水利工程施工完整版

隧洞导流的适用条件及特点
• 适用条件
– 狭谷地形，河道狭窄，两岸山体陡峻，山体 厚实，具备成洞条件
– 土石坝、拱坝应用较多
• 特点
– 造价昂贵 – 泄水能力有限
• 汛期洪水淹没基坑或与其他导流建筑物联合泄流 • 尽量与泄洪洞、引水洞、尾水洞、放空洞等永久隧洞相结合
三、淹没基坑法导流
• 采用过水围堰、允许基坑淹没的导流方法
– 通航筏运安全 – 围堰河床抗冲安全
• 各段工程量、施工强度均衡 • 便于布置后期导流泄水建筑物 • 避免后期围堰过高或截流落差过大
分段围堰法导流的适用情况
• 河床宽、流量大、工期长的工程
–一般是混凝土重力坝工程
• 通航的河流 • 冰凌严重的河流
分段围堰法后期泄水通道
• 导流底孔
–底孔导流
• 坝体缺口
– 导流隧洞、河床外的导流明渠
二、全段围堰法导流
• 用围堰一次拦断河床 • 把河床部位全部围护起来同时施工 • 水流经河床以外的泄水建筑物下泄
– 永久 – 临时
• 使用完毕封堵
全段围堰法导流泄水建筑 物类型
• 导流隧洞
–隧洞导流
• 导流明渠
–明渠导流
• 导流涵管
–涵管导流
1.隧洞导流
• 在河岸山体中开挖隧洞 • 在基坑上下游修筑围堰 • 水流由隧洞下泄
➢ (1) 编制施工组织设计 ➢ (2) 组织有序的施工 ➢ (3) 开展观测、试验和研究
针对新问题找出新的解决办法
水利工程施工的特点
• 最突出的是水流控制 • 投资规模大、关系国计民生
–质量责任重大
• 涉及面广，影响部门多 • 偏远的野外作业 • 施工组织难度大 • 安全、环保的压力大
二、我国水利工程施工的成就与展望
水下抛填 • 斜墙围堰上游坡比1：3左右，下游坡比1：1.5左右
心墙式围堰
• 覆盖层较厚的情况
• 覆盖层防渗
• 心墙材料
–混凝土防渗墙
–与覆盖层相同
–高喷墙 –自凝灰浆墙 –惟幕灌浆
–渗透系数小于10-4cm/s的防渗 土料
–复合土工膜
2.过水土石围堰
• 围堰堰体允许过水 • 防渗处理与不过水土石围堰相同 • 采取可靠的加固保护措施
一、分段围堰法导流
• 分段围堰法导流：
–用围堰把水工建筑物分段，分期围护起来进行施工 的方法
–也称分期围堰法
分段和分期
• 分段： 在空间上用围堰将建筑物分为若干施工 段
• 分期： 在时间上将导流分为若干时期
常见的导流分期、围堰分段方法
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
ⅠⅡ 两段两期
Baidu Nhomakorabea
ⅠⅡ 三段两期
ⅠⅡ 三段三期
ⅠⅢ 三段三期
• 纵向围堰
–根据束窄河段水面曲线确定 –可按阶梯或斜线布置
三、围堰的接头和防冲
• 1.围堰的接头处理
– 混凝土（岩石岸坡）和土石围堰接头
• 防止防渗体部位出现集中的接触渗漏
– 接头处理的措施
• 连接部位采用混凝土刺墙连接 • 加大连接部位土石围堰防渗体的宽度
2. 围堰的防冲
防冲刷的重点部位：
–堰脚及基础
水利工程施工
绪论
《水利工程施工》
• 一门专业课
– 有些院校的一个专业，设计院的一个专业，专门的施工单位
• 一个学科
– 施工技术（方法、步骤、材料、机械），施工组织和管理
施工的定义
• 在特定的空间，组织、使用资源，按照规定的 方法和步骤，形成符合要求的建筑物
一、水利工程施工的任务和特点
▪ 水利工程施工的主要任务
–缺口导流
• 导流明渠
–明渠导流
1.底孔导流
• 事先在混凝土坝体内修建临时或永久底孔 • 让全部或部分流量通过底孔宣泄到下游
– 坝上工程继续施工 – 临时底孔使用完毕需要封堵 – 混凝土坝分段分期导流的最普遍方式
2.坝体缺口导流
• 混凝土坝汛期部分坝段过流，其他坝段继续施工 • 汛期过后，缺口坝段再恢复施工
• 跨流域调水是将来的重点
第一章
施工水流控制
在江河上修建水工建筑物必须解决的问题
• 怎样才能进入河道进行施工 • 如何避免洪水对施工的威胁 • 如何减少施工对其他部门的影响 • 如何让工程尽快发挥效益
–解决这些问题需要对江河水流进行控制
施工水流控制
• 水利水电工程整个施工过程中的水流控制简称为 施工水流控制，又称施工导流
• 特点
