【水利水电】陈灵利 教材精讲班教案 17-第1篇-第2章-2.2.2-围堰布置与设计

2.2.2围堰布置与设计一、围堰的平面布置围堰平面布置不当，可能产生围堰围护的基坑面积过大，增加排水设备的容量，造成不必要的浪费；围堰围护的基坑面积过小，会妨碍永久性建筑物的正常施工，影响工期，有可能造成泄水不畅，冲刷围堰及其基础，影响永久性建筑物施工安全。上、下游横向围堰的布置取决于永久性建筑物的轮廓。一般情况下，围堰背水坡坡脚距永久性建筑物基坑开挖轮廓线不宜小于10m，同时满足布置排水设施、道路交通以及堆放建筑材料和模板以及安放其他设备等需要。分期围堰法导流时，上、下游横向围堰一般不与河床中心线垂直。其平面布置通常为梯形，既有利于水流顺畅，也便于道路交通的布置和衔接。采用全段围堰导流时，围堰尽量与河床中心线垂直。当纵向围堰不作为永久性建筑物的一部分时，基坑纵向坡坡趾距永久性建筑物轮廓距离应满足布置排水设施和堆放模板的需要。如无此需要时，一般只留0.4~0.6m的距离。二、土石围堰填筑材料土石围堰按填筑材料可分为均质土围堰和土石混合围堰；按堰体防渗体可分为斜墙围堰、心墙围堰。其中，土石围堰填筑材料应符合下列要求：（1）均质土石围堰填筑材料渗透系数不宜大于1×10-4cm/s；防渗体土料渗透系数不宜大于1×10-5cm/s。（2）心墙或斜墙土石围堰堰壳填筑料渗透系数大于1×10-3cm/s，可采用天然砂卵石或石渣。（3）反滤料和过渡层料优先选用满足级配要求的天然砂砾石料。【强化练习】土石围堰填筑材料中，心墙或斜墙土石围堰堰壳填筑料渗透系数，可以为（）。A.0.0001cm/sB.0.0005cm/sC.0.0009cm/sD.0.005cm/s答案：D解析：心墙或斜墙土石围堰堰壳填筑料渗透系数大于1×10-3cm/s，可采用天然砂卵石或石渣，故选D。三、围堰的接头和防冲1.接头围堰的接头是指围堰与围堰之间、围堰与其他建筑物之间以及围堰与岸坡之间的连接。土石围堰与岸坡的接头，主要通过扩大接触面和嵌入岸坡的方法，以延长塑性防渗体的接触范围，防止集中绕渗破坏。土石围堰与混凝土纵向围堰的接头，通常采用刺墙形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，以保证在任一高程处均能满足渗径长度要求；也可以利用土工膜进行横向围堰与纵向围堰防渗搭接。2.防冲围堰上、下游转角处由于流态发生剧烈改变，从而会淘刷堰脚及基础。围堰的防冲是指为防止局部淘刷导致围堰溃决等后果而采取的保护措施。一般采用抛石护底、铅丝笼护底、柴排护底等措施。在围堰转角处设置导流墙，也可以解决冲刷问题。四、围堰防渗（一）围堰基础处理应满足强度、渗流、沉降变形等要求，围堰堰基的防渗处理方案应综合考虑安全可靠，经济合理，施工简单等因素。覆盖层厚度和组成方式覆盖层及水深较浅时

可设临时低围堰抽水开挖齿槽，或在水下开挖齿槽，修建截水墙防渗满足渗透条件下位于深厚覆盖层上

低水头围堰：可采用铺盖或悬挂式防渗形式卵石和漂石含量多的地层

不宜采用钢板桩（二）土石围堰堰体防渗材料土石围堰堰体防渗材料应根据料源情况、堰基防渗形式、施工条件及环保要求等综合比选确定。堰体防渗材料选择应符合下列规定：（1）在挡水水头不超过35m时宜优先选用土工膜。（2）采用铺盖防渗时，堰基覆盖层渗透系数与铺盖土料渗透系数的比值宜大于50，铺盖土料渗透系数宜小于1×10-4cm/s，铺盖厚度不宜小于2m。五、土石过水围堰的防护土石过水围堰的类型应根据围堰过水时的水力条件、堰基覆盖层厚度、围堰施工工期要求等条件综合分析确定。对不利的溢流情况，可通过有效措施改善其流态及上、下游面衔接，并采取下列防护措施：（1）过水前向基坑充水形成水垫；基坑边坡覆盖层预先作好反滤压坡。（2）土石过水围堰溢流面形式和防冲材料宜进行方案比较；溢流面可根据水力条件、施工条件等因素采用钢筋石笼、大块石（串）、合金网石兜或混凝土板等保护，并设置反滤垫层。（3）可在堰脚岩基上设重力式镇墩，也可在堰脚覆盖层上设置柔性防护结构，保护堰体坡脚和堰后基础。（4）过水围堰堰顶横河向宜做成两岸高、中间低的断面形式，并在两岸接头处采取防止岸坡冲刷的工程措施，保证过水水流位于主河道，以减少水流对两岸接头及堰后岸坡的冲刷破坏。六、围堰稳定及堰顶高程1.围堰稳定土石围堰、混凝土围堰与浆砌石围堰的稳定安全系数应满足下列要求：（1）土石围堰边坡稳定安全系数应满足表2.2.2-1的规定。（18年考点）土石围堰边坡稳定安全系数表围堰级别计算方法瑞典圆弧法简化毕肖普法3级≥1.20≥1.304级、5级≥1.05≥1.152.围堰堰顶高程不过水围堰堰顶高程和堰顶安全加高值应符合下列规定：（1）堰顶高程不低于设计洪水的静水位与波浪高度及堰顶安全加高值之和，其堰顶安全加高不低于下表。（2）土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的加高值：斜墙式防渗体为0.6~0.8m；心墙式防渗体为0.3~0.6m。不过水围堰堰顶安全加高下限值（m）围堰类型围堰级别（单位：m）34~5土石围堰0.70.5混凝土围堰、浆砌石围堰0.40.3【强化练习】某5级均质土石围堰，采用简化毕肖普法验算其边坡稳定时，按《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2017）规定，其边坡稳定安