第10讲2F31水利水电工程施工导流二.docx
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第10讲2F31水利水电工程施工导流二
二、管涌
（一）抢护原则
抢护管涌险情的原则是制止涌水带砂，而留有渗水出路。
这样既可使砂层不再被破坏，又可以降低附近渗水压力，使险情得以控制和稳定。
（二）抢护方法
1．反滤围井
在管涌口处用编织袋或麻袋装土抢筑围井，井内同步铺填反滤料，从而制止涌水带砂，以防险情进一步扩大，当管涌口很小时，也可用无底水桶或汽油桶做围井。
这种方法适用于发生在地面的单个管涌或管涌数目虽多但比较集中的情况。
围井内必须用透水料铺填，切忌用不透水材料。
根据所用反滤料的不同，反滤围井可分为以下几种形式。
（l）砂石反滤围井
砂石反滤围井是抢护管涌险情的最常见形式之一。
选用不同级配的反滤料，可用于不同土层的管涌抢险。
管涌险情基本稳定后，在围井的适当高度插人排水管（塑料管、钢管和竹管），使围井水位适当降低，以免围井周围再次发生管涌或井壁倒塌。
同时，必须持续不断地观察围井及周围情况的变化，及时调整排水口高度，如图2F312014一5所示。
（2）土工织物反滤围井
首先对管涌口附近进行清理平整，清除尖锐杂物。
管涌口用粗料（碎石、砾石）充填，以消杀涌水压力。
铺土工织物前，先铺一层粗砂，粗砂层厚30~50cm。
然后选择合适的土工织物铺上。
若管涌带出的土为粉砂时，一定要慎重选用土工织物（针刺型）；若为较粗的砂，一般的土工织物均可选用。
最后要注意的是，土工织物铺设一定要形成封闭的反滤层，土工织物周围应嵌人土中，土工织物之间用线缝合。
然后在土工织物上面用块石等强透水材料压盖，加压顺序为先四周后中间，最终中间高、四周低，最后在管涌区四周用土袋修筑围井。
围井修筑方法和井内水位控制与砂石反滤围井相同。
（3）梢料反滤围井
梢料反滤围井用梢料代替砂石反滤料做围井，适用于砂石料缺少的地方。
下层选用麦秸、稻草，铺设厚度20一30cm。
上层铺粗梢料，如柳枝、芦苇等，铺设厚度30一40cm。
稍料填好后，为防止梢料上浮，梢料上面压块石等透水材料。
围井修筑方法及井内水位控反滤盖层制与砂石反滤围井相同。
2．反滤层压盖
在堰内出现大面积管涌或管涌群时，如果料源充足，可采用反滤层压盖的方法，如图2F312014一6所示，以降低涌水流速，制止地基泥砂流失，稳定险情。
反滤层压盖必须用透水性好的砂石、土工织物、梢料等材料，切忌使用不透水材料。
三、漫溢
实际洪水位超过现有堰顶高程，或风浪翻过堰顶，洪水漫进基坑内即为漫溢。
通常，土石围堰不允许堰身过水。
因此，在汛期应采取紧急措施防止漫溢的发生。
根据上游水情和预报，对可能发生的漫溢险情，其抢护的有效措施是：
抓紧洪水到来之前的宝贵时间，在堰顶上加筑子堤。
堰顶高要超出预测推算的最高洪水位，做到子堤不过水，但从堰身稳定考虑，子堤也不宜过高。
各种子堤的外脚一般都应距大堤外肩0.5一1.0m。
抢筑各种子堤前应彻底清除表面杂物，将表层刨毛，以利新老生层结合，并在堰轴线开挖一条结合槽，深20cm左右，底宽30cm左右。
例：
1．导流标准就是选定（B）的标准。
A．导流方法
B．导流设计流量
C．导流建筑物
D．导流时段
2.某水电工程座落在河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河段，设计采用全段围堰法导流，此工程宜采用（D）导流。
A．束窄河床
B．明渠
C．涵管
D．隧洞
3．围堰按围堰与水流方面的相对位置可分为横向围堰和（D）。
A．草土围堰
B．过水围堰
C．土石围堰
D．纵向围堰
4．分段围堰导流包括（BD）．
A．明渠导流；
B．通过永久建筑物导流
