第一講_施工導(dǎo)流方式與泄水建筑物

1、 在河流上修建水工建筑物，施工期間往往與通航在河流上修建水工建筑物，施工期間往往與通航、筏運、漁業(yè)、灌溉或水電站運行等水資源綜合利用的、筏運、漁業(yè)、灌溉或水電站運行等水資源綜合利用的要求發(fā)生矛盾。要求發(fā)生矛盾。 在河流上修建水利水電工程時，為了使水工建筑在河流上修建水利水電工程時，為了使水工建筑物能在干地上進(jìn)行施工，需要用圍堰圍護基坑，并將河物能在干地上進(jìn)行施工，需要用圍堰圍護基坑，并將河水引向預(yù)定的泄水通道往下游宣泄，這就是施工導(dǎo)流。水引向預(yù)定的泄水通道往下游宣泄，這就是施工導(dǎo)流。第一章第一章 施工水流控制施工水流控制河海大學(xué)河海大學(xué) 施工導(dǎo)流廣義上可以概括為：施工導(dǎo)流廣義上可以概括為：“導(dǎo)

2、、截、攔、蓄、泄導(dǎo)、截、攔、蓄、泄”1. 導(dǎo)導(dǎo) 如何將水流導(dǎo)向下游？如何將水流導(dǎo)向下游？2. 截截 如何將原河床的水流攔斷，使其按照我們的意圖下泄？如何將原河床的水流攔斷，使其按照我們的意圖下泄？3. 攔攔 如何在洪水來臨時，攔住洪水，保證整個水利樞紐的安如何在洪水來臨時，攔住洪水，保證整個水利樞紐的安全渡汛全渡汛?4. 蓄蓄 如何在工程建設(shè)的中后期及時蓄水，保證工程的效益按如何在工程建設(shè)的中后期及時蓄水，保證工程的效益按時發(fā)揮？時發(fā)揮？5. 泄泄 如何保證水流順暢流向下游？如何保證水流順暢流向下游？第一章第一章 施工水流控制施工水流控制河海大學(xué)河海大學(xué)總裝機容量總裝機容量1820萬千瓦萬千瓦

3、長江三峽大壩長江三峽大壩三峽大壩高三峽大壩高185米，米，長長2,309米。米。河海大學(xué)河海大學(xué)溪洛渡水電樞紐效果圖溪洛渡水電樞紐效果圖最大壩高最大壩高278米米總裝機容量總裝機容量1260萬千瓦萬千瓦 河海大學(xué)河海大學(xué)v 選定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，劃分導(dǎo)流時段，確定導(dǎo)流設(shè)計流量；選定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，劃分導(dǎo)流時段，確定導(dǎo)流設(shè)計流量；v 選擇導(dǎo)流方案及導(dǎo)流建筑物的型式；選擇導(dǎo)流方案及導(dǎo)流建筑物的型式；v 確定導(dǎo)流建筑物的布置、構(gòu)造及尺寸；確定導(dǎo)流建筑物的布置、構(gòu)造及尺寸；v 擬定導(dǎo)流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及擬定導(dǎo)流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截斷河床水流、攔洪渡汛和基坑排水等措施。截斷河床

4、水流、攔洪渡汛和基坑排水等措施。河海大學(xué)河海大學(xué) 章節(jié)說明章節(jié)說明第一章第一章 施工水流控制施工水流控制第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式與泄水建筑物施工導(dǎo)流的基本方式與泄水建筑物一、分段圍堰法導(dǎo)流一、分段圍堰法導(dǎo)流二、全段圍堰法導(dǎo)流二、全段圍堰法導(dǎo)流三、輔助導(dǎo)流的主要方式三、輔助導(dǎo)流的主要方式河海大學(xué)河海大學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式 1 1、基本概念、基本概念 2 2、適用條件、適用條件 工程實例工程實例 3 3、導(dǎo)流泄水方式與布置、導(dǎo)流泄水方式與布置1 1、基本概念、基本概念2 2、適用條件、適用條件3 3、縱向圍堰位置的確定、縱向圍堰位置的確定工程實例工程實例4

