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第页共83页1水利工程施工辅导资料一主题：绪论、第一章第一节施工导流方式与泄水建筑物学习时间：2015年3月30日－4月5日内容：我们这周主要学习水利工程施工课程的绪论部分和第一章施工水流控制的第一节施工导流方式与泄水建筑物的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对水利工程施工基本概念和施工导流方式与泄水建筑物相关知识的理解。一、学习要求1.掌握水利工程施工的定义、任务和特点；2.了解我国水利工程施工的成就与展望；3.了解水利工程施工组织与管理的基本原则；4.掌握施工导流任务；5.掌握分段围堰法导流的分期、分段、束窄和基本方法，掌握全段围堰法导流基本方法；6.了解淹没基坑法导流。重要知识点：水利工程施工的定义、任务和特点；施工导流任务；分段围堰法导流的分期、分段、束窄和基本方法，全段围堰法导流基本方法。二、主要内容绪论施工的定义：在特定的空间，组织、使用资源，按照规定的方法和步骤，形成符合要求的建筑物。水利工程施工的主要特征：1.实践性施工是一门实践科学；施工是把规划、设计转变为现实的实践过程。2.综合性综合运用多方面的知识、经验才能解决问题。（1）施工内容门类繁多：土石方、混凝土、金结、机电、爆破、灌浆等。（2）涉及的领域、专业跨度大：水工、施工、水文、地质、勘查、规划、设计、机械、电子、管理、经济、法律等。（一）水利工程施工的任务和特点1.水利工程施工的主要任务（常见简答题，具体可参见下述归纳）（1）编制施工组织设计（2）按施工组织设计组织有序的施工：根据实际情况做出适时改进和调整。（3）开展观测、试验和研究：促进水利水电施工技术和科学的发展。2.水利工程施工的特点最突出的是水流控制；投资规模大、关系国计民生（质量责任重大）；涉及面广，影响部门多；偏远的野外作业；施工组织难度大；安全、环保的压力大。（二）我国水利工程施工的成就与展望I.主要成就1.施工水流控制—具备在大江大河上多种需求的水流控制能力主要包含：大流量挡水泄水建筑物的修建、拆除、封堵；高标准洪水的坝体拦洪、过水渡汛；施工期通航；围堰挡水提前发电受益；多种类型的挡水、过水围堰；相应的地基处理技术。2.土石方工程超高的开挖强度；复杂的高边坡治理；复杂地质条件下大型地下厂房、长（大）隧洞和高压输出水道的施工。3.基础处理工程主要包括：高压水泥灌浆技术的发展；灌浆材料的研究与应用（超细水泥、胶状浆体、化灌材料）；深厚覆盖层中混凝土防渗墙的建造技术。4.土石坝工程主要表现在以面板堆石为主的筑坝技术发展，混凝土面板堆石坝和土心墙堆石坝方面都取得了较高的成就。5.混凝土工程第页共83页2（1）人工砂石料的加工具备了极高的水平（2）施工机械化程度和水平达到了相当高的程度主要体现在：自动化拌和楼，高速缆索起重机，胶带运输系统等方面应用。（3）碾压混凝土筑坝技术的发展：斜层铺筑法是中国发明创造。（4）通仓浇筑的广泛应用（5）强力成组振捣设备采用（6）模板技术的革新（7）缝面处理与表面保护技术II.提出展望1.中国水电开发利用程度比较低2.水电施工在我国有巨大的发展空间需要解决的问题非常多；情况非常复杂；难度非常大。3.需要水电工作者不断努力，促进水利水电施工科学的大力发展，才能满足水电建设的需要。（三）水利工程施工组织与管理的基本原则1.全面贯彻多快好省的施工原则2.按基本建设程序办事3.按系统工程的原理组织工程施工4.实行科学的管理5.遵从施工的科学规律第一章施工水流控制第一节施工导流方式与泄水建筑物施工导流（狭义含义）：用围堰围护基坑，把水流引向预定的通道下泄，目的是为了保证水工建筑物的干地施工。（重要名词解释考查点）1.基坑一般工程：基础开挖后形成的从建基面到原地面的施工工作空间。水电工程：除了开挖形成的基坑外，把围堰围护范围内的施工工作空间。2.围堰：围堰就是围护基坑的临时构筑物。