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第二节围堰工程•1、围堰——临时性挡水水工建筑物。•2、作用——围护河床中基坑、保证水工建筑物施工在干地上进行。•3、特点：①工期短,使用时间不长。②水下施工，质量不易保证③需拆除。•一、类型•1、按材料分：土石围堰、砼围堰、钢板桩格型围堰、木笼围堰、草土围堰。•2、按与水流的相对位置分：横向围堰、纵向围堰。•3、按导流期间基坑是否允许淹没（过水）水分：过水围堰、不过水围堰。•4、按施工期划分：一期围堰、二期围堰等可按组合方式对围堰命名。二、围堰的一般布置设计原则1.具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和一定的强度；2.就地取材造价便宜，结构简单；3.围堰的布置应力求使水流平顺；（1）围堰与水流的作用即不影响泄流能力又不能对围堰产生过大冲刷。（2）不影响基坑开挖和主体建筑物施工。•分段围堰——上下游围堰一般不与河床中心线垂直（使水流顺畅）。•全段围堰——围堰与主河道垂直（减少工程量）4.围堰的接头和岸坡联结要安全可靠；5.在必要时，应能抵抗冰凌、船筏冲击。二、围堰的布置设计原则4.围堰的接头和岸坡联结要安全可靠；5.在必要时，应能抵抗冰凌、船筏冲击。三、围堰布置1、围堰的平面布置：①横向围堰：基坑坡趾离主体工程轮廓的距离大于20～30m；围堰内坡脚离基坑开挖边线的距离大于2～3m。②纵向围堰：基坑坡趾离主体工程轮廓线距离（0.4～0.6）～小于2m。③围堰与泄水建筑物距离：一般距进口10m～50m，混凝土10m～30m，土石30m～50m；距出口30m～100m。混凝土30m～50m，土石50m～100m。三、围堰布置1、围堰的平面布置：④围堰位置应尽量避免两岸溪流。如葛洲坝工程下游围堰与右岸岸坡接头位于紫阳河出口（实测最大流量达20秒立方。）设计打一条长138m，宽4m，高4.5m的改道隧洞将河出口移向下游200m到长江。运行效果很好。⑤横向围堰与纵向围堰的交角通常1200～900⑥纵向围堰的长度一般伸出上下游横向围堰坡脚10m～30m。2.围堰设计(1)堰顶高程计算：（A）横向围堰下游—原河床水位+风浪爬高+安全超高Hd=hd+ha+δ上游—堰前壅高水位+风浪爬高+安全超高Hu=(hd+z)+ha+δ（B）纵向围堰堰顶高程应与堰侧水面曲线相适应。通常纵向围堰堰顶面往往作成阶梯或倾斜状，其上下游高程与相应的横向围堰同高2.围堰设计（2）边坡设计（3）防渗计算（4）稳定计算（5）强度分析结合具体的围堰型式四、围堰的防冲围堰堰体与堰脚处基础是否会受到水流淘刷，在很大程度上与围堰平面布置的外型轮廓有关。对于全段围堰法导流的上下游横向围堰，应使围堰与泄水建筑物进出口保持足够的距离；对于分段围堰法导流，围堰附近的流速流态与围堰的平面布置密切相关。其中纵向围堰的外型轮廓对防冲影响最大。1、纵向围堰的两种典型布置①流线型布置：头部做成曲线形导水翼墙。适用于堰体耐冲的钢板桩、砼围堰以及纵向围堰基础抗冲能力强的。、②挑流式布置：利用丁坝或矶头将主流挑开，使纵向围堰沿线附近形成回流区。要对回流强度加以控制，就可简化全线防冲措施，但挑流丁坝或矶头附近，需加强防冲，这种布置原则也称为“守点护线”四、围堰的防冲2、围堰的防冲措施：①抛石护脚;护底范围与可能产生的冲刷坑大小相关。护脚长度约为围堰纵向段长度的一半。纵向围堰外防冲护底可能局部冲刷计算深度的2～3倍。（富春江、新安江）②柴排护脚;沉排流速要求1m/s，不能采用机械化施工，主要用于中小型工程③钢筋混凝土柔性排护脚;四、围堰的防冲第二节围堰工程五、围堰结构类型1.土石围堰1.土石围堰（与土石坝相似）不过水土石围堰是水利水电工程中应用最广泛的一种围堰型式。优点：就地取材、机械化施工、拆除方便。它能充分利用当地材料或废弃的土石方，构造简单，施工方便，可以在动水中、深水中、岩基上或有覆盖层的河床上修建。