5、4、導(dǎo)流泄水方式與布置、導(dǎo)流泄水方式與布置河海大學(xué)河海大學(xué)1. 概念亦稱分期圍堰法：亦稱分期圍堰法：圍堰將水工建筑物分段分期維圍堰將水工建筑物分段分期維護、施工的方法護、施工的方法分段、分期：分段、分期：二段二期二段二期第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09分段圍堰法導(dǎo)流（二段二期）分段圍堰法導(dǎo)流（二段二期）(a)平面圖；平面圖；(b)下游立視圖；下游立視圖；(c)導(dǎo)流底孔縱斷面圖導(dǎo)流底孔縱斷面圖1一期上游橫向圍堰；一期上游橫向圍堰；2一期下游橫向圍堰；一期下游橫向圍堰；3一、二期縱向圍堰；一、二期縱向圍堰； 4預(yù)留缺口；預(yù)留缺口；5導(dǎo)流底孔；導(dǎo)流底孔

6、；6二期上下游圍堰軸線；二期上下游圍堰軸線；7護坦；護坦； 8封堵閘門槽；封堵閘門槽；9工作閘門槽；工作閘門槽；10事故閘門槽；事故閘門槽； 11已澆筑的混凝土壩體；已澆筑的混凝土壩體；12未澆筑的混凝土壩體未澆筑的混凝土壩體河海大學(xué)河海大學(xué)2010.092. 適用條件：適用條件： 河床較寬、有通航要求、流量很大、工期較長、河床較寬、有通航要求、流量很大、工期較長、冰凌嚴(yán)重冰凌嚴(yán)重第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式河海大學(xué)河海大學(xué)2010.093 .3 .縱向圍堰位置的確定縱向圍堰位置的確定（1）河床束窄度）河床束窄度 K 面積束窄度面積束窄度 A2 圍堰和基坑所占的過水面積，

7、圍堰和基坑所占的過水面積，m2 A1 原河床的過水面積，原河床的過水面積，m2 K 值取用范圍：值取用范圍：40% -70% 之間之間第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式河海大學(xué)河海大學(xué)3 .縱向圍堰位置的確定縱向圍堰位置的確定（2）縱向圍堰位置的影響因素）縱向圍堰位置的影響因素l 利用有利地形條件利用有利地形條件l 與永久建筑物相結(jié)合與永久建筑物相結(jié)合l 束窄河床允許流速束窄河床允許流速l 各段主體工程的工程量、施工強度要比較均衡各段主體工程的工程量、施工強度要比較均衡l 便于布置后期導(dǎo)流泄水建筑物，不致使后期圍堰便于布置后期導(dǎo)流泄水建筑物，不致使后期圍堰過高或截流落差過大過高

8、或截流落差過大 2010.09第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09束窄河床的平均流速束窄河床的平均流速第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式 vc -束窄河床的平均流速，束窄河床的平均流速，m /s Q -為導(dǎo)流設(shè)計流量，為導(dǎo)流設(shè)計流量，m3/s -為側(cè)收縮系數(shù)；單側(cè)收縮時采用為側(cè)收縮系數(shù)；單側(cè)收縮時采用0.95,兩兩側(cè)收縮時采用側(cè)收縮時采用0.90河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09束窄段前的水位壅高束窄段前的水位壅高 由于圍堰將河床束窄，破壞了河流原來的水由于圍堰將河床束窄，破壞了河流原來的水流狀態(tài)，在束窄段前產(chǎn)生水位壅高，其壅高值可流狀態(tài)

9、，在束窄段前產(chǎn)生水位壅高，其壅高值可由下式估算：由下式估算：第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式gvgvzc222022河海大學(xué)河海大學(xué) 河海大學(xué)河海大學(xué)3 .縱向圍堰位置的確定縱向圍堰位置的確定（2）縱向圍堰位置的影響因素）縱向圍堰位置的影響因素l 利用有利地形條件利用有利地形條件l 與永久建筑物相結(jié)合與永久建筑物相結(jié)合l 束窄河床允許流速束窄河床允許流速l 各段主體工程的工程量、施工強度要比較均衡各段主體工程的工程量、施工強度要比較均衡l 便于布置后期導(dǎo)流泄水建筑物，不致使后期圍堰便于布置后期導(dǎo)流泄水建筑物，不致使后期圍堰過高或截流落差過大過高或截流落差過大 2010.09第

