第九章施工導流與截流概述：水工建筑物一般修建在河床上，為創(chuàng)造干地施工條件，必須解決施工期水流的控制問題。水利工程施工的三個里程碑：導流建筑物完建;攔洪蓄水；第一臺機組發(fā)電。導流：避免河水對施工的不利影響，創(chuàng)干地施工條件，修建圍堰圍護基坑，將河床中水流按預定方式加以控制，全部或部分導向下游。3.導流的任務劃分導流時段，確定導流標準和設計流量；選擇導流方案及導流建筑物的型式；進行導流建筑物的布置、構造、尺寸擬定；進行導流建筑物的修建、拆除封堵等。第一節(jié)導流一、導流的基本方法全段圍堰法導流河床外導流)概念：在河床主體工程的上、下游各修建一道攔河圍堰，使上游來水經過預先修建的臨時或永久泄水建筑物下泄，主體工程在排干的基坑中施工。適用：河床狹窄，基坑工作面不大、水深流急或覆蓋層深厚難于修建縱向圍堰的工程。優(yōu)點：工作面大，可利用永久泄水建筑物導流，節(jié)約投資.導流建筑物的型式（1）隧洞導流1）適用：山區(qū)河流，河谷狹窄，兩岸地形陡峻，山巖堅實.2）缺點：造價高，工期長，施工復雜，隧洞斷面不可能很大，泄流能力有限（20-25m3/s）,所以，汛期一般須另尋出路。3）優(yōu)點：與主體工程施工干擾小。宜盡量與永久建筑物連接。4）布置要求a。避免洞線穿過斷層、破碎帶以及較大的沖溝，無法避免時應大交角穿過.b。洞頂巖石厚度至少應大于洞徑的2—3倍保證隧洞結構穩(wěn)定）.c。洞線盡量為直線，如有彎曲，進出直線段應大于10倍洞徑或洞寬，轉彎半徑應大于5倍洞徑或洞寬，且轉角宜大于6。d。隧洞進出與河道主流的交角不超3,同時進出與上下游圍堰之間應有適當距離，一般大于50m。e。隧洞進出高程應適當，盡量滿足施工和運行的需要。明渠導流1)適用：岸坡平緩，有寬廣灘地的平原河道。盡量利用老河道或裁彎取直，可節(jié)約造價。特點：導流流量大(1m3/s),施工方便，利于機械化,利于通航和過木。布置要求a。水流暢通，泄水安全，施工方便，渠線短，開挖量小。b。明渠進出布置應平順，水流方向與河道主流的交角不超3,轉彎半徑應大于5倍渠底寬，同時進出與上下游圍堰之間應有適當距離，一般大于50m。c。明渠水面到基坑水面之間的最短距離應大于2.5-30H,以減少向基坑滲漏。涵管導流1)適用：小流量河流或僅擔負枯水期導流的土壩、堆石壩工程。2)缺點：涵管外壁和壩身防滲體之間易發(fā)生滲流。應嚴格該處回填質量，并每各一定距離設置截滲環(huán).注意接縫止水。（4）渡槽導流（二）分段圍堰法導流（河床外導流或分期圍堰）1。概念：用圍堰將水工建筑物分期分段圍護起來進行施工的方法。分段是指從空間上用圍堰將擬建水工建筑物圍成若干施工段分別進行施工，分期是指從時間上將導流分成若干個時期。一般采用兩段兩期導流法。2。適用：河道寬闊、流量大、河床覆蓋層較薄，施工期較長，有通航要求工程。3。優(yōu)點：導流費用一般較低，大中型工程廣泛采用。4。布置內容：一期工程位置的選擇，河床的束窄度，各期圍堰的布置，導流底孔的布置（高程、數目、尺寸）5。導流方法前期一般由束窄的河床導流，后期一般可利用完建的泄水建筑物導流.導流方法如下：（1）束窄河床導流（2）底孔導流1）概念：修建混凝土壩時，在壩內修建臨時或永久底孔，讓部分或全部導流流量通過底孔宣泄到下游.2）優(yōu)點:擋水建筑物的上部施工不受干擾，利于壩體均勻、連續(xù)施工3）缺點：增加鋼材用量;封堵水頭較高，安放閘門困難；封堵不好,會降低壩體的整體性，易滲漏;導流期易被漂浮物堵塞。