施工導流與截流技術(shù)

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  施工過程中導流設(shè)計的主要任務(wù)是：周密的分析研究水文、地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)、樞紐布置及施工條件等基本資料，在保證上述要求的前提下，選定導流標準、劃分導流時段，確定導流設(shè)計流量；選定導流方案及導流建筑物的型式，確定導流建筑物的布置、構(gòu)造及尺寸；擬定導流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截斷河床水流、攔洪渡汛及基坑排水的措施等。

第一節(jié)     施工導流

       概念：河床上修建水利水電工程時，為了使水工建筑物能在干地施工，需要用圍堰圍護基坑，并將河水引向預定的泄水建筑物泄向下游，這就是施工導流。

      方法：一類是全段圍堰法（即河床外導流），另一類是分段圍堰法導流（即河床內(nèi)導流）。

一、全段圍堰法導流

      全段圍堰法導流是在河床主體工程的上下游各建一道攔河圍堰，使上游來水通過預先修筑的臨時或永久泄水建筑物（如明渠、隧洞等）泄向下游，主體建筑物在排干的基坑中進行施工，主體工程建成或接近建成時再封堵臨時泄水道。這種方法的優(yōu)點是工作面大，河床內(nèi)的建筑物在一次性圍堰的圍護下建造，如能利用水利樞紐中的永久泄水建筑物導流，可大大節(jié)約工程投資。

全段圍堰法分為：明渠導流、隧洞導流、涵管導流等。

（一）明渠導流

      上下游圍堰一次攔斷河床形成基坑，保護主體建筑物干地施工，天然河道水流經(jīng)河岸或灘地上開挖的導流明渠泄向下游的導流方式稱為明渠導流。

      1、導流明渠布置

    （1）導流明渠軸線的布置

     地形要求：導流明渠應(yīng)布置在較寬臺地、埡口或古河道一岸；

     距離要求：水平距離50~100m；

     水面銜接要求：與河道主流的交角以30°為宜；

     轉(zhuǎn)彎要求：轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于5倍渠底寬；

     經(jīng)濟要求：應(yīng)盡可能縮短明渠長度和避免深挖方。

     （2）明渠進出口位置和高程的確定

      不沖、不淤和不產(chǎn)生回流；

      進口高程按截流設(shè)計選擇，出口高程一般由下游消能控制；

      進出口高程和渠道水流流態(tài)應(yīng)滿足施工期通航、過木和排冰要求；

      盡可能抬高進出口高程，以減少水下開挖量。同時兼顧圍堰高度 。

      2、導流明渠斷面設(shè)計

     （1）明渠斷面尺寸的確定。流量控制，并受地形地質(zhì)和允許抗沖流速影響，應(yīng)按不同的明渠斷面尺寸與圍堰的組合，通過綜合分析確定。

     （2）明渠斷面形式的選擇。明渠斷面一般設(shè)計成梯形，渠底為堅硬基巖時，可設(shè)計成矩形。

    （3）明渠糙率的確定。根據(jù)襯砌的材料、開挖的方法、渠底的平整度等，選取糙率。一般采用明渠均勻流公式試算確定。

     4、明渠封堵

     可在明渠內(nèi)預設(shè)閘門墩，以利于后期封堵或圍堰封堵。

（二）隧洞導流

      上下游圍堰一次攔斷河床形成基坑，保護主體建筑物干地施工，天然河道水流全部由導流隧洞渲泄的導流方式稱為隧洞導流。

     1、隧洞導流適用條件

     河床狹窄，兩岸地形陡峻，地形、地質(zhì)條件良好，可考慮采用隧洞導流。

     2、導流隧洞的布置

     （1）隧洞軸線沿線地質(zhì)條件良好。

     （2）隧洞軸線宜按直線布置，如有轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)彎半徑不小于5倍洞徑（或洞寬），轉(zhuǎn)角不宜大于60°，彎道首尾應(yīng)設(shè)直線段，長度不應(yīng)小于3~5倍的洞徑（或洞寬）；進出口引渠軸線與河流主流方向夾角宜小于30°。

    （3）隧洞間凈距、隧洞與永久建筑物間距、洞臉與洞頂圍巖厚度均應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)和應(yīng)力要求。

    （4）隧洞進出口位置應(yīng)保證水力學條件良好，并伸出堰外坡腳一定距離，一般距離應(yīng)大于50m，以滿足圍堰防沖要求。進口高程多由截流控制，出口高程由下游消能控制，并考慮圍堰高度。

