水利水电工程施工导流 (2).doc

二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 1 页2F312000 水利水电工程施工导流水利水电工程施工导流2F3120002F312000 水利水电工程施工导流水利水电工程施工导流1.导流方法：分期围堰导流和一次拦断河床围堰导流。2.分期导流：窄束河床导流和通过已建或在建的永久建筑物导流。3.一次拦断河床围堰导流：明渠导流、隧洞导流、涵管导流明渠导流、隧洞导流、涵管导流。4.下游围堰的堰顶高程由下式决定：Hd=hd+ha+式中：Hd下游围堰的堰顶高程（m）；hd下游水位高程（m），可以直接由原河流水位流量关系曲线中找出；ha波浪爬高（m）；二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 2 页围堰的安全超高（m），一般对于不过水围堰可按规定选择，对于过水围堰可不予考虑。5.汛期施工险情：漏洞、管涌、漫溢。6.漏洞险情的抢护方法：塞堵法、盖堵法、戗堤法。7.采用抛投块料截流，按不同的抛投合龙方法可分为平堵、立堵、混合堵平堵、立堵、混合堵二种。内容体系（以某一水闸施工为例）导流内容体系2F3120002F312000 水利水电工程施工导流水利水电工程施工导流重点：导流方案选择（导流方法及适用），围堰堰顶高程土石围堰施工、抢险技术2F3120102F312010 导流导流2F3120112F312011 导流标准导流标准在河流上修建水工建筑物，施工期间往往与通航、筏运、渔业、灌溉或水电站运行等水资源综合利用的要求发生矛盾。在河流上修建水利水电工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水通道往下游宣泄，这就是施工导流。一、导流标准选定导流设计流量的标准。一、导流标准选定导流设计流量的标准。导流设计流量是选择导流方案、确定导流建筑物的主要依据。导流标准确定：依据：1 1）导流建筑物级别；）导流建筑物级别；2 2）导流建筑物类型；）导流建筑物类型；3 3）风险度分析）风险度分析。二、导流时段按照导流的各个施工的阶段划分的延续时间。二、导流时段按照导流的各个施工的阶段划分的延续时间。三、导流设计流量三、导流设计流量依据导流标准、导流时段来确定1.土坝、堆石坝、支墩坝等在洪水来临前不能完建时，围堰的导流时段一般以全年为标准，导流设计流量按导流标准选择相应洪水重现期的最大流量最大流量。2.若洪水来临前坝身能起拦洪作用，则围堰的导流时段为洪水来临前的施工时段（枯水期挡水），导流设计流量为该时段内按导流标准选择相应洪水重现期的最大流量。2F3120122F312012 导流方法导流方法施工导流的基本方法可分为分期围堰法导流和一次拦断河床围堰导流分期围堰法导流和一次拦断河床围堰导流两类一、分期围堰法导流一、分期围堰法导流分期围堰法导流，就是用围堰将水工建筑物所在的河段分段分期围护起来的施工方法。河水通过束窄河床、坝体缺口、坝体底孔等下泄。二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 3 页分期围堰法1.束窄河床导流束窄河床导流，是通过束窄后的河床泄流，通常用于分期导流的前期阶段，特别是一期导流。2.通过已完建或未完建的永久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，平原河道上的低水头河床式径流电站可采用厂房导流，个别高、中水头坝后式厂房，也有通过厂房导流的。这种方式多用于分期导流的后期阶段。分期导流一般适用于下列情况（水文、地形、地质）：导流流量大，河床宽，有条件布置纵向围堰；河床中永久建筑物便于布置导流泄水建筑物；河床覆盖层不厚。挡水建筑物：上下游围堰、纵向围堰。泄水建筑物：束窄原河床，混凝土坝的坝体预留缺口、坝体底孔，明槽，平原河道低水头河床径流电站的厂房等。典型适用：流量较大的平原河道或河谷较宽的山区河流上修建混凝土坝枢纽时较为常用。二、一次拦断河床围堰导流二、一次拦断河床围堰导流一次拦断河床围堰导流是指在河床内距主体工程轴线（如大坝、水闸等）上下游一定的距离，修筑围堰，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，故又称河床外导流。一次拦断河床围堰导流一般适用于枯水期流量不大且河道狭窄的河流，按其导流泄水建筑物的类型可分为明枯水期流量不大且河道狭窄的河流，按其导流泄水建筑物的类型可分为明渠导流、隧洞导流、涵管导流渠导流、隧洞导流、涵管导流等。在实际工程中也采用明渠隧洞等组合方式导流。挡水建筑物：上下游围堰泄水建筑物：明渠导流；隧洞导流；涵管导流。（一）明渠导流明渠导流是在河岸或河滩上开挖渠道，在基坑的上下游修筑横向围堰，河道的水流经渠道下泄。 1.布置1）明渠进出口应同上下游水流相连，与主河道的交角以 30o 为宜；2）明渠进出口应与上下游围堰相隔适当距离，一般以 50100 米为宜；二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 4 页3）明渠离基坑应有相当距离；4）明渠应尽可能与永久建筑物相结合。2.适用岸坡平缓或有一岸具有较宽的台地、垭口或古河道的地形。