施工导流围堰工程

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;护底范围与可能产产生的冲刷坑大小小相关。护脚长度度约为围堰纵向段段长度的一半。纵纵向围堰外防冲护护底可能局部冲刷刷计算深度的2～3倍。（富春江、新新安江）②柴排护脚;沉排流速要求<1m/s，不能采用机械化化施工，主要用于于中小型工程③钢筋混凝土柔性排排护脚;四、围堰的防冲冲第二节围堰工工程

五、围堰结构类型1.土石围堰土石围堰（与土石石坝相似）不过水土石围堰是是水利水电工程中中应用最广泛的一种围堰型式。优点：就地取材、机械化化施工、拆除方便便。它能充分利用当地地材料或废弃的土土石方，构造简单单，施工方便，可可以在动水中、深深水中、岩基上或或有覆盖层的河床床上修建。缺点：其工程量大，堰身身沉陷变形也较大大，一般不允许堰顶过过水。五、围堰结构类型型1．不过水土石围堰1）典型断面型式▼斜墙式：基岩河床▼斜墙带水平铺盖式式：覆盖层厚度不大▼垂直防渗墙式：覆盖层较厚、当地地没有足够数量的防渗料▼帷幕灌浆式：覆盖层较厚、当地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：防滤体与与堰壳施工干扰小小。心墙式：水下施工，土料固结慢、抗剪强度低。覆盖层③②①④⑤⑥①堰体：维持围堰挡挡水稳定；②斜墙：堰体防防渗；③铺盖：覆盖层防渗；④排水体：排出出渗入心墙后堰体体内的水；⑤反滤层：防止止小颗粒经大颗粒粒孔隙被渗水带走走；⑥护坡：保护坡坡面；①

③⑤④②⑥①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、土土壤、风化砂、混混凝土、土工膜、、帷幕灌浆防渗土料心墙顶宽宽1m～2m；边坡1:0.2～1:0.5；防渗体与堰壳之之间反滤层最小厚厚0.5～1.0m。反滤料：砂卵石或或砾石，用粒径略略加控制的1～2层，砂砾、石混合合料做过滤带3）接头处理：土石围堰的接头处处理与岸坡接头：：通过扩大接触面和和嵌入岸坡延长渗渗径。与混凝土纵向围堰堰：采用刺墙型式插入土石围堰的塑塑性防渗体中，并并将接头的防渗体体断面扩大。4）围堰的拆除：一般是在运用期的的最后一个汛期过过后，随上游水位位的下降，逐层拆除围堰背水水坡和水上部分，一般土石围堰的的拆除可用挖土机机开挖、爆破或人人工开挖。程序如如图三峡二期土石围堰堰典型剖面图三峡二期土石围堰堰典型剖面图2、土石过水围堰土石围堰是散粒体体结构，在一般条条件下不允许过水水。当采用允许基坑淹没的导流方方式时，围堰堰体必须须允许过水。围堰过水会对堰体体造成破坏：（1）水流沿下游坡面面下泄，冲刷堰体体表面（2）堰体内渗流会引引起下游坡面滑动动。导致溃堰因此，过水土石围围堰的下游坡面及及堰脚应采取可靠靠的加固保护措施施。2、土石过水围堰土石围堰堰顶过水水的关键在于对堰堰面及堰脚附近基基础是否有简易可可靠的加固保护措措施。目前较多的的措施有三类：（1）混凝土溢流面板板（2）大块石护面（3）加筋与钢丝网护护面。①混凝土溢流面板板（流速大于7m/s）溢流面板的尺寸及及结构尺寸：初拟厚可为0.4~2.5m，边长2.5~8m，最后应通过强度度核算和稳定分析析。施工：面板可预制也可可现浇，但安装或或浇筑时应错缝、、跳仓，施工顺序序从坡脚向堰顶进进行。构造：相邻面板可用直直径6~16mm的钢筋连接在一起起，既有整体性又又有一定的柔性，，以适应变形。面面板可锚定于稳定定的堆石体，锚定定钢筋直径20~25mm，间距3.0~3.8m。面板通常设排水水孔，但在下游水水位以上可不设。。排水孔径10~15cm，孔间距一般为2~3m，排距1.0~1.5m。