《山区河流围堰法施工导流设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山区河流围堰法施工导流设计（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2章 施工导流设计 导流 方式 方案的 选择 导流方式的选择 分段围堰法。亦称为分期围堰法，即用围堰将水工建筑物分段、分期维护起来进行施工的方法。所谓分段，就是在空间上将永久 建筑物分为若干段进行施工；所谓分期，就是在时间上将导流分为若干时期。分段围堰法一般适用于河床宽、流量大、工期较长的工程，尤其适用于通航河流和冰凌严重的河流。 全段围堰法。即在河床主体工程的上下游各建一道围堰，使水流经河床以外的临时或永久泄水道下泄。主体工程建成或接近建成时，再将临时泄水道封堵。 此工程的河流属于山区河流，河宽较窄，并且在施工期没有通航要求。故选择一次拦断，即全段围堰法。 导流方案的选择 过水围堰 即基
2、坑允许过水，其挡水工作情况下的设计标准，一般以枯水期不过水为 原则。并且在这个施工时段内，必须完成基坑开挖、处理等事项，还应浇筑一定厚度的混凝土层以保护基础。 如采用此方案，则围堰工程量较小，导流建筑物的费用也较小。但是淹没损失较大。其中包括：基坑排水及清淤费用；围堰及其他建筑物、道路 、线路的修理费用；施工机械撤离和返回基坑所需费用；劳动力和机械的 窝工损失等；有效施工期缩短而造成的劳动力、机械设备、生产企业规模、临时房屋等多方面费用的增加；以及可能产生的延期投产损失等。因此，根据技术经济比较之后，认为采用 过水围不比高水围堰有明显的优势。另外，因本河流为多砂河流，其泥沙 问题还需专门研究。
3、 不过水围堰 分为挡枯水期洪水和挡全年洪水。 挡枯水期洪水 不过水围堰 ，即基坑内的主 体 建筑物可 以 在一个枯水期内抢修至拦洪高程以上，围堰仅在枯水期内运用。故高度可降低，经济效益显著。 表 不同施工期各种频率的最大流量（ s） 时段 频率 1 2 5 10 20 050 1920 1750 1610 1450 340 1270 1170 1090 997 710 4290 3710 3260 2790 840 2670 2430 2240 2020 首先粗略估计施工进度和工期为：上游围堰 填筑 时间： 30 天；下游围堰填筑 时间： 15 天；基坑排水时间： 5 天（排水速度： d）；基
4、坑开挖时间：3 个月（按 4m/m 计算，同时上下游围堰加高培厚以及部分地基处理）；后续全面地基： 3 天。 综上所述，在混凝土浇筑之前用去施工时间为 4 个月。初选时段 将坝体浇筑至拦洪高程以上的时间为三个多月，此时间过于紧迫。所 以，为保证施工质量和安全，该方案不可取。 挡全年洪水不过水围堰，能保证整个基坑全年干地施工。 如果采用此方案，则需要增加导流建筑物费用。但是它没有淹没损失费用。围堰全年挡水，保证 主体 建筑物全年干地施工，有效工期长，可连续施工，施工进度干扰小。 经多方面的比较考虑，决定采用 挡全年洪水 不过水围堰。 导流 标准的选用 导流建筑物级别的选用 参考导流建筑物级别的划
5、分（ 所列各项指标确定。 （ 1） 保护对象为级永久建筑物，对应级别为 4级。 （ 2） 失事造成较大经济损失，对应级别为 4级。 （ 3） 使用年限估计为 3年之间，对应级别为 4级。 （ 4） 围堰工程规模为堰高估计为 40m，对应级别为 4 级，108应级别为 3级 。 综合考虑各因素，确定导流建筑物的级别为 4级 。 洪水标准 参考导流建筑物洪水标准划分（ 所列各项指标确定。 导流建筑物的级别为 4级，围堰为土石围堰，查得对应的洪水重现期为 2010年，鉴于导流建筑物级别划分中属于本级别上限值 ，选定重现期为 20年。 设计洪水流量由该处或附近洪水频率曲线获得。对于重现期为 20 年，
6、其洪水频率为 5%，查得对应的最大流量为 5130m3/s，即为设计洪水流量。 初步确定导流方案 泄流建筑物的选择 此工程坝址处主河道为一“ V”形深槽，设计流量为 =5130 /s。如果采用明渠导流，取渠底与河槽底齐平，则渠深需 100m 左右，还需开挖两岸边坡，则明渠开挖量巨大，不足取。如采用涵管导流，因涵管过多对坝身结构不利，其尺寸也不宜过大，且泄流量也小，不足取。该处坝址区两岸变质岩主要由云母石英片岩和角闪片岩构成，石质坚硬，极限抗压强度 900 1200 。普氏系数f=8，从地质条件来看，采用隧洞导流方案最佳。 隧洞的断面型式主要取决于地质条件及设计流态。在本枢纽工程中，地质条件较好
7、，无大的裂隙发育，地下水亦不发育，数量很少。另外，本设计中，隧洞工作条件复杂，围堰为不过水围堰，隧洞的流态变化复杂，运行时间长。故采用城门洞形隧洞比较合适。从国内外的运行实践来看，城门洞形也是较好的。 导流方式选择双洞导流， 这样隧洞的尺寸不至于过大， 洞型为城门洞型，顶拱圆心角为 120。 因为考虑到上游围堰的布置，隧洞 若 布置在右岸，其进水口不好布 置，且洞长将更长 ，导流洞的布置选择双洞都布置在左岸 。 挡水建筑物（围堰）型式选择 由设计原始资料可知：坝址上下游均有砂石材料，而且开采运输方便，质量一般皆符合要求。虽然砂质土未找到理想产地，必要时可用两岸黄土代替。故围堰采用心墙式土石围堰
