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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流一级建造师水利水电专业讲义1F412010施工导流与截流1F412011掌握施工导流标准一、施工导流的概念（一）施工导流P46 1F410000水利水电工程技术施工导流是指在河床中修筑围堰围护基坑，并将施工期间河道上游来水按设定的方式导向下游，创造工程建设干地施工条件。（二）导流建筑物导流建筑物系指枢纽工程施工期所使用的临时性挡水建筑物和泄水建筑物。导流挡水建筑物主要是围堰。导流泄水建筑物包括导流明渠、导流隧洞、导流涵管、导流底孔等临时建筑物和部分利用的永久泄水建筑物。（三）导流标准导流建筑物级别及其设计洪水标准，简称施工导流标准。（四）施工
2、导流设计施工导流设计的任务是分析研究当地的自然条件、工程特性和其他行业对水资源的需求，选择导流方式，划分导流时段，选定导流标准和导流设计流量，确定导流建筑物的形式、布置、构造和尺寸，拟定导流建筑物的修建、拆除、封堵的施工方法，拟定河道截流、拦洪度汛和基坑排水的技术措施，通过技术经济比较，选择一个经济合理的导流方案。水利水电枢纽工程施工所采用的导流方式不是单一的，通常是几种导流方式组合起来配合运用。二、施工导流标准的确定施工导流标准直接影响导流建筑物规模、永久建筑物施工安全及工程投资，是导流建筑物的设计依据。（一）导流标准的确定施工导流标准是根据导流建筑物的保护对象、失事后果、使用年限和工程规模
3、等指标，划分导流建筑物的级别（V级），再根据导流建筑物的级别和类型，并结合风险度分析，确定相应的洪水标准。施工导流标准还包括坝体施工期临时度汛洪水标准和导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准。（二）确定导流标准的方法确定导流设计洪水标准的方法有三种：1.实测资料分析法，该法实用简便，但一般应有较长的水文系列，与洪峰、洪量均较大的典型洪水过程作比较后，选用设计典型年。2.常规频率法，按国家统一的规范执行，一般应有2030年以上的水文系列，多用风险率的概念进行分析、计算。3.经济流量分析法，根据不同的设计流量，计算各相应的年施工费用及年损失费用（含现场施工、淹没、溃堰等损失），对应总费用最小流量即为
4、经济导流流量。在实际应用中，往往两者或三者结合考虑，综合分析，以估计其安全性和经济性。1F412012掌握施工导流方式施工导流的基本方式可分为分段围堰法导流和全段围堰法导流两类。一、分段围堰法导流分段围堰法导流，也称分期围堰导流，就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。分段就是将河床围成若干个干地施工基坑，分段进行施工。分期就是从时间上按导流过程划分施工阶段。工程实践中，两段两期导流采用得最多，如图lF4120121所示。分段围堰法导流适用于河床宽、流量大、工期长的工程，尤其适用通航和冰凌严重的河道，这种导流方法费用低。图1F4120121分段围堰法导流（a）平面图；（b）下游立
5、视图；（c）导流底孔纵断面图1一期上游横向围堰；2一期下游横向围堰；3一、二期纵向围堰；4预留缺口；5导流底孔；6二期上下游围堰轴线；7护坦；8封堵闸门槽；9工作闸门槽；10事故闸门槽；11已浇筑的混凝土坝体；12未浇筑的混凝土坝体根据不同时期泄水道的特点，分段围堰法导流中又包括束窄河床导流和通过已建或在建的建筑物导流。（一）束窄河床导流束窄河床导流通常用于分期导流的前期阶段，特别是一期导流。其泄水道是被围堰束窄后的河床。（-）通过建筑物导流通过建筑物导流的主要方式，包括设置在混凝土坝体中的底孔导流、混凝土坝体上预留缺口导流、梳齿孔导流，平原河道上低水头河床式径流电站可采用厂房导流等。这种导流