②大块石护面过水水土石围堰小型工程较为普遍遍，作为大型水利利水电工程的过水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，卡里巴巴工程采用此法。。大块石护面过水堆堆石围堰。设计断断面一般分两期。。大块石护面过水土土石围堰主要适用用土料斜墙堆石围围堰，断面尺寸拟拟定等均可按堆石石坝设计③加筋过水堆石围围堰在围堰下游坡面上上铺设钢筋网，防止坡面块石被被冲走，并在下游游部位的堰体内埋埋设水平向主锚筋，以防下游坡连同同堰体一起滑动。。主要用于堆石坝过过水，造价一般比混凝凝土溢流面护面低低，流速5m/s～7m/s构造：钢筋网由纵向主主筋、横向构造筋筋和横向加强筋组组成，如图。一般般纵向主筋直径10~29mm，间距10~45cm；横向构造筋直径径7~25mm，间距15~22.5cm；横向加强筋直径径为19~29mm，间距1.5~3.0m。横向钢筋应放置置在纵向主筋的下下面。水平向主锚锚筋一般直径为19~38mm，垂直间距与横向向加强筋间距相同同，水平间距0.23~1.5m。过水土石围堰消能方式：混凝土溢流面板与与岩基上的混凝土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与岩基上的混凝土土挡墙相接的陡槽式：优点：整体性好、结构可可靠，尤其是堰后后水深较小，不可可能形成面流式水水跃衔接时可考虑虑。上犹江工程采采用比较成功；其主要缺点是：施工干扰大特别是是覆盖层较厚的河河床。因其挡墙施施工前需要利用围围堰临时挡水，进进行基坑排水、开开挖覆盖层。堰后用护底的顺坡式：堰后不做挡墙，，采用大型竹笼笼、铅丝笼、梢梢捆或柴排护底底。但若堰后水水深较大可能形形成面流式水跃跃对防冲不利。。柘溪工程采用，，在柘溪围堰的的下游坡面，有有约5m高的范围处于水水跃区，原设计计用混凝土溢流流面板如图，施工中临时改改为钢筋骨架铅铅丝笼护面如图。经5次溢流，部分铅铅丝内块石全被被冲走，坡面遭遭到局部破坏。。实践证明，在水跃区若有流流速大于6m/s时，坡面结构仍仍以混凝土溢流流面板为宜。坡面挑流平台式：利用平台挑流形形成面流式水跃跃衔接，使平台台以下护面结构构简化。我国七里泷工程程和非洲莫桑比比克的卡博拉巴巴萨（CaboraBassa）如图适宜堰后水深较较大，且水位上上升较快时。实例1：上犹江水电站混凝土板护面过过水土石围堰1－砂砾石地基2－反滤层3－柴排护底4－堆石体5－粘土防渗斜墙墙6－毛石混凝土挡挡墙7－回填块石8－干砌块石9－混凝土护面板板10－块石护面11－混凝土护面板板12－粘土顶盖13－水泥灌浆14－排水孔实例2：柘溪水电站过水水土石围堰1－混凝土溢流面面板2－钢筋骨架铅丝丝笼护面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：卡博拉巴萨水电电站下游过水土土石围堰1－混凝土溢流面面板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冲与防渗能力强，底底宽小，可以过水，挡水水水头高，易与与永久建筑物连连接；拱型混凝土围堰堰适用于岸坡陡峻、岩石石坚实河流，常用于隧洞导导流以及过水围围堰方案；河床床覆盖层较厚的的可不清基至基基岩，以灌浆防防渗加固；重力式混凝土围围堰多用于纵向围堰堰，也用于横向围围堰，要建在基基岩上，常在枯枯水期低土石围围堰保护下施工工；围堰作为纵向围围堰。抗冲流速速可达20m/s。迎水坡1:0～1:0.15；背水坡1:0.6～1:0.75。4.钢板桩格型围堰堰钢板桩围堰是使使用钢板桩逐根根插打，钢板桩桩之间相互咬接接，最后封闭成成一个整体，可可以挡住外侧的的水土。