【水利水電】李想 教材精講班教案 15-第2章-2.2-導(dǎo)流建筑物及基坑排水

2.2.1圍堰的類型2.1施工導(dǎo)流與截流2.1.1施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)(★)2.1.2施工導(dǎo)流方式(★★★)2.1.3截流方法(★★)2.2導(dǎo)流建筑物及基坑排水2.2.1圍堰的類型(★)2.2.2圍堰布置與設(shè)計(★★★)2.2.3基坑排水技術(shù)(★★)2.2.4導(dǎo)流泄水建筑物(★)考情分析:單選題:2015(1),2016(1);多選題:無;案例題:2022(1)?一?二建教材重復(fù)程度:80%?教材內(nèi)容:1.圍堰的作用及類型2.不同類型圍堰的應(yīng)用3.圍堰的施工1.圍堰的作用及類型?作用圍堰是導(dǎo)流工程中的臨時性擋水建筑物,用來圍護(hù)施工基坑,保證永久性建筑物能在<干地施工>?在導(dǎo)流任務(wù)完成后,若圍堰不能與主體工程結(jié)合成為永久工程的一部分,應(yīng)予以拆除?1.圍堰的作用及類型?類型?按材料形式劃分:①土石圍堰?②混凝土圍堰?③鋼板樁圍堰?④草土圍堰?⑤袋裝土圍堰等??按圍堰與水流方向的相對位置劃分:①橫向圍堰?②縱向圍堰??按導(dǎo)流期間基坑淹沒條件劃分:①過水圍堰?②不過水圍堰?過水圍堰除需要滿足一般圍堰的基本要求外,還要滿足堰頂過水要求?2.不同類型圍堰的應(yīng)用(1)土石圍堰能充分利用<當(dāng)?shù)?gt;材料,對地基適應(yīng)性強(qiáng),施工工藝<簡單>,應(yīng)<優(yōu)先>采用?(2)混凝土圍堰宜優(yōu)先選用<重力式>碾壓混凝土結(jié)構(gòu)?河谷狹窄且地質(zhì)條件良好的堰址可采用混凝土拱圍堰?(3)在地質(zhì)條件好?能充分利用天然料和開挖石渣時可采用膠凝砂礫石圍堰?堆石混凝土圍堰?(4)<?裝配式>鋼板樁格形圍堰適用于在巖石地基或混凝土基座上建造,其<最大>擋水水頭<不宜大于>30m;<?打入式>鋼板樁圍堰適用于細(xì)砂礫石層地基,其<最大>擋水水頭<不宜大于>20m?(李想記憶:字多字少記憶)(2024版,教材P58+58,重復(fù))(5)結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧戏植?地區(qū)環(huán)境和施工特點,低水頭圍堰可采用漿砌石?鋼筋石籠等圍堰類型?(6)對于進(jìn)/出水口或閘室前緣可采用混凝土疊梁?其他特種鋼圍堰,以及起圍堰作用的預(yù)留巖坎(巖塞)等特殊類型?3.圍堰的施工(1)土石圍堰特點:土石圍堰可與截流戧堤結(jié)合,可利用開挖棄渣,并可直接利用主體工程開挖裝運(yùn)設(shè)備進(jìn)行機(jī)械化快速施工,是我國應(yīng)用最廣泛的圍堰類型?(2016(1)考點)防滲結(jié)構(gòu)形式:?斜墻式??斜墻帶水平鋪蓋式??垂直防滲墻式??灌漿帷幕式?如圖2.2-1所示?(2015(1)考點)（2022(1)案例）（2015(1)考點）圖2.2-1土石圍堰(a)斜墻式；(b)斜墻帶水平鋪蓋式；(c)垂直防滲墻式；(d)灌漿帷幕式1—堆石體；2—黏土斜墻、鋪蓋；3—反濾層；4—護(hù)面；5—隔水層；6—覆蓋層；7—垂直防滲墻；8—灌漿帷幕；9—黏土心墻例題1:2015(1)-2.如圖所示土圍堰的防滲形式屬于()?A.斜墻式B.斜墻帶水平鋪蓋式C.垂直防滲墻式D.灌漿帷幕式答案:C解析:見圖圖2.2-1?例題2:2016(1)-2.下列能臨時建筑物能組成臨時建筑物一部分的是()?A.土石圍堰B.草土圍堰C.竹籠圍堰D.木籠圍堰答案:A解析:教材無對應(yīng)內(nèi)容,理解題目?3.圍堰的施工(2)混凝土圍堰特點:擋水水頭高,底寬小,抗沖能力大,堰頂可溢流?多為縱向圍堰,可以兩面擋水,而且可與永久建筑物相結(jié)合作為壩體或閘室體的一部分?混凝土圍堰結(jié)構(gòu)形式有重力式(圖2.2-2)?拱形等形式?3.圍堰的施工(2)混凝土圍堰3.圍堰的施工(3)鋼板樁格形圍堰是由一系列彼此相連的格體形成外殼,然后在內(nèi)填以土料或砂料構(gòu)成?