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1、一、分段围堰法导流 分段围堰法亦称分期围堰法：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：在空间上用围堰将建筑物分成若干施工段进行施工。分期：就是在时间上将导流分为若干时期。第1页/共57页图1-5 导流分期与围堰分段示意图 (a)两段两期 (b)三段两期 (c)三段三期 (d)三段三期 段数分得愈多，围堰工程量愈大，施工也愈复杂；同样，期数分得愈多，工期有可能拖得愈长。只有在比较宽阔的通航河道上施工，不允许断航或其它特殊情况下，才采用多段多期导流方法。第2页/共57页 分段围堰法导流适用于河床宽、流量大、施工期较长的工程，尤其是通航河流和冰凌严重的河流。导流费用较低，大、中型水利
2、水电工程采用较广。分段围堰法导流，前期都利用束窄的原河道导流，后期通过事先修建的泄水道导流，常见的有以下3种：底孔导流 坝体缺口导流 明槽导流第3页/共57页1底孔导流 底孔导流：事先在混凝土坝体内修好临时底孔或永久底孔，导流时让全部或部分导流流量通过底孔宣泄到下游，保证工程继续施工。优点：挡水建筑物上部的施工可以不受水流干扰，有利于均衡连续施工，这对修建高坝特别有利。若坝体内设有永久底孔可用来导流时，更为理想。缺点：由于坝体内设置了临时底孔，使钢材用量增加；如果封堵质量不好,会削弱坝的整体性,还可能漏水；在导流过程中，底孔有被漂浮物堵塞的危险；封堵时，由于水头较高,安放闸门及止水等均较困难。
3、第4页/共57页 2坝体缺口导流 混凝土坝施工过程中，当汛期河水暴涨暴落，其它导流建筑物又不足以宣泄全部流量时，为了不影响施工进度，使大坝在涨水时仍能继续施工，可以在未建成的坝体上预留缺口，以便配合其它导流建筑物宣泄洪峰流量，待洪峰过后，上游水位回落，再继续修筑缺口。在修建混凝土坝，特别是大体积混凝土坝时，由于这种导流方法比较简单，常被采用。第5页/共57页 3明槽导流 明槽导流：就是在第一期围堰围护下先修建导流明槽，河水由缩窄河床宣泄，导流明槽河床侧的边墙常用作第二期的纵向围堰；第二期工程施工时，河水即经由导流明槽下泄。适用于：河床一侧的河滩基岩较高且岸坡稳定又不太高陡时，中后期采用明槽导流
4、是较为合适的。导流明槽设计时，必须重视下述问题：(1)(1)明槽的糙率 (2)(2)明槽的出口消能 (3)(3)导流明槽尽可能与永久性建筑物相结合 第6页/共57页二、全段围堰法导流 全段围堰法导流：在河床主体工程的上下游各建一道拦河围堰，使河水经河床以外的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄。主体工程建成或接近建成时，再将临时泄水道封堵。全段围堰法导流，其泄水道类型有以下几种：1.隧洞导流 2.明渠导流 3.涵管导流 第7页/共57页1隧洞导流 隧洞导流是在河岸中开挖隧洞，在基坑上下游修筑围堰，河水经由隧洞下泄。图1-12图1-13第8页/共57页2明渠导流 明渠导流是在河岸上开挖渠道，在基坑上下
5、游修筑围堰，河水经渠道下泄。图1-15图1-16第9页/共57页3涵管导流 涵管导流一般在修筑土坝、堆石坝工程中采用。涵管常布置在河岸岩滩上,其位置常在枯水位以上。由于涵管的泄水能力较低，所以一般仅用于导流流量较小的河流上或只用来担负枯水期的导流任务。图1-18第10页/共57页第二节 围 堰 工 程 围堰是导流工程中的临时挡水建筑物，用来围护施工基坑，保证水工建筑物能在干地施工。在导流任务完成以后，如果围堰对永久建筑物的运行有妨碍或没有考虑作为永久建筑物的一部分时，应予拆除。第11页/共57页围堰的分类按其所使用的材料：土石围堰；土围堰；钢板桩格型围堰；混凝土围堰。按围堰与水流方向的相对位置
