水利工程施工施工導(dǎo)流課件

第一節(jié)施工導(dǎo)流的基本方法導(dǎo)流設(shè)計(jì)的基本任務(wù)1.分析資料水文，地形，地質(zhì)樞紐，施工條件2.導(dǎo)流設(shè)計(jì)1)選取導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)2)劃分導(dǎo)流時(shí)段3)確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量4)選取導(dǎo)流方案導(dǎo)流建筑物形式、布置、尺寸3.截流設(shè)計(jì)1)截流方案2)渡汛3)基坑排水導(dǎo)液標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流時(shí)段導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量導(dǎo)流建筑物的形式導(dǎo)流建筑物的布置導(dǎo)流建筑物的尺寸第一節(jié)施工導(dǎo)流的基本方法導(dǎo)流設(shè)計(jì)的基本任務(wù)導(dǎo)液標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流時(shí)1導(dǎo)流方式分段圍堰法導(dǎo)流（分期圍堰）(河床內(nèi)導(dǎo)流)全段圍堰法導(dǎo)流（一次圍堰）(河床外導(dǎo)流)淹沒基坑法導(dǎo)流（過水圍堰）(輔助導(dǎo)流法)導(dǎo)流方式2一.分段圍堰法（分期圍堰）(河床內(nèi)導(dǎo)流)分期：時(shí)間(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)；分段：空間實(shí)例－二期二段：三門峽，新安江二期三段：鐵門三期二段：三峽三期三段：富春江適用范圍：河床寬，流量大，施工期長(zhǎng)，有河心島，尤其是有通航要求和冰凌嚴(yán)重的河流。一.分段圍堰法（分期圍堰）(河床內(nèi)導(dǎo)流)3水利工程施工施工導(dǎo)流課件4水利工程施工施工導(dǎo)流課件5水利工程施工施工導(dǎo)流課件6注意：分段多則圍堰工程量大、施工復(fù)雜；分期多則工期拖延長(zhǎng)；縱向圍堰的布置要考慮到：縱向圍堰盡可能利用河心洲、島等有利地形；縱向圍堰盡可能與導(dǎo)墻、隔墻等永久建筑相結(jié)合；束窄河床的流速不能超過施工期通航、筏運(yùn)、圍堰和河床防沖的允許流速；各段主體工程的工程量、施工強(qiáng)度比較均衡；便于布置后期導(dǎo)流建筑物；不致使后期圍堰過高或截流落差過大；注意：分段多則圍堰工程量大、施工復(fù)雜；71.前期導(dǎo)流：

