施工截流设计.docx

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施工截流设计

FCD71050FCD

初步设计阶段水电建设项目

截流设计大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1995年2月

初步设计阶段水电建设项目

截流设计大纲

主编单位:

主编单位总工程师:

参编单位:

主要编写人员:

软件开发单位:

软件编写人员:

水利水电勘测设计标准化信息网

1995年2月

目次

1.引言4

2.设计依据文件和规范4

3.设计基本资料4

4.截流时段选择5

5.截流流量的选择6

6.截流方式及方案的选择6

7.截流戗堤和龙口选择7

8.截流水力计算8

9.截流材料的选择、尺寸和数量11

10.截流闭气12

11.确保顺利截流的常用技术措施12

12.截流施工12

13.截流水文观测13

14.应提供的设计成果13

附录A截流水力计算15

附录B确保顺利截流的常用技术措施16

1.引言

工程位于,是以为主,等综合利用的水利水电枢纽工程。

正常蓄水位m,最大坝高m,总库容m3,电站总装机容量MW,年发电量kW.h,灌溉面积km2。

通航t级船队（舶）。

本工程可行性研究报告于年月审查通过,选定坝址为。

本工程采用截流方式。

2.设计依据文件和规范

2.1有关工程文件

有关本工程主要文件有:

（1）工程可行性研究报告;

（2）工程可行性研究报告审批文件;

（3）初步设计任务书;

（4）施工导流和截流模型试验报告。

2.2主要设计规范

有关的设计规范主要有:

（1）水利水电工程施工组织设计规范（SDJ338-89）试行;

（2）水利水电工程设计工程量计算规定（修改稿）;

（3）水利水电工程初步设计报告编制规程（DL5021-93）。

3.设计基本资料

3.1工程等级

本工程为等工程;

主要永久建筑物闸（坝）按级设计;

厂房按级设计;

临时导流建筑物按级设计。

3.2地形地貌

坝址区地形图（1/1000～1/2000）。

3.3地质

河床基础覆盖层、厚度、岩土物理力学性质,钻孔柱状图,基岩等高线,地质纵、横剖面图,平面图（附地下水位线）。

3.4水文资料

（1）枯水期各月或旬（P=5%、10%、20%）的平均流量;

（2）河流流速m/s及水位m;

（3）河流水位流量关系曲线,河道沿程水面线,河道糙率资料。

3.5冰情

（1）坝址附近河道开始流水、封冻至解冻时间;

（2）冰块尺寸及厚度m。

3.6施工条件

（1）当地材料供应情况;

（2）本工程施工机械供应情况;

（3）劳动力供应情况;

（4）交通条件。

3.7截流时有关通航、灌溉、供水、过木等要求

3.8导流建筑物

（1）导流建筑物布置图;

（2）导流建筑物过水能力。

3.9工程工期

3.10提供围堰的布置图

4.截流时段选择

4.1一般原则

（1）分析水文特征:

尽量在较小流量时截流;

（2）对有通航、过木、灌溉供水要求的,应全面兼顾,使截流对河道综合利用影响较小;

（3）有冰情河道,尽量避开流冰期截流;

（4）工程进度要求必须满足,在满足工期要求的前提下选择截流时段。

4.2截流时段选择

4.2.1枯水期的时段划分。

提示:

一般河道的枯水期,按水文特征可分为:

汛后退水期,稳定平水期和汛前迎水期。

4.2.2截流日期的确定。

提示:

综合分析枯水期各时段及权衡分流建筑物,合龙及围堰施工难度,以期获得合理的截流日期。

（1）截流在汛前迎水期时,应充分分析可能出现的问题,以便采取切实可行的措施;

（2）枯水期长,截流后至汛前围堰填筑量不大时,应尽量利用平水期截流;

（3）当围堰工程量很大,可在汛后退水期截流。

5.截流流量的选择

提示:

