二建《水利水电工程管理与实务》笔记2.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流二建水利水电工程管理与实务笔记2.精品文档.2F312000水利水电工程施工导流2F312010导流2F312011掌握导流标准 一、施工导流 施工导流是指在河床中修筑围堰围护基坑，并将河道中各时期的上游来水量按预定的方式导向下游，以创造干地施工的条件。施工导流贯穿于整个工程施工的全过程，是水利水电工程总体设计的重要组成部分，是选定枢纽布置、永久建筑物形式、施工程序和施工总进度的重要因素。 二、导流方案 为了解决好施工导流问题，必须做好施工导流设计。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来选择导流方案，划

2、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，选择一个最经济合理的导流方案。 三、导流标准 导流标准就是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。 施工期可能遇到的洪水，是一个随机事件。如果标准太低，不能保证工程施工安全;反之，则使导流工程设计规模过大，不仅增加导流费用，而且可能因其规模太大以至无法按期完成，造成工程施工的被动局面。因此，导流标准的确定，应结合风险度分析，使所选标准经济合理。 导流标准是根据导流建筑物的保

3、护对象、失事后果、使用年限和工程规模等指标，划分导流建筑物的级别 ( 3- 5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。洪水标准的确定，还应考虑上游梯级水库的影响和调蓄作用。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。 四、导流时段 导流时段就是按照导流的各个施工的阶段划分的延续时间。 导流时段的划分，实际上就是解决主体建筑物在整个施工过程中各个时段的水流控制问题，也就是确定工程施工顺序、施工期间不同时段宣泄不同的导流流量的方式，以及与之相适应的导流建筑物的高程和尺寸。因此，导流时段的确定，与河流的水文特征、主体建筑物的布置与

4、形式、导流方案、施工进度有关。 土坝、堆石坝、支墩坝一般不允许过水，因此当施工期较长，而洪水来临前又不能完建时，导流时段就要以全年为标准，其导流设计流量，就应按导流标准选择相应洪水重现期的年最大流量。如安排的施工进度能够保证在洪水来临前使坝身起拦洪作用，其导流时段应为洪水来临前的施工时段，导流设计流量则为该时段内按导流标准选择相应洪水重现期的最大流量。2F312012掌握导流方法 施工导流的基本方法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，也称分期导流，即分期束窄河床修建围堰，保护主体建筑物干地施工。工程实践中，两段两期导流采用得最多，如图2F312012-

5、1所示。 根据不同时期泄水道的特点，分期导流方式中又包括束窄河床导流和通过已建或在建的永久建筑物导流。 (一)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。 (二)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。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)上下游一定的距离，修筑拦河堰体，一次性截断河道，

6、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。全段围堰法导流一般适用于枯水期流量不大，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、涵管导流等。在实际工程中也采用明渠隧洞等组合方式导流。 (一)明渠导流 明渠导流(图2F312012-2 )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。 (二)隧洞导流 隧洞导流(图2 F312012-3 )是在河岸边开挖隧洞，在基坑的上下游修筑围堰，施工期间河道的水流由隧洞下泄。这种导流方法适用于河谷狭

7、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(图2F312012-4)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，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。2F312013掌握围堰的类型及施工要求 围堰是保护大坝或厂房等水工建筑物干地施工的必要挡水建筑物，一般属临时性工程，但也可与主体工程结合而成为永久工程的一部分。 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

8、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。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。 (一)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。 (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

9、，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。采用碾压混凝土围堰不仅施工简便，工期短，且造价低。 (三)草土围堰 草土围堰是一种草土混合结构，多用捆草法修建。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。这种围堰一般适用于水深不大于6m，流速小于3m/s，使用期一般不超过2年的工程。 (四)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，然后填以土料构成。格体是一种土和钢板桩组合结构，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

10、堰修建和拆除可以高度机械化，钢板桩的回收率高，围堰边坡垂直、断面小、占地少、安全可靠。钢板桩围堰一般适用于有较深的砂土覆盖层的河床，尤其适用于束窄度大的河床段作为纵向围堰。但由于需要大量钢材，施工技术要求较高，因而目前应用并不广泛。 二、选择围堰类型的基本要求 选择围堰类型时，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，通过技术经济比较加以选定: (1)具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和一定的强度。 (2)就地取材造价便宜，构造简单，修建、拆除和维护方便。 (3)围堰布置应力求使水流平顺，不发生严重的局部冲刷。 (4)围堰接头和岸坡连接要安全可靠，不致因集中渗漏等破坏作用而引起围堰失

