二級(jí)建造師水利水電精講之施工導(dǎo)流

　　施工導(dǎo)流

　　1. 重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容

　　認(rèn)清施工導(dǎo)流在水利水 電工程施工中的特殊地位與作用，重點(diǎn)掌握施工導(dǎo)流的基本方式，理解影響導(dǎo)流方式的主要因素，理解導(dǎo)流時(shí)段的劃分，理解導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的確定， 理解導(dǎo)流工程布置與水力計(jì)算，理解導(dǎo)流方案的比較與選擇。理解圍堰平面布置與堰頂高程確定的方法，掌握圍堰的基本應(yīng)用型式;圍堰形式很多，主要應(yīng)掌握土石 圍堰和混凝土圍堰的適用條件，結(jié)構(gòu)及布置。截流與圍堰關(guān)系密切，但因截流在施工導(dǎo)流中占有重要地位，又是施工總進(jìn)度計(jì)劃的主要控制項(xiàng)目之一，主要應(yīng)掌握立 堵截流方法與設(shè)計(jì)的主要問題。圍堰合龍閉氣以后，就要開始進(jìn)行基坑排水，搞好基坑排水，可創(chuàng)造干地施工條件，主要應(yīng)掌握初期排水與經(jīng)常性排水的布置和計(jì) 算，以及明式排水方法。

　　2. 施工導(dǎo)流的概念

　　概括地說(shuō)就是要采取“導(dǎo)、截、攔、蓄、泄”等施工措施，將河水流量全部或部分安全地導(dǎo)向下游，或者攔蓄起來(lái)，以保證樞紐主體建筑物能在干地上施工。這就是施工過程中的水流控制，習(xí)慣上稱為施工導(dǎo)流。

　　施工導(dǎo)流貫穿工程施工的全過程。它不僅影響施工總組織，而且也在很大程度上影響到樞紐布置與永久建筑物型式的選擇，成為水利水電樞紐總體設(shè)計(jì)的重要組成 部分。國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐中，十分重視施工導(dǎo)流規(guī)劃的作用。正確合理的施工導(dǎo)流規(guī)劃，可以降低工程造價(jià)，加快施工進(jìn)度。否則，會(huì)使工程施工遇到意外困難，甚至 引起工程失事。

　　3.施工導(dǎo)流方式

　　施工導(dǎo)流方式，也稱施工導(dǎo)流方法，大體上可分為兩種基本方式，即全段圍堰法和分段圍堰法。

　　全段圍堰法導(dǎo)流，這種導(dǎo)流方式又稱為一次攔斷法或河床外導(dǎo)流。其基本特點(diǎn)是主河道被全段圍堰一次攔斷，水流被導(dǎo)向旁側(cè)的泄水建筑物。視泄水建筑物的不 同，一次攔斷法又可進(jìn)一步區(qū)分為隧洞導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流等分段圍堰法導(dǎo)流，也稱分期圍堰法或河床內(nèi)導(dǎo)流。但是，習(xí)慣上則多稱其為分期導(dǎo)流。

　　工程實(shí)踐中，兩段兩期導(dǎo)流采用得最多。根據(jù)不同時(shí)期泄水道的特點(diǎn)，分期導(dǎo)流方式中又包括束窄河床導(dǎo)流和通過已完建或未完建的永久建筑物導(dǎo)流(主要包括底孔導(dǎo)流、缺口導(dǎo)流、梳齒孔導(dǎo)流、廠房導(dǎo)流等)。

　　4 采用分段分期圍堰法導(dǎo)流時(shí)，什么叫“分段”?什么叫“分期”?二者之間有何異同?

　　所謂分段，就是將河床圍成若干個(gè)干地基坑，分段進(jìn)行施工。所謂分期，就是從時(shí)間上將導(dǎo)流過程劃分成若干階段。分段是就空間而言的，分期是就時(shí)間而言的。 導(dǎo)流分期數(shù)和圍堰分段數(shù)并不一定相同，段數(shù)分得越多，施工越復(fù)雜;期數(shù)分得越多，工期拖延越長(zhǎng)。因此，工程實(shí)踐中，兩段兩期導(dǎo)流采用得最多。

　　5. 什么是導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量?如何確定不過水圍堰的設(shè)計(jì)流量?如何確定過水圍堰擋水期和過水期的設(shè)計(jì)流量?

