第一章-第二节 围堰工程

第二节围堰工程(cofferdam)

第一章施工水流控制

三峡工程三期围堰基坑全景(ExcavationIIIoftheThreegorgesproject)

三期碾压混凝土围堰

三期土石围堰

围堰是临时挡水建筑物！1．种类(types)▼按所使用的材料：土石围堰、混凝土围堰、草土围堰、钢板桩格型围堰等。▼按围堰与水流方向的相对位置：横向围堰和纵向围堰。▼按导流期间基坑淹没条件：过水围堰和不过水围堰▼按施工分期：一期围堰、二期围堰等。一、围堰的基本型式及构造2．不过水土石围堰(waterretainingearth-rockcofferdam)

（1）典型断面型式

按防渗(seepageprevention)结构分:▼斜墙式(inclinedwall)：

适用于基岩(bedrock)河床1-堆石体；2-粘土斜墙；3-反滤层；4-护面；5-隔水层；▼斜墙带水平铺盖式(inclinedwallwithblanket)

适用于覆盖层厚度不大的情况。1-堆石体；2-粘土斜墙、铺盖；3-反滤层；4-护面；5-隔水层；6-覆盖层典型断面型式▼垂直防渗墙(concretecutoffwall)式：适用于覆盖层较厚、当地没有足够数量的防渗料的情况。典型断面型式1-堆石体；5-隔水层；6-覆盖层；7-垂直防渗墙▼帷幕灌浆(curtaingrouting

)式：适用于覆盖层较厚、当地没有足够数量的防渗料的情况。典型断面型式1-堆石体；5-隔水层；6-覆盖层；8-帷幕灌浆；9-粘土心墙（2）实际断面型式(practicalcrosssection)

（a）影响因素

▼施工条件：

水下（动水、静水、深水）、水上▼施工工期：

一个枯水期▼围堰高度：

高围堰▼临时性：降低造价（b）断面型式

比土石坝复杂，断面型式不可能单一、标准化，注意边坡系数。

例如，三峡三期土石围堰注意：断面型式，防渗结构为防渗墙和土工膜(geomembrane)。

思考：围堰的施工过程？三峡三期土石围堰典型剖面图（case）

上游围堰（u/scofferdam）（a）上游（a）上游（a）上游（a）上游实际断面型式三峡三期土石围堰典型剖面图（case）

下游围堰（d/scofferdam）实际断面型式（3）围堰的施工

(construction)国内外不同工程上游围堰规模（case）上游围堰主要施工技术指标（case）围堰的施工锦屏一级水电站上游土石围堰分期填筑施工示意图（case）围堰的施工溪洛渡水电站围堰现场碾压参数及控制指标（case）围堰填筑施工程序：基础清理与准备→测量放线→挖装与运输→铺料→洒水→碾压→质量检查。

围堰的施工3.过水土石围堰(overflowearth-rockcofferdam)

如对土石围堰的堰面、堰脚基础加以保护，就成为过水土石围堰。

（1）过水土石围堰类型及特点（参见下表）过水土石围堰类型及特点

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－排水孔过水土石围堰类型实例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

过水土石围堰类型实例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－覆盖层过水土石围堰类型（2）混凝土板护面(concreteface)过水土石围堰

应用较普遍！▼混凝土护面板类型

按施工方式分：现浇混凝土护面板和预制混凝土护面板(constructedonsiteorprefabricated)

按面板截面型式分：矩形板和锲型板

按面板连接方式分：重叠搭接式和平顺连接式

按面板上有无排水设施分：带排水孔面板和不带排水孔面板(withorwithoutdrainageholes)▼面板与下游坡之间的垫层(cushion)作用：

削减板下水流压强，有利于面板的平整与稳定。▼设计理论不完善：

参考工程经验、水工模型试验。▼施工：混凝土护面板的安装或浇筑应错缝、跳仓，施工顺序应从下游面坡脚向堰顶进行。▼最不利工况：不一定是最大流量。▼面板逐渐变薄：参见下表堰高h>15m，过流流速Vmax≥5m/s的土石过水围堰

4.混凝土围堰(concretecofferdam)

混凝土围堰的抗冲(scourprevention)与防渗(seepageprevention)能力强，挡水水头高，底宽小，易于与永久建筑物相连接，还可以过水，因此，应用比较广泛，但多数工程是以重力式混凝土围堰(concretegravitycofferdam)作纵向围堰(longitudinalcofferdam)。（1）拱型混凝土围堰(concretearchcofferdam)

▼适用条件(allowableconditions)

岸坡陡峻、岩石坚实的山区河流。此时常采用隧洞及允许基坑淹没的导流方案。▼实例(case)

