工程類初級職稱論文(2)
工程類初級職稱論文
工程類初級職稱論文篇二
淺談水利工程中圍堰工程施工
【摘要】在河流上修建水利水電工程時，為了使水工建筑物能在干地上進行施工，需要用圍堰維護基坑，并將河水引向預定的泄水通道往下游宣泄。這就是施工導流。文章就圍堰工程的施工技術進行詳細的闡述，以供讀者參考。
【關鍵詞】水利工程;圍堰;施工
1.圍堰分類
按其所使用的材料，可以：土石圍堰、草土圍堰、鋼板樁格型圍堰、混凝土圍堰等。
按圍堰與水流方向的相對位置，可以分為：橫向圍堰和縱向圍堰。
按導流期間基坑淹沒條件，可以分為：過水圍堰和不過水圍堰。過水圍堰除需要滿足一般圍堰的基本要求外，還要滿足堰頂過水的專門要求。
2.圍堰的基本型式及構造
2.1不過水土石圍堰
不過水土石圍堰是水利水電工程中應用最廣泛的一種圍堰型式。它能充分利用當地材料或廢棄的土石方，構造簡單，施工方便，可以在動水中、深水中、巖基上或有覆蓋層的河床上修建。但其工程量大，堰身沉陷變形也較大。
2.2過水土石圍堰
當采用允許基坑淹沒的導流方式時，圍堰堰體必須允許過水。因此，過水土石圍堰的下游坡面及堰腳應采取可靠的加固保護措施。目前采用的有：大塊石護面、鋼筋石籠護面、加筋護面及混凝土板護面等。較普遍的是混凝土板護面。
2.3混凝土圍堰
混凝土圍堰的抗沖與防滲能力強，擋水水頭高，底寬小，易于與永久建筑物相連接，必要時還可以過水，因此應用比較廣泛。國內浙江緊水灘、貴州烏江渡、湖南鳳灘及湖北隔河巖等水利水電工程中均采用過拱型混凝土圍堰作橫向圍堰，但多數工程還是以重力式混凝土圍堰作縱向圍堰。
2.4鋼板樁格型圍堰
鋼板樁格型圍堰按擋水高度不同，其平面型式有圓筒形格體、扇形格體及花瓣形格體等，應用較多的是圓筒形格體。
2.5草土圍堰
草土圍堰是一種草土混合結構，多用捆草法修建。草土圍堰的斷面一般為矩形或邊坡很陡的梯形，坡比為1：0.2~1：0.3，是在施工中自然形成的邊坡。
3.圍堰的平面布置與堰頂高程
3.1圍堰的平面布置
圍堰的平面布置一般應按導流方案、主體工程的輪廓和對圍堰提出的要求而定。通常，基坑坡趾離主體工程輪廓的距離，不應小于20~30m，以便布置排水設施、交通運輸道路及堆放材料和模板等。至于基坑開挖邊坡的大小，則與地質條件有關。當縱向圍堰不作為永久建筑物的一部分時，基坑縱向坡趾離主體工程輪廓的距離，一般不大于2.0m，以供布置排水系統和堆放模板。如果無此要求，只需留0.4~0.6m就夠了。
3.2堰頂高程
堰頂高程取決于導流設計流量及圍堰的工作條件。
下游圍堰的堰頂高程由下式決定：
Hd=hd+ha+δ
式中 Hd—下游圍堰堰頂高程，m;hd—下游水位高程，m;可直接從河流水位流量關系查出;ha—波浪爬高，m;δ—圍堰的安全超高，m。
上游圍堰的堰頂高程由下式決定：
Hu=hd+z+ha+δ
式中 Hu—上游圍堰堰頂高程，m;z—上下游水位差，m;其余符號同上式。
必須指出，當圍堰要攔蓄一部分水流時，則堰頂高程應通過調洪計算來確定。縱向圍堰的堰頂高程，要與束窄河段宣泄導流設計流量時的水面曲線相適應。因此，縱向圍堰的頂面往往作成階梯形或傾斜狀，其上游和下游分別與上游圍堰和下游圍堰頂同高。
4.圍堰的防滲和防沖
圍堰的防滲、接頭和防沖是保證圍堰正常工作的關鍵問題，對土石圍堰來說尤為突出。
4.1圍堰的防滲
圍堰防滲的基本要求，和一般擋水建筑物無大差異。土石圍堰的防滲一般采用斜墻、斜墻接水平鋪蓋、垂直防滲墻或灌漿帷幕等措施。
4.2圍堰的接頭處理
圍堰的接頭是指圍堰與圍堰、圍堰與其他建筑物及圍堰與岸坡等的連接而言。混凝土縱向圍堰與土石橫向圍堰的接頭，一般采用刺墻型式，以增加繞流滲徑，防止引起有害的集中滲漏。