格體是土或砂料和鋼板樁的組合結(jié)構(gòu),由橫向拉力強(qiáng)的鋼板樁連鎖圍成一定幾何形狀的封閉系統(tǒng)?鋼板樁格形圍堰按擋水高度不同,其平面形式有圓筒形格體?扇形格體?花瓣形格體(圖2.2-3),應(yīng)用較多的是圓筒形格體?裝配式鋼板樁格形圍堰適用于在巖石地基或混凝土基座上建造,其最大擋水水頭不宜大于30m;打入式鋼板樁圍堰適用于細(xì)砂礫石層地基,其最大擋水水頭不宜大于20m?(重復(fù))3.圍堰的施工(4)草土圍堰是指先鋪一層草捆,然后再鋪一層土的草與土的混合結(jié)構(gòu),斷面一般為矩形或邊坡較陡的梯形?3.圍堰的施工(5)袋裝土圍堰指用土工合成材料編織成一定規(guī)格的袋子,用泥漿泵充填砂性土,壘砌后經(jīng)泌水密實成型的擋水結(jié)構(gòu)?在河堤的搶險?圍海工程中較常使用?小結(jié):一<頁>看盡長安花1.圍堰的作用及類型【無】2.不同類型圍堰的應(yīng)用【無】3.圍堰的施工【?15?16】【案例】【?22?】2.2.2圍堰布置與設(shè)計2.1施工導(dǎo)流與截流2.1.1施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)(★)2.1.2施工導(dǎo)流方式(★★★)2.1.3截流方法(★★)2.2導(dǎo)流建筑物及基坑排水2.2.1圍堰的類型(★)2.2.2圍堰布置與設(shè)計(★★★)2.2.3基坑排水技術(shù)(★★)2.2.4導(dǎo)流泄水建筑物(★)考情分析:單選題:2018(1)?2021(1);多選題:無;案例題:2007(1),2009(1),2014(1),2019(1),2022(1)<兩題>?一?二建教材重復(fù)程度:50%?教材內(nèi)容:1.圍堰的平面布置2.土石圍堰填筑材料選擇3.圍堰的接頭和防沖4.圍堰防滲5.土石過水圍堰的防護(hù)6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程導(dǎo)入:1.圍堰的平面布置?太大:圍堰平面布置不當(dāng),可能產(chǎn)生圍堰圍護(hù)的基坑面積過大,增加排水設(shè)備的容量,造成不必要的<浪費(fèi)>;?太小:圍堰圍護(hù)的基坑面積過小,會妨礙永久性建筑物的正常施工,影響工期,有可能造成泄水不暢,沖刷圍堰及其基礎(chǔ),影響永久性建筑物施工<安全>??不大不小的要求:圍堰背水坡坡腳距永久性建筑物基坑開挖輪廓線不宜小于(大于等于)10m??不大不小的要求:當(dāng)縱向圍堰不作為永久性建筑物的一部分時,基坑縱向坡坡趾距永久性建筑物輪廓距離一般只留0.4~0.6m的距離??采用<分期>圍堰法導(dǎo)流時,上?下游橫向圍堰一般<不>與河床中心線垂直??采用<全段>圍堰法導(dǎo)流時,圍堰盡量與河床中心線<垂直>?2.土石圍堰填筑材料選擇按填筑材料可分為:①均質(zhì)土圍堰?②土石混合圍堰;按堰體防滲體可分為:①斜墻圍堰?②心墻圍堰等?填筑材料應(yīng)符合的要求:(1)均質(zhì)土圍堰填筑材料滲透系數(shù)不宜大于1×10-4cm/s(2021(1)考點);防滲體土料滲透系數(shù)不宜大于1×10-5cm/s(2022(1)案例)?(2)心墻或斜墻土石圍堰堰殼填筑料滲透系數(shù)(不)宜大于1×10-3cm/s?(2024版教材,P60+31,重復(fù))(3)圍堰堆石體<水下部分>(不宜)采用軟化系數(shù)值<大于>0.7的石料?(太累了,不就是“小于”嗎!)(4)反濾料和過渡層料宜優(yōu)先選用滿足級配要求的天然砂礫石料?例題:2021(1)-4.均質(zhì)土圍堰填筑材料滲透系數(shù)不宜大于()?A.1×10-2(cm/s)B.1×10-3(cm/s)C.1×10-4(cm/s)D.1×10-5(cm/s)答案:C解析:(1)均質(zhì)土圍堰填筑材料滲透系數(shù)不宜大于1×10-4cm/s;防滲體土料滲透系數(shù)不宜大于1×10-5cm/s?(2)心墻或斜墻土石圍堰堰殼填筑料滲透系數(shù)不宜大于1×10-3cm/s?3.圍堰的接頭和防沖?接頭施工?