施工导流基本方法围堰工程流量计算讲义图文丰富

第一章施工导流施工过程中的水流控制或称施工导流，概括地说就是要采取“导、截、拦、蓄、泄”等工程措施来解决施工与水流蓄泄之间的矛盾，避免水流对水工建筑物施工的不利影响，把河水流量全部或部分地导向下游，或者拦蓄起来，以保证枢纽主体建筑物能在干地上施工和施工期不影响或尽可能少影响水资源的综合利用。引导水流是水流控制的核心。所以，施工过程中的水流控制，通常称为施工导流。第一节施工导流的基本方法施工导流的方法大体上分为两类：一类是全段围堰法，适用于河床狭窄、基坑工作量不大、水深、流急难于实现分期导流的地方；另一类是分段围堰法导流，适用于河床宽阔、流量大、施工期较长的工程，尤其在通航河流和冰凌严重的河流上。第一节施工导流的基本方法一、全段围堰法导流全段围堰法按泄水建筑物的类型不同可分为：明渠导流、隧洞导流、涵管导流、渡槽导流等。

第一节施工导流的基本方法一、全段围堰法导流（一）明渠导流

AB明渠导流示意图A.在岸坡上开挖的明渠B.在滩地上开挖并设有导墙的明渠1.导流明渠2.上游围堰3.下游围堰4.坝轴线5.明渠外导水墙第一节施工导流的基本方法一、全段围堰法导流（二）隧洞导流隧洞导流示意图（a）土石坝枢纽；(b)混凝土坝枢纽1－导流隧洞；2－上游围堰；3－下游围堰；4－主坝第一节施工导流的基本方法一、全段围堰法导流（二）隧洞导流第一节施工导流的基本方法一、全段围堰法导流（三）涵管导流涵管导流示意图1—导流涵管；2—上游围堰；3—下游围堰；4—土石坝第一节施工导流的基本方法一、全段围堰法导流（四）渡槽导流

渡槽一般只用于小型工程的枯水期导流。导流流量通常不超过20～30m3/s，个别工程也有达100m3/s的。第一节施工导流的基本方法二、分段围堰法导流分段围堰法，也称分期围堰法或河床内导流，就是用围堰将建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。

分段围堰法导流一般适用于河床宽阔、流量大、施工期较长的工程，尤其在通航河流和冰凌严重的河流上。用分期围堰法导流时，能较灵活地安排各导流时段，充分借助大的泄水通道导流，往往采用较低的围堰就可完成导流任务，

第一节施工导流的基本方法二、分段围堰法导流分段围堰法导流，前期由束窄的原河道导流，后期可利用事先修建好的泄水道或未完建的永久建筑物导流，常见泄水道的类型有底孔、缺口等。第一节施工工导流的基本方方法二、分段围堰法法导流（一）束窄河床床导流这种方法适用于于一期或前期导导流（见图1-6a）。一般是在第第一期围堰的保保护下先建好泄泄水建筑物、船船闸和厂房，并并预留底孔，以以备二期导流。。若此时第一台台发电机组已装装好又能满足初初期发电的水位位，便可提前投投入运转。第一节施工工导流的基本方方法二、分段围堰法法导流（一）束窄河床床导流利用设置在混凝凝土坝体中的永永久底孔或临时时底孔做为泄水水道，是二期导导流经常采用的的方法。导流时时让全部或部分分导流流量通过过底孔渲泄到下下游，保证后期期工程的施工。。第一节施施工导流的基基本方法二、分段围堰堰法导流（一）束窄河河床导流混凝土坝施工工过程中，当当汛期河水暴暴涨暴落，其其他导流建筑筑物不足以渲渲泄全部流量量时，为了不不影响坝体施施工进度，使使坝体在涨水水时仍能继续续施工，可以以在未建成的的坝体上预留留缺口以便配配合其它建筑筑物渲泄洪峰峰流量，待洪洪峰过后，上上游水位回落落，再继续修修筑缺口。这这种导流方法法的优点是泄泄流量大，简简单经济，但但坝体本身须须允许过水。。坝体缺口过水水示意图1—过水缺口；2—导流隧洞；3—坝体；4—坝顶第一节施施工导流的基基本方法三、其它导流流方法简介（1）淹没基坑导导流。做过水围堰，，洪峰来时围围堰过水，让让基坑淹没，，洪峰过后围围堰继续挡水水，并抽完基基坑的水再继继续施工。