第七章---施工导流与排水

《第七章---施工导流与排水》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章---施工导流与排水（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第七章 施工导流与排水1.施工导流：一. 施工导流概述：（一） 施工导流概念： 水工建筑物一般都在河床上施工，为避免河水对施工的不利影响，创造干地施工条件，需要修建围堰围护基坑，并将原河道中各个时期的水流按预定方式加以控制，并将部分或者全部水流导向下游。这种工作就叫施工导流。（二） 施工导流的意义： 施工导流是水利水电工程建设中必须妥善解决的重要问题。主要表现是：1. 直接关系到工程的施工进度和完成期限；2. 直接影响工程施工方法的选择；3. 直接影响施工场地的布置；4. 直接影响到工程的造价；5. 与水工建筑物的型式和布置密切相关。 因此，合理的导流方式，可以加快施工进度，缩短工期，降低造价

2、，考虑不周，不仅达不到目的，有可能造成很大危害。例如：选择导流流量过小，汛期可能导致围堰失事，轻则使建筑物、基坑、施工场地受淹，影响施工正常进行，重则主体建筑物可能遭到破坏，威胁下游居民生命和财产安全；选择流量过大，必然增加导流建筑物的费用，提高工程造价，造成浪费。（三） 影响施工导流的因素； 影响因素比较多，如：水文、地质、地形特点；所在河流施工期间的灌溉、贡税、通航、过木等要求；水工建筑物的组成和布置；施工方法与施工布置；当地材料供应条件等。（四） 施工导流的设计任务： 综合分析研究上述因素，在保证满足施工要求和用水要求的前提下，正确选择导流标准，合理确定导流方案，进行临时结构物设计，正确

3、进行建筑物的基坑排水。（五） 施工导流的基本方法：（六） 基本方法有两种：1. 全段围堰导流法；2. 分段围堰导流法。二. 施工导流的全段围堰法：（一） 基本概念： 首先利用围堰拦断河床，将河水逼向在河床以外临时修建的泄水建筑物，并流往下游。因此，该法也叫河床外导流法。（二） 基本做法： 全段围堰法是在河床主体 工程的上、下游一定距离的地方分别各建一道烂河围堰，使河水经河床以外的临时或者永久性泄水道下泄，主体工程就可以在排干的基坑中施工，待主体工程建成或者接近建成时，再将临时泄水道封堵。该法一般应用在河床狭窄、流量较小的中小河道上。在大流量的河道上，只有地形、地质条件受限，明显采用分段围堰法不

4、利时才采用此法导流。（三） 主要优点： 施工现场的工作面比较大，主体工程在一次性围堰的围护下就可以建成。如果在枢纽工程中，能够利用永久泄水建筑物结合施工导流时，采用 此法往往比较经济。（四） 导流方法： 导流方法一般根据导流泄水建筑物的类型区分：如明渠导流，隧洞导流，涵管导流，还有的用渡槽导流等。1. 明渠导流：（1） 概念： 河流拦断后，河道的水流从河岸上的人工渠道下泄的导流方式叫明渠导流（见152页图71）。（2） 适宜条件： 它多选在岸坡平缓、有较宽广的滩地、或者岸坡上有溪沟可以利用的地方。当渠道轴线上是软土，特别是当河流弯曲，可以用渠道裁弯取直时，采用此法，比较经济，更为有利。在山区建

5、坝，有时由于地质条件不好，或者施工条件不足，开挖隧洞比较困难，往往也可以采用明渠导流。（3） 施工顺序： 一般在坝头岸上挖渠，然后截断河流，使河水由明渠下泄，待主体工程建成以后，拦断导流明渠，使河水按预定的位置下泄。（4） 导流明渠布置要求：1） 开挖容易，挖方量小：有条件时，充分利用山垭、洼地旧河槽，使渠线最短，开挖量最小。2） 水流通畅，泄水能力强：渠道进出口水流与河道主流的夹角不大于30度为好，渠道的转弯半径要大于5倍渠道底部的宽度。3） 泄水时应该安全：渠道的进出口与上、下游围堰要保持一定的距离，一般上游为3050米，下游为50100米。导流明渠的水边到基坑内的水边最短距离，一般要大于