6、方式多用于分期导流的后期阶段。二、全段围堰法导流全段围堰法导流是指在河床内距主体工程轴线（如大坝、水闸等），修筑拦河堰体，一次性截断河道，使河道中的水流经河床外修建的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄。全段围堰法导流适用于枯水期流量不大，河道狭窄的河流，按导流泄水建筑物的类型可分为明渠导流、隧洞导流、涵管导流等。（一）明渠导流明渠导流（如图lF4120122所示）是在河岸或河滩上开挖渠道，在基坑的上下游修建横向围堰，河道的水流经渠道下泄。这种施工导流方法一般适用于岸坡平缓或有一岸具有较宽的台地、垭口或古河道的地形。明渠具有施工简单，适合大型机械施工的优点；有利于加速施工进度，缩短工期；对通航、放木
7、条件也较好。图1F4120122明渠导流1水工建筑物轴线；2上游围堰；3下游围堰；4导流明渠（二）隧洞导流隧洞导流（如图lF4120123所示）是在河岸边开挖隧洞，在基坑的上下游修筑围堰，一次性拦断河床形成基坑，保护主体建筑物干地施工，天然河道水流全部或部分由导流隧洞下泄的导流方式。这种导流方法适用于河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河流。（三）涵管导流涵管导流（如图lF4120124所示）是利用涵管进行导流。适用于导流流量较小的河流或只用来担负枯水期的导流。一般在修筑土坝、堆石坝等工程中采用。涵管通常布置在河岸滩地上，其位置常在枯水位以上，这样可在枯水期不修围堰或只修小围堰而先将涵管筑好
8、，然后再修上、下游断流围堰，将河水经涵管下泄。（a）图（b）图图1F4120123隧洞导流示意图（a）隧洞导流；（b）隧洞导流并配合底孔宣泄汛期洪水1上游围堰；2下游围堰；3导流隧洞；4底孔；5坝轴线；6溢流坝段；7水电站厂房。（a）图（b）图图1F4120124涵管导流示意图（a）平面图；（b）上游立视图1上游围堰；2下游围堰；3涵管；4坝体。1F412013掌握截流方法截断原河床水流，把河水引向导流泄水建筑物下泄的工作，就是截流。截流方式可归纳为戗堤法截流和无戗堤法截流两种。戗堤法截流主要有平堵、立堵及混合截流；无戗堤法截流主要有建闸截流、水力冲填法、定向爆破截流、浮运结构截流等。一、戗堤
9、法截流（一）平堵图1F412013-1图1F412013-2图1F4120131 平堵法截流（a）立面图；（b）横断面图。1截流戗堤；2龙口；3覆盖层；4浮桥；5截流体。图1F4120132 立堵法截流（a）双向进占；（b）单向进占。1截流戗堤；2龙口平堵（如图lF4120131所示）是先在龙口建造浮桥或栈桥，由自卸汽车等运输工具运来抛投料，沿龙口前沿投抛。先下小料，随着流速增加，逐渐抛投大块料，使堆筑戗堤均匀地在水下上升，直至高出水面，截断河床。平堵比立堵法的单宽流量小，最大流速也小，水流条件较好，可以减小对龙口基床的冲刷。所以特别适用于易冲刷的河床上截流。由于平堵架设浮桥及栈桥，对机械化施
10、工有利，因而投抛强度大，容易截流施工。（二）立堵立堵（如图lF4120132所示）是用自卸汽车等运输工具运来抛投料，以端进法抛投（从龙口两端或一端下料）进占戗堤，直至截断河床。立堵在截流过程中所发生的最大流速，单宽流量都较大，加以所生成的楔形水流和下游形成的立轴漩涡，对龙口及龙口下游河床将产生严重冲刷，因此不适用于地质不好的河道上截流，否则需要对河床作妥善防护。立堵法无需架设浮桥或栈桥，简化了截流准备工作，因而赢得了时间，节约了投资，在许多岩质河床的工程上广泛应用。（三）混合堵混合堵是采用立堵与平堵相结合的方法，有立平堵和平立堵两种。1.立平堵。为了充分发挥平堵水力条件较好的优点，降低架桥的费
11、用，工程中可采用先立堵、后架桥平堵的方式。2.平立堵。对于软基河床，单纯立堵易造成河床冲刷，往往采用先平抛护底，再立堵合龙的方案。此时，平抛多利用驳船进行。二、无戗堤法截流（一）建闸截流建闸就是在泄水道中预先修建闸墩，并建截流闸分流，降低戗堤水头，待抛石截流后，再下闸截流。（二）水力冲填河流在某种流量下有一定的挟砂能力，当水流含砂量远大于该挟砂能力时，粗颗粒泥砂将沉淀河底进行冲填。基于这一原理，冲填开始时，大颗粒泥砂首先沉淀，而小颗粒则冲至其下游侧逐渐沉落。随着冲填的进展，上游水位逐步壅高，部分流量通过泄水通道下泄。随着河床过水断面的缩窄，某些颗粒逐渐达到抗冲极限值，一部分土体仍向下游移动，结
