实务精讲08.docx

实务精讲08.docx

《实务精讲08.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实务精讲08.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实务精讲08

（四）施工导流设计

施工导流设计的任务是分析研究当地的自然条件、工程特性和其他行业对水资源的需求，选择导流方式，划分导流时段，选定导流标准和导流设计流量，确定导流建筑物的形式、布置、构造和尺寸，拟定导流建筑物的修建、拆除、封堵的施工方法，拟定河道截流、拦洪度汛和基坑排水的技术措施，通过技术经济比较，选择一个经济合理的导流方案。

水利水电枢纽工程施工所采用的导流方式不是单一的，通常是几种导流方式组合起来配合运用。

二、施工导流标准的确定

施工导流标准直接影响导流建筑物规模、永久建筑物施工安全及工程投资，是导流建筑物的设计依据。

（一）导流标准的确定

施工导流标准是根据导流建筑物的保护对象、失事后果、使用年限和工程规模等指标，划分导流建筑物的级别（Ⅲ～Ⅴ级），再根据导流建筑物的级别和类型，并结合风险度分析，确定相应的洪水标准。

施工导流标准还包括坝体施工期临时度汛洪水标准和导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准。

（二）确定导流标准的方法

确定导流设计洪水标准的方法有三种：

1．实测资料分析法，该法实用简便，但一般应有较长的水文系列，与洪峰、洪量均较大的典型洪水过程作比较后，选用设计典型年。

2．常规频率法，按国家统一的规范执行，一般应有20～30年以上的水文系列，多用风险率的概念进行分析、计算。

3．经济流量分析法，根据不同的设计流量，计算各相应的年施工费用及年损失费用（含现场施工、淹没、溃堰等损失），对应总费用最小流量即为经济导流流量。

在实际应用中，往往两者或三者结合考虑，综合分析，以估计其安全性和经济性。

1F412012掌握施工导流方式

施工导流的基本方式可分为分段围堰法导流和全段围堰法导流两类。

一、分段围堰法导流

分段围堰法导流，也称分期围堰导流，就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。

分段就是将河床围成若干个干地施工基坑，分段进行施工。

分期就是从时间上按导流过程划分施工阶段。

工程实践中，两段两期导流采用得最多，如图1F412012－1所示。

分段围堰法导流适用于河床宽、流量大、工期长的工程，尤其适用通航和冰凌严重的河道，这种导流方法费用低。

根据不同时期泄水道的特点，分段围堰法导流中又包括束窄河床导流和通过已建或在建的建筑物导流。

（一）束窄河床导流

束窄河床导流通常用于分期导流的前期阶段，特别是一期导流。

其泄水道是被围堰束窄后的河床。

（二）通过建筑物导流

通过建筑物导流的主要方式，包括设置在混凝土坝体中的底孔导流、混凝土坝体上预留缺口导流、梳齿孔导流，平原河道上低水头河床式径流电站可采用厂房导流等。

这种导流方式多用于分期导流的后期阶段。

二、全段围堰法导流

全段围堰法导流是指在河床内距主体工程轴线（如大坝、水闸等）上下游一定的距离，修筑拦河堰体，一次性截断河道，使河道中的水流经河床外修建的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄。

全段围堰法导流适用于枯水期流量不大，河道狭窄的河流，按导流泄水建筑物的类型可分为明渠导流、隧洞导流、涵管导流等。

（一）明渠导流

明渠导流（如图lF412012－2所示）是在河岸或河滩上开挖渠道，在基坑的上下游修建横向围堰，河道的个流经漫道下泄。

这种施工导流方法一般适用于岸坡平缓或有一岸具有较宽的台地、垭口或古河道的地形。

明渠具有施工简单，适合大型机械施工的优点；有利于加速施工进度，缩短工期；对通航、放木条件也较好。

（二）隧洞导流

隧洞导流（如图1F412012－3所示）是在河岸边开挖隧洞，在基坑的上下游修筑围堰，一次性拦断河床形成基坑，保护主体建筑物干地施工，天然河道水流全部或部分由导流隧洞下泄的导流方式。