缺点：其工程量大，堰身沉陷变形也较大，一般不允许堰顶过水。五、围堰结构类型1．不过水土石围堰1）典型断面型式▼斜墙式：基岩河床▼斜墙带水平铺盖式：覆盖层厚度不大▼垂直防渗墙式：覆盖层较厚、当地没有足够数量的防渗料▼帷幕灌浆式：覆盖层较厚、当地没有足够数量的防渗料▼心墙式：覆盖层厚度适中、围堰较高斜墙式：防滤体与堰壳施工干扰小。心墙式：水下施工，土料固结慢、抗剪强度低。覆盖层③②①④⑤⑥①堰体：维持围堰挡水稳定；②斜墙：堰体防渗；③铺盖：覆盖层防渗；④排水体：排出渗入心墙后堰体内的水；⑤反滤层：防止小颗粒经大颗粒孔隙被渗水带走；⑥护坡：保护坡面；①③⑤④②⑥①堰体：维持围堰挡水稳定；②心墙：堰体防渗；③齿墙：覆盖层防渗；④排水体：排出渗入心墙后堰体内的水；⑤反滤层：防止小颗粒经大颗粒孔隙被渗水带走；⑥护坡：保护坡面；•2）材料：堰壳：各类石碴、砂卵石堆石体边坡1:1.2～1:1.5，砂砾石及石渣边坡1:2～1:1.8；堰体高度8m～10m，增设一道宽1.5m～2m的马道；防渗体：粘土、土壤、风化砂、混凝土、土工膜、帷幕灌浆防渗土料心墙顶宽1m～2m；边坡1:0.2～1:0.5；防渗体与堰壳之间反滤层最小厚0.5～1.0m。反滤料：砂卵石或砾石，用粒径略加控制的1～2层，砂砾、石混合料做过滤带3）接头处理：土石围堰的接头处理与岸坡接头：通过扩大接触面和嵌入岸坡延长渗径。与混凝土纵向围堰：采用刺墙型式插入土石围堰的塑性防渗体中，并将接头的防渗体断面扩大。4）围堰的拆除：一般是在运用期的最后一个汛期过后，随上游水位的下降，逐层拆除围堰背水坡和水上部分，一般土石围堰的拆除可用挖土机开挖、爆破或人工开挖。程序如图三峡二期土石围堰典型剖面图三峡二期土石围堰典型剖面图龙滩水电工程下游碾压混凝土围堰爆破现场2、土石过水围堰土石围堰是散粒体结构，在一般条件下不允许过水。当采用允许基坑淹没的导流方式时，围堰堰体必须允许过水。围堰过水会对堰体造成破坏：（1）水流沿下游坡面下泄，冲刷堰体表面（2）堰体内渗流会引起下游坡面滑动。导致溃堰因此，过水土石围堰的下游坡面及堰脚应采取可靠的加固保护措施。2、土石过水围堰土石围堰堰顶过水的关键在于对堰面及堰脚附近基础是否有简易可靠的加固保护措施。目前较多的措施有三类：（1）混凝土溢流面板（2）大块石护面（3）加筋与钢丝网护面。①混凝土溢流面板（流速大于7m/s）溢流面板的尺寸及结构•尺寸：初拟厚可为0.4~2.5m，边长2.5~8m，最后应通过强度核算和稳定分析。•施工：面板可预制也可现浇，但安装或浇筑时应错缝、跳仓，施工顺序从坡脚向堰顶进行。•构造：相邻面板可用直径6~16mm的钢筋连接在一起，既有整体性又有一定的柔性，以适应变形。面板可锚定于稳定的堆石体，锚定钢筋直径20~25mm，间距3.0~3.8m。面板通常设排水孔，但在下游水位以上可不设。排水孔径10~15cm，孔间距一般为2~3m，排距1.0~1.5m。②大块石护面过水土石围堰•小型工程较为普遍，作为大型水利水电工程的过水围堰国内很少•过水流量小于40m3/(s.m)，流速在5m/s以内可用，卡里巴工程采用此法。•大块石护面过水堆石围堰。设计断面一般分两期。•大块石护面过水土石围堰主要适用土料斜墙堆石围堰，断面尺寸拟定等均可按堆石坝设计③加筋过水堆石围堰在围堰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，以防下游坡连同堰体一起滑动。•主要用于堆石坝过水，造价一般比混凝土溢流面护面低，流速5m/s～7m/s•构造：钢筋网由纵向主筋、横向构造筋和横向加强筋组成，如图。一般纵向主筋直径10~29mm，间距10~45cm；横向构造筋直径7~25mm，间距15~22.5cm；横向加强筋直径为19~29mm，间距1.5~3.0m。横向钢筋应放置在纵向主筋的下面。