施工导流围堰工程（ppt78页）

1、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）

2、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：横向围堰：基坑坡趾离主体工程轮廓的距离大于2030m；围堰内坡脚离基坑开挖边线的距离大于23m。纵向围堰：基坑坡趾离主体工程轮廓线距离（0.40.6）小于2m。 围堰与泄水建筑物距离： 一般距进口10m50m，混凝土10m30m，土石30m50m； 距出口30m100m。混凝土30m50m，土石50m100m。三、围堰布置1、围堰的平面布置：围堰位置应尽量避免两岸溪流。 如葛洲坝工程

3、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。横向围堰与纵向围堰的交角通常1200900纵向围堰的长度一般伸出上下游横向围堰坡脚10m30m。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+ 上游堰前壅高水位+风浪爬高+安全超高 Hu=(hd+z)+ha+ （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）

4、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 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。、 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

5、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： 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23倍。（富春江、新安江） 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 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

6、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 堰体：维持围堰挡水稳定； 斜墙：堰体防渗； 铺盖：覆盖层防渗； 排水体：排出渗入心墙后堰体内的水； 反滤层：防止小颗粒经大颗粒孔隙被渗水带走； 护坡：保护坡面； 堰体：维持围

7、堰挡水稳定； 心墙：堰体防渗； 齿墙：覆盖层防渗； 排水体：排出渗入心墙后堰体内的水； 反滤层：防止小颗粒经大颗粒孔隙被渗水带走； 护坡：保护坡面；2）材料：堰壳：各类石碴、砂卵石 堆石体边坡1:1.21:1.5，砂砾石及石渣边坡1:21:1.8；堰体高度8m10m，增设一道宽1.5m2m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1m2m；边坡1:0.21:0.5；防渗体与堰壳之间反滤层最小厚0.51.0m。反滤料：砂卵石或砾石，用粒径略加控制的12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

8、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

9、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。 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0.42.5m，边长2.58m，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616mm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2025mm，间距3.03.8m。面板通常设排水孔，但在下游水位以上可不设。排水孔径1015cm，孔间

10、距一般为23m，排距1.01.5m。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/s7m/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1029

11、mm，间距1045cm；横向构造筋直径725mm，间距1522.5cm；横向加强筋直径为1929mm，间距1.53.0m。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1938mm，垂直间距与横向加强筋间距相同，水平间距0.231.5m。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

12、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（Cabora Bassa）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

13、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；拱型混凝土围

14、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；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1:01:0.15；背水坡1:0.61:0.75。 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

15、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1420m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1420m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。

16、（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 第三节 导流设计流量 导流设计流量是选择导流方案、设计导流建筑物的主要依据。 导流设计流量一般需要结合导流标准和导流时段的分析来决定第三节 导流设计流量导流标准 (风险标准，保证率标准)导流时段 (主要指围堰挡水施工的时段)导流设计流量 (按导流标准预计的导流时

17、段的最大流量)初期导流标准 (狭义)坝体拦洪渡汛标准孔洞封堵标准(广义)1 导流标准(1)定义 导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准，它包括初期导流标准、坝体拦洪时的导流标准等。即：导流的挡水/泄水建筑物的泄水标准 高标准建筑物规模大，投资大，时间长 低标准不能保证安全，施工被动 因此，大型工程导流标准的确定，应结合风险度的分析，使所选标准更加经济合理。 1 导流标准(2)导流标准的确定 按水利水电工程施工组织设计规范(SDJ338-89)的规定，施工导流标准根据导流建筑物的级别和类型，在规范规定的幅度内选定相应的洪水重现期作为初期导流标准。导流建筑物的级别 (A)划分依据保护对象

18、，失事后果，使用年限，工程规模（堰高/库容）(B)级别3/4/5级（施工规范） 当导流建筑物根据表2.2.1指标分属不同级别时，应根据其中最高级别为准。但列为级导流建筑物时，至少应有两项指标符合要求。 水利水电工程分等和水工建筑物分级水利水电工程分等指标永久性 水工建筑物 分级指标工程分等和水工建筑物分级表T1 ：导流建筑物级别划分项目级别保护对象失事后果使用年限围堰工程规模堰高/m库容/亿立米3有特殊要求的1级永久性水工建筑物淹没重要城镇、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期及第一台（批）机组发电，造成重大灾害和损失3年501.041、2级永久性水工建筑物淹没一般城镇、工矿企业、或影响工程总工

19、期及第一台（批）机组发电，造成较大经济损失23年15500.11.053、4级永久性水工建筑物淹没基坑，但对总工期及第一台（批）机组发电影响不大，经济损失较小2年150.1注：当导流建筑物根据划分表分属不同级别时，应以其中最高级别为准，但列为导流建筑物3级时，至少应有两项指标符合要求。 导流建筑物包括挡水和泄水建筑物，两者级别相同。表列四项指标均按施工阶段划分。 有、无特殊要求的永久性水工建筑物均针对施工期而言，有特殊要求的1级永久性水工建筑物系指施工期不允许过水的土石坝及其他有特殊要求的永久性水工建筑物。使用年限系指导流建筑物每一导流分期的工作年限。两个或两个以上导流分期共用的导流建筑物，如

20、分期导流一、二期共用的纵向围堰，其使用年限不能叠加计算。围堰工程规模一栏中，堰高指挡水围堰最大高度，库容指堰前设计水位所拦蓄的水量，两者必须同时满足。 再根据导流建筑物的级别和类型，在下表T2规定的幅度内选定相应的洪水标准。导流建筑物类型导流建筑物级别345洪水重现期（年）土石结构50202010105混凝土或浆砌石201010553表T2：导流建筑物洪水标准导流建筑物洪水标准 导流建筑物设计洪水标准应根据建筑物的类型和级别在规定幅度内选择。 初期导流阶段标准可低一些，中后期标准应逐步提高；当要求工程提前发挥效益时，相应导流阶段的设计标准应高一些；对特别重要的工程或者下游有重要工矿交通设施或城

