水利工程全段围堰法导流施工技术

水利工程全段围堰法导流施工技术的探讨摘要：施工导流是水利水电枢纽总体设计的重要组成部分，是选定枢纽布置、永久建筑物型式、施工程序和施工总进度的主要因素，在水利工程施工全过程中，导流设计的目的就是要妥善地解决从初期导流到后期导流（包括围堰挡水、坝体临时挡水、封培导流泄水建筑物和水库蓄水）施工全过程中的挡、泄水的技术问题，文章以全段围堰导流模式进行分析，探讨其施工技术和方法。

关键词：水利水电枢纽；全段围堰；明渠导流

一、全段围堰法导流的含义及内容

何谓全段围堰法导流？就是在河流主体工程的上下游分别搭建一道拦河围堰，目的是使上游来的水可以通过预先修筑的临时或永久泄水建筑物（如明渠、隧洞等）泄向下游，从而为施工提供了干地，主体工程建成或接近建成时再封堵临时泄水道。这种方法的优点是工作面大，河床内的建筑物在一次性围堰的围护下建造，如果可以利用水利枢纽中的永久泄水建筑物导流，可大大节约工程投资。全段围堰法按泄水建筑物的类型不同可分为明渠导流、隧洞导流、涵管导流等。

二、明渠导流的方法

（一）明渠夺流的适用条件

如坝址河床较窄，或河床覆盖层很深，分期导流困难，且具备下列条件之一者，可考虑采用明渠导流：（1）河床一岸有较宽的台

地、哑口或古河道；（2）导流流量大，地质条件不适于开挖导流隧洞；（3）施工期有通航、排冰、过木要求；（4）总工期紧，不具备洞挖经验和设备。

（二）导流明渠的布置方法

布置导流明渠时，应注意以下问题：

1．尽量利用有利地形，使明渠工程量最小：尽量避免使渠线通过不良地质区段，特别应注意滑坡崩坍体，保证边坡稳定，避免高边坡开挖。在河滩地上开挖的明渠，一般均需设置外侧墙，其作用与纵向围堰相似。外侧墙必须布露在可靠的基础上，并尽量使其能直接在干地上施工。

2．明渠轴线应顺直，以使渠内水流顺畅平稳，应避免采用s型弯道。关于转弯半径，进出口方向，以及与围堰坡脚距离的要求，均与明流隧洞相似，对于软基上的明渠，渠内水面到基坑水面之间最短距离，应大于两水面高差的2．5~3．0倍，以免发生渗透破坏。

3．导流明渠应尽量与永久明渠相结合：当枢纽中的混凝土建筑物采用岸边式布置时，导流明渠常与电站引水渠和尾水渠相结合。明渠进出口应与上下游水流相衔接，与河道主流的交角以小于30°为宜；为保证水流畅通，明渠转弯半径应大于5倍渠底宽；明渠轴线布置应尽可能缩短明渠长度和避免深挖方。导流明渠布置分在岸坡上和在滩地上两种布置形式。

（三）导流明渠断面设计

1．确定明渠的断面尺寸：明渠断面的尺寸主要由设计导流的流

量控制，并受地形地质和允许抗冲流速等因素的影响，在进行断面设计时，要按照不同的明渠断面尺寸与围堰的组合，通过综合分析来确定。

2．合理选择明渠断面形式：一般设计中，都会将明渠断面设计为梯形，渠底为坚硬基岩时，可设计成矩形，有时为满足截流和通航的不同目的，也可设计成复式梯形断面。

3．确定明渠糙率：明渠糙率大小直接影响到明渠的泄水能力，因此，对糙率大小产生直接影响的因素有开挖的方法、衬砌的材料、渠底的平整度等因素，所以在设计时要根据具体情况查阅有关手册确定，而对于大型明渠工程，应通过模型试验选取糙率。

