水利施工水流控制围堰工程

1、第一章 施工水流控制,第二节 围堰工程,1.4 导流方案（程序）的选择,一、定义 二、主要考虑因素 三、土石坝的导流方案 四、混凝土坝的导流方案,定义,施工导流的基本方式（方法）：分期围堰导流方式和一次拦断河床围堰导流方式。 导流程序：不同导流方法组合的顺序。 导流方案：不同导流时段不同导流方法的组合。,选择导流方案时应考虑的主要因素,水文气象条件 地形地质条件 主体工程的型式与布置 施工总进度的要求 施工方法 结合施工道路的布置及总体规划 河流的综合利用,土石坝的导流方案,(常规)土石坝不宜过水。混凝土面板堆石坝可考虑堆石体顶部或坝体缺口度汛。 一般采用土石围堰、河床一次拦断的施工导流方案；

2、河床狭窄、两岸陡峻、山岩坚实的地区，施工期往往采用隧洞泄流。导流程序 坝址处河床宽阔，分期导流条件较好时，或在河流洪枯变化很大以及有通航要求和冰凌严重的地区，也可采用分期导流方式。分期导流的泄水建筑物有明渠、隧洞或涵洞。导流程序 面板堆石坝常用一次拦断河床、隧洞导流的方案，围堰有全年围堰、枯水期围堰方案。,采用一次断流围堰导流方式时土石坝施工导流的导流程序,建造施工期泄水建筑物（隧洞、涵管或明渠等），在这个时期内河水经原河床下泄。 建造上、下游围堰，截流，建造大坝，水流改道经施工期泄水建筑物下泄；在洪水期之前，将大坝修建到拦洪水位之上。 继续修筑大坝，待大坝填筑升高围堰以上，坝体开始挡水，水流

3、仍经施工期泄水建筑物下泄。 大坝建造到发电水位或防洪水位以上后，封孔蓄水，同时利用永久性的泄水建筑物控制泄水，以控制库水位上升的速度。,分期导流方案的土石坝导流程序,第一期围堰先围滩地或加围一部分河槽，同时施工导流隧洞或导流明渠。 导流泄水建筑物建成后，在河槽修建二期围堰，枯水期截流，河水经由隧洞或明渠下泄。截流以后，在一个枯水期抢筑坝体到度汛高程。 小浪底工程导流程序,小浪底工程导流程序,第一期围护右岸，导流时段为1994年10月主体工程开工至1997年。进行三条导流隧洞施工；同时利用右岸300400m宽的滩地进行部分坝体填筑施工，河水由原河床下泄。,第二期拦断河床。导流时段为1997年至1

4、998年10月。建造上、下游围堰，形成基坑，在基坑内进行地基处理并建造大坝，其中上游枯水围堰为土质斜墙堆石围堰，最大堰高24.5m，上游度汛（高水）围堰为壤土斜墙堆石围堰，与主坝相结合，最大堰高59m；1997年10月下旬截流；截流后水流由三条导流隧洞下泄。在洪水期之前，将大坝修建到拦洪度汛水位之上。非汛期由上游枯水围堰挡水，汛期（1998年）由上游度汛围堰挡水。,第三期导流时段为1998年11月年至2001年。继续修筑大坝直至主体工程完工；进行导流隧洞封堵；1999年10月25日下闸蓄水，2000年三条导流隧洞全部改建成“龙抬头”式孔板泄洪洞担负永久泄洪任务，2000年（第七年）汛期洪水利用

5、3条排沙洞、3条孔板洞和3条明流泄洪洞下泄。1999年汛期由大坝临时坝体挡水，2000年开始由大坝主体挡水。,混凝土坝的导流方案,分期导流、底孔或闸孔泄流。 分期导流、明渠泄流。 一次拦断河床、隧洞泄流。 分期导流、厂房导流泄水。（富春江、大化）,分期导流、底孔泄流的导流程序,第一期先围河床一侧的泄水建筑物坝段，河水由束窄河床下泄；在一期围堰保护下施工永久性泄水建筑物，并预留临时导流底孔； 第二期围河床另一侧坝段，拦断河床后，河水改由泄水坝段的底孔（导流底孔永久底孔）下泄；施工电站坝段，直到机组安装发电为止。,万家寨工程分期导流、底孔泄流施工导流程序,一次拦断河床、隧洞泄流 的导流程序,导流隧

6、洞施工，在这个时期内河水经原河床下泄； 建造上、下游围堰，截流； 建造大坝和后期导流的泄水建筑物，汛期洪水由导流隧洞下泄； 继续修筑大坝，在坝体施工的主要阶段，汛期洪水由导流隧洞、导流底孔等已建成的导流泄水建筑物联合下泄； 在大坝施工运行阶段，导流隧洞下闸封堵并蓄水发电，汛期洪水由永久泄水建筑物泄流。,混凝土坝的导流方案,初期导流方案分类 河床狭窄时一次拦断河床施工导流：隧洞导流、明渠导流。 河床较宽时分期施工导流：底孔、闸孔、明渠、厂房、大坝缺口及其组合。 后期导流方案分类 初期导流采用一次拦断河床隧洞导流后期导流 ：坝体临时挡水、导流隧洞与坝体预留的泄水孔口联合过流度汛。 初期导流采用一次