3、導流隧洞斷面設(shè)計。

       隧洞斷面尺寸的大小，取決于設(shè)計流量、地質(zhì)和施工條件，洞徑應(yīng)控制在施工技術(shù)和結(jié)構(gòu)安全允許范圍內(nèi)，目前國內(nèi)單洞斷面尺寸多在200m2以下，單洞泄量不超過2000~2500m3/s。

斷面形式有：圓形、馬蹄形、方圓形

      一般混凝土襯砌糙率值為0.014~0.017；不襯砌隧洞的糙率變化較大，光面爆破時為0.025~0.032，一般炮眼爆破時為0.035~0.044。設(shè)計時根據(jù)具體條件，選取設(shè)計的糙率值。

（三）涵管導流

       涵管導流一般在修筑土壩、堆石壩工程中采用。

       涵管通常布置在河岸巖灘上，其位置在枯水位以上，這樣可在枯水期不修圍堰或只修一小圍堰而先將涵管筑好，然后再修上下游全斷圍堰，將河水引經(jīng)涵管下泄。

為了防止涵管外壁與壩身防滲體之間的滲流，通 常在涵管外壁每隔一定距離設(shè)置截流環(huán)，以延長滲徑，降低滲透坡降，減少滲流的破壞作用。

二、分段圍堰法導流

      分段圍堰法，也稱分期圍堰法或河床內(nèi)導流，就是用圍堰將建筑物分段分期圍護起來進行施工的方法。

       所謂分段就是從空間上將河床圍護成若干個干地施工的基坑段進行施工。所謂分期，就是從時間上將導流過程劃分成階段。因此在工程實踐中，二段二期導流法采用得最多（如葛洲壩工程、三門峽工程等都采用）。只有比較寬闊的通航河道上施工，不允許斷航或其它特殊情況下，才采用多段多期導流法（如三峽工程施工導流就采用二段三期的導流法）。分段圍堰法導流一般適用于河床寬闊、流量大、施工期較長的工程，尤其在通航河流和冰凌嚴重的河流上。這種導流方法的費用較低，國內(nèi)外一些大、中型水利水電工程采用較廣。分段圍堰法導流，前期由束窄的原河道導流，后期可利用事先修建好的泄水道導流，常見泄水道的類型有底孔、缺口等。

（一）底孔導流

       利用設(shè)置在混凝土壩體中的永久底孔或臨時底孔做為泄水道，是二期導流經(jīng)常采用的方法。導流時讓全部或部分導流流量通過底孔渲泄到下游，保證后期工程的施工。如系臨時底孔，則在工程接近完工或需要蓄水時要加以封堵。底孔導流的布置形式。

      采用臨時底孔時，底孔的尺寸、數(shù)目和布置，要通過相應(yīng)的水力學計算確定，其中底孔的尺寸在很大程度上取決于導流的任務(wù)（過水、過船、過木和過魚），以及水工建筑物結(jié)構(gòu)特點和封堵用閘門設(shè)備的類型。底孔的布置要滿足截流、圍堰工程以及本身封堵的要求。如底坎高程布置較高，截流時落差就大，圍堰也高。但封堵時的水頭較低，封堵措施就容易。一般底孔的底坎高程應(yīng)布置在枯水位之下，以保證枯水期泄水。當?shù)卓讛?shù)目較多時可把底孔布置在不同的高程， 封堵時從最低高程的底孔堵起，這樣可以減少封堵時所承受的水壓力。

（二）壩體缺口導流

       混凝土壩施工過程中，當汛期河水暴漲暴落，其它導流建筑物不足以渲泄全部流量時，為了不影響壩體施工進度，使壩體在漲水時仍能繼續(xù)施工，可以在末建成的壩體上預留缺口，以便配合其它建筑物渲泄洪峰流量，待洪峰過后，上游水位回落，再繼續(xù)修筑缺口。所留缺口的寬度和高度取決于導流設(shè)計流量、其它建筑物的泄水能力、建筑物的結(jié)構(gòu)特點和施工條件。采用底坎高程不同的缺口時，為避免高底缺口單寬流量相差過大，產(chǎn)生高缺口向低缺口的側(cè)向泄流，引起壓力分布不均勻，需要適當控制高低缺口間的高差。根據(jù)湖南省柘溪工程     

的經(jīng)驗，其高差以不超過4~ 6m為宜。  

圍堰 明渠 底孔

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