施工導(dǎo)流與水流控制

1、第7章 施工導(dǎo)流與水流控制在河床上修建水工建筑物時，為保證在干地上施工，需將天然徑流部分或全部改道，按預(yù)定的方案泄向下游，并保證施工期間基坑無水，這就是施工導(dǎo)流與水流控制要解決的問題。施工導(dǎo)流與水流控制一般包括以下內(nèi)容：(1)壩址區(qū)的導(dǎo)流和截流；(2)壩址區(qū)上下游橫向圍堰和分期縱向圍堰；(3)導(dǎo)流隧洞、導(dǎo)流明渠、底孔及其進(jìn)出口圍堰；(4)引水式水電站岸邊廠房圍堰；(5)壩址區(qū)或廠址區(qū)安全度汛、排冰凌和防護(hù)工程；(6)建筑物的基坑排水；(7)施工期通航；(8)施工期下游供水；(9)導(dǎo)流建筑物拆除；(10)導(dǎo)流建筑物下閘和封堵。第一節(jié) 施工導(dǎo)流 一、施工導(dǎo)流方法 施工導(dǎo)流的基本方法大體可分為兩類：

2、一類是全段圍堰法導(dǎo)流，即用圍堰攔斷河床，全部水流通過事先修好的導(dǎo)流泄水建筑物流走；另一類是分段圍堰法，即水流通過河床外的束窄河床下泄，后期通過壩體預(yù)留缺口、底孔或其它泄水建筑物下泄。但不管是分段圍堰法還是全段圍堰法導(dǎo)流，當(dāng)擋水圍堰可過水時，均可采用淹沒基坑的特殊導(dǎo)流方法。這里介紹二種基本的導(dǎo)流方法。 (一)全段圍堰法 全段圍堰法導(dǎo)流，就是在修建于河床上的主體工程上下游各建一道攔河圍堰，使水流經(jīng)河床以外的臨時或永久建筑物下泄，主體工程建成或即將建成時，再將臨時泄水建筑物封堵。該法多用于河床狹窄、基坑工作量不大、水深、流急難于實(shí)現(xiàn)分期導(dǎo)流的地方。全段圍堰法按其泄水道類型有以下幾種： 1、隧洞導(dǎo)流

3、山區(qū)河流，一般河谷狹窄、兩岸地形陡峻、山巖堅(jiān)實(shí)，采用隧洞導(dǎo)較為普遍。但由于隧洞泄水能力有限，造價(jià)較高，一般在汛期泄水時均另找出路或采用淹沒基坑方案。導(dǎo)流隧洞設(shè)計(jì)時，應(yīng)盡量與永久隧洞相結(jié)合。隧洞導(dǎo)流的布置型式如圖7-1。圖7-1 隧洞導(dǎo)流示意圖 2、明渠導(dǎo)流 明渠導(dǎo)流是在河岸或?yàn)┑厣祥_挖渠道，在基坑上下游修筑圍堰，河水經(jīng)渠道下泄。它用于岸坡平緩或有寬廣灘地的平原河道上。若當(dāng)?shù)赜欣虾拥揽衫没蚬こ绦藿ㄔ趶澋郎蠒r，采用明渠導(dǎo)流比較經(jīng)濟(jì)合理。具體布置型式如圖7-2。圖7-2 明渠導(dǎo)流示意圖3、涵管導(dǎo)流 涵管導(dǎo)流一般在修筑土壩、堆石壩中采用，但由于涵管的泄水能力較小，因此一般用于流量較小的河流上或只用來

4、擔(dān)負(fù)枯水期的導(dǎo)流任務(wù)，如圖7-3所示。圖7-3 涵管導(dǎo)流示意圖4、渡槽導(dǎo)流渡槽導(dǎo)流方式結(jié)構(gòu)簡單，但泄流量較小，一般用于流量小、河床窄、導(dǎo)流期短的中小型工程，如圖7-4。圖7-4 渡槽導(dǎo)流示意圖 (二)分段圍堰法分段圍堰法(或分期圍堰法)，就是用圍堰將水工建筑物分段分期圍護(hù)起來進(jìn)行施工(圖7-5)。所謂分段，就是從空間上用圍堰將擬建的水工建筑物圈圍成若干施工段；所謂分期，就是從時間上將導(dǎo)流分為若干時期。導(dǎo)流的分期數(shù)和圍堰的分段數(shù)并不一定相同。 分段圍堰法前期由束窄的河道導(dǎo)流，后期可利用事先修好的泄水建筑物導(dǎo)流。常用泄水建筑物的類型有底孔、缺口等。分段圍堰法導(dǎo)流，一般適用于河流流量大、槽寬、施工工

