第一章施工导流.

第一章施工导流施工导流广义上可概括为：“导、截、拦、蓄、泄”。其主要任务是：选定导流标准，划分导流时段，确定导流流量；选择导流方案及导流建筑物型式；确定导流建筑物的布置、构造及尺寸；拟定导流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法及截断河床水流、拦洪渡汛和基坑排水等工程措施。一、施工导流（一）施工导流的定义为保证水工建筑物的质量，必须安全施工，并使上游的水通过指定的泄水建筑物排泄。（二）导流方法主要有：1、全段围堰法导流2、分段围堰法导流1、全段围堰法导流即河床外导流，就是在河床主体工程的上下游各建一道断流围堰，使河水经河床以外的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄。主体工程建成或接近建成时，再将临时泄水道封堵。其特点：施工过程受水流干扰小，工作面大，有利于高速施工，但导流工程费用增加，将推迟主体工程开工时间。（1）隧洞导流隧洞导流是在河岸中开挖隧洞，在基坑上下游修筑围堰，河水经隧洞下泄。其特点是泄水能力有限，造价高、复杂，多用于联合泄流。一般山区河流，河谷狭窄，两岸地形陡峻，山岩坚实，采用隧洞导流较为普遍。（2）明渠导流明渠导流是在河岸上开挖渠道，在基坑上下游修筑围堰，河水经渠道下泄。适用于岸坡平原河道上（可利用原河道）。明渠导流费用一般比隧洞导流少，过流能力大，施工比较简单。江苏多采用明渠导流。泗阳站导流河工程导流明渠的布置要点是：1）进出口顺畅；2）明渠转弯不能太急；3）明渠底坡尽可能为顺坡；4）明渠对水流的阻力要小；5）明渠宣泄能力要与渠内泄水建筑物的泄水能力相适应；6）明渠进出口应与上下游围堰之间要有适当的距离；7）为明渠水面到基坑水面之间的最短距离宜大于2.5～3.0H（H为明渠水面与基坑水面的高差，以m计）。（3）涵管导流涵管导流一般在修筑土坝、堆石坝工程中采用。枯水期修建，涵管多为钢筋混凝土管，一般布置在河岸岩滩上，位置在枯水位上。与隧洞相比，涵管导流方式具有施工工作面大，施工灵活方便、速度快，工程造价低等优点。当与永久涵管相结合时，采用涵管导流比较合理。（4）明渠隧洞组合导流1）适用条件：河床狭窄，河床覆盖层很厚，流量大，地形允许；2）布置：一边一个布置。（5）渡槽导流渡槽导流方式结构简单，但泄流量较小，一般用于流量小、河床窄、导流期短的中小型工程。2、分段围堰法即河床内导流，水流通过束窄的河床，坝体底孔、缺口或明槽涵管等往下游宣泄（如新安江、葛洲坝、三峡）。分段围堰法亦称分期围堰法，就是用围堰将水工建筑物分段、分期维护起来进行施工的方法。（1）一期围堰位置的选择1）一期围堰先围主河槽部位；2）一期一般选择在场地宽阔、交通方便的一岸；3）一期应优先考虑修建水电站、船闸，满足早期发电、施工通航的要求；4）各期永久建筑物工程量大体平衡，河床束窄系数取值在40%～70%；5）便于布置后期的施工，不至于造成后期围堰过高或截流落差过大。（2）导流平面布置1）纵向围堰大致平行水流方向，横向围堰按直线布置为宜，夹角大于90°。2）围堰内坡与建筑物边线距离除满足开挖边坡要求外，还应考虑施工机械等布置的要求。（3）适用范围从河宽、流量、工期、通航、冰凌等方面综合考虑。（4）导流方式分段围堰法导流，前期都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：底孔导流、坝体缺口导流、厂房导流。束窄河床导流底孔导流采用底孔导流时，应事先在混凝土坝体内修好临时或永久底孔；然后让全部或部分水流通过底孔宣泄至下游。由于底孔导流挡水建筑物上部的施工可不受干扰，有利于均衡、连续施工，这对修建高坝有利，但在导流期有被漂浮物堵塞的危险，封堵水头较高，安放闸门较困难。坝体缺口导流厂房导流：利用正在施工中的厂房的某些过水建筑物（如未完建的蜗壳及尾水管、布置在尾水管上部的泄水底孔等），将原河水导向下游的导流方式。厂房导流上述三种后期导流方式，一般只适用于混凝土坝，特别是重力式混凝土坝。