12、果使戗堤下游坡继续向下游扩展，一直到冲填体表面摩阻造成上游水位更大的壅高，而迫使更多流量流向泄水通道，围堰坡脚才不再扩展，而在高度方向急剧增长，直至露出水面。（三）定向爆破在坝址处于峡谷地区、岩石坚硬、岸坡陡峻、交通不便或缺乏运输设备时，可采用定向爆破截流。利用定向爆破，将大量岩石抛人河道预定地点，瞬时截断水流。在合龙时，为了瞬间抛人龙口大量材料封闭龙口，除了用定向爆破岩石外，还可在河床上预先浇筑巨大的混凝土块体，将其支撑体用爆破法炸断，使块体落入水中，将龙口封闭。（四）浮运结构截流浮运结构截流就是将各种浮运结构拖至龙口，在埽捆、柴排护底下，装载土砂料，充水使其沉没水中，一次截断水流。其后进一
13、步发展浮运结构成为封闭式钢筋混凝土浮箱，在浮箱之间留出缺口形成“梳齿孔”过流，由于缩窄龙口水流不大，浮箱容易沉放，最后，将缺口闸阀放下，即可达到截断水流的目的。截流用浮运结构包括旧驳船、钢筋混凝土箱形结构。木笼也是一种浮运结构，我国新安江水电站曾采用这种方式截流。浮运结构截流的优点是成戗断面较小，用料较少；缺点是制作需大型设备，耗用钢材（钢缆和金属闸门）多，造价高，护底标准高，基床面要求平整，施工也受气候、水文等条件影响。三、减小截流难度的技术措施截流工程是整个水利枢纽施工的关键，它的成败直接影响工程进度。截流工程的难易程度取决于河道流量、泄水条件、龙口的落差、流速、地形地质条件、材料供应情况
14、及施工方法、施工设备等因素。减少截流难度的主要技术措施包括加大分流量，改善分流条件，改善龙口水力条件，增大抛投料的稳定性，减少块料流失，加大截流施工强度等。（一）加大分流量，改善分流条件分流条件好坏直接影响到截流过程中龙口的流量、落差和流速。分流条件好，截流就容易，反之就困难。改善分流条件的主要措施有：1.合理确定导流建筑物尺寸、断面形式和底高程。导流建筑物不仅要满足导流要求，而且应满足截流的需要。2.确保泄水建筑物上下游引渠开挖和上下游围堰拆除的质量。这是改善分流条件的关键环节，不然泄水建筑物虽然尺寸很大，但分流却受上下游引渠或上下游围堰残留部分控制，泄水能力受到限制，增加截流工作的难度。3
15、.在永久泄水建筑物泄流能力不足时，可以专门修建截流分水闸或其他形式泄水道帮助分流，待截流完成后，借助于闸门封堵泄水闸，最后完成截流任务。4.增大截流建筑物的泄水能力。当采用木笼、钢板桩格式围堰时，也可以间隔一定距离安放木笼或钢板桩格体，在其中间孔口宣泄河水，然后以闸板截断中间孔口，完成截流任务。另外也可以在进占戗堤中埋设泄水管帮助泄水，或者采用投抛构架块体增大戗堤的渗流量等办法减少龙口溢流量和溢流落差，从而减轻截流的困难程度。（二）改善龙口水力条件龙口水力条件是影响截流的重要因素，改善龙口水力条件的措施有双戗截流、三戗截流、宽戗截流、平抛垫底等。1.双戗截流双戗截流采取上下游二道戗堤，协同进行
16、截流，以分担落差。通常采取上下戗堤立堵。常见的进占方式有上下戗轮换进占、双戗固定进占和以上两种进占方式混合使用。也有以上戗进占为主，由下戗配合进占一定距离，局部壅高上戗下游水位，减少上戗进占的龙口落差和流速。双戗进占，可以起到分摊落差，减轻截流难度，便于就地取材，避免使用或少使用大块料、人工块料的好处。但双线施工，施工组织较单戗截流复杂；二戗堤进度要求严格，指挥不易；软基截流，若双线进占龙口均要求护底，则大大增加了护底的工程量；在通航河道，船只需要经过两个龙口，困难较多，因此双戗截流应谨慎采用。2.三戗截流三戗截流是利用第三戗堤分担落差，可以在更大的落差下用来完成截流任务。3.宽戗截流宽戗截流
17、是增大戗堤宽度，以分散水流落差，从而改善龙口水流条件。但是进占前线宽，要求投抛强度大，工程量也大为增加，所以只有当戗堤可以作为坝体（土石坝）的一部分时，才宜采用，否则用料太多，过于浪费。4.平抛垫底对于水位较深，流量较大，河床基础覆盖层较厚的河道，常采取在龙口部位一定范围抛投适宜填料，抬高河床底部高程，以减少截流抛投强度，降低龙口流速，达到降低截流难度的目的。（三）增大抛投料的稳定性，减少块料流失增大抛投料的稳定性，减少块料流失的主要措施有采用特大块石、葡萄串石、钢构架石笼、混凝土块体等来提高投抛体的本身稳定。也可在龙口下游平行于戗堤轴线设置一排拦石坎来保证抛投料的稳定，防止抛投料的流失。（四