6、：横向围堰；纵向围堰。按导流期间基坑淹没条件：过水围堰；不过水围堰。第12页/共57页选择围堰型式的原则 ：1)1)具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和一定的强度。2)2)就地取材造价便宜，构造简单，修建、拆除都方便。3)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)4)围堰接头和岸坡联结要安全可靠，不致因集中渗漏等破坏作用而引起围堰失事。5)5)在必要时，应设置抵抗冰凌、船筏冲击破坏的设施。第13页/共57页一、围堰的基本型式及构造(a)斜墙式(b)斜墙带水平铺盖式(c)垂直防渗式(d)灌浆帷幕式1土石围堰图1-20 土石围堰基本型式及构造第14页/共57页2钢板桩格型围堰 圆筒形
7、格体 扇形格体 花瓣形格体 (a)平面图；(b)“一字形”钢板桩 (c)钢板桩异形接头 图1-22 圆筒形格体钢板桩围堰图1-21 钢板桩格型围堰平面型式第15页/共57页圆筒形格体钢板桩围堰施工程序图图1-23 圆筒形格体钢板桩围堰施工程序图模架就位安插钢板桩填充料渣取模架，填充料渣定位打桩模架支柱打设钢板桩第16页/共57页4过水土石围堰图1-26 过水土石围堰施工程序图(a)一期断面(b)二期断面(c)设计断面1水平主钢筋 2钢筋网图1-27 加筋过水土石围堰第17页/共57页5草土围堰 图1-28 草土围堰 1-水下堰体 2-水上加高部分 3-草捆 4-散草铺土层 5-设计挡水位 6-
8、施工水位 7-河床(a)围堰进占平面图；(b)围堰进占纵断面图图1-29 草土围堰施工示意图第18页/共57页二、围堰的防渗和防冲 1围堰的防渗 2围堰的接头处理 (a)正视图 (b)横断面图图1-30 刺墙构造简图第19页/共57页3围堰的防冲图1-31 分段围堰法导流时的流态图 1-上游围堰；2-纵向围堰；3-下游围堰；4-上游漩涡区；5-纵向漩涡区；6-下游漩涡区图1-32 导流墙和围堰布置图1-纵向围堰；2-上游导流墙；3-下游导流墙；4-上游横向围堰；5-下游横向围堰第20页/共57页三、围堰的拆除 围堰是临时建筑物，导流任务完成以后，应按设计要求进行拆除，以免影响永久建筑物的施工及
9、运行。图1-33 葛洲坝一期土石围堰的拆除1-粘土斜墙；2-覆盖层；3-堆碴；4-心墙；5-防渗墙拆除顺序第21页/共57页四、围堰的平面布置与堰顶高程 1围堰的平面位置 围堰的平面布置一般应按导流方案、主体工程的轮廓和对围堰提出的要求而定。当采用全段围堰法导流时，基坑是由上、下游横向围堰和两岸围成的。当采用分段围堰法导流时，围护基坑的还有纵向围堰。在上述两种情况下，上、下游横向围堰的布置都取决于主体工程的轮廓。第22页/共57页2 2堰顶高程 下游围堰的堰顶高程：Hd=hd+ha+(1-4)上 游 围 堰 的 堰 顶 高 程：Hu=hd+z+ha+(1-5)式中 Hd下游围堰顶高程，m;ha
10、 波浪爬高，m;围堰的安全超高，m。Hu上游围堰顶高程，m;hd 下游水位高程，m；z 上下游水位差，m;注意：当围堰要拦截一部分水流时，则堰顶高程应通过水库调洪计算来确定。第23页/共57页第三节 导流设计流量的确定 一、导流标准 导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准。导流设计流量是选择导流方案，设计导流建筑物的主要依据。导流建筑物洪水标准划分导流导流建筑物类型建筑物类型导流建筑物级别导流建筑物级别 洪水重现期（年）洪水重现期（年）土石土石50202010105混凝土混凝土201010553第24页/共57页二、导流时段的划分 导流程序:在工程施工过程中，不同阶段可以采用不同的施
11、工导流方法和挡水泄水建筑物。不同导流方法组合的顺序，通常称为导流程序。导流时段就是按照导流程序所划分的各施工阶段的延续时间。第25页/共57页三、允许基坑淹没时的导流设计流量的确定 允许基坑淹没的导流方案，从围堰工作情况看，有过水期和挡水期之分，它们的导流标准有所不同。允许基坑淹没导流方案的技术比较经济，可以在研究工程所在河流水文特征及历年逐月实测最大流量的基础上，通过下述程序实现。1 1）根据河流的水文特征，假定一系列流量值，分别求出泄水建筑物上、下游的水位。2)2)根据这些水位，决定导流建筑物的主要尺寸和工程量，估算导流建筑物的费用。第26页/共57页 3)3)估算由于基坑淹没一次所引起的