施工导流方式分类：分段围堰法导流；全段围堰法导流；淹没基坑法导流。（一）分段围堰法导流分段围堰法导流：用围堰把水工建筑物分段，分期围护起来进行施工的方法，也称分期围堰法。下图为两段两期围堰的例子：I.分段和分期（1）分段：在空间上用围堰将建筑物分为若干施工段。（2）分期：在时间上将导流分为若干时期。常见的导流分期、围堰分段方法：（掌握如何分段分期）第页共83页3两段两期三段两期三段三期三段三期段数和期数可以不同：安排不同的段在不同的期内施工。II.纵向围堰位置及河床束窄程度1.分段围堰法导流的关键问题（重点掌握何为关键问题）对于分段围堰法导流，纵向围堰和前期上下游围堰束窄了原河床，前期都是用束窄的河床泄流，纵向围堰位置的确定等同于河床的束窄程度的选择，因此，分段围堰法导流的关键问题就是纵向围堰位置确定及河床的束窄程度的选择。下图为两段两期的一期示意图：2.选择纵向围堰位置考虑的因素（即纵向围堰位置确定原则，常见问答题）（1）充分利用河心洲、河心岛；（2）尽可能与导墙、隔墙等永久建筑物相结合；（3）考虑允许流速限制；（4）各段工程量、施工强度均衡；（5）便于布置后期导流泄水建筑物：避免后期围堰过高或截流落差过大。3.束窄河床段的允许流速（1）围堰和河床防冲允许流速：取决于围堰和河床的抗冲允许流速；但某些情况允许河床被适当刷深；或者预先将河床挖深、扩宽，采取防冲措施。（2）施工通航、筏运的允许流速：流速、水面比降、水深及河宽等应与当地航运部门共同协商来确定。4.河床束窄程度表示（重点掌握公式表达和参数意义）用面积束窄度（K）表示：21100%AKA式中：A2围堰与基坑所占过水面积；A1原河床的过水面积。K的取值范围在40%~70%之间。部分水利水电工程河床束窄程度值工程名称河床束窄程度（%）工程名称河床束窄程度（%）丹江口（中国湖北）58古比雪夫（前苏联）60向家坝（中国四川）45布拉茨克（前苏联）65大化（中国广西）40克拉斯诺雅尔斯克（前苏联）50五强溪（中国湖南）66萨扬—舒申斯克（前苏联）585.束窄段河床平均流速估算12))1((1cQQvAAKA式中：cv为束窄段平均流速；Q为导流设计流量；为侧收缩系数：单侧收缩采用0.95，两侧收缩采用0.90。第页共83页46.束窄段前水位雍高值Z估算220222cvvzgg式中：0v束窄段前行进流速，m/s；g为重力加速度，m/s2；为流速系数：矩形平面布置取值0.75~0.85，梯形平面布置取值0.80~0.85，有导墙取值0.85~0.90。III.分段围堰法导流的适用情况（重点掌握适用的工程情况，常见选择题）1.河床宽、流量大、工期长的工程，一般是混凝土重力坝工程2.通航的河流3.冰凌严重的河流IV.分段围堰法后期泄水通道（1）导流底孔—底孔导流（三种类型常见填空选择）（2）坝体缺口—缺口导流（3）导流明渠—明渠导流（重点掌握以下各种类型的导流方法、特点和布置，常见问答和多选题）1.底孔导流（1）导流方法事先在混凝土坝体内修建临时或永久底孔；让全部或部分流量通过底孔宣泄到下游。特点：坝上工程继续施工；临时底孔使用完毕需要封堵；混凝土坝分段分期导流的最普遍方式。（2）导流底孔的布置主要是尺寸、数目、底坎高程的布置。①通过相应的水力学计算决定②综合考虑以下因素：其担负的任务：导流、过木、过船、过鱼；建筑物的结构特点：主要是横缝宽度；截流、围堰工程及其封堵要求：底坎高，截流落差大，围堰高，封堵水头低，封堵容易；底坎高程应在枯水位之下，保证枯水期泄流。③数量多布置在不同高程（3）导流底孔的形状尺寸（常见于客观题的考查）导流底孔形状多为矩形（设圆角或八字形角）；尺寸：在满足要求前提下尽量小。一些水利水电工程导流底孔尺寸工程名称底孔尺寸（宽×高）工程名称底孔尺寸（宽×高）新安江（中国浙江）10×13凤滩（中国湖南）6×10柘溪（中国湖南）8×10伊泰普（巴西）6.7×22三峡（中国湖北）6×8.5二滩（中国四川）4×8（4）底孔导流的优缺点优点：上部坝体施工不受影响。