21、市时，导流标准可适当提高。 结合风险度综合分析，使所选标准经济合理。根据水电工程建设经验，建筑物分别为3级的土石围堰和混凝土围堰，其最大风险度应分别不超过15%和20%，4级围堰风险度可相对略大些。对失事后果严重的工程，要考虑对超标准洪水的应急措施。 风险度计算假设导流标准是洪水重现期为T年，则任一年洪水出现的概率为1/T，不出现的概率为(1-1/T) ；假设导流建筑物使用年限为L年，则洪水在L年中不出现的概率为(1-1/T) L 。而洪水出现的概率为1-(1-1/T) L ，也即风险度为：R=1-(1-1/T) L T，R。 L，R。举例： T=25年，L=1年，R=1-（1-1/25）=4

22、% 现在施工期修改为3年，要求R不变，则： T=1/1-（1-R）1/L=74年 显然设计标准大大提高。应该取围堰建造资金与风险资金之和最小的导流设计标准导流标准风险度分析首先应计算导流系统动态综合风险率，然后综合考虑风险（损失）、投资（或费用）与工期三者之间的关系，进行多目标决策分析。导流系统动态综合风险率可用上游围堰堰前水位来刻画。影响堰前水位的随机因素有施工洪水入库过程、导流建筑物泄洪过程、库容与水位关系、起调水位等，因此，风险率R可用下式表示：R=f（ZuHu） (16)式中：Zu为上游围堰堰前水位，m；Hu为上游围堰堰顶高程，m。如果考虑时间因素，则在围堰的使用年限n内，导流系统遭遇

23、超标洪水的动态综合风险率R(n)为： R(n)=1（1R）n (17)2 导流时段选择（1）导流程序 在工程施工过程中，不同阶段可以采用不同的施工导流方法和挡水、泄水建筑物。不同导流方法组合的顺序，通常称为导流程序。（2）导流时段 导流时段就是按导流程序所划分的各施工阶段的延续时间，具有实际意义的导流时段，主要是指围堰挡水而保证基坑干地施工的时间，所以也称挡水时段。 2 导流时段选择 目的：合理选择导流设计流量 导流时段的划分与河流的水文特征、水工建筑物的布置和型式、导流方案、施工进度等因素有关。 按河流的水文特征可分为枯水期、中水期和洪水期。 在不影响主体工程施工的条件下，若导流建筑物只负担

24、枯水期的挡水、泄水任务，显然可大大减少导流建筑物的工程量，改善导流建筑物的工作条件，具有明显的技术经济效果。 因此，合理划分导流时段，明确不同时段导流建筑物的工作条件，是既安全又经济地完成导流任务的基本要求。 几种典型情况下的划分原则(1)、基坑内施工工程量（包括基础处理等）较小，主体建筑物可在河道截流后的一个枯水期内抢修至拦洪高程以上时，即可选择在枯水期运用的围堰，导流设计流量则选择该枯水时段的某一频率的洪水流量；(2)、基坑内施工工程量（包括基础处理等）较大，主体建筑物不能在河道截流后的一个枯水期内抢修至拦洪高程以上时，对于土石坝等枢纽，若未完建坝体不允许溢流，基坑不允许过水，导流时段应以

25、全年为标准；(3)、混凝土坝、堆石坝等基坑允许过水，当河道洪水期与枯水期水位变幅较大时，可通过经济技术比较选择一定枯水期时段为围堰挡水时段，相应时段的一定频率流量作为导流设计流量；洪水期洪峰来时可由坝体溢流，基坑内停止施工；洪水过后围堰挡水，基坑内主体工程正常施工。实例：潘家口二期导流设计流量由挡全年洪水下降为挡枯水，Q由11700立方/秒下降为1400立方/秒，高围堰改为低围堰，工期少了两个月，投资减少580万 3 导流设计流量 导流设计流量的确定要根据导流标准、导流时段及河流的水文特性来确定，这里分别介绍不过水围堰和过水围堰的设计流量确定方法。 1)、不过水围堰（频率法）应根据导流时段来确

26、定。如果围堰挡全年洪水，其导流设计流量就是选定导流标准的年最大流量，导流挡水与泄水建筑物的设计流量相同；如果围堰只挡某一枯水时段，则按该挡水时段内同频率洪水作为围堰和该时段泄水建筑物的设计流量，但确定泄水建筑物总规模的设计流量，应按坝体施工期临时度汛洪水标准决定。 2)、过水围堰 （频率法和实测资料分析法）过水期的导流标准应与不过水围堰挡全年洪水的标准相同；其相应的导流设计流量主要用于围堰过水工况下，加固保护措施的结构设计和稳定分析，也用于校核导流泄水道的过水能力。挡水期的导流标准应结合水文特点、施工工期及挡水时段经技术经济比较后在重现期320年范围内选定。当水文系列较长，大于或等于30年时，也可根据实测资料分析选用。其相应的导流设计流量主要用于确定堰顶高程、导流泄水建筑物的规模及堰体的稳定分析等。3.导流设计流量允许基坑淹没导流方案的技术经济比较，可以在研究工程所在河流水文特征及历年逐月实测最大流量的基础上，通过下述程序实现。1）据水文特征，假定一系列流量值，分别求出泄水建筑物上、下游水位。2）据这些水位，决定导流建筑物的主要尺寸和工程量，估算导流建筑物的费用。3）估算由于基坑淹没一次所引起的直接损失费用和间接损失费用。4）根据历年实测水文资料，统