水利工程施工中明渠导流降水施工研究

赵文成

现代水利工程中，导流施工是必不可少的一环，常见的导流施工技术有涵管法、明渠导流及隧洞导流等，而且随着现代水利工程科技发展，导流施工技术也在不断进步。基于此，文章结合某水利工程实例，针对其明渠导流降水施工进行了论述，以期为水利事业发展贡献一力量。

现阶段，国内的水资源短缺问题比较严峻，且南北水资源不协调。兴建水利工程可以实现对水资源的合理化利用，也可以在一定程度上保护水资源。

为保障水利工程如期保质的完成建设任务，导流降水施工是非常关键的一个环节，可以有效减小水流对整个水利工程的影响，方便后续施工。因此，水利工程建设过程中，应结合实际需要选用合适的导流降水施工技术，为整个水利工程高效优质的开展提供保障。

一、工程概况

某水利枢纽工程由船闸、节制闸和跨河交通桥组成，新建节制闸设置在主河道内，为形成干地施工条件，需要将河水进行导流，因主河道右侧具有宽阔的滩地，因此选用导流明渠进行导流。导流明渠设置在节制闸右侧滩地内，全长2380.46m，设计过流能力为枯水季节20年一遇，设计流量1500m3/s。原始地面高程为72.0m～73.0m，进水口底部高程62.5m，出水口底部高程60.5m，渠底宽30m，边坡1:2.5，在高程66.5m和71.0m处各设置一道3m平台，上口宽约94.5m～104.5m。

导流明渠护砌：高程71.0m以上部分的坡面不再护砌；高程71.0m～66.5m之间的坡面，采用模袋砼护砌；高程71.0m、66.5m各设两个平台，各设一道混凝土灌砌块石格梗；进口段渠底采用预制铰链式砼预制块护砌（厚度不小于150mm）、其余渠底采用砂肋软体排护砌；进口段66.5m～60.5m以下边坡采用预制铰链式砼预制块护砌（厚度不小于150mm）、其余部分采用模袋混凝土护砌。

导流明渠设计开挖土方共161.6万m3，疏浚方共26.1万m3，模袋混凝土护坡为1.76万m2，砂肋软体排护底1.24万m2，灌砌块石格梗0.12万m3，铰链式混凝土预制块护坡0.5万m2。

二、明渠导流降水方案设计

导流明渠全长2380m，渠底坡度为1%，渠底高程为62.5～60.5m，因临近主河道，地下水位极高，且地质条件均为粉砂，开挖至高程66.5m时已出现明水，必须采取有效的降水措施方能保证导流明渠开挖及护砌施工。按照现场实际情况，将导流明渠划分为上、中、下游三段，分别采取不同的降水措施。即，在导流明渠上游（桩号K0+000～K1+030）段，因开挖深度小，距河道较远，只采用管井降水方案；导流明渠中游（桩号K1+030～K1+940）段，充分利用船闸永久防渗体（多头小直径深层搅拌桩）进行截渗，采用截渗加管井的组合降水方案；在导流明渠下游（桩号K1+940～K2+380）段，充分考虑工期及造价因素，决定采用12m拉森钢板桩进行截渗，拉森钢板桩与船闸永久防渗体连接，在导流明渠开挖范围内形成半包围防渗，待导流明渠施工完成后拔除，拉森钢板桩防渗体轴线长度约为700m，此段采用截渗加管井的组合降水方案。降水井布置情况见表1。

表1 降水井直径、井深、数量

排水系统：降水井采用2.2kw水泵，抽水管采用50mm硬塑料管与泵连接，井外排水管采用Φ50mm软塑管，沿导流明渠两侧渠顶布置尺寸为1200*1000（mm）的排水明沟各一道，降水井内地下水经水泵提升至排水沟，排水沟底坡度为1%，经汇流后自然排水进入河道。

三、明渠导流降水施工

1.施工前准备

为保障此次水利工程明渠导流降水施工达到预期效果，施工前的准备工作必须做充足。首先，深入现场针对其地质条件、地下管网分布情况、四周建筑物情况及上方高压线情况等做详细全面的调查，并制成相应的勘测报告，在必要位置做醒目标识。其次，结合勘测报告编制明渠导流降水施工计划方案，明确基础标高、技术措施、机具及相关规范标准等，并做好技术交底。最后，做好“三通一平”，引测及定位高程点、坐标点及水准点等，以此来保障后续明渠导流降水施工工作顺利开展。

2.施工方法

（1）测量定位

具体施工前，依据施工图纸，测放降水井的中心点。正常情况下，控制降水井位偏差＜0.5m，若有障碍物影响而导致井位偏差过大的情况下，要对不利点的降深进行验算。同时，也要对每个降水井位置做明显的标志，若有需要的话，也可将钢纤打入地下30cm，并灌注石灰粉，以此来做标记。

