水运工程施工第二讲 导流、围堰

1、第二章 导流与基坑排水,第一节 导流 在河流上修建建筑物，施工期间往往与通航、筏运、渔业、灌溉或水电站运行等水资源综合利用的要求发生矛盾。在河流上修建水运工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水通道往下游宣泄，这就是施工导流。,施工导流广义上可以概括为：“导、截、拦、蓄、泄” 1. 导 如何将水流导向下游？ 2. 截 如何将原河床的水流拦断，使其按照我们的意图下泄？ 3. 拦 如何在洪水来临时，拦住洪水，保证整个水利枢纽的安全渡汛? 4. 蓄 如何在工程建设的中后期及时蓄水，保证工程的效益按时发挥？ 5. 泄 如何保证水流顺畅流向下游？,2011.09,总装机容量 1820万千瓦,长江三峡大坝,三峡大坝高185米，长2,309米。,2011.09,溪洛渡水电枢纽效果图,最大坝高278米,总装机容量1260万千瓦,施工导流设计的主要任务：,选定导流标准，划分导流时段，确定导流设计流量； 选择导流方案及导流建筑物的型式； 确定导流建筑物的布置、构造及尺寸； 拟定导流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截断河床水流、拦洪渡汛和基坑排水等措施。,

2、导流工程内容体系,施工导流的基本方式围堰工程导流设计流量的确定(导流标准、导流程序)导流方案的选择截流工程 拦洪渡汛蓄水计划与封堵技术基坑排水,施工导流的基本方式,一、施工导流的基本方法（分段围堰法、全段围堰法） 1、分段围堰法导流（分期导流） 1）定义分段围堰法导流亦称分期导流，就是用围堰将水工建筑物所在的河段分段分期围护起来的施工方法。河水通过束窄河床、坝体缺口、坝体底孔等下泄。 两段两期采用较多。 2）挡水建筑物上下游围堰、纵向围堰 3）泄水建筑物 束窄原河床，混凝土坝的坝体预留缺口、坝 体底孔，明槽，平原河道低水头河床径流电站的厂房等。 4）适用 流量较大的平原河道或河谷较宽的山区河流上修建混凝土坝枢纽时较为常用。 5）工程实例（图示）,分 段 围 堰 法,。,2010.09,工程实例,三峡水利枢纽施工导流,分期导流三峡平面布置,2010.09,工程实例-三峡水利枢纽施工导流,2010.09,工程实例-三峡水利枢纽施工导流,2010.09,工程实例-三峡水利枢纽施工导流,龚嘴水电站明渠导流,天生桥二级水电站导流,2、全 段 围 堰 法,1）定义在河床主体工程的上下游各建一道拦河

3、围堰，令河水经河床以外的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄。主体工程完成或接近完成时，将临时泄水道封堵。(图示) 2）挡水建筑物 上下游围堰 3）与泄水建筑物对应的导流方法 A.隧洞导流 B.明渠导流 C. 涵管导流 适用于导流流量较小的河流或只担负枯水期的导流，一般在修筑土坝、堆石坝等工程中采用。,2010.09,溪洛渡导流平面布置图,2010.09,2010.09,隧 洞 导 流,隧洞导流是在河岸中开挖隧洞，在基坑的上下游修筑围堰，河水由隧洞下泄。 1.布置 1) 隧洞进出口应同上下游水流相连，与主河道的交角以 30o 为宜； 2)隧洞进出口应与上下游围堰相隔适当距离，一般大于50 米；3)导流隧洞应尽可能与永久建筑物相结合。 2.适用 河谷狭窄的山区河流。 3.工程实例,龙羊峡水电站导流,毛 家 村 水 库 导 流,明 渠 导 流,明渠导流是在河岸上开挖明渠，在基坑的上下游修筑围堰，河水由明渠下泄。 1.布置1)明渠进出口应同上下游水流相连，与主河道的交角以 30o 为宜；2)明渠进出口应与上下游围堰相隔适当距离，一般以50100 米为宜；3)明渠离基坑应有相当距离；4) 明渠应尽可

4、能与永久建筑物相结合 2.适用 岸坡平缓或有一岸具有较宽的台地、垭口或古河道的地形 3.实例,阿 斯 旺 水 坝 导 流,适用于导流流量较小或只担负枯水期的导流任务，适用于土坝、堆石坝，涵管埋入坝下。,涵管导流,第二节 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,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

