围堰工程简介
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1 .5 1 :
0 . 2
81.5m
1:2 .5
25.0m 69.0m
1: 1. 截流戗堤 3
石渣料
石渣混合料
反 75 滤 料
风化砂
围堰轴线 200.6m
1: 1. 1
1: 1.
(3)围堰的施工
序号
1 2 3 4 5 6
工程名称
碧口 龙羊峡 鲁布革 漫湾 奥洛维尔 阿可索桑博
国家
中 中 中 中 美 加纳
二、 围堰的平面布置与堰顶高程
1. 围堰的平面布置
▼ 堰内空间
主体建筑物轮廓、排水设施、交通运输道 路及堆放材料和模板。通常,基坑横向坡趾与主体 建筑物轮廓之间的距离,不应小于20~30m,基坑纵 向坡趾离主体工程轮廓的距离,一般不大于2.0m。
围堰布置图
(a)平面图 1-主体工程轴线 4-上游横向围堰
二滩水电站上游土石围堰分期填筑施工示意图
锦屏一级水电站上游土石围堰分期填筑施工示意图
3. 过水土石围堰
如对土石围堰的堰面、堰脚基础加以保护, 就成为过水土石围堰
(1)过水土石围堰类型及特点
(参见下表)
实例1:上犹江水电站 混凝土板护面过水土石围堰
1-砂砾石地基 4-堆石体 7-回填块石 10-块石护面 12-粘土顶盖 2-反滤层 5-粘土防渗斜墙 8-干砌块石 11-混凝土护面板 13-水泥灌浆 3-柴排护底 6-毛石混凝土挡墙 9-混凝土护面板 14-排水孔
(b)A-A剖面 2-主体工程轮廓 5-下游横向围堰
(c)B-B剖面 3-基坑 6-纵向围堰
围堰的平面布置(续)
▼
围堰的防冲
实例:六库水电站一期围堰保护与优化
六库水电站位于云南怒江州泸水县境内、六 库镇上游,仅有不完全日调节能力,开发任务为 发电。最大坝高35.50m,装机容量5×36MW,工 程属中型,工程等级为三等,主要建筑物为3级, 次要建筑物为4级,临时建筑物为5级。坝址附近 河床覆盖层为厚约6~23m的冲击层,左岸滩地相 对较深,约8~25m。
7
8 9 10 11
拉格兰洼
恰尔瓦克 菲尔泽 二滩 小湾(在建)
加拿大
俄 阿尔巴利亚 中 中
土石坝
土石坝 土石坝 混凝土双曲 拱坝
160
168 165.6 240 292
土石围堰
土石围堰 土石围堰 土石围堰 土石围堰
56
35 40
52. 2 95 (约) 123.6 <130
56 57
混凝土双曲 拱坝
第二节 围堰工程
围堰是临时挡水建筑物!
一、围堰的基本型式及构造 1.种类
▼
▼
▼ ▼
按所使用的材料分:土石围堰、混凝土围堰、草土围 堰、钢板桩格型围堰等 按围堰与水流方向的相对位置分:横向围堰和纵向围 堰 按导流期间基坑淹没条件分:过水围堰和不过水围堰 按施工分期分:一期围堰、二期围堰等
2.不过水土石围堰
16.94 (1018~ 1062m)
25.0(4 月)
8.8
25t自卸汽 车 14t振动碾 D8推土机 20 ~ 32t自 卸汽车 15t振动碾 HP220推土 机
锦屏 一级 (可 研)
64.5
102.65
31.46/ 71.19
11下旬~次 年5.30(11. .21截流)
20.3
20.3(2、 13.4 3、4、5 月)
▼
▼
▼
▼
面板逐渐变薄:参见下表
工 程实 例
坝型
建设年代
单宽流量 (m3/s· m)
最大过堰流速 (m/s)
面板厚 度(m)
江西上 犹江
湖北堵 河黄龙 滩 湖北清 江水布 垭
混凝土空腹重 力坝(67.5m) 混凝土重力坝 (107m) 面板堆石坝 (233m)
