浅述水利水电工程中施工导流和围堰技术的运用

李文涛

广州市白云区水务设施维护管理所 广东 广州 510000

1 导流及围堰

1.1 导流

1.1.1 施工导流

导流技术对水利水电工程施工全过程均能够产生极大的影响，因此在技术使用时需要根据施工项目地区的实际情况确定技术的具体方案。在施工的前、中、后期，导流技术应用的要求各不相同。在工程施工前，通过导流能够有效引导影响坝体所有水流至下游，保障施工能够顺利进行；在工程施工过程中，通过运用导流技术能够有效提升工程水库蓄水量，此外在汛期施工中通过对注水深度的控制提升防洪活水工程能力，提高水资源的利用率；在工程施工后期，以防洪的需求为基础进行相应的导流设计，在保障水利水电工程安全的前提下发挥水电设施的功能效用。

1.1.2 导流施工类型

在导流施工中，主要的形式包括明渠导流以及隧洞导流两种。

对于施工环境较为平坦，且施工范围较为宽阔的区域可以使用明渠导流的技术，该技术一般主要运用于平原地区。明渠导流技术使用时，其布渠的基本方式为：于主体工程基坑中下游的区域进行围堰施工，以引导水流的路径，促进流水在安全预定的位置下泄。该种导流技术的主要优势在于其施工的工程量以及成本均较低，且导流过程中能够满足流域通行的需要。技术使用时需要注意转弯部分的半径应达到渠底最低处五倍以上。

明渠导流一般主要用于施工环境较好的地区，而针对施工水道水流量较小，水道较为复杂，水道底部狭窄陡峭的环境，则一般需要使用隧洞导流的技术。与明渠技术相比，隧洞的技术能够满足复杂施工环境的要求，然而使用该技术相对引流的排水量较小，因此在泄洪表现方面相对存在一定问题。隧洞的主要优势在于对施工环境的适应性较好，同时施工进行时能够保证施工的质量，因此其施工效率较高。在使用隧洞导流技术时，与明渠技术相比需要提前确定导流轴线，在进行弯道部分施工时，同样需要根据弯道的情况确定施工计划。

1.2 围堰

1.2.1 围堰技术

围堰作为水利水电工程中闸坝水闸部分施工常用的一种辅助技术，是一种临时性的施工，根据施工的目的分为多种不同的类型。需要明确的是，水利水电工程当中围堰属于普遍性采用的技术，在工程设计阶段，围堰的使用以及围堰能否满足施工的需求是检验设计可行性的重要标准之一。围堰技术使用最重要的作用为保障施工区域的施工条件，水利水电工程当中，采用围堰技术的主要目的为缩减施工的准备时间，同时降低施工材料运输的成本，提升水道的排涝效果。由于围堰完成后，在水流冲击影响下其主体部分的截面将不断减少，围堰的效果随之降低，因此使用围堰技术时维持围堰的效果是影响技术使用效果的重点。

1.2.2 围堰技术类型

围堰技术主要包括全段式以及分段式两种重要的类型。

全段式的围堰主要通过建筑进行，技术使用过程中需要对施工区域进行整体性的截流，通过导流技术的使用使得水流按照设计方案得到有效的固定。全段式的围堰在施工进行时，一次施工即能够完成围堰，施工该技术对施工环境的要求较高，施工环境满足全段式围堰的情况下，该种技术应当成为第一选择的技术类型。一般情况下，水流流速较快的区域内，以及主体工程的基坑相对较小的水利工程项目采用全段式的围堰能够实现更为有效的施工效果。

分段式的围堰技术则一般需要与导流技术配合使用，所谓分段式的围堰即需要通过多次围堰的配合实现施工的目标。分段式的技术使用时，无法通过一次施工完成实现围堰的目标，而需要根据施工区域的环境情况进行多次的施工。在水利水电工程所在区域的河床、坝体本身或者周围环境的建筑存在特殊条件的情况下，需要采用分段式围堰的技术。分段式技术的最大优势为使用中对施工的建设压力相对较小，然而与全段式技术相比，分段式技术不仅对设计要求更高，对施工人员的技术水平要求同样较高[1]。

2 导流与围堰的技术发展现状

近些年来，在我国水利水电工程施工中导流以及围堰的技术已经得到了更为普遍的使用，导流以及围堰的施工对提升水利水电工程施工的效率形成了显著的促进作用。例如在某大型水电项目建设中，通过导流以及围堰技术的应用避免了水流对建筑物外观造成影响。虽然导流以及围堰技术在水利水电工程中作用显著，然而目前导流以及围堰技术与水利整体工程的设计以及施工的融合性依然存在一定问题，将导流以及围堰技术真正融入水利水电工程的设计以及施工中，避免导流以及围堰对水利水电工程其他施工环节造成影响，已经成为技术运用未来需要重点关注的部分。