– 应用最广泛 – 充分利用当地材料或开挖弃渣，构造简单 – 施工方便，适应多种地基条件
• 可以在动水中、深水中、岩基上或有覆盖层的河床上修建
– 工程量大，堰身沉陷变形较大 – 不允许堰顶过水，所以汛期应有防护措施
结构型式选择
• 斜墙式围堰 • 心墙式围堰
斜墙式围堰
• 基岩河床或覆盖层厚度不大 • 当地有足够的渗透系数小于10-4cm/s的防渗土料 • 防渗土料为砂壤土或风化砂可直接水下抛填，粘土不适于
• 具体标准可以通过导流风险度分析确定
–综合考虑风险 (损失)、投资 (费用)与工期三者之 间的关系，进行多目标决策分析
选择导流标准需要特别关注的问题
• 拦洪库容大的不过水高土石围堰
–失事后果一般比较严重 –导流标准不宜太低 –考虑超标准洪水的应急措施
• 教材上龙羊峡工程的例子
二、导流时段
• 导流时段
导流设计流量
• 选择导流方案、设计导流建筑物的主要依据 • 需结合导流标准和导流时段的分析来决定
一、导流标准
• 进行导流设计、选择导流设计流量的标准
–以洪水重现期表征的施工导流安全防护标准 –蓄水标准采用来水保证率
• 根据导流阶段和导流工作内容的不同，选择不 同的导流标准
–包含一系列的标准
导流的三个阶段
– 洪水来临，围堰过水，基坑被淹没，河床部分停工 – 洪水退落，围堰挡水时再继续施工
淹没基坑法导流的适用条件及特点
• 适用条件
–山区河流， 洪水期流量大、历时短，枯水期流量 则很小，水位暴涨暴落、变幅很大
–坝身允许过水
• 混凝土坝或经过防护处理的堆石坝
–采用过水围堰
• 围堰可以反复过水而不被冲毁，水退后可正常挡水
• 按基坑过流情况分
–过水围堰、不过水围堰
围堰的基本要求
• 满足挡水防渗的基本功能要求 • 安全
–强度、稳定性、抗冲刷、联结处防集中渗漏
• 廉价
–就地取材，构造简单，修建、拆除容易
一、围堰的基本型式及构造
• 重点介绍三种常用型式：
– 不过水土石围堰. – 过水土石围堰 – 混凝土围堰
1.不过水土石围堰
• 应用比较广泛 • 常见应用方式
–拱围堰作横向围堰 –重力式围堰作纵向围堰
二、围堰的平面布置及堰顶高程
• 1.围堰的平面布置
–主要考虑两个方面的问题：
• 基坑的大小要合适
–围堰距主体建筑物的距离
• 河道水流平顺
–围堰相对水流的方向
上下游围堰距主体建筑物的距离
• 基坑坡趾与主体工程轮廓之间的距离，不应小于20~30m • 便于布置排水设施、交通运输道路及堆放材料和模板等。
–根据围堰的修筑和使用方式，导流分为三类
•分段围堰法导流 •全段围堰法导流 •淹没基坑法导流
基坑和围堰
– 1、基坑
• 一般工程
– 基础开挖后形成的从建基面到原地面的施工工作空间
• 水电工程
– 除了开挖形成的基坑外，把围堰围护范围内的施工工作空间也 称作基坑
– 2、围堰
• 围堰就是围护基坑的临时构筑物
–干地施工 –减少影响
• 时间
–整个施工过程
• 常用称谓：
–施工导流、导流
第一节
施工导流方式与泄水建筑物
导流方式分类
• 导流一般需要修筑围堰 • 围堰在导流中具有重要作用
–围护基坑 –把水流导向预定的泄水通道下泄
• 导流和围堰是往往是分不开的，可以根据 围堰的修筑和使用方式对导流进行分类
导流方式分类
纵向围堰距主体建筑的距离
➢根据具体条件、需要来定
上下游围堰相对水流的方向
分段围堰法，上、下游围堰呈梯形布置
保证水流顺畅 便于运输道路的布置和衔接
全段围堰法，上、下游围堰与主河道垂直
减少工程量
2.堰顶高程
• 取决于导流设计流量及围堰的工作条件
• 上下游围堰
–水位+波浪爬高+安全超高 –参考教科书、有关规范、手册 –围堰具备蓄水能力时，水位通过调洪计算来确定
– 保护的重点：
–下游堰面 –下游堰脚
–主要防护措施
–混凝土板护面 –加筋护面 –钢筋石笼护面
(1)混凝土板护面过水土石围堰
(2)加筋过水土石围堰
• 下游坡面铺设钢筋网，防止坡面块石被冲走 • 下游侧堰体内埋设水平向主锚筋，防止下游坡连同堰顶一
起滑动
– 造价低于混凝土板护面过水土石围堰
3. 混凝土围堰
• 可以概括为：采取“导、截、拦、蓄、泄”等工 程措施，来解决施工和水流蓄泄之间的矛盾，避 免水流对水工建筑物施工的不利影响，把水流全 部或部分导向下游或拦蓄起来，以保证水工建筑 物的干地施工和在施工期内不影响或尽可能少影 响水资源的综合利用