　　導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的大小，取決于導(dǎo)流設(shè)計(jì)的洪水頻率標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)流時(shí)段。在同一導(dǎo)流時(shí)段內(nèi)導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)愈高導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量就愈大，在同一導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)洪水期的流量要大于枯水期的流量，通常將導(dǎo)流時(shí)段內(nèi)的最大值作為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量。

　　對(duì)于不過水圍堰，如果圍堰需全年擋水，只要按規(guī)范選定導(dǎo)流洪水重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)，即可確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)流量。導(dǎo)流擋水與泄水建筑物的設(shè)計(jì)流量相同。

　　對(duì)于低水圍堰，按擋水時(shí)段內(nèi)同頻率洪水作為圍堰和該時(shí)段導(dǎo)流泄水建筑物的設(shè)計(jì)流量。

　　對(duì)于過水圍堰，過水圍堰的特點(diǎn)是既擋水又過水，其工作條件包括擋水與過水兩種工 況(類似于溢流壩)。過水情況下的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，顯然應(yīng)與一般不過水圍堰擋 全年洪水時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)相同。此標(biāo)準(zhǔn)主要用于堰體穩(wěn)定分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算，也用于所有導(dǎo)流泄水道的過水能力校核。擋水情況下的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一般以枯水期不過水為原則。 但具體選用什么樣的擋水流量，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能決定。

　　6. 采用分段圍堰法導(dǎo)流時(shí)，如何確定縱向圍堰的位置?

　　選擇縱向圍堰位置，實(shí)際上就是要確定適宜的河床束窄度。適宜的縱向圍堰位置與以下主要因素有關(guān)。

　　(1)地形地質(zhì)條件 (2)水工布置 (3)河床允許束窄度 (4)導(dǎo)流過水要求 (5)施工布局的合理性

　　以上五個(gè)方面，僅僅是選擇縱向圍堰位置時(shí)應(yīng)考慮的主要問題。如果天然河槽呈對(duì)稱形狀，沒有明顯有利的地形地質(zhì)條件可供利用時(shí)，可以通過經(jīng)濟(jì)比較方法選定縱向圍堰的適宜位置，使一、二期總導(dǎo)流費(fèi)用最小。

　　7.影響導(dǎo)流方式選擇的因素有哪些?

　　影響導(dǎo)流方式選擇的主要因素有：

　　(1)水文條件。河流的水文特性，在很大程度上影響著導(dǎo)流方式的選擇。每種導(dǎo)流方式均有適用的流量范圍。除了流量大小外，流量過程線的特征、冰情和泥沙 也影響著導(dǎo)流方式的選擇。例如，洪峰歷時(shí)短而峰形尖瘦的河流，有可能采用汛期淹沒基坑方式;含沙量很大的河流，一般不允許淹沒基坑。束窄河床和明渠有利于 排冰;隧洞、涵管和底孔不利于排冰，如用于排冰，則在流冰期應(yīng)為明流，而且應(yīng)有足夠的凈空，孔口尺寸也不能過小。

　　(2)地形、地質(zhì)條件。寬闊的平原河道，宜采用分期導(dǎo)流或明渠導(dǎo)流。河谷狹窄的山區(qū)河道，常用隧洞導(dǎo)流。每種導(dǎo)流方式適用的地形地質(zhì)條件，前面已經(jīng)談過，不再重復(fù)。