缺点：削弱了坝体的整体性；封堵难度较大，潜在的漏水薄弱部位；孔内易发生环状裂缝。2.坝体缺口导流（1）特点：混凝土坝汛期部分坝段过流，其他坝段继续施工；汛期过后，缺口坝段再恢复施工。（2）导流缺口的布置缺口的宽度和高度：取决于导流设计流量Q，其他泄水建筑物泄水能力Q1，建筑物的结构特点和施工条件等。对于底坎高程不同的缺口：高差应小于4~6m，以避免斜向卷流。3.明渠导流（1）导流方法第页共83页5在第一期围堰围护下先修建导流明渠：河水由束窄河床下泄，导流明渠河床侧的边墙用作第二期的纵向围堰。第二期水流经由导流明渠下泄。（2）设计导流明渠应重视的问题明渠的糙率；出口消能；与永久建筑物的结合。三种后期导流方式适用性：（如下为综合归纳，常见简答和判断题）对于底孔导流、缺口导流和明渠导流，均为河床内过流方式，一般适用于混凝土坝，特别是重力式混凝土坝。对于土石坝、拱坝，分段围堰法后期导流应采用河床外过流方式，一般为导流隧洞和河床外的导流明渠。（二）全段围堰法导流用围堰一次拦断河床，把河床部位全部围护起来同时施工，水流经河床以外的泄水建筑物下泄。泄水建筑物分为永久泄水建筑物和临时泄水建筑物，临时泄水建筑物在使用完毕后封堵。下图为全段围堰法导流示意图：全段围堰法导流泄水建筑物类型：（1）导流隧洞－隧洞导流（三种类型常见选择填空，注意区别于分段围堰）（2）导流明渠－明渠导流（3）导流涵管－涵管导流（重点掌握各类型的导流方式、特点、布置和适用条件，常见问答和多选题）1.隧洞导流（1）导流方式：在河岸山体中开挖隧洞，在基坑上下游修筑围堰，水流由隧洞下泄。（2）导流隧洞的布置（各布置参数为重点考察知识点，主要用于客观题）注意的问题：进出口与水流衔接平顺，与河道主流的交角30°左右；最好布置成直线；弯道其转弯半径大于5b（洞宽）；进出口与上下游围堰之间有50m以上的防冲刷距离；合理确定表面糙率。（3）隧洞导流的适用条件及特点适用条件：狭谷地形，河道狭窄，两岸山体陡峻，山体厚实，具备成洞条件；土石坝、拱坝应用较多。特点：造价昂贵；泄水能力有限。要求汛期洪水淹没基坑或与其他导流建筑物联合泄流，且尽量与泄洪洞、引水洞、尾水洞、放空洞等永久隧洞相结合。（4）导流隧洞与永久建筑物的结合由于永久隧洞的进口高程通常较高，而导流隧洞的进口高程通常较低，此时，可开挖一段低高程的导流隧洞与永久隧洞低高程部分相连，导流任务完成后将导流隧洞进口堵塞，不影响永久隧洞运行。这种布置方式俗称“龙抬头”。2.明渠导流（1）导流方式在河岸上开挖渠道，在基坑上下游修筑围堰，水流经渠道下泄，属于河床外的明渠，与分段围堰法的河床内明渠有本质区别。（2）导流明渠的布置（各布置参数为重点考察知识点，主要用于客观题）进出口应与上下游水流平顺衔接；与河道主流的交角30°左右；进出口与上下游围堰之间保持50~100m的防冲刷距离；明渠到基坑的最短距离大于2.5~3.0倍水面高差。（3）明渠导流适用条件一般适用于岸坡平缓的平原河道。可以利用当地老河道开挖明渠；利用河道裁弯取直开挖明渠；与永久建筑物相结合第页共83页6布置导流明渠。3.涵管导流（1）导流方式：先将涵管修筑好，然后再修上、下游全段围堰，将水流导入涵管下泄。（2）涵管导流的适用条件及特点适用条件：一般在土坝、堆石坝工程中采用特点：一般为钢筋混凝土结构；尽量利用永久涵管；岩基中的涵洞结构最为经济可靠；泄水能力较低（流量小的河流和枯水期的导流任务）；需保证与防渗体之间的渗流安全；需严格控制外壁防渗体的压实质量；需保证温度缝或沉陷缝止水的安全。（三）淹没基坑法导流1.导流方式：采用过水围堰、允许基坑淹没的导流方法。（常见于填空题）洪水来临，围堰过水，基坑被淹没，河床部分停工；洪水退落，围堰挡水时再继续施工。2.淹没基坑法导流的适用条件及特点（主观题不常见，多拆分为选择和判断题进行考查）（1）适用条件：山区河流，洪水期流量大、历时短，枯水期流量则很小，水位暴涨暴落、变幅很大。（2）特点：在全段围堰法和分段围堰法中均可使用；坝身允许过水：混凝土坝或经过防护处理的堆石坝