岸坡平缓或有一岸具有较宽的台地、垭口或古河道的地形。（二）隧洞导流隧洞导流是在河岸边开挖隧洞，在基坑的上下游修筑围堰，水流由隧洞下泄。 1.布置1）隧洞进出口应同上下游水流相连，与主河道的交角以 30o 为宜；2）隧洞进出口应与上下游围堰相隔适当距离，一般大于 50 米；3）导流隧洞应尽可能与永久建筑物相结合。2.适用河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河流。河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河流。3.工程实例龙羊峡水电站导流毛家村水库导流（三）涵管导流涵管导流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。由于涵管过多对坝身结构不利，且使大坝施工受到干扰，因此坝下埋管不宜过多，二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 5 页单管尺寸也不宜过大。涵管应在干地施工，通常涵管布置在河滩上，滩地高程在枯水位以上。 三峡一期导流布置图三峡导流示例二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 6 页案例考点：1.导流方案选择要点：依据导流方法适用性选择或判断。2.依据导流思想的排序要点：以疏为核心，先有泄流建筑物，再施工围堰。如：某年考题：某加固工程包括：新建深孔闸、老闸加固、新建船闸、上下游围堰修建、上下游围堰拆除，请排序。二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 7 页2F3120132F312013 围堰的类型及施工要求围堰的类型及施工要求土石围堰草土围堰混凝土围堰汾河二库横向围堰二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 8 页万家寨碾压混凝土围堰三峡纵向围堰一、围堰的类型一、围堰的类型围堰按材料分土石围堰、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。按围堰与水流方向的相对位置分横向围堰、纵向围堰横向围堰、纵向围堰。按导流期间基坑淹没条件分过水围堰、不过水围堰。过水围堰除需要满足一般围堰的基本要求外，还要满足堰顶过水要求。1.土石围堰土石围堰由土石填筑而成，多用作上下游横向围堰。它能充分利用当地材料，对基础适应性强，施工工艺简单。土石围堰可做成过水围堰，允许汛期围堰过水，但需做好溢流面、堰址下游基础和两岸接头的防冲保护。土石围堰的防渗结构形式有土质心墙和斜墙、混凝土心墙和斜墙、钢板桩心墙及其他防渗墙结构。2.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二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 9 页围堰可以两面挡水，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、拱型等形式。3.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一般适用于水深不大于 6 68m8m，流速，流速小于小于 3 35m/s5m/s 的中、小型水利工程的中、小型水利工程。4.竹笼围堰竹笼围堰是用内填块石的竹笼堆叠而成的挡水建筑物，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竹笼围堰的使用年限一般为1 12 2 年，最大高度约为年，最大高度约为 15m15m。5.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，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 1518m，可以建在岩基或非岩基上，也可作过水围堰用。二、选择围堰类型的基本要求二、选择围堰类型的基本要求三、围堰堰顶高程的确定（案例点）三、围堰堰顶高程的确定（案例点）纵向围堰堰顶高程要与束窄河段宣泄导流设计流量时的水面曲线相适应。纵向围堰的顶面常做成阶梯状或倾斜状，上游部分与上游围堰同高，下游部分与下游围堰同高。下游围堰的堰顶高程由式（2F312013-1）：Hd=hd+ha+上游围堰的堰顶高程由式（2F312013-2）:Hu=hd+z+ha+四、围堰施工（变化）四、围堰施工（变化）1.土石围堰的施工（案例）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，也可采用各种驳船拋填水下材料。1）土石围堰与岸坡的接头，主要通过扩大接触面和嵌入岸坡扩大接触面和嵌入岸坡的方法，以延长塑性防渗体的接触范围，防止集中绕渗破坏。2）与纵向围堰接头处理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渗径长度要求。3）围堰拆除：时间、顺序、方法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。