这种导流方法适用于河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河流。

（三）涵管导流

涵管导流（如图1F412012－4所示）是利用涵管进行导流。

适用于导流流量较小的河流或只用来担负枯水期的导流。

一般在修筑土坝、堆石坝等工程中采用。

涵管通常布置在河岸滩地上，其位置常在枯水位以上，这样可在枯水期不修围堰或只修小围堰而先将涵管筑好，然后再修上、下游断流围堰，将河水经涵管下泄。

1

F412013掌握截流方法

截断原河床水流，把河水引向导流泄水建筑物下泄的工作，就是截流。

截流方式可归纳为戗堤法截流和无戗堤法截流两种。

戗堤法截流主要有平堵、立堵及混合截流；无戗堤法截流主要有建闸截流、水力冲填法、定向爆破截流、浮运结构截流等。

一、戗堤法截流

（一）平堵

平堵（如图1F41．2013－1所示）是先在龙口建造浮桥或栈桥，由自卸汽车等运输工具运来抛投料，沿龙口前沿投抛。

先下小料，随着流速增加，逐渐抛投大块料，使堆筑戗堤均匀地在水下上升，直至高出水面，截断河床。

平堵比立堵法的单宽流量小，最大流速也小，水流条件较好，可以减小对龙口基床的冲刷。

所以特别适用于易冲刷的河床上截流。

由于平堵架设浮桥及栈桥，对机械化施工有利，因而投抛强度大，容易截流施工。

（二）立堵

立堵（如图1F4l2O13－2所示）是用自卸汽车等运输工具运来抛投料，以端进法抛投（从龙口两端或一端下料）进占戗堤，直至截断河床。

立堵在截流过程中所发生的最大流速，单宽流量都较大，加以所生成的楔形水流和下游形成的立轴漩涡，对龙口及龙口下游河床将产生严重冲刷，因此不适用于地质不好的河道上截流，否则需要对河床作妥善防护。

立堵法无需架设浮桥或栈桥，简化了截流准备工作，因而赢得了时间，节约了投资，在许多岩质河床的工程上广泛应用。

（三）混合堵

混合堵是采用立堵与平堵相结合的方法，有立平堵和平立堵两种。

1．立平堵。

为了充分发挥平堵水力条件较好的优点，降低架桥的费用，工程中可采用先立堵、后架桥平堵的方式。

2．平立堵。

对于软基河床，单纯立堵易造成河床冲刷，往往采用先平抛护底，再立堵合龙的方案。

此时，平抛多利用驳船进行。

二、无戗堤法截流

（一）建闸截流

建闸就是在泄水道中预先修建闸墩，并建截流间分流，降低戗堤水头，待抛石截流后，再下闸截流。

（二）水力冲填

河流在某种流量下有一定的挟砂能力，当水流含砂量远大于该挟砂能力时，粗颗粒泥砂将沉淀河底进行冲填。

基于这一原理，冲填开始时，大颗粒泥砂首先沉淀，而小颗粒则冲至其下游侧逐渐沉落。

随着冲填的进展，上游水位逐步壅高，部分流量通过泄水通道下泄。

随着河床过水断面的缩窄，某些颗粒逐渐达到抗冲极限值，一部分土体仍向下游移动，结果使戗堤下游坡继续向下游扩展，一直到冲填体表面摩阻造成上游水位更大的壅高，而迫使更多流量流向泄水通道，围堰坡脚才不再扩展，而在高度方向急剧增长，直至露出水面。