　　(3)樞紐類型及布置。分期導(dǎo)流適用于混凝土壩樞紐。因土壩不宜分段修建，且壩體一般不允許過水，故土壩樞紐幾乎不用分期導(dǎo)流，而多采用一次攔斷法。高 水頭水利樞紐的后期導(dǎo)流常需多種導(dǎo)流方式的組合，導(dǎo)流程序比較復(fù)雜。例如，峽谷處的混凝土壩，前期導(dǎo)流可用隧洞，但后期(完建期)導(dǎo)流往往利用布置在壩體 不同高程上的泄水孔。高水頭土石壩的前后期導(dǎo)流，一般是在兩岸不同高程上布置多層導(dǎo)流隧洞。如果樞紐中有永久性泄水建筑物，如隧洞、涵管、底孔、引水渠、 泄水閘等，應(yīng)盡量加以利用。

　　(4)河流綜合利用要求。分期導(dǎo)流和明渠導(dǎo)流較易滿足通航、過木、排冰、過魚、供水等要求。采用分期導(dǎo)流方式 時(shí)，為了滿足通航要求，有些河流不能只分兩期束窄，而要分成三期或四期，甚至有分成八期的。我國(guó)某些峽谷地區(qū)的工程，原設(shè)計(jì)為隧洞導(dǎo)流，但為了滿足過木要 求，用明渠導(dǎo)流取代了隧洞導(dǎo)流。這樣一來(lái)，不僅遇到了高邊坡深挖方問題，而且導(dǎo)流程序復(fù)雜，工期也大大延長(zhǎng)了。由此可見，在選擇導(dǎo)流方式時(shí)，要解決好河流 綜合利用要求問題，并不是一件容易的事。

　　8. 如何進(jìn)行施工導(dǎo)流方案的比較與選擇?

　　(1)初擬基本可行方案

　　進(jìn)行施工導(dǎo)流方案比較與選擇之前，應(yīng)擬訂幾種基本可行的導(dǎo)流方案。擬訂方案時(shí)，首

　　先考慮可能采用的導(dǎo)流方式是分期導(dǎo)流還是一次攔斷。分期導(dǎo)流應(yīng)研究分期多少，分段多少，先圍哪一岸。還要研究后期導(dǎo)流完建方式，是采用底孔、梳齒、缺口 或未完建廠房;一次攔斷方式是采用隧洞、明渠、涵管還是渡槽，隧洞或明渠布置在哪一岸。另外，無(wú)論是分期，還是一次攔斷，基坑是否允許被淹沒，是否要采用 過水圍堰等。在全面分析基礎(chǔ)上，排除明顯不合理的方案，保留幾種可行方案或可能的組合方案。當(dāng)導(dǎo)流方式或大方案基本確定后，還要將基本方案進(jìn)一步細(xì)化。

　　(2)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析計(jì)算

　　在進(jìn)行方案比較時(shí)。應(yīng)著重從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論證：導(dǎo)流工程費(fèi)用及其經(jīng)濟(jì)性;施工強(qiáng)度的合理性;勞動(dòng)力、設(shè)備、施工負(fù)荷的均衡性;施工工期，特別是截 流、安裝、蓄水、發(fā)電或其他受益時(shí)間的保證性;施工過程中河道綜合利用的可行性;施工導(dǎo)流方案實(shí)施的可靠性等。為此，在方案比較時(shí).還應(yīng)進(jìn)行以下工作，包 括水力計(jì)算、工程量計(jì)算與費(fèi)用計(jì)算、 擬定施工進(jìn)度計(jì)劃、施工強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算與分析、河道綜合利用的可能性與效果分析等工作。

　　(3)方案比較與選擇

　　根據(jù)上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，綜合考慮各種因素，權(quán)衡利弊，分清主次。既作定性分析，也作定量比較，最后選擇出技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的實(shí)施方案。在比較選擇過程中，切忌主觀臆斷，輕率地確定方案。

　　在導(dǎo)流方案比較中，應(yīng)以規(guī)定的完工期限作為統(tǒng)一基準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較。既要重視經(jīng)濟(jì)上的合理性，也要重視技術(shù)上的可行性和進(jìn)度的可靠 性。否則，也就沒有經(jīng)濟(jì)上的合理性可言?？傊?，應(yīng)以整體經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)為原則。有條件時(shí)，應(yīng)采用現(xiàn)代系統(tǒng)分析方法。

　　9. 圍堰的平面布置應(yīng)注意哪些問題?確定圍堰堰頂高程時(shí)，應(yīng)注意哪些問題?