10、一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09工程實例工程實例河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09工程實例工程實例-三峽水利樞紐施工導(dǎo)流三峽水利樞紐施工導(dǎo)流三峽一期導(dǎo)流河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09工程實例工程實例-三峽水利樞紐施工導(dǎo)流三峽水利樞紐施工導(dǎo)流三峽二期導(dǎo)流河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09工程實例工程實例-三峽水利樞紐施工導(dǎo)流三峽水利樞紐施工導(dǎo)流三峽三期導(dǎo)流河海大學(xué)河海大學(xué)4、導(dǎo)流泄水方式與布置、導(dǎo)流泄水方式與布置p 明槽明槽( (渠渠) )導(dǎo)流：前期導(dǎo)流導(dǎo)流：前期導(dǎo)流l泄流能力強泄流能力強l施工期通航施工期通航l開挖量大，保護范圍廣開挖量大，保護范圍廣l存在

11、沖刷、淤積問題存在沖刷、淤積問題l一般存在封堵后快速施工的要求一般存在封堵后快速施工的要求 p 底孔導(dǎo)流：中后期導(dǎo)流底孔導(dǎo)流：中后期導(dǎo)流p 壩體缺口導(dǎo)流壩體缺口導(dǎo)流河海大學(xué)河海大學(xué) 在第一期圍堰的圍護下先修建導(dǎo)流明槽，河水在第一期圍堰的圍護下先修建導(dǎo)流明槽，河水由縮窄的河床宣泄，導(dǎo)流明槽河床側(cè)的邊墻常用作由縮窄的河床宣泄，導(dǎo)流明槽河床側(cè)的邊墻常用作第二期的縱向圍堰；第二期施工時，河水由導(dǎo)流明第二期的縱向圍堰；第二期施工時，河水由導(dǎo)流明槽下泄。槽下泄。 1. 明槽的糙率；明槽的糙率； 2. 明槽的出口消能；明槽的出口消能； 3. 導(dǎo)流明槽應(yīng)盡可能與永久建筑物相結(jié)合。導(dǎo)流明槽應(yīng)盡可能與永久建筑物相

12、結(jié)合。 河海大學(xué)河海大學(xué)河海大學(xué)河海大學(xué)河海大學(xué)河海大學(xué)4、導(dǎo)流泄水方式與布置、導(dǎo)流泄水方式與布置p明槽明槽( (渠渠) )導(dǎo)流導(dǎo)流l 布置原則布置原則 水力學(xué)條件良好，盡量與永久建筑物相結(jié)合水力學(xué)條件良好，盡量與永久建筑物相結(jié)合 充分利用淺灘、臺地、埡口、溪溝、舊河道等，縮短軸線，節(jié)省投資充分利用淺灘、臺地、埡口、溪溝、舊河道等，縮短軸線，節(jié)省投資 盡量避免滑坡、崩塌體及高邊坡盡量避免滑坡、崩塌體及高邊坡 滿足截流施工的要求滿足截流施工的要求 滿足主體工程導(dǎo)流要求滿足主體工程導(dǎo)流要求 渠道平面布置宜順直，水流順暢渠道平面布置宜順直，水流順暢 減少施工干擾，便于基坑施工和出渣及交通運輸減少施工

13、干擾，便于基坑施工和出渣及交通運輸 滿足冬季排冰滿足冬季排冰 便于后期封堵及改建施工便于后期封堵及改建施工河海大學(xué)河海大學(xué)4、導(dǎo)流泄水方式與布置、導(dǎo)流泄水方式與布置p明槽明槽( (渠渠) )導(dǎo)流導(dǎo)流l 進(jìn)、出口布置進(jìn)、出口布置 有利于水流銜接，進(jìn)出口方向與河道主流方向的夾角宜小于有利于水流銜接，進(jìn)出口方向與河道主流方向的夾角宜小于30300 0 進(jìn)出口的位置取決于基坑大小、施工要求，并距上下游圍堰堰腳進(jìn)出口的位置取決于基坑大小、施工要求，并距上下游圍堰堰腳有適當(dāng)?shù)陌踩嚯x，土石圍堰無保護取有適當(dāng)?shù)陌踩嚯x，土石圍堰無保護取303050m50m，有保護的土石圍，有保護的土石圍堰和混凝土圍堰取堰和