C．涵管导流；
D．束窄河床导流；
E．隧洞导流
5．通过建筑物导流的主要方式包括（ACE）．
A．混凝土坝体中的底孔导流
B．涵管导流
C．低水头河床式径流电站的混凝土坝体上预留缺口导流
D隧洞导流
E．混凝土坝体上梳齿孔导流
2F312020截流
2F312021掌握截流方法
截流工程是指在导流泄水建筑物接近完工时，即以进占方式自两岸或一岸建筑戗堤形成龙口，并将龙口防护起来，待导流泄水建筑物完工以后，在有利时机，以最短时间将龙口堵住，截断河流。
截流过程包括戗堤的进占形成龙口、龙口范围的加固、合龙和闭气等工作。
截流的基本方法有抛投块料截流、爆破截流、下闸截流，其他还有木笼、钢板桩、草土、码搓堰、水力冲填法截流等方法。
选择截流方法应充分分析水力学参数、施工条件和难度、抛投物数量和性质，并进行技术经济比较。
一、抛投块料截流
抛投块料截流是最常用的截流方法，特别适用于大流量、大落差的河道上的截流。
该法是在龙口抛投石块或人工块体（混凝土方块、混凝土四面体、铅丝笼、竹笼、柳石枕、串石等）堵截水流，迫使河水经导流建筑物下泄。
采用抛投块料截流，按不同的抛投合龙方法可分为平堵、立堵、混合堵三种。
（一）平堵
平堵（图2F312021一l）是先在龙口建造浮桥或栈桥，由自卸汽车或其他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。
一般说来，平堵比立堵法的单宽流量要小，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地基上截流。
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；但在深水高速的情况下，架设浮桥、建造栈桥比较困难。
（二）立堵，
如图2F312021一2所示，是用自卸汽车或其他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，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。
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。
因此立堵法截流一般适用于大流量、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。
对于软基河床，只要护底措施得当，采用立堵法截流也同样有效。
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，在许多水利工程（岩质河床）中被广泛应用。
（三）混合堵
混合堵是采用立堵与平堵相结合的方法。
有先平堵后立堵和先立堵后平堵两种。
用得比较多的是首先从龙口两端下料，保护戗堤头部，同时进行护底工程并抬高龙口底槛高程到一定高度，最后用立堵截断河流。
二、爆破截流
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。
在合龙时，为了瞬间抛人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。
三、下闸截流
在泄水道中预先修建闸墩，最后采用下闸的方式截断水流。
2F312022熟悉龙口布置和截流材料的选择
一、龙口位置的选择
龙口位置的选择，对截流工作顺利与否有密切关系。
选择龙口位置时要考虑下述一些技术要求：
1．一般来说，龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流顺直，使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。
