1、第二節(jié) 圍堰工程,1、圍堰臨時(shí)性擋水水工建筑物。 2、作用圍護(hù)河床中基坑、保證水工建筑物施工在干地上進(jìn)行。 3、特點(diǎn)： 工期短,使用時(shí)間不長(zhǎng)。 水下施工，質(zhì)量不易保證 需拆除。,一、類型 1、按材料分：土石圍堰、砼圍堰、鋼板樁格型圍堰、木籠圍堰、草土圍堰。 2、按與水流的相對(duì)位置分：橫向圍堰、縱向圍堰。 3、按導(dǎo)流期間基坑是否允許淹沒（過水）水分：過水圍堰、不過水圍堰。 4、按施工期劃分：一期圍堰、二期圍堰等 可按組合方式對(duì)圍堰命名。,二、圍堰的一般布置設(shè)計(jì)原則,1. 具有足夠的穩(wěn)定性、防滲性、抗沖性和一定的強(qiáng)度； 2. 就地取材造價(jià)便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 3. 圍堰的布置應(yīng)力求使水流平順； （1）

2、圍堰與水流的作用即不影響泄流能力又不能對(duì)圍堰產(chǎn)生過大沖刷。 （2）不影響基坑開挖和主體建筑物施工。 分段圍堰上下游圍堰一般不與河床中心線垂直（使水流順暢）。 全段圍堰圍堰與主河道垂直（減少工程量） 4. 圍堰的接頭和岸坡聯(lián)結(jié)要安全可靠； 5. 在必要時(shí)，應(yīng)能抵抗冰凌、船筏沖擊。,二、圍堰的布置設(shè)計(jì)原則,4. 圍堰的接頭和岸坡聯(lián)結(jié)要安全可靠； 5. 在必要時(shí)，應(yīng)能抵抗冰凌、船筏沖擊。,三、圍堰布置,1、圍堰的平面布置： 橫向圍堰：基坑坡趾離主體工程輪廓的距離大于2030m；圍堰內(nèi)坡腳離基坑開挖邊線的距離大于23m。 縱向圍堰：基坑坡趾離主體工程輪廓線距離（0.40.6）小于2m。 圍堰與泄水建筑

3、物距離： 一般距進(jìn)口10m50m，混凝土10m30m，土石30m50m； 距出口30m100m。混凝土30m50m，土石50m100m。,三、圍堰布置,1、圍堰的平面布置： 圍堰位置應(yīng)盡量避免兩岸溪流。 如葛洲壩工程下游圍堰與右岸岸坡接頭位于紫陽(yáng)河出口（實(shí)測(cè)最大流量達(dá)20秒立方。）設(shè)計(jì)打一條長(zhǎng)138m，寬4m，高4.5m的改道隧洞將河出口移向下游200m到長(zhǎng)江。運(yùn)行效果很好。 橫向圍堰與縱向圍堰的交角通常1200900 縱向圍堰的長(zhǎng)度一般伸出上下游橫向圍堰坡腳10m30m。,2. 圍堰設(shè)計(jì) (1) 堰頂高程計(jì)算： （A） 橫向圍堰 下游原河床水位+風(fēng)浪爬高+安全超高 Hd=hd+ha+ 上游堰

4、前壅高水位+風(fēng)浪爬高+安全超高 Hu=(hd+z)+ha+ （B） 縱向圍堰 堰頂高程應(yīng)與堰側(cè)水面曲線相適應(yīng)。通常縱向圍堰堰頂面往往作成階梯或傾斜狀，其上下游高程與相應(yīng)的橫向圍堰同高,2. 圍堰設(shè)計(jì) （2） 邊坡設(shè)計(jì) （3） 防滲計(jì)算 （4） 穩(wěn)定計(jì)算 （5） 強(qiáng)度分析,結(jié)合具體的圍堰型式,四、 圍堰的防沖,圍堰堰體與堰腳處基礎(chǔ)是否會(huì)受到水流淘刷，在很大程度上與圍堰平面布置的外型輪廓有關(guān)。 對(duì)于全段圍堰法導(dǎo)流的上下游橫向圍堰，應(yīng)使圍堰與泄水建筑物進(jìn)出口保持足夠的距離； 對(duì)于分段圍堰法導(dǎo)流，圍堰附近的流速流態(tài)與圍堰的平面布置密切相關(guān)。其中縱向圍堰的外型輪廓對(duì)防沖影響最大。,1、縱向圍堰的兩種典型

5、布置 流線型布置：頭部做成曲線形導(dǎo)水翼墻。適用于堰體耐沖的鋼板樁、砼圍堰以及縱向圍堰基礎(chǔ)抗沖能力強(qiáng)的。、 挑流式布置：利用丁壩或磯頭將主流挑開，使縱向圍堰沿線附近形成回流區(qū)。要對(duì)回流強(qiáng)度加以控制，就可簡(jiǎn)化全線防沖措施，但挑流丁壩或磯頭附近，需加強(qiáng)防沖，這種布置原則也稱為“守點(diǎn)護(hù)線 ”,四、 圍堰的防沖,2、圍堰的防沖措施： 拋石護(hù)腳; 護(hù)底范圍與可能產(chǎn)生的沖刷坑大小相關(guān)。護(hù)腳長(zhǎng)度約為圍堰縱向段長(zhǎng)度的一半。縱向圍堰外防沖護(hù)底可能局部沖刷計(jì)算深度的23倍。（富春江、新安江） 柴排護(hù)腳; 沉排流速要求1m/s，不能采用機(jī)械化施工，主要用于中小型工程 鋼筋混凝土柔性排護(hù)腳;,四、 圍堰的防沖,第二節(jié)