5、期較長的工程中。圖7-5 分期導(dǎo)流示意圖圖7-6 導(dǎo)流分期與圍堰分段示意圖1、底孔導(dǎo)流 采用底孔導(dǎo)流時，應(yīng)事先在混凝土壩體內(nèi)修好臨時或永久底孔；然后讓全部或部分水流通過底孔宣泄至下游。如系臨時底孔，應(yīng)在工程接近完工或需要蓄水時封堵。底孔導(dǎo)流布置型式如圖7-7。圖7-7 底孔導(dǎo)流 底孔導(dǎo)流擋水建筑物上部的施工可不受干擾，有利于均衡、連續(xù)施工，這對修建高壩有利，但在導(dǎo)流期有被漂浮物堵塞的危險(xiǎn)，封堵水頭較高，安放閘門較困難。 2、缺口導(dǎo)流混凝土壩在施工過程中，為了保證在汛期河流暴漲暴落時能繼續(xù)施工，可在興建的壩體上預(yù)留缺口渲泄洪峰流量，待洪峰過后，上游水位回落再修筑缺口，謂之缺口導(dǎo)流(圖7-8)。圖

6、7-8 壩體缺口過水示意圖二、導(dǎo)流建筑物(一)導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)流量 導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量是選擇導(dǎo)流方案，確定導(dǎo)流建筑物的主要依據(jù)。而導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)是選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的標(biāo)準(zhǔn)，即是施工導(dǎo)流的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。1、洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流建筑物系指樞紐工程施工期所使用的臨時性擋水和泄水建筑物。根據(jù)其保護(hù)對象、失事后果、使用年限和工程規(guī)模劃分為級，具體按表7-1確定。表7-1 導(dǎo)流建筑物級別劃分級別保護(hù)對象失事后果使用年限(年)圍堰工程規(guī)模堰高(m)庫容(億m3) 有特殊要求的級永久建筑物 淹沒重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干線或推遲工程總工期及第一批機(jī)組發(fā)電，造成重大災(zāi)害和損失3501.0 、級永久建筑物 淹沒一般城鎮(zhèn)、工

7、礦企業(yè)或推遲工程總工期及第一批機(jī)組發(fā)電而造成較大災(zāi)害和損失1.5315500.11.0 、級永久建筑物 淹沒基坑，但對總工期及第一批機(jī)組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟(jì)損失較小1.5151.01.00.10.1洪水重現(xiàn)期(年)土石壩100100505020混凝土壩5050202010 導(dǎo)流泄水建筑物封堵后，如永久泄洪建筑物尚未具備設(shè)計(jì)泄洪能力，壩體度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分析壩體施工和運(yùn)行要求后按表7-4規(guī)定執(zhí)行。汛前壩體上升高度應(yīng)滿足攔洪要求，帷幕灌漿及接縫灌漿高程應(yīng)能滿足蓄水要求。表7-4 導(dǎo)流泄水建筑物封堵后壩體度汛標(biāo)準(zhǔn)大壩類型導(dǎo)流建筑物級別洪水重現(xiàn)期(年)混凝土設(shè)計(jì)200100100505020校核50020

8、020010010050土石設(shè)計(jì)50020020010010050校核10005005002002001002、導(dǎo)流時段導(dǎo)流時段就是按照導(dǎo)流程序來劃分的各施工階段的延續(xù)時間。劃分導(dǎo)流時段，需正確處理施工安全可靠和爭取導(dǎo)流的經(jīng)濟(jì)效益的矛盾。因此要全面分析河道的水文特點(diǎn)、被圍的永久建筑物的結(jié)構(gòu)型式及其工程量大小、導(dǎo)流方案、工程最快的施工速度等，這些是確定導(dǎo)流時段的關(guān)鍵。盡可能采用低水頭圍堰，進(jìn)行枯水期導(dǎo)流，是降低導(dǎo)流費(fèi)用、加快工程進(jìn)度的重要措施。 總之，在劃分導(dǎo)流時段時，要確?？菟?，爭取中水期，還要盡力在汛期中爭工期。既要安全可靠，又要力爭工期。山區(qū)性河流，其特點(diǎn)是洪水流量大，歷時短，而枯水期則

