第一章施工导流

1第一章施工导流一、本章的主要内容1.施工导流规划2.围堰工程3.河道截流4.基坑排水二、教学要求1.认清施工导流在水利工程施工中的特殊地位和作用；2.掌握施工导流设计的主要内容和内容；3.深刻理解导流、截流、围堰与基坑排水四个部分之间的密切联系。三、学习重点1.施工导流方式、导流标准，导流工程布置；2.土石围堰和混凝土围堰的适用条件，结构及布置；3.立堵截流方法，截流设计的主要问题；初期排水与经常性排水，明式排水。水利水电工程整个施工过程中的水流控制，概括起来就是采取“导、截、拦、蓄、泄”等施工措施，来解决施工和水流之间的矛盾。施工过程中的水流控制设计的主要任务是：(1)要周密地分析研究水文、气象、地形、地质及水文地质、枢纽布置及施工条件等基本资料条件下，划分导流时段，选定导流标准，确定导流设计流量；(2)选择导流方案及导流挡水、泄水建筑物的型式，导流建筑物的型式；确定导流建筑物的布置、构造与尺寸；(3)拟定导流挡水建筑物的修建、拆除与泄水建筑物的堵塞方法，制定河道截流、拦洪渡汛与基坑排水的措施等。第一节施工导流规划一、施工导流方式施工导流的基本方法，大体可分为两类：一类是全段围堰法导流，又称为一次栏断法、河床外导流；另一类是分段围堰法导流，即河床内导流。（一）全段围堰法导流1.隧洞导流2隧洞导流是在河岸边开挖隧洞，在基坑上下游修筑围堰，河水经隧洞下泄。适用条件：用于河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚硬的山区河流。2.明渠导流明渠导流是在河岸或河滩上开挖明渠，在基坑上、下游修筑围堰，河水经渠道下泄。适用条件：明渠导流适用于河流流量大、河床岸坡平缓或有较宽广滩地、垭口或古河道的平原河流上。明渠导流常比较经济合理。3.涵管导流在河岸岩滩上枯水期不修围堰或只修一小围堰而将涵管筑好，然后再修上、下游全段围堰，将河水引经涵管下泄。适用条件：一般用于导流流量较小的河流上或只用来担负枯水期的导流任务的土坝、堆石坝工程中。(二)分段围堰法导流1．概念分段围堰法导流亦称分期围堰导流或河床内导流，就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来，使河水通过被束窄的河床或坝体底孔、坝下涵管、厂房等导向下游的方法。所谓分段，就是从空间上用围堰将建筑物分成若干施工段进行施工。所谓分期，就是从时间上将导流分成若干时期。2．适用条件分段围堰法导流一般适用于河床宽、流量大，覆盖层薄，施工期较长的平原河道或河谷较宽的山区河流，尤其适合有通航要求和过木、冰凌严重的河流上。3．分段围堰法导流型式根据不同时期泄水道特点，分段围堰法导流前期多利用束窄的原河道导流，后期要通过事先修建的泄水道导流，常见的有以下几种。（1）束窄河床导流布置：围堰可布置在左、右岸，或两岸同时推进。如果河床为深厚层细粒土层，则束窄河床不可避免地要产生一定的冲刷，对于非通航河道，只要冲刷不危及围堰和河岸的安全，一般都是允许的。2.底孔导流底孔导流，即事先在混凝土坝体内修好临时底孔或永久底孔，导流时让全部或部分导流流量通过底孔渲泄到下游，保证工程继续施工。3.坝体缺口导流混凝土坝施工过程中，当汛期洪水暴涨暴落，其它建筑物（如导流底孔、明渠、隧洞等）不足以渲泄全部流量时，为了不影响施工进度，使大坝在涨水时仍能继续施工，不致使围堰过高，可以在未完建的混凝土坝体上预留缺口以便配合其它导流建筑物渲泄洪水。等洪水过后，上游水位回落，再继续修筑缺口。适用条件：一般只适用于混凝土坝，特别是重力式混凝土坝工程，这种导流方3法比较简单。4.梳齿孔导流这种方法因泄水道断面形状类似于梳齿而得名，与坝体缺口导流相似。主要区别是在于完建阶段的施工方法不同。（三）淹没基坑法导流这是一种辅助导流方法，在全段围堰法和分段围堰法中均可使用。山区河流特点是洪水期流量大、历时短，而枯水期流量则很小，水位暴涨暴落、变幅很大。若按一般导流标准要求来设计导流建筑物，不是挡水围堰修得很高，就是泄水建筑物的尺寸要求很大，而使用期又不长，这显然是不经济的。