18、）加大截流施工强度加大截流施工强度，加快施工速度，可减少龙口的流量和落差，起到降低截流难度的作用，并可减少投抛料的流失。加大截流施工强度的主要措施有加大材料供应量、改进施工方法、增加施工设备投入等。1F412020围堰及基坑排水IF412021掌握围堰的类型围堰是导流工程中的临时陛挡水建筑物，用来围护施工基坑，保证水工建筑物能在干地施工。在导流任务完成后，若围堰不能与主体工程结合成为永久工程的一部分，应予以拆除。一、围堰分类1.围堰按使用材料，可分为土石围堰、混凝土围堰、草土围堰、木笼围堰、竹笼围堰、钢板桩格形围堰等。2.按围堰与水流方向的相对位置，可分为横向围堰和纵向围堰。3.按围堰与保护的
19、工程相对位置，可分为上游围堰和下游围堰。4.按导流期间基坑过水与否，可分为过水围堰和不过水围堰。过水围堰除需要满足一般围堰的基本要求外，还要满足堰顶过水的要求。5.按围堰挡水时段，可分为全年挡水围堰和枯水期挡水围堰。521F410000水利水电工程技术以上分类一般指围护主河床永久建筑物而言，按被围护的建筑物分类，尚有厂房围堰，船闸围堰，隧洞进口围堰、出口围堰等。二、围堰的基本形式及构造（一）土石围堰土石围堰可与截流戗堤结合，可利用开挖弃渣，并可直接利用主体工程开挖装运设备进行机械化快速施工，是我国应用最广泛的围堰形式。土石围堰的防渗结构形式有斜墙式、斜墙带水平铺盖式、垂直防渗墙式及灌浆帷幕式等
20、。如图1F4120211所示。图1F4120211 土石围堰（a）斜墙式；（b）斜墙带水平铺盖式；（c）垂直防渗墙式；（d）灌浆惟幕式1堆石体；2黏土斜墙、铺盖，3反滤层l 4护面；5隔水层；6覆盖层；7垂直防渗墙；8灌浆帷幕；9黏土心墙（二）混凝土围堰混凝土围堰是用常态混凝土或碾压混凝土建筑而成。混凝土围堰宜建在岩石地基上。混凝土围堰的特点是挡水水头高，底宽小，抗冲能力大，堰顶可溢流。尤其是在分段围堰法导流施工中，用混凝土浇筑的纵向围堰可以两面挡水，而且可与永久建筑物相结合作为坝体或闸室体的一部分。混凝土围堰结构形式有重力式（图1F4120212）、拱形等形式。图1F4120212混凝土围堰
21、断面示意图（a）双向挡水支墩式（b）撑墙式；（c）溢流重力式（三）草土围堰草土围堰是一种草土混合结构。草土围堰能就地取材，结构简单，施工方便，造价低，防渗性能好，适应能力强，便于拆除，施工速度快。但草土围堰不能承受较大的水头，一般适用于水深不大于68m，流速小于35m/s的中、小型水利工程。（四）木笼围堰木笼围堰是由圆木或方木叠成的多层框架、填充石料组成的挡水建筑物。它施工简便，适应性广，与土石围堰相比具有断面小，抗水流冲刷能力强等优点，可用作分期导流的横向围堰或纵向围堰，可在1015m的深水中修建。但木笼围堰消耗木材量较大，目前很少采用。（五）竹笼围堰竹笼围堰是用内填块石的竹笼堆叠而成的挡水
22、建筑物，在迎水面一般用木板、混凝土面板或填黏土阻水。采用木面板或混凝土面板阻水时，迎水面直立；用黏土防渗时，迎水面为斜墙。竹笼围堰的使用年限一般为12年，最大高度约为l5m。（六）钢板桩格形围堰钢板桩格形围堰是由一系列彼此相连的格体形成外壳，然后在内填以土料或砂料构成。格体是土或砂料和钢板桩的组合结构，由横向拉力强的钢板桩连锁围成一定几何形状的封闭系统。钢板桩格形围堰按挡水高度不同，其平面形式有圆筒形格体、扇形格体、花瓣形格体（见图lF4120213），应用较多的是圆筒形格体，圆筒形格体钢板桩围堰，一般适用的挡水高度小于l518m，可以建在岩基或非岩基上，也可作过水围堰用。图1F4120213
23、钢板桩格形围堰平面形式（a）圆筒形格体；（b）扇形格体；（c）花瓣形格体1F412022掌握围堰施工技术一、土石围堰1.土石围堰的施工围堰的施工有水上、水下两部分。水上部分的施工与一般土石坝相同，采用分层填筑，碾压施工，并适时安排防渗墙施工；水下部分的施工，土料、石渣、堆石体的填筑可采用进占法，也可采用各种驳船抛填水下材料。2.土石围堰的接头处理土石围堰与岸坡的接头，主要通过扩大接触面和嵌入岸坡的方法，以延长塑性防渗体的接触，防止集中绕渗破坏。土石围堰与混凝土纵向围堰的接头，通常采用刺墙形式插入土石围堰的塑性防渗体中，并将接头的防渗体断面扩大，以保证在任一高程处均能满足绕流渗径长度要求。3.土
