第1章 施工导流-第五节截流工程

由连续方程可得龙口流速计算公式：
V Q Bh

（4）
式中 V ——龙口计算断面平均流速； h ——龙口计算断面水深（从护底顶部算起） ；
B B
hc(hs) b
B
Q
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(b) (a)
H H H hs H H C C
Z
hs B
Z
C C
剖面
H hC
hs
(e)
图一 立堵截流示意图
（a）平面布置图； （b）沿河道中心线剖面图（淹没流） （c）沿河道中心线剖面图（非淹没流） （d） 梯形断面时c-c剖面 （e） 三角形断面时c-c剖面
戗堤
进占
合龙
闭气
截流布置示意图
2、截 流 的 基 本 方 法
截流的基本方法有立堵法和平堵法两种。 1）立堵法截流， 是将截流材料从龙口一端向另一端或两端 向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦 断。
（2）立堵法截流的程序
截流程序： 进占 护底及裹头
合龙
闭气。
• ①进占：在河床的一侧面或两侧面向河床 抛填截流流材料形成戗堤、束窄河床。
Q m B 2g H0


3
2
（3）
式中 B ——龙口平均过水宽度； H 0 ——龙口上游水头（龙口如有护底，应从 护底顶部算起）； m ——流量系数，按下式计算： Z 淹没流 m 0.385 H 0 小于0.3 Z 大于或等于0.3 非淹没流 H0
m (1 Z H0 ) Z H0
（3-1）
力强的地方，如岩基裸露或覆盖层较薄；
4、龙 口 位 置 和 宽 度
1）龙口位置
② 从地形条件来看，龙口河底不宜有顺流向陡坡和
深坑；龙口周围应有较宽阔的场地，离料场和特
殊截流材料堆场近些，便于施工布置和组织；
③ 从水力条件来看，设在河床主流部位，并使截流
前水流平顺；对于通航要求的河流，预留龙口一
般均布置在深槽主航道处。
柘溪 盐锅峡 石泉 刘家峡 龚嘴
确定方法
统计资料分析法 频率法 频率法 预报值比照频率法 预报值加安全裕度
4、龙 口 位 置 和 宽 度
1）龙口位置
龙口位置的选择，对截流工作顺利与否有密切关
系。戗堤轴线通常布置在横向围堰范围内。选择
龙口位置时，应着重考虑地质、地形条件和水力
条件。一般应考虑：
① 从地质条件来看，龙口应尽量选在河床抗冲刷能
H
，由 B ~ Q ~ H 上