3 导流以及围堰的技术选择和使用

3.1 技术选择标准

选择导流的技术时，需要参照如下标准：

（1）参考施工区域的水位，包括丰水期以及枯水期水位变化，水位变化较大时可以采用过水围堰；

（2）参考地形影响，水道通航要求较高时可以选用分段导流，河道狭窄情况下可以根据施工区域的实际情况选择使用明渠导流或者隧洞导流；

（3）针对不同施工阶段需要采用不同的导流技术，前期导流技术重点在于对水流的引导以及控制，中期重点在于提升坝体活水能力，后期则需要对泄水建筑物进行选择和控制。

选择围堰的技术时，需要参照如下标准：

（1）水位小于2m且水流较缓的流域可以采用土石围堰，使用土石围堰技术时，一般采用不过水围堰，构成围堰的材料以本区域的材料为首选，且施工过程中需要注重防渗的处理，避免渗水或者溢流情况的出现；

（2）水深3.5m左右的水域，通过使用机械设备，根据草土的叠加下沉作用能够采用草土围堰；

（3）大型施工项目中一般采用钢板桩围堰，钢板桩围堰能够根据工程的设计进行大幅调整，具备较高的灵活性；

（4）打桩难度较高且水流流速较大的环境一般采用木笼围堰。

3.2 导流以及围堰的施工

导流以及围堰施工过程中，主要流程为放线——定围——导流测试——清淤。

划线施工的主要目的为确定导流围堰的施工范围，因此在施工过程中，划线部分是保证施工顺利进行的基础。划线施工的重要在于确保划线的精准性，因此进行划线时需要由专业测量人员在进行现场深入勘察的前提下进行。由于施工水域的水位以及水位变化的情况对导流围堰技术类型的确定产生较大的影响，因此测量人员需要对丰水期以及枯水期的水位进行完整的记录，在导流路线的确定方面，则需要根据施工水域下游的生产以及生活需求情况确定。

在进行导流围堰施工过程中，由于施工需要在水道部分进行，因此这类区域大都存在土质较为松软的情况，其从土质类型而言，由于冲刷以及降水的影响，存在大量的淤泥以及砂石类型土壤。由于上述类型土壤不适于进行建设施工，建筑的围堰存在稳定性较低的问题，因此实际施工中针对围堰需要进行固定作业，如使用木桩等提高围堰的稳固性。水利工程的施工，围堰对施工安全的影响较大，因此施工过程中需要严格保障围堰的稳固性，施工区域土壤水分含量较大或者淤泥深度较深的情况下，围堰加固的要求需要进一步提升。

围堰施工进行时，由于施工的总工程量较大，因此需要使用大型设备完成施工。根据上文对不同围堰类型的说明，除土石以及草木等主要针对水位较低的小型工程类型的技术，其他能够运用于大型工程的技术，普遍需要运用机械设备进行施工。围堰完成后，需要进行导流的测试，即通过导流的形式判断围堰的防水效果。进行导流时，需要首先采用少量水进行测试，确定不存在明显渗漏时才能够进行正式测试。

导流围堰施工完成后，需要对施工区域主要为施工的水道进行清淤作业，确保导流的水道能够满足预计的通航要求，且水道的底部环境符合安全通航的要求。进行清淤作业时，一般主要采用机械清淤的形式，使用专用的清淤船等进行清淤，另外针对水道当中使用机械清淤无法完全清除的部分，则应当使用人工清淤的形式进行辅助。清淤作业过程中需要对围堰进行实时的观察，避免围堰部分出现渗漏的情况，且清淤中一旦发生任何预计外的情况，均应当及时上报处理。

4 不同技术类型的基本施工方案

4.1 导流施工

采用分段式导流，一般主要配合全段式围堰技术使用，该种技术一般运用于大型项目当中，即围堰对象的建筑群较大，且施工环境相对而言较好，能够进行导流的流速较低的水道较多。该种情况下，施工进行时需要首先根据建筑群的实际情况，确定围堰施工的范围，以及相应的围堰施工技术，在此基础上确定可行的导流路径，以降低对围堰影响为基础进行分段式的导流。进行分段导流时，如围堰主要位于水道的左侧区域，则导流过程中应当首要选择引导水流沿水道右侧缓流区域流动。

全段式导流的主要目的为用于排水，进行全段导流时需要整体截断被导流水道，主要运用于排水总量较大且蓄水深度较高的工程当中。水利水电工程项目施工过程中，需要根据施工区域两侧不同的深度进行拦截，如明渠的地下河则一般采用导流的形式。导流的施工方案由于施工环境以及对应的水利项目施工设计不同，因此存在较大的差别，需要注意的是，导流作为一种技术，其本身的施工并非水利水电工程中重点部分，导流技术的施工主要的目的为保障水利项目正常施工，因此导流不应对其他施工环节造成影响。