水平向主锚筋一般直径为19~38mm，垂直间距与横向加强筋间距相同，水平间距0.23~1.5m。④过水土石围堰消能方式：•混凝土溢流面板与岩基上的混凝土挡墙相接的陡槽式•堰后用护底的顺坡式•坡面挑流平台式混凝土溢流面板与岩基上的混凝土挡墙相接的陡槽式：•优点：整体性好、结构可靠，尤其是堰后水深较小，不可能形成面流式水跃衔接时可考虑。上犹江工程采用比较成功；•其主要缺点是：施工干扰大特别是覆盖层较厚的河床。因其挡墙施工前需要利用围堰临时挡水，进行基坑排水、开挖覆盖层。堰后用护底的顺坡式：堰后不做挡墙，采用大型竹笼、铅丝笼、梢捆或柴排护底。但若堰后水深较大可能形成面流式水跃对防冲不利。柘溪工程采用，在柘溪围堰的下游坡面，有约5m高的范围处于水跃区，原设计用混凝土溢流面板如图，施工中临时改为钢筋骨架铅丝笼护面如图。经5次溢流，部分铅丝内块石全被冲走，坡面遭到局部破坏。实践证明，在水跃区若有流速大于6m/s时，坡面结构仍以混凝土溢流面板为宜。坡面挑流平台式：利用平台挑流形成面流式水跃衔接，使平台以下护面结构简化。我国七里泷工程和非洲莫桑比克的卡博拉巴萨（CaboraBassa）如图适宜堰后水深较大，且水位上升较快时。实例1：上犹江水电站混凝土板护面过水土石围堰1－砂砾石地基2－反滤层3－柴排护底4－堆石体5－粘土防渗斜墙6－毛石混凝土挡墙7－回填块石8－干砌块石9－混凝土护面板10－块石护面11－混凝土护面板12－粘土顶盖13－水泥灌浆14－排水孔实例2：柘溪水电站过水土石围堰1－混凝土溢流面板2－钢筋骨架铅丝笼护面3－竹笼护面4－竹笼护底5－木笼6－块石护面7－粘土斜墙8－过渡带9－水下抛石10－回填块石11－灌浆帷幕12－覆盖层13－基岩实例3：卡博拉巴萨水电站下游过水土石围堰1－混凝土溢流面板2－钢板桩3－灌浆4－抛石体5－覆盖层3.混凝土围堰比土石围堰抗冲与防渗能力强，底宽小，可以过水，挡水水头高，易与永久建筑物连接；(1)拱型混凝土围堰适用于岸坡陡峻、岩石坚实河流，常用于隧洞导流以及过水围堰方案；河床覆盖层较厚的可不清基至基岩，以灌浆防渗加固；(2)重力式混凝土围堰多用于纵向围堰，也用于横向围堰，要建在基岩上，常在枯水期低土石围堰保护下施工；围堰作为纵向围堰。抗冲流速可达20m/s。迎水坡1:0～1:0.15；背水坡1:0.6～1:0.75。工程实例:三峡三期上游碾压混凝土围堰4.钢板桩格型围堰钢板桩围堰是使用钢板桩逐根插打，钢板桩之间相互咬接，最后封闭成一个整体，可以挡住外侧的水土。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中施工，必要时加斜支撑成为一个围笼。防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，它的用途广泛。钢板桩格型围堰可在岩基或非岩基上，当为非岩基时如砂卵石地基，其中不能含大量的漂砾或孤石，否则会造成大量板桩锁口破裂，在这种情况下，钢板桩是不适宜的。其平面型式有：圆筒形格体、鼓形（扇形）格体、花瓣形格体（1）圆筒形格体钢板桩围堰：最大优点是每个格体可以依靠自身稳定，与邻接格体关系较小。缺点是格体直径和高度受钢板桩锁口允许拉力限制，一般只能用于14~20m以下。（2）鼓形格体钢板桩围堰：鼓形格体钢板桩应力分布均匀，格体可通过延长隔墙的办法增加围堰的有效宽度，因此能适应较高的水头，一般可用于水头14~20m的情况。但格体不能单独维持稳定，填土时需要保持相邻格体内填土高差小于2m，只适用平行于水流的纵向围堰。（3）花瓣形格体钢板桩围堰可适用于挡水高度更大的情况。特别是可用于河道狭窄，格体必须紧靠堰内建筑物布置，对单个格体稳定要求更高的情况。但费用较高、施工复杂。5.草土围堰逐层压放草捆高出水面成迎水面斜坡，在斜坡上铺一层散草后再铺一层土并踏实，如此向前进占，后部堰体逐渐沉入河底；6.其它框格填石围堰/竹木笼围堰/钢筋混凝土叠梁围堰