9、流量小。在這種情況下，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，可采用淹沒基坑的導(dǎo)流方案，以降低導(dǎo)流費(fèi)用。導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)流量即為導(dǎo)流時段內(nèi)根據(jù)洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定的最大流量，據(jù)以進(jìn)行導(dǎo)流建筑物的設(shè)計(jì)。(二)導(dǎo)流建筑物1、圍堰 圍堰是一種臨時性水工建筑物，用來圍護(hù)河床中基坑，保證水工建筑物施工在干地上進(jìn)行。在導(dǎo)流任務(wù)完成后，對不能作為永久建筑物的部分或妨礙永久建筑物運(yùn)行的部分應(yīng)予以拆除。 通常按使用材料將圍堰分為土石圍堰、草土圍堰、鋼板樁格型圍堰、木籠圍堰、混凝土圍堰等；按所處的位置將圍堰分為橫向圍堰、縱向圍堰；按圍堰是否過水分為不過水圍堰、過水圍堰。圍堰的基本要求： 1)安全可靠，能滿足穩(wěn)定、抗?jié)B、抗沖要求； 2)結(jié)構(gòu)

10、簡單，施工方便，宜于拆除并能充分利用當(dāng)?shù)夭牧霞伴_挖棄料； 3)堰基易于處理，堰體便于與岸坡或已有建筑物連接； 4)在預(yù)定施工期內(nèi)修筑到需要的斷面和高程；5)具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。(1)圍堰的結(jié)構(gòu) 1)土石圍堰土石圍堰能充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，地基適應(yīng)性強(qiáng)，造價(jià)低，施工簡便，設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先選用。 不過水土石圍堰 對于土石圍堰，由于不允許過水，且抗沖能力較差，一般不宜做縱向圍堰，如河谷較寬且采取了防沖措施，也可將土石圍堰用作為縱向圍堰。土石圍堰的水下部位一般采用混凝土防滲墻防滲，水上部位一般采用粘土心墻、粘土斜墻、土工合成材料等防滲。過水土石圍堰 當(dāng)采用淹沒基坑方案時，為了降低造價(jià)、便于拆除，許多工程采用

11、了過水土石圍堰型式。為了克服過水時水流對堰體表面沖刷和由于滲透壓力引起的下游邊坡連同堰頂一起的深層滑動，目前采用較普遍是在下游護(hù)面上壓蓋混凝土面板。 2)草土圍堰 草土圍堰是黃河上傳統(tǒng)的筑堤方法，它是一種草土混合結(jié)構(gòu)。施工時，先用稻草或麥草做成長1.21.8m、直徑0.50.7m的草捆，再用長68m、直徑45cm的草繩將兩個草捆扎成件，重約20kg。堰體由河岸開始修筑，首先沿河岸迎水面在圍堰整個寬度內(nèi)分層鋪設(shè)草捆，并將草繩拉直放在岸上，以便與后鋪的草捆互相聯(lián)結(jié)。鋪草時，應(yīng)使第一層草捆浸入水中1/3，各層草捆按水深大小迭接1/31/2，這樣逐層壓放的草捆就形成一個坡角約35。45。的斜坡，直至高

12、出水面1.0m為止。隨后在草捆層的斜坡上鋪上一層厚0.250.3Om的散草，再在散草上鋪一層厚0.250.3Om的土層。土質(zhì)以遇水易于崩解、固結(jié)為好，可采用黃土、砂壤土、粘壤土、粉土等。鋪好的土質(zhì)只需用人工踏實(shí)即可。接著在填土面上同樣作堰體壓草、鋪散草和壓土工作，如此繼續(xù)進(jìn)行，堰體即可向前進(jìn)占，后部的堰體也漸漸深入河底。3)混凝土圍堰 混凝士圍堰的抗沖及抗?jié)B能力強(qiáng)，適應(yīng)高水頭，底寬小，易于與永久建筑物相結(jié)合，必要時可以過水，因此應(yīng)用較廣泛。峽谷地區(qū)巖基河床，多用混凝土拱圍堰，且多為過水圍堰型式，可使圍堰工程量小，施工速度快，且拆除也較為方便。采用分段圍堰法導(dǎo)流時，重力式混凝土圍堰往往作為縱向圍