1954~1961 40 1969~1978 21 2000~2009 50 18(试验) 1.5~1.0 17(实际) 2 15(设计) 3
▼
▼பைடு நூலகம்
草土围堰
草土混合结构,一般Hmax < 6~8m 实例:甘肃盐锅峡、八盘峡、刘家峡,宁夏青 铜峡及陕西石泉水电站
▼
其它
木板桩围堰、浆砌石围堰、杩槎围堰等
6.选择围堰型式的方法及原则
选择围堰型式时,必须根据当时当地具体条件, 在满足下述基本要求的原则下,通过技术经济比较 选定。
1)具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度。 2)就地取材,造价便宜,构造简单,修建、拆除方 便。 3)围堰的布置,应力求使水流平顺,不发生严重的 局部冲刷。 4)围堰接头、与岸坡联结处要可靠,避免因集中渗 漏等破坏作用而引起围堰失事。 5)必要时应设置抵抗冰凌、船筏冲击破坏的设施。
上游围堰主要施工技术指标
工程 名称
堰高
(m)
填筑 总量
(104m3)
水上/水下 填筑量
(104m3 )
施工时段
平均填筑 强度
(104m3/月)
受控最 高填筑 强度
(104m3/月)
上升 速度
(m/ 月)
主要 施工设备
二滩
56
123. 6
31.42/ 92.18
11.1~次 年6.20(11. .15截流)
水上
▼ ▼ ▼
一个枯水期 高围堰
时 性: 降低造价
(b)断面型式
比土石坝复杂,断面型式不可能单一、标准 化,注意边坡系数 例如,三峡三期土石围堰(注意:断面型式、防 渗结构)
施工过程?
三峡三期土石围堰典型剖面图
上游围堰
5 . 2 :
1:2 石渣混合料 .0 25m
石渣混合料
1: 5 . 1 1:
(1)典型断面型式
▼
▼ ▼
斜墙式:
垂直防渗墙式: 帷幕灌浆式: 心墙式:
基岩河床
覆盖层较厚、当地没有足够 数量的防渗料 覆盖层较厚、当地没有足够
斜墙带水平铺盖式:覆盖层厚度不大
▼
数量的防渗料
▼
覆盖层厚度适中、围堰较高
(2)实际断面型式
(a)影响因素
▼
施工条件: 施工工期: 围堰高度: 临
水下(动水、静水、深水)、
(2)应用较普遍的混凝土板护面过水 土石围堰
▼
混凝土护面板类型
按施工方式分:现浇混凝土护面板和预制混 凝土护面板 按面板截面型式分:矩形板和锲型板 按面板连接方式分: 重叠搭接式和平顺连接 式 按面板上有无排水设施分:带排水孔面板和 不带排水孔面板
▼
面板与下游坡之间的垫层作用: 削减板下水流压 强,有利于面板的平整与稳定 设计理论不完善: 参考工程经验、水工模型试验 混凝土护面板的安装或浇筑应错缝、跳仓,施工 顺序应从下游面坡脚向堰顶进行 最不利工况:不一定是最大流量
采用分期导流,一期导流程序如下: (1)2003.11.1~2004.4.30(枯期),在左岸滩 地上修建钢筋混凝土防渗墙施工平台,防洪标准为 枯期20%,设计流量2320m3/s。防渗墙施工完成后, 在外侧围堰的保护下进行纵向围堰基础开挖及钢筋 混凝土垫层、碾压混凝土围堰的施工,汛前将混凝 土纵向围堰浇至820.5m汛期防洪高程; (2)2004.5.1~2006.10.31:导流标准为10%全 年洪水,设计流量9250m3/s,由一期上、下游全年 土石围堰及碾压混凝土纵向围堰挡水,右岸束窄河 床过流,进行左岸基坑内主体建筑物施工。至 2006.10.31,左岸坝段浇筑至坝顶高程,并开始第 一台发电机组安装,汛末拆除一期上、下游土石围 堰。