（2）钻孔定位

将井位点当做中心、以直径700mm画圆，并往下挖开0.5m，以此作为井口。继续挖到原状土后为止，且查看确认地下没有管线或构筑物之后再开始放护筒，安放好护筒后，在其外侧填筑粘土，以封隔表层杂填土，避免钻井冲洗液出现漏失。

（3）桩机就位

待桩机就位后，及时利用水准仪进行找平，以保障桩机钻进施工中的稳定性及安全性。并且也要保证起落钻塔足够的平稳及准确。钻机就位后，其偏差要严控在20mm以内，并控制钻塔垂直度偏差值要＜1%。

（4）钻井

钻井施工过程中，必须实时查看冲洗液的流失及耗损情况，并根据实际情况适当的补充一些水，使得孔内水位始终高于地下水位，可以有效保证孔壁的稳定性。控制冲洗液面到井口距离小于1m，必要的情况下，可以加入一定量的泥土制成泥浆，以防冲洗液漏失，进而避免出现塌孔现象。若钻井期间出现了塌孔或斜孔问题，必须第一时间进行处理。发生缩孔的时候，要注意提动钻具来对孔壁进行修扩，严控每次的冲击时间不可太长，以防出现卡钻现象。采取反循环方式向下进行钻孔，钻到设计标准要求的深度并深入0.50m～1m时为止。

（5）换浆

待钻孔达到设计要求后，将钻具提升约0.5m，并往孔内注清水，启动反循环砂石泵进行换浆作业，利用抽筒把钻孔底部的稠泥抽出去，并加入清水进行稀释，直至泥浆密度达到1.05g/cm3，粘度达到18～20s，且泥浆不染手后为止。此外，换浆作业过程中要及时把排出的泥浆清理运到指定地点。

（6）下管

该项目中降水井用的井管是无砂混凝土管，开始下管前先对井管进行详细的检查，确保没有残缺、断裂和弯曲等后再使用。接着在第一节井管上连接好混凝土托底，再在外侧对称的摆放3根宽度30mm的竹条，并缠绕两圈铁丝固定牢固竹条。然后把钢丝绳一头固定在井字架上，另一头套住井管上，慢慢将井管提起就位待稳定后再缓慢下放。井管要放于井孔的正中间，不能倾斜，并固定好。然后开始下放第二节井管，这个过程中要注意轻缓下放及公母接口，并在接头部位粘贴玻璃丝布，防止井管中进入杂物堵塞管道，且在竖向上使用2～4根宽度30mm的竹条对井管进行固定，避免上下井管错位。以此类推直到所有井管都安放好，且井管的顶部应高出地表约30mm，以防雨水、泥沙或其他杂物流进井管内。井管的过滤部位要安放到含水层。

（7）填料

所有井管都下好后，要及时顺着井孔周围进行均匀连续的填料，把泥浆挤出井孔。填料过程中要注意：①填入碎石时要少量缓慢填入，避免把井管冲歪，且要选择粒径2mm～5mm，含泥量＜5%的碎石，②待填至距井口有1.50m距离的位置后，使用粘土把其封严，避免地表水或雨水流入产生不利影响。③填筑滤料的过程中，要实时测量填筑滤料的高度，如果填入量和计算量不相符的时候，要第一时间查明原因进行相应处理。填料施工要用铁锹下料，不能用装载机直接进行填料，避免出现分层不均匀或对井管造成冲击，且填料施工要一次连续做完。

（8）洗井

降水井完工后，要利用污水泵对井进行反复恢复性抽洗，直到水清砂净的时候为止。

（9）抽水设备及控制线路安装

安装潜水泵之前，要全面细致的检查水泵质量及其控制系统，确保其电动机、螺栓、润滑油及电缆接头等各部位无质量问题，并预运转3min～5min后依然没有问题后再使用。每口井利用尼龙绳安设一台潜水泵，安装过程中要注意做好水泵、电缆及接头的绝缘措施，铺设电缆及电闸箱，并给每台水泵都配上一个控制开关及漏电保护系统。顺着深井排水管路布置主电源线。并就近将排水管和排水渠或下水道相连。抽水设备及控制线路安装好后，做抽水试验，试验各设备均正常且各管路均没有漏水后，再正式投入使用。

（10）水位观测

在抽水前及抽水期间，对地下水位进行观测，抽水初期应每日早7点和晚7点分别观测1次，待水位稳定之后要每日观测1次。

（11）封井

做完上述降水工程施工后，及时填入碎石，并浇筑厚度为100mm的C20混凝土，封堵井口。

四、结语

综上所述，明渠导流降水工程施工作为水利工程建设中的关键环节，其质量好坏对整个水利工程有着很大的影响。因此，水利施工单位要重视和加强明渠导流降水工程施工的质量管控，做好前期准备工作，并严控施工各环节质量，切实提高施工质量，推动整个水利工程建设高效优质开展。