24、石围堰的拆除围堰拆除一般是在使用期的最后一个汛期过后，随上游水位的下降，逐层拆除围堰背水坡和水上部分。土石围堰的拆除可用挖掘机开挖、爆破、挖泥船开挖或人工开挖等。二、混凝土围堰1.混凝土围堰多为重力式。狭窄河床的上游围堰。在堰肩地质条件允许的情况下，也可采用拱形结构。混凝土围堰的施工与混凝土坝相似。2.混凝土围堰一般需在低土石围堰保护下干地施工，但也可创造条件在水下浇筑混凝土或预填骨料灌浆。3.混凝土围堰的拆除，一般只能用爆破法炸除，但应注意，必须使主体建筑物或其他设施不受爆破危害。三、草土围堰1.草土围堰，多用捆草法修建，它是用草做成草捆，由一层草捆一层土料在水中进占而成。草捆是用草料包土做
25、成直径为0.50.7m，长为1.21.8m的长圆体形。进占前先清理岸边，将每两束草捆用草绳绑紧，并使草绳留出足够的长度，然后将草捆垂直于岸边并排铺放，第一排草捆沉人水中1/31/2草捆长，并将草绳固定在岸边，以便与后铺的草捆互相连接，然后再在第一层草捆上后退压放第二层草捆，层间搭接可按水深大小搭迭l/31/2草捆长，如此逐层压放草捆，使其形成一个坡角约为35。45。的斜坡，直至高出水面1.0m为止。随后在草捆层的斜坡上铺一层厚0.250.3m的散草，填补草捆间的空隙，再在散草上铺一层厚0.250.3m的土料并用人工踏实，这样就完成了堰体压草、铺散草和铺土作业的一个工作循环，依此循环继续进行，堰
26、体即可向前进占。2.草土围堰的拆除比较容易，一般水上部分用人工拆除，水下部分可在堰体挖一缺口，让其过水冲毁或用爆破法炸除。四、钢板桩格形围堰 1.钢板桩格形围堰的修建和拆除机械化程度高，钢板桩回收可达70%，边坡垂直、断面小、占地少，安全可靠。 2.钢板桩格形围堰修建工序：定位、打设模架支柱、模架就位、安插打设钢板桩、安装围檩和拉杆、拆除支柱和模架、填充砂砾料至要求高度。 3.钢板桩围堰的拆除。工程完工后，围护的基坑充水使围堰的两侧水位平衡，围堰内的砂砾料分层挖除，拆除钢拉杆和围檩，用振动锤拔除钢板桩。1F412023掌握基坑排水技术一、初期排水围堰合龙闭气之后，为使主体工程能在干地施工，必须
27、首先排除基坑积水、堰体和堰基的渗水、降雨汇水等，称为初期排水。（一）排水量的组成及计算初期排水总量应按围堰闭气后的基坑积水量、抽水过程中围堰及地基渗水量、堰身及基坑覆盖层中的含水量，以及可能的降水量等组成计算。其中可能的降水量可采用抽水时段的多年日平均降水量计算。初期排水流量一般可根据地质情况、工程等级、工期长短及施工条件等因素，参考实际工程经验，按公式（IF412023）确定。Q=V/T（IF412023）式中Q初期排水流量（m3/s）；V基坑的积水体积（m3）；T初期排水时间（s）；经验系数，主要与围堰种类、防渗措施、地基情况、排水时间等因素有关，一般取=36。当覆盖层较厚，渗透系数较大时
28、取上限。（二）水位降落速度及排水时间为了避免基坑边坡因渗透压力过大，造成边坡失稳产生坍坡事故，在确定基坑初期抽水强度时，应根据不同围堰形式对渗透稳定的要求确定基坑水位下降速度。对于土质围堰或覆盖层边坡，其基坑水位下降速度必须控制在允许范围内。开始排水降速以0.50.8m/d为宜，接近排干时可允许达l.01.5m/d。其他形式围堰，基坑水位降速一般不是控制因素。对于有防渗墙的土石过水围堰和混凝土围堰，如河槽退水较快，而水泵降低基坑水位不能适应时，其反向水压力差有可能造成围堰破坏，应经过技术经济论证后，决定是否需要设置退水闸或逆止阀。排水时间的确定，应考虑基坑工期的紧迫程度、基坑水位允许下降的速度