6、圍堰工程 五 、圍堰結(jié)構(gòu)類型,1. 土石圍堰,土石圍堰（與土石壩相似 ） 不過水土石圍堰是水利水電工程中應(yīng)用最廣泛的一種圍堰型式。 優(yōu)點(diǎn)：就地取材、機(jī)械化施工、拆除方便。 它能充分利用當(dāng)?shù)夭牧匣驈U棄的土石方，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，可以在動(dòng)水中、深水中、巖基上或有覆蓋層的河床上修建。 缺點(diǎn)：其工程量大，堰身沉陷變形也較大，一般不允許堰頂過水。,五、圍堰結(jié)構(gòu)類型,1不過水土石圍堰 1）典型斷面型式, 斜墻式： 基巖河床 斜墻帶水平鋪蓋式：覆蓋層厚度不大 垂直防滲墻式： 覆蓋層較厚、當(dāng)?shù)貨]有足夠 數(shù)量的防滲料 帷幕灌漿式： 覆蓋層較厚、當(dāng)?shù)貨]有足夠 數(shù)量的防滲料 心墻式： 覆蓋層厚度適中、圍堰較高,斜

7、墻式：防濾體與堰殼施工干擾小。 心墻式：水下施工，土料固結(jié)慢、抗剪強(qiáng)度低。,覆蓋層, 堰體：維持圍堰擋水穩(wěn)定； 斜墻：堰體防滲； 鋪蓋：覆蓋層防滲； 排水體：排出滲入心墻后堰體內(nèi)的水； 反濾層：防止小顆粒經(jīng)大顆?？紫侗粷B水帶走； 護(hù)坡：保護(hù)坡面；,2）材料： 堰殼：各類石碴、砂卵石 堆石體邊坡1:1.21:1.5，砂礫石及石渣邊坡1:21:1.8；堰體高度8m10m，增設(shè)一道寬1.5m2m的馬道； 防滲體：粘土、土壤、風(fēng)化砂、混凝土、土工膜、帷幕灌漿 防滲土料心墻頂寬1m2m；邊坡1:0.21:0.5；防滲體與堰殼之間反濾層最小厚0.51.0m。 反濾料：砂卵石或礫石，用粒徑略加控制的12層，

8、砂礫、石混合料做過濾帶,3）接頭處理： 土石圍堰的接頭處理與岸坡接頭：通過擴(kuò)大接觸面和嵌入岸坡延長(zhǎng)滲徑。 與混凝土縱向圍堰：采用刺墻型式插入土石圍堰的塑性防滲體中，并將接頭的防滲體斷面擴(kuò)大。 4）圍堰的拆除： 一般是在運(yùn)用期的最后一個(gè)汛期過后，隨上游水位的下降，逐層拆除圍堰背水坡和水上部分，一般土石圍堰的拆除可用挖土機(jī)開挖、爆破或人工開挖。程序如圖,三峽二期土石圍堰典型剖面圖,三峽二期土石圍堰典型剖面圖,龍灘水電工程下游碾壓混凝 土圍堰爆破現(xiàn)場(chǎng),2、土石過水圍堰,土石圍堰是散粒體結(jié)構(gòu)，在一般條件下不允許過水。當(dāng)采用允許基坑淹沒的導(dǎo)流方式時(shí)，圍堰堰體必須允許過水。 圍堰過水會(huì)對(duì)堰體造成破壞： （

9、1）水流沿下游坡面下泄，沖刷堰體表面 （2）堰體內(nèi)滲流會(huì)引起下游坡面滑動(dòng)。導(dǎo)致潰堰 因此，過水土石圍堰的下游坡面及堰腳應(yīng)采取可靠的加固保護(hù)措施。,2、土石過水圍堰,土石圍堰堰頂過水的關(guān)鍵在于對(duì)堰面及堰腳附近基礎(chǔ)是否有簡(jiǎn)易可靠的加固保護(hù)措施。目前較多的措施有三類： （1）混凝土溢流面板 （2）大塊石護(hù)面 （3）加筋與鋼絲網(wǎng)護(hù)面。,混凝土溢流面板（流速大于7m/s） 溢流面板的尺寸及結(jié)構(gòu) 尺寸：初擬厚可為0.42.5m，邊長(zhǎng)2.58m，最后應(yīng)通過強(qiáng)度核算和穩(wěn)定分析。 施工：面板可預(yù)制也可現(xiàn)澆，但安裝或澆筑時(shí)應(yīng)錯(cuò)縫、跳倉(cāng)，施工順序從坡腳向堰頂進(jìn)行。 構(gòu)造：相鄰面板可用直徑616mm的鋼筋連接在一起，