贵州乌江渡（过水）、湖南凤滩（过水）、浙江紧水滩（过水）、湖北隔河岩（过水）；甘肃刘家峡（不过水）（2）重力式混凝土围堰(concretegravitycofferdam)

主要用于：分段围堰法导流的第一期和第二期纵向围堰，很少用作横向围堰。(transversecofferdam)5．其它型式的围堰▼

钢板桩格型围堰(steelsheetpilecellularcofferdam)

格体重力式挡水建筑物，可用于基岩或非基岩基础，一般Hmax

<30m。

【实例】葛洲坝工程的一期纵向围堰。▼框格填石围堰：20世纪50年代

木笼、竹笼围堰，一般Hmax<20m。

【实例】狮子滩上游木笼过水围堰，富春江一期上下游围堰。▼草土围堰(grasssoilcofferdam)

草土混合结构，一般Hmax<6~8m。

【实例】甘肃盐锅峡、八盘峡、刘家峡，宁夏青铜峡及陕西石泉水电站。▼其它

木板桩围堰(woodsheetpilecofferdam)

浆砌石围堰(stonemasonrycofferdam)

杩槎围堰(abatiscofferdam)二、围堰的平面布置与堰顶高程

1.围堰的平面布置(planelayout)

▼堰内空间

主体建筑物轮廓、排水设施、交通运输道路及堆放材料和模板。通常，基坑横向坡趾与主体建筑物轮廓之间的距离，不应小于20~30m，基坑纵向坡趾离主体工程轮廓的距离，一般不大于2.0m。

（a）平面图（b）A-A剖面（c）B-B剖面

1－主体工程轴线；2－主体工程轮廓；3－基坑；

4－上游横向围堰；5－下游横向围堰；6－纵向围堰

实例：六库水电站一期围堰保护与优化

六库水电站位于云南怒江州泸水县境内、六库镇上游，仅有不完全日调节能力，开发任务为发电。最大坝高35.50m，装机容量5×36MW，工程属中型，工程等级为三等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。坝址附近河床覆盖层为厚约6m～23m的冲击层，左岸滩地相对较深，约8m～25m。▼围堰的防冲(scourprevention)围堰的平面布置（续）

采用分期导流，一期导流程序如下：

（1）2003.11.1～2004.4.30（枯期）：在左岸滩地上修建钢筋混凝土防渗墙施工平台，防洪标准为枯期20%，设计流量2320m3/s。防渗墙施工完成后，在外侧围堰的保护下进行纵向围堰基础开挖及钢筋混凝土垫层、碾压混凝土围堰的施工，汛前将混凝土纵向围堰浇至820.5m汛期防洪高程。

（2）2004.5.1～2006.10.31：导流标准为10%全年洪水，设计流量9250m3/s，由一期上、下游全年土石围堰及碾压混凝土纵向围堰挡水，右岸束窄河床过流，进行左岸基坑内主体建筑物施工。至2006.10.31，左岸坝段浇筑至坝顶高程，并开始第一台发电机组安装，汛末拆除一期上、下游土石围堰。六库

纵向围堰头部流态

六库

冲刷地形

六库

围堰头部流态

六库

冲刷地形六库▼围堰的接头围堰与围堰、围堰与其它建筑物及围堰与岸坡等的连接。【例如】混凝土纵向围堰与土石横向围堰的刺墙型式接头围堰的平面布置（续）堰顶高程(elevation)

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（elevationofthed/scofferdamcrest）

Hd

－下游围堰堰顶高程；

hd

－下游水位高程；

ha－波浪爬高(waverun-up)

；

δ－围堰安全超高，对不过水围堰可按下表确定（规范3.4.10），对过水围堰可不予考虑。不过水围堰堰顶安全超高(freeboard)下限值（m）堰顶高程▼上游围堰的堰顶高程（elevationoftheu/scofferdamcrest）

Hu—上游围堰堰顶高程；

z—上下游水位差。堰顶高程三、围堰的拆除(removingcofferdam)

1．拆除原因（reason）

如果影响永久或临时建筑物的施工及运行，则必须拆除。例如：▼分段围堰法导流第一期横向围堰▼导流隧洞进出口围堰▼全段围堰法导流坝后式厂房下游围堰▼厂房进水口前围堰2．拆除方法

（method）▼

土石围堰

开挖或爆破法▼

钢板桩格型围堰

用抓斗(grab)清除填料，用拔桩机(pile-extractor)拔出钢板桩。▼

混凝土围堰

爆破法(blasting)三峡三期下游土石围堰拆除三峡三期碾压砼围堰拆除葛洲坝一期土石围堰的拆除(case)1－粘土斜墙2－覆盖层3－堆渣4－心墙