为护底顶部高程或龙口底部高程（图一）。
4. 判断流态。 (4 1) ~ (4 4) 式计算水深。 按（4）式计算合龙过程的断面平均流速。
Hu (m)
B4=0 B3 Q1-3 Q1-2 Q1-1 Q1-0 Q2-3 Q2-2 Q2-1
Q1-4=0 Hu～Q1
5、截流水力计算
2）计算过程及方法：
图解法计算龙口流速（方法一）
①水量平衡 截流过程中，上游来水量（即截流设计流量） 将分经龙口、戗堤渗流、分水建筑物，并有一 部分拦蓄在水库中。若水库库容不大，拦蓄在 水库中的水量可忽略。对于立堵，作为安全因 素，也可忽略戗堤渗流量。
图解法计算龙口流速（方法一）
• 2）、截流设计流量的确定 注：对大型工程截流，通常以选取一 个流量为主，并考虑较大，较小流量出现 的可能性，用几个流量进行截流计算和模 型试验研究。
工程实例
截流设计流量 实测截流流量 （m3/s） （m3/s） 200 1600 200 220 600 80 447 80 210 426
工程名称
3、截流日期和截流设计流量
②工程实例
工程名称 水口 白山 大化 新安江 丹江口 葛洲坝 西津 最枯期 11~1月 12~1月 1~2月 10~12月 1~2月 1月下旬~2月下 旬 1~2月 截流时期 9月下旬 10月中旬 10月中旬 10月下旬 11月下旬10月下旬 1月上旬 11月中旬
从工程实例可看出，截流日期大部分在枯水期初、中
Φ0.8×6m装石竹 约 笼
20t重混凝土四面 7.5 体
3.5~4.0Φ1.0×15 7~8 m柴石枕
3．备料量 Q=K Ω
K－备料系数，考虑各种损失 Ω－戗堤体积
• 规范3.6.7规定：龙口段抛投的大块石、钢筋石笼、
混凝土四面体等，备用系数宜取1.2～1.3
• 截流备料总量的备料系数可取1.2～1.3
4、龙 口 位 置 和 宽 度
2）龙口的宽度
龙口的宽度应尽可能窄，但以不引起龙口 底部、两侧裹头部位和下游冲刷为限。 有通般要求——着重考虑通航要求。
合龙施工强度高，工程量不宜太大。
5、截流水力计算
1）目的： 截流水力计算的目的是确定龙口诸水力参数的变 化规律。它主要解决两个问题： 一是确定截流过程中龙口各水力参数，如单宽流 量q、落差z及流速v等的变化规律； 二是由此确定截流材料的尺寸或重量及相应的数 量等。 这样，在截流前，可以有计划、有目的地准备各 种尺寸或重量的截流材料及其数量，规划截流现场 的场地布置，选择起重、运输设备；在截流时，能 预先估计不同龙口宽度的截流参数，何时何处应抛 投何种尺寸或重量的截流材料及其方量等。
hc(hs)
在立堵截流中，常常规定：
• 当出现淹没流时，h hs ， hs 为龙口底部（ 或护底）以上的下游水深（图一）； • 当出现非淹没流时， h hc ，hc 为临界水深。
h 的计算按下列四种情况考虑：
1、梯形断面淹没流： 由于进占过程中龙口底部高程不变，
h hs
H
H
Z
hs
为常数。
截流日期大部分在最枯期前的主要原因：
•Ⅰ河水流量呈下降趋势 •Ⅱ能为截流后争取更多的施工时间
3、截流日期和截流设计流量
2）截流设计流量选用：
•
•
• •
频率法：截流时期内10%~20%频率的旬或月平 均流量； 统计资料分析法：根据多年实测流量资料统计 整理分析取具有典型性的流量并留有安全裕度 。 预报法：一种水文气象预报值比照某一频率值 确定另一种水文气象预报值加安全裕度的值。 据类似条件的工程； 根据现行规范，截流设计流量的标准可采用截 流时段内重现期为5~10年的月或旬平均流量。
B
(e)
龙口流速计算步骤如下：
1．绘制分流量 Qd 与上游水位 H 上 的关系曲线（图二 ），该曲线可通过计算或有试验得到。
2．绘制进占过程中龙口流量 Q 与 H 上的关系曲线 ，该曲线可由（2）式或（2-1）式求出。 3. 由（3）式或（3-1）式绘制曲线簇 （3）式中 H0 H上 H
3）其它截流方式
• （1）爆破截流、定向爆破截流：岩石坚硬，岸坡 陡峻。爆破砼预制体截流。 • （2）下闸截流——人工泄水道。 • （3）浮运沉箱或沉船法截流——海口工程。
每种截流方法都有一定的适用条件，根据我 国的国情及国内外截流的发展趋势，一般情况下 应优先考虑立堵法。如果河床易冲刷，可先平抛 护底；如果河床基岩面过光滑，可先平抛一些抗 冲性能好的材料加糙河床；如果龙口处有深坑或 水深过大，可适当平抛一部分。青铜峡、葛洲坝 和大化工程可为上述三种情况的典型。
（3）立堵法截流特点
优点： 不要架桥，准备工作简单。 造价低，施工速度快。 缺点： 单宽流量大，出现最大流速大 水流不平稳，流速分布不均匀 截流单个材料大 工作前线短 龙口基础要求高，坚硬耐冲
单宽流量大，出现最大流速大
（4）适用条件
• （1）岩基或覆盖层较薄的岩基河床。
• （2）当河床采用适当的护底措施，也可采 用。
第五节
1. 2. 3. 4. 5. 6.
截流工程
截流的概念 截流基本方法 截流日期及截流流量 龙口位置及宽度 截流水力计算 截流材料和备料量
1、截流的概念
在施工导流中，截断原河床水流，是 为“截流”；为了截流，先在河床的一侧 或两侧向河床中筑堤，该堤称为“戗堤” ；这种向水中填筑戗堤的过程就是“进占 ”；填筑戗堤使河床不断地变窄，最后形 成一个流速较大的缺口，叫做“龙口”； 最终封堵龙口的过程，即是“合龙”；合 龙后，戗堤虽高于水面，但其本身依然漏 水，因此须在戗堤上设置防渗设施，该项 工作即为“闭气”。
2．材料尺寸
▼ 依兹巴士公式（适用：粒径不太大的一般块石）
1 v K 2g D
v—水流流速 K—综合稳定系数：抗滑：0.90；抗倾：1.20 g—重力加速度 γ1—石块容重 γ—水容重 D—石块折算成球体的化引直径
▼ 经验流速
截流材料
土料 20~30kg重石块 50~70kg重石块 麻袋装土（ 0.7m×0.4m×0. 2m）
万安一期截流
时间： 1984.11 截流设计标准：11-12月5%月平均 设计流量： 877-772m3/s 实测流量： 297-264m3/s 龙口宽度： 80m 戗堤顶宽： 25m 截流历时： 9h8min 最大流速： 3.91m/s 实测落差： 1.12m 截流方式： 单戗双向立堵 截流材料： 石渣、平均0.3-0.4m块石，最大0.8-1.2m大 块石、2.5-5t混凝土五面体 最大抛投强度：1092m3/h
一般情况下，合龙过程中截流设计流量由四部分组 成： （2） Q Q Qd Qs Qac 式中 Q ——龙口流量； Qd——分流量（分流建筑物中通过的流量） Qs ——上游河槽中的调蓄流量； Qac——戗堤渗透流量。 当调蓄流量和渗透流量不计算，则有：
Q0 Q Qd
（2-1）
龙口流量按宽顶堰公式计算：
适用流速(m/s)
0.5~0.7 0.8~1.0 1.2~1.3 1.5
截流材料
3t重大块石或钢 筋石笼
适用流速(m/s)
3.5
4.5t重混凝土六面 4.5 体
5t重大块石，大 4.5~5.5 石串或钢筋 石笼
Φ0.5×2m装石竹 2.0 笼
12~15t重混凝土 四面体
7.2
Φ0.6×4m装石竹 2.5~3.0 笼
截流时，导流泄水建筑物已具备过水条件； 截流后，汛期前，施工进度安排要来得及渡汛； 截流期间，河流流量尽可能小、稳定； 截流期要选在对河流综合利用（航运）影响小的 时期； e) 截断龙口的一切准备工作已就绪。 f) 截流日期应尽量提前； g) 不应在冰期进行，以避免截流和闭气工作的复杂 化或失败。 a) b) c) d)
葛洲坝大江截流
时间： 1981.1 截流设计标准：12-1月5%月平均 设计流量： 5200-7300m3/s 实测流量： 4720-4190m3/s 龙口宽度： 203m 戗堤顶宽： 25m 截流历时： 36h23min 最大流速： 7.5m/s 实测落差： 3.23m 截流方式： 单戗双向立堵、拦石坎护底 截流材料： 大块石、15t、25t混凝土四面体 主要设备： 20-45t自卸汽车417辆、推土机、起重机、装载 机、挖掘机等 最大抛投强度：70000m3/d，3600m3/h
2）平堵法截流
龙口全线均匀地逐层抛投截流材料，直至 抛石堆体高出水面将河道水流截断为止。
（2）平堵法截流特点
优点： 流速分布均匀 单宽流量小，出现最大流速小 截流单个材料小 工作前线长，施工进度快 软基可利用 缺点： 龙口要架桥，造价高，碍航
（3）适用条件
• 平原软基河床，架桥方便，航运任务小的 河流
H H
hs hs
2. 梯形断面非淹没流：
h hc
有时为了简化计算，常用矩形断面临界水深代 替梯形断面临界水深，此时：
H
aQ 2 hc 3 gB 2
Z
H H
h
C
hs
C C
剖面
3. 三角形断面淹没流：
h hs
B hs n