对于土石坝、非重力式混凝土坝等坝型，若采用分段围堰法导流，常与河床外的隧洞导流、明渠导流等方式相配合。对于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、变幅很大等情况。此时导流方式如何选择？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。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。在全段围堰法和分段围堰法中均可使用。（三）导流方案不同导流时段、不同导流方式的组合，通常称为导流方案。导流方案的选择受多种因素的影响。一个合理的导流方案，必须在周密研究各种影响因素的基础上，拟定几个可能的方案，进行技术经济比较，从中选择技术经济指标优越的方案。二、截流（一）截流的定义在施工导流过程中，为修筑围堰、围护基坑修建主体建筑物，必须截断原河床水流迫使河水按人的意志经系统泄水建筑物下泄，这一过程就叫截流。截流在施工导流中占有重要地位。（二）截流的基本方法河道截流有立堵法、平堵法、立平堵法、平立堵法、下闸截流以及定向爆破截流等多种方法，但基本方法为立堵法和平堵法两种。1、立堵法立堵法截流是将截流材料，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，直至全部将河流拦断。立堵法截流的施工过程是：戗堤进占→龙口加固→合龙→闭气。截流之后，对戗堤加高培厚即修成围堰。三峡工程截流三峡立堵截流（双向进占）三峡工程截流单向进占特点是：龙口的单宽流量大，流速高，且分布不均，截流材料单重大，工作面小，抛投强度受限制，施工准备工作简单，费用较低。适用于大流量、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。此方法采用多。2、平堵法平堵法截流是沿整个龙口宽度全线抛投，抛投料堆筑体全面上升，直至露出水面。其特点是：需架设浮桥、单宽流量较小、流速较小、需要的单个抛投材料重量也较轻，抛投强度较大，施工速度较快，但有碍通航、造价高，技术复杂，一般不常选用。几点工程经验认识：1、浮桥平堵是前苏联40、50年代采用较多的一种截流方式，该方法在水头3m，流速4m/s时不宜采用。2、栈桥平堵施工较安全、技术把握较大，可用于大流量、高落差的河流上截流，但投资大，与通航有矛盾，无特殊必要不宜采用。3、随着大容量、高效率的机械的普遍使用，一般建议采用单戗立堵法，但截流最终落差4m，流速8m/s时不宜采用。4、当截流最终落差4m，流速8m/s时，一般可重点研究双戗立堵截流，工程实践表明，双戗立堵截流技术复杂，第二道戗堤并不总能理想分担截流落差和能量。（三）截流日期的选择截流年份应结合施工进度的安排来确定。截流年份内截流时段的选择，既要把握截流时机，选择在枯水期初、河水流量显著下降时进行；又要为后续的基坑工作和主体建筑物施工留有余地，不致影响整个工程的施工进度。（四）截流设计流量的确定截流设计时所取的流量标准，是指某一确定的截流时间的截流设计流量。通常可按重现年法或结合水文气象预报修正法确定设计流量，一般可按工程重要程度选择截流时段重现期5～10年的月或旬的平均流量，也可用其他方法分析确定。（五）龙口位置和宽度戗堤不断进占，河床束窄到一定程度，形成水流湍急的窄口叫龙口。选择龙口位置时要考虑下述一些技术要求：1）一般说来，龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流顺直；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；3）龙口附近应有较宽阔的场地，以便布置截流运输线路和制作、堆放截流材料。（六）截流抛投材料截流抛投材料主要有块石、石串、装石竹笼、帚捆、柴捆、土袋等，当截流水力条件较差时，还须采用人工块体，一般有四面体、六面体、四脚体及钢筋混凝土构件等。