（三）定向爆破

在坝址处于峡谷地区、岩石坚硬、岸坡陡峻、交通不便或缺乏运输设备时，可采用定向爆破截流。

利用定向爆破，将大量岩石抛人河道预定地点，瞬时截断水流。

在合龙时，为了瞬间抛入龙口大量材料封闭龙口，除了用定向爆破岩石外，还可在河床上预先浇筑巨大的混凝土块体，将其支撑体用爆破法炸断，使块体落人水中，将龙口封闭。

（四）浮运结构截流

浮运结构截流就是将各种浮运结构拖至龙口，在埽捆、柴排护底下，装载上砂料，充水使其沉没水中，一次截断水流。

其后进一步发展浮运结构成为封闭式钢筋混凝土浮箱，在浮箱之间留出缺口形成“梳齿孔”过流，由于缩窄龙口水流不大，浮箱容易沉放，最后，将缺口闸阀放下，即可达到截断水流的目的。

截流用浮运结构包括旧驳船、钢筋混凝土箱形结构。

木笼也是一种浮运结构，我国新安江水电站曾采用这种方式截流。

浮运结构截流的优点是成戗断面较小，用料较少；缺点是制作需大型设备，耗用钢材（钢缆和金属闸门）多，造价高，护底标准高，基床面要求平整，施工也受气候、水文等条件影响。

三、减小截流难度的技术措施

截流工程是整个水利枢纽施工的关键，它的成败直接影响工程进度。

截流工程的难易程度取决于河道流量、泄水条件、龙口的落差、流速、地形地质条件、材料供应情况及施工方法、施工设备等因素。

减少截流难度的主要技术措施包括加大分流量，改善分流条件，改善龙口水力条件，增大抛投料的稳定性，减少块料流失，加大截流施工强度等。

（一）加大分流量，改善分流条件

分流条件好坏直接影响到截流过程中龙口的流量、落差和流速。

分流条件好，截流就容易，反之就困难。

改善分流条件的主要措施有：

1．合理确定导流建筑物尺寸、断面形式和底高程。

导流建筑物不仅要满足导流要求，而且应满足截流的需要。

2．确保泄水建筑物上下游引渠开挖和上下游围堰拆除的质量。

这是改善分流条件的关键环节，不然泄水建筑物虽然尺寸很大，但分流却受上下游引渠或上下游围堰残留部分控制，泄水能力受到限制，增加截流工作的难度。

3．在永久泄水建筑物泄流能力不足时，可以专门修建截流分水闸或其他形式泄水道帮助分流，待截流完成后，借助于闸门封堵泄水闸，最后完成截流任务。

4．增大截流建筑物的泄水能力。

当采用木笼、钢板桩格式围堰时，也可以间隔一定距离安放木笼或钢板桩格体，在其中间孔口宣泄河水，然后以闸板截断中间孔口，完成截流任务。

另外也可以在进占戗堤中埋设泄水管帮助泄水，或者采用投抛构架块体增大戗堤的渗流量等办法减少龙口溢流量和溢流落差，从而减轻截流的困难程度。

（二）改善龙口水力条仵

龙口水力条件是影响截流的重要因素，改善龙口水力条件的措施有双戗截流、三戗截流、宽戗截流、平抛垫底等。

1．双戗截流

双戗截流采取上下游二道戗堤，协同进行截流，以分担落差。

通常采取上下戗堤立堵。

常见的进占方式有上下戗轮换进占、双戗固定进占和以上两种进占方式混合使用。

也有以上戗进占为主，由下戗配合进占一定距离，局部壅高上戗下游水位，减少上戗进占的龙口落差和流速。

双戗进占，可以起到分摊落差，减轻截流难度，便于就地取材，避免使用或少使用大块料、人工块料的好处。

但双线施工，施工组织较单戗截流复杂；二戗堤进度要求严格，指挥不易；软基截流，若双线进占龙口均要求护底，则大大增加了护底的工程量；在通航河道，船只需要经过两个龙口，困难较多，因此双戗截流应谨慎采用。

2．三戗截流

三戗截流是利用第三戗堤分担落差，可以在更大的落差下用来完成截流任务。

3．宽戗截流

宽戗截流是增大戗堤宽度，以分散水流落差，从而改善龙口水流条件。

但是进占前线宽，要求投抛强度大，工程量也大为增加，所以只有当戗堤可以作为坝体（土石坝）的一部分时，才宜采用，否则用料太多，过于浪费。

4．平抛垫底

对于水位较深，流量较大，河床基础覆盖层较厚的河道，常采取在龙口部位一定范围抛投适宜填料，抬高河床底部高程，以减少截流抛投强度，降低龙口流速，达到降低截流难度的目的。