混凝土坝可选用（5～10）年一遇月或旬的平均流量,土石坝可选用（10～20）年一遇月或旬的平均流量。

5.1根据河流水文特性及施工条件进行选择。

5.2可根据施工期可靠的水文预报资料,适当地修正截流设计。

6.截流方式及方案选择

提示:

截流方法

一般有平堵、立堵两种类型和平、立堵组合型,另外还有爆破截流、下闸截流等。

目前已有大吨位自卸及装载设计的情况下应优先使用立堵截流方法。

（1）平堵截流法

1）平堵截流龙口较宽,单宽泄量小,流速小;

2）戗堤不作交通运输,戗堤窄,工程量小;

3）对龙口河床要求相对不高,适于软基河床截流;

4）平堵需要架桥,随着自卸卡车吨位和抛投块体增大,对桥的承载力要求不断提高,使桥结构复杂,成本提高;

5）架桥也受水位、流速及气象等影响,一般架桥流速低于3m/s;

6）需要设备较多,使施工准备工作困难。

（2）立堵截流方法

1）立堵是从龙口一端向对岸或两端向河中心进占,使之龙口宽度随着进占愈来愈束窄,水流因急剧约束,流速及落差也急剧增长;

2）龙口单宽流量较大,且分布很不均匀,需要单个重量较大的截流材料;

3）立堵不需架桥,准备工作简单,造价较低,施工较灵活,对航运影响较小;

4）立堵龙口单宽流量大,合龙最困难区段,高落差,流速大,且分布不均匀,一般适用于岩基河床,但在软基河床上应用也有成功。

随着大型施工设备的广泛使用,立堵方法由于施工准备时间少、工效快,它得到普遍应用,一般情况下优先使用立堵方法截流。

只有在极特殊情况下,才考虑平堵方法截流。

（3）爆破法截流

除对爆破技术的论证外,还需着重论证大量料物突然入水,所激起的波浪传播及突然断流对下游的影响。

（4）下闸截流

应论证闸门下沉条件和方法可靠性。

6.1截流方案选择

6.1.1根据水文、地质特征、施工机械设备和截流材料供应情况,及导流建筑布置泄流能力,综合考虑拟定各种不同截流方案。

6.1.2对拟定方案,进行全面分析,比较参照国内、外类似工程的截流实践经验,选择最优截流方案。

6.1.3截流水力大模型试验

提示:

截流过程中水力条件是非常复杂,所有计算只能作为参数,对大中型水利水电工程、水力模型试验是必须。

7.截流戗堤和龙口选择

7.1截流戗堤位置选择

提示:

（1）根据工程地形、地质条件、枢纽布置、围堰布置、堰型、截流方式、料场布置、交通条件等进行综合比较选择。

（2）当截流戗堤作为永久土坝的一部分,而且使用大块石较多时,通常布置在背水坡脚坝址排水棱体。

（3）当截流戗堤是临时困难的一部分,戗堤布置在上游围堰或下游围堰中非防渗体的位置。

7.1.1选择戗堤位置时,应与龙口位置选择相结合,全面考虑各种因素,通过综合比较而定。

7.1.2截流、闭气和修筑围堰互相关联,其选择应利于迅速闭气并进行基坑抽水,还应权衡截流前后的围堰施工强度。

一般单戗堤布置在上游围堰内是有利的。

7.1.3平堵截流戗堤轴线的选择,主要根据地形条件考虑,便于架桥,使之工作量小。

如采用栈桥,还要研究地质条件和水流条件等。

7.1.4截流戗堤位置与围堰结构型式有关,其位置布置不合适,造成闭气和围堰施工问题复杂性,甚至可能留有隐患。

7.1.5要考虑与防渗体的关系,防止合龙时的流失料进入防渗体部位,在戗堤与防渗体之间要留足够闭气料或过渡带厚度。

7.1.6双戗堤或多戗堤截流,戗堤间距需满足一定要求。

提示:

（1）当围堰底宽不太大,上下游围堰间距不太大时,可将两个戗堤分别布置在两个围堰内;

