水利工程水库施工导流底孔封堵施工技术研究

引言：

水利工程建设中，导流施工是一项必不可少的关键技术，对于创造良好的施工条件，保障工程进度和质量至关重要。导流施工的主要目的是在施工期间将河流导开，使施工区域保持干燥状态，便于开展各项建设工作。在众多导流施工环节中，导流底孔的封堵又是其中的重中之重。导流底孔封堵的设计和施工方案选择，将直接影响到水利工程能否顺利实现截流、蓄水等后续目标。因此，深入研究水库导流底孔封堵施工技术，对于保障水利工程建设的安全性、经济性和可靠性具有重要的理论和实践意义。

1 导流施工技术概述

导流施工主要指的是在施工期间，可使流水避开施工区域向下游流去所运用的水利引导技术，此种技术在运用过程中，有助于营造出干燥的施工环境，确保能够进行迅速的水利工程施工作业。施工导流技术通常涵盖几项工程内容，包括下闸蓄水、截流以及基坑排水等施工工程内容。在水利工程施工之中，能够将导流施工技术当作一项关键的组成部分，其和施工时间、设计方案实施情况和施工质量等诸多方面均存在着紧密的关联性。因此，在实际施工之中，务必要针对水利工程的真实状况和特征等，来合理运用导流施工技术，最终保障水利工程施工的总体质量。

2 导流洞的封堵设计过程

2.1 设计类型

导流洞堵体有两种设计类型，分为洞内堵塞体设计与进口封闭设计。水利工程的导流洞封堵必须以现场施工的实际情况为基础来设计，堵体不仅要拥有良好的稳定性，还要具备一定防渗性，在设计前应对当前施工地域的气象条件以及地理位置做出详细分析，在保证施工质量的前提下，尽可能的降低成本，施工程序化繁为简。

2.2 设计条件

设计条件主要有三个方面，分为地质条件、堵头型式以及设计基础，地质条件相对应导流洞封堵洞身的岩石特性为泥质砂岩，常见厚层状与块状结构，3 类围岩为洞身岩体主体。堵头型式共有四种型式、分别为拱形、瓶塞型、柱型以及截锥型。最后一种的设计基础是通过水利工程的实际状态，为 3 级导流建筑物，在库盆内施工支洞，以达到相关设计标准。

2.3 堵体长度计算

目前关于隧洞混凝土的堵头还没有一个较为合理的计算公式，在设计中一般使用按封堵洞径的倍数方法、经验公式法、套用混凝土重力坝的抗滑稳定理论法以及圆柱面冲压剪切原则等几大类方法来明确。而本文提到的此项工程利用了冲压剪切法与抗剪断公式来进行运算，最后结果得出，30 公分长的堵塞体可以完美符合设计条件，但考虑到一般堵头混凝土主要在冬季施工，为了加大在冬季浇筑堵体的稳定性，将堵体长度设计为40 公分。

3 水库导流底孔封堵技术

3.1 混凝土温度控制标准

混凝土因在导洞进行浇筑，仓面的温度需控制在 5 摄氏度左右，混凝土按照实际施工条件可分为四个阶段进行施工，分层建筑的建筑层约有3.5 公分厚，混凝土的温度经过计算得出，出机口温度为 4.5 摄氏度，入仓口温度为 4.55摄氏度，建筑温度为 4.42 摄氏度，以混凝土的施工质量为基础，应保证混凝土浇筑温度保持在 5 至 10 摄氏度之间。在没有经过冷却时，混凝土浇筑块的平均温度最高达到37 摄氏度，略高于温度要求，这是需要安置相应的冷却设备，埋设冷却水管，将温度降回到 10 摄氏度左右。这个冷却时间大约需要通水 80天左右才能符合设计要求。堵体作为永久性的建筑物，设计与施工均要按照永久建筑物的标准来执行，该施工工程所在地区结合以往天气数据，得出平均气温为 28 摄氏度，而施工日期在冬季的十一月份，室外气温平均为零下 7 摄氏度，因此在施工时应注意保温措施为保证浇筑质量，混凝土温度应保持在 5 到10 摄氏度之间，接缝处温度保持在 10 摄氏度左右，堵头上游侧方位为库水，挡水后水温为 10 摄氏度，地表温度接近水温，由于水温为 10 度，因此结合堵头周边环境得出，堵头平均温度为10 摄氏度。