4. 三角形断面非淹没流：
h hc
2aQ 2 15 hc ( 2 ) n g
B2
B1
B0
Q2-0
Q1(m3∕s)
Q2(m3∕s)
六、截流材料类型、尺寸和备料量
1．材料类型 • 块石
一般块石、石渣料、石渣混合料、大块石
• 人工块体
混凝土六面体、四面体、四脚体、钢筋混凝土构 架、钢筋笼、铅丝龙、合金网兜
6、截流材料和备料量
截流材料应尽可能就地取材，如梢料、麻袋 、草包、石料、土料等，南方如卵石竹笼、砾石 和杩槎等。实践证明，块石是主要材料。 截流水力条件差时，应用人工块体，如混凝 土六面体、四面体、四脚体及混凝土构架。 通过水力计算及工程拥有的起重运输设备能 力确定。
（2）立堵法截流的程序
截流程序： 进占 护底及裹头
合龙
闭气。
• ②护底及裹头：对河床及龙口戗堤端部进 行防冲加固。
（2）立堵法截流的程序
截流程序： 进占 护底及裹头
合龙
闭气。
• ③合龙：封堵龙口，使戗堤合龙。
（2）立堵法截流的程序
截流程序： 进占 护底及裹头
合龙
闭气。
• ④闭气：在戗堤迎水面设置防渗设施。
3、截流日期和截流设计流量
1） 截流日期的确定
截流年份根据枢纽工程施工控制性进度计
划或总进度计划决定。至于年内的截流时段选
择，应根据河流水文特性、气候条件、围堰
施工以及通航、过木等决定。一般宜安排在
汛后枯水时段，严寒地区应尽量避开河流流
冰及冰冻期。
3、截流日期和截流设计流量
1） 截流日期的确定 ①应考虑以下要求：