水運(yùn)工程施工：第二章 導(dǎo)流與基坑排水

1、第二章 導(dǎo)流與基坑排水 第一節(jié) 導(dǎo)流 在河流上修建建筑物，施工期間往往與通航、筏運(yùn)、漁業(yè)、灌溉或水電站運(yùn)行等水資源綜合利用的要求發(fā)生矛盾。 在河流上修建水運(yùn)工程時(shí)，為了使水工建筑物能在干地上進(jìn)行施工，需要用圍堰圍護(hù)基坑，并將河水引向預(yù)定的泄水通道往下游宣泄，這就是施工導(dǎo)流。施工導(dǎo)流廣義上可以概括為：“導(dǎo)、截、攔、蓄、泄”1. 導(dǎo) 如何將水流導(dǎo)向下游？2. 截 如何將原河床的水流攔斷，使其按照我們的意圖下泄？3. 攔 如何在洪水來臨時(shí)，攔住洪水，保證整個(gè)水利樞紐的安全渡汛?4. 蓄 如何在工程建設(shè)的中后期及時(shí)蓄水，保證工程的效益按時(shí)發(fā)揮？5. 泄 如何保證水流順暢流向下游？導(dǎo)流建筑物導(dǎo)流擋水建筑

2、物導(dǎo)流泄水建筑物圍堰導(dǎo)流明渠、導(dǎo)流隧洞、導(dǎo)流涵管、導(dǎo)流底孔等2011.09總裝機(jī)容量1820萬千瓦長江三峽大壩三峽大壩高185米，長2,309米。2011.09溪洛渡水電樞紐效果圖最大壩高278米總裝機(jī)容量1260萬千瓦 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：選定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，劃分導(dǎo)流時(shí)段，確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量；選擇導(dǎo)流方案及導(dǎo)流建筑物的型式；確定導(dǎo)流建筑物的布置、構(gòu)造及尺寸；擬定導(dǎo)流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截?cái)嗪哟菜?、攔洪渡汛和基坑排水等措施。導(dǎo)流工程內(nèi)容體系施工導(dǎo)流的基本方式圍堰工程導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的確定(導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)流程序) 導(dǎo)流方案的選擇截流工程 攔洪渡汛 蓄水計(jì)劃與封堵技術(shù) 基坑排水施工導(dǎo)流的

3、基本方式一、施工導(dǎo)流的基本方法（分段圍堰法、全段圍堰法）1、分段圍堰法導(dǎo)流（分期導(dǎo)流）1）定義分段圍堰法導(dǎo)流亦稱分期導(dǎo)流，就是用圍堰將水工建筑物所在的河段分段分期圍護(hù)起來的施工方法。河水通過束窄河床、壩體缺口、壩體底孔等下泄。兩段兩期采用較多。2）擋水建筑物上下游圍堰、縱向圍堰3）泄水建筑物 束窄原河床，混凝土壩的壩體預(yù)留缺口、壩體底孔，明槽，平原河道低水頭河床徑流電站的廠房等。4）適用 流量較大的平原河道或河谷較寬的山區(qū)河流上修建混凝土壩樞紐時(shí)較為常用。5）工程實(shí)例（圖示）分 段 圍 堰 法。2010.09工程實(shí)例三峽水利樞紐施工導(dǎo)流分期導(dǎo)流三峽平面布置2010.09工程實(shí)例-三峽水利樞紐施

4、工導(dǎo)流三峽一期導(dǎo)流2010.09工程實(shí)例-三峽水利樞紐施工導(dǎo)流三峽二期導(dǎo)流2010.09工程實(shí)例-三峽水利樞紐施工導(dǎo)流三峽三期導(dǎo)流龔嘴水電站明渠導(dǎo)流天生橋二級水電站導(dǎo)流2、全 段 圍 堰 法 1）定義在河床主體工程的上下游各建一道攔河圍堰，令河水經(jīng)河床以外的臨時(shí)泄水道或永久泄水建筑物下泄。主體工程完成或接近完成時(shí)，將臨時(shí)泄水道封堵。(圖示)2）擋水建筑物 上下游圍堰3）與泄水建筑物對應(yīng)的導(dǎo)流方法A.隧洞導(dǎo)流B.明渠導(dǎo)流C. 涵管導(dǎo)流適用于導(dǎo)流流量較小的河流或只擔(dān)負(fù)枯水期的導(dǎo)流，一般在修筑土壩、堆石壩等工程中采用。2010.09溪洛渡導(dǎo)流平面布置圖2010.092010.09隧 洞 導(dǎo) 流 隧洞