2．龙口应选择在耐冲河床上，以免截流时因流速增大，引起过分冲刷。
如果龙口河床覆盖层较薄，则应清除；否则，应进行护底防冲。
3．龙口附近应有较宽阔的场地，以便布置截流运输路线和制作、堆放截流材料。
二、龙口宽度的确定
原则上龙口的宽度应尽可能窄些，这样合龙的工程量就小些，截流的延续时间也短些，但以不引起龙口及其下游河床的冲刷为限。
为了提高龙口的抗冲能力，减少合龙的工程量，须对龙口加以保护。
龙口的保护包括护底和裹头。
龙口宽度及其防护措施，可根据湘应的流量及龙口的抗冲流速来确定。
三、截流材料种类选择
截流时采用当地材料在我国已有悠久的历史，主要有块石、石串、装石竹笼等。
此外，当截流水力条件较差时，还须采用混凝土块体。
石料容重较大，抗冲能力强，一般工程较易获得，而且通常也比较经济。
因此，凡有条件者，均应优先选用石块截流。
在大中型工程截流中，混凝土块体的运用较普遍。
这种人工块体的制作、使用方便，抗冲能力强，故为许多工程采用（如三峡工程、葛洲坝工程等）。
在中小型工程截流中，因受起重运输设备能力限制，所采用的单个石块或混凝土块体的重量不能太大。
石笼（如竹笼、铅丝笼、钢筋笼）或石串，一般使用在龙口水力条件不利的条件下。
大型工程中除了石笼、石串外，也采用混凝土块体串。
某些工程，因缺乏石料，或因河床易受冲刷，也可根据当地条件采用梢捆、草土等材料截流。
四、截流材料尺寸的确定
在截流中，合理选择截流材料的尺寸或重量，对于截流的成败和节省截流费用具有很大意义。
尺寸或重量取决于龙口流速。
采用块石和混凝土块体截流时，所需材料尺寸可通过水力计算初步确定，也可以按照经验选定，然后，考虑该工程可能拥有的起重运输设备能力，综合确定。
五、截流材料数量的确定
（一）不同粒径材料数量的确定
无论是平堵截流还是立堵截流，原则上都可以按合龙过程中水力参数的变化来计算相应的材料粒径和数量。
常用的方法是将合龙过程按高程（平堵）或宽度（立堵）划分成若干区段，然后按分区最大流速计算出所需材料粒径和数量。
实际上，每个区段也不是只用一种粒径材料，所以设计中均参照国内外已有工程经验来决定不同粒径材料的比例。
例如，平堵截流时，最大粒径材料数量可按实际使用区段考虑，也可按最大流速出现时起，直到戗堤出水时所用材料总量的70％一80％考虑。
立堵截流时，最大粒径材料数量，常按困难区段抛投总量的1/3考虑。
（二）备料量
备料量的计算，可以设计戗堤体积为准，另外还得考虑各项损失。
平堵截流的设计戗堤体积计算比较复杂，需按俄堤不同阶段的轮廓计算。
立堵截流戗堤断面为梯形，设计戗堤体积计算比较简单。
戗堤顶宽视截流施工需要而定，通常取10一18m，可保证2~3辆汽车同时卸料。
龙口段抛投的大块石、钢筋石笼或混凝土四面体等材料数量考虑一定备用，备用系数宜取1.2一1.3。
截流备料总量根据截流物料堆存条件、运输条件、可能流失量及戗堤沉陷等因素综合分析，并留适当备用量，备用系数可取1.2一1.3。
例：
1.抛投块料截流按不同的抛投合龙方法分为（BDE）。
A．塞堵
B．平堵
C．盖堵
D．立堵
E．混合堵
2．水利水电工程截流龙口宽度主要根据（DE）确定。
A．截流延续时间；
B．龙口护底措施
C．龙口裹头措施；
D．截流流量
E．龙口抗冲流速
3．截流的基本方法有（ACD）。
A．抛投块料截流
B．浇筑混凝土截流
C．爆破截流
D．下闸截流
E．水力冲填法截流
2F313000水利水电工程主体工程施工
2F313010土石方开挖工程
2F313011掌握土方开挖技术
土的种类繁多，其分类方法也很多。
广义的土包含岩石和一般意义的土。
按土的基本物质组成分类有：
岩石、碎石土、砂土、黏性土和人工填土。
其中，岩石按照坚固程度可分硬质、软质；按照风化程度可分为微风化、中风化、强风化、全风化、残积土。