其优点为：强度高，容易打入坚硬硬土层；可在深水中施工工，必要时加斜支支撑成为一个围围笼。防水性能好；能按需要组成成各种外形的围围堰，并可多次重复使用用，因此，它的用用途广泛。钢板桩格型围堰堰可在岩基或非非岩基上，当为为非岩基时如砂砂卵石地基，其其中不能含大量量的漂砾或孤石石，否则会造成成大量板桩锁口口破裂，在这种种情况下，钢板板桩是不适宜的的。其平面型式式有：圆筒形格体、鼓鼓形（扇形）格格体、花瓣形格格体（1）圆筒形格体钢钢板桩围堰：最大优点是每个个格体可以依靠靠自身稳定，与与邻接格体关系系较小。缺点是是格体直径和高高度受钢板桩锁锁口允许拉力限限制，一般只能能用于14~20m以下。（2）鼓形格体钢板板桩围堰：鼓形格体钢板桩桩应力分布均匀匀，格体可通过过延长隔墙的办办法增加围堰的的有效宽度，因因此能适应较高高的水头，一般般可用于水头14~20m的情况。但格体体不能单独维持持稳定，填土时时需要保持相邻邻格体内填土高高差小于2m，只适用平行于于水流的纵向围围堰。（3）花瓣形格体钢钢板桩围堰可适用于挡水高高度更大的情况况。特别是可用用于河道狭窄，，格体必须紧靠靠堰内建筑物布布置，对单个格格体稳定要求更更高的情况。但但费用较高、施施工复杂。5.草土围堰逐层压放草捆高高出水面成迎水水面斜坡，在斜斜坡上铺一层散散草后再铺一层层土并踏实，如如此向前进占，，后部堰体逐渐渐沉入河底；6.其它框格填石围堰/竹木笼围堰/钢筋混凝土叠梁梁围堰第三节导流流设计流量导流设计流量是是选择导流方案案、设计导流建建筑物的主要依依据。导流设计流量一一般需要结合导导流标准和导流流时段的分析来来决定第三节导流流设计流量导流标准(风险标准，保证证率标准)导流时段(主要指围堰挡水水施工的时段)导流设计流量(按导流标准预计计的导流时段的的最大流量)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——导流标准是选择择导流设计流量量进行施工导流流设计的标准，它包括初期导流标准、坝体拦洪时的导导流标准等。即：导流的的挡水/泄水建筑物的泄泄水标准高标准—建筑物规模大，，投资大，时间间长低标准—不能保证安全，，施工被动因此，大型工程程导流标准的确确定，应结合风风险度的分析，，使所选标准更更加经济合理。。1导流标准(2)导流标准的确定定按水利水电工程程施工组织设计计规范(SDJ338-89)的规定，施工导导流标准根据导导流建筑物的级级别和类型，在在规范规定的幅幅度内选定相应应的洪水重现期期作为初期导流流标准。导流建筑物的级级别(A)划分依据—保护对象，失事事后果，使用年年限，工程规模模（堰高/库容）(B)级别—3/4/5级（施工规范））当导流建筑物根根据表2.2.1指标分属不同级级别时，应根据据其中最高级别别为准。但列为为Ⅲ级导流建筑物时时，至少应有两两项指标符合要要求。水利水电工程分分等和水工建筑筑物分级水利水电工程分分等指标永久性水工建筑物分级指标工程分等和水工工建筑物分级表T－1：导流建筑物级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＞50＞1.041、2级永久性水工建筑物淹没一般城镇、工矿企业、或影响工程总工期及第一台（批）机组发电，造成较大经济损失2～3年15～500.1～1.053、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＜15＜0.1注：当导流建筑物根据据划分表分属不不同级别时，应应以其中最高级级别为准，但列列为导流建筑物物3级时，至少应有有两项指标符合合要求。