土石圍堰與<岸坡>的接頭:主要通過擴(kuò)大接觸面和嵌入岸坡的方法,以延長塑性防滲體的接觸范圍,防止集中繞滲破壞??土石圍堰與<混凝土縱向圍堰>的接頭:通常采用刺墻形式插入土石圍堰的塑性防滲體中,并將接頭的防滲體斷面擴(kuò)大,以保證在任一高程處均能滿足滲徑長度要求,也可以利用土工膜進(jìn)行橫向圍堰與縱向圍堰防滲搭接?3.圍堰的接頭和防沖?防沖處理圍堰為什么要的防沖:圍堰上?下游轉(zhuǎn)角處由于流態(tài)發(fā)生劇烈改變,從而會淘刷堰腳及基礎(chǔ)?圍堰的防沖是指為防止局部淘刷導(dǎo)致圍堰潰決等后果而采取的保護(hù)措施?防沖具體措施:一般采用①拋石護(hù)底?②鉛絲籠護(hù)底?③柴排護(hù)底等措施?在圍堰轉(zhuǎn)角處設(shè)置<④導(dǎo)流墻>,也可以解決沖刷問題?(都是“替死鬼”原理)4.圍堰防滲?<堰基>覆蓋層防滲處理(1)略...///?(2)略...///?(3)在滿足滲透穩(wěn)定的條件下,位于<深厚覆蓋層>上的低水頭圍堰,可采用鋪蓋或懸掛式防滲形式?(4)卵石和漂石含量多的地層,<不宜>采用鋼板樁?4.圍堰防滲?<堰體>防滲材料(1)在擋水水頭不超過35m時宜優(yōu)先選用土工膜?(2)當(dāng)?shù)赝亮蟽α控S富,滿足防滲要求,且開采條件較好時,可用做圍堰防滲體材料?(3)采用鋪蓋防滲時,堰基覆蓋層滲透系數(shù)與鋪蓋土料滲透系數(shù)的<比值>宜大于50,鋪蓋土料<滲透系數(shù)>宜小于1×10-4cm/s,鋪蓋厚度<不宜小于>2m?(比值要大?系數(shù)要小?厚度要大)(一個蘿卜一個坑的選擇題)5.土石過水圍堰的防護(hù)內(nèi)容略...///6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程詳見本書8.2.1強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)“《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》SL303——2017”相關(guān)條款?8.2.1強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)(2024版教材,P190)6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程?圍堰穩(wěn)定?土石圍堰邊坡穩(wěn)定安全土石圍堰邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)滿足表的規(guī)定?(2018(2)?2018(1)考點?2019(1)?2021(2B)案例)土石圍堰邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)圍堰級別計算方法瑞典圓弧法筒化畢肖普法3級≥1.20≥1.304級、5級≥1.05≥1.15例題:2018(1)-6.某5級均質(zhì)土石圍堰,采用簡化畢肖普法驗算其邊坡穩(wěn)定時,按《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SL303-2017)規(guī)定,其邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)不小于()?A.1.05B.1.15 C.1.20D.1.30答案:B解析:6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程?圍堰穩(wěn)定?重力式混凝土圍堰采用(抗剪斷公式)計算時,安全系數(shù)K'應(yīng)<不小于>3.0,采用(抗剪斷公式)計算時,排水失效時,安全系數(shù)K'應(yīng)<不小于>2.5;采用(抗剪強(qiáng)度公式)計算時,安全系數(shù)K應(yīng)<不小于>1.05?例題:(模擬題)重力式混凝土圍堰采用抗剪斷公式,安全系數(shù)K'應(yīng)()?A.不小于3.0B.不大于3.0 C.不小于1.05D.