（2）渡槽导流。。（3）电站厂房导导流。（4）船闸闸室导导流。第一节施施工导流的基基本方法实际选择导流流方式的原则则在实际工作中中，由于枢纽纽布置、建筑筑物型式以及及施工条件的的不同，必须须进行恰当的组合，，灵活应用，才能合理解解决一个工程程在整个施工工期间的导流流问题。底孔和坝体缺缺口泄流，并并不只适用于于分段围堰法法导流，在全全段围堰法后后期导流时，，也常有采用用；同样，隧隧洞和明渠泄泄流，并不只只适用于全段段围堰法导流流，在分段围围堰法后期导导流时，也常常有应用。因因此，选择一一个工程的导导流方式，必必须因时因地地制宜，绝不不能机械地套套用。第二节围围堰工程为了保证建筑筑物能在干地地施工，用来来围护施工基基坑，把施工工期间的径流流挡在基坑外外的导流挡水水建筑物通常常称为围堰，，是导流工程程中的临时建建筑物。在导导流任务完成成以后，如果果围堰对永久久建筑物的运运行有妨碍或或没有考虑作作为永久建筑筑物的组成部部分时，应予予拆除。第二节围围堰工程一、围堰分类类按其所使用的的材料，最常常见的围堰有有：土石围堰堰、钢板桩格格型围堰、混混凝土围堰、、草土围堰等等。按围堰与水流流方向的相对对位置，可以以分为：大致致与水流方向向垂直的横向向围堰和大致致与水流方向向平行的纵向向围堰。按围堰与坝轴轴线的相对位位置，可分为为上游围堰和和下游围堰。。按导流期间基基坑淹没条件件，可以分为为：过水围堰堰和不过水围围堰。第二节围围堰工程围堰选择原则则（1）具有足够的的稳定性、防防渗性、抗冲冲性和一定的的强度。（2）就地取材造造价便宜，构构造简单，修修建、拆除都都方便。（3）围堰的布置置应力求使水水流平顺，不不发生严重的的局部冲刷。。（4）围堰接头和和岸坡联结要要安全可靠，，不致因集中中渗漏等破坏坏作用而引起起围堰失事。。（5）在必要时，，应设置抵抗抗冰凌、船筏筏冲击破坏的的设施。第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（一）不过水水土石围堰优点：它能充充分利用当地地材料或废弃弃的土石方，，构造简单，，施工方便，，可以在水流流中、深水中中、岩基上或或有覆盖层的的河床上修建建。缺点：但其工工程量大，堰堰身沉陷变形形也较大，此此外，除非采采取特殊措施施，土石围堰堰一般不允许许堰顶过水，，所以汛期应应有防护措施施。第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（一）不过水水土石围堰不过水土石围围堰(a)斜墙式；(b)斜墙带水平铺铺盖式；(c)垂直防渗墙式式；(d)灌浆帷幕式1—堆石体；2—粘土斜墙铺盖盖；3—反滤层；4—护面；5—隔水层；6—覆盖层；7—垂直防渗墙；；8—灌浆帷幕；9—粘土心墙第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（二）过水土土石围堰土石围堰是散散粒体结构，，在一般条件件下是不允许许过水的。近近些年来，土土石过水围堰堰发展很快，，成功地解决决了一些导流流难题。土石石围堰堰顶过过水的关键，，在于对堰面面及堰脚附近近地基能否采采取简易可靠靠的加固保护护措施。目前前采用的措施施有三类：混混凝土板护面面、大块石护护面、加筋钢钢丝网护面。。第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（二）过水土土石围堰（1）混凝土板护护面过水土石石围堰1）混凝土溢流流面板与岩基基上的混凝土土挡墙相接的的陡槽式第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（二）过水土土石围堰（1）混凝土板护护面过水土石石围堰2）堰后用护底底的顺坡式第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（二）过水土土石围堰（1）混凝土板护护面过水土石石围堰3）坡面挑流平平台式第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（二）过水土土石围堰（2）大块石护面面过水土石围围堰大块石护面过过水土石围堰堰是一种比较较古老的堰型型，我国在小小型工程中采采用较为普遍遍。