13、堰?，F(xiàn)在混凝土圍堰一般采用碾壓混凝土，在低土石圍堰保護(hù)下施工，施工速度快。(2)圍堰堰頂高程的確定 圍堰堰頂高程的確定，不僅取決于導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量和導(dǎo)流建筑物的型式、尺寸、平面位置、高程和糙率等，而要考慮到河流的綜合利用和主體工程工期。 上游圍堰的堰頂高程H上hd+Z+ （7-1）式中 H上上游圍堰堰頂高程，m； hd 下游水面高程，m，可直接由原河流水位流量關(guān)系曲線中查得； Z 上下游水位差，m； 圍堰的安全超高，m，按表7-5選用。表7-5 不過水圍堰頂安全超高下限值(m)圍堰型式圍堰級別土石圍堰0.70.5混凝土圍堰0.40.3 下游圍堰堰頂高程H下hd+ （7-2）式中 H下下游圍堰堰頂高

14、程，m； hd下游水面高程，m； 圍堰的安全超高，m，按表7-5選用。 圍堰攔蓄一部分水流時，則堰頂高程應(yīng)通過水庫調(diào)洪計(jì)算來確定?？v向圍堰的堰頂高程，要與束窄河床中宣泄導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量時的水面曲線相適應(yīng)，其上下游端部分別與上下游圍堰同高，所以其頂面往往作成傾斜狀。 2、導(dǎo)流泄水建筑物(1)導(dǎo)流明渠 1)布置原則：彎道少，避開滑坡、崩塌體及高邊坡開挖區(qū)；便于布置進(jìn)入基坑的交通道路；進(jìn)出口與圍堰接頭滿足堰基防沖要求；避免泄洪時對下游沿岸及施工設(shè)施沖刷，必要時進(jìn)行導(dǎo)流水工模型驗(yàn)證。2)明渠斷面設(shè)計(jì)明渠底寬、底坡和進(jìn)出口高程應(yīng)使上、下游水流銜接條件良好，滿足導(dǎo)、截流和施工期通航運(yùn)、過木、排冰要求。設(shè)在軟基

15、上的明渠，宜通過動床水工模型試驗(yàn)，改善水流銜接和出口水流條件，確定沖坑形態(tài)和深度，采取有效消能抗沖設(shè)施。 導(dǎo)流明渠結(jié)構(gòu)型式應(yīng)方便后期封堵。應(yīng)在分析地質(zhì)條件、水力學(xué)條件并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定襯砌方式。(2)導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流隧洞應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件合理選擇洞線，保證隧洞施工和運(yùn)行安全。相鄰隧洞間凈距、隧洞與永久建筑物之間間距、洞臉和洞頂巖層厚度均應(yīng)滿足圍巖應(yīng)力和變形要求。盡可能利用永久隧洞，其結(jié)合部分的洞軸線、斷面型式與襯砌結(jié)構(gòu)等均應(yīng)滿足永久運(yùn)行與施工導(dǎo)流要求。 隧洞型式、進(jìn)出口高程盡可能兼顧導(dǎo)流、截流、通航、放木、排冰要求，進(jìn)口水流順暢、水面銜接良好、不產(chǎn)生氣蝕破壞，洞身斷面方便施工；洞底縱坡隨施

16、工及泄流水力條件等選擇。導(dǎo)流隧洞在運(yùn)用過程中，常遇明滿流交替流態(tài)，當(dāng)有壓流為高速水流時，應(yīng)注意水流摻氣，防止因此產(chǎn)生空蝕、沖擊波，導(dǎo)致洞身破壞。隧洞襯砌范圍及型式通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定，應(yīng)研究解決封堵措施及結(jié)構(gòu)型式的選擇。 (3)導(dǎo)流底孔 導(dǎo)流底孔設(shè)置數(shù)量、高程及其尺寸宜兼顧導(dǎo)流、截流、過木、排冰要求。進(jìn)口型式選擇適當(dāng)?shù)臋E圓曲線，通過水工模型試驗(yàn)確定。進(jìn)口閘門槽宜設(shè)在壩外，并能防止槽頂部進(jìn)水，以免氣蝕破壞或孔內(nèi)流態(tài)不穩(wěn)定影響流量。利用永久泄洪、排沙和水庫放空底孔兼作導(dǎo)流底孔時，應(yīng)同時滿足永久和臨時運(yùn)用要求。壩內(nèi)臨時底孔使用后，須以壩體同混凝土回填封堵，并采取措施保證新老混凝土結(jié)合良好 第二節(jié)

