第一章-第二節(jié) 圍堰工程

第二節(jié)圍堰工程(cofferdam)

第一章施工水流控制

三峽工程三期圍堰基坑全景(ExcavationIIIoftheThreegorgesproject)

三期碾壓混凝土圍堰

三期土石圍堰

圍堰是臨時擋水建筑物！1．種類(types)▼按所使用的材料：土石圍堰、混凝土圍堰、草土圍堰、鋼板樁格型圍堰等。▼按圍堰與水流方向的相對位置：橫向圍堰和縱向圍堰。▼按導(dǎo)流期間基坑淹沒條件：過水圍堰和不過水圍堰▼按施工分期：一期圍堰、二期圍堰等。一、圍堰的基本型式及構(gòu)造2．不過水土石圍堰(waterretainingearth-rockcofferdam)

（1）典型斷面型式

按防滲(seepageprevention)結(jié)構(gòu)分:▼斜墻式(inclinedwall)：

適用于基巖(bedrock)河床1-堆石體；2-粘土斜墻；3-反濾層；4-護(hù)面；5-隔水層；▼斜墻帶水平鋪蓋式(inclinedwallwithblanket)

適用于覆蓋層厚度不大的情況。1-堆石體；2-粘土斜墻、鋪蓋；3-反濾層；4-護(hù)面；5-隔水層；6-覆蓋層典型斷面型式▼垂直防滲墻(concretecutoffwall)式：適用于覆蓋層較厚、當(dāng)?shù)貨]有足夠數(shù)量的防滲料的情況。典型斷面型式1-堆石體；5-隔水層；6-覆蓋層；7-垂直防滲墻▼帷幕灌漿(curtaingrouting

)式：適用于覆蓋層較厚、當(dāng)?shù)貨]有足夠數(shù)量的防滲料的情況。典型斷面型式1-堆石體；5-隔水層；6-覆蓋層；8-帷幕灌漿；9-粘土心墻（2）實際斷面型式(practicalcrosssection)

（a）影響因素

▼施工條件：

水下（動水、靜水、深水）、水上▼施工工期：

一個枯水期▼圍堰高度：

高圍堰▼臨時性：降低造價（b）斷面型式

比土石壩復(fù)雜，斷面型式不可能單一、標(biāo)準(zhǔn)化，注意邊坡系數(shù)。

例如，三峽三期土石圍堰注意：斷面型式，防滲結(jié)構(gòu)為防滲墻和土工膜(geomembrane)。

思考：圍堰的施工過程？三峽三期土石圍堰典型剖面圖（case）

上游圍堰（u/scofferdam）（a）上游（a）上游（a）上游（a）上游實際斷面型式三峽三期土石圍堰典型剖面圖（case）

下游圍堰（d/scofferdam）實際斷面型式（3）圍堰的施工

(construction)國內(nèi)外不同工程上游圍堰規(guī)模（case）上游圍堰主要施工技術(shù)指標(biāo)（case）圍堰的施工錦屏一級水電站上游土石圍堰分期填筑施工示意圖（case）圍堰的施工溪洛渡水電站圍堰現(xiàn)場碾壓參數(shù)及控制指標(biāo)（case）圍堰填筑施工程序：基礎(chǔ)清理與準(zhǔn)備→測量放線→挖裝與運(yùn)輸→鋪料→灑水→碾壓→質(zhì)量檢查。

圍堰的施工3.過水土石圍堰(overflowearth-rockcofferdam)

如對土石圍堰的堰面、堰腳基礎(chǔ)加以保護(hù)，就成為過水土石圍堰。

（1）過水土石圍堰類型及特點(diǎn)（參見下表）過水土石圍堰類型及特點(diǎn)