导流建筑物包括括挡水和泄水建建筑物，两者级级别相同。表列四项指标均均按施工阶段划划分。有、无特殊要求求的永久性水工工建筑物均针对对施工期而言，，有特殊要求的的1级永久性水工建建筑物系指施工工期不允许过水水的土石坝及其其他有特殊要求求的永久性水工工建筑物。使用年限系指导导流建筑物每一导流分期的工作年限。两两个或两个以上上导流分期共用的导流建筑物，，如分期导流一一、二期共用的的纵向围堰，其其使用年限不能能叠加计算。围堰工程规模一一栏中，堰高指指挡水围堰最大大高度，库容指指堰前设计水位位所拦蓄的水量量，两者必须同同时满足。再根据导流建筑筑物的级别和类型，在下表T－2规定的幅度内选选定相应的洪水水标准。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50～2020～1010～5混凝土或浆砌石20～1010～55～3表T－2：导流建筑物洪洪水标准导流建筑物洪水水标准导流建筑物设计计洪水标准应根根据建筑物的类类型和级别在规规定幅度内选择择。初期导流阶段标标准可低一些，，中后期标准应应逐步提高；当当要求工程提前前发挥效益时，，相应导流阶段段的设计标准应应高一些；对特特别重要的工程程或者下游有重重要工矿交通设设施或城市时，，导流标准可适适当提高。结合风险度综合合分析，使所选选标准经济合理理。根据水电工程建建设经验，建筑筑物分别为3级的土石围堰和和混凝土围堰，，其最大风险度度应分别不超过过15%和20%，4级围堰风险度可可相对略大些。对失事后果严严重的工程，要要考虑对超标准准洪水的应急措措施。风险度计算假设导流标准是是洪水重现期为为T年，则任一年洪洪水出现的概率率为1/T，不出现的概率率为(1-1/T)；假设导流建筑筑物使用年限为为L年，则洪水在L年中不出现的概概率为(1-1/T)L。而洪水出现的的概率为1-(1-1/T)L，也即风险度为为：R=1-(1-1/T)LT↗，R↘。L↗，R↗。举例：T=25年，L=1年，R=1-（1-1/25）=4%现在施工期修改改为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大提高。应该取围堰建造造资金与风险资资金之和最小的的导流设计标准准导流标准风险度分析首先应计算导流流系统动态综合合风险率，然后后综合考虑风险险（损失）、投投资（或费用））与工期三者之之间的关系，进进行多目标决策策分析。导流系统动态综综合风险率可用用上游围堰堰前前水位来刻画。。影响堰前水位位的随机因素有有施工洪水入库库过程、导流建建筑物泄洪过程程、库容与水位位关系、起调水水位等，因此，，风险率R可用下式表示：：R=f（Zu＞Hu）(1－6)式中：Zu为上游围堰堰前前水位，m；Hu为上游围堰堰顶顶高程，m。如果考虑时间因因素，则在围堰堰的使用年限n内，导流系统遭遭遇超标洪水的的动态综合风险险率R(n)为：R(n)=1－（1－R）n(1－7)2导流时段选择（1）导流程序在工程施工过程程中，不同阶段段可以采用不同同的施工导流方方法和挡水、泄泄水建筑物。不不同导流方法组组合的顺序，通通常称为导流程程序。（2）导流时段导流时段就是按按导流程序所划划分的各施工阶阶段的延续时间间，具有实际意义的的导流时段，主主要是指围堰挡挡水而保证基坑坑干地施工的时时间，所以也称挡水时段。2导流时段选择目的：合理选择导流设设计流量导流时段的划分分与河流的水文特征、水工工建筑物的布置置和型式、导流流方案、施工进进度等因素有关。按河流的水文特特征可分为枯水期、中水期期和洪水期。在不影响主体工工程施工的条件件下，若导流建建筑物只负担枯枯水期的挡水、、泄水任务，显显然可大大减少少导流建筑物的的工程量，改善善导流建筑物的的工作条件，具具有明显的技术术经济效果。