Hd-下游围堰堰顶高程 hd-下游水位高程 ha-波浪爬高 δ-围堰安全超高,对不过水围堰可按下表确定 (规范3.4.10),对过水围堰可不予考虑。
不过水围堰堰顶安全超高下限值 (m)
围堰级别
围堰型式
Ⅲ Ⅳ~Ⅴ
土石围堰
0.7
0.5
混凝土围堰
0.4
0.3
▼
上游围堰的堰顶高程
H u hd z ha
83.0m
1
(a)上游
72.0
石渣料
石渣混合料 50.0
1. 5
风化砂
1: 1 5 . . 1. 1 截流戗堤 1 : 3 1 料 1: 加糙拦石坎 滤 50.0 反
围堰轴线 191.6m
50.0 191.6m
反
50.0
加糙拦石坎
围堰轴线 三峡三期土石围堰典型剖面图
下游围堰
15m 石渣混合料 1:
坝型
土石坝 混凝土重力 拱坝 土石坝 混凝土重力 拱坝 土石坝 土石坝
坝高(m)
101 175 101.3 126 235 141
上游围堰型 式
土石围堰 土石围堰 土石围堰 土石围堰 土石围堰 土石围堰
堰高(m)
51 54 42.5 56 66 45
堰体填筑量 (104m3)
85.2 35 26.74 57 74.1 152
实例2:柘溪水电站过水土石围堰
1-混凝土溢流面板 4-竹笼护底 7-粘土斜墙 10-回填块石 13-基岩 2-钢筋骨架铅丝笼护面 5-木笼 8-过渡带 11-灌浆帷幕 3-竹笼护面 6-块石护面 9-水下抛石 12-覆盖层
实例3:卡博拉巴萨水电站下游过水土石围堰
1-混凝土溢流面板 3-灌浆 5-覆盖层 2-钢板桩 4-抛石体
4. 混凝土围堰
混凝土围堰的抗冲与防渗能力强,挡水水头 高,底宽小,易于与永久建筑物相连接,还可以过 水,因此,应用比较广泛,但多数工程是以重力式 混凝土围堰作纵向围堰。
(1)拱型混凝土围堰
▼
适用条件 岸坡陡峻、岩石坚实的山区河流。此时常采 用隧洞及允许基坑淹没的导流方案。 实例 贵州乌江渡(过水)、湖南凤滩(过水)、 浙江紧水滩(过水)、湖北隔河岩(过水)
纵向围堰头部流态
冲刷地形
围堰头部流态
冲刷地形
围堰的平面布置(续)
▼
围堰的接头 围堰与围堰、围堰与其它建筑物及围堰与岸坡
等的连接 如:混凝土纵向围堰与土石横向围堰的刺墙 接头(参见教材图1-26) 型式
2. 堰顶高程
堰顶高程取决于导流设计流量及围堰 的工作条件。
▼ 下游围堰的堰顶高程
H d hd ha
▼
葛洲坝一期土石围堰的拆除
1-粘土斜墙
2-覆盖层
3-堆渣
4-心墙
5-防渗墙
▼
(2)重力式混凝土围堰
用于分段围堰法导流的第一期和第二期纵向
围堰
5.其它型式的围堰 ▼ 钢板桩格型围堰
格体重力式挡水建筑物,可用于基岩或非基岩 基础,一般Hmax < 30m 实例:葛洲坝工程的一期纵向围堰 框格填石围堰:20世纪50年代 木笼、竹笼围堰,一般Hmax < 20m 实例:狮子滩上游木笼过水围堰,富春 江一 期上下游围堰
Hu — 上游围堰堰顶高程 z — 上下游水位差
三、 围堰的拆除
1.拆除条件
如果影响永久或临时建筑物的施工及运行, 则必须拆除。例如:
▼ ▼ ▼
分段围堰法导流第一期横向围堰 导流隧洞进口围堰 全段围堰法导流坝后式厂房下游围堰
2.拆除方法
土石围堰 开挖或爆破法 ▼ 钢板桩格型围堰 用抓斗或吸石器清除填料,用拔桩机拔出钢 板桩 ▼ 混凝土围堰 爆破法
0 . 2
81.5m
1:2 .5
25.0m 69.0m
1: 1. 截流戗堤 3
石渣料
石渣混合料
反 75 滤 料
风化砂
围堰轴线 200.6m
1: 1. 1
1: 1.