10、既有整體性又有一定的柔性，以適應(yīng)變形。面板可錨定于穩(wěn)定的堆石體，錨定鋼筋直徑2025mm，間距3.03.8m。面板通常設(shè)排水孔，但在下游水位以上可不設(shè)。排水孔徑1015cm，孔間距一般為23m，排距1.01.5m。,大塊石護(hù)面過水土石圍堰 小型工程較為普遍，作為大型水利水電工程的過水圍堰國(guó)內(nèi)很少 過水流量小于40m3/(s.m)，流速在5m/s以內(nèi)可用，卡里巴工程采用此法。 大塊石護(hù)面過水堆石圍堰。設(shè)計(jì)斷面一般分兩期。 大塊石護(hù)面過水土石圍堰主要適用土料斜墻堆石圍堰，斷面尺寸擬定等均可按堆石壩設(shè)計(jì),加筋過水堆石圍堰 在圍堰下游坡面上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，防止坡面塊石被沖走，并在下游部位的堰體內(nèi)埋設(shè)水平向

11、主錨筋，以防下游坡連同堰體一起滑動(dòng)。 主要用于堆石壩過水，造價(jià)一般比混凝土溢流面護(hù)面低，流速5m/s7m/s 構(gòu)造：鋼筋網(wǎng)由縱向主筋、橫向構(gòu)造筋和橫向加強(qiáng)筋組成，如圖。一般縱向主筋直徑1029mm，間距1045cm；橫向構(gòu)造筋直徑725mm，間距1522.5cm；橫向加強(qiáng)筋直徑為1929mm，間距1.53.0m。橫向鋼筋應(yīng)放置在縱向主筋的下面。水平向主錨筋一般直徑為1938mm，垂直間距與橫向加強(qiáng)筋間距相同，水平間距0.231.5m。,過水土石圍堰消能方式： 混凝土溢流面板與巖基上的混凝土擋墻相接的陡槽式 堰后用護(hù)底的順坡式 坡面挑流平臺(tái)式,混凝土溢流面板與巖基上的混凝土擋墻相接的陡槽式： 優(yōu)

12、點(diǎn)：整體性好、結(jié)構(gòu)可靠，尤其是堰后水深較小，不可能形成面流式水躍銜接時(shí)可考慮。上猶江工程采用比較成功； 其主要缺點(diǎn)是：施工干擾大特別是覆蓋層較厚的河床。因其擋墻施工前需要利用圍堰臨時(shí)擋水，進(jìn)行基坑排水、開挖覆蓋層。,堰后用護(hù)底的順坡式： 堰后不做擋墻，采用大型竹籠、鉛絲籠、梢捆或柴排護(hù)底。但若堰后水深較大可能形成面流式水躍對(duì)防沖不利。 柘溪工程采用，在柘溪圍堰的下游坡面，有約5m高的范圍處于水躍區(qū)，原設(shè)計(jì)用混凝土溢流面板如圖，施工中臨時(shí)改為鋼筋骨架鉛絲籠護(hù)面如圖。經(jīng)5次溢流，部分鉛絲內(nèi)塊石全被沖走，坡面遭到局部破壞。實(shí)踐證明，在水躍區(qū)若有流速大于6m/s時(shí)，坡面結(jié)構(gòu)仍以混凝土溢流面板為宜。,坡

13、面挑流平臺(tái)式： 利用平臺(tái)挑流形成面流式水躍銜接，使平臺(tái)以下護(hù)面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。 我國(guó)七里瀧工程和非洲莫桑比克的卡博拉巴薩（Cabora Bassa）如圖適宜堰后水深較大，且水位上升較快時(shí)。,實(shí)例1：上猶江水電站 混凝土板護(hù)面過水土石圍堰,1砂礫石地基 2反濾層 3柴排護(hù)底 4堆石體 5粘土防滲斜墻 6毛石混凝土擋墻 7回填塊石 8干砌塊石 9混凝土護(hù)面板 10塊石護(hù)面 11混凝土護(hù)面板 12粘土頂蓋 13水泥灌漿 14排水孔,實(shí)例2：柘溪水電站過水土石圍堰,1混凝土溢流面板 2鋼筋骨架鉛絲籠護(hù)面 3竹籠護(hù)面 4竹籠護(hù)底 5木籠 6塊石護(hù)面 7粘土斜墻 8過渡帶 9水下拋石 10回填塊石 11灌漿帷幕