4）封堵：臨時底孔，導流任務完成后應進行封堵。封堵原則是由低孔堵起，以減少封堵是水壓力.（3）壩體缺導流1）概念：在未建成的壩體上預留缺宣泄洪峰流量，待洪峰過后，上游水位回落再修筑缺.2）優(yōu)點：不影響大壩施工，減小圍堰高度。3）適用：河水暴漲暴落，其他建筑物不足泄洪。（三）淹沒基坑導流適用:河流水位、流量變幅大，含沙量較少，且被保護對象允許施工期過水（混凝土壩、堆石壩）。2。優(yōu)點：減少導流建筑物的投資。二、圍堰工程（一）概述1。圍堰：圍堰是臨時擋水建筑物，用來維護基坑，使建筑物在干地施工。導流任務完成后，對不能作為永久建筑物或妨礙永久建筑物運行的部分應予以拆除。圍堰的基本要求具有足夠的穩(wěn)定性、防滲性、抗沖性和強度.造價便宜、構造簡單，方便施工、管理，便于拆除。圍堰布置要求水流平順，不發(fā)生嚴重局部沖刷.圍堰的接頭與岸邊的聯結要安全可靠，防止集中滲漏等破壞作用引起圍堰失事。3。圍堰分類按材料：土石、混凝土、鋼板樁格、草土、木籠按布置型式：縱向、橫向按時期:一期、二期按淹沒型式:過水、不過水圍堰的基本型式及特點土石圍堰(土圍堰或土石圍堰)(1)優(yōu)點：構造簡單、就地取材、施工方便、造價低廉、便于拆除，可以在流水中、深水中、基巖上或有覆蓋層的河床上修建，所以是目前廣泛采用的圍堰型式.(2)缺點：抗沖能力差、底寬較大、所以一般用作橫向圍堰，工程量大、沉陷量大(0。8-1.%)、堰頂一般不能過水。(3)分類:不過水圍堰和過水圍堰。2。草土圍堰施工方法：(略)優(yōu)點：施工簡單、速度快，就地取材、造價低，具有一定的抗沖、抗?jié)B能力，拆除方便。缺點：不能承受大水頭，且柳草易腐。適用:水深不超6m,流速不超3.5m/s使用期限2年以內的軟基河床。混凝土圍堰優(yōu)點:抗沖能力大、擋水水頭高、底部小，堰頂可以溢流，圍堰可以兩面擋水。缺點：施工復雜，一般需在水下清基、澆筑混凝土。適用：水頭高、巖基河床，一般多和永久建筑物連接。鋼板樁格圍堰1908年，美國紐約布法羅黑石港船閘首先采用，在30年代得到推廣。概念：由多塊鋼板樁通過鎖互相連接而成的格型整體。一般筒徑D=0.9-1.2H(水頭)。2.優(yōu)點：修建、拆除高度機械化，鋼板樁回收率70%以上；邊坡垂直，端面小，安全可靠。3。缺點：需用鋼材量大，施工復雜，技術要求高。4.適用:有較深的覆蓋層的河床。擋水水頭一般16—20m。5。分類：圓筒型格體、鼓型格體、花瓣型格體。(三)圍堰的拆除1。隊工程的影響一期橫向圍堰拆除不合要求，增加截流工作難度。下游拆除不干凈，抬高尾水，影響水輪機利用水頭。2。土石圍堰的拆除時間:最后一次汛期過后，上游水位下降，即可拆除.拆除方法:從被水坡開始分層拆除，但必須保持穩(wěn)定，不能太快。三、導流設計流量的確定是設計導流建筑物的重要依據，他是按照導流時段根據導流標準確定的.導流標準導流標準：選擇導流設計流量的標準。在經濟性與風險性中選擇.2。導流標準的選擇(1)重現期法：首先根據臨時建筑物的保護對象、失事后果、使用年限和工程規(guī)模將其劃分為III?V級，然后再根據導流建筑物的類型和級別選定某一洪水重現期作為導流標準。