在这种情况下，可以考虑采用允许基坑淹没的导流方法，即洪水来临时围堰过水，若基坑被淹没，河床部分停工，待洪水退落，围堰挡水时再继续施工。这种方法，基坑淹没所引起的停工天数不长，施工进度能保证，在河道泥沙含量不大的情况下，导流总费用较节省，一般是合理的。二、围堰工程围堰：为了围护水工建筑物施工场地，避免水中施工而修建的临时挡水建筑物。围堰型式：水利水电工程最常见的围堰按其所使用的材料，可以分为：(1)土石围堰；(2)混凝土围堰；(3)钢板桩格型围堰；(4)木笼围堰；(5)草土围堰等。按围堰与水流方向的相对位置，可分为：(1)大致与水流方向垂直的横向围堰；(2)大致与水流平行的纵向围堰。按围堰与坝轴线的相对位置，可分为：(1)上游围堰；(2)下游围堰。按围堰是否允许淹没，可分为：(1)过水围堰；(2)不过水围堰。过水围堰除需满足一般围堰基本要求外，还应满足堰顶过水的专门要求。根据施工期划分为：(1)一期围堰；(2)二期围堰；(3)三期围堰等。为了充分反映某一围堰的基本特点，实践中常以组合方式对围堰命名。例如，一期上游横向土石围堰；二期纵向混凝土围堰等。（一）围堰的基本型式与构造1．土石围堰（1）围堰的断面型式及构造土石围堰是水利水电工程中采用的比较广泛的围堰型式。（2）断面型式4实际采用的断面型式远比土石坝复杂，也不可能那样单一或标准化，一般断面型式如图所示。（3）土石过水围堰目前采用的有：大块石护面、钢筋石笼护面、加筋护面及混凝土板护面等。较普遍的是混凝土板护面、大块石护面。2．草土围堰草土围堰是一种草土混合结构，采用麦草、稻草、芦柴、柳柴和土为主要材料用捆草法修建。草土围堰的断面一般为矩形或边坡很陡的梯形，坡比为1：0.2～1：0.3，是在施工中自然形成的边坡。3．钢板桩格型围堰圆筒形格体是由一群圆筒形各自独立稳定的柱体，用舌檐稳定而成，使其围成连续的封闭空间。(1)适用条件圆筒形格体钢板桩围堰，一般适用的挡水高度小于15～18m，可以在基岩上或非岩基上，也可作过水围堰。钢板桩的圆筒形格体的直径一般取挡水高度的0.9~1.4倍钢板桩格型围堰的施工：圆筒形格体钢板桩围堰的修建由定位、打设模架支柱、模架就位、安插钢板桩、打设钢板桩、填充料碴、取出模架及其支柱和填充料碴到达设计高程等工序组成。4.混凝土围堰混凝土围堰的抗冲防渗性能好，占地范围小，挡水水头高，易于与永久混凝土建筑物相接，必要时还可过水，因此采用得比较广泛。（1）重力式混凝土围堰采用分段围堰法导流时，重力式混凝土围堰往往可兼作第一期和第二期纵向围堰，两侧均能挡水，还能作为永久建筑物组成的一部分，如隔墙、导墙等。为了保证混凝土的施工质量，通常需要在土石低水围堰围护下在干地施工。（2）拱型混凝土围堰一般适应于两岸陡峻、岩石坚硬的山区河流上。拱型混凝土围堰，由于利用了混凝土抗压强度高的特点，与重力式混凝土围堰相比，断面较小，可节省混凝土工程量。5.木笼围堰木笼围堰是一种框格结构，用方木或两面锯平的圆木迭搭而成。施工时可在岸上预先搭好木笼，然后浮运、定位沉放、止水堵漏。木笼框格中一部分是有底的，形成所谓“石袋”，以便装石沉放。（二）围堰的拆除围堰的拆除一般可用挖土机开挖、爆破开挖或人工开挖等方法。5三、导流设计流量的确定(一)导流设计标准导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准。导流设计流量是选择导流方案，确定导流建筑物的主要依据。导流设计流量：指相应时段内一定频率的最大流量。1．导流建筑物级别确定导流标准时，首先按枢纽工程规模、效益和在国民经济中的重要性将工程划分为五等，并确定相应临时建筑物级别，最后选定相应的洪水标准。2．坝体施工期临时度汛洪水标准施工中后期的施工导流，往往需要由坝体挡水或拦洪。临时度汛标准应根据坝型和坝前拦洪库容见表。3.导流泄水建筑物封堵后坝体度汛拦洪标准见表（二）导流时段的划分在工程施工过程中的不同阶段，可以采用不同类型的挡水建筑物和泄水建筑物。不同导流方法组合的顺序，称为导流程序。按照导流程序划分的各施工阶段的延续时间，一般称导流时段。