17、截流 當(dāng)泄水建筑物完成時，抓住有利時機(jī)，迅速實(shí)現(xiàn)圍堰合龍，迫使水流經(jīng)泄水建筑物下泄，稱為截流。 選擇截流方式應(yīng)充分分析水力學(xué)參數(shù)、施工條件和難度、拋投物數(shù)量和性質(zhì)，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。截流方法有： (1)單戧立堵截流，簡單易行，輔助設(shè)備少，較經(jīng)濟(jì)，適用于截流落差不超過3.5m，但龍口水流能量相對較大，流速較高，需制備重大拋投物料相對較多。 (2)雙戧和多戧立堵截流，可分擔(dān)總落差，改善截流難度，適用于截流落差大于3.5m。(3)建造浮橋或棧橋平堵截流，水力學(xué)條件相對較好，但造價(jià)高，技術(shù)復(fù)雜，一般不常選用。 (4)定向爆破、建閘等截流方式只有在條件特殊、充分論證后方宜選用。一、 截流方法1、立堵法

18、立堵法截流的施工過程是：先在河床的一側(cè)或兩側(cè)向河床中填筑截流戧堤，逐步縮窄河床，謂之進(jìn)占；當(dāng)河床束窄到一定的過水?dāng)嗝鏁r即行停止(這個斷面謂之龍口)，對河床及龍口戧堤端部進(jìn)行防沖加固(護(hù)底及裹頭)；然后掌握時機(jī)封堵龍口，使戧堤合龍；最后為了解決戧堤的漏水，必須即時在戧堤迎水面設(shè)置防滲設(shè)施(閉氣)。如圖7-9。所以整個截流過程包括進(jìn)占、護(hù)底及裹頭、合龍和閉氣等項(xiàng)工作。截流之后，對戧堤加高培厚即修成圍堰。圖7-9 立堵法截流 2、平堵法如圖7-10所示，平堵法截流是沿整個龍口寬度全線拋投，拋投料堆筑體全面上升，直至露出水面。為此，合龍前必須在龍口架設(shè)浮橋。由于它是沿龍口全寬均勻平層拋投，所以其單寬流

19、量較小，出現(xiàn)的流速也較小，需要的單個拋投材料重量也較輕，拋投強(qiáng)度較大，施工速度較快，但有礙通航。圖7-10 平堵法截流在截流設(shè)計(jì)時，可根據(jù)具體情況采用立堵與平堵相結(jié)合的截流方法，如先用立堵法進(jìn)占，然后在龍口小范圍內(nèi)用平堵法截流；或先用船拋土石材料平堵法進(jìn)占，然后再用立堵法截流。 二、截流日期及設(shè)計(jì)流量 1、截流時間的確定 確定截流時間應(yīng)考慮： (1)導(dǎo)流泄水建筑物必須建成或部分建成具備泄流條件，河道截流前泄水道內(nèi)圍堰或其它障礙物應(yīng)予清除。(2)截流后的許多工作必須搶在汛前完成(如圍堰或永久建筑物搶筑到攔洪高程等)。 (3)有通航要求的河道上，截流日期最好選在對通航影響最小的時期。 (4)北方有

20、冰凌的河流上截流，不宜在流冰期進(jìn)行。 按上述要求，截流日期一般選在枯水期初。具體日期可根據(jù)歷史水文資料確定，但往往可能有較大出入，因此實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)當(dāng)時的水文氣象預(yù)報(bào)及實(shí)際水情分析進(jìn)行修正，最后確定截流日期。2、截流設(shè)計(jì)流量的確定 截流設(shè)計(jì)時所取的流量標(biāo)準(zhǔn)，是指某一確定的截流時間的截流設(shè)計(jì)流量。所以當(dāng)截流時間確定以后，就可根據(jù)工程所在河道的水文、氣象特征選擇設(shè)計(jì)流量。通?？砂粗噩F(xiàn)年法或結(jié)合水文氣象預(yù)報(bào)修正法確定設(shè)計(jì)流量，一般可按工程重要程度選擇截流時段重現(xiàn)期510年的月或旬的平均流量，也可用其他方法分析確定。3、 龍口位置與寬度龍口在截流戧堤的軸線上，戧堤軸線應(yīng)根據(jù)河床和兩岸地形、地質(zhì)、交通