14、混凝土圍堰取101020m20m 盡量避免滑坡、崩塌體及高邊坡盡量避免滑坡、崩塌體及高邊坡 進(jìn)口高程按截流設(shè)計選擇，出口高程一般由下游消能控制，在滿進(jìn)口高程按截流設(shè)計選擇，出口高程一般由下游消能控制，在滿足要求的情況下，盡可能抬高進(jìn)出口高程足要求的情況下，盡可能抬高進(jìn)出口高程河海大學(xué)河海大學(xué) 用于導(dǎo)流的底孔可以是臨時的底孔也可以是用于導(dǎo)流的底孔可以是臨時的底孔也可以是永久的底孔。將壩體的永久底孔用作導(dǎo)流底孔是永久的底孔。將壩體的永久底孔用作導(dǎo)流底孔是最理想的，如果是臨時底孔，則在工程接近完工最理想的，如果是臨時底孔，則在工程接近完工或需要蓄水時加以封堵?；蛐枰钏畷r加以封堵。 一般底孔的底坎高

15、程應(yīng)布置在枯水位之下，一般底孔的底坎高程應(yīng)布置在枯水位之下，以保證枯水期泄水。以保證枯水期泄水。 底孔導(dǎo)流的優(yōu)點是擋水建筑物上部的施工不底孔導(dǎo)流的優(yōu)點是擋水建筑物上部的施工不受水流的干擾，有利于連續(xù)施工。受水流的干擾，有利于連續(xù)施工。河海大學(xué)河海大學(xué)4、導(dǎo)流泄水方式與布置、導(dǎo)流泄水方式與布置p 底孔導(dǎo)流底孔導(dǎo)流l 布置原則布置原則 盡量與永久建筑物的底孔相結(jié)合盡量與永久建筑物的底孔相結(jié)合 在單設(shè)導(dǎo)流底孔的布置中，底孔宜布置在近河道主流位置在單設(shè)導(dǎo)流底孔的布置中，底孔宜布置在近河道主流位置 當(dāng)?shù)卓着c導(dǎo)流明渠結(jié)合時，宜將底孔壩段布置在明渠中當(dāng)?shù)卓着c導(dǎo)流明渠結(jié)合時，宜將底孔壩段布置在明渠中 混凝土支

16、墩壩宜將底孔布置在支墩的空腔內(nèi)混凝土支墩壩宜將底孔布置在支墩的空腔內(nèi)l 高程布置高程布置 應(yīng)滿足施工期導(dǎo)流要求應(yīng)滿足施工期導(dǎo)流要求 一般接近河床高程一般接近河床高程 從泄流、截流、通航看，低一些從泄流、截流、通航看，低一些 從放淤、封孔看，高一些從放淤、封孔看，高一些河海大學(xué)河海大學(xué)4、導(dǎo)流泄水方式與布置、導(dǎo)流泄水方式與布置p 底孔導(dǎo)流底孔導(dǎo)流l 位置選擇位置選擇 基礎(chǔ)條件好，進(jìn)出水流順暢基礎(chǔ)條件好，進(jìn)出水流順暢 一般布置在泄洪壩段內(nèi)一般布置在泄洪壩段內(nèi) 當(dāng)布置非溢流壩段時，考慮出口防沖要求當(dāng)布置非溢流壩段時，考慮出口防沖要求l 斷面型式斷面型式 圓形圓形 橢圓形橢圓形 矩形：高寬比矩形：高寬

17、比1.01.02.52.5（3.53.5） 拱門形拱門形河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式1. 概念概念 全段圍堰法導(dǎo)流，就是在河床主體工程的上下游全段圍堰法導(dǎo)流，就是在河床主體工程的上下游各建一道攔河圍堰，使水流經(jīng)河床以外的臨時或各建一道攔河圍堰，使水流經(jīng)河床以外的臨時或永久泄水道下泄。主體工程建成或接近建成時，永久泄水道下泄。主體工程建成或接近建成時，再將臨時泄水道封堵！再將臨時泄水道封堵！河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09第一節(jié)第一節(jié) 施工導(dǎo)流的基本方式施工導(dǎo)流的基本方式2. 適用條件：適用條件：一般適用于河床狹窄，基坑工作面不大，水深一般適用于