14、 12覆蓋層 13基巖,實(shí)例3：卡博拉巴薩水電站下游過水土石圍堰,1混凝土溢流面板 2鋼板樁 3灌漿 4拋石體 5覆蓋層,3. 混凝土圍堰 比土石圍堰抗沖與防滲能力強(qiáng)，底寬小，可以過水，擋水水頭高，易與永久建筑物連接； 拱型混凝土圍堰 適用于岸坡陡峻、巖石堅(jiān)實(shí)河流，常用于隧洞導(dǎo)流以及過水圍堰方案；河床覆蓋層較厚的可不清基至基巖，以灌漿防滲加固； 重力式混凝土圍堰 多用于縱向圍堰，也用于橫向圍堰，要建在基巖上，常在枯水期低土石圍堰保護(hù)下施工； 圍堰作為縱向圍堰。抗沖流速可達(dá)20m/s。迎水坡1:01:0.15；背水坡1:0.61:0.75。,工程實(shí)例:三峽三期上游碾壓混凝土圍堰,4. 鋼板樁格型

15、圍堰,鋼板樁圍堰是使用鋼板樁逐根插打，鋼板樁之間相互咬接，最后封閉成一個(gè)整體，可以擋住外側(cè)的水土。 其優(yōu)點(diǎn)為：強(qiáng)度高，容易打入堅(jiān)硬土層；可在深水中施工，必要時(shí)加斜支撐成為一個(gè)圍籠。防水性能好；能按需要組成各種外形的圍堰，并可多次重復(fù)使用，因此，它的用途廣泛。 鋼板樁格型圍堰可在巖基或非巖基上，當(dāng)為非巖基時(shí)如砂卵石地基，其中不能含大量的漂礫或孤石，否則會(huì)造成大量板樁鎖口破裂，在這種情況下，鋼板樁是不適宜的。其平面型式有： 圓筒形格體、鼓形（扇形）格體、花瓣形格體,（1）圓筒形格體鋼板樁圍堰： 最大優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)格體可以依靠自身穩(wěn)定，與鄰接格體關(guān)系較小。缺點(diǎn)是格體直徑和高度受鋼板樁鎖口允許拉力限制，一

16、般只能用于1420m以下。,（2）鼓形格體鋼板樁圍堰： 鼓形格體鋼板樁應(yīng)力分布均勻，格體可通過延長(zhǎng)隔墻的辦法增加圍堰的有效寬度，因此能適應(yīng)較高的水頭，一般可用于水頭1420m的情況。但格體不能單獨(dú)維持穩(wěn)定，填土?xí)r需要保持相鄰格體內(nèi)填土高差小于2m，只適用平行于水流的縱向圍堰。,（3）花瓣形格體鋼板樁圍堰 可適用于擋水高度更大的情況。特別是可用于河道狹窄，格體必須緊靠堰內(nèi)建筑物布置，對(duì)單個(gè)格體穩(wěn)定要求更高的情況。但費(fèi)用較高、施工復(fù)雜。,5. 草土圍堰 逐層壓放草捆高出水面成迎水面斜坡，在斜坡上鋪一層散草后再鋪一層土并踏實(shí)，如此向前進(jìn)占，后部堰體逐漸沉入河底；,6.其它 框格填石圍堰/竹木籠圍堰/

17、鋼筋混凝土疊梁圍堰,第三節(jié) 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量,導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量是選擇導(dǎo)流方案、設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物的主要依據(jù)。 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量一般需要結(jié)合導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)流時(shí)段的分析來決定,第三節(jié) 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量,導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) (風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保證率標(biāo)準(zhǔn)) 導(dǎo)流時(shí)段 (主要指圍堰擋水施工的時(shí)段) 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量 (按導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)的導(dǎo)流時(shí)段的最大流量),1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn),(1)定義 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量進(jìn)行施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，它包括初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、壩體攔洪時(shí)的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)等。即：導(dǎo)流的擋水/泄水建筑物的泄水標(biāo)準(zhǔn) 高標(biāo)準(zhǔn)建筑物規(guī)模大，投資大，時(shí)間長(zhǎng) 低標(biāo)準(zhǔn)不能保證安全，施工被動(dòng) 因此，大型工程導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的確定，應(yīng)結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)度的分析，使所選標(biāo)準(zhǔn)更加經(jīng)濟(jì)合

18、理。,1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn),(2)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的確定 按水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范(SDJ338-89)的規(guī)定，施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)導(dǎo)流建筑物的級(jí)別和類型，在規(guī)范規(guī)定的幅度內(nèi)選定相應(yīng)的洪水重現(xiàn)期作為初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)。 導(dǎo)流建筑物的級(jí)別 (A)劃分依據(jù)保護(hù)對(duì)象，失事后果，使用年限，工程規(guī)模（堰高/庫(kù)容） (B)級(jí)別3/4/5級(jí)（施工規(guī)范） 當(dāng)導(dǎo)流建筑物根據(jù)表2.2.1指標(biāo)分屬不同級(jí)別時(shí)，應(yīng)根據(jù)其中最高級(jí)別為準(zhǔn)。但列為級(jí)導(dǎo)流建筑物時(shí)，至少應(yīng)有兩項(xiàng)指標(biāo)符合要求。,水利水電工程分等和水工建筑物分級(jí),水利水電工程分等指標(biāo),永久性 水工建筑物 分級(jí)指標(biāo),工程分等和水工建筑物分級(jí),表T1 ：導(dǎo)流建筑物級(jí)別劃分,注：,當(dāng)導(dǎo)流建