碎石土又有漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。
砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂；按照其密实程度又有密实、中密、稍密和松散的砂土。
黏性土也可分为黏土和粉质黏土两类；并根据其状态分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑等黏性土。
一、土的工程分类
水利水电工程施工中常用土的工程分类，依开挖方法、开挖难易程度等，土分4类。
开挖方法上，用铁锹或略加脚踩开挖的土为I类；用铁锹，且需用脚踩开挖的土为II类；用镐、三齿耙开挖或用锹需用力加脚踩开挖的土为III类；用镐、三齿耙等开挖的土为IV类。
见表2F313011。
二、开挖方式
开挖方式包括自上而下开挖、上下结合开挖、先河槽后岸坡开挖和分期分段开挖等。
三、开挖方法
土方开挖的方法主要有机械开挖、人工开挖等。
（一）机械开挖
机械开挖施工常用的机械有挖掘机、推土机、铲运机和装载机等。
1．挖掘机
（1）单斗挖掘机三单斗挖掘机由工作装置、行驶装置和动力装置组成。
按工作装置不同有正铲、反铲、索铲和抓铲等。
行驶装置有履带式、轮胎式两种。
动力装置可分为：
内燃机拖动、电力拖动和复合拖动等。
按操纵方式不同，单斗挖掘机可分为机械式（钢索）和液压操纵两种。
1）正铲挖掘机。
正铲挖掘机是土方开挖中常用的一种机械。
它具有稳定性好、挖掘力大、查产率高等优点。
适用于I一IV类土及爆破石渣的挖掘。
正铲挖掘机的挖土特点是：
向前向上，强切土，主要挖掘停机面以上的掌子。
按其与输工具相对停留位置的不同，有侧向开挖和正向开挖两种方式（图2F313011一1），采用侧开挖时，挖掘机回转角度小，生产效率高。
2）反铲挖掘机。
反铲挖掘机是正铲挖掘的一种换用装置，一般斗容量较正铲小，工循环时间比正铲长8％一30％。
其稳定性及抢掘力均比正铲小，适用于I一III类土。
反铲挖土特点是：
向后向下，强制切土。
主要挖翻停机面以下的掌子，多用于开挖深度不大的基槽和水下石渣。
其开挖方式分沟端开挖和沟侧开挖两种，见图2F313011一2。
3）索铲挖掘机。
索铲挖掘机适宜于开挖停机面以下的掌子，其斗容量较大，多用于开挖深度较大的基槽，沟渠和水下土石。
4）抓铲挖掘机。
抓铲挖掘机可以挖掘停机面以上及以下的掌子。
水利水电工程中常用于开挖土质比较松软（I一II类土）、施工面狭窄而深的集水井、深井及挖掘探水中的物料，其挖掘深度可达30m以上。
（2）多斗挖掘机
多斗挖掘机是一种连续工作的挖掘机械，从构造上可以分为链斗式和斗轮式两种。
2．推土机
推土机是一种在拖拉机上安装有推土工作装置（推土铲）的常用的土方工程机械。
它可以独立完成推土、运土及卸土三种作业。
在水利水电工程中，它主要用于平整场地，开挖基坑，推平填方及压实，堆积土石料及回填沟槽等作业，宜用于100m以内运距、I一III类土的挖运，但挖深不宜大于1.5一2.0m，填高不宜大于2一3m。
（1）推土机按行走装置不同有履带式和轮胎式两类，履带式在工程中应用更为广泛。
按传动方式不同有机械式、液力机械式和液压式三种。
新型的大功率推土机多采用后两种方式。
按推土铲安装方式又可分为回转式、固定式两种。
固定式推土铲仅能升降，而回转式推土铲不仅能升降，还可以在三个方向调整一定的角度。
固定式结构简单，使用广泛。
（2）推土机开行方式基本是穿梭式的。
为了提高推土机的生产效率，应力求减少推土器两侧散失土料，一般可采用槽形开挖，分段铲土、集中推运，多机并列推土及下坡推土等方法
3．铲运机