29、、各期抽水设备及相应用电负荷的均匀性等因素，进行比较后选定。一般情况下，大型基坑可采用57d，中型基坑可采用35d。二、经常性排水基坑积水排干后，围堰内外的水位差增大，此时渗透流量相应增大。另外基坑已开始施工，在施工过程中还有不少施工废水积蓄在基坑内，需要不停地排除，在施工期内，还会遇到降雨，当降雨量较大且历时较长时，其水量也是不可低估的。（一）排水量的组成经常性排水应分别计算围堰和地基在设计水头的渗流量、覆盖层中的含水量、排水时降水量及施工弃水量。其中降水量按抽水时段最大日降水量在当天抽干计算；施工弃水量与降水量不应叠加。基坑渗水量可分析围堰形式、防渗方式、堰基情况、地质资料可靠程度、渗流水
30、头等因素适当扩大。（二）排水方式经常性排水有明沟排水和人工降低地下水位两种方式。1.明沟排水此方式适宜于地基为岩基或粒径较粗、渗透系数较大的砂卵石覆盖面，在国内已建和在建的水利水电工程中应用最多。这种排水方式是通过一系列的排水沟渠，拦截堰体及堰基渗水，并将渗透水流汇集于泵站的集水井，再用水泵排出基坑以外。2.人工降低地下水位在基坑开挖过程中，为了保证工作面的干燥，往往要多次降低排水沟和集水井的高程，经常变更水泵站的位置。这样造成施工干扰，影响基坑开挖工作的正常进行。此外，当进行细砂土、砂壤土之类的基础开挖时，如果开挖深度较大，则随着基坑底面的下降，地下水渗透压力的不断增大，容易产生边坡塌滑、底
31、部隆起以及管涌等事故。为此，采用人工降低地下水位的办法，即在基坑周围钻设一些管井，将地下水汇集于井中抽出，使地下水位降低到开挖基坑的底部以下。人工降低地下水位的方法很多，按其排水原理分为管井排水法、真空井点排水法、喷射井点法、电渗井点排水法等。排水方法的选择与土层的地质构造、基坑形状，开挖深度等都有密切关系，但一般主要按其渗透系数来进行选择。管井排水法适用于渗透系数较大、地下水埋藏较浅（基坑低于地下水水位）、颗粒较粗的砂砾及岩石裂隙发育的地层，而真空排水法、喷射法和电渗排水法等则适用于开挖深度较大、渗透系数较小、且土质又不好的地层。在不良地质地段，特别是在多地下水地层中开挖洞室时，往往会出现涌
32、水，为了创造良好的施工条件，可以钻超前排水孔（甚至采用导洞），让涌水自行流出排走。这也是人工降低地下水水位的一种方法。（三）排水设备的选择无论是初期排水还是经常性排水，当其布置形式及排水量确定后，需进行水泵的选择，即根据不同排水方式对排水设备技术性能（吸程及扬程）的要求，按照所能提供的设备型号及动力情况以及设备利用的经济原则，合理选用水泵的型号及数量。水泵的选择，既要根据不同的排水任务，不同的扬程和流量选择不同的泵型，又要注意设备的利用率。在可能的情况下，尽量使各个排水时期所选的泵型一致，同时，还需配置一定数量的柴油发电机，以防事故停电对排水工作造成影响。1.泵型的选择：水利工程一般常用离心式
33、水泵。它既可作为排水设备，又可作为供水设备。这种水泵的结构简单，运行可靠，维修简便，并能直接与电动机座连接。过水围堰的排水设备选择，应配备一定数量的排沙泵。离心式水泵的类型很多，在水利水电工程中，SA型单级双吸清水泵和S型单级双吸离心泵两种型号水泵应用最多，特别在明沟排水时更为常用。通常，在初期排水时需选择大容量低水头水泵，在降低地下水位时，宜选用小容量中高水头水泵，而在需将基坑的积水集中排出围堰外的泵站中，则需大容量中高水头的水泵。为运转方便，应选择容量不同的水泵，以便组合运用。2.水泵台数的确定在泵型初步选定之后，即可根据各型水泵所承担的排水流量来确定水泵台数。此外，还需考虑抽水设备重复利
34、用的可能性，单机重量及搬迁条件，设备效率，以及取得设备的现实性、经济性等因素。另外还需配备一定的事故备用容量。备用容量的大小，应不小于泵站中最大的水泵容量。1F413000水利水电工程地基处理与灌浆施工1F413010地基基础的要求及地基处理的方法1F413011掌握地基基础的要求一、水工建筑物的地基分类水工建筑物的地基分为两大类型，即岩基和软基。1.岩基是由岩石构成的地基，又称硬基。2.软基是南淤泥、壤土、砂、砂砾石、砂卵石等构成的地基。又可细分为砂砾石地基、软土地基。（1）砂砾石地基是由砂砾石、砂卵石等构成的地基，它的空隙大，孔隙率高，因而渗透性强。（2）软土地基是由淤泥、壤土、粉细砂等细