12、直接和间接损失费用。4 4)根据历年实测水文资料，统计年平均淹没次数。根据主体工程施工的跨汛年数，即可算得整个施工期内基坑淹没的总次数及淹没损失总费用。5)5)绘制流量与导流建筑物费用、基坑淹没损失费用的关系曲线。6)6)计算施工有效时间，试拟控制性进度计划，以验证按初选的导流设计流量，是否现实可行，以便最终确定一个既经济又可行的挡水期和导流设计流量。第27页/共57页第四节 导流方案的选择 一个水利水电枢纽工程的施工，从开工到完建往往不是采用单一的导流方法，而是几种导流方法组合起来配合运用，以取得最佳的技术经济效果。这种不同导流时段不同导流方法的组合；通常就称为导流方案。第28页/共57页选
13、择导流方案时应考虑的主要因素：1水文条件 2 2地形条件 3地质及水文地质条件 4水工建筑物的型式及其布置 5施工期间河流的综合利用 6施工进度、施工方法及施工场地布置 第29页/共57页第五节 截 流 工 程 在施工导流中，截断原河床水流，才能最终把河水引向导流泄水建筑物下泄，在河床中全面开展主体建筑物的施工，这就是截流。第30页/共57页 截流过程：戗堤的进占龙口加固合龙闭气 先在河床的一侧或两侧向河床中填筑截流戗堤，这种向水中筑堤的工作叫做进占。戗堤填筑到一定程度，把河床束窄，形成了流速较大的龙口。封堵龙口的工作称为合龙。在合龙开始以前，为了防止龙口河床或戗堤端部被冲毁，须采取防冲措施对
14、龙口加固。合龙以后，龙口部位的戗堤虽已高出水面，但其本身依然漏水，因此须在其迎水面设置防渗设施。在戗堤全线上设置防渗设施的工作叫闭气。第31页/共57页一、截流的基本方法 1立堵法截流 立堵法截流是将截流材料，从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。(a)(a)双向进占 (b)(b)单向进占 1截流戗堤 2龙口图1-35 立堵法截流第32页/共57页2平堵法截流 平堵法截流事先要在龙口架设浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口全线从浮桥或栈桥上均匀地逐层抛填截流材料，直至戗堤高出水面为止。(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1-36
15、 平堵法截流第33页/共57页立堵法截流立堵法截流平堵法截流平堵法截流不需在龙口架设浮桥或栈桥不需在龙口架设浮桥或栈桥要在龙口架设浮桥或栈桥要在龙口架设浮桥或栈桥准备工作较简单，费用较低准备工作较简单，费用较低费用较高费用较高龙口的单宽流量较大，最大流龙口的单宽流量较大，最大流速较高，流速分布很不均匀，速较高，流速分布很不均匀，截流材料的单个重量较大。截流材料的单个重量较大。龙口的单宽流量较小，最大龙口的单宽流量较小，最大流速较低，且流速分布比较流速较低，且流速分布比较均匀，截流材料单个重量小均匀，截流材料单个重量小截流时工作前线狭窄，抛投强截流时工作前线狭窄，抛投强度受限制，施工进度受影响。
16、度受限制，施工进度受影响。截流时工作前线长，抛掷强截流时工作前线长，抛掷强度大，施工进度较快。度大，施工进度较快。一般适用于大流量、岩基或覆一般适用于大流量、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。对于软盖层较薄的岩基河床。对于软基河床只要护底措施得当，也基河床只要护底措施得当，也同样有效。同样有效。在通航河道上，龙口的浮桥在通航河道上，龙口的浮桥或栈桥会碍航。或栈桥会碍航。常适用在软基河床上。常适用在软基河床上。第34页/共57页 二、截流日期和截流设计流量 截流日期的选择，应该是既要把握截流时机，选择在最枯流量时段进行；又要为后续的基坑工作和主体建筑物施工留有余地，不致影响整个工程的施工进度。在确定截