21、條件、主流流向、通航、過木要求等因素綜合分析選定，戧堤宜為圍堰堰體組成部分。一旦截流戧堤軸線確定后，即可確定龍口位置。龍口布置位置應(yīng)視具體情而定。從地形方面，龍口周圍應(yīng)寬闊，距臨時堆料場較近，且有足夠的回車場地，以保證運(yùn)輸方便；從地質(zhì)方面考慮，應(yīng)力求將龍口布置在覆蓋層較薄的部位，或有天然島礁作裹頭的部位，以抗水流沖刷；從水流條件考慮，龍口應(yīng)設(shè)置在正對主流處，以利洪水渲泄。龍口寬度的確定，主要取決于戧堤束窄河床后形成的水力條件，對龍口底部和兩側(cè)裹頭部位的沖刷影響，截流期通航河流對通航安全的要求。合理的龍口寬度應(yīng)是滿足龍口水力及通航條件的最小寬度。 若龍口段河床覆蓋層抗沖能力低，可預(yù)先在龍口段拋石

22、或拋鉛絲籠護(hù)底，增大糙率和抗沖能力，減少合龍工作量，降低截流難度。 4、截流拋投材料截流拋投材料主要有塊石、石串、裝石竹籠、帚捆、柴捆、土袋等，當(dāng)截流水力條件較差時，還須采用人工塊體，一般有四面體、六面體、四腳體及鋼筋混凝土構(gòu)件等(圖7-11)。圖7-11 拋投材料截流拋投材料選擇原則： (1)預(yù)進(jìn)占段填筑料盡可能利用開挖渣料和當(dāng)?shù)靥烊涣稀?(2)龍口段拋投的大塊石、石串或混凝土四面體等人工制備材料數(shù)量應(yīng)慎重研究確定。 (3)截流備料總量應(yīng)根據(jù)截流料物堆存、運(yùn)輸條件、可能流失量及戧堤沉陷等因素綜合分析，并留適當(dāng)備用。 (4)戧堤拋投物應(yīng)具有較強(qiáng)的透水能力，且易于起吊運(yùn)輸?，F(xiàn)將一些常用的截流材料

23、適宜流速的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表7-6，供參考。表7-6 截流材料適用流速(m/s)截流材料適用流速截流材料適用流速土料0.50.7 0.8m6m裝石竹籠3.54.02030kg塊石0.81.03000kg重大石塊或鉛絲籠3.55070kg塊石1.21.35000kg重大石塊或鉛絲籠4.55.5袋土1.512000kg15000kg混凝土四面體7.2 0.5m2m裝石竹籠2.0 1.0m15m柴石枕78 0.6m4m裝石竹籠2.53.0第三節(jié) 施工排水 圍堰閉氣以后，要排除基坑內(nèi)的積水和滲水，隨后在開挖基坑和進(jìn)行基坑內(nèi)建筑物的施工中，還要經(jīng)常不斷地排除滲入基坑的滲水，以保證干地施工。修建河岸上的水工建

24、筑物時，如基坑低于地下水位，也要進(jìn)行基坑排水工作。排水的方法可分為明式排水和暗式排水兩種。 一、基坑積水的排除基坑積水主要是指圍堰閉氣后存于基坑內(nèi)的水體，還要考慮排除積水過程中從圍堰及地基滲入基坑的水量和降雨。初期排水的流量是選擇水泵數(shù)量的主要依據(jù)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、工期長短、施工條件等因素確定。初期排水流量可按下式估算： （7-3）式中 Q初期排水流量(m3/S)； V基坑積水的體積(m3)； K積水系數(shù)，考慮了圍堰、基坑滲水和可能降雨的因素，對于中小型工程，取K23； T初期排水時間(s)。圖7-12 水泵站布置 初期排水時間與積水深度和允許的水位下降速度有關(guān)。如果水位下降太快，圍堰邊坡土體