不大于1.05答案:A解析:采用(抗剪斷公式)計算時,安全系數(shù)K'應(yīng)<不小于>3.0,排水失效時,安全系數(shù)K'應(yīng)<不小于>2.5;采用(抗剪強(qiáng)度公式)計算時,安全系數(shù)K應(yīng)<不小于>1.05?6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程?圍堰高程?堰頂高程:(不過水圍堰)堰頂高程不低于設(shè)計洪水的<靜水位>與<波浪高度>及堰頂<安全加高值>之和,其堰頂安全加高不低于表中的數(shù)值?(2012(2)?2017(2)考點)(2020(2)?2021(2B)案例)(2014(1)?2022(1)案例)不過水圍堰的安全超高下限值（m）圍堰形式圍堰級別34、5土石圍堰0.70.5混凝土圍堰、漿砌石圍堰0.40.3例題1:2017(2)-25.計算土圍堰的堰頂高程,應(yīng)考慮的因素包括()A.河道寬度B.施工期水位C.圍堰結(jié)構(gòu)型式D.波浪爬高E.安全超高答案:BDE解析:(不過水圍堰)堰頂高程不低于設(shè)計洪水的靜水位與波浪高度及堰頂安全加高值之和,其堰頂安全加高不低于表中的數(shù)值?6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程?圍堰高程?防滲體高程:土石圍堰(防滲體頂部)在設(shè)計洪水靜水位以上的加高值:斜墻式防滲體為0.6~0.8m;心墻式防滲體為0.3~0.6m?(2014(2)考點?2021(2B)案例)例題:2014(2)-9.不過水土石圍堰防滲體頂部高程應(yīng)不低于()?A.設(shè)計洪水靜水位B.設(shè)計洪水靜水位與波浪高度之和C.設(shè)計洪水靜水位與安全加高值之和D.設(shè)計洪水靜水位與波浪高度及安全加高值之和答案:C解析:土石圍堰(防滲體頂部)在設(shè)計洪水靜水位以上的加高值:斜墻式防滲體為0.6~0.8m;心墻式防滲體為0.3~0.6m?小結(jié):一<頁>看盡長安花(1/2)1.圍堰的平面布置【無】2.土石圍堰填筑材料選擇【?21】【案例】【?22】3.圍堰的接頭和防沖【無】4.圍堰防滲【無】5.土石過水圍堰的防護(hù)【無】小結(jié):一<頁>看盡長安花(2/2)6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程(Ⅰ土穩(wěn)定)【?18?模??10?11?18】【案例】【?19???21】6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程(Ⅱ砼穩(wěn)定)【?！?.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程(Ⅲ堰頂)【?12?17】【案例】【?07??09?14??19??22???20??21?】6.圍堰穩(wěn)定及堰頂高程(Ⅳ防滲體)【?14??！俊景咐俊?21?】2.2.3基坑排水技術(shù)2.1施工導(dǎo)流與截流2.1.1施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)(★)2.1.2施工導(dǎo)流方式(★★★)2.1.3截流方法(★★)2.2導(dǎo)流建筑物及基坑排水2.2.1圍堰的類型(★)2.2.2圍堰布置與設(shè)計(★★★)2.2.3基坑排水技術(shù)(★★)2.2.4導(dǎo)流泄水建筑物(★)考情分析:單選題:2007(1);多選題:2016(1),2017(1);案例題:2020(1)?一?二建教材重復(fù)程度:0%?教材內(nèi)容:1.初期排水2.經(jīng)常性排水導(dǎo)入:1.初期排水1.初期排水1)排水量的組成及計算?初排目的:排除“圍堰水”,創(chuàng)造干地施工條件??初排組成(定性):基坑積水?堰體和堰基的滲水?降雨匯水??初排水量組成(定量):圍堰閉氣后的①基坑積水量?②抽水過程中圍堰及地基滲水量?③堰身及基坑覆蓋層中的含水量,④可能的降水量等?(2017(1)考點)(2018(2)?2020(1)案例)初期排水定性定量基坑積水基坑積水量堰體和堰基的滲水圍堰及地基滲水量覆蓋層中的含水量降雨匯水可能的降水量例題:2017(1)-23.