导流时段划分的目的是研究设计流量降低的可能性与合理性。四、围堰的平面布置围堰的平面布置主要包括外形轮廓、围堰内的空间（基坑范围）两个问题。外形轮廓不仅与导流建筑物的布置有关，而且取决于围堰种类、地质条件，以及对防冲措施的考虑；堰内空间，也即基坑范围大小主要取决于主体工程的轮廓和相应的施工方法。根据施工导流方案、主体工程轮廓、施工对围堰的要求和水流宣泄通畅等条件进行围堰的平面布置。五、导流建筑物的水力计算（一）纵向围堰位置和束窄河床段的水力计算河床束窄程度用下式表示：Ｋ＝Ａ2/Ａ1×100%束窄河床段的平均流速，可粗略按下式确定：)(21AAQcv束窄灌河床段前产生水位壅高，其壅高值可由下式估算：6gvgvcZ22102（二）堰顶高程确定堰顶高程的决定，取决于导流设计流量及围堰工作条件。上、下游围堰的堰顶高程由下式决定：awdhhHawuhZhH第二节截流工程一般说来截流施工可分为四个过程：戗堤进占、龙口裹头及加固、合龙、闭气。一、截流方法截流的基本方法有平堵法和立堵法两种。(一)平堵截流平堵截流：沿戗堤轴线，事先在龙口架设浮桥或栈桥，用自卸汽车在沿龙口全线均匀地逐层抛填截流材料，逐层上升，直至戗堤高出水面为止。这种方法的龙口一般是部分河宽，也可能是全河宽。适用条件：主要用于平原软基河流，架桥方便且对通航影响不大的情况。（二）立堵截流立堵截流：立堵法截流是用自卸汽车将截流材料从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口直至合龙截断水流。适用条件：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上。对于软基河床，只要护底措施得当，采用立堵法同样有效。近年来，国内外在难度较大的一些截流工程中，又将立堵法演为多种方式，如平立堵、多戗立堵、宽戗立堵等。还有些工程采用定向爆破截流，爆破混凝土预制体截流，下闸截流等。二、截流日期和截流设计流量(一)截流日期截流日期一般多选择在枯水期初，流量有显著下降的时候，而不一定选在流量最小的时刻。(二)截流设计流量的确定通常，设计流量按频率法确定。即根据已选定的截流时段，采用该时段内一定频率的特征流量值作为设计流量。三、截流材料四、工程实例7第三节基坑排水基坑排水工作，按排水时间及性质，一般可分为：①基坑开挖前的初期排水，包括围堰合龙闭气后排除基坑积水、基坑积水排除过程中围堰及基坑的渗水和降水的排除；②基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水，包括排除围堰和基坑的渗水、降水和施工废水（地基岩石冲洗及混凝土养护用废水）等。一、初期排水1．排水量估算初期排水流量一般根据地质情况、工程等级、工期长短、施工条件等因素，参考实际工程的经验，可按下式来确定。排水时间主要受基坑水位下降速度的限制。2.水泵选择根据初期水流量即可确定所需的排水设备容量，并按表配置备用量。排水设备一般常用离心式水泵。3．泵站选择确定排水设备容量后，要妥善布置水泵站。如果水泵站布置不当，不仅降低排水效果，影响其它工作，甚至水泵运转时间不长，又被迫转移，造成人力、物力及时间上的浪费。一般初期排水可以采用固定式或浮动水泵站。固定式水泵站，即将泵站设在固定的围堰上或基坑内的平台上。一般适用于吸水高度小于6m的情况。浮动式水泵站，即泵站设在移动的平台或浮船上。二、经常性排水按排水方法可分：明沟排水（集水井排水）和人工降低地下水位（暗式排水）。(一)明沟排水基坑明沟排水是指基坑开挖和建筑物修建过程中，在基坑内布置明式排水系统，包括排水沟、集水井和水泵站。1．基坑开挖过程中布置排水系统基坑开挖过程中布置排水系统，布置原则不妨碍开挖和运输工作。一般将排水干沟布置在基坑中部，以利两侧出土。随着基坑开挖工作的进展，逐渐加深排水干沟和支沟，通常保持干沟深度为1.0～1.5m，支沟深度为0.4～0.5m。集水井布置在建筑物轮廓线的外侧，集水井底部应低于干沟的沟底0.5～1.5m，或深于抽水泵进水阀的高度。集水井壁应加固，以防止井壁坍塌，井底可填20cm厚的碎石或