三、隧洞导流的方法

（一）隧洞导流的使用范围

一般山区河流，河谷狭窄，两岸地形陡峻，山岩坚实，可采用隧洞导流。由于每条隧洞的泄水能力有限，加之隧洞造价比较昂贵，所以燧洞导流常用于流量不太大的情况。按照当前的水平，每条隧洞可宣泄流量一般不超过2000m3/s~2500m3/s，大多数工程采用l～2条导流洞。为了节约导流费用，导流漏通常均与永久隧洞相结合。在山区河流上兴建高水头土石坝枢纽时，多采用永久隧漏。因此，土石坝枢纽采用隧洞导流复为普遍。在山区河流上修建混凝土坝，特别是拱坝枢纽时，也常采用隧洞导流，并常辅以淹没基坑和底孔导流方式。

（二）导流隧洞的布置方法

1．应该将隧洞布置在完整并且新鲜的岩层中，为了防止隧洞沿线可能产生的大规模坍方，应避免洞轴线跟岩层、断层，破碎带平行，洞轴线跟岩石层面之间的夹角最好在45°以上，层面倾角也以不小于45°为宜。

2．利用坝址附近的有利地形，尽量使隧洞线路顺直。当河岸弯曲时，燧洞宜布置在凸岸，不仅可以缩短隧洞长度，而且水力条件较好。

3．对于有压隧洞和低流速无压隧洞，如果必须转弯，则转弯半径应大于5倍洞宽，转折角应不大于60°，在弯道的上、下游，应设置直线段过渡，直线段长度一般也应大于5倍洞宽。对于高流速无压隧洞，为避免在弯段上产生冲击波，或因离心力而产生的水面壅高封顶等不良水力现象，应尽量避免转弯。

4．进出口与河床主流流向的交角不宜太大。否则会造成上游进水条件不良，下游河道会产生有害的折冲水流与涌浪。出口交角宜小于30°，上游进口处的要求可以根据实际情况酌情放宽。

5．当需要采用两条以上的导流隧洞时，可将它们布置在两岸或一岸。一岸双线隧洞间的岩壁厚度，一般不应小于开挖洞径的两倍。

6．隧洞进、出口距上、下游围堰坡脚应有足够的距离，一般要求50m以上；近来，也有小至10m～20m者。距离较小时，应加强对堰坡的防护，对于斜墙铺盖式土石围堰，应更慎重。

（三）导流隧洞断面设计

隧洞断面尺寸的大小取决于设计流量、地质和施工条件，洞径

应控制在施工技术和结构安全允许范围内。目前，国内单洞断面尺寸多在200m2以下，单洞泄量不超过2000m3/s～2500m3/s。

隧洞断面形式取决于地质条件、隧洞工作状况（有压或无压）及施工条件。常用断面形式钉圆形、马蹄形、方圆形，如图l所示。圆形多用于高水头处，马蹄形多用于地质条件不良处，方圆形有利于截流和施工。国内外导流隧洞多采用方圆形。

隧洞断面形式（a）圆形；（b）马蹄形；（c）方圆形

图 1

洞身设计中，糙率n值的选择是十分重要的问题，糙率的大小直接影响到断面的大小，而衬砌与否、衬砌的材料和施工质量、开挖的方法和质量则是影响糙率大小的因素。一般混凝土衬砌糙率值为0．014～0．0173不衬砌隧洞的糙率变化较大，光面爆破时为0．025～0．032，一般炮眼爆破时为0．035～0．044。设计时根据具体条件，查阅有关手册，选取设计的糙率值。对重要的导流隧洞工程，应通过水工模型试验验证其糙率的合理性。

四、涵管导流方法

涵管一般是钢筋混凝土结构。当有永久涵管可以利用或修建隧洞有困难时，采用涵管导流是合理的。在某些情况下，可在建筑物基岩中开挖沟槽，必要时予以衬砌，然后封上混凝土或钢筋混凝土顶盖，形成涵管。利用这种涵管导流往往可以获得经济可靠的效果。由于涵管的泄水能力较低，所以一般用于导流流量较小的河流上或只用来担负枯水期的导流任务。