1）導流建筑物級別劃分：見下表\項級^\目別、保護對象失事后果使用年限（年）圍堰工程規(guī)模堰高(m)庫容（億m3）I有特殊要求的I級永久建筑物淹沒重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干線或推遲工程總工期及第一臺（批）機組發(fā)電，造成重大災害和損失〉3〉50>1.0IVI、II級永久建筑物淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、或影響工程總工期及第一臺（批）機組發(fā)電而造成較大經濟損失1.5?315?500.1?1。0VI、V級永久建筑物淹沒基坑，但對總工期及第一臺（批）機組發(fā)電影響不大,經濟損失較小〈1.5<15〈0。12）導流建筑物洪水標準劃分：見下表.導流建筑物類型導流建筑物級別IVV洪水重現期（年）土石50~2020~1010?5混凝土20?1010?55?3注:a列為I級導流建筑物時，至少應有兩項指標符合要求。b。規(guī)模巨大且在國民經濟中占有特殊地位的水利水電工程，其導流建筑物的級別和設計洪水標準，經充分論證后報上級批準.c。同一施工階段，各導流建筑物的洪水標準必須相同，一般以主要擋水建筑物的洪水標準為準.d。利用圍堰擋水發(fā)電時，圍堰級別可提高一級，但必須經過技術經濟論證.e。導流建筑物失事淹沒重要廠礦、城鎮(zhèn)等時，其結構設計級別可以提高一級，但設計洪水標準不相應提高。例如：三峽工程一期土石圍堰IV級;二期上游土石圍堰，被專家喻為三峽工程的“荊江大堤”，提高二級，定為II級，洪水重現期為1年一遇，下游提高一級，定為III級;三期上游碾壓混凝土高水圍堰（工作水頭115m,高程140m，蓄水位135m）,由于攔蓄庫容147億立方米，特別重要，提高三級，定為I級臨時建筑物，但洪水重現期為20年一遇。（2）典型水文年法1）適用：河道水文系列較長（大于等于20年），按實測典型年資料分析選用。如葛洲壩工程。2）樞紐所在河段上游建有水庫，可考慮水庫調節(jié)作用。（二）導流時段的劃分.導流時段（1）導流程序：在施工過程中的不同階段，可以采用不同類型和規(guī)模的擋水建筑物與泄水建筑物，這種不同不同導流方法組合的順序，稱導流程序。10(2)導流時段：按照導流程序劃分的各施工階段的延續(xù)時間.例：三峽工程導流程序及導流時段的劃分如下:施工時間導流程序導流時段1993。10?1997.11原河床導流(束窄30%)3.5年1997。11~22。11大明渠導流5年22。11?29。5已完建的底孔、深孔導流6.5年2。導流時段劃分(1)導流時段劃分依據河道水文特性、樞紐類型及布置、導流方式、施工總進度和總工期等.全年流量變化過程線所劃分的水文時段是基本依據.(2)導流時段(圍堰擋水時段或施工時段)的劃分與導流設計流量的確定1)基坑不過水a。若主體建筑物能在一個枯水期內搶修到攔洪高程以上，則導流時段可考慮為一個枯水期，相應的導流設計流量為該時段內導流標準對應的，根據洪水重現期推算出的最大流量。b。若主體建筑物不能在一個枯水期修建到攔洪高程以上，則導流時段可考慮為圍堰全年擋水，這時導流設計流量為導流標準11對應的，根據洪水重現期推算出的全年最大流量。2)基坑過水根據經濟比較確定淹沒次數和時間。四、導流建筑物的水力計算縱向圍堰位置和束窄河床段的水力計算1。河床的束窄度考慮因素流速不得超過允許值：如通航不超3m/s,圍堰防沖等。(2)各段主體工程量施工均衡。滿足后期導流和截流要求.利用永久分水導墻作縱向圍堰。盡量利用河床中有利地形、地質條件。如有小島等可作縱向圍堰或其基礎。2。