5、導(dǎo)流是在河岸中開挖隧洞，在基坑的上下游修筑圍堰，河水由隧洞下泄。1.布置1) 隧洞進(jìn)出口應(yīng)同上下游水流相連，與主河道的交角以 30o 為宜；2)隧洞進(jìn)出口應(yīng)與上下游圍堰相隔適當(dāng)距離，一般大于50 米； 3)導(dǎo)流隧洞應(yīng)盡可能與永久建筑物相結(jié)合。2.適用河谷狹窄的山區(qū)河流。3.工程實(shí)例龍羊峽水電站導(dǎo)流毛 家 村 水 庫 導(dǎo) 流明 渠 導(dǎo) 流明渠導(dǎo)流是在河岸上開挖明渠，在基坑的上下游修筑圍堰，河水由明渠下泄。1.布置 1)明渠進(jìn)出口應(yīng)同上下游水流相連，與主河道的交角以 30o 為宜； 2)明渠進(jìn)出口應(yīng)與上下游圍堰相隔適當(dāng)距離，一般以50100 米為宜； 3)明渠離基坑應(yīng)有相當(dāng)距離； 4) 明渠應(yīng)盡可

6、能與永久建筑物相結(jié)合2.適用岸坡平緩或有一岸具有較寬的臺地、埡口或古河道的地形3.實(shí)例阿 斯 旺 水 壩 導(dǎo) 流適用于導(dǎo)流流量較小或只擔(dān)負(fù)枯水期的導(dǎo)流任務(wù)，適用于土壩、堆石壩，涵管埋入壩下。涵管導(dǎo)流第二節(jié) 圍堰工程一、圍堰的作用二、圍堰的施工特點(diǎn)三、圍堰分類四、選擇圍堰型式的原則五、幾種圍堰1、土石圍堰2、混凝土圍堰3、草土圍堰4、木（竹)籠圍堰5、鋼板樁圍堰6、充泥袋圍堰圍堰的作用為永久建筑物創(chuàng)造干地施工條件；與已完建的永久建筑物共同擋水，電站提前在施工期發(fā)電；與永久建筑物相結(jié)合，成為永久建筑物的一部分。圍堰的施工特點(diǎn)大多在流水中修建，土石圍堰下部(水下)填料為直接向水中拋填施工，水上部分分

7、層干填碾壓施工；堰體拋填程序是堰體尾隨截流戧堤進(jìn)占，截流龍口合龍后圍堰全斷面拋填施工；施工程序?yàn)橄忍钪唧w，再施工防滲體；汛前需搶筑至度汛高程；需部分拆除。材料和水流方向的相對位置和壩軸線的相對位置過水與否施工條件施工時(shí)段圍堰分類土石、混凝土、鋼板樁、漿砌石、竹籠、木籠、草土橫向、縱向上游、下游過水、不過水干地施工、水下施工枯水期擋水、全年擋水具有足夠的穩(wěn)定性、防滲性、抗沖性和一定的強(qiáng)度；就地取材造價(jià)便宜、構(gòu)造簡單，修建、拆除都方便；圍堰的布置應(yīng)力求使水流平衡，不發(fā)生嚴(yán)重的局部沖刷；接頭聯(lián)接要安全可靠，不致發(fā)生集中滲漏破壞；必要時(shí)，應(yīng)設(shè)置抵抗冰凌、船筏沖擊破壞的設(shè)施；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不宜太高。選擇圍堰

8、型式的基本原則充分利用當(dāng)?shù)夭牧希瑢A(chǔ)適應(yīng)性強(qiáng)，施工工藝簡單，拆除方便。通常作為橫向圍堰。一般由支撐體、防滲體及過渡材料組成。防滲體可選用土質(zhì)心墻、土質(zhì)斜墻、鋼板樁心墻、混凝土心墻、混凝土防滲墻、高壓噴射灌漿防滲墻、控制性灌漿防滲墻、瀝青混凝土防滲墻或土工膜等。作縱向圍堰時(shí)，防沖問題是難題，一般迎水面流速宜控制在5m/s。一般不作過水圍堰土石圍堰材料組成均質(zhì)土圍堰土石混合圍堰防滲體結(jié)構(gòu)斜墻（帶水平鋪蓋）圍堰斜心墻圍堰心墻圍堰垂直防滲圍堰防滲體材料塑性剛性土石圍堰的分類在山區(qū)河流中，當(dāng)洪枯流量和水位變幅均較大時(shí)，可采用過水圍堰。過水圍堰在汛期通過堰體宣泄部分洪水，可減少導(dǎo)流建筑物的規(guī)模，其工程量