5、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

6、、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,上游围堰典型断面图,下游围堰典型断面图,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,土质斜墙围堰-葛洲坝,混凝土防渗墙围堰-三峡,黄龙滩土石过水围堰： 混凝土板护面、顺坡护底式溢流堰,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-三峡,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

7、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。 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,图1 长江干流历史上的三次截流,1,2,3,截流工程,一、概念 二、截流的基本

8、方法 1、戗堤法截流 ：立堵、平堵、混合截流 2、无戗堤截流 建闸截流、定向爆破截流、浮运结构截流、预制混凝土爆破体、水力冲填等 三、截流时段及截流流量,截流的概念,1、定义在导流泄水建筑物接近完工时，即以进占方式自两岸或一岸建筑戗堤形成龙口，并将龙口防护起来，待导流建筑物完工以后，择时以最短时间将龙口堵住，截断河流。 2、截流过程 “戗堤”为了截流，先在河床的一侧或两侧向河床中筑堤，该堤称为戗堤； 3、截流是在河床中修筑横向围堰工作的一部分。,布置 截流戗堤一般作为围堰堰体的一部分。 应考虑与围堰防渗体的关系，防止截流合龙时戗堤进占抛投流失进入防渗部位。 截流戗堤在上游围堰内的位置，最好布置在围堰的背水侧。,截流戗堤,断面型式 梯形 堤顶宽度主要与抛投强度、行车密度和抛投方式有关，通常为1520m。有时为提高抛投强度，堤顶宽度可达30m。 堤顶高程按高于截流施工期当旬20年一遇最大流量对应上游水位加0.51.0m控制。 两端高、中间低，顶面纵坡一般不大于5，局部不大于8。 边坡由抛投料自然休止角决定。,截流戗堤,戗堤法截流的过程,整个截流过程包括戗堤的进占、龙口范围的加固、合龙和闭气

9、等工作。 围堰堰体的抛填程序是堰体尾随截流戗堤进占，截流后围堰全断面施工。,第一阶段 预进占,第二阶段 龙口保护,截流过程,第三阶段 龙口段进占（龙口合龙）,第四阶段 闭气,戗 堤,戗 堤,龙口,图2 水文施测,视频1 长江三峡明渠截流特别工程措施,单宽流量随龙口缩窄而增大，直到最后接近合龙时急剧下降。,立 堵,一岸另一岸；两岸中间 束窄龙口 一般适用于大流量、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。对于软基河床如果护底措施得当，采用立堵法截流也同样有效。 特点： 施工简单、快速经济、干扰小。 单戗立堵截流常被优先采用。 水流条件较差，河床易冲刷，要求截流材料粒径较大，需护河底。 端部进占工作面较小，施工强度受限制。 三峡、三门峡、漫湾、水口、小浪底、大朝山、溪洛渡等。,沿龙口全线均匀地抛筑戗堤，逐层上升。 适用于软基河床。 特点： 水力学条件良好，抛投强度大。 准备工作量大，需架设栈桥（浮桥、缆机），造价高，浮桥架设和锚固工作常常阻航。,平 堵,单宽流量较小，最大流速较小，流速分布较均匀。,混合截流,立平堵 先立堵、后架桥平堵。 平立堵 先平堵(平抛护底)、后立堵，适用于软基河流。 平抛垫底的作用：减少陆上进占水深、减少堤头坍塌、减小河底冲刷。 丹江口，葛洲坝,截流时段的选择原则 宜选择河道枯水期较小流量时段。 应考虑围堰施工工期，确保围堰安全度汛。 应考虑对河流的综合利用影响最小。 有冰情的河道截流时段不宜选在冰凌期。 截流时段一般多选在枯水期前段，流量已有明显下降的时候，而不一定选在流量最小的时刻。 在实际施工中，还须根据当时的水文气象预报及实际水情分析进行修正，最后确定截流日期。,截流时段及截流日期,枯水期： 汛后退水时段（枯水期前段） 稳定枯水时段（枯水期中段） 旬前迎水时段（枯水期后段）,某工程洪水期和枯水期界限不明显，一般11月至次年4月底为枯水期，5月至10月为洪水期。,例,各月最大瞬时流量表（m3/s）：,各时段设计流量（m3/s）：,

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