(3)围堰的施工
序号
1 2 3 4 5 6
工程名称
碧口 龙羊峡 鲁布革 漫湾 奥洛维尔 阿可索桑博
国家
中 中 中 中 美 加纳
二、 围堰的平面布置与堰顶高程
1. 围堰的平面布置
▼ 堰内空间
主体建筑物轮廓、排水设施、交通运输道 路及堆放材料和模板。通常,基坑横向坡趾与主体 建筑物轮廓之间的距离,不应小于20~30m,基坑纵 向坡趾离主体工程轮廓的距离,一般不大于2.0m。
围堰布置图
(a)平面图 1-主体工程轴线 4-上游横向围堰
二滩水电站上游土石围堰分期填筑施工示意图
锦屏一级水电站上游土石围堰分期填筑施工示意图
3. 过水土石围堰
如对土石围堰的堰面、堰脚基础加以保护, 就成为过水土石围堰
(1)过水土石围堰类型及特点
(参见下表)
实例1:上犹江水电站 混凝土板护面过水土石围堰
1-砂砾石地基 4-堆石体 7-回填块石 10-块石护面 12-粘土顶盖 2-反滤层 5-粘土防渗斜墙 8-干砌块石 11-混凝土护面板 13-水泥灌浆 3-柴排护底 6-毛石混凝土挡墙 9-混凝土护面板 14-排水孔
(b)A-A剖面 2-主体工程轮廓 5-下游横向围堰
(c)B-B剖面 3-基坑 6-纵向围堰
围堰的平面布置(续)
▼
围堰的防冲
实例:六库水电站一期围堰保护与优化
六库水电站位于云南怒江州泸水县境内、六 库镇上游,仅有不完全日调节能力,开发任务为 发电。最大坝高35.50m,装机容量5×36MW,工 程属中型,工程等级为三等,主要建筑物为3级, 次要建筑物为4级,临时建筑物为5级。坝址附近 河床覆盖层为厚约6~23m的冲击层,左岸滩地相 对较深,约8~25m。
7
8 9 10 11
拉格兰洼
恰尔瓦克 菲尔泽 二滩 小湾(在建)
加拿大
俄 阿尔巴利亚 中 中
土石坝
土石坝 土石坝 混凝土双曲 拱坝
160
168 165.6 240 292
土石围堰
土石围堰 土石围堰 土石围堰 土石围堰
56
35 40
52. 2 95 (约) 123.6 <130
56 57
混凝土双曲 拱坝
第二节 围堰工程
围堰是临时挡水建筑物!
一、围堰的基本型式及构造 1.种类
▼
▼
▼ ▼
按所使用的材料分:土石围堰、混凝土围堰、草土围 堰、钢板桩格型围堰等 按围堰与水流方向的相对位置分:横向围堰和纵向围 堰 按导流期间基坑淹没条件分:过水围堰和不过水围堰 按施工分期分:一期围堰、二期围堰等
2.不过水土石围堰
16.94 (1018~ 1062m)
25.0(4 月)
8.8
25t自卸汽 车 14t振动碾 D8推土机 20 ~ 32t自 卸汽车 15t振动碾 HP220推土 机
锦屏 一级 (可 研)
64.5
102.65
31.46/ 71.19
11下旬~次 年5.30(11. .21截流)
20.3
20.3(2、 13.4 3、4、5 月)
▼
▼
▼
▼
面板逐渐变薄:参见下表
工 程实 例
坝型
建设年代
单宽流量 (m3/s· m)
最大过堰流速 (m/s)
面板厚 度(m)
江西上 犹江
湖北堵 河黄龙 滩 湖北清 江水布 垭
混凝土空腹重 力坝(67.5m) 混凝土重力坝 (107m) 面板堆石坝 (233m)
1954~1961 40 1969~1978 21 2000~2009 50 18(试验) 1.5~1.0 17(实际) 2 15(设计) 3