第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（二）过水土土石围堰（3）加筋过水土土石围堰是在围堰的下下游坡面上铺铺设钢筋网，，防止坡面块块石被冲走，，并在下游部部位的堰体内内埋设水平向向主锚筋以防防下游坡连同同堰顶一起滑滑动。下游面面采用钢筋网网护面，可使使护面块石的的尺寸减少，，下游坡坡角角加大，其造造价低于混凝凝土板护面过过水土石围堰堰。第二节围围堰工程（3）加筋过水土土石围堰加筋过水土石石围堰1－水平主锚筋筋；2－钢筋网第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（三）混凝土土围堰特点：混凝土围堰堰的抗冲及防防渗能力大，，挡水水头高高，底宽小，，易于与永久久混凝土建筑筑物相衔接，，必要时还可可过水，因此此采用比较广广泛。类型：混凝土围堰堰有拱形混凝凝土围堰和重重力式混凝土土两种。第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（三）混凝土土围堰拱型混凝土围围堰由于利用用了混凝土抗抗压强度高的的特点，与重重力式相比，，断面较小，，可节省混凝凝土工程量。。一般适用于于两岸陡峻、、岩石坚实的的山区河流，，常采用隧洞洞及允许基坑坑淹没的导流流方案。第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（三）混凝土土围堰甘肃刘家峡水水电站上游混混凝土拱型围围堰(a)平面图;(b)横断面图1—拱身；2—拱座；3—灌浆加固；4—溢流段；5-非溢流段第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（三）混凝土土围堰2、重力式混凝凝土围堰优点：采用分分期导流时，，国内一些工工程的纵向围围堰多采用重重力式混凝土土围堰。这种种围堰两侧均均可挡水，可可兼做一、二二期纵向围堰堰，特别是还还能作为永久久建筑物的一一部分，如隔隔墙、导墙等等。结构型式：重重力式混凝土土围堰的断面面有实体式，，与非溢流重重力坝类似，，也可做成空空心式第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（三）混凝土土围堰2、重力式混凝凝土围堰三门峡工程的的纵向围堰（（单位：m）（a）平面图；（（b）A－A剖面第二节围围堰工程二、围堰的基基本型式及构构造（四）钢板桩桩格型围堰钢板桩格型围围堰是由一系系列彼此相接的的格体构成。。按照格体的平平面形状，可分为筒形格格体、扇形格格体和花瓣形格体。。钢板桩格型围堰平平面形式(a)圆筒形格体；(b)扇形格体；(c)花瓣形格体第二节围堰工工程二、围堰的基本型型式及构造（四）钢板桩格型型围堰特点：钢板桩格型围堰堰得以广泛应用是是由于：修建和拆拆除可以高度机械械化；钢板桩的回回收率高，可达70%以上；边坡垂直、、断面小、占地少少、安全可靠等。。适用范围：圆筒形格体钢板板桩围堰，一般适适用的挡水高度小小于15～18m，可以建在岩基或或非岩基上，也可可作过水围堰用。。第二节围堰工工程二、围堰的基本型型式及构造（五）草土围堰1—水下堰体；2—水上加高部分；3—草捆；4—散草铺土层；5—设计挡水位；6—施工水位；7—河床第二节围堰工工程二、围堰的基本型型式及构造（五）草土围堰结构构造：草土围堰断面一一般为矩形或边坡坡很陡的梯形，坡坡比为1:0.2～1：0.3，是在施工过程中中自然形成的边坡坡。