（三）增大抛投料的稳定性，减少块料流失

增大抛投料的稳定性，减少块料流失的主要措施有采用特大块石、葡萄串石、钢构架石笼、混凝土块体等来提高投抛体的本身稳定。

也可在龙日下游平行于戗堤轴线设置一排拦石坎来保证抛投料的稳定，防止抛投料的流失。

（四）加大截流施工强度

加大截流施工强度，加快施工速度，可减少龙口的流量和落差，起到降低截流难度的作用，并可减少投抛料的流失。

加大截流施工强度的主要措施有加大材料供应量、改进施工方法、增加施工设备投入等。

lF412020围堰及基坑排水

1F412021掌握围堰的类型

围堰是导流工程中的临时性挡水建筑物，用来围护施工基坑，保证水工建筑物能在干地施工。

在导流任务完成后，若围堰不能与主体工程结合成为永久工程的一部分，应予以拆除。

一、围堰分类

1．围堰按使用材料，可分为土石围堰、混凝土围堰、草土围堰、木笼围堰、竹笼围堰、钢板桩格形围堰等。

2．按围堰与水流方向的相对位置，可分为横向围堰和纵向围堰。

3．按围堰与保护的工程相对位置，可分为上游围堰和下游围堰。

4．按导流期间基坑过水与否，可分为过水围堰和不过水围堰。

过水围堰除需要满足一般围堰的基本要求外，还要满足堰顶过水的要求。

5．按围堰挡水时段，可分为全年挡水围堰和枯水期挡水围堰。

以上分类一般指围护主河床永久建筑物而言，按被围护的建筑物分类，尚有厂房围堰，船闸围堰，隧洞进口围堰、出口围堰等。

二、围堰的基本形式及构造

（一）土石围堰

土石围堰可与截流戗堤结合，可利用开挖弃渣，并可直接利用主体工程开挖装运设备进行机械化快速施工，是我国应用最广泛的围堰形式。

土石围堰的防渗结构形式有斜墙式、斜墙带水平铺盖式、垂直防渗墙式及灌浆帷幕式等。

如图lF412021－l所示。

（二）混凝土围堰

混凝土围堰是用常态混凝土或碾压混凝土建筑而成。

混凝土围堰宜建在岩石地基上。

混凝土围堰的特点是挡水水头高，底宽小，抗冲能力大，堰顶可溢流。

尤其是在分段围堰法导流施工中，用混凝土浇筑的纵向围堰可以两面挡水，而且可与永久建筑物相结合作为坝体或闸室体的一部分。

混凝土围堰结构形式有重力式（图1F412021－2）、拱型等形式。

（三）草土围堰

草土围堰是一种草土混合结构。

草上围堰能就地取材，结构简单，施工方便，造价低，防渗性能好，适应能力强，便于拆除，施工速度快。

但草土围堰不能承受较大的水头，一般适用于水深不大于6～8m，流速小于3～5m／s的中、小型水利工程。

（四）木笼围堰

木笼围堰是由圆木或方木叠成的多层框架、填充石料组成的挡水建筑物。

它施工简便，适应性广，与土石围堰相比具有断面小，抗水流冲刷能力强等优点，可用作分期导流的横向围堰或纵向围堰，可在10～15m的深水中修建。

但木笼围堰消耗木材量较大，目前很少采用。

（五）竹笼围堰

竹笼围堰是用内填块石的竹笼堆叠而成的挡水建筑物，在迎水面一般用木板、混凝土面板或填黏土阻水。

采用木面板或混凝土面板阻水时，迎水面直立；用黏土防渗时，迎水面为斜墙。

竹笼围堰的使用年限一般为1～2年，最大高度约为15m。

（六）钢板桩格形围堰

钢板桩格形围堰是由一系列彼此相连的格体形成外壳，然后在内填以土料或砂料构成。