18、河床狹窄，基坑工作面不大，水深流急、覆蓋層較厚難于修建縱向圍堰，難于實現(xiàn)流急、覆蓋層較厚難于修建縱向圍堰，難于實現(xiàn)分期導(dǎo)流的工程。分期導(dǎo)流的工程。河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09溪洛渡導(dǎo)流平面布置圖溪洛渡導(dǎo)流平面布置圖工程實例河海大學(xué)河海大學(xué)2010.07河海大學(xué)河海大學(xué)河海大學(xué)河海大學(xué)2010.09河海大學(xué)河海大學(xué)3. 導(dǎo)流泄水方式與布置：導(dǎo)流泄水方式與布置：p 隧洞導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流 適合于河谷狹窄、地質(zhì)條件允許的壩址p 導(dǎo)流明渠導(dǎo)流明渠p 涵管導(dǎo)流涵管導(dǎo)流 導(dǎo)流流量較小或只擔(dān)負(fù)枯水期的導(dǎo)流任務(wù)，適用于土壩、堆石壩，埋入壩下p 明渠隧洞組合導(dǎo)流明渠隧洞組合導(dǎo)流p 過水圍堰配合導(dǎo)流過水圍堰配合導(dǎo)流

19、河海大學(xué)河海大學(xué) 導(dǎo)流泄水方式與布置導(dǎo)流泄水方式與布置p隧洞導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流l特征特征臨時建筑物，運行期較短，一般臨時建筑物，運行期較短，一般2 25 5年，結(jié)構(gòu)耐久性要求年，結(jié)構(gòu)耐久性要求較低較低運行條件特殊，一般均存在明、滿流交替出現(xiàn)的運行工況運行條件特殊，一般均存在明、滿流交替出現(xiàn)的運行工況施工工期緊張施工工期緊張布置條件一般較差，一般先考慮永久建筑物布置布置條件一般較差，一般先考慮永久建筑物布置河海大學(xué)河海大學(xué)龍羊峽隧洞導(dǎo)流龍羊峽隧洞導(dǎo)流河海大學(xué)河海大學(xué)毛家村水庫導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流毛家村水庫導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流河海大學(xué)河海大學(xué) 導(dǎo)流泄水方式與布置導(dǎo)流泄水方式與布置p隧洞導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流l 布置原則布置原則

20、應(yīng)與樞紐總布置相協(xié)調(diào)，盡量與永久建筑物相結(jié)合應(yīng)與樞紐總布置相協(xié)調(diào)，盡量與永久建筑物相結(jié)合 地質(zhì)及水力學(xué)條件良好，滿足工程施工及運行安全，工程量較少地質(zhì)及水力學(xué)條件良好，滿足工程施工及運行安全，工程量較少 滿足施工導(dǎo)、截流要求，與主體工程結(jié)合的部分應(yīng)滿足永久運用滿足施工導(dǎo)、截流要求，與主體工程結(jié)合的部分應(yīng)滿足永久運用要求要求 滿足施工期通航及冬季排冰等的要求滿足施工期通航及冬季排冰等的要求 充分利用地形條件，盡量使洞線順直充分利用地形條件，盡量使洞線順直 出口段洞軸線與河道主流方向的夾角不宜大于出口段洞軸線與河道主流方向的夾角不宜大于30300 0，進(jìn)口段適當(dāng)放，進(jìn)口段適當(dāng)放寬寬 進(jìn)口高程通常取枯水位以下進(jìn)口高程通常取枯水位以下1 13m3m河海大學(xué)河海大學(xué) 導(dǎo)流泄水方式與布置導(dǎo)流泄水方式與布置p隧洞導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流l洞線選擇洞線選擇地質(zhì)條件是洞線選擇的核心，是成功的關(guān)鍵地質(zhì)條件是洞線選擇的核心，是成功的關(guān)鍵盡量使洞線平直，使進(jìn)出流順暢盡量使洞線平直，使進(jìn)出流順暢一般控制彎道轉(zhuǎn)角小于一般控制彎道轉(zhuǎn)角小于60600 0，曲