17、流日期时，应考虑以下要求：1)1)截流以后，需要继续加高围堰，完成排水、清基、基础处理等大量基坑工作，并应把围堰或永久建筑物在汛期前抢修到一定高程以上。2)2)在通航的河流上进行截流，截流日期最好选择在对航运影响较小的时段内。3)3)在北方有冰凌的河流上，截流不应在流冰期进行。第35页/共57页三、龙口位置和宽度 1)1)龙口一般应设置在河床主流部位，方向力求与主流顺直，使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。2)2)龙口应选择在耐冲河床上，以免截流时因流速增大，引起过分冲刷。3)3)龙口附近应有较宽阔的场地，以便布置截流运输路线和制作、堆放截流材料。龙口的保护包括护底和裹头。第36页/共57页第
18、六节 基 坑 排 水 基坑排水工作按排水时间及性质，可分为：基坑开挖前的初期排水:基坑积水、基坑积水排除过程中围堰及基坑的渗水和降水的排除；基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水:围堰和基坑的渗水、降水、地基岩石冲洗及混凝土养护用废水的排除等。第37页/共57页一、初期排水 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，参考实际工程的经验，按公式（1-121-12）来确定：式中 Q 初期排水流量 m3s；V 基坑的积水体积 m3；T 初期排水时间 s。第38页/共57页注意事项：水位下降太快，则围堰或基坑边坡中动水压力变化过大，易引起坍坡；下降太慢，则影响基坑开挖时间。试
19、抽法确定排水设备容量：试抽时，若水位下降很快，则排水设备容量过大，可关闭一部分排水设备，以控制水位下降速度；若水位不变，则可能是排水设备容量过小或有较大的渗漏通道存在，应增加排水设备容量或找出渗漏通道予以堵塞，再进行抽水。还有一种情况是水位降至一定深度后就不再下降，这说明此时排水流量与渗透流量相等，只有增大排水设备容量或堵塞渗漏通道，才能将积水排除。第39页/共57页二、经常性排水 1排水系统的布置 通常应考虑两种不同情况：一种是基坑开挖过程中的排水系统布置；另一种是基坑开挖完成后修建建筑物时的排水系统布置。在进行布置时，最好能两者结合起来考虑，并使排水系统尽可能不影响施工。基坑开挖过程中布置
20、排水系统，应以不妨碍开挖和运输工作为原则。一般将排水干沟布置在基坑中部，以利两侧出土。第40页/共57页 修建建筑物时的排水系统，通常都布置在基坑的四周，如图所示：预防措施：为防止下雨时地面径流进入基坑，增加抽水量，往往在基坑外缘挖排水沟或截水沟，以拦截地面水。1-围堰 2-集水井 3-排水沟 4-建筑物轮廓线 5-水流 6-河流图1-41 修建建筑物时的排水系统第41页/共57页2排水量的估算 经常性排水的排水量包括围堰和基坑的渗水、降水、地层含水、地基岩石冲洗及混凝土养护用弃水等。关于围堰和基坑渗透流量的计算，在水力学、水文地质等课程中均有介绍，不再赘述。降水量可按抽水时段内最大日降雨量在
21、当天抽干计算。地基岩石冲洗及混凝土养护用弃水，由于地基岩石冲洗用水不多，可以忽略不计，混凝土养护用弃水，可近似地按每方混凝土每次用水5L、每天养护八次计算。但降水和施工弃水不应叠加。第42页/共57页三、人工降低地下水位 人工降低地下水位的基本做法：在基坑周围钻设一些井，地下水渗入井中后，随即被抽走，使地下水位线降到开挖基坑底面以下。人工降低地下水位的方法按排水工作原理来分有管井法和井点法两种。管井法是纯重力作用排水，井点法还附有真空或电渗排水的作用。第43页/共57页 1管井法降低地下水位 在基坑周围布置一系列管井，管井中放入水泵的吸水管，地下水在重力作用下流入井中，被水泵抽走。图1-44
22、深水水泵管井装置图1-42 滤水管节构造简图图1-43 分层降低地下水位第44页/共57页 2井点法降低地下水位 井点法和管井法不同，它把井管和水泵的吸水管合而为一，简化了井的构造，便于施工。根据其降深能力分:轻型井点(浅井点)和深井点 图1-45 轻型井点系统1-水泵；2-集水总管；3-井管4-原地下水位；5-排水后水面降落曲线；6-基坑；7-不透水层；8-排水管第45页/共57页 深井点与轻型井点不同，它的每一根井管上都装有扬水器，不受吸水高度的限制，有较大的降深能力。深井点有喷射井点和压气扬水井点两种。图1-46 喷射井点装置图1-47 压气扬水井点装置第46页/共57页 在渗透系数小于