束窄度束窄度K：

A1

原河床過水面積；A2

圍堰修筑后擋掉的面積；

流速

流速Vc：

Vc束窄河床平均流速；Q導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量；

ε側(cè)向收縮系數(shù)(0.95，兩側(cè)收縮0.9)1.前期導(dǎo)流：束窄度8上游壅高束窄段由于圍堰修筑引起的水流升高壅高Z：

Φ流速系數(shù)(0.75-0.90)V0行近流速

g重力加速度上游壅高92.后期導(dǎo)流(混凝土壩尤其是重力式混凝土壩)(1)大壩底孔導(dǎo)流優(yōu)點(diǎn)：上部施工不受水流干擾，有利于均衡施工，對(duì)高壩施工特別有利。缺點(diǎn)：增加鋼材用量(孔周)、封堵不好削弱整體性、導(dǎo)流流量不大、有被漂浮物堵塞危險(xiǎn)、水頭高的閘門及止水安放困難。形式：壩內(nèi)底孔，排砂孔，泄洪洞，放空洞。問題：底坎高程，截面尺寸，封堵底坎高，截流落差大，圍堰高，封堵水頭低，一般在枯水位以下；多個(gè)底孔坎高可不同，封堵時(shí)從最低的開始，可減少封堵閘門水壓力；滿足導(dǎo)流流量和其他要求可能需孔口尺寸較大，對(duì)結(jié)構(gòu)有利孔口尺寸應(yīng)小；2.后期導(dǎo)流(混凝土壩尤其是重力式混凝土壩)10(2)壩體缺口導(dǎo)流（梳齒導(dǎo)流）優(yōu)缺點(diǎn)與底孔導(dǎo)流相反寬度與高度：取決于設(shè)計(jì)流量、泄水建筑物的泄流能力、建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工條件底坎高程：底坎低單寬流量大，但對(duì)施工影響也大；多個(gè)缺口的底坎高差過大，單寬流量相差過大，高缺口向低缺口側(cè)向泄流，可能導(dǎo)致壓力分布不均的斜向卷流(2)壩體缺口導(dǎo)流（梳齒導(dǎo)流）11水利工程施工施工導(dǎo)流課件12(3)導(dǎo)流明渠導(dǎo)流(如三峽工程二期導(dǎo)游)問題：明渠的糙率明渠的出口消能明渠與永久建筑物的結(jié)合(4)廠房（未完建）導(dǎo)流問題：振動(dòng)(3)導(dǎo)流明渠導(dǎo)流(如三峽工程二期導(dǎo)游)13二、全段圍堰法導(dǎo)流1.隧洞導(dǎo)流隧洞布置應(yīng)注意：進(jìn)出口與河道主流的交角以300為宜(保持進(jìn)出口水流平順)；轉(zhuǎn)彎半徑R>5b(洞寬)為宜，轉(zhuǎn)彎弧段前后的直線段長(zhǎng)度L≥5b(避免離心力產(chǎn)生橫波或流線折斷產(chǎn)生氣蝕)；進(jìn)出口與上下游圍堰之間的距離宜大于50m(防止沖刷堰腳)二、全段圍堰法導(dǎo)流14水利工程施工施工導(dǎo)流課件152.明渠導(dǎo)流利用條件：老河道(套)、裁彎取直河道、永久建筑(如引水渠、尾水渠等)、埡口、山谷、河灘等明渠布置應(yīng)注意：水流平順，進(jìn)出口與河道主流交角300左右轉(zhuǎn)彎半徑大于5b(渠底寬度)與上下圍堰坡腳相距50—100m明渠水面與基坑水面相距大于2.5—3.0H(兩水面高差)2.明渠導(dǎo)流163.涵管導(dǎo)流適用：土石壩工程，導(dǎo)流流量較小。布置：河岸巖灘(枯水位以上的可利用枯水期不修圍堰或僅修小圍堰筑管后再修上下圍堰)；有永久涵管的與永久涵管相結(jié)合。結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土管；基巖中挖溝槽(襯砌)加頂蓋或封混凝土。防滲流：防止管外壁與壩身防滲體之間的接觸滲流，每隔一定距離設(shè)截流環(huán)延長(zhǎng)滲徑。3.涵管導(dǎo)流17三、淹沒基坑導(dǎo)流適用：山區(qū)河流洪枯比大，洪水歷時(shí)短、水位暴漲暴落變幅大，河道泥沙含量不大。三、淹沒基坑導(dǎo)流適用：山區(qū)河流洪枯比大，洪水歷時(shí)短、水位暴漲18

第二節(jié)圍堰工程

一、圍堰結(jié)構(gòu)類型

1.土石圍堰

(1)斜墻圍堰第二節(jié)圍堰工程

一、圍堰結(jié)構(gòu)19

斜墻土石圍堰防滲：

(1)斜墻+水平鋪蓋(延長(zhǎng)覆蓋層滲徑)；

(2)斜墻+板樁或防滲墻、高噴墻(節(jié)省鋪蓋)；

覆蓋層③②①④⑤⑥

①堰體：維持圍堰擋水穩(wěn)定；②斜墻：堰體防滲；③鋪蓋：覆蓋層防滲；④排水體：排出滲入心墻后堰體內(nèi)的水；⑤反濾層：防止小顆粒經(jīng)大顆?？紫侗粷B水帶走；⑥護(hù)坡：保護(hù)坡面；斜墻土石圍堰覆蓋層③②①④⑤⑥①堰體：維持圍堰擋20(2)心墻圍堰(2)心墻圍堰21

心墻土石圍堰(垂直防滲墻式)

垂直防滲：(1)心墻+齒墻(或板樁或防滲墻)；

(2)防滲墻；①

③⑤④②⑥

①堰體：維持圍堰擋水穩(wěn)定；②心墻：堰體防滲；③齒墻：覆蓋層防滲；④排水體：排出滲入心墻后堰體內(nèi)的水；⑤反濾層：防止小顆粒經(jīng)大顆?？紫侗粷B水帶走；⑥護(hù)坡：保護(hù)坡面；心墻土石圍堰(垂直防滲墻式)①③⑤④②⑥①堰體：22心墻圍堰與斜墻圍堰比較迎水面坡度：心墻圍堰的比斜墻圍堰的陡；