▼
▼பைடு நூலகம்
草土围堰
草土混合结构,一般Hmax < 6~8m 实例:甘肃盐锅峡、八盘峡、刘家峡,宁夏青 铜峡及陕西石泉水电站
▼
其它
木板桩围堰、浆砌石围堰、杩槎围堰等
6.选择围堰型式的方法及原则
选择围堰型式时,必须根据当时当地具体条件, 在满足下述基本要求的原则下,通过技术经济比较 选定。
1)具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度。 2)就地取材,造价便宜,构造简单,修建、拆除方 便。 3)围堰的布置,应力求使水流平顺,不发生严重的 局部冲刷。 4)围堰接头、与岸坡联结处要可靠,避免因集中渗 漏等破坏作用而引起围堰失事。 5)必要时应设置抵抗冰凌、船筏冲击破坏的设施。
上游围堰主要施工技术指标
工程 名称
堰高
(m)
填筑 总量
(104m3)
水上/水下 填筑量
(104m3 )
施工时段
平均填筑 强度
(104m3/月)
受控最 高填筑 强度
(104m3/月)
上升 速度
(m/ 月)
主要 施工设备
二滩
56
123. 6
31.42/ 92.18
11.1~次 年6.20(11. .15截流)
水上
▼ ▼ ▼
一个枯水期 高围堰
时 性: 降低造价
(b)断面型式
比土石坝复杂,断面型式不可能单一、标准 化,注意边坡系数 例如,三峡三期土石围堰(注意:断面型式、防 渗结构)
施工过程?
三峡三期土石围堰典型剖面图
上游围堰
5 . 2 :
1:2 石渣混合料 .0 25m
石渣混合料
1: 5 . 1 1:
(1)典型断面型式
▼
▼ ▼
斜墙式:
垂直防渗墙式: 帷幕灌浆式: 心墙式:
基岩河床
覆盖层较厚、当地没有足够 数量的防渗料 覆盖层较厚、当地没有足够
斜墙带水平铺盖式:覆盖层厚度不大
▼
数量的防渗料
▼
覆盖层厚度适中、围堰较高
(2)实际断面型式
(a)影响因素
▼
施工条件: 施工工期: 围堰高度: 临
水下(动水、静水、深水)、
(2)应用较普遍的混凝土板护面过水 土石围堰
▼
混凝土护面板类型
按施工方式分:现浇混凝土护面板和预制混 凝土护面板 按面板截面型式分:矩形板和锲型板 按面板连接方式分: 重叠搭接式和平顺连接 式 按面板上有无排水设施分:带排水孔面板和 不带排水孔面板
▼
面板与下游坡之间的垫层作用: 削减板下水流压 强,有利于面板的平整与稳定 设计理论不完善: 参考工程经验、水工模型试验 混凝土护面板的安装或浇筑应错缝、跳仓,施工 顺序应从下游面坡脚向堰顶进行 最不利工况:不一定是最大流量
采用分期导流,一期导流程序如下: (1)2003.11.1~2004.4.30(枯期),在左岸滩 地上修建钢筋混凝土防渗墙施工平台,防洪标准为 枯期20%,设计流量2320m3/s。防渗墙施工完成后, 在外侧围堰的保护下进行纵向围堰基础开挖及钢筋 混凝土垫层、碾压混凝土围堰的施工,汛前将混凝 土纵向围堰浇至820.5m汛期防洪高程; (2)2004.5.1~2006.10.31:导流标准为10%全 年洪水,设计流量9250m3/s,由一期上、下游全年 土石围堰及碾压混凝土纵向围堰挡水,右岸束窄河 床过流,进行左岸基坑内主体建筑物施工。至 2006.10.31,左岸坝段浇筑至坝顶高程,并开始第 一台发电机组安装,汛末拆除一期上、下游土石围 堰。
