施工导流与截流技术

 施工导流与截流技术

施工过程中导流设计的主要任务是：周密的分析研究水文、地形、地质、水文地质、枢纽布置及施工条件等基本资料，在保证上述要求的前提下，选定导流标准、划分导流时段，确定导流设计流量；选定导流方案及导流建筑物的型式，确定导流建筑物的布置、构造及尺寸；拟定导流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截断河床水流、拦洪渡汛及基坑排水的措施等。

第一节     施工导流

       概念：河床上修建水利水电工程时，为了使水工建筑物能在干地施工，需要用围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水建筑物泄向下游，这就是施工导流。

      方法：一类是全段围堰法（即河床外导流），另一类是分段围堰法导流（即河床内导流）。

一、全段围堰法导流

      全段围堰法导流是在河床主体工程的上下游各建一道拦河围堰，使上游来水通过预先修筑的临时或永久泄水建筑物（如明渠、隧洞等）泄向下游，主体建筑物在排干的基坑中进行施工，主体工程建成或接近建成时再封堵临时泄水道。这种方法的优点是工作面大，河床内的建筑物在一次性围堰的围护下建造，如能利用水利枢纽中的永久泄水建筑物导流，可大大节约工程投资。

全段围堰法分为：明渠导流、隧洞导流、涵管导流等。

（一）明渠导流

      上下游围堰一次拦断河床形成基坑，保护主体建筑物干地施工，天然河道水流经河岸或滩地上开挖的导流明渠泄向下游的导流方式称为明渠导流。

      1、导流明渠布置

    （1）导流明渠轴线的布置

     地形要求：导流明渠应布置在较宽台地、垭口或古河道一岸；

     距离要求：水平距离50~100m；

     水面衔接要求：与河道主流的交角以30°为宜；

     转弯要求：转弯半径应大于5倍渠底宽；

     经济要求：应尽可能缩短明渠长度和避免深挖方。

     （2）明渠进出口位置和高程的确定

      不冲、不淤和不产生回流；

      进口高程按截流设计选择，出口高程一般由下游消能控制；

      进出口高程和渠道水流流态应满足施工期通航、过木和排冰要求；

      尽可能抬高进出口高程，以减少水下开挖量。同时兼顾围堰高度 。

      2、导流明渠断面设计

     （1）明渠断面尺寸的确定。流量控制，并受地形地质和允许抗冲流速影响，应按不同的明渠断面尺寸与围堰的组合，通过综合分析确定。

     （2）明渠断面形式的选择。明渠断面一般设计成梯形，渠底为坚硬基岩时，可设计成矩形。

    （3）明渠糙率的确定。根据衬砌的材料、开挖的方法、渠底的平整度等，选取糙率。一般采用明渠均匀流公式试算确定。

     4、明渠封堵

     可在明渠内预设闸门墩，以利于后期封堵或围堰封堵。

（二）隧洞导流

      上下游围堰一次拦断河床形成基坑，保护主体建筑物干地施工，天然河道水流全部由导流隧洞渲泄的导流方式称为隧洞导流。

     1、隧洞导流适用条件

     河床狭窄，两岸地形陡峻，地形、地质条件良好，可考虑采用隧洞导流。

     2、导流隧洞的布置

     （1）隧洞轴线沿线地质条件良好。

     （2）隧洞轴线宜按直线布置，如有转弯时，转弯半径不小于5倍洞径（或洞宽），转角不宜大于60°，弯道首尾应设直线段，长度不应小于3~5倍的洞径（或洞宽）；进出口引渠轴线与河流主流方向夹角宜小于30°。

    （3）隧洞间净距、隧洞与永久建筑物间距、洞脸与洞顶围岩厚度均应满足结构和应力要求。

    （4）隧洞进出口位置应保证水力学条件良好，并伸出堰外坡脚一定距离，一般距离应大于50m，以满足围堰防冲要求。进口高程多由截流控制，出口高程由下游消能控制，并考虑围堰高度。