(心墻一般為1：1.5～1.75；斜墻一般為1：2.5～3.5)背水面坡度：心墻圍堰的比斜墻圍堰的緩；

(心墻一般為1：1.75～2.0；斜墻一般為1：1.5～1.75)心墻圍堰體積小(故高堰多用)，施工難度大(防滲體與堰體施工相互干擾嚴(yán)重)斜堰圍堰工程量大，施工難度小(防滲體與堰體施工相互干擾小，斜墻與鋪蓋甚至可用開身駁船水下拋投)心墻圍堰與斜墻圍堰比較迎水面坡度：心墻圍堰的比斜墻圍堰的陡；232.混凝土圍堰比土石圍堰抗沖與防滲能力強(qiáng)，底寬小，可以過水，擋水水頭高，易與永久建筑物連接；拱型混凝土圍堰適用于岸坡陡峻、巖石堅(jiān)實(shí)河流，常用于隧洞導(dǎo)流以及過水圍堰方案；河床覆蓋層較厚的可不清基至基巖，以灌漿防滲加固；重力式混凝土圍堰多用于縱向圍堰，也用于橫向圍堰，要建在基巖上，常在枯水期低土石圍堰保護(hù)下施工；2.混凝土圍堰243.鋼板樁格型圍堰3.鋼板樁格型圍堰254.草土圍堰逐層壓放草捆高出水面成迎水面斜坡，在斜坡上鋪一層散草后再鋪一層土并踏實(shí)，如此向前進(jìn)占，后部堰體逐漸沉入河底；5.框格填石圍堰/竹木籠圍堰/鋼筋混凝土疊梁圍堰6.過水圍堰

(1)混凝土板護(hù)面過水土石圍堰；

(2)加筋過水土石圍堰；

(3)混凝土過水圍堰；4.草土圍堰26水利工程施工施工導(dǎo)流課件27二、圍堰的平面布置與堰頂高程1.圍堰的平面布置基坑坡址與主體輪廓相距不小于20～30m；縱向圍堰上下游延伸并翼形收縮；二、圍堰的平面布置與堰頂高程1.圍堰的平面布置282.圍堰設(shè)計(jì)

(A)堰頂高程計(jì)算：下游—原河床水位+風(fēng)浪爬高+安全超高

Hd=hd+ha+δ

上游—堰前壅高水位+風(fēng)浪爬高+安全超高

Hu=(hd+z)+ha+δ

(B)邊坡設(shè)計(jì)(C)防滲計(jì)算(D)穩(wěn)定計(jì)算(E)強(qiáng)度分析2.圍堰設(shè)計(jì)29截流基本概念(1)截流-原河床斷流(2)戧堤-截流堰堤(3)進(jìn)占-向水中筑堤(4)龍口-斷流前河床索窄的缺口(5)合龍-封堵龍口(6)閉氣-龍口防滲截流基本概念30第三節(jié)導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

(風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保證率標(biāo)準(zhǔn))導(dǎo)流時(shí)段

(主要指圍堰擋水施工的時(shí)段)導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量

(按導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)的導(dǎo)流時(shí)段的最大流量)初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)(狹義)壩體攔洪渡汛標(biāo)準(zhǔn)孔洞封堵標(biāo)準(zhǔn)(廣義)第三節(jié)導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)(狹義)(廣義)311導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)(1)定義(A)確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量－導(dǎo)流的擋水/泄水建筑物的泄水標(biāo)準(zhǔn)(B)高標(biāo)準(zhǔn)—建筑物規(guī)模大，投資大，時(shí)間長(zhǎng)(C)低標(biāo)準(zhǔn)—不能保證安全，施工被動(dòng)(2)導(dǎo)流建筑物級(jí)別(A)劃分依據(jù)—保護(hù)對(duì)象，失事后果，使用年限，工程規(guī)模（堰高/庫(kù)容）(B)級(jí)別—3/4/5級(jí)（施工規(guī)范）當(dāng)導(dǎo)流建筑物根據(jù)表2.2.1指標(biāo)分屬不同級(jí)別時(shí)，應(yīng)根據(jù)其中最高級(jí)別為準(zhǔn)。但列為Ⅲ級(jí)導(dǎo)流建筑物時(shí)，至少應(yīng)有兩項(xiàng)指標(biāo)符合要求。1導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)(1)定義32(3)導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)(A)使用方法—頻率法/重現(xiàn)年法/典型水文年法/美國(guó)墾務(wù)局標(biāo)準(zhǔn)（風(fēng)險(xiǎn)度）現(xiàn)行規(guī)范使用重現(xiàn)年法。施工規(guī)范（年年）(B)SDJ338-893-5/50