35、微粒子的土质构成的地基。这种地基具有孔隙率大、压缩性大、含水量大、渗透系数小、水分不易排出、承载能力差、沉陷大、触变性强等特点，在外界的影响下很易变形。二、水工建筑物对地基基础的基本要求1.具有足够的强度。能够承受上部结构传递的应力。2.具有足够的整体性和均一性。能够防止基础的滑动和不均匀沉陷。3.具有足够的抗渗性。能够避免发生严重的渗漏和渗透破坏。4.具有足够的耐久性。能够防止在地下水长期作用下发生侵蚀破坏。1F413012掌握地基处理的方法水利水电工程地基处理的基本方法主要有开挖、灌浆、防渗墙、桩基础、锚固，还有置换法、排水法以及挤实法等。（一）开挖开挖处理是将不符合设计要求的覆盖层、风化
36、破碎有缺陷的岩层挖掉，是地基处理最通用的方法。（二）灌浆灌浆是利用灌浆泵的压力，通过钻孔、预埋管路或其他方式，把具有胶凝性质的材料（水泥）和掺合料（如黏土等）与水搅拌混合的浆液或化学溶液灌注到岩石、土层中的裂隙、洞穴或混凝土的裂缝、接缝内，以达到加固、防渗等工程目的的技术措施。（三）防渗墙防渗墙是使用专用机具钻凿圆孔或直接开挖槽孔，以泥浆固壁，孔内浇灌混凝土或其他防渗材料等，或安装预制混凝土构件，而形成连续的地下墙体。也可用板桩、灌注桩、旋喷桩或定喷桩等各类桩体连续形成防渗墙。（四）置换法置换法是将建筑物基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，换填无侵蚀性及低压缩性的散粒材料，从而加速软土周结的
37、一种方法。（五）排水法排水法是采取相应措施如砂垫层、排水井、塑料多孔排水板等，使软基表层或内部形成水平或垂直排水通道，然后在土壤自重或外荷压载作用下，加速土壤中水分的排除，使土壤固结的一种方法。（六）挤实法挤实法是将某些填料如砂、碎石或生石灰等用冲击、振动或两者兼而有之的方法压入土中，形成一个个的柱体，将原土层挤实，从而增加地基强度的一种方法。（七）桩基础可将建筑物荷载传到深部地基，起增大承载力，减小或调整沉降等作用。桩基础有打入桩、灌注桩、旋喷桩及深层搅拌桩。1.打入桩。将不同材料制作的桩，采用不同工艺打人、振入或插人地基。2.灌注桩。向使用不同工艺钻出不同形式的钻孔内，灌注砂、砾石（碎石）
38、或混凝土，建成砂桩、砾（碎）石桩或混凝土灌注桩。3.旋喷桩。利用高压旋喷射流，将地层与水泥基质浆液搅动混合而成的圆断面桩。4.深层搅拌桩。以机械旋转方法搅动地层，同时注入水泥基质浆液或喷入水泥干粉，在松散细颗粒地层内形成的桩体。1F413020灌浆与防渗墙施工1F413021掌握灌浆施工要求一、灌浆分类（一）按灌浆材料分类按浆液材料主要分为水泥灌浆、黏土灌浆和化学灌浆等。（二）按灌浆目的分类按灌浆目的分为帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆、接缝灌浆和回填灌浆等。1.帷幕灌浆。帷幕灌浆是用浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙，形成防水幕，以减小渗流量或降低扬压力的灌浆。2.固结灌浆。用浆液灌入岩体裂隙或破碎
39、带，以提高岩体的整体性和抗变形能力的灌浆。3.接触灌浆。通过浆液灌入混凝土与基岩或混凝土与钢板之间的缝隙，以增加接触面结合能力的灌浆。4.接缝灌浆。通过埋设管路或其他方式将浆液灌入混凝土坝体的接缝，以改善传力条件增强坝体整体性的灌浆。5.回填灌浆。用浆液填充混凝土与围岩或混凝土与钢板之间的空隙和孔洞，以增强围岩或结构的密实性的灌浆。二、钻孔灌浆用的机械设备（一）钻孔机械钻孔机械主要有回转式、回转冲击式、冲击式三大类。目前用得最多的是回转式钻机，其次是回转冲击式钻机，纯冲击式钻机用得很少。（二）灌浆机械灌浆机械主要有灌浆泵、浆液搅拌机及灌浆记录仪等。三、灌浆方式和灌浆方法（一）灌浆方式灌浆方式有
40、纯压式（图1F4130211a）和循环式（图1F4130211b）两种。1.纯压式纯压式灌浆是指浆液注入孔段内和岩体裂隙中，不再返回的灌浆方式。这种方式设备简单，操作方便；但浆液流动速度较慢，容易沉淀，堵塞岩层缝隙和管路，多用于吸浆量大，并有大裂隙存在和孔深不超过15m的情况。2.循环式循环式灌浆是指浆液通过射浆管注人孔段内，部分浆液渗入到岩体裂隙中，部分浆液通过回浆管返回，保持孔段内的浆液呈循环流动状态的灌浆方式。这种方式一方面使浆液保持流动状态，可防止水泥沉淀，灌浆效果好；另一方面可以根据进浆和回浆液比重的差值，判断岩层吸收水泥的情况。图1F4130211浆液灌注方式（a）纯压式；（6）循