水力計算計算河床的束窄度A2:圍堰和基坑所占過水面積束窄河床的平均流速束窄河床段前水位壅高:流速系數，與圍堰布置形式有關,圍堰布置為矩形時取梯形取0.8-085，有導流墻時取0.85-0.9.12（二）泄水建筑物的水力計算（僅介紹隧洞導流）1。有壓流進底坎上水深Hh「下游計算水深，自由出流取0.85D，淹沒出流按實際水深計算，D為隧洞直徑。2。無壓流隧洞水力計算（1）急流下游水位對上游隧洞進水深不發(fā)生影響，所以上游水深可按非淹沒寬頂堰公式計算：隧洞進處水面計算寬度，為相應于臨界水深時的過水斷面面積。（2）緩流有長洞和短洞之分，計算方法略。（三）上下游圍堰堰頂高程確定1。下游圍堰堰頂高程2。上游圍堰堰頂高程:圍堰安全超高，過水圍堰采用02—0.5m，不過水圍堰采用0.7-1。0m。五、影響導流方案選擇的因素導流方案是指不同導流時段所采用的不同導流方法的組合。131。水文、氣象2。地形、地質與水文地質3。樞紐形式及其布置4。施工進度、施工方法及施工期河流的綜合利用第二節(jié)截流一、概述（一）基本概念截流：在泄水建筑物完建后，抓住時機,迅速截斷河流，迫使河水由導流建筑物下泄。進占：從河床一側或兩側，在河流中填筑截流俄堤的工作。龍：俄堤進占到一定程度，河床束窄到有較大流速的泄水缺。如葛洲壩截流龍40m，最大流速可達7m/s。裹頭護底：在龍迎水面和底部設置防沖加固設施。合龍：封堵龍的工作.閉氣：合龍后在俄堤迎水面設置防滲設施，截斷滲漏。如：斯大林格勒截流合龍后仍有480m3/s的滲漏量.（二）截流.截流過程：俄堤進占T龍裹頭、護底T合龍T閉氣。.截流后及時加高培厚俄堤筑成圍堰.143。截流在技術性和施工組織上都具有相當的艱巨性和復雜性。截流一旦失敗將延誤工期一年。截流日期和截流設計流量的確定1。截流考慮因素截流前泄水建筑物必須完建.截流宜在停航期進行。冰凍期不宜截流.宜堵塞河床和導流建筑物，壅高水位。(4)截流應盡量提前，以便及早進行主體建筑物的施工。截流后需修建圍堰、基坑排水、開挖，然后才能進行主體建筑物的施工，任務十分繁重。截流時間：一般宜選擇在枯水期初，也可根據預報及時調整。.截流設計流量：按工程級別，一般選截流時期10—20%頻率的旬、月平均流量。二、截流的基本方法(一)立堵法1.概念：從龍一端或兩端向中間拋投截流材料進占，逐漸束窄龍，直至截斷水流。2.截流機具：自卸汽車、大功率推土機等。15優(yōu)點：準備簡單，造價低，不需浮橋和棧橋，便于機械化施工。4。缺點龍單寬流量逐漸增大，需單個重量較大的截材。沖刷較大，一般均需護底.工作前線狹窄，拋投強度受到限制。5。適用：大流量，巖基或覆蓋層較薄的河床.若護底妥善，也可用于軟基。目前應用最多。6。截流采取措施(舉例說明)削減龍流量。在導流建筑物上游修建挑水壩或引渠。小浪底導流洞前挖有引渠。減少龍落差。采用雙俄堤或多俄堤進占，分擔落差。如伊太普四俄堤進占。俄堤間距的確定很重要。提高拋投物的抗沖穩(wěn)定性.小流速可采用麻袋裝土，流速較大可采用石籠、鉛絲籠、混凝土四面體等.加強拋投強度.采用大噸位自卸汽車、拋石船、寬俄堤。如三峽采用卡特777型自卸汽車，最大拋投強度達10萬m3/d。護底、裹頭。拋石、沉排等.7。龍位置和寬度16（1）龍位置選擇要求）龍宜選在耐沖刷河床上，以減少截材流失，或俄堤塌方失事。）龍周圍有寬闊場地，便于制作、堆放截材和進行運輸組織，以增加拋投強度.3）龍盡量設置在主槽，以利截流前通航。注：當龍水深較大時，為縮短合龍持續(xù)時間，防止俄堤塌方，可先平拋,再立堵。如葛洲壩、三峽、青銅峽。（2）龍