導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)建筑物的類型和級(jí)別在規(guī)定幅度內(nèi)選擇，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)度綜合分析，使所選標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)失事后果嚴(yán)重的工程，要考慮對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)洪水的應(yīng)急措施。

(3)導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)33

施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1.圍堰施工年限<3年，堰高15～50m，導(dǎo)流建筑物Ⅳ、Ⅴ級(jí)2.導(dǎo)流建筑物過水標(biāo)準(zhǔn)：土石圍堰

Ⅳ級(jí)：10～20年一遇

Ⅴ級(jí)：5～10年一遇3.河流水文特征（時(shí)段/流量）擋枯水流量（10％）擋洪水流量（5％）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1.圍堰施工年限<3年，堰高15～50m，34

風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算假設(shè)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是洪水重現(xiàn)期為T年，則任一年洪水出現(xiàn)的概率為1/T，不出現(xiàn)的概率為(1-1/T)；假設(shè)導(dǎo)流建筑物使用年限為L(zhǎng)年，則洪水在L年中不出現(xiàn)的概率為(1-1/T)L

。而洪水出現(xiàn)的概率為1-(1-1/T)L

，也即風(fēng)險(xiǎn)度為：R=1-(1-1/T)L

T↗，C↗，R↘。L↗，R↗。舉例：

T=25年，L=1年，R=1-（1-1/25）=4%

現(xiàn)在施工期修改為3年，要求R不變，則：

T=1/[1-（1-R）1/L]=74年顯然設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大大提高。應(yīng)該取圍堰建造資金與風(fēng)險(xiǎn)資金之和最小的導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)度計(jì)算假設(shè)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是洪水重現(xiàn)期為T年，則任一年洪水出現(xiàn)352導(dǎo)流時(shí)段選擇A目的：合理選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量B水文特性時(shí)段：按流量關(guān)系表有春汛期/中水期/洪水期/枯水期/最枯期C對(duì)應(yīng)選擇不同時(shí)段的設(shè)計(jì)施工流量：擋春汛/擋中水擋洪水/擋枯水/擋最枯水D實(shí)例：大伙房—設(shè)計(jì)流量為相應(yīng)時(shí)段內(nèi)一定頻率的最大流量為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量潘家口—二期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量由擋全年洪水下降為擋枯水，Q由11700立方/秒下降為1400立方/秒，高圍堰改為低圍堰，工期少了兩個(gè)月，投資減少580萬新安江—二期圍堰按時(shí)段頻率改為按二月份的分月頻率計(jì)算Q，降低了堰高，洪水漫頂2導(dǎo)流時(shí)段選擇A目的：合理選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量363.導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量

在導(dǎo)流時(shí)段上按導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量Q(m3∕s)t3456789101112123.導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量在導(dǎo)流時(shí)段上按導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流37第四節(jié)導(dǎo)流方案概念：不同導(dǎo)流時(shí)段不同導(dǎo)流方式的組合選擇導(dǎo)流方案應(yīng)考慮的因素：水文地形地質(zhì)及水文地質(zhì)水工建筑物的型式與布置施工期間河流的綜合利用施工工期要求實(shí)例：寶珠寺水電站時(shí)段擋水建筑泄水建筑施工內(nèi)容第四節(jié)導(dǎo)流方案概念：不同導(dǎo)流時(shí)段不同導(dǎo)流方式的組合時(shí)段擋38第五節(jié)截流工程0.截流的概念截流基本方法截流日期及截流流量龍口位置及寬度截流水力計(jì)算截流材料和備料量第五節(jié)截流工程0.