41、环式1一水；2一拌浆筒；3一灌浆泵；4一压力表5一灌浆管；6一灌浆塞；7一回浆管（二）灌浆方法灌浆方法可分为全孔一次灌浆法、自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法和孔口封闭灌浆法等。1.全孔一次灌浆全孔一次灌浆是将孔一次钻完，全孔段一次灌浆。这种方法施工简便，多用于孔深不深，地质条件比较良好，基岩比较完整的情况。2.自下而上分段灌浆自下而上分段灌浆法是将灌浆孔一次钻进到底，然后从钻孔的底部往上，逐段安装灌浆塞进行灌浆，直至孔口的灌浆方法。如图1F4130212所示。3.自上而下分段灌浆法自上而下分段灌浆法是从上向下逐段进行钻孔，逐段安装灌浆塞进行灌浆，直至孔底的灌浆方法。4.综合灌
42、浆法综合灌浆法是在钻孔的某些段采用自上而下分段灌浆，另一些段采用自下而上分段灌浆的方法。5.孔口封闭灌浆法孔口封闭灌浆法是在钻孔的孔口安装孔口管，自上而下分段钻孔和灌浆，各段灌浆时都在孔口安装孔口封闭器进行灌浆的方法。灌浆孔的基岩段长小于6m时，可采用全孔一次灌浆法；大于6m时，可采用自上而下分段灌浆法、自下而上分段灌浆法、综合灌浆法或孔口封闭灌浆法。四、帷幕灌浆帷幕灌浆施工工艺主要包括：钻孔、钻孔冲洗、压水试验、灌浆和灌浆的质量检查等。（一）钻孔帷幕灌浆宜采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。钻孔质量要求有：1.钻孔位置与设计位置的偏差不得大于l0cm。2.孔深应符合设计规定。3.灌
43、浆孔宜选用较小的孔径，钻孔孔壁应平直完整。4.钻孔必须保证孔向准确。钻机安装必须平正稳固；钻孔宜埋设孔口管；钻机立轴和孔口管的方向必须与设计孔向一致；钻进应采用较长的粗径钻具并适当地控制钻进压力。（二）钻孔冲洗、裂隙冲洗和压水试验（三）灌浆方式和灌浆方法1.灌浆方式帷幕灌浆应优先采用循环式，射浆管距孔底不得大于50cm。2.灌浆方法帷幕灌浆必须按分序加密的原则进行。由三排孔组成的帷幕，应先进行边排孔的灌浆，然后进行中排孔的灌浆。边排孔宜分为三序施工，中排孔可分为二序或三序施工；由两排孔组成的帷幕，宜先进行下游排孔的灌浆，然后进行上游排孔的灌浆。每排孔宜分为三序施工；单排帷幕灌浆孔应分为三序施工
44、。帷幕灌浆段长度宜采用56m，特殊情况下可适当缩减或加长，但不得大于l0m。采用自上而下分段灌浆法时，灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌；孔口无涌水的孔段，灌浆结束后可不待凝，但在断层、破碎带等地质条件复杂地区则宜待凝。采用自下而上分段灌浆法时，灌浆段的长度因故超过10m，对该段宜采取补救措施。 （四）灌浆压力和浆液变换1.灌浆压力灌浆压力宜通过灌浆试验确定，也可通过公式计算或根据经验先行拟定，而后在灌浆施工过程中调整确定。采用循环式灌浆，压力表应安装在孔口回浆管路上；采用纯压式灌浆，压力表应安装在孔口进浆管路上。灌浆应尽快达到设计压力，但注入率大时应分级升压。灌浆浆液的浓度应由稀
45、到浓，逐级变换。浆液水灰比可采用5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：l、0.5：1七个比级。开灌水灰比可采用5：1。2.灌浆浆液变换当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注人率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；当注入率大于30Lrain时，可根据具体情况越级变浓。灌注细水泥浆液，可采用水灰比为2：1、1：1、0.6：1，或l：1、0.8：1、0.6：1三个比级。（五）灌浆结束标准和封孔方法1.灌浆结束标准采用自上而下分段灌浆法时，在规定的压力下，当注入率不大于0.4Lmin时，继续灌注60min或不大于1Lmin时，继续灌注90min，灌浆