2.混凝土围堰的施工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。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。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。3.钢板桩格形围堰施工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。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、填充砂砾料至设计高度。二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 10 页钢板桩围堰的拆除。工程完工后，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。案例解析背景资料：某水闸除险加固工程主要工程内容包括：加固老闸，扩建新闸，开挖引河等。新闸设计流量 1100m3/s。工程平面布置示意图如图 3 所示。施工合同约定工程施工总工期为 3 年。工程所在地主汛期为 69 月份，扩建新闸、加固老闸安排在非汛期施工，相应施工期设计洪水水位为 10.0，该工程施工中发生了如下事件：事件一：施工单位根据本工程具体条件和总体进度计划安排，提出的施工导流方案如图 3 所示。工程附近无现有河道可供施工导流，施工单位采用的导流方案为一次拦断河床（全段）围堰法施工，具体施工组织方案是在一个非汛期施工完成扩建新闸和加固老闸，在新闸和老闸上、下游填筑施工围堰，期间利用新挖导流明渠导流。监理单位审核后，认为开挖导流明渠工程量较大，应结合现场条件和总体工期安排，优化施工导流方案和施工组织方案。事件二：施工单位优化施工导流方案和施工组织方案报监理单位审批，并开展施工导流工程设计，其中施工围堰采用均质土围堰，围堰工程级别为 4 级，波浪高度为 0.8m。事件三：施工单位在围堰施工完毕后，立即进行基坑初期排水，基坑初期水深为 6.0m。开始排水的当天下午，基坑水位下降了 2.0m，此时围堰顶部在基坑侧局部出现纵向裂缝，边坡出现坍塌现象。施工单位及时采取措施进行处理，处理完成并经监理单位同意后继续进行后续工作。【问题】1.根据事件一，提出适宜的施工导流方案及相应的施工组织方案。2.根据水利水电工程施工组织设计规范（SL3032004），计算事件二中施工围堰的设计顶高程。3.根据事件三，基坑围堰出现险情后，施工单位应采取哪些技术措施？【参考答案】1.新建引河和河道互为导流，扩建新闸和开挖引河时用老闸进行导流，加固老闸时用新闸进行导流。施工组织方案：先进行新建引河、新建闸施工，利用老河道导流；完工后在老河道上下游进行围堰截流，利用新河道导流，进行老闸加固；完工后拆除围堰。二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 11 页2.10+0.8+0.5=11.3m；1.05。3.设置合理坡度、设置边坡护面、基坑支护、减缓降水速度等。2F3120142F312014 汛期施工险情判断与抢险技术汛期施工险情判断与抢险技术常见险情：漏洞、管涌、漫溢。一、漏洞一、漏洞（一）原因：填土质量不好、有架空。（二）特征：贯穿堰身，通过孔洞直接流向围堰背水侧。出口一般在背水坡或堰脚附近。（三）探测：水面观察、潜水探漏、投放颜料观察水色水面观察、潜水探漏、投放颜料观察水色。（四）抢险（针对漏洞进口处理）（案例）1.塞堵漏洞：塞堵漏洞进口是最有效最常用的方法。先塞堵，再封堵闭气，直至完全断流。适用于漏洞漏洞单一，但流量大单一，但流量大的情况。 2.盖堵漏洞（1）复合土工膜排体或篷布盖堵。适用于洞口多且集中洞口多且集中的情况。（2）就地取材盖堵。适用于洞口附近流速小，土质松软或洞口周围已有许多裂缝时，可用该法。注意点：洞口覆盖后，必须立即封严四周（避免四周进水）。 3.戗堤法：临水坡漏洞多而小，范围较大时临水坡漏洞多而小，范围较大时，抛黏土填筑前戗或临水筑子堤。考核点：给出工程具体情况，请考生选择抢险方法。【例题】某工程在汛期围堰经探测发现漏洞洞口多且比较集中，此时抢险方法可选择（ ）。A.塞堵B.复合土工膜排体盖堵C.就地取材盖堵D.戗堤法正确答案B答案解析本题考查的是漏洞。复合土工膜排体盖堵适用于洞口较多且较为集中。二、管涌（一般出现在渗流出口处，为非粘性土的特性）堵出口二、管涌（一般出现在渗流出口处，为非粘性土的特性）堵出口（一）抢险原则：制止涌水带砂，留有渗水出路制止涌水带砂，留有渗水出路。（二）方法1.反滤围井适用于单个管涌或管涌数目多且集中的情况，围井内必须用透水料铺填，切忌用不透水材料。（1）砂石反滤围井 （2）土工织物反滤围井土工织物铺设一定要形成封闭的反滤层，土工织物周围应嵌入土中，土工织物之间用线缝合。然后在土工织物上面用块石等强透水材料压盖，加压顺序为先四周后中间，最终中间高、四周低，最后在管涌区四周用土袋修筑围井。围井修筑方法和井内水位控制与砂石反滤围井相同。（3）梢料反滤围井 2.反滤层压盖适用于大面积管涌或管涌群。反滤层压盖必须用透水性好的砂石、土工织物、梢料等材料，切忌使用不透水材料。