格体是土或砂料和钢板桩的组合结构，由横向拉力强的钢板桩连锁围成一定几何形状的封闭系统。

钢板桩格形围堰按挡水高度不同，其平面形式有圆筒形格体、扇形格体、花瓣形格体（见图1F412021－3），应用较多的是圆筒形格体，圆筒形格体钢板桩围堰，一般适用的挡水高度小子15～18m，可以建在岩基或非岩基上，也可作过水围堰用。

1F412022掌握围堰施工技术

一、土石围堰

1．土石围堰的施工

围堰的施工有水上、水下两部分。

水上部分的施工与一般土石坝相同，采用分层填筑，碾压施工，并适时安排防渗墙施工；水下部分的施工，土料、石渣、堆石体的填筑可采用进占法，也可采用各种驳船抛填水下材料。

2．土石围堰的接头处理

土石围堰与岸坡的接头，主要通过扩大接触面和嵌入岸坡的方法，以延长塑性防渗体的接触，防止集中绕渗破坏。

土石围堰与混凝土纵向围堰的接头，通常采用刺墙形式插入土石围堰的塑性防渗体中，并将接头的防渗体断面扩大，以保证在任一高程处均能满足绕流渗径长度要求。

3．土石围堰的拆除

围堰拆除一般是在使用期的最后一个汛期过后，随上游水位的下降，逐层拆除围堰背水坡和水上部分。

土石围堰的拆除可用挖掘机开挖、爆破、挖泥船开挖或人工开挖等。

二、混凝土围堰

1．混凝土围堰多为重力式。

狭窄河床的上游围堰，在堰肩地质条件允许的情况下，也可采用拱形结构。

混凝土围堰的施工与混凝土坝相似。

｀

2．混凝土围堰一般需在低土石围堰保护下干地施工，但也可创造条件在水下浇筑混凝土或预填骨料灌浆。

3．混凝土围堰的拆除，一般只能用爆破法炸除，但应注意，必须使主体建筑物或其他设施不受爆破危害。

三、草上围堰

1．草土围堰，多用捆草法修建，它是用草做成草捆，由一层草捆一层土料在水中进占而成。

草捆是用草料包土做成直径为0．5～0．7m，长为1．2～1．8m的长圆体形。

进占前先清理岸边，将每两束草捆用草绳绑紧，并使草绳留出足够的长度，然后将草捆垂直于岸边并排铺放，第一排草捆沉入水中1／3～1／2草捆长，并将草绳固定在岸边，以便与后铺的草捆互相连接，然后再在第一层草捆上后退压放第二层草捆，层间搭接可按水深大小搭迭1／3～1／2草捆长，如此逐层压放草捆，使其形成一个坡角约为35°～45°的斜坡，直至高出水面1．0m为止。

随后在草捆层的斜坡上铺一层厚0．25～0．3m的散草，填补草捆间的空隙，再在散草上铺一层厚0．25～0．3m的土料并用人工踏实，这样就完成了堰体压草、铺散草和铺土作业的一个工作循环，依此循环继续进行，堰体即可向前进占。

2．草土围堰的拆除比较容易，一般水上部分用人工拆除，水下部分可在堰体挖一缺口，让其过水冲毁或用爆破法炸除。

四、钢板桩格形围堰

1．钢板桩格形围堰的修建和拆除机械化程度高，钢板桩回收可达70％，边坡垂直、断面小、占地少，安全可靠。

2．钢板桩格形围堰修建工序：

定位、打设模架支柱、模架就位、安插打设钢板桩、安装围檩和拉杆、拆除支柱和模架、填充砂砾料至要求高度。

3．钢板桩围堰的拆除。

工程完工后，围护的基坑充水使围堰的两侧水位平衡，围堰内的砂砾料分层挖除，拆除钢拉杆和围檩，用振动锤拔除钢板桩。