断面尺寸除应应满足抗滑、抗倾倾覆、防渗等要求求外，还须考虑施施工过程中的运草草运土等要求。根根据实践经验，草草土围堰的宽高比比，在岩基河床上上为2～3；在软基河床上为为4～5。堰顶超高通常采采用1.5～2.0m。第二节围堰工工程二、围堰的基本型型式及构造（五）草土围堰优点：草土围堰能就地地取材，结构简单单，施工方便，造造价低，防渗性能能好，适应能力强强，便于拆除，施施工速度快。在青青铜峡水电站施工工中，只用40d时间，就在最大水水深7.8m、流量1900m3/s、流速大于3m/s的条件下，建成长长580m、工程量达7万m3的草土围堰。适用范围：但草土围堰不能能承受较大水头，，宜用于水深不大大于6～8m，流速不超过3～5m/s的场合。第二节围堰工工程二、围堰的基本型型式及构造（五）草土围堰优点：草土围堰能就地地取材，结构简单单，施工方便，造造价低，防渗性能能好，适应能力强强，便于拆除，施施工速度快。在青青铜峡水电站施工工中，只用40d时间，就在最大水水深7.8m、流量1900m3/s、流速大于3m/s的条件下，建成长长580m、工程量达7万m3的草土围堰。适用范围：但草土围堰不能能承受较大水头，，宜用于水深不大大于6～8m，流速不超过3～5m/s的场合。第二节围堰工工程三、围堰的堰顶高高程确定下游横向围堰堰顶顶高程可按下式计计算：Hd＝ｈd＋ｈa＋δ式中Hd——下游围堰堰顶高程程，m；ｈd——下游水位高程，m；可以直接由原河河流水位流量关系系曲线中找出；ｈa——浪高，m；δ一一围堰的安全超超高，m；一般对于不过水水围堰可按表1-3确定，对于过水围围堰可不予考虑。。第二节围堰工工程三、围堰的堰顶高高程确定上游围堰的堰顶高高程由下式确定：：Hu——上游围堰的顶部高高程，mZ——上下游水位差，m；ha——波浪高度，第三节导流设计流流量的确定一、导流标准根据现行规范《水利水电工程施工工组织设计规范》（SL303-2004），在确定导流设设计标准时，首先先根据导流建筑物物（指枢纽工程施施工期所使用的临临时性挡水和泄水水建筑物）的保护护对象、失事后果果、使用年限和工工程规模等因素，，将导流建筑物确确定为3～5级，具体按表1－4确定。然后再根据据导流建筑物级别别及导流建筑物类类型确定导流标准准（见表1-5）。第三节导流设计流流量的确定级别保护对象失事后果使用年限（a）围堰工程规模堰高(m)库容(108m3)Ⅲ有特殊要求的Ⅰ级永久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>50>1.0ⅣⅠ、Ⅱ级永久建筑物淹没一般城镇、工矿企业，或影响工程总工期及第一台（批）机组发电，造成较大经济损失1.5～315～500.1～1.0ⅤⅢ、Ⅳ级永久建筑物淹没基坑，但对工程总工期及第一台（批）机组发电影响不大，经济损失较小<1.5<15<0.1第三节导流设计流流量的确定一、导流标准表1-5导流建筑物洪水标标准划分导流建筑物类型导流建筑物级别ⅢⅣⅤ洪水重现期（年）土石50～2020～1010～5混凝土20～1010～55～3第三节导流设计流流量的确定二、导流时段1、导流程序：不同同导流方法的组合合顺序。2、导流时段：按导导流程序划分的各各施工阶段的延续续时间。第三节导流设计流流量的确定二、导流时段3、围堰挡水时段的的确定（1）低水围堰方案：：（2）过水围堰方案：：（3）高水围堰方案：：第三节导流设计流流量的确定三、导流设计流量量的确定1、不过水围堰：如果围堰需挡全年年洪水，只需要按按规范选定导流洪洪水重现期标准，，即可确定相应的的设计流量。对于低水围堰，按按挡水时段内同频频率洪水作为围堰堰和该时段导流泄泄水建筑物的设计计流量。