三、漫溢三、漫溢措施：在堰顶上加筑子堤。案例分析【背景资料】二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 12 页某水库溢洪道加固工程，控制段共 3 孔，每孔净宽 8.0m。加固方案为：底板顶面增浇 20cm 厚混凝土，闸墩外包 15cm 厚混凝土，拆除重建排架、启闭机房、公路桥及下游消能防冲设施。溢洪道加固施工时，在铺盖上游填筑土围堰断流施工，围堰断面如图所示。随着汛期临近，堰前水位不断上升，某天突然发现堰后有大面积管涌群，施工单位为防止事故发生，及时就近挖取黏性土进行封堵，随后上游水位继续上涨，封堵失败，围堰决口，导致刚浇筑的溢洪道底板、下游消能防冲设施被冲毁，造成直接经济损失 100 万元。事故发生后，施工单位按“三不放过原则”，组织有关单位制定处理方案，报监理机构批准后，对事故进行了处理，处理不影响工程正常使用，对工程使用寿命影响不大。【问题】1.本工程事故发生前施工单位对管涌群采取的处理措施有何不妥？并简要说明本工程管涌的抢护原则和正确抢护措施。【参考答案】用黏性土封堵不妥。抢护管涌险情的原则是制止涌水带砂，而留有渗水出路。这样既可以使砂层不再被破坏，又可以降低附近渗水压力，使险情得以控制和稳定。应采用反滤层压盖。在堰内出现大面积管涌或管涌群时，如果料源充足，可采用反滤层压盖的方法。反滤层压盖必须用透水性好的砂石、土工织物、梢料等材料，切忌使用不透水材料。2F3120202F312020 截流截流2F3120212F312021 截流方法截流方法一、截流的基本方法一、截流的基本方法1.在导流泄水建筑物接近完工时，即以进占方式自两岸或一岸建筑戗堤形成龙口，并将龙口防护起来，待导流泄水建筑物完工以后，择时以最短时间将龙口堵住，截断河流。 2.截流过程“戗堤”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；过程：进占龙口范围加固合龙闭气。3.截流的基本方法（1）基本方法抛投块料截流、爆破截流、下闸截流、其它（木笼、钢板桩、草土、杩槎堰、水力冲填法截流等）。1）抛投块料截流在龙口抛投石块或人工块体截断水流，迫使河水经导流建筑物下泄。（特别适用于大流量、大落差的河道上的截流）平堵适用于易冲刷的地基上。（图示）二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 13 页立堵不适用于地质不好的河道上。（图示）混合堵2）爆破截流定向爆破技术3）下闸截流在泄水道中预先修建闸墩，最后下闸截断水流。（3）工程实例（图示）立堵法平堵法2F3120222F312022 龙口布置和截流材料的选择龙口布置和截流材料的选择一、龙口位置的选择一、龙口位置的选择1.一般来说，龙口应设置在河床主流部位河床主流部位，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.龙口应选择在耐冲河床上耐冲河床上，以免截流时因流速增大，引起过分冲刷。如果龙口河床覆盖层较薄，则应清除；否则，应进行护底防冲。3.龙口附近应有较宽阔的场地较宽阔的场地，以便布置截流运输路线和制作、堆放截流材料。二、龙口宽度的确定二、龙口宽度的确定1.尽可能窄些。2.龙口保护包括：护底和裹头。3.龙口宽度及防护措施根据：流量、龙口的抗冲流速确定流量、龙口的抗冲流速确定。原则上龙口的宽度应尽可能窄些，这样合龙的工程量就小些，截流的延续时间也短些，但以不引起龙口及其下游河床的冲刷为限。二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 14 页三、截流材料尺寸的确定三、截流材料尺寸的确定在截流中，合理选择截流材料的尺寸或重量，对于截流的成败和节省截流费用具有很大意义。尺寸或重量取决于龙口流速。四、截流材料数量的确定四、截流材料数量的确定（一）不同粒径材料数量的确定（二）备料量备料量的计算，以设计戗堤体积为基础，并应考虑各项损失。平堵截流的设计戗堤体积计算比较复杂，需按戗堤不同阶段的轮廓计算。立堵截流戗堤断面为梯形，设计戗堤体积计算比较简单。戗堤顶宽视截流施工需要而定，通常取 1018m，可保证 23 辆汽车同时卸料。一般备用系数可取 1.21.21.31.3。案例分析：背景资料某施工单位承包了东风水库工程施工，制定的施工方案中部分内容如下：水库大坝施工采用全段围堰法导流。相关工作内容有：截流；围堰填筑；围堰拆除；导流隧洞开挖；下闸蓄水；基坑排水；坝体填筑。问题：指出施工方案 1 中工作的合理施工顺序。答案解析：导流隧洞开挖-截流-围堰填筑-基坑排水-坝体填筑-围堰拆除-下闸蓄水。葛洲坝截流二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 15 页三峡截流二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 16 页小浪底峡截流万家寨截流飞来峡截流二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 17 页四川大桥截流珊溪截流西藏乌鲁瓦提截流二级建造师考试二级建造师考试 水利水电工程管理与实务水利水电工程管理与实务 第 18 页谢谢大家！