實例1：上猶江水電站混凝土板護(hù)面過水土石圍堰1－砂礫石地基2－反濾層3－柴排護(hù)底4－堆石體5－粘土防滲斜墻6－毛石混凝土擋墻7－回填塊石8－干砌塊石9－混凝土護(hù)面板10－塊石護(hù)面11－混凝土護(hù)面板12－粘土頂蓋13－水泥灌漿14－排水孔過水土石圍堰類型實例2：柘溪水電站過水土石圍堰1－混凝土溢流面板2－鋼筋骨架鉛絲籠護(hù)面3－竹籠護(hù)面4－竹籠護(hù)底5－木籠6－塊石護(hù)面7－粘土斜墻8－過渡帶9－水下拋石10－回填塊石11－灌漿帷幕12－覆蓋層13－基巖

過水土石圍堰類型實例3：卡博拉巴薩水電站下游過水土石圍堰1－混凝土溢流面板2－鋼板樁3－灌漿4－拋石體5－覆蓋層過水土石圍堰類型（2）混凝土板護(hù)面(concreteface)過水土石圍堰

應(yīng)用較普遍！▼混凝土護(hù)面板類型

按施工方式分：現(xiàn)澆混凝土護(hù)面板和預(yù)制混凝土護(hù)面板(constructedonsiteorprefabricated)

按面板截面型式分：矩形板和鍥型板

按面板連接方式分：重疊搭接式和平順連接式

按面板上有無排水設(shè)施分：帶排水孔面板和不帶排水孔面板(withorwithoutdrainageholes)▼面板與下游坡之間的墊層(cushion)作用：

削減板下水流壓強(qiáng)，有利于面板的平整與穩(wěn)定。▼設(shè)計理論不完善：

參考工程經(jīng)驗、水工模型試驗。▼施工：混凝土護(hù)面板的安裝或澆筑應(yīng)錯縫、跳倉，施工順序應(yīng)從下游面坡腳向堰頂進(jìn)行。▼最不利工況：不一定是最大流量。▼面板逐漸變薄：參見下表堰高h(yuǎn)>15m，過流流速Vmax≥5m/s的土石過水圍堰

4.混凝土圍堰(concretecofferdam)

混凝土圍堰的抗沖(scourprevention)與防滲(seepageprevention)能力強(qiáng)，擋水水頭高，底寬小，易于與永久建筑物相連接，還可以過水，因此，應(yīng)用比較廣泛，但多數(shù)工程是以重力式混凝土圍堰(concretegravitycofferdam)作縱向圍堰(longitudinalcofferdam)。（1）拱型混凝土圍堰(concretearchcofferdam)

▼適用條件(allowableconditions)

岸坡陡峻、巖石堅實的山區(qū)河流。此時常采用隧洞及允許基坑淹沒的導(dǎo)流方案。▼實例(case)

貴州烏江渡（過水）、湖南鳳灘（過水）、浙江緊水灘（過水）、湖北隔河巖（過水）；甘肅劉家峽（不過水）（2）重力式混凝土圍堰(concretegravitycofferdam)

主要用于：分段圍堰法導(dǎo)流的第一期和第二期縱向圍堰，很少用作橫向圍堰。(transversecofferdam)5．其它型式的圍堰▼

鋼板樁格型圍堰(steelsheetpilecellularcofferdam)

格體重力式擋水建筑物，可用于基巖或非基巖基礎(chǔ)，一般Hmax

<30m。

【實例】葛洲壩工程的一期縱向圍堰。▼框格填石圍堰：20世紀(jì)50年代

木籠、竹籠圍堰，一般Hmax<20m。

【實例】獅子灘上游木籠過水圍堰，富春江一期上下游圍堰。▼草土圍堰(grasssoilcofferdam)

草土混合結(jié)構(gòu)，一般Hmax<6~8m。

【實例】甘肅鹽鍋峽、八盤峽、劉家峽，寧夏青銅峽及陜西石泉水電站。▼其它

木板樁圍堰(woodsheetpilecofferdam)

漿砌石圍堰(stonemasonrycofferdam)

榪槎圍堰(abatiscofferdam)二、圍堰的平面布置與堰頂高程

1.圍堰的平面布置(planelayout)

▼堰內(nèi)空間

主體建筑物輪廓、排水設(shè)施、交通運(yùn)輸?shù)缆芳岸逊挪牧虾湍０?。通常，基坑橫向坡趾與主體建筑物輪廓之間的距離，不應(yīng)小于20~30m，基坑縱向坡趾離主體工程輪廓的距離，一般不大于2.0m。