19、筑物根據(jù)劃分表分屬不同級(jí)別時(shí)，應(yīng)以其中最高級(jí)別為準(zhǔn)，但列為導(dǎo)流建筑物3級(jí)時(shí)，至少應(yīng)有兩項(xiàng)指標(biāo)符合要求。 導(dǎo)流建筑物包括擋水和泄水建筑物，兩者級(jí)別相同。 表列四項(xiàng)指標(biāo)均按施工階段劃分。 有、無(wú)特殊要求的永久性水工建筑物均針對(duì)施工期而言，有特殊要求的1級(jí)永久性水工建筑物系指施工期不允許過水的土石壩及其他有特殊要求的永久性水工建筑物。 使用年限系指導(dǎo)流建筑物每一導(dǎo)流分期的工作年限。兩個(gè)或兩個(gè)以上導(dǎo)流分期共用的導(dǎo)流建筑物，如分期導(dǎo)流一、二期共用的縱向圍堰，其使用年限不能疊加計(jì)算。 圍堰工程規(guī)模一欄中，堰高指擋水圍堰最大高度，庫(kù)容指堰前設(shè)計(jì)水位所攔蓄的水量，兩者必須同時(shí)滿足。,再根據(jù)導(dǎo)流建筑物的級(jí)別和類

20、型，在下表T2規(guī)定的幅度內(nèi)選定相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)。,表T2：導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)建筑物的類型和級(jí)別在規(guī)定幅度內(nèi)選擇。 初期導(dǎo)流階段標(biāo)準(zhǔn)可低一些，中后期標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)逐步提高；當(dāng)要求工程提前發(fā)揮效益時(shí)，相應(yīng)導(dǎo)流階段的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高一些；對(duì)特別重要的工程或者下游有重要工礦交通設(shè)施或城市時(shí)，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)提高。 結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)度綜合分析，使所選標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)水電工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，建筑物分別為3級(jí)的土石圍堰和混凝土圍堰，其最大風(fēng)險(xiǎn)度應(yīng)分別不超過15%和20%，4級(jí)圍堰風(fēng)險(xiǎn)度可相對(duì)略大些。對(duì)失事后果嚴(yán)重的工程，要考慮對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水的應(yīng)急措施。,風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算,假設(shè)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是洪水重現(xiàn)

21、期為T年，則任一年洪水出現(xiàn)的概率為1/T，不出現(xiàn)的概率為(1-1/T) ；假設(shè)導(dǎo)流建筑物使用年限為L(zhǎng)年，則洪水在L年中不出現(xiàn)的概率為(1-1/T) L 。而洪水出現(xiàn)的概率為1-(1-1/T) L ，也即風(fēng)險(xiǎn)度為：R=1-(1-1/T) L T，R。 L，R。 舉例： T=25年，L=1年，R=1-（1-1/25）=4% 現(xiàn)在施工期修改為3年，要求R不變，則： T=1/1-（1-R）1/L=74年 顯然設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大大提高。 應(yīng)該取圍堰建造資金與風(fēng)險(xiǎn)資金之和最小的導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)度分析,首先應(yīng)計(jì)算導(dǎo)流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)綜合風(fēng)險(xiǎn)率，然后綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)（損失）、投資（或費(fèi)用）與工期三者之間的關(guān)系，進(jìn)行多目

22、標(biāo)決策分析。 導(dǎo)流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)綜合風(fēng)險(xiǎn)率可用上游圍堰堰前水位來刻畫。影響堰前水位的隨機(jī)因素有施工洪水入庫(kù)過程、導(dǎo)流建筑物泄洪過程、庫(kù)容與水位關(guān)系、起調(diào)水位等，因此，風(fēng)險(xiǎn)率R可用下式表示： R=f（ZuHu） (16) 式中：Zu為上游圍堰堰前水位，m；Hu為上游圍堰堰頂高程，m。 如果考慮時(shí)間因素，則在圍堰的使用年限n內(nèi)，導(dǎo)流系統(tǒng)遭遇超標(biāo)洪水的動(dòng)態(tài)綜合風(fēng)險(xiǎn)率R(n)為： R(n)=1（1R）n (17),2 導(dǎo)流時(shí)段選擇,（1）導(dǎo)流程序 在工程施工過程中，不同階段可以采用不同的施工導(dǎo)流方法和擋水、泄水建筑物。不同導(dǎo)流方法組合的順序，通常稱為導(dǎo)流程序。 （2）導(dǎo)流時(shí)段 導(dǎo)流時(shí)段就是按導(dǎo)流程序所劃分的

23、各施工階段的延續(xù)時(shí)間，具有實(shí)際意義的導(dǎo)流時(shí)段，主要是指圍堰擋水而保證基坑干地施工的時(shí)間，所以也稱擋水時(shí)段。,2 導(dǎo)流時(shí)段選擇,目的：合理選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量 導(dǎo)流時(shí)段的劃分與河流的水文特征、水工建筑物的布置和型式、導(dǎo)流方案、施工進(jìn)度等因素有關(guān)。 按河流的水文特征可分為枯水期、中水期和洪水期。 在不影響主體工程施工的條件下，若導(dǎo)流建筑物只負(fù)擔(dān)枯水期的擋水、泄水任務(wù)，顯然可大大減少導(dǎo)流建筑物的工程量，改善導(dǎo)流建筑物的工作條件，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 因此，合理劃分導(dǎo)流時(shí)段，明確不同時(shí)段導(dǎo)流建筑物的工作條件，是既安全又經(jīng)濟(jì)地完成導(dǎo)流任務(wù)的基本要求。,幾種典型情況下的劃分原則,(1)、基坑內(nèi)施工工程量（