钢架石笼材料合金钢丝兜三峡截流混凝土块三峡截流混凝土块串三、围堰围堰是一种临时性水工建筑物，用来围护河床中基坑，保证水工建筑物施工在干地上进行。通常按使用材料将围堰分为土围堰、土石围堰、草土围堰、钢板桩格型围堰、木笼围堰、混凝土围堰等；按所处的位置将围堰分为横向围堰、纵向围堰；按围堰是否过水分为不过水围堰、过水围堰。围堰的基本要求：1）安全可靠，能满足稳定、抗渗、抗冲要求；2）结构简单，施工方便，宜于拆除并能充分利用当地材料及开挖弃料；3）堰基易于处理，堰体便于与岸坡或已有建筑物连接；4）在预定施工期内修筑到需要的断面和高程；5）具有良好的技术经济指标。一）围堰基本型式及构造1、土石围堰就地取材、造价低、易于施工和拆除，一般用于横向围堰。斜墙带水平铺盖式围堰斜墙式围堰垂直防渗体式围堰帷幕灌浆式围堰2、草土围堰草土围堰是一种草土混合结构，多用捆草法修建。草土围堰的断面一般为矩形或边坡很陡的梯形。草土围堰的施工，由压草、铺散草、铺土等主要施工过程组成。草土围堰能就地取材，结构简单，施工方便。3、钢板桩格型围堰钢板桩格型围堰按挡水高度不同，其平面型式有圆筒形格体、扇形格体及花瓣形格体等，应用较多的是圆筒形格体。圆筒形格体钢板桩围堰是由“一字形”钢板桩拼装而成，由一系列主格体和联弧段所构成。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设计高度等工序组成。特点：修建和拆除可以高度机械化；钢板桩的回收率高，可达70％以上；边坡垂直、断面小、占地少、安全可靠等。4、混凝土围堰混凝土围堰的抗冲与防渗能力大，挡水水头高，底宽小，易于与永久混凝土建筑物相连接，必要时还可过水，因此采用比较广泛。（1）拱型混凝土围堰一般适用在两岸陡峻、岩石坚实的山区河流上。此时常采用隧洞及允许基坑淹没的导流方案。拱型混凝土围堰，由于利用了混凝土抗压强度较高的特点，与重力式围堰相比，断面较小，可节省混凝土工程量。（2）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的一部分，如隔墙、导墙等。5、过水土石围堰当采用允许基坑淹没的导流方案时，围堰堰顶必须允许过水。土石过水围堰的下游坡面及堰脚应采取可靠的加固保护措施。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。(1)混凝土板护面过水土石围堰上犹江混凝土板护面过水土石围堰。围堰由维持堰体稳定的堆石体、防止渗透的粘土斜墙、满足过水要求的混凝土护面板以及维持堰体和护面板抗冲稳定的混凝土挡墙等部分所构成。(2)加筋过水土石围堰加筋过水土石围堰是在围堰的下游坡面上铺设钢筋网，防止坡面块石被冲走，并在下游部位的堰体内埋设水平向主锚筋以防下游坡连同堰顶一起滑动。二）围堰的防渗和防冲围堰的防渗、接头和防冲是保证围堰正常工作的关键，对土石围堰来说尤为突出。一般土石围堰在流速超过3.Om／s时，会发生冲刷现象，尤其在采用分段围堰法导流时，若围堰布置不当，在束窄河床段的进出口和沿纵向围堰会出现严重的涡流，淘刷围堰及其基础，导致围堰失事。1、围堰的接头处理围堰的接头是指围堰与围堰、围堰与其它建筑物及围堰与岸坡等的连接。围堰的接头处理与其它水工建筑物接头处理的要求并无多大区别，所不同的仅在于围堰是临时建筑物，使用期不长，因此接头处理措施可适当简便。2、围堰的防冲围堰遭受冲刷在很大程度上与其平面布置有关。一般多采用简易的抛石护底措施来保护堰脚及其基础的局部冲刷。解决围堰及其基础的冲刷问题，除了抛石护底或其它措施(如柴排)外，还应对围堰的布置给予足够的重视，力求使水流平顺地进、出束窄河段。三）围堰的拆除围堰是临时建筑物，导流任务完成以后，应按设计要求进行拆除，以免影响永久建筑物的施工及运行。示例（江苏）靖江船坞工程拉森钢板围堰思考题：1．简述施工导流的基本方法及其适用条件。2．江苏水利工程多采用何种导流方式？3．明渠导流的布置要求有哪些？4．简述截流的基本方法。5．简述立堵法截流的施工过程。6．施工截流时段如何选择？7．围堰的基本要求有哪些？