11、事。 (5)在必要时，应设置抵抗冰凌、船筏冲击破坏的设施。 三、围堰堰顶高程的确定 堰顶高程的确定，取决于导流设计流量及围堰的工作条件。1. 下游围堰的堰顶高程由式(2F312013-1)决定: 其余符号同式(2F312013-1)。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。因此，纵向围堰的顶面往往做成阶梯状或倾斜状，其上游部分与上游围堰同高，其下游部分与下游围堰同高。 四、围堰的拆除 围堰是临时建筑物，导流任务完成后，应按设计要求拆除，以免影响永久建筑物的施工及运转。 土石围堰相对来说断面较大，拆除工作一般是在运行期限的最后一个汛期过后，随上游水位的下降，逐层拆除围堰的

12、背水坡和水上部分。土石围堰的拆除一般可用挖土机或爆破开挖等方法。钢板桩格型围堰的拆除，首先要用抓斗或吸石器将填料清除，然后用拔桩机起拔钢板桩。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。2F312014掌握汛期施工险情判断与抢险技术 施工期间，尤其是汛期来临时，围堰以及基坑在高水头作用下发生的险情主要有漏洞、管涌和漫溢等。 一、漏洞 (一)漏洞产生的原因 漏洞产生的原因是多方面的，一般说来有:围堰堰身填土质量不好，有架空结构，在高水位作用下，土块间部分细料流失;堰身中夹有砂层等，在高水位作用下，砂粒流失。 发生在堰脚附近的漏洞，很容易与一些基础的管

13、涌险情相混淆，这样是很危险的。 (二)漏洞险情的判别 1.漏洞险情的特征 漏洞贯穿堰身，使水流通过孔洞直接流向围堰背水侧，见图2F312014-1漏洞的出口一般发生在背水坡或堰脚附近。 2.漏洞险情进水口的探测 (1)水面观察。漏洞形成初期，进水口水面有时难以看到漩涡。可以在水面_L撒一些漂浮物，如纸屑、碎草或泡沫塑料碎屑，若发现这些漂浮物在水面打漩或集中在一处，即表明此处水下有进水口。 （2)潜水探漏。漏洞进水口如水深流急，水面看不到漩涡，则需要潜水探摸。 （3)投放颜料观察水色。 (三)漏洞险情的抢护方法 1.塞堵法 塞堵漏洞进口是最有效最常用的方法。一般可用软性材料塞堵，如针刺无纺布、棉

14、被、棉絮、草包、编织袋包、网包、棉衣及一草把等，也可用预先准备的一些软楔(见图2F312014-2),草捆塞堵。在有效控制漏洞险情的发展后，还需用勃性上封堵闭气，或用大块土工膜、篷布盖堵，然后再压土袋或土枕，直到完全断流为止。 2.盖堵法(1)复合土工膜排体(见图2F312014-3)或篷布盖堵。当洞目较多且较为集中，逐个堵塞费时且易扩展成大洞时，可采用大面积复合土工膜排体或篷布盖堵，可沿临水坡肩部位从上往下，顺坡铺盖洞口，或从船上铺放，盖堵离堤肩较远处的漏洞进口，然后抛压土袋或土枕，并抛填勃土，形成前战截渗，见图2F312014-4。 (2)就地取材盖堵。当洞口附近流速较小、土质松软或洞口周