因此，合理划分导流时时段，明确不同同时段导流建筑筑物的工作条件件，是既安全又又经济地完成导导流任务的基本本要求。几种典型情况下下的划分原则(1)、基坑内施工工工程量（包括基基础处理等）较较小，主体建筑筑物可在河道截截流后的一个枯枯水期内抢修至至拦洪高程以上上时，即可选择择在枯水期运用用的围堰，导流设计流量则则选择该枯水时时段的某一频率率的洪水流量；(2)、基坑内施工工工程量（包括基基础处理等）较较大，主体建筑筑物不能在河道道截流后的一个个枯水期内抢修修至拦洪高程以以上时，对于土石坝等枢枢纽，若未完建建坝体不允许溢溢流，基坑不允允许过水，导流流时段应以全年年为标准；(3)、混凝土坝、堆堆石坝等基坑允允许过水，当河河道洪水期与枯枯水期水位变幅幅较大时，可通通过经济技术比较选择一定枯水期时段段为围堰挡水时时段，相应时段段的一定频率流流量作为导流设设计流量；洪水期洪峰来时时可由坝体溢流流，基坑内停止止施工；洪水过过后围堰挡水，，基坑内主体工工程正常施工。。实例：潘家口—二期导流设计流流量由挡全年洪洪水下降为挡枯枯水，Q由11700立方/秒下降为1400立方/秒，高围堰改为为低围堰，工期期少了两个月，，投资减少580万3导流设计流量导流设计流量的的确定要根据导导流标准、导流流时段及河流的的水文特性来确确定，这里分别别介绍不过水围围堰和过水围堰堰的设计流量确确定方法。1)、不过水围堰（频率法）应根据导流时段段来确定。如果围堰挡全年年洪水，其导流流设计流量就是是选定导流标准准的年最大流量量，导流挡水与与泄水建筑物的的设计流量相同同；如果围堰只挡某某一枯水时段，，则按该挡水时时段内同频率洪洪水作为围堰和和该时段泄水建建筑物的设计流流量，但确定泄泄水建筑物总规规模的设计流量量，应按坝体施施工期临时度汛汛洪水标准决定定。2)、过水围堰（（频率率法和实测资料料分析法）过水期的导流标标准应与不过水水围堰挡全年洪洪水的标准相同同；其相应的导流流设计流量主要要用于围堰过水水工况下，加固固保护措施的结结构设计和稳定定分析，也用于于校核导流泄水水道的过水能力力。挡水期的导流标标准应结合水文文特点、施工工工期及挡水时段段经技术经济比比较后在重现期期3～20年范围内选定。当水文系列较较长，大于或等等于30年时，也可根据据实测资料分析析选用。其相应的导流设设计流量主要用用于确定堰顶高高程、导流泄水水建筑物的规模模及堰体的稳定定分析等。3.导流设计流量允许基坑淹没导导流方案的技术术经济比较，可可以在研究工程程所在河流水文文特征及历年逐逐月实测最大流流量的基础上，，通过下述程序序实现。1）据水文特征，，假定一系列流流量值，分别求求出泄水建筑物物上、下游水位位。2）据这些水位，，决定导流建筑筑物的主要尺寸寸和工程量，估估算导流建筑物物的费用。3）估算由于基坑坑淹没一次所引引起的直接损失费用和间接损失费用。4）根据历年实测测水文资料，统统计超过上述假假定流量的总次次数，除以统计计年数得年平均均超过次数，亦亦即年平均淹没没次数。根据主主体工程施工的的跨汛年数，即即可算得整个施施工期内基坑淹淹没的总次数及及淹没损失总费费用。5）绘制制流量量与导导流建建筑物物费用用、基基坑淹淹没损损失费费用的的关系系曲线线，如如图1-32的曲线线1和2，并将将它们们叠加加求得得流量量与导导流总总费用用的关关系曲曲线3。显然然，曲曲线3上的最最低点点，即即为围围堰挡挡水期期导流流总费费用最最低时时的初初选导导流设设计流流量。。6）计算算施工工有效效时间间，试试拟控控制性性进度度计划划，以以验证证按初初选的的导流流设计计流量量，是是否现现实可可行，，以便便最终终