9、和高度比全年擋水圍堰小。會(huì)因汛期淹沒基坑而損失工期。堰體形狀：實(shí)用堰、寬頂堰溢流面所用材料：混凝土面板、混凝土楔型體護(hù)面板、大塊石或石籠護(hù)面、塊石加鋼筋網(wǎng)護(hù)面、瀝青混凝土面板。消能防沖方式：鎮(zhèn)墩挑流式、順坡護(hù)底式。過水土石圍堰溪洛渡導(dǎo)流平面布置圖下游視角上游圍堰典型斷面圖 下游圍堰典型斷面圖 貴港航運(yùn)樞紐水電站二期上游土圍堰 貴港航運(yùn)樞紐水電站二期下游土圍堰 土質(zhì)心墻圍堰-三門峽土質(zhì)斜墻圍堰-葛洲壩混凝土防滲墻圍堰-三峽黃龍灘土石過水圍堰：混凝土板護(hù)面、順坡護(hù)底式溢流堰土石過水圍堰-天生橋宜建在巖石地基上，適用于縱向和橫向過水圍堰，一般需在土石圍堰的保護(hù)下進(jìn)行施工。縱向圍堰主要受基坑抗沖流速控

10、制。抗沖及抗?jié)B性能好、底寬小、易于與永久混凝土建筑物相連接。必要時(shí)允許堰頂過水。造價(jià)高、施工條件嚴(yán)格、工期長。混凝土圍堰結(jié)構(gòu)型式重力式、空腹式、支墩式、拱式、圓筒式施工方法干地澆筑水下澆筑預(yù)填骨料灌漿碾壓式裝配式混凝土圍堰的分類貴港航運(yùn)樞紐水電站 縱向圍堰充水段剖面圖貴港航運(yùn)樞紐水電站縱向混凝土圍堰下游段剖面混凝土重力式圍堰-三峽草土圍堰是以麥草、稻草和土料為主要材料構(gòu)筑的臨時(shí)性擋水施工圍堰。草土圍堰具有就地取材、施工方便、拆除容易、適應(yīng)河床變形、防滲性能好(尤其是在高含沙河流中)等優(yōu)點(diǎn)。 草土圍堰可以在流水中施工，有散草法、捆草法和埽捆法等方法。 一般適用于水深不超過68米，流速低于3.5米

11、/秒的流水中。沉陷量較大、草料易腐朽，使用時(shí)間一般不超過2年。草土圍堰草土圍堰斷面示意圖1-戧土；2-土料；3-草捆貴港航運(yùn)樞紐水電站一期堆石草土圍堰斷面草土圍堰工程實(shí)例木（竹）籠圍堰是用圓（方）木或圓柱形竹籠疊成的多層框架、填充石料組成的擋水結(jié)構(gòu)。施工簡便，適應(yīng)性廣，與土石圍堰相比具有斷面小、抗水流沖刷能力強(qiáng)。一般用作分期導(dǎo)流的縱向圍堰，可在1015m的深水中修建。目前一般不采用。木（竹)籠圍堰都江堰榪搓都江堰捶笆適用于水深4m以上，河床覆蓋層較厚的砂類土、碎石土和半干性粘土，風(fēng)化巖層等基礎(chǔ)工程。矩形、多邊形、圓形等。直形、Z形、槽形、工字形等，可作成單層與雙層圍堰。鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰示意

12、圖鋼板樁圍堰施工現(xiàn)場鋼板樁圍堰施工現(xiàn)場鋼板樁圍堰施工現(xiàn)場鋼板樁圍堰施工現(xiàn)場圖1 長江干流歷史上的三次截流123截流工程一、概念二、截流的基本方法1、戧堤法截流 ：立堵、平堵、混合截流2、無戧堤截流建閘截流、定向爆破截流、浮運(yùn)結(jié)構(gòu)截流、預(yù)制混凝土爆破體、水力沖填等三、截流時(shí)段及截流流量截流的概念1、定義在導(dǎo)流泄水建筑物接近完工時(shí)，即以進(jìn)占方式自兩岸或一岸建筑戧堤形成龍口，并將龍口防護(hù)起來，待導(dǎo)流建筑物完工以后，擇時(shí)以最短時(shí)間將龍口堵住，截?cái)嗪恿鳌?、截流過程“戧堤”為了截流，先在河床的一側(cè)或兩側(cè)向河床中筑堤，該堤稱為戧堤；3、截流是在河床中修筑橫向圍堰工作的一部分。布置截流戧堤一般作為圍堰堰體的