6、2.53.0H，H为导流明渠水面与基坑水面的高差。4） 运用方便：一般将明渠布置在一岸，避免两岸布置，否则，泄水时，会产生水流干扰，也影响基坑与岸上的交通运输。5） 导流明渠断面：一般为梯形断面，只有在岩石完整，渠道不深时，才采用矩形断面。渠道的断面面积应满足防冲和保证通过设计施工流量的要求。渠道过水断面面积可以按下式计算： = Q / V 式中：渠道过水断面面积，（平方米）；Q设计施工流量（立方米/秒）；V导流明渠允许平均流速（米/秒）。可查阅有关渠道设计手册或者资料。2. 隧洞导流：（1） 方案原则： 在河谷狭窄的山区，岩石往往比较坚实，多采用隧洞导流（见152页图72）由于隧洞开挖与衬砌

7、费用较大，施工困难，因此，要尽可能将导流隧洞与永久性隧洞结合考虑布置，当结合确有困难时，才考虑设置专用导流隧洞，在导流完毕后，应立即堵塞。（2） 布置说明： 在水工建筑物中，对隧洞选线、工程布置、衬砌布置等都作了详细介绍，只不过，导流隧洞是临时性建筑物，运用时间不长，设计级别比较低，其考虑问题的思路和方法是相同的，有关内容知识可以互相补充。（3） 线路选择： 因影响因素很多，重点考虑地质和水力条件。1） 地质条件： 一般要避免隧洞穿过断层、破碎带，无法避免时，要尽量使隧洞轴线与断层和破碎带的交角要大一些。为使隧洞结构稳定，洞顶岩石厚度至少要大于洞径的23倍。2） 水力条件： 为使水流顺畅，隧洞

8、最好直线布置，必须转弯时，进口处要设直线段，并且直线段的长度应大于10倍的洞径或者洞宽，转弯半径应大于5倍的洞径或者洞宽，转角一般控制在60度，隧洞进口轴线与河道主流的夹角一般在30度以内。同时，进出口与上下游围堰之间要有适当的距离，一般大于50米，以防止进出口水流冲刷围堰堰体。隧洞进出口高程，从截流要求看，越低越好，但是，从洞身施工的出渣、排水、土石方开挖等方面考虑，则高一些为好。因此，对这些问题，应看具体条件，综合考虑解决。（4） 断面选择： 隧洞的断面常用形式有圆形、马蹄形、城门洞形，从过水。受力、施工等方面各有特点，选择时可参考水工课介绍的有关方法进行。（5） 衬砌和糙率： 由于导流洞

9、的临时性，故其衬砌的要求比一般永久性隧洞低，但是，考虑方法是相同的。当岩石比较完整，节理裂隙不发育的，一般不衬砌。当岩石局部节理发育，但是，裂隙是闭和的，没有充填物和严重的相互切割现象，同时岩层走向与隧洞轴线的交角比较大时，也可以不衬砌，或者只进行顶部衬砌。如果岩石破碎，地下水又比较丰富的要考虑全断面衬砌。为了降低隧洞的糙率，开挖时最好采用光面爆破。3. 涵管导流： 在土石坝枢纽工程中，采用涵管进行导流施工的比较多。涵管一般布置在枯水位以上的河岸的岩基上。多在枯水期先修建导流涵管，然后再修建上下游围堰，河道的水经过涵管下泄。（见153页图73）涵管过水能力低，一般只能担负小流量的施工导流。如果

10、能与永久性涵管结合布置，往往是比较好的方案。涵管与坝体或者防渗体的结合部位，容易产生集中渗漏，一般要设截流环，并控制好土料的填筑质量。三. 施工导流的分段围堰法：（一） 基本概念： 分段围堰法施工导流，就是利用围堰将河床分期分段围护起来，让河水从缩窄后的河床中下泄的导流方法。分期，就是从时间上将导流划分成若干个时间段，分段，就是用围堰将河床围成若干个地段。一般分为两期两段。（二） 适宜条件： 一般适用于河道比较宽阔，流量比较大，工程施工时间比较长的工程，在通航的河道上，往往不允许出现河道断流，这时，分段围堰法就是唯一的施工导流方法。（三） 围堰修筑顺序： 一般情况下，总是先在第一期围堰的保护下