3.2 封堵技术

水库的排空能力通过水头降和储存容量排气率的排空比率来评估。定义水头降 δH 和储存容量 排气率 δV 的排空比率，δH 和 δV 的值越高，排空能力越强。可以使用公式（1）和（2）计算δH 和 AAV 。

式中：δH—水头降排空比率；Z0—正常水位，m ；Z1—降水位，m ；H—大 坝水头，m ；δV—储存容量排空比率；V0—对应于正常水位的储存容量，m3 ； V1—对应于排空水位的储存容量，m3。

利用公式（1）和（2），可以得出对广东新丰江水库、飞来峡水利枢纽、益塘水库、枫树坝水库、鹤地水库、白盆珠水库、锦江水库等大坝和水库项目的排空能力的以下观察：目前，排空水头的最大降幅是小型水电站，达到62.44% ，而大多数项目的降幅只有 30%～50% ，排空容量的最大降幅是大型水电站，达到 96.75% ，而大多数位于 70%～90% 的范围内。即使对于排空存储降幅达到 90% 的大坝，在排空水头降幅可达 50% 。仅剩下的水库水下沉到 10m 大坝的a 级深度，仍有超过 1×108m³ 需要被填满。同样大的储存容量等于（1）型水电项目。这种排空能力仍然严重不足，甚至连充分的维护条件都无法提供，紧急安全措施严重受损。

从近年来对益塘水库、鹤地水库、白盆珠水库、锦江水库的处理来看，频繁发生的严重特殊自然灾害对水库和水利工程的紧急响应提出了新的要求。因此，安全应急排水技术需要在历史性时刻出现。在满足大坝和水库安全运行和维护要求的前提下，进一步提高项目的相应应急能力，充分发挥水电项目的防灾减灾能力，减少次生灾害风险。此结构理论上实现了大坝和水库的深度安全应急排气，并且在 30m 大坝中的工程实践应用仍在进行中。

此外，紧急排水能力还可以根据排水时间、排水容量和孔口面积进行评估。根据大坝和水库 项目的排水时间统计，可以看出排水时间通常为 20～40 d，其中有 4.25 d 短的，也有 102 d 长的。目前的 20 d 甚至 40 d 的紧急响应时间相对较长。因此，当前的排水时间无法满足紧急排气要求。

根据大坝和水库项目的排水能力和孔口面积的统计，现有的大坝和水库项目具有巨大的储存 容量。由于混凝土大坝单孔的排放量较小，平均为 1300m /s，必须通过排列多个底孔来实现排空水库的目的。目前，孔口的平均面积为41 m2，最大的是大型水电站的孔口，达到了 84m² 。

总之，目前大坝和水库项目的单孔面积相对较小，排水流量相对较小，排水时间相对较长，只能在干旱季节进行排空。在正常运行下排水是可行的，但如果极端条件（地震、洪水过度、军事打击和流域内的级联工程灾害）需要在洪水季节或需要快速排空时，就无法满足要求。排水和紧急容量的不足是大坝和水库排水设施发展面临的重要问题。

结语：

综上所述，水库导流底孔封堵技术涉及设计类型选择、施工条件评估、混凝土温控等多个方面，需要根据工程实际情况进行综合考虑。此外，大坝水库应急排水能力仍有待进一步提高，以减少极端条件下的次生灾害风险，更好地发挥防灾减灾效益。未来应加强排水设施建设，优化孔口布置，缩短排空时间，全面提升紧急排水能力。

参考文献：

[1] 张淑芳，丰辉 . 板岭水库工程导流隧洞封堵设计与施工技术 [J]. 中国水运，2024，（19） ：116-119.

[2] 吴龙 . 水库枢纽工程施工导流底孔封堵施工技术探析 [J]. 黑龙江水利科技，2023， .