3、导流隧洞断面设计。

       隧洞断面尺寸的大小，取决于设计流量、地质和施工条件，洞径应控制在施工技术和结构安全允许范围内，目前国内单洞断面尺寸多在200m2以下，单洞泄量不超过2000~2500m3/s。

断面形式有：圆形、马蹄形、方圆形

      一般混凝土衬砌糙率值为0.014~0.017；不衬砌隧洞的糙率变化较大，光面爆破时为0.025~0.032，一般炮眼爆破时为0.035~0.044。设计时根据具体条件，选取设计的糙率值。

（三）涵管导流

       涵管导流一般在修筑土坝、堆石坝工程中采用。

       涵管通常布置在河岸岩滩上，其位置在枯水位以上，这样可在枯水期不修围堰或只修一小围堰而先将涵管筑好，然后再修上下游全断围堰，将河水引经涵管下泄。

为了防止涵管外壁与坝身防渗体之间的渗流，通 常在涵管外壁每隔一定距离设置截流环，以延长渗径，降低渗透坡降，减少渗流的破坏作用。

二、分段围堰法导流

      分段围堰法，也称分期围堰法或河床内导流，就是用围堰将建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。

       所谓分段就是从空间上将河床围护成若干个干地施工的基坑段进行施工。所谓分期，就是从时间上将导流过程划分成阶段。因此在工程实践中，二段二期导流法采用得最多（如葛洲坝工程、三门峡工程等都采用）。只有比较宽阔的通航河道上施工，不允许断航或其它特殊情况下，才采用多段多期导流法（如三峡工程施工导流就采用二段三期的导流法）。分段围堰法导流一般适用于河床宽阔、流量大、施工期较长的工程，尤其在通航河流和冰凌严重的河流上。这种导流方法的费用较低，国内外一些大、中型水利水电工程采用较广。分段围堰法导流，前期由束窄的原河道导流，后期可利用事先修建好的泄水道导流，常见泄水道的类型有底孔、缺口等。

（一）底孔导流

       利用设置在混凝土坝体中的永久底孔或临时底孔做为泄水道，是二期导流经常采用的方法。导流时让全部或部分导流流量通过底孔渲泄到下游，保证后期工程的施工。如系临时底孔，则在工程接近完工或需要蓄水时要加以封堵。底孔导流的布置形式。

      采用临时底孔时，底孔的尺寸、数目和布置，要通过相应的水力学计算确定，其中底孔的尺寸在很大程度上取决于导流的任务（过水、过船、过木和过鱼），以及水工建筑物结构特点和封堵用闸门设备的类型。底孔的布置要满足截流、围堰工程以及本身封堵的要求。如底坎高程布置较高，截流时落差就大，围堰也高。但封堵时的水头较低，封堵措施就容易。一般底孔的底坎高程应布置在枯水位之下，以保证枯水期泄水。当底孔数目较多时可把底孔布置在不同的高程， 封堵时从最低高程的底孔堵起，这样可以减少封堵时所承受的水压力。

（二）坝体缺口导流

       混凝土坝施工过程中，当汛期河水暴涨暴落，其它导流建筑物不足以渲泄全部流量时，为了不影响坝体施工进度，使坝体在涨水时仍能继续施工，可以在末建成的坝体上预留缺口，以便配合其它建筑物渲泄洪峰流量，待洪峰过后，上游水位回落，再继续修筑缺口。所留缺口的宽度和高度取决于导流设计流量、其它建筑物的泄水能力、建筑物的结构特点和施工条件。采用底坎高程不同的缺口时，为避免高底缺口单宽流量相差过大，产生高缺口向低缺口的侧向泄流，引起压力分布不均匀，需要适当控制高低缺口间的高差。根据湖南省柘溪工程     

的经验，其高差以不超过4~ 6m为宜。