13、一部分。應(yīng)考慮與圍堰防滲體的關(guān)系，防止截流合龍時(shí)戧堤進(jìn)占拋投流失進(jìn)入防滲部位。截流戧堤在上游圍堰內(nèi)的位置，最好布置在圍堰的背水側(cè)。截流戧堤斷面型式梯形堤頂寬度主要與拋投強(qiáng)度、行車密度和拋投方式有關(guān)，通常為1520m。有時(shí)為提高拋投強(qiáng)度，堤頂寬度可達(dá)30m。 堤頂高程按高于截流施工期當(dāng)旬20年一遇最大流量對應(yīng)上游水位加0.51.0m控制。兩端高、中間低，頂面縱坡一般不大于5，局部不大于8。邊坡由拋投料自然休止角決定。截流戧堤戧堤法截流的過程整個(gè)截流過程包括戧堤的進(jìn)占、龍口范圍的加固、合龍和閉氣等工作。圍堰堰體的拋填程序是堰體尾隨截流戧堤進(jìn)占，截流后圍堰全斷面施工。 第一階段 預(yù)進(jìn)占 第二階段 龍

14、口保護(hù)截流過程 第三階段 龍口段進(jìn)占（龍口合龍） 第四階段 閉氣戧 堤戧 堤龍口圖2 水文施測視頻1 長江三峽明渠截流特別工程措施單寬流量隨龍口縮窄而增大，直到最后接近合龍時(shí)急劇下降。立 堵一岸另一岸；兩岸中間 束窄龍口一般適用于大流量、巖基或覆蓋層較薄的巖基河床。對于軟基河床如果護(hù)底措施得當(dāng)，采用立堵法截流也同樣有效。 特點(diǎn)：施工簡單、快速經(jīng)濟(jì)、干擾小。單戧立堵截流常被優(yōu)先采用。水流條件較差，河床易沖刷，要求截流材料粒徑較大，需護(hù)河底。端部進(jìn)占工作面較小，施工強(qiáng)度受限制。三峽、三門峽、漫灣、水口、小浪底、大朝山、溪洛渡等。沿龍口全線均勻地拋筑戧堤，逐層上升。適用于軟基河床。特點(diǎn)：水力學(xué)條件良

15、好，拋投強(qiáng)度大。準(zhǔn)備工作量大，需架設(shè)棧橋（浮橋、纜機(jī)），造價(jià)高，浮橋架設(shè)和錨固工作常常阻航。平 堵單寬流量較小，最大流速較小，流速分布較均勻?；旌辖亓髁⑵蕉孪攘⒍隆⒑蠹軜蚱蕉?。平立堵先平堵(平拋?zhàn)o(hù)底)、后立堵，適用于軟基河流。平拋墊底的作用：減少陸上進(jìn)占水深、減少堤頭坍塌、減小河底沖刷。丹江口，葛洲壩 截流時(shí)段的選擇原則宜選擇河道枯水期較小流量時(shí)段。應(yīng)考慮圍堰施工工期，確保圍堰安全度汛。應(yīng)考慮對河流的綜合利用影響最小。有冰情的河道截流時(shí)段不宜選在冰凌期。截流時(shí)段一般多選在枯水期前段，流量已有明顯下降的時(shí)候，而不一定選在流量最小的時(shí)刻。在實(shí)際施工中，還須根據(jù)當(dāng)時(shí)的水文氣象預(yù)報(bào)及實(shí)際水情分析進(jìn)行修正，最后確定截流日期。 截流時(shí)段及截流日期枯水期：汛后退水時(shí)段（枯水期前段）穩(wěn)定枯水時(shí)段（枯水期中段）旬前迎水時(shí)段（枯水期后段）某工程洪水期和枯水期界限不明顯，一般11月至次年4月底為枯水期，5月至10月為洪水期。例各月最大瞬時(shí)流量表（m3/s）：頻率123456789101112全年5%15