23、0.1m/d的粘土或淤泥中降低地下水位时，比较有效的方法是电渗井点排水。电渗井点排水时，沿基坑四周布置两列正负电极。正极通常用金属管作成，负极就是井点的排水井。在土中通过电流以后，地下水将从金属管(正极)向井点(负极)移动集中，然后再由井点系统的水泵抽走。正负极电源由直流发电机供应。1-水泵 2-直流发电机 3-钢管 4-井点图1-48 电渗井点排水示意图第47页/共57页四、人工降低地下水位的设计与计算 采用管井法、井点法降低地下水位时，应根据要求降低地下水位的深度、水文地质条件、施工条件等进行降低地下水位的设计计算，其设计的程序如下：第48页/共57页H hlhss0基坑底基坑中线R0R图
24、1-49 降低地下水位计算图式1、计算基坑总渗流量Q(按单井或沟槽公式估算)将长宽比小于10的基坑化作等面积的圆形井，按公式计算:对不规则坑：对长方形规则基坑：R0基坑化引半径；F 基坑底部面积；L,B基坑底部的长和宽；系数，B/L=0.1,=1.00；B/L=0.2,=1.12；B/L=0.4,=1.16；B/L=0.61.0,=1.18；(a)单井第49页/共57页 在无承压水层中，基坑开挖至不透水层时，渗流量可按无压完整井公式计算，即：在承压水层中，基坑开挖至不透水层时，渗流量可按有压完整井公式计算，即：第50页/共57页 式中：Q基坑渗流量；K渗流系数；H天然地下水面至不透水层的深度；
25、M含水层厚度；h地下水位下降曲线逸出点离不透水层的高度；R,R0分别为地下水位下降曲线的影响半径和基坑化引半径；R的数值最好由抽水试验决定，亦可按经验公式计算：第51页/共57页(b)(b)沟槽 对于窄长形的基坑，长宽比大于10，在无承压水层，基坑底开挖至不透水层时，每米长度内的渗流量可按下式计算：式中：q基坑每米长度内的渗流量（m3/d*m）。不完整井和不完整承压井的计算较为复杂，近似计算时，可先用完整井公式计算，然后将求得的渗流量值增加1020，据此算出所需排水设备的容量。第52页/共57页2 2、确定井的数量和间距 井的数量计算公式：n=Q/q q降水设备在每个井中的抽水能力，q0.8q
26、maxqmax=2rc lV rc滤头半径；包括四周的滤层厚度在内，管井为50mm100mm V 土壤允许不冲流速(m/d)，可取：式中：K渗透系数（m/d）。第53页/共57页在进行具体的布置时，对于d还要考虑满足以下要求：为了使井的侧面进水量不至于过分减少，井的间距不宜过小，对浅井d(510)2rc；在渗透系数较小的土层中，若间距过大，则地下水位降低时间过长，因此要以抽水降低地下水位的时间来控制间距；井的间距要与集水总管上三通的间距相对应；在基坑四角和靠近水源一侧井点来水量较多，井距应适当缩短。考虑到抽水过程中，井管有可能被堵失效，井数应再增加510，故井的间距d(m)为 d=L/(1.0
27、51.10)n 式中：L井点线总长(m)。第54页/共57页3 3、校核井深H=S0+S+h+h0+l式中：h水流进入滤头的水头损失，约0.5m1.0m；h0滤头淹没深度，取0.5m2.0m；式中：H 自地下水位线起算，井的埋深（m）；S0基坑中点地下水位的降深（m)；S降低后基坑中点的地下水位线与井点处 地下水逸出点的高差（m）。第55页/共57页4 4、配备抽水设备：5 5、抽水设备的布置：根据Q(或q)及工作水头选择抽水设备，在最终确定抽水数量时，要考虑一定的备用量。管井或井点应布置成为环形，在靠水源一面的井布置得紧密一些，当基坑有不同深度时，在深的部位要考虑用浅井点补充降水。此外，还应考虑基坑在施工时避免互相干扰，以免损坏排水系统。第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页