24、包括基礎(chǔ)處理等）較小，主體建筑物可在河道截流后的一個(gè)枯水期內(nèi)搶修至攔洪高程以上時(shí)，即可選擇在枯水期運(yùn)用的圍堰，導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量則選擇該枯水時(shí)段的某一頻率的洪水流量； (2)、基坑內(nèi)施工工程量（包括基礎(chǔ)處理等）較大，主體建筑物不能在河道截流后的一個(gè)枯水期內(nèi)搶修至攔洪高程以上時(shí)，對(duì)于土石壩等樞紐，若未完建壩體不允許溢流，基坑不允許過水，導(dǎo)流時(shí)段應(yīng)以全年為標(biāo)準(zhǔn)；,(3)、混凝土壩、堆石壩等基坑允許過水，當(dāng)河道洪水期與枯水期水位變幅較大時(shí)，可通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較選擇一定枯水期時(shí)段為圍堰擋水時(shí)段，相應(yīng)時(shí)段的一定頻率流量作為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量；洪水期洪峰來時(shí)可由壩體溢流，基坑內(nèi)停止施工；洪水過后圍堰擋水，基坑內(nèi)主體工程

25、正常施工。,實(shí)例： 潘家口二期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量由擋全年洪水下降為擋枯水，Q由11700立方/秒下降為1400立方/秒，高圍堰改為低圍堰，工期少了兩個(gè)月，投資減少580萬(wàn),3 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的確定要根據(jù)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)流時(shí)段及河流的水文特性來確定，這里分別介紹不過水圍堰和過水圍堰的設(shè)計(jì)流量確定方法。 1)、不過水圍堰（頻率法） 應(yīng)根據(jù)導(dǎo)流時(shí)段來確定。如果圍堰擋全年洪水，其導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量就是選定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的年最大流量，導(dǎo)流擋水與泄水建筑物的設(shè)計(jì)流量相同；如果圍堰只擋某一枯水時(shí)段，則按該擋水時(shí)段內(nèi)同頻率洪水作為圍堰和該時(shí)段泄水建筑物的設(shè)計(jì)流量，但確定泄水建筑物總規(guī)模的設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按壩體施工期臨時(shí)度汛

26、洪水標(biāo)準(zhǔn)決定。,2)、過水圍堰 （頻率法和實(shí)測(cè)資料分析法）,過水期的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與不過水圍堰擋全年洪水的標(biāo)準(zhǔn)相同；其相應(yīng)的導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量主要用于圍堰過水工況下，加固保護(hù)措施的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和穩(wěn)定分析，也用于校核導(dǎo)流泄水道的過水能力。 擋水期的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合水文特點(diǎn)、施工工期及擋水時(shí)段經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后在重現(xiàn)期320年范圍內(nèi)選定。當(dāng)水文系列較長(zhǎng)，大于或等于30年時(shí)，也可根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析選用。其相應(yīng)的導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量主要用于確定堰頂高程、導(dǎo)流泄水建筑物的規(guī)模及堰體的穩(wěn)定分析等。,3.導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量,允許基坑淹沒導(dǎo)流方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可以在研究工程所在河流水文特征及歷年逐月實(shí)測(cè)最大流量的基礎(chǔ)上，通過下述程序?qū)崿F(xiàn)。

27、1）據(jù)水文特征，假定一系列流量值，分別求出泄水建筑物上、下游水位。 2）據(jù)這些水位，決定導(dǎo)流建筑物的主要尺寸和工程量，估算導(dǎo)流建筑物的費(fèi)用。 3）估算由于基坑淹沒一次所引起的直接損失費(fèi)用和間接損失費(fèi)用。 4）根據(jù)歷年實(shí)測(cè)水文資料，統(tǒng)計(jì)超過上述假定流量的總次數(shù)，除以統(tǒng)計(jì)年數(shù)得年平均超過次數(shù)，亦即年平均淹沒次數(shù)。根據(jù)主體工程施工的跨汛年數(shù)，即可算得整個(gè)施工期內(nèi)基坑淹沒的總次數(shù)及淹沒損失總費(fèi)用。 5）繪制流量與導(dǎo)流建筑物費(fèi)用、基坑淹沒損失費(fèi)用的關(guān)系曲線，如圖1-32的曲線1和2，并將它們疊加求得流量與導(dǎo)流總費(fèi)用的關(guān)系曲線3。顯然，曲線3上的最低點(diǎn)，即為圍堰擋水期導(dǎo)流總費(fèi)用最低時(shí)的初選導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量。