圍堰合龍閉氣后,基坑初期排水總量包括()等?A.基坑積水量 B.施工棄水量C.可能的降水量 D.堰身含水量E.圍堰滲水量答案:ACDE解析:初期排水總量(定量):圍堰閉氣后的①基坑積水量?②抽水過程中圍堰及地基滲水量?③堰身及基坑覆蓋層中的含水量,以及④可能的降水量等?1.初期排水1)排水量的組成及計算根據(jù)地質(zhì)情況?工程等級?工期長短及施工條件,參考下式計算:Q=ηV/T式中:Q——初期排水流量(m3/s);V——基坑的積水體積(m3);T——初期排水時間(s);η——經(jīng)驗系數(shù),主要與圍堰種類?防滲措施?地基情況?排水時間等因素有關(guān),一般取η=3~6?當(dāng)覆蓋層較厚?滲透系數(shù)較大時取上限?(工作效率=工作總量/工作時間)1.初期排水2)水位降落速度及排水時間?排水速度<太快>的危害:滲透壓力大,造成邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生塌坡事故?為了避免基坑邊坡因滲透壓力過大,造成邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生塌坡事故,在確定基坑初期抽水強(qiáng)度時,應(yīng)根據(jù)不同圍堰形式對滲透穩(wěn)定的要求確定基坑水位下降速度?(2014(1)?2014(2)?2018(2)?2020(1)案例)?水位降落<速度>:開始排水降速以0.5~0.8m/d為宜,接近排干時可允許達(dá)1.0-1.5m/d??排水<時間>:一般情況下,大型基坑可采用5?7d(7?5d),中型基坑可采用3?5d(5?3d)?(中5大7,24版教材,P62+404)2.經(jīng)常性排水“經(jīng)排”主要是排“基坑水”,不是“圍堰水”了??經(jīng)常性排水的水怎么來的:①基坑積水排干后,圍堰內(nèi)外的水位差增大,此時<滲透流量>相應(yīng)增大?②基坑已開始施工,在施工過程中還有不少<施工廢水>積蓄在基坑內(nèi),需要不停地排除?③在施工期內(nèi),還會遇到<降雨>,當(dāng)降雨量較大且歷時較長時,其水量也是不可低估的??經(jīng)常性排水量計算:計算圍堰和地基在設(shè)計水頭的①滲流量?②覆蓋層中的含水量?③排水時降水量?④施工棄水量?(2016(1)考點)?有你沒我:③降水量按抽水時段最大日降水量在當(dāng)天抽干計算;④施工棄水量與③降水量<不應(yīng)>疊加?例題:2016(1)-23.圍堰基坑經(jīng)常性排水包括()?A.堰身滲水B.覆蓋層含水C.施工棄水D.基坑積水E.排水期間降水答案:ABCE解析:經(jīng)常性排水量計算:計算圍堰和地基在設(shè)計水頭的①滲流量?②覆蓋層中的含水量?③排水時降水量?④施工棄水量?小結(jié):一<頁>看盡長安花1.初期排水【?17】【案例】【?14?20????18】2.經(jīng)常性排水【?16】2.2.4導(dǎo)流泄水建筑物2.1施工導(dǎo)流與截流2.1.1施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)(★)2.1.2施工導(dǎo)流方式(★★★)2.1.3截流方法(★★)2.2導(dǎo)流建筑物及基坑排水2.2.1圍堰的類型(★)2.2.2圍堰布置與設(shè)計(★★★)2.2.3基坑排水技術(shù)(★★)2.2.4導(dǎo)流泄水建筑物(★)考情分析:單選題:無;多選題:無;案例題:無?一?二建教材重復(fù)程度:100%?教材內(nèi)容:0.前言1.導(dǎo)流明渠2.導(dǎo)流隧洞3.導(dǎo)流底孔4.壩體預(yù)留缺口導(dǎo)入:0.前言導(dǎo)流泄水建筑物包括:?導(dǎo)流明渠??導(dǎo)流隧洞??導(dǎo)流涵管??導(dǎo)流底孔??壩體預(yù)留缺口<等>臨時建筑物和部分利用的永久泄水建筑物?1.導(dǎo)流明渠導(dǎo)流明渠布置應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)泄量大,工程量小,宜優(yōu)先考慮與永久建筑物結(jié)合?(2)彎道少,宜避開滑坡?崩塌體及高邊