15、围已有许多裂缝时，可就地取材用草帘、苇箔等重叠数层作为软帘，也可临时用柳枝、秸料、芦苇等编扎软帘。软帘下沉时紧贴边坡，然后用长杆顶推，顺堤坡下滚，把洞口盖堵严密，再盖压土袋，抛填勃土，达到封堵闭气。 采用盖堵法抢护漏洞进口，需防止盖堵初始时，由于洞内断流，外部水压力增大，洞口覆盖物的四周进水。因此洞口覆盖后必须立即封严四周，同时迅速用充足的黏土料封堵闭气。否则一旦堵漏失败，洞口扩大，将增加再堵的困难。 3.戗堤法 当堤坝临水坡漏洞口多而小，且范围又较大时，在黏土料备料充足的情况下，可采用抛黏土填筑前戗或临水筑子堤的办法进行抢堵。 二、管涌 (一)抢护原则 抢护管涌险情的原则是制止涌水带砂，而留

16、有渗水出路。这样既可使砂层不再被破坏，又可以降低附近渗水压力，使险情得以控制和稳定。 (二)抢护方法 1.反滤围井 在管涌口处用编织袋或麻袋装土抢筑围井，井内同步铺填反滤料，从而制止涌水带砂，以防险情进一步扩大，当管涌口很小时，也可用无底水桶或汽油桶做围井。这种方法适用于发生在地面的单个管涌或管涌数目虽多但比较集中的情况。 围井内必须用透水料铺填，切忌用不透水材料。根据所用反滤料的不同，反滤围井可分为以下几种形式。 (1)砂石反滤围井 砂石反滤围井是抢护管涌险情的最常见形式之一。选用不同级配的反滤料，可用于不同土层的管涌抢险。管涌险情基本稳定后，在围井的适当高度插人排水管(塑料管、钢管和竹管)

17、，使围井水位适当降低，以免围井周围再次发生管涌或井壁倒塌。同时，必须持续不断地观察围井及周围情况的变化，及时调整排水口高度，如图2F312014-5所示。 (2)土工织物反滤围井 首先对管涌口附近进行清理平整，清除尖锐杂物。管涌口用粗料(碎石、砾石)充填，以消杀涌水压力。铺土工织物前，先铺一层粗砂，粗砂层厚30-50cm。然后选择合适的土工织物铺上。若管涌带出的土为粉砂时，一定要慎重选用土工织物(针刺型);若为较粗的砂，一般的土工织物均可选用。最后要注意的是，土工织物铺设一定要形成封闭的反滤层，土工织物周围应嵌人土中，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

18、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 梢料反滤围井用梢料代替砂石反滤料做围井，适用于砂石料缺少的地方。下层选用麦秸、稻草，铺设厚度20-30cm。上层铺粗梢料，如柳枝、芦苇等，铺设厚度30-40cm。梢料填好后，为防止梢料上浮，梢料上面压块石等透水材料。围井修筑方法及井内水位控制与砂石反滤围井相同。 2.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，如图2F312014-6所示，以降低涌水流速，制止地基泥砂流失，稳定险情。反滤层压盖必须用透水性好的砂石、土工织物、梢

19、料等材料，切忌使用不透水材料。 三、漫溢 实际洪水位超过现有堰顶高程，或风浪翻过堰顶，洪水漫进基坑内即为漫溢。通常，土石围堰不允许堰身过水。因此，在汛期应采取紧急措施防止漫溢的发生。根据上游水情和预报，对可能发生的漫溢险情，其抢护的有效措施是:抓紧洪水到来之前的宝贵时间，在堰顶上加筑子堤。堰顶高要超出预测推算的最高洪水位，做到子堤不过水，但从堰身稳定考虑，子堤也不宜过高。各种子堤的外脚一般都应距大堤外肩0.5-1.0m。抢筑各种子堤前应彻底清除表面杂物，将表层刨毛，以利新老土层结合，并在堰轴线开挖一条结合槽，深20 cm左右，底宽30cm左右。2F312020截流2F312021掌握截流方法

20、截流工程是指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，在有利时机，以最短时间将龙口堵住，截断河流。截流过程包括戗堤的进占形成龙口、龙口范围的加固、合龙和闭气等工作。 截流的基本方法有抛投块料截流、爆破截流、下闸截流，其他还有木笼、钢板桩、草土、杩槎堰、水力冲填法截流等方法。 选择截流方法应充分分析水力学参数、施工条件和难度、抛投物数量和性质，并进行技术经济比较。 一、抛投块料截流 抛投块料截流是最常用的截流方法，特别适用于大流量、大落差的河道上的截流。该法是在龙口抛投石块或人工块体(混凝土方块、混凝土四面体、铅丝笼、竹笼、