　　圍堰的平面布置是一個(gè)很重要的問題。如果平面布置不當(dāng)，圍護(hù)基坑的范圍過大，不僅圍堰工程量大，而且會(huì)增加排水設(shè)備容量和排水費(fèi)用;范圍過小，會(huì)妨礙主 體工程施工，影響工期;如果分期導(dǎo)流的圍堰外形輪廓不當(dāng)，還會(huì)造成水流宣泄不暢，沖刷圍堰及其基礎(chǔ)，影響主體工程安全施工。

　　圍堰的平面布置主要包括外形輪廓和堰內(nèi)空間兩個(gè)問題。外形輪廓不僅與導(dǎo)流泄水建筑物的布置有關(guān)，而且取決于圍堰種類、地質(zhì)條件以及對(duì)防沖措施的考慮。堰內(nèi)空間，也即基坑范圍大小，主要取決于主體工程的輪廓和相應(yīng)的施工方法。

　　用分段圍堰法導(dǎo)流時(shí)，上、下游圍堰一般不與河床中心線垂直。圍堰的平面布置常呈梯形，既可使水流順暢，同時(shí)也便于運(yùn)輸?shù)缆返牟贾煤豌暯?。?dāng)采用一次攔斷法導(dǎo)流時(shí)，上、下游圍堰不存在突出的繞流問題，為了減少工程量，圍堰多與主河道垂直。

　　縱向圍堰的堰頂高程，應(yīng)與堰側(cè)水面曲線相適應(yīng)。通常，縱向圍堰頂面往往作成階梯形或傾斜狀，其上、下游高程分別與相應(yīng)的橫向圍堰同高。

　　有冰情河道上的堰頂高程，尚應(yīng)考慮冰塞、冰壩可能造成的壅水高度。

　　采用土石圍堰時(shí)，圍堰防滲體頂部應(yīng)比靜水位略高。斜墻式超高值為0.8～0.6m;心墻式為0.6～0.3m.

　　10. 截流設(shè)計(jì)的主要問題有哪些?

　　截流設(shè)計(jì)的主要問題有：

　　截流時(shí)段和設(shè)計(jì)流量的確定;截流戧堤軸線和龍口位置的選擇;截流方法選擇;截流水力計(jì)算;材料種類、尺寸與數(shù)量的確定;截流施工規(guī)劃;閉氣止水等。

　　11. 論述導(dǎo)流、截流、圍堰與基坑排水之間的關(guān)系。

　　施工導(dǎo)流貫穿工程施工的全過程，施工導(dǎo)流規(guī)劃，主要是劃分導(dǎo)流時(shí)段，選定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量;選擇導(dǎo)流方案及導(dǎo)流擋水、泄水建筑物的型式，確定 導(dǎo)流建筑物的布置、構(gòu)造與尺寸;擬定導(dǎo)流擋水建筑物的修建、拆除與泄水建筑物的堵塞方法。圍堰是主要導(dǎo)流擋水建筑物，圍堰形式很多，土石圍堰和混凝土圍堰 是最常用的結(jié)構(gòu)型式。截流與圍堰關(guān)系密切，通常截流戧堤就是圍堰的一部分，截流在施工導(dǎo)流中占有重要地位，又是施工總進(jìn)度計(jì)劃的主要控制項(xiàng)目之一。截流戧 堤合龍閉氣、培高加厚形成圍堰以后，就要開始進(jìn)行基坑排水。搞好基坑排水，就可創(chuàng)造干地施工的條件。由此可見，貫穿始終的是施工導(dǎo)流，而截流、圍堰與基坑 排水之間，明顯存在依從關(guān)系，即由施工工藝程序決定的邏輯順序關(guān)系。