（a）平面圖（b）A-A剖面（c）B-B剖面

1－主體工程軸線；2－主體工程輪廓；3－基坑；

4－上游橫向圍堰；5－下游橫向圍堰；6－縱向圍堰

實例：六庫水電站一期圍堰保護(hù)與優(yōu)化

六庫水電站位于云南怒江州瀘水縣境內(nèi)、六庫鎮(zhèn)上游，僅有不完全日調(diào)節(jié)能力，開發(fā)任務(wù)為發(fā)電。最大壩高35.50m，裝機(jī)容量5×36MW，工程屬中型，工程等級為三等，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。壩址附近河床覆蓋層為厚約6m～23m的沖擊層，左岸灘地相對較深，約8m～25m。▼圍堰的防沖(scourprevention)圍堰的平面布置（續(xù)）

采用分期導(dǎo)流，一期導(dǎo)流程序如下：

（1）2003.11.1～2004.4.30（枯期）：在左岸灘地上修建鋼筋混凝土防滲墻施工平臺，防洪標(biāo)準(zhǔn)為枯期20%，設(shè)計流量2320m3/s。防滲墻施工完成后，在外側(cè)圍堰的保護(hù)下進(jìn)行縱向圍堰基礎(chǔ)開挖及鋼筋混凝土墊層、碾壓混凝土圍堰的施工，汛前將混凝土縱向圍堰澆至820.5m汛期防洪高程。

（2）2004.5.1～2006.10.31：導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10%全年洪水，設(shè)計流量9250m3/s，由一期上、下游全年土石圍堰及碾壓混凝土縱向圍堰擋水，右岸束窄河床過流，進(jìn)行左岸基坑內(nèi)主體建筑物施工。至2006.10.31，左岸壩段澆筑至壩頂高程，并開始第一臺發(fā)電機(jī)組安裝，汛末拆除一期上、下游土石圍堰。六庫

縱向圍堰頭部流態(tài)

六庫

沖刷地形

六庫

圍堰頭部流態(tài)

六庫

沖刷地形六庫▼圍堰的接頭圍堰與圍堰、圍堰與其它建筑物及圍堰與岸坡等的連接?！纠纭炕炷量v向圍堰與土石橫向圍堰的刺墻型式接頭圍堰的平面布置（續(xù)）堰頂高程(elevation)

堰頂高程取決于導(dǎo)流設(shè)計流量及圍堰的工作條件。▼下游圍堰的堰頂高程（elevationofthed/scofferdamcrest）

Hd

－下游圍堰堰頂高程；

hd

－下游水位高程；

ha－波浪爬高(waverun-up)

；

δ－圍堰安全超高，對不過水圍堰可按下表確定（規(guī)范3.4.10），對過水圍堰可不予考慮。不過水圍堰堰頂安全超高(freeboard)下限值（m）堰頂高程▼上游圍堰的堰頂高程（elevationoftheu/scofferdamcrest）

Hu—上游圍堰堰頂高程；

z—上下游水位差。堰頂高程三、圍堰的拆除(removingcofferdam)

1．拆除原因（reason）

如果影響永久或臨時建筑物的施工及運(yùn)行，則必須拆除。例如：▼分段圍堰法導(dǎo)流第一期橫向圍堰▼導(dǎo)流隧洞進(jìn)出口圍堰▼全段圍堰法導(dǎo)流壩后式廠房下游圍堰▼廠房進(jìn)水口前圍堰2．拆除方法

（method）▼

土石圍堰

開挖或爆破法▼

鋼板樁格型圍堰

用抓斗(grab)清除填料，用拔樁機(jī)(pile-extractor)拔出鋼板樁。▼

混凝土圍堰

爆破法(blasting)三峽三期下游土石圍堰拆除三峽三期碾壓砼圍堰拆除葛洲壩一期土石圍堰的拆除(case)1－粘土斜墻2－覆蓋層3－堆渣4－心墻