8、最为合适。 其断面尺寸确定，考虑到堰高超过 20 30m，堰顶宽度取为 6m。围堰坡度 一级坡取为 1:顶部 20 级坡坡度取为 1: 尺寸初步确定 初步估算时不考虑上游围堰库容调洪能力，水流全部通过隧洞导流。 通 过水力计算，初拟三个方案： 方案一： 11m 14+ 围堰； 方案二： 12m 14+ 围堰； 方案三： 12m 15+ 围堰。 对三种组合，计算各方案上游围堰填筑量和隧洞开挖量，计算其总工程量：其中估算时可认为隧洞开挖量 1方相当于围堰填筑量 4方。 表 工程量统计表 方案 围堰填筑量（ m） 隧洞开挖量（ m） 挖方折算量（ m） 总方量 （ m） 方案一 400191 223
9、740 894960 1295151 方案二 311508 242640 970560 1282068 方案三 255227 259224 1036896 1292123 在施工过程中，戗堤进占采用隧洞开挖材料。合龙闭气之后，上下游围堰的加高培厚也可采用隧洞开挖料和基坑开挖料。 由表 案一的总工程量最小，但是开挖量和填方量相差较大；方案一和方案二的工程量相差不大，并且方案二的开挖量与填方量相差小，且围堰高度低，隧洞 开挖断面在当前技术可以达到的范围之内。 通过综合分析，选择方案二最为合适。 则隧洞的尺寸定为 12m 14m。 导流洞进口底板高程取枯水位以下 5m，则高程为 13m。纵坡取 2
10、，则出口处底板高程 132 = 具体确定导流方案 导流洞泄流能力计算 对于有压流，为简化计算，假定两条隧洞泄流能力相同。 通过水力计算得有压流上游水位与 泄 流量的关系 见表 对于明流，为简化计算，也假定两条隧洞泄流能力相同。 通过水力计算得明流上游水位与泄流量关系见表 表 有压流上游水位与泄流量关系表 泄流量 q（ m3/s） 4000 4500 5000 5500 上游水位 H 上 （ m） 明流上游水位与泄流量关系表 泄流量 q（ m3/s） 250 500 1000 1500 2000 上游水头 H（ m） 游水位 H 上 （ m） 有压流的泄流量计算可通过有压流与明流拟合得到。 调洪
11、演算 采用半图解法（单辅助线法），先 确定 q 与2之间的关系，然后绘制2q 的辅助曲线。 然后进行调洪演算 ，得到之后的设计流量为 850m3/s。 围堰高度修正 由调洪演算得 850m3/s，对应的下游水位 H 下 =游围堰高程 上游围堰高程 50m，取 50m。 隧洞设计 尺寸设计 隧洞的尺寸定为 12m14m。导流洞进口底板高程取枯水位以下 5m，则高程为 13m。纵坡取 2 。 进口体型设计 隧洞闸门前的渐变段为喇叭口段，其作用是使水流平顺，减少水头损失，同时尽量避免产生空气漏斗状的漩涡，防止产生气蚀破坏。喇喇叭口自进口最前端矩形断面处开始，在顶上和两侧沿水流方向以圆弧曲线或椭圆曲线
12、逐渐收缩，直至与闸门井的矩形断面相接，底边仍采用平底。事实证明：在喇叭口段与闸门井之间采用 1/4 的椭圆曲线，简单而有效。其方程为 221对于洞顶曲线 ： a 可取 为闸门处孔口高度：取 a=14m； b 可取为闸门处孔口高度的 1/3： b= 故其方程为： 22114 对于边墙曲线： a 可取为闸门处孔口的 宽度 ： a=12m； b 可取为闸门孔口高度的 1/4： b= 故其方程为： 22112 闸门后的渐变段，是 由 闸门井处 的 矩形断面逐渐变化到隧洞的城门洞形的过渡段，为了便于水流平顺连接，其长度一般不应小于洞径的 2 3 倍，取 L= 图 隧洞进口渐变段示意图 出口消能防冲设计
13、隧洞出流后，当单宽流量较大时，如果 消 能不完全，则有可能引起下游河床的严重冲刷，严重影响建筑物的安全。因此，对于隧洞出口消能问题，应予以足够的重视。 隧洞出口的消能方式很多，本设 计中采用平台扩散消能。它由水平扩散段、衔接段、消力池等部分组成。 水平扩 散段使水流 在平面上扩散，以降低单宽流量，减少消力池的长度和深度；衔接段在从剖面上常做成自由射流下降的抛物线，而在平面上沿着平台扩散段继续扩散；消力池后面一般还需 要做一段保护段，以保护河床免受冲刷。 衬砌结构尺寸 隧洞衬砌的作用主要有：承受围岩压力及其他荷载，或加固围岩共同承担荷载，保持隧洞安全稳定；平整围岩表面，减少糙率，提高输水能力；防止渗漏；防止水流、空气、温度和干湿变化等对围岩的冲刷和破坏作用。 在本枢纽中，围岩条件中等，水头较高，流速较大，隧洞断面较大，作用水头超过 20m， 采用钢筋混凝土衬砌。 衬砌的厚度应根据强度、抗渗、构造和施工要求分析确定。一般来说，单筋的钢筋混凝土衬砌不宜小于 25筋混凝土衬砌不宜小于 30根据工程经验， 一般约为洞径或跨度的 1/12 1/8，本工程取厚度为 面如图 示。 图 导流隧洞横截面图 围堰设计 材