25、的動水壓力過大，容易引起坍坡；如水位下降太慢，則影響基坑開挖工期?；铀幌陆档乃俣纫话憧刂圃?.51.5m/d為宜。在實(shí)際工程中，應(yīng)綜合考慮圍堰型式、地基特性及基坑內(nèi)水深等因素而定。對于土圍堰，水位下降速度應(yīng)小于0.5m/d。 根據(jù)初期排水流量即可確定水泵工作臺數(shù)，并考慮一定的備用量。水利工地常用離心泵或潛水泵。為了運(yùn)用方便，可選擇容量不同的水泵，組合使用。水泵站一般布置成固定式或移動式兩種，如圖7-12。當(dāng)基坑水深較大時，采用移動式。 二、經(jīng)常性排水 當(dāng)基坑積水排除后，立即進(jìn)行經(jīng)常性排水。對于經(jīng)常性排水，主要是計(jì)算基坑滲流量，確定水泵工作臺數(shù)，布置排水系統(tǒng)。 1、排水系統(tǒng)布置 經(jīng)常性排水通

26、常采用明式排水，排水系統(tǒng)包括排水干溝、支溝和集水井等。一般情況下，排水系統(tǒng)分為兩種情況，一種是基坑開挖中的排水，另一種是建筑物施工過程中的排水。前者是根據(jù)土方分層開挖的要求，分次下降水位，通過不斷降低排水溝高程，使每一個開挖土層呈干燥狀態(tài)。排水系統(tǒng)排水溝通常布置在基坑中部，以利兩側(cè)出土；當(dāng)基坑較窄時，將排水干溝布置在基坑上游側(cè)，以利于截?cái)酀B水。沿干溝垂直方向設(shè)置若干排水支溝?；A(chǔ)范圍外布置集水井，井內(nèi)安設(shè)水泵，滲水進(jìn)入支溝后匯入干溝，再流入集水井，由水泵抽出坑外。后者排水目的是控制水位低于坑底高程，保證施工在干地條件下進(jìn)行。排水溝通常布置在基坑四周，離開基礎(chǔ)輪廓線不小于0.31.0m。集水井離

27、基坑外緣之距離必須大于集水井深度。排水溝的底坡一般不小于2，底寬不小于0.3m，溝深為：干溝1.01.5m，支溝為0.30.5m。集水井的容積應(yīng)保證水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)1015min井內(nèi)的水量不致漫溢。井底應(yīng)低于排水干溝底12m。經(jīng)常性排水系統(tǒng)布置如圖7-13所示。圖7-13 修建建筑物時基坑排水系統(tǒng)布置 (2)經(jīng)常性排水流量 經(jīng)常性排水主要排除基坑和圍堰的滲水，還應(yīng)考慮排水期間的降雨、地基沖洗和混凝土養(yǎng)護(hù)棄水等。這里僅介紹滲流量估算方法。1)圍堰滲流量 透水地基上均質(zhì)土圍堰，每m堰長滲流量q可按下式計(jì)算： （7-4） 其中l(wèi)0+l-0.5mH(m) （7-5）式中q滲入基坑的圍堰單寬滲透流量，m3(

28、dm)；K滲透系數(shù)，md。 其余符號如圖7-14。圖7-14 透水地基上的滲透計(jì)算簡圖 2)基坑滲流量 由于基坑情況復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果不一定符合實(shí)際情況，應(yīng)用試抽法確定。近似計(jì)算時可采用表77所列參數(shù)。表7-7 地基滲流量 m3/(hmm2)地基類別含有淤泥粘土細(xì)砂中砂粗砂砂礫石有裂縫的巖石滲流量q01016024030350050.10降雨量按在抽水時段最大日降水量在當(dāng)天抽干計(jì)算；施工棄水包括基巖沖洗與混凝土養(yǎng)護(hù)用水，兩者不同時發(fā)生，按實(shí)際情況計(jì)算。 排水水泵根據(jù)流量及揚(yáng)程選擇，并考慮一定的備用量。 三、人工降低地下水位 在經(jīng)常性排水中，采用明排法,由于多次降低排水溝和集水井高程，變換水泵站位置