4.2 围堰施工

目前我国水利水电工程围堰施工中使用较为普遍的技术类型为水围堰，其能够充分利用周围的天然材料。水围堰与土石坝的施工方法相似，主要采用环境中天然存在的土石材料，通过材料堆积的形式构建围堰。水围堰技术的优势首先在于其施工材料为施工环境存在的天然材料，获取难度极低，且水围堰的技术相对简单，施工的技术难度较低，因此在成本要求方面同样较低。由于水围堰技术施工使用材料中包含大量的砂石成分，因此使用水围堰的情况下顶部不能过水，防洪施工中不适于采用水围堰的技术。

为降低材料对围堰的影响，近些年来新型材料的围堰得到了快速的发展以及普及性的使用。在实际施工过程中，使用较为普遍的材料为混凝土。作为建筑施工领域中使用较多、技术极为成熟的材料，新型混凝土不仅在强度方面表现优秀，同时具备较高的防水性能，能够满足水下使用的一般性需求。以混凝土作为主材料进行围堰施工时，一般选择与钢材结合使用，用以提升围堰的强度，保证围堰能够满足施工的基本要求。

目前大型工程进行围堰施工中，普遍采用的钢板桩围堰，在施工方面与传统围堰存在一定差别。钢板桩一般使用钢管组成弧形的网、钢板弯曲成为弧形的桩，该种技术的基本施工流程为：模板定位——模板开孔——模板安装——其余模板定位开孔——材料填充。施工过程中，上游以及下游部分的围堰，在坡距控制上，其施工产生的主基坑的纵向坡距与主围堰区域建筑物的距离需要控制在30m以上。

5 导流围堰施工质量改善措施

5.1 提高前期勘测的精度

导流以及围堰技术的选择，与施工区域的自然条件以及工程的设计要求均存在紧密的联系。其中施工环境对技术的影响更为明显，因此在环境勘测存在不足的情况下可能导致技术无法满足施工要求或者施工设计与实际存在偏差。因此为提高导流以及围堰施工的质量，不仅需要由专业勘测技术人员进行施工区域包括水文、气候、地质尤其水道底部地质情况的全面勘测，同样根据不同季节不同降水时期的情况，需要进行综合的记录。

5.2 提升施工团队的施工技术水平

从施工类型而言，围堰的施工可以归入土木类型的施工，由于水利水电工程总体施工量极大，其中土木施工的总量在工程总量当中占据极大的比例。因此在实际施工过程中，一般围堰的施工经常由承担土木类型施工的团队进行。由于相对工程主体而言，围堰技术施工作业虽然在技术需求总量方面要求相对较低，然而在施工时间等方面无法与工程主体施工等同。对部分施工团队而言，其对围堰的特殊性要求存在一定不清楚的情况，因此为有效提高导流围堰施工的质量，需要加强对围堰施工的技术培训，提高其知识水平以及技术水平。

5.3 强化施工安全的意识

导流以及围堰的施工目的是保障水利水电工程施工的安全以及顺利。而导流及围堰的施工本身同样存在一定的安全风险。如进行导流时，即便选择于水流较缓的区域进行引导，然而在导流情况下由于流域的面积缩小，水流的流速将因此提升。另外，导流围堰施工完成后的清淤作业，在清淤不彻底的情况下可能导致航道危险性提升，影响通航以及材料的运输。

5.4 充分利用大数据以及无线传感等新型技术

无线传感技术对勘测精度的提升、勘测效率的提高能够起到有效的促进作用，同样能够在实施监测的情况下提高勘测结果的可靠性。另外导流以及围堰作业过程中，使用无线传感的技术不仅能够对水道的实时环境进行监测，针对围堰的防水情况以及稳定情况等同样能够进行针对性监测。另外在大数据技术的支持下，工程施工方及设计方不仅能够根据既往数据确定设计、施工组织方案，同时能够利用数据平台完成实时的沟通，提高施工的效率。

5.5 全面可行应急方案的制定

导流以及围堰施工中，可能出现的突发情况较多，在此类施工进行时应急方案不应仅作为施工必要的组成方案存在，而需要具备可行性以及指导性。如针对导流路径失去控制的情况、围堰大规模渗水甚至出现垮塌等危险情况，需要根据可能性制定紧急处理方案，方案应能够直接用于执行。

6 结语

水利水电工程在促进我国经济发展、社会稳定以及环境改善等方面均能够发挥极为重要的作用，由于施工总量较大且施工环境较为复杂，因此水利工程在安全保障方面需求更高。导流以及围堰，能够有效提高水利水电工程施工的安全性及便利程度，为此类传统工程安全高效施工提供条件，同时进一步促进水利水电工程建设技术的发展。