21、柳石枕、串石等)堵截水流，迫使河水经导流建筑物下泄。 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、混合堵三种。 (一)平堵平堵(图2F312021-1)是先在龙口建造浮桥或栈桥，由自卸汽车或其他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。一般说来，平堵比立堵法的单宽流量要小，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地基上截流。由于平堵架设浮桥及栈桥，对机械化施工有利，因而投抛强度大，容易截流施工;但在深水高速的情况下，架设浮桥、建造栈桥比较困难。 (二)立堵如图2

22、F312021-2所示，是用自卸汽车或其他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，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。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。因此立堵法截流一般适用于大流量、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。对于软基河床，只要护底措施得当，采用立堵法截流也同样有效。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，在许多水利工程(岩质河床川，被广泛应用。 (三)混合堵 混合堵是采用立堵与平堵相结合的方法。有先平堵后立堵和先立堵后平堵两种。用得比较多的是首先

23、从龙口两端下料，保护戗堤头部，同时进行护底工程并抬高龙口底槛高程到一定高度，最后用立堵截断河流。 二、爆破截流 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。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。 三、下闸截流在泄水道中预先修建闸墩，最后采用下闸的方式截断水流。2F312022熟悉龙口布置和截流材料的选择 一、龙口位置的选择 龙口位置的选择，对截流工作顺利与否有密切关系。选择龙口位置时要考虑下述一些技术要求: 1，一般来说，龙口应设置在

24、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，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，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 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。为了提高龙口的抗冲能力，减少合龙的工程量，须对龙口加以保护。龙口的保护包括护底和裹头。龙口宽度及其防护措施，可根据相应的流量及龙口的抗冲流速来确定。 三、截流材料种类选择 截流时采用当地材料在我国已

25、有悠久的历史，主要有块石、石串、装石竹笼等。此外，当截流水力条件较差时，还须采用混凝土块体。石料容重较大，抗冲能力强，一般工程较易获得，而且通常也比较经济。因此，凡有条件者，均应优先选用石块截流。 在大中型工程截流中，混凝土块体的运用较普遍。这种人工块体的制作、使用方便，抗冲能力强，故为许多工程采用(如三峡工程、葛洲坝工程等)。在中小型工程截流中，因受起重运输设备能力限制，所采用的单个石块或混凝土块体的重量不能太大。石笼(如竹笼、铅丝笼、钢筋笼)或石串，一般使用在龙口水力条件不利的条件下。大型工程中除了石笼、石串外，也采用混凝土块体串。某些工程，因缺乏石料，或因河床易受冲刷，也可根据当地条件采

26、用梢捆、草土等材料截流。 四、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。采用块石和混凝土块体截流时，所需材料尺寸可通过水力计算初步确定，也可以按照经验选定，然后，考虑该工程可能拥有的起重运输设备能力，综合确定。 五、截流材料数量的确定 (一)不同粒径材料数量的确定 无论是平堵截流还是立堵截流，原则上都可以按合龙过程中水力参数的变化来计算相应的材料粒径和数量。常用的方法是将合龙过程按高程(平堵)或宽度(立堵)划分成若干区段，然后按分区最大流速计算出所需材料粒径和数量。实际上，每个区段也不是只用一种粒径材料，所以

27、设计中均参照国内外已有工程经验来决定不同粒径材料的比例。例如，平堵截流时，最大粒径材料数量可按实际使用区段考虑，也可按最大流速出现时起，直到戗堤出水时所用材料总量的70%-80%考虑。立堵截流时，最大粒径材料数量，常按困难区段抛投总量的1/3考虑。 (二)备料量 备料量的计算，可以设计戗堤体积为准，另外还得考虑各项损失。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10-18m，可保证2-3辆汽车同时卸料。龙口段抛投的大块石、钢筋石笼或混凝土四面体等材料数量考虑一定备用，备用系数宜取1.2-l.3。截流备料总量根据截流物料堆存条件、运输条件、可能流失量及戗堤沉陷等因素综合分析，并留适当备用量，备用系数可取1. 2-l. 3。