7、拦断河床明渠导流后期导流 ：坝内底孔或坝体缺口组合。 分期施工导流后期导流：底孔、中孔、预留的不同高程的缺口或永久泄洪设施与泄水建筑物向结合。,国内部分工程导流方案表,国内部分工程导流方案表(续),1.2 围堰工程,一、围堰的作用 二、围堰的施工特点 三、围堰分类 四、选择围堰型式的原则 五、几种围堰 1、土石围堰 2、混凝土围堰 3、草土围堰 4、木（竹)笼围堰 5、钢板桩围堰 6、充泥袋围堰 六、围堰顶高程确定,围堰的作用,为永久建筑物创造干地施工条件； 与已完建的永久建筑物共同挡水，电站提前在施工期发电； 与永久建筑物相结合，成为永久建筑物的一部分。,围堰的施工特点,大多在流水中修建，土

8、石围堰下部(水下)填料为直接向水中抛填施工，水上部分分层干填碾压施工； 堰体抛填程序是堰体尾随截流戗堤进占，截流龙口合龙后围堰全断面抛填施工； 施工程序为先填筑堰体，再施工防渗体； 汛前需抢筑至度汛高程； 需部分拆除。,材料 和水流方向的相对位置 和坝轴线的相对位置 过水与否 施工条件 施工时段,围堰分类,土石、混凝土、钢板桩、浆砌石、竹笼、木笼、草土,横向、纵向,上游、下游,过水、不过水,干地施工、水下施工,枯水期挡水、全年挡水,具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和一定的强度； 就地取材造价便宜、构造简单，修建、拆除都方便； 围堰的布置应力求使水流平衡，不发生严重的局部冲刷； 接头联接要安全可

9、靠，不致发生集中渗漏破坏； 必要时，应设置抵抗冰凌、船筏冲击破坏的设施； 设计标准不宜太高。,选择围堰型式的基本原则,充分利用当地材料，对基础适应性强，施工工艺简单，拆除方便。 通常作为横向围堰。 一般由支撑体、防渗体及过渡材料组成。 防渗体可选用土质心墙、土质斜墙、钢板桩心墙、混凝土心墙、混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗墙、控制性灌浆防渗墙、沥青混凝土防渗墙或土工膜等。 作纵向围堰时，防冲问题是难题，一般迎水面流速宜控制在5m/s。 一般不作过水围堰,土石围堰,材料组成 均质土围堰 土石混合围堰 防渗体结构 斜墙（带水平铺盖）围堰 斜心墙围堰 心墙围堰 垂直防渗围堰 防渗体材料 塑性 刚性,土

10、石围堰的分类,在山区河流中，当洪枯流量和水位变幅均较大时，可采用过水围堰。 过水围堰在汛期通过堰体宣泄部分洪水，可减少导流建筑物的规模，其工程量和高度比全年挡水围堰小。 会因汛期淹没基坑而损失工期。 堰体形状：实用堰、宽顶堰 溢流面所用材料：混凝土面板、混凝土楔型体护面板、大块石或石笼护面、块石加钢筋网护面、沥青混凝土面板。 消能防冲方式：镇墩挑流式、顺坡护底式。,过水土石围堰,溪洛渡导流平面布置图,下游视角,1 溪洛渡上游围堰工程,上游围堰基础由河床覆盖层组成，一般厚1722m，局部可达25m，结构比较复杂，均一性较差。根据坝区钻孔揭露的资料来分析，由下至上大致可分为三层（含砂块碎石层 、砂

11、卵石夹孤块石层和块碎石夹漂卵石）。覆盖层以下基岩岩性为P24、P23、P22层含斑玄武岩及角砾集块熔岩。,上游围堰典型断面图,堰基处理,河床部分 覆盖层采用全封闭混凝土防渗墙。 防渗墙设置帷幕灌浆，帷幕穿越q1030Lu岩层以下1.0m。帷幕灌浆采用单排孔，孔距为1.5m。,两岸堰肩边坡处理 由于两岸堰坡堰体较为破碎，为防止两岸绕渗对堰坡处斜心墙的冲蚀，保证斜心墙与基础较好接触，沿斜心墙防渗轴线设置混凝土板，混凝土板宽4.0m，厚0.5m，混凝土板以外的斜心墙范围采用喷混凝土处理。,两岸堰肩防渗处理 上游围堰堰肩岩体较破碎，渗透性较强，存在坝肩绕渗问题，采用帷幕灌浆进行防渗处理。 灌浆范围：高

