1施工水流控制(2009)

施工水流控制过程：第一章施工水流控制导流截流基坑排水拦洪渡汛封堵蓄水施工水流控制的主要任务：分析研究当地的自然条件(水文、地形、地质、水文地质）、工程特性和其他行业对水资源的要求◆选择导流方案，划分导流时段，选定导流标准，确定导流流量；◆确定导流建筑物的型式、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；◆拟定河道截留、拦洪渡汛和基坑排水的技术措施。本章重点：施工导流的基本方法及适用条件、导流方案选择、截流的基本方法与截流施工的主要过程、坝体施工期拦洪渡讯的基本要求。本章难点：在纷繁复杂的各类因素条件下选定施工导流方案；截流日期的确定；截流水力计算确定龙口诸水力参数。§1-1施工导流基本方法施工导流基本方法1.1分段围堰法（or分期围堰法）1.2全段围堰法一期围堰二期围堰分期导流布置示意图分期导流的适用条件：①流量大，河床宽；②河床覆盖层不厚，有条件布置纵向围堰；③主要适用于混凝土坝；④河床中永久建筑物便于导流泄水建筑物；⑤尤其适用于通航河流和冰凌严重的河流。1、束窄河床导流常用于分期导流的前期阶段，束窄率一般为40％～70％。2、通过已建或在建的永久建筑物导流多用于分期导流的后期阶段。①通过已建的永久建筑物导流②底孔导流③缺口导流④梳齿孔导流⑤厂房导流三门峡水利枢纽三门峡一期导流平面三门峡二期导流平面船闸大江厂房泄洪闸二江厂房冲沙闸二三船闸葛洲坝枢纽工程葛洲坝水利枢纽分期导流平面布置图三峡一期导流三峡一期导流平面布置三峡二期导流三峡二期导流平面布置三峡三期导流三峡三期导流平面布置1.2全段围堰法①枯水期流量不大，河道狭窄的中小河道；②土石坝的主要导流方式；适用条件：⑴适用条件：河谷狭窄，两岸地形陡峻，地质条件良好，流量相对较小的山区河流。⑵平面布置：①洞轴线沿线地质条件良好②洞轴线宜按直线布置转弯半径≥5倍洞径转角≤60度弯道首尾应设直线段，长度≥10倍洞径③进出口引渠轴线与河流方向夹角≤30度引渠的进出口距上下游围堰坡脚＞50m1.2.1隧洞导流天生桥一级电站天生桥一级导流隧洞导流二滩电站二滩电站施工导流布置图⑴适用条件：岸坡平缓或一岸有较宽台地、垭口或古河道⑵平面布置：转弯半径≥3～5倍渠底宽明渠进出口与原河道主流的夹角≤30度渠道的进出口距上下游围堰坡脚＞50m1.2.2明渠导流水口电站§1-2围堰工程围堰是导流工程中的临时建筑物，用来围护施工基坑，保证水工建筑物能在干地施工。土石围堰、混凝土围堰、草土围堰、木笼围堰、钢板桩格形围堰横向围堰、纵向围堰过水围堰、不过水围堰序号工程名称坝型导流方式围堰型式堰高(m)1丹江口砼宽缝重力坝分期导流一期低水土石围堰13一期高水土石围堰21二期土石围堰42.52富春江砼重力坝分期导流一期竹笼戗石围堰16二期堆石竹笼围堰15一期木笼戗石围堰3刘家峡砼重力坝隧洞导流砼拱形围堰494龚嘴砼重力坝明渠导流木板心墙堆石围堰355青铜峡砼重力坝分期导流一期低水草土围堰一期高水草土围堰9.5二期草土、土石混合围堰17.5我国已建和在建工程围堰工程统计表（一）序号工程名称坝型导流方式围堰型式堰高(m)7八盘峡砼闸坝分期导流一期土石围堰8白山砼重力拱坝明渠导流土石围堰289葛洲坝砼闸坝分期导流二期上游堆石围堰4210铜街子砼重力坝明渠导流一期土石围堰17二期土石围堰2911漫湾砼重力坝隧洞导流土石围堰64.312龙羊峡砼重力拱坝隧洞导流砼心墙堆石围堰5313水口砼重力坝明渠导流二期土石围堰44.5三期上游横向碾压砼围堰48我国已建和在建工程围堰工程统计表（二）序号工程名称坝型导流方式围堰型式堰高(m)14二滩砼双曲拱坝隧洞导流土石围堰5615万家寨砼重力坝分期导流上、下横向为土石围堰一期纵向为碾压砼围堰12上、下横向为土石围堰二期纵向为碾压砼围堰25.616三峡砼重力坝明渠导流一期土石围堰42二期上游横向土石围堰82.5三期上游横向碾压砼高围堰124三期上游低水横向土石围堰二、三期下游横向土石围堰68.5(二期)36.5(三期)17小浪底粘土斜墙堆石坝隧洞导流均质土围堰59我国已建和在建工程围堰工程统计表（三）2.1选择围堰型式的基本原则◆具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和一定的强度◆就地取材造价便宜、构造简单，修建、拆除都方便◆围堰的布置应力求使水流平衡，不发生严重的局部冲刷◆接头联接要安全可靠，不致发生集中渗漏破坏◆必要时，应设置抵抗冰凌、船筏冲击破坏的设施2.2围堰基本型式及构造一、土石围堰是水电工程中运用最广泛的型式，一般用于横向围堰。优点：就地取材、造价低、易于施工和拆除。斜墙式围堰斜墙带水平铺盖式围堰垂直防渗体式围堰帷幕灌浆式围堰三峡工程二期围堰三峡工程三期下游围堰二滩水电站上游围堰龚嘴水电站上游围堰二、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徒的梯形。草土围堰的施工，由压草、铺散草、铺土等主要施工过程所组成。草土围堰能就地取材，结构简单，施工方便，造价低，防渗性能好，适应能力强，便于拆除，施工速度快。三、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，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。