28、6）計(jì)算施工有效時(shí)間，試擬控制性進(jìn)度計(jì)劃，以驗(yàn)證按初選的導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量，是否現(xiàn)實(shí)可行，以便最終確定一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又可行的擋水期和導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量。,基坑淹沒的直接損失費(fèi):,包括：基坑排水費(fèi)，基坑清淤費(fèi)，圍堰及其它建筑物損壞的修理費(fèi)，施工機(jī)械撤離和返回基坑的費(fèi)用及受到淹沒影響的修理費(fèi)，道路和線路的修理費(fèi)，勞動(dòng)力和機(jī)械的窩工損失費(fèi)等。,基坑淹沒的間接損失費(fèi):,包括：由于有效施工時(shí)間縮短時(shí)增加的勞動(dòng)力、機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模和臨時(shí)房屋等費(fèi)用。,總費(fèi)用最低點(diǎn),一個(gè)水利水電樞紐工程的施工，從開工到完建往往不是采用單一的導(dǎo)流方法，而是幾種導(dǎo)流方法組合起來配合運(yùn)用（見表1-4），以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 這種不同導(dǎo)

29、流時(shí)段不同導(dǎo)流方法的組合，通常稱為導(dǎo)流方案 。 導(dǎo)流方案的選擇受各種因素的影響。一個(gè)合理的導(dǎo)流方案，必須在周密研究各種影響因素的基礎(chǔ)上，擬定幾個(gè)可能的方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從中選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越的方案。,第四節(jié) 導(dǎo)流方案,二、導(dǎo)流方案選擇的影響因素 導(dǎo)流方案：不同導(dǎo)流時(shí)段所采用的不同導(dǎo)流方法的組合 1、水文氣象： 河谷寬、流量大、施工期長(zhǎng)、有通航要求分段圍堰導(dǎo)流。 河道窄、流量小、無(wú)通航要求全段圍堰導(dǎo)流。 2、地形：河谷形狀系數(shù)： 河床形狀系數(shù)k壩頂長(zhǎng)/最大壩高 k3.0，用隧洞導(dǎo)流 k4.5，且河谷不對(duì)稱，分期導(dǎo)流 k=3.04.5，隧洞、明渠、分段或幾種導(dǎo)流方式的組合,第四節(jié) 導(dǎo)流方案

30、,3、地質(zhì)與水文地質(zhì)：巖石性質(zhì)、地下水埋藏狀況； 4、水工建筑物的結(jié)構(gòu)特征和樞紐布置； 土壩、土石壩、堆石壩：不用過水圍堰。 高土石壩：不用分段導(dǎo)流方案。 砼壩：分段導(dǎo)流。 5、施工進(jìn)度、施工方法及施工場(chǎng)地布置 6、河流的綜合利用：通航、發(fā)電、灌溉、渠道供水、及漁業(yè)。,第四節(jié) 導(dǎo)流方案,二、選擇導(dǎo)流方案應(yīng)考慮的因素： 水文 地形 地質(zhì)及水文地質(zhì) 水工建筑物的型式與布置 施工期間河流的綜合利用 施工工期要求 在選擇導(dǎo)流方案時(shí)，除了綜合考慮以上各方面因素外，還應(yīng)使主體工程盡可能及早發(fā)揮效益，簡(jiǎn)化導(dǎo)流程序，降低導(dǎo)流費(fèi)用，使導(dǎo)流建筑物既簡(jiǎn)單易行，又適用可靠。,【實(shí)例一】遼寧省大伙房水庫(kù),【實(shí)例一】遼寧

31、省大伙房水庫(kù)（見附圖1-32），擋水建筑物為粘土心墻壩，壩頂長(zhǎng)1367m，最大壩高49.2m，屬級(jí)建筑物。左岸有泄洪發(fā)電隧洞及工業(yè)供水隧洞，右岸有溢洪道及熱電站供水隧洞。根據(jù)水文條件，全年可劃分為下表所列的幾個(gè)時(shí)段，各時(shí)段內(nèi)5%和0.5%頻率的最大流量也列在表中。表 渾河的水文特征時(shí)段與流量,大伙房導(dǎo)流方案（一）,本工程河床寬闊，汛期流量大，全年流量變幅亦大，采用分段圍堰法導(dǎo)流，將壩體分成三段進(jìn)行施工。施工前期由束窄河床壩段導(dǎo)流，后期利用永久隧洞導(dǎo)流。由于河床壩段（合龍段）須在一個(gè)枯水期內(nèi)完成截水槽、基礎(chǔ)處理和將壩體填筑到攔洪高程等任務(wù)，根據(jù)施工強(qiáng)度計(jì)算，無(wú)法完成。因此提前一年在冬季利用暖棚處