11、修建泄水建筑物，或者建造期限比较长的复杂建筑物，例如水电站厂房等，并预留低孔、缺口，以备宣泄第二期的导流流量。第一期围堰一般先选在河床浅滩一岸进行施工，此时，对原河床主流部分的泄流影响不大，第一期的工程量也小。第二期的部分纵向围堰可以在第一期围堰的保护下修建。拆除第一期围堰后，修建第二期围堰进行截流，再进行第二期工程施工，河水从第一期安排好了的地方下泄。（四） 围堰布置应考虑的几个问题：1. 河床缩窄度： 河床缩窄程度通常用下式表示： K=（1/）100% 式中：1第一期围堰和基坑占据的过水面积m2；原河床的过水面积m2；K百分数，一般受下列条件影响：1） 导流过水要求： 布置一期围堰时，缩窄

12、后的河床既要满足一期导流过水的需要，也要保证二期围堰截流后的过水要求。若一期围的太小，基坑内布置不下二期围堰截流后的泄水建筑物，则二期过水的要求就得不到保证，反之，一期围的太多，则剩下的河床就不能保证一期泄水的需要。2） 河床不被严重冲刷： 河床被缩窄后，过水断面减小，围堰上游水位壅高缩窄处的河段流速加大，河床就可能被冲刷。因此要求：被缩窄的河床段的流速不得超过允许流速。3） 地形影响： 如果有合适的河心岛屿，可以作为天然的纵向围堰，特别作为一期纵向围堰，对经济效益、加快进度、保证施工安全都是有利的。4） 航运要求： 河床缩窄，增大后的流速应满足航运部门的要求，一般航运的允许流速V分别是：一般

13、民船：1.82.0m/s；木筏：2.03.0m/s；大客轮或者拖轮：不超过2.6m/s。具体数据应由航运部门确定。被缩窄后的河床平均流速为： Vc = Qd / （-1） 式中：Qd第一期导流设计流量；侧收缩系数，一侧收缩取0.95；两侧取0.90；、1同前。5） 施工布局合理： 围的范围，各个导流期内的各项主体工程施工强度比较均衡，能够适应人力、财力、设备等的供应情况，各期施工的工作面大小能够满足施工要求。2. 纵向围堰长度确定：在确定了河床缩窄度K值以后，还需要确定合理的纵向围堰的长度。一般计算式为： L纵=L基+2（L挖+L间）+L上+L下+L上1+L下1 式中：L纵围堰纵向计算长度；L

14、基 基坑顺水流方向长度，其值应大于或者等于建筑物上下游开挖坡脚线间的最大距离；L挖 开挖边坡的水平投影长度；L间 围堰内坡脚到开挖外边线的最大距离，一般取510米；L上 上游横向围堰内外坡脚的最大距离；L下 下游横向围堰内外坡脚的最大距离；L上1 上游横向围堰外坡脚到纵向上下端头的防冲安全距离，一般取1015米，重要工程由试验确定；L下1 上游横向围堰外坡脚到纵向上下端头的防冲安全距离，一般取1015米，重要工程由试验确定。3. 防冲平面布置措施： 在平面布置中，防冲措施一般有：1） 围堰转角处布置成流线型；2） 纵向围堰上下游设导水堤；3） 上游转角处设透水堤，以便对进口处河床的流速作适当削减。4） 当冲刷严重时，可以对围堰采取防冲加固措施。四. 围堰工程：（一） 围堰概述：1. 主要作用： 它是临时挡水建筑物，用来围护主体建筑物的基坑，保证在干地上顺利施工。2. 基本要求： 它完成导流任务后，若对永久性建筑物的运行有妨碍，还需要拆除。因此围堰除满足水工建筑物稳定、不透水、抗冲刷