三峡工程砼围堰三峡工程三期横向围堰四、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。五、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。必须指出的是：①加筋过水土石围堰的钢筋网应保证质量，不然过水时随水挟带的石块会切断钢筋网，使土石料被水流淘刷成坑，造成塌陷，导致溃口等严重事故；②过水时堰身与两岸接头处的水流比较集中，钢筋网与两岸的连接应十分牢固，一般需回填混凝土直至堰脚处，以利钢筋网的连接生根；③过水以后要进行检修和加固。2.3围堰的平面布置与堰顶高程围堰的平面布置一般应按导流方案、主体工程的轮廓和对围堰提出的要求而定。分段围堰法导流时，上、下游横向围堰一般不与河床中心线垂直，其平面布置常呈梯形。横向围堰基坑坡趾离主体工程轮廓的距离，不应小于20~30m，纵向围堰一般不大于2.0m全段围堰法导流时，为了减少工程量，围堰多与主河道垂直。布置围堰时，应尽量利用有利的地形，以减少围堰的高度与长度。重要的大中型水电工程，要结合导流方案的选择，通过水工模型试验的验证来确定。堰顶高程取决于导流设计流量及围堰的工作条件。下游围堰的堰顶高程由下式决定：Hd=hd+ha+δ(1-4)式中Hd—下游围堰堰顶高程，m；hd—下游水位高程，m；可直接从河流水位流量关系查出；ha—波浪爬高，m；δ—围堰的安全超高，m；上游围堰的堰顶高程由下式决定：Hu=hd+z+ha+δ(1-5)式中Hu—上游围堰堰顶高程，m；z—上下游水位差，m；其余符号同上式。2.4围堰的防渗、接头和防冲围堰的防渗、接头和防冲是保证围堰正常工作的关键问题，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。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而言。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。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。2.4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。三峡工程三期下游土石围堰拆除三峡工程三期横向围堰拆除三峡工程三期横向围堰拆除土质斜墙和心墙围堰----三门峡土质斜墙和心墙围堰----三门峡土质斜墙和心墙围堰----丹江口土质斜墙和心墙围堰----青铜峡土质斜墙和心墙围堰----葛洲坝土质斜墙和心墙围堰----葛洲坝土质斜墙和心墙围堰----白山土质斜墙和心墙围堰----二滩土质斜墙和心墙围堰----小浪底混凝土防渗墙围堰----龚嘴混凝土防渗墙围堰----葛洲坝混凝土防渗墙围堰----水口混凝土防渗墙围堰----三峡混凝土防渗墙围堰----龙羊峡土石过水围堰----上犹江土石过水围堰----黄龙滩土石过水围堰----大化土石过水围堰----东风土石过水围堰----天生桥混凝土重力式围堰----岩滩混凝土重力式围堰----五强溪混凝土重力式围堰----三峡混凝土拱围堰----乌江渡混凝土重力式围堰----乌江渡混凝土拱围堰----紧水滩混凝土拱围堰----安康混凝土拱围堰----大朝山§1-3导流设计流量的确定3.1导流标准3.1.1导流建筑物级别围堰工程规模级别保护对象失事后果使用年限（年）堰高(m)库容(亿方)III有特殊要求I级永久建筑物重大灾害、损失3501.0IVII、III级永久建筑物较大经济损失1.5—315—500.1—1.0VIV、V级永久建筑物经济损失较小1.5150.13.1.2导流建筑物洪水标准划分导流建筑物级别IIIIVV导流建筑物类型洪水重现期（年）土石50—2020—1010—5混凝土20—1010—55—33.1.3过水围堰导流标准重现期3—20年；水文系列较长（30年），按实测资料分析选用3.1.4坝体施工期临时度汛洪水标准拦洪库容（亿方）1.01.0—0.10.1坝型洪水重现期（年）土石100100—5050—20混凝土5050—2020—103.1.5导流泄水建筑物封堵后坝体的度汛洪水标准坝型大坝级别IIIIII洪水重现期（年）土石设计500—200200—100100—50校核1000—500500—200200—100混凝土设计200—100100—5050—20校核500—200200—100100—503.2导流时段的划分◆导流程序◆导流时段的划分与水文、水工建筑物的布置和型式、导流方案、施工进度有关。◆土坝、堆石坝、支墩坝不允许过水，以全年为标准◆坝体拦洪枯水期洪水期枯水期37923.3允许基坑淹没的导流设计流量的确定◆适用范围：水位变幅大的河流◆过水期和挡水期◆过水期的导流标准◆挡水期的导流标准◆允许基坑淹没的导流方案的技术经济比较我国已建和在建工程导流标准统计导流设计标准序号工程名称永久建筑物级别导流方式围堰形式堰高重现期流量实际最大流量建成时间一期底水土石围堰135月2080605590一期高水土石围堰21全年20345005770全年设计1