水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)規(guī)范1.土石圍堰-適用條件：當(dāng)?shù)赜胸S富的土料、砂卵石料等筑堰材料，且水深較淺（一般不超過(guò)15m）、流速較小（通常小于3m/s）的工程。例如在一些小型山區(qū)水利工程中，周邊有大量的山體開(kāi)挖棄渣，這些棄渣可經(jīng)過(guò)篩選后作為土石圍堰的填筑材料。-設(shè)計(jì)要求：堰頂寬度應(yīng)根據(jù)施工需要和防汛要求確定，一般不宜小于2m。對(duì)于不過(guò)水的土石圍堰，堰坡應(yīng)根據(jù)土料性質(zhì)、填筑高度和施工條件等因素確定，內(nèi)坡坡度不宜陡于1:1.5，外坡坡度不宜陡于1:2。當(dāng)圍堰過(guò)水時(shí)，應(yīng)做好堰面的防護(hù)，可采用鋼筋石籠、混凝土板等材料，以防止水流沖刷。2.混凝土圍堰-適用條件：適用于水頭較高、流量較大、對(duì)圍堰的抗?jié)B性和耐久性要求較高的工程。如大型水利樞紐工程，由于其擋水水頭高、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，混凝土圍堰能夠滿(mǎn)足工程長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的要求。-設(shè)計(jì)要求：混凝土圍堰應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般有重力式、拱式等結(jié)構(gòu)形式。重力式混凝土圍堰依靠自身重力維持穩(wěn)定，其斷面尺寸較大；拱式混凝土圍堰則利用拱的作用將水壓力傳遞到兩岸山體，可節(jié)省混凝土用量。堰體混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)水頭、環(huán)境條件等因素確定，一般不宜低于C20。同時(shí)，要設(shè)置合理的伸縮縫和止水設(shè)施，以防止混凝土因溫度變化和不均勻沉降產(chǎn)生裂縫。3.鋼板樁圍堰-適用條件：適用于水深較深（一般在5-20m）、流速較大且地質(zhì)條件較好的工程，如城市內(nèi)河橋梁基礎(chǔ)施工的圍堰工程。-設(shè)計(jì)要求：鋼板樁的型號(hào)應(yīng)根據(jù)圍堰的設(shè)計(jì)水頭、長(zhǎng)度和地質(zhì)條件等因素選擇，常用的有U型、Z型等。鋼板樁的入土深度應(yīng)保證圍堰的穩(wěn)定性，一般不宜小于3m。在鋼板樁圍堰施工中，要注意樁與樁之間的連接，可采用鎖口連接方式，確保圍堰的密封性。同時(shí)，要設(shè)置內(nèi)支撐系統(tǒng)，以增強(qiáng)圍堰的整體剛度和穩(wěn)定性，內(nèi)支撐的間距應(yīng)根據(jù)鋼板樁的受力情況和材料性能確定。圍堰布置1.與主體工程的關(guān)系-圍堰的布置應(yīng)滿(mǎn)足主體工程施工的要求，不妨礙主體工程的正常施工。例如，在水電站建設(shè)中，圍堰的布置應(yīng)保證水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備的安裝和調(diào)試空間，同時(shí)要考慮施工期的交通通道，方便施工人員和設(shè)備的進(jìn)出。-圍堰應(yīng)與主體工程的建筑物基礎(chǔ)保持一定的距離，以防止圍堰施工對(duì)主體工程基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響。一般來(lái)說(shuō)，距離不宜小于2m。2.水流條件考慮-圍堰的軸線(xiàn)應(yīng)盡量與水流方向垂直或接近垂直，以減少水流對(duì)圍堰的沖刷和繞流影響。當(dāng)受地形條件限制無(wú)法垂直布置時(shí)，夾角不宜小于60°。-要合理設(shè)置導(dǎo)流建筑物，如導(dǎo)流明渠、導(dǎo)流隧洞等，確保施工期的水流能夠順利通過(guò)，保證圍堰的安全。導(dǎo)流建筑物的尺寸和坡度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量、水流速度等因素確定，以滿(mǎn)足泄流要求。3.地形地質(zhì)條件利用-充分利用地形條件，選擇地勢(shì)較高、地形平坦的地方布置圍堰，可減少?lài)叩奶钪叨群凸こ塘?。例如，在山區(qū)水利工程中，可利用山谷地形布置圍堰，以降低工程造價(jià)。-考慮地質(zhì)條件，避免在斷層、軟弱夾層等不良地質(zhì)地段布置圍堰。如果無(wú)法避開(kāi)，應(yīng)采取相應(yīng)的地基處理措施，如灌漿、打樁等，以提高圍堰基礎(chǔ)的承載能力和穩(wěn)定性。圍堰設(shè)計(jì)荷載計(jì)算1.靜水壓力-靜水壓力是圍堰設(shè)計(jì)的主要荷載之一，其大小與圍堰前的水深和水的重度有關(guān)。根據(jù)靜水壓力計(jì)算公式$P=\frac{1}{2}\gammah^{2}$（其中$\gamma$為水的重度，一般取10kN/m3；$h$為計(jì)算點(diǎn)至水面的深度），計(jì)算不同高程處的靜水壓力。-在計(jì)算靜水壓力時(shí)，要考慮水位的變化情況，如施工期的最高水位、最低水位等，以確保圍堰在各種水位條件下的安全性。2.