29、，影響開挖工作正常進(jìn)行，此外在細(xì)砂、粉砂及砂壤止地基開挖中，因滲透壓力過大而引起流砂、滑坡和地基隆起等事故，對開挖工作產(chǎn)生不利影響。采用人工降低地下水位措施可以克服上述缺點(diǎn)。人工降低地下水位，就是在基坑周圍鉆井，地下水滲入井中，隨即被抽走，使地下水位降至基坑底部以下，整個開挖部分土壤呈干燥狀態(tài)，開挖條件大為改善。圖7-15 管井法降低地下水位布置圖 (一)管井法 管井法就是在基坑周圍或上下游兩側(cè)按一定間距布置若干單獨(dú)工作的井管，地下水在重力作用下流入井內(nèi)，各井管布置一臺抽水設(shè)備，使水面降至坑底以下，如圖7-15。 管井法適用于基坑面積較小，土的滲透系數(shù)較大(K=10250m/d)的土層。當(dāng)要求

30、水位下降不超過7m時，采用普通離心泵；如果要求水位下降較大，需采用深井泵，每級泵降低水位2030m。 管井由井管、濾水管、沉淀管及周圍反濾層組成。地下水從濾水管進(jìn)入井管，水中泥沙沉淀在沉淀管中。濾水管可采用帶孔的鋼管，外包濾網(wǎng)；井管可采用鋼管或無砂混凝土管，后者采用分節(jié)預(yù)制，套接而成。每節(jié)長lm，壁厚為46cm，直徑一般為3040cm。管井間距應(yīng)滿足在群井共同抽水時，地下水位最高點(diǎn)低于坑底，一般取1525m。(二)井點(diǎn)法 當(dāng)土壤的滲透系數(shù)klm/d時，用管井法排水，井內(nèi)水會很快被抽干，水泵經(jīng)常中斷運(yùn)行，既不經(jīng)濟(jì)，抽水效果又差，這種情況下，采用井點(diǎn)法較為合適。井點(diǎn)法適宜于滲透系數(shù)為O.l50m/

31、d的土壤。井點(diǎn)的類型有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)和電滲井點(diǎn)三種，比較常用的是輕型井點(diǎn)。 輕型井點(diǎn)由井管、集水管、普通離心泵、真空泵和集水箱等設(shè)備組成的排水系統(tǒng)，如圖7-16所示。 輕型井點(diǎn)的井管直徑為3850mm，采用無縫鋼管，管的間距為0.81.6m，最大可達(dá)3.0m。地下水從井管底部的濾水管內(nèi)借真空泵和水泵的抽吸作用流入管內(nèi)，沿井管上升匯入集水管，再流人集水箱，由水泵抽出。 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)開始工作時，先開動真空泵排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣，待集水箱內(nèi)水面上升到一定高度時，再啟動水泵抽水。如果系統(tǒng)內(nèi)真空不夠，仍需真空泵配合工作。 井點(diǎn)排水時，地下水位下降的深度取決于集水箱內(nèi)的真空值和水頭損失。一般集水箱的真空值

32、為400500mmHg柱。圖7-16 井點(diǎn)法降低地下水位布置圖 當(dāng)?shù)叵滤灰蠼档椭荡笥?5m時，則需分層降落，每層井點(diǎn)控制34m。但分層數(shù)應(yīng)少于三層為宜。因?qū)訑?shù)太多，坑內(nèi)管路縱橫交錯，妨礙交通，影響施工；且當(dāng)上層井點(diǎn)發(fā)生故障時，由于下層水泵能力有限，造成地下水位回升，嚴(yán)重時導(dǎo)致基坑淹沒。第四節(jié) 施工度汛及后期水流控制一、 施工度汛 (一)壩體攔洪標(biāo)準(zhǔn) 經(jīng)過多個汛期才能建成的壩體工程，用圍堰來擋汛期洪水顯然是不經(jīng)濟(jì)的，且安全性也未必好，因此，對于不允許淹沒基坑的情況，常采用低堰擋枯水、汛期由壩體臨時斷面攔洪的方案，這樣既減少了圍堰工程費(fèi)用，攔洪度汛標(biāo)準(zhǔn)也可提高，只是增加了汛前壩體施工的強(qiáng)度。 壩體攔洪首先需確定攔洪標(biāo)準(zhǔn)，然后確定攔洪高程。壩體施工期臨時度汛的洪水標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)壩型和壩體升高后形成的攔洪蓄水庫庫容確定。具體見表7-3、表7-4。 洪水標(biāo)準(zhǔn)確定以后，就可通過調(diào)洪演算計(jì)算攔洪水位，再考慮安全超高，即可確定壩體臨時攔洪高程。 (二)度汛措措施 根