Hd-下游围堰堰顶高程 hd-下游水位高程 ha-波浪爬高 δ-围堰安全超高,对不过水围堰可按下表确定 (规范3.4.10),对过水围堰可不予考虑。
不过水围堰堰顶安全超高下限值 (m)
围堰级别
围堰型式
Ⅲ Ⅳ~Ⅴ
土石围堰
0.7
0.5
混凝土围堰
0.4
0.3
▼
上游围堰的堰顶高程
H u hd z ha
83.0m
1
(a)上游
72.0
石渣料
石渣混合料 50.0
1. 5
风化砂
1: 1 5 . . 1. 1 截流戗堤 1 : 3 1 料 1: 加糙拦石坎 滤 50.0 反
围堰轴线 191.6m
50.0 191.6m
反
50.0
加糙拦石坎
围堰轴线 三峡三期土石围堰典型剖面图
下游围堰
15m 石渣混合料 1:
坝型
土石坝 混凝土重力 拱坝 土石坝 混凝土重力 拱坝 土石坝 土石坝
坝高(m)
101 175 101.3 126 235 141
上游围堰型 式
土石围堰 土石围堰 土石围堰 土石围堰 土石围堰 土石围堰
堰高(m)
51 54 42.5 56 66 45
堰体填筑量 (104m3)
85.2 35 26.74 57 74.1 152
实例2:柘溪水电站过水土石围堰
1-混凝土溢流面板 4-竹笼护底 7-粘土斜墙 10-回填块石 13-基岩 2-钢筋骨架铅丝笼护面 5-木笼 8-过渡带 11-灌浆帷幕 3-竹笼护面 6-块石护面 9-水下抛石 12-覆盖层
实例3:卡博拉巴萨水电站下游过水土石围堰
1-混凝土溢流面板 3-灌浆 5-覆盖层 2-钢板桩 4-抛石体
4. 混凝土围堰
混凝土围堰的抗冲与防渗能力强,挡水水头 高,底宽小,易于与永久建筑物相连接,还可以过 水,因此,应用比较广泛,但多数工程是以重力式 混凝土围堰作纵向围堰。
(1)拱型混凝土围堰
▼
适用条件 岸坡陡峻、岩石坚实的山区河流。此时常采 用隧洞及允许基坑淹没的导流方案。 实例 贵州乌江渡(过水)、湖南凤滩(过水)、 浙江紧水滩(过水)、湖北隔河岩(过水)
纵向围堰头部流态
冲刷地形
围堰头部流态
冲刷地形
围堰的平面布置(续)
▼
围堰的接头 围堰与围堰、围堰与其它建筑物及围堰与岸坡
等的连接 如:混凝土纵向围堰与土石横向围堰的刺墙 接头(参见教材图1-26) 型式
2. 堰顶高程
堰顶高程取决于导流设计流量及围堰 的工作条件。
▼ 下游围堰的堰顶高程
H d hd ha
▼
葛洲坝一期土石围堰的拆除
1-粘土斜墙
2-覆盖层
3-堆渣
4-心墙
5-防渗墙
▼
(2)重力式混凝土围堰
用于分段围堰法导流的第一期和第二期纵向
围堰
5.其它型式的围堰 ▼ 钢板桩格型围堰
格体重力式挡水建筑物,可用于基岩或非基岩 基础,一般Hmax < 30m 实例:葛洲坝工程的一期纵向围堰 框格填石围堰:20世纪50年代 木笼、竹笼围堰,一般Hmax < 20m 实例:狮子滩上游木笼过水围堰,富春 江一 期上下游围堰
Hu — 上游围堰堰顶高程 z — 上下游水位差
三、 围堰的拆除
1.拆除条件
如果影响永久或临时建筑物的施工及运行, 则必须拆除。例如:
▼ ▼ ▼
分段围堰法导流第一期横向围堰 导流隧洞进口围堰 全段围堰法导流坝后式厂房下游围堰
2.拆除方法
土石围堰 开挖或爆破法 ▼ 钢板桩格型围堰 用抓斗或吸石器清除填料,用拔桩机拔出钢 板桩 ▼ 混凝土围堰 爆破法