施工水流控制
• 措施：
–“导、截、拦、蓄、泄”等
• 目的：
3.明渠导流
• 在第一期围堰围护下先修建导流明渠
– 河水由束窄河床下泄 – 导流明渠河床侧的边墙用作第二期的纵向围堰
• 第二期水流经由导流明渠下泄
明渠导流
分期围堰法后期导流方式的特点
• 三种方式均为河床内过流方式 • 最适合用于混凝土重力坝 • 土石坝、拱坝采用分段围堰法，后期导流应采用河床外过流方式
围堰的防冲措施
• 设置导流墙
– 尽量使水流平顺进出束窄河段
• 局部保护，提高抗冲刷能力
– 护底、护坡和裹头 – 材料
• 大粒径材料：大块石、铅丝笼 • 耐冲材料：柴排
四、围堰的拆除
• 作为临时结构的围堰，需要拆除 • 土石围堰直接机械挖除 • 混凝土围堰爆破拆除
– 需对爆破震动进行控制
第三节 导流设计流量
• 成就 • （1）施工水流控制
（2）土石方工程
（3）基础处理工程
（4）土石坝工程
(5) 混凝土工程
关于成就
• 空白多，欠帐多 • 国情，实际需要 • 得益于材料、机械科学的发展
展望
• 中国的水电开发利用程度比较低 • 水电施工在我国有巨大的发展空间
– 需要解决的问题非常多 – 情况非常复杂 – 难度非常大
• 段数和期数可以不同
–安排不同的段在不同的期内施工
分段围堰法导流的关键问题
• 前期围堰束窄了原河床 • 前期水流通过束窄河床下泄 • 关键问题
–纵向围堰位置的确定 –河床的束窄程度的选择
纵向围堰位置及河床束窄程度的 选择
• 充分利用河心洲、河心岛 • 考虑利用永久建筑物的导墙、隔墙 • 考虑允许流速限制
–导流工作的阶段及所处的时间段
• 导流时段划分
–导流工作的阶段划分 –导流工作的整个过程可以根据不同的界定标准划分
为依次相连的若干导流时段 –采用不同的界定标准，可以作出不同的导流时段划
分，因此导流时段具有多种划分方法 –导流工作贯穿于整个施工过程，因此施工过程可以
根据导流时段进行阶段划分 –事实上水电工程的施工进度就是以某种导流时段划
分为主线来描述的
导流时段与河道流量变化过程的关系
为什么选定了洪水标准，要研究导流时段？ 因为不同的时段来水不同！
各导流时段导流设计流量的确定
• 导流标准对应的本时段最大来流量
–导流标准
• 选定的洪水重现期
–导流时段处于枯水期
• 选定洪水重现期对应的枯水期最大流量
–导流时段跨汛期
• 选定洪水重现期对应的全年（汛期）最大流量
• 特点
–在全段围堰法和分段围堰法中均可使用
多种导流方式的灵活运用
• 多种导流方式在不同的阶段灵活应用，才 能合理解决一个工程在整个施工期间的导 流问题
第二节
围堰工程
围堰的分类
• 按筑堰材料分
–土石围堰、混凝土围堰、草土围堰、钢板桩格形围堰
• 按与水流方向的相对位置分
–纵向围堰 –横向围堰
• 上游围堰、下游围堰
其他标准在相应部分提及
• 后期导流标准
• 导流泄水建筑物封堵标准
–下闸设计流量标准
–封堵施工导流标准
• 水库蓄水标准 • 导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准
导流建筑物洪水标准的确定
• 导流建筑物
– 挡水建筑物：围堰 – 泄水建筑物：导流洞、导流底孔等
• 首先确定导流建筑物的级别 • 根据级别和类型在规范规定的幅度内选择
导流建筑物的级别
导流建筑物级别划分
导流建筑物洪水标准的选择
• 根据导流建筑物的级别和类型在下表规定的范围内 选择
–实际是以围堰为主来选择
导流建筑物洪水标准划分
导流标准风险度分析
• 规范给出了导流建筑物洪水标准的选择范围
• 必须从中确定具体的标准
–标准太低
• 不能保证工程安全
–标准太高
• 导流费用增加
• 初（前）期导流
• 建筑物最低部位超出围堰以前
• 中期导流
• 从建筑物最低部位超出围堰到导流泄水建筑物封堵
• 后期导流
• 从导流泄水建筑物封堵到工程完建
不同阶段的导流标准
• 初期导流标准
• 导流建筑物洪水标准
• 截流标准
• 围堰修筑期防护标准
教材本节介绍的导流标准
• 中期导流标准
• 坝体施工期临时渡汛洪水标准