4.3圍堰的防沖
圍堰遭受沖刷在很大程度上與其平面布置有關，一般多采用拋石護底、鉛絲籠護底、柴排護底等措施來保護堰腳及其基礎的局部沖刷。關于圍堰區護底范圍及護底材料尺寸的大小， 應通過水工模型試驗確定。解決圍堰及其基礎的沖刷問題，除了護底以外，還應對圍堰的布置給予足夠的重視，力求使水流平順地進、出束窄
河段。通常在圍堰的上下游轉角處設置導流墻， 以改善束窄河段進出口的水流條件。
5.圍堰法導流
從施工導流方式來分析，大體上可分為三類，即分段圍堰法導流、全段圍堰法導流、淹沒基坑法導流。
5.1分段圍堰法導流
分段圍堰法亦稱分期圍堰法，就是用圍堰將水工建筑物分段、分期維護起來進行施工的方法。
所謂分段，就是在空間上用圍堰將建筑物分為若干施工段進行施工。所謂分期，就是在時間上將導流分為若干時期。采用分段圍堰法導流時，縱向圍堰位置的確定，也就是河床束窄程度的選擇是關鍵問題之一。
在確定縱向圍堰的位置或選擇河床的束窄程度時，應重視下列問題：充分利用河心洲、小島等有利地形條件;縱向圍堰盡可能與導墻、隔墻等永久建筑物相結合;束窄河床流速要考慮施工通航、筏運、圍堰和河床防沖等的要求，不能超過允許流速;各段主體工程的工程量、施工強度要比較均衡;便于布置后期導流泄水建筑物，不致使后期圍堰過高或截流落差過大。
分段圍堰法導流一般適用于河床寬、流量大、施工期較長的工程，尤其在通航河流和冰凌嚴重的河流上。分段圍堰法導流，前期都利用束窄的原河道導流，后期要通過事先修建的泄水道導流，常見的有以下幾種：底孔導流、壩體缺口導流、束窄河床導流。
上述三種后期導流方式，一般只適用于混凝土壩，特別是重力式混凝土壩。對于土石壩、非重力式混凝土壩等壩型，若采用分段圍堰法導流，常與河床外的隧洞導流、明渠導流等方式相配合。
5.2全段圍堰法導流
全段圍堰法導流，就是在河床主體工程的上下游各建一道斷流圍堰，使河水經河床以外的臨時泄水道或永久泄水建筑物下泄。主體工程建成或接近建成時，再將臨時泄水道封堵。
全段圍堰法導流，其泄水道類型通常有以下幾種。
5.2.1隧洞導流
隧洞導流是在河岸中開挖隧洞，在基坑上下游修筑圍堰，河水經由隧洞下泄。一般山區河流，河谷狹窄，兩岸地形陡峻，山巖堅實，采用隧洞導流較為普遍。
5.2.2明渠導流
明渠導流是在河岸上開挖渠道，在基坑上下游修筑圍堰，河水經渠道下泄。
5.2.3涵管導流
涵管導流一般在修筑土壩、堆石壩工程中采用。
5.3淹沒基坑法導流
這是一種輔助導流方法，在全段圍堰法和分段圍堰法中均可使用。山區河流特點是洪水期流量大、歷時短，而枯水期流量則很小，水位暴漲暴落、變幅很大。若按一般導流標準要求來設計導流建筑物，不是擋水圍堰修得很高，就是泄水建筑物的尺寸要求很大，而使用期又不長，這顯然是不經濟的。在這種情況下，可以考慮采用允許基坑淹沒的導流方法，即洪水來臨時圍堰過水，若基坑被淹沒，河床部分停工，待洪水退落，圍堰擋水時再繼續施工。這種方法，基坑淹沒所引起的停工天數不長，施工進度能保證，在河道泥沙含量不大的情況下，導流總費用較節省，一般是合理的。
6.結語
有上述可知， 圍堰是導流工程中的臨時擋水建筑物，用來圍護施工基坑，保證水工建筑物能在干地施工。在導流任務完成以后，如果圍堰對永久建筑物的運行有妨礙或沒有考慮作為永久建筑物的一部分時，應予拆除。筆者論述還有不足，還望行業同仁多多指正。
【參考文獻】
[1]岑信明.擴大基礎的圍堰作業及排水[J]. 中南公路工程,2000, (04).
[2]滕小春.滲水量大的圍堰工程施工技術[J]. 公路與汽運,2005, (03).
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