（2）当围堰底宽比较大,上下游围堰间距也很大,可将双戗,布置在一个围堰内。

若采用多戗堤时,一个围堰内需布置两条戗堤,两戗堤间距应有适当间距;

（3）当戗堤不与围堰相结合,必须经过专门论证,方可布置;

（4）采用双戗或多戗,因围堰底宽和间距不能满足布置要求,也可将戗堤布置在基坑内。

7.2龙口位置选择

7.2.1龙口尽量选在抗冲刷能力的河床基岩裸露或覆盖层薄之处,避免冲刷,防止戗堤突然坍方。

7.2.2龙口选在基岩石粗糙河底,不宜有顺水流陡坡和深坑的地方,有利于抛投料物的稳定。

7.2.3龙口周围应有比较宽阔的场地,距各地料场近,便于布置交通道路。

7.2.4龙口的水流条件应顺直流畅,使之戗堤前缘抛投料的稳定,避免水流冲刷河床河岸。

5.2.5通过模型试验另以充分论证。

提示:

有通航要求的河流,预留龙口一般布置在深槽主航道外。

7.3预留龙口宽度

提示:

主要取决河床缩窄后造成的水力条件,宜以一般石渣能够顺利进占且有利于减少合龙工程量控制。

7.4戗堤设计

7.4.1戗堤顶高戗堤顶高一般由合龙后戗堤挡水时段的挡水流量（一般比截流流量大得多）及防渗墙施工时的超高确定。

7.4.2戗堤顶宽应综合权衡合龙工程量及施工强度。

7.4.3戗堤边坡一般由抛投料场的特性以及戗堤与水流关系确定。

8截流水力计算

提示:

（1）截流水力计算是不稳定流,因来流变化较小,可近似按稳定流计算,在截流过程中,分流量、龙口流量、龙口宽度和形状是变化的。

（2）截流水力计算内容,包括截流过程中立堵预进占的龙口水力特性（流速、水位变化）合龙过程中随着龙口宽度及戗堤高度的变化,上、下游水位落差,泄水建筑物的分流量、龙口泄流量、龙口单宽流量、单宽功率及龙口流速的变化。

8.1河道来流量（截流设计流量）

截流过程中,河道来流量分配按下式计算:

（1）

式中:

Qr−−河道来流量（截流设计流量）;

Q−−龙口流量;

Qi−−分流建筑物中通过的流量（分流量）;

Qac−−上游河床中的调蓄流量;

Qs−−戗堤渗流量。

通常当Qac和Qs可以不计时,则有Qr=Q+Qi。

联合泄流,宜用图解法。

8.2分流建筑物的泄流计算

提示:

通常分流建筑物有明渠、隧洞、永久泄水闸孔及附属消能设施,混凝土坝坝体缺口和底孔,未完全拆除的前期围堰处的缺口和遗留堰坝等。

水流为压力流或堰流。

多为联合泄流。

对于截流计算一般不要沿程的详细水面线,只按一些特征点,计算出分段落差。

8.3几种典型水流计算

提示:

（1）明渠流

通常明渠是缓流,已知下游断面水深、渠长及断面形状、底宽、底坡和水力要求,求其上游断面的水深和落差。

（2）堰流

泄水闸孔与消力坎,明渠或底孔,未完全拆除的前期围堰等处按堰流计算。

1）淹没堰流计算:

一般按堰流公式考虑淹没系数,用试算法由下游水位推求上游水位;

2）非淹没堰流:

其流量系数的值可按水力学手册中的资料取用。

只因堰上水头较小,未完全拆除围堰缺口的堰流,m值可按实用堰流取用,消力坎等处可按折线型实用堰流取用,见下表。

（3）压力流:

可按水力学手册有关压力计算

8.4截流过程中上游河槽调蓄流量计算

提示:

截流过程中调蓄流量是变化的。

如果它很大,需要认真研究,一般情况下可以不考虑。

（1）立堵截流,按下式计算:

（1）

式中:

−−上游水库平均面积,m2

−−戗体的平均横断面m2

Qac−−调蓄流量

u−−戗堤的抛投强度