铲运机是一种能综合完成铲土、装土、运土、卸土并能控制填土厚度等工序的土方工程机械。
其斗容量从几立方米到几十立方米，适用于I一III级土，经济运距为100一500m之间的铲运作业。
水利工程中多用于平整场地、开采土料、修筑渠道和路基等。
当对坚土进行铲运遇到困难时，应先用松土器对土壤耙松后再铲运，当土中含有大块石或树根，以及沼泽地区均不宜使用铲运机。
铲运机按操纵方式分为液压式和机械式两类；按牵引方式可分为拖式和自行式两类，按卸土方式可分为强制式、半强制式和自由式卸土三类。
4．装载机
装载机是装载松散物料的工程机械。
它不仅可以对堆积的松散物料进行装、运、卸作业和短距离的运土。
也可对岩石、硬土进行轻度挖掘和推土作业，还可以进行清理，刮平场地，起重、牵引等作业。
配备相应的工作装置后又可完成松土，进行圆木、管状物料的挟持和装卸工作。
工作效率高，用途广泛。
装载机按行走装置分为轮式和履带式两种。
我国轮式装载机发展很快，应用广泛。
按卸载方式可分为前卸式、后卸式、侧卸式和回转式四种，前卸式结构简单，应用最广。
按额定载重量可分为小型（<1t）、轻型（1一3t）、中型（4—8t）、重型（>10t）四种。
（二）人工开挖
在不具备采用机械开挖的条件下或在机械设备不足的情况下，一般采用人工开挖。
处于河床或地下水位以下的建筑物基础开挖，应特别注意做好排水工作。
在安排施工程序时，应先挖出排水沟，然后再分层下挖。
临近设计高程时，应留出0.2~0.3m的保护层暂不开挖，待上部结构施工时，再予以挖除。
对于呈线状布置的工程（如溢洪道、渠道）宜采用分段施工的平行流水作业组织方式进行开挖。
分段的长度可按一个工作小组在一个工作班内能完成的挖方量来考虑。
当开挖坚实黏性土和冻土时，采用爆破松土与人工、推土机、装载机等开挖方式配洽，可显著提高开挖效率。
四、土方开挖的一般技术要求
1．合理布置开挖工作面和出土路线。
确定开挖分层、分段，以便充分发挥人力、设备的生产能力，使开挖效率达到最优。
2．合理选择和布置出土地点和弃土地点。
做好挖填方平衡，使得开挖出来的土方尽歇来作为填方土料。
3．开挖边坡，要防止塌滑，保证开挖安全。
4．地下水位以下土方的开挖，应根据施工方法的要求，切实做好排水工作。
五、渠道开挖
渠道开挖的施工方法有人工开挖、机械开挖等。
选择开挖方法取决于技术条件、土壤种类、渠道纵横断面尺寸、地下水位等因素。
渠道开挖的土方多堆在渠道两侧用做渠堤。
（一）人工开挖
在干地上开挖渠道应自中心向外，分层下挖，边坡处可按边坡比挖成台阶状，待挖至设计深度时，再进行削坡。
必须弃土时，做到近挖远倒，远挖近倒，先平后高。
受地下水影响的渠道应设排水沟，开挖方式有一次到底法和分层下挖法（图2F313011-3）。
（二）机械开挖
机械开挖主要有推土机开挖和铲运机开挖。
推土机开挖渠道：
采用推土机开挖渠道，其开挖深度不宜超过1.5一2.0m，填筑堤顶高度不宜超过2一3m，其坡度不宜陡于1：
2。
施工中，推土机还可平整渠底，清除植土层，修整边坡，压实渠堤等。
铲运机开挖渠道：
半挖半填渠道或全挖方渠道就近弃土时，采用铲运机开挖最为有利。
需要在纵向调配土方渠道，如运距不远也可用铲运机开挖。
铲运机开挖渠道的开行方式有：
环形开行和，“8”字形开行（图2F313011一4）。
当渠道开挖宽度大于铲土长度，而填土或弃土宽度又大于卸土长度，可采用横向环形开行。
反之，则采用纵向环形开行，铲土和填土位置可逐渐错动，以完成所需断面。
当工作前线较长，填挖高差较大时，则应采用“8”字形开行。
遇到岩石渠段时，施工作业可采用钻孔爆破配合挖掘机、装载机及自卸汽车进行。
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