第三节导流设计流流量的确定三、导流设计流量量的确定2、过水围堰⑴、过水围堰的挡挡水标准：过水围堰的挡水标标准应结合水文特特点、施工工期挡挡水时段，经技术术经济比较后在重重现期为3～20年的范围内决定。。当水文资料系列列较长时根据实测测流量资料分析选选用。⑵、过水围堰的级级别划分设计流量可用频率率法和实测资料法法第三节导流设计流流量的确定四、过水围堰的使使用条件1、洪枯流量与水位位变幅均较大，常常有洪中有枯、枯枯中有洪的水情变变化较大的不稳定定河流。2、河流含沙量较少少，基坑过水后清清淤工作量较小3、如果采用不过水水围堰，导流工程程量过大，围堰难难以在一个枯水期期内形成。4、基坑范围不大，，抽水较方便，撤撤退和恢复时间不不长，措施简单。。5、坝体较低时允许许过水；当不允许许过水时，在一个个枯水期内坝体能能达到安全度汛高高程。第三节导流设计流流量的确定五、导流风险率通常所说的洪水频频率，仅仅指该种种规模的洪水在任任何一年中可能出出现的机率。如果果基坑施工期不是是一年，而要延续续几年，则某一频频率洪水出现的可可能性增多了。这这就是导流风险率率。R=1﹣(1﹣1/T)LT——洪水频率，年L——围堰运行年数，年年第三节导流设计流流量的确定五、导流风险率为了不降低基坑施施工期的安全保证证性，对于使用年年限不同的导流建建筑物，可采用大大致相同的风险率率R值。因此，使用年年限为L年的导流建筑物，，其设计洪水的重重现期标准为：第三节导流设计流流量的确定五、导流风险率例：⑴、围堰按20年一遇洪水设计，，但使用期为3年，则围堰在使用用期内遇到该洪水水的危险性为R＝0.143。⑵、围堰运用期L＝3年，如要求R＝0.05，则T=59年。第四节导流方方案的选择一、选择导流方案案时应考虑的主要要因素（一）适应水利枢枢纽类型及布置（二）适应河流水水文特性和地形地地质条件（三）尽可能满足足施工期国民经济济各部门的综合要要求（四）尽量利用永永久建筑物，减少少工程量和投资第五节截流工工程1、截流：围堰合龙龙，截断水流，使使水流从泄水建筑筑物下泄。2、龙口：围堰截流流处的过水断面。。3、闭气：在抛投建建筑体的上游铺反反滤料或防渗材料料，形成防渗层。。第五节截流工工程一、截流的基本方方法河道截流有立堵法法、平堵法、立平平堵法、平立堵法法、下闸截流以及及定向爆破截流等等多种方法，但基基本方法为立堵法法和平堵法两种。。第五节截流工工程一、截流的基本方方法（一）立堵法图1-27立堵法截流（a）双向进占；(b)A-A剖面；（c）B-B剖面1－分流建筑物；2－截流戗堤；3－龙口；4－河岸；5－回流区；6－进占方向第五节截流工工程一、截流的基本方方法（二）平堵法图1-28平堵法截流(a)平面图；(b)A-A剖图；（c）B-B剖面1－截流戗堤；2－龙口；3－覆盖层；4－浮桥；5－锚墩；6－钢缆；7－平堵截流抛石体第五节截流工工程一、截流的基本方方法（三）综合法1、立平堵有的工程采用先立立堵，后在栈桥上上平堵的方法。2、平立堵对于软基河床，单单纯立堵易造成河河床冲刷，可采用用先平抛护底，再再立堵合龙。第五节截流工工程二、截流日期及截截流设计流量截流日期的选择，，应该是既要把握握截流时机，选择择在最枯流量时段段进行；又要为后后续的基坑工作和和主体建筑物施工工留有余地，不致致影响整个工程的的施工进度。第五节截流工工程二、截流日期及截截流设计流量（1）截流以后，需要要继续加高围堰，，完成排水、清基基、基础处理等大大量基坑工作，并并应把围堰或永久久建筑物在汛期前前抢修到一定高程程以上。为了保证证这些工作的完成成，截流时段应尽尽量提前。（2）在通航的河流上上进行截流，截流流时段最好选择在在对航运影响较小小的时段内。因为为截流过程中，航航运必须停止，即即使船闸已经修好好，但因截流时水水位变化较大，亦亦须停航。（3）在北方有冰凌的的河流上，截流不不应在流冰期进行行。因为冰凌很容容易堵塞河道或导导流泄水建筑物，，壅高上游水位，，给截流带来