32、理河床壩段基礎(chǔ)。此時(shí)，河水由河灘上特為開挖的明渠下泄。 導(dǎo)流過程及控制性施工進(jìn)度計(jì)劃示于附表1-8中。由表可知，第一年，右岸壩段和隧洞先開工，河水由原河床下泄。此時(shí)，根據(jù)水位流量關(guān)系曲線，洪水將影響工程施工，需在隧洞的進(jìn)口修建小圍堰，右岸洼地要修建土圍堰以防護(hù)基坑。到了同年冬季枯水期，隧洞和右岸壩段繼續(xù)施工，同時(shí)在左岸灘地上開挖引河，使河水改道下泄。在河床段最枯水期內(nèi)搭蓋席棚，供給暖氣，在室外-40時(shí)繼續(xù)施工，完成該段的截水槽工程。導(dǎo)流引河按最枯水期的流量設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算，確定引河斷面為底寬20m，水深2.8m，邊坡1:1.5，引河進(jìn)口與河床底同高，并確定上游圍堰頂高程高出渠底3.5m。,大伙房導(dǎo)

33、流方案（二）,從第二年第二季度開始，左右岸壩段同時(shí)進(jìn)行施工。這時(shí)，需先將河床壩段已填筑的粘土心墻（與河底齊平）蓋上防沖的保護(hù)層，再將引河堵塞，水流仍由原河床壩段（即暖棚施工段）下泄。通過水力學(xué)計(jì)算，確定河床壩段的平均寬度為150m，泄洪時(shí)的水深為7.5m，上游水位壅高1.1m，圍護(hù)左右岸壩段基坑的上游圍堰堰頂高程高出河床約10m。同時(shí)，在隧洞進(jìn)出口修建較高的擋水圍堰，以防洞內(nèi)進(jìn)水，影響繼續(xù)施工。 第二年冬季（枯水期）（隧洞已經(jīng)完成）進(jìn)行河床截流并將河水引入隧洞宣泄。這時(shí)修建河床壩段的圍堰，仍用暖棚法恢復(fù)河床段粘土心墻的施工。第三年春汛時(shí)，需將河床段圍堰修高至15m，以攔春汛洪水（560m3/s

34、）。在第三年洪水期以前，攔河壩全面施工，其中主要是搶筑河床壩段。 第三年汛期須由壩體攔洪。因此，全壩須于汛期前填筑到攔洪高程。由調(diào)洪計(jì)算和施工進(jìn)度安排得知，河床段壩體不能在汛前按全斷面修筑到攔洪高程。本工程采用了：降低溢洪道底坎高程；壩體填筑采用臨時(shí)斷面等措施來滿足攔洪要求，順利地完成了導(dǎo)流任務(wù)。 本工程于第三年年底基本完工。,【實(shí)例二】四川省寶珠寺水電站工程,四川省寶珠寺水電站工程，是以發(fā)電為主，兼有灌溉、防洪等效益的綜合利用大型水電工程。擋水建筑物為混凝土重力壩，壩頂長(zhǎng)524.48m，最大壩高132m，水電站廠房為壩后式，屬級(jí)建筑物。根據(jù)水文資料分析，河流為山區(qū)型，洪水漲落變化大，一次江水

35、過程一般為13天。汛期在78月份，實(shí)測(cè)最大洪水流量為11300m3/s，其10%頻率的最大洪水流量為7800m3/s，5%頻率為9570m3/s；1%頻率為13000m3/s。河流多年含沙量2.04kg/m3；汛期平均含沙量2.72kg/m3；實(shí)測(cè)最大含沙量169kg/m3。 在施工組織設(shè)計(jì)中，擬定了五個(gè)導(dǎo)流比較方案：全段圍堰隧洞導(dǎo)流；右岸隧洞、過水圍堰、底孔導(dǎo)流；壩體臨時(shí)斷面擋水、右岸小明槽導(dǎo)流；右岸隧洞及左岸明槽導(dǎo)流；右岸大明槽導(dǎo)流、高圍堰擋水。經(jīng)過分析比較?？紤]到地質(zhì)條件差、工程量大 及投資大等因素，不宜開挖專用的導(dǎo)流隧洞。若汛期基坑過水，工期又難以保證，故最后決定采用右岸大明槽導(dǎo)流、高

36、圍堰擋水方案（見圖1-33）。,圖1-33 四川寶珠寺水電站分期導(dǎo)流布置圖 1-第一期圍堰軸線；2-導(dǎo)流明渠；3-第二期上游圍堰；4-第二期下游圍堰；5-縱向圍堰；6-導(dǎo)流底孔；7-混凝土重力壩；8-廠房,寶珠寺水電站工程導(dǎo)流方案說明,明槽所處河段正位于河彎段，上游天然河道的主流位于右岸，至明槽處，轉(zhuǎn)向左岸。根據(jù)水流情況，明槽宜布置在左岸。但由于地質(zhì)條件限制，左岸明槽需高邊坡開挖達(dá)140m，且?guī)r層傾向與坡向近于一致，邊坡穩(wěn)定條件更差，相應(yīng)的處理工程量較大；而右岸巖層傾向下游偏內(nèi)，對(duì)邊坡穩(wěn)定有利，故選定明槽布置于右岸。 導(dǎo)流程序與控制性進(jìn)度如下所述。 第一期工程：在第一期圍堰圍護(hù)下，修建右岸寬35m的導(dǎo)流明槽，河水由左岸