動(dòng)水壓力-當(dāng)水流速度較大時(shí)，需要考慮動(dòng)水壓力的影響。動(dòng)水壓力可根據(jù)公式$P_d=\frac{1}{2}\rhoC_dv^{2}A$（其中$\rho$為水的密度，一般取1000kg/m3；$C_d$為阻力系數(shù)，根據(jù)圍堰的形狀和水流條件確定；$v$為水流速度；$A$為圍堰迎水面積）計(jì)算。-動(dòng)水壓力的計(jì)算要結(jié)合導(dǎo)流建筑物的布置和水流特性進(jìn)行，對(duì)于過(guò)水圍堰，動(dòng)水壓力的影響更為顯著，需要準(zhǔn)確計(jì)算。3.波浪壓力-在有風(fēng)浪影響的水域，要計(jì)算波浪壓力。波浪壓力的計(jì)算方法有多種，常用的是根據(jù)規(guī)范推薦的經(jīng)驗(yàn)公式。波浪要素（波高、波長(zhǎng)等）可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)或根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀蠛退馁Y料進(jìn)行計(jì)算。-波浪壓力的作用點(diǎn)和分布情況與波浪的特性和圍堰的形狀有關(guān)，一般在圍堰的上部影響較大。在設(shè)計(jì)中，要合理確定波浪壓力的計(jì)算范圍和取值，以保證圍堰的抗滑和抗傾覆穩(wěn)定性。4.土壓力-對(duì)于土石圍堰，土壓力是重要的荷載之一。土壓力可分為主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力，根據(jù)土的性質(zhì)和圍堰的位移情況確定。主動(dòng)土壓力計(jì)算公式為$E_a=\frac{1}{2}\gammah^{2}K_a$（其中$\gamma$為土的重度；$h$為土的高度；$K_a$為主動(dòng)土壓力系數(shù)，可根據(jù)土的內(nèi)摩擦角等參數(shù)計(jì)算）。-在計(jì)算土壓力時(shí)，要考慮土的分層情況和地下水的影響。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，要考慮水對(duì)土壓力的折減作用，同時(shí)要注意土的飽和重度和有效重度的區(qū)別。圍堰穩(wěn)定性分析1.抗滑穩(wěn)定性-土石圍堰的抗滑穩(wěn)定性可采用圓弧滑動(dòng)法進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算滑弧面上的抗滑力和滑動(dòng)力，判斷圍堰是否滿(mǎn)足抗滑要求?？够踩禂?shù)應(yīng)不小于規(guī)范規(guī)定的允許值，對(duì)于3級(jí)及以下圍堰，抗滑安全系數(shù)不應(yīng)小于1.05；對(duì)于1級(jí)和2級(jí)圍堰，抗滑安全系數(shù)不應(yīng)小于1.10。-混凝土圍堰和鋼板樁圍堰的抗滑穩(wěn)定性可根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)采用相應(yīng)的計(jì)算方法，如剛體極限平衡法等。在計(jì)算中，要考慮各種荷載的組合情況，如靜水壓力、動(dòng)水壓力、土壓力等的最不利組合。2.抗傾覆穩(wěn)定性-混凝土圍堰和鋼板樁圍堰需要進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性分析。通過(guò)計(jì)算圍堰繞某一點(diǎn)的抗傾覆力矩和傾覆力矩，判斷圍堰是否滿(mǎn)足抗傾覆要求?？箖A覆安全系數(shù)應(yīng)不小于規(guī)范規(guī)定的允許值，一般對(duì)于3級(jí)及以下圍堰，抗傾覆安全系數(shù)不應(yīng)小于1.20；對(duì)于1級(jí)和2級(jí)圍堰，抗傾覆安全系數(shù)不應(yīng)小于1.30。-在抗傾覆穩(wěn)定性分析中，要合理確定荷載的作用點(diǎn)和方向，以及圍堰的重心位置。對(duì)于有內(nèi)支撐的鋼板樁圍堰，要考慮內(nèi)支撐對(duì)圍堰抗傾覆穩(wěn)定性的影響。3.滲透穩(wěn)定性-對(duì)于土石圍堰，滲透穩(wěn)定性是關(guān)鍵問(wèn)題之一?？赏ㄟ^(guò)計(jì)算堰體和堰基的滲透比降，判斷是否會(huì)發(fā)生滲透破壞。滲透比降應(yīng)不超過(guò)土的允許滲透比降，不同土料的允許滲透比降可根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定。-為保證圍堰的滲透穩(wěn)定性，可采取設(shè)置防滲體、排水設(shè)施等措施。防滲體可采用黏土心墻、混凝土防滲墻等形式，排水設(shè)施可采用反濾層、排水棱體等形式，以降低堰體和堰基的滲透壓力。圍堰防滲設(shè)計(jì)1.防滲材料選擇-對(duì)于土石圍堰，常用的防滲材料有黏土、混凝土、土工合成材料等。黏土防滲具有取材方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但抗?jié)B性能相對(duì)較差；混凝土防滲性能好，但施工難度較大、成本較高；土工合成材料具有質(zhì)量輕、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，且抗?jié)B性能較好，適用于各種圍堰工程。