12、程383.0m以上为伸入弱风化岩体吕荣值q30lu以下1m，高程383.0m以下为伸入弱风化岩体吕荣值q1030lu以下1m。帷幕由两排灌浆孔组成，第二排孔深为第一排孔深的1/2，帷幕孔距为2.0m。,上游围堰防渗体系展示图,上游围堰填筑分区图,下游围堰工程,下游围堰附近河床覆盖层厚度一般2030m，局部可达35m。覆盖层结构特征与上游围堰相近，自下而上大致分三大层 （含砂块碎石层 、砂卵石夹孤块石层和块碎石夹漂卵石）。基岩为P24、P25、P26层玄武岩和角砾集块熔岩 。,下游围堰典型断面图,堰基处理,河床部分 覆盖层采用全封闭混凝土防渗墙。 防渗墙下设置帷幕灌浆，帷幕灌浆范围为伸入弱风化岩

13、体吕荣值30u以下1m。帷幕灌浆采用单排孔，孔距为1.5m。,两岸堰肩 下游围堰两岸堰肩岩体较破碎，透水性较强，故存在坝肩绕渗问题，两岸堰肩岩体防渗采用帷幕灌浆处理，灌浆范围为伸入弱风化岩体吕荣值30u以下1m，帷幕灌浆采用单排孔，孔距为2.0m。,下游围堰防渗体系展示图,贵港航运枢纽水电站二期上游土围堰,贵港航运枢纽水电站二期下游土围堰,土质心墙围堰-三门峡,土质心墙围堰-丹江口,土质斜墙围堰-青铜峡,土质斜墙围堰-葛洲坝,土质斜墙围堰-白山,土质斜心墙围堰-二滩,土质斜墙围堰-小浪底,混凝土防渗墙围堰-龚嘴,混凝土防渗墙围堰-葛洲坝,混凝土防渗墙围堰-水口,混凝土防渗墙围堰-三峡,混凝土防

14、渗墙围堰-龙羊峡,上犹江过水土石围堰：混凝土板护面、镇墩挑流式溢流堰,黄龙滩土石过水围堰：混凝土板护面、顺坡护底式溢流堰,大化水电站土石过水围堰：宽顶堰坡面平台挑流,1土堤；2 混凝土面板；3钢筋石笼； 4 大块石，砂浆勾缝；5铅丝笼；6 堆石； 7粘土；8 块石,土石过水围堰-东风,土石过水围堰-天生桥,宜建在岩石地基上，适用于纵向和横向过水围堰，一般需在土石围堰的保护下进行施工。 纵向围堰主要受基坑抗冲流速控制。 抗冲及抗渗性能好、底宽小、易于与永久混凝土建筑物相连接。 必要时允许堰顶过水。 造价高、施工条件严格、工期长。,混凝土围堰,结构型式 重力式、空腹式、支墩式、拱式、圆筒式 施工方

15、法 干地浇筑 水下浇筑 预填骨料灌浆 碾压式 装配式,混凝土围堰的分类,贵港航运枢纽水电站 纵向围堰充水段剖面图,贵港航运枢纽水电站纵向混凝土围堰下游段剖面,混凝土重力式围堰-岩滩,混凝土重力式围堰-五强溪,混凝土重力式围堰-三峡,混凝土拱围堰-乌江渡,混凝土拱围堰-紧水滩,混凝土拱围堰-安康,混凝土拱围堰-大朝山,草土围堰是以麦草、稻草和土料为主要材料构筑的临时性挡水施工围堰。 草土围堰具有就地取材、施工方便、拆除容易、适应河床变形、防渗性能好(尤其是在高含沙河流中)等优点。 草土围堰可以在流水中施工，有散草法、捆草法和埽捆法等方法。 一般适用于水深不超过68米，流速低于3.5米/秒的流水中

16、。 沉陷量较大、草料易腐朽，使用时间一般不超过2年。,草土围堰,草土围堰断面示意图,1-戗土；2-土料；3-草捆,贵港航运枢纽水电站一期堆石草土围堰断面,草土围堰工程实例,木（竹）笼围堰是用圆（方）木或圆柱形竹笼叠成的多层框架、填充石料组成的挡水结构。 施工简便，适应性广，与土石围堰相比具有断面小、抗水流冲刷能力强。 一般用作分期导流的纵向围堰，可在1015m的深水中修建。 目前一般不采用。,木（竹)笼围堰,都江堰杩搓,都江堰捶笆,适用于水深4m以上，河床覆盖层较厚的砂类土、碎石土和半干性粘土，风化岩层等基础工程。 矩形、多边形、圆形等。 直形、Z形、槽形、工字形等，可作成单层与双层围堰。,钢板桩围堰,钢板桩围堰示意图,钢板桩围堰施工现场,钢板桩围堰施工现场,钢板桩围堰施工现场,钢板桩围堰施工现场,围堰顶高程的确定,分段围堰(一期)： 上游围堰：求束窄河床水位