-在選擇防滲材料時(shí)，要根據(jù)圍堰的類(lèi)型、設(shè)計(jì)水頭、地質(zhì)條件等因素綜合考慮。例如，在地質(zhì)條件較好、水頭較低的土石圍堰中，可采用黏土防滲；在水頭較高、對(duì)防滲要求嚴(yán)格的混凝土圍堰中，可采用混凝土防滲墻。2.防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-土石圍堰的防滲結(jié)構(gòu)可采用斜墻、心墻等形式。斜墻防滲結(jié)構(gòu)是將防滲材料鋪設(shè)在圍堰的上游坡面，其優(yōu)點(diǎn)是施工方便，但對(duì)堰體的變形適應(yīng)性較差；心墻防滲結(jié)構(gòu)是將防滲材料設(shè)置在堰體的中心部位，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)堰體變形的適應(yīng)性較好，但施工難度較大。-混凝土圍堰的防滲結(jié)構(gòu)可采用整體式或分層式。整體式防滲結(jié)構(gòu)是在混凝土澆筑時(shí)一次性形成防滲層，其防滲效果好，但施工要求高；分層式防滲結(jié)構(gòu)是在混凝土表面涂抹防滲涂料或鋪設(shè)防滲卷材等，其施工相對(duì)簡(jiǎn)單，但防滲效果相對(duì)較差。3.防滲體與堰體及基礎(chǔ)的連接-防滲體與堰體的連接應(yīng)保證緊密結(jié)合，防止出現(xiàn)滲漏通道。對(duì)于黏土防滲體與土石堰體的連接，可采用臺(tái)階式連接方式，增加連接的接觸面；對(duì)于混凝土防滲墻與混凝土圍堰的連接，可采用預(yù)埋鋼筋等方式，保證連接的整體性。-防滲體與基礎(chǔ)的連接應(yīng)深入基礎(chǔ)一定深度，以防止基礎(chǔ)的滲透破壞。對(duì)于土石圍堰，防滲體可深入基礎(chǔ)1-2m；對(duì)于混凝土圍堰，防滲墻應(yīng)嵌入基巖一定深度，一般不宜小于0.5m。圍堰施工與監(jiān)測(cè)1.施工要求-圍堰施工前，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)，包括施工順序、施工方法、施工設(shè)備等。施工順序應(yīng)根據(jù)圍堰的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定，一般先進(jìn)行基礎(chǔ)處理，再進(jìn)行堰體填筑或結(jié)構(gòu)安裝。-在施工過(guò)程中，要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保圍堰的各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)于土石圍堰，要控制土料的含水量和壓實(shí)度；對(duì)于混凝土圍堰，要控制混凝土的配合比和澆筑質(zhì)量。2.監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方法-圍堰施工期和運(yùn)行期應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括圍堰的變形、滲流、應(yīng)力等。變形監(jiān)測(cè)可采用全站儀、水準(zhǔn)儀等儀器，定期測(cè)量圍堰的水平位移和垂直位移；滲流監(jiān)測(cè)可通過(guò)埋設(shè)滲壓計(jì)、測(cè)壓管等設(shè)備，測(cè)量堰體和堰基的滲透壓力和滲流量；應(yīng)力監(jiān)測(cè)可采用應(yīng)變計(jì)等儀器，測(cè)量圍堰結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化情況。-監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)根據(jù)圍堰的施工進(jìn)度和運(yùn)行情況確定，在施工高峰期和水位變化較大時(shí)，應(yīng)增加監(jiān)測(cè)頻率。同時(shí)，要建立完善的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)圍堰的異常情況，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。圍堰拆除1.拆除條件-當(dāng)主體工程施工完成，不需要圍堰擋水時(shí)，應(yīng)及時(shí)拆除圍堰。拆除前，要確保主體工程已具備正常運(yùn)行的條件，且拆除工作不會(huì)對(duì)主體工程和周邊環(huán)境造成不利影響。-拆除圍堰應(yīng)在合適的水位條件下進(jìn)行，一般選擇在枯水期或低水位時(shí)進(jìn)行，以降低拆除難度和風(fēng)險(xiǎn)。2.拆除方法-土石圍堰可采用機(jī)械開(kāi)挖和爆破拆除相結(jié)合的方法。對(duì)于較淺的土石圍堰，可采用挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備直接開(kāi)挖；對(duì)于較深的土石圍堰，可采用爆破松動(dòng)后再進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖。-混凝土圍堰和鋼板樁圍堰可采用爆破拆除或機(jī)械切割