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水利水电施工工程师手册.pdf

水利水电施工工程师手册

dnjr120
2009-06-18 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《水利水电施工工程师手册pdf》,可适用于工程科技领域

第一章施工导流规划施工导流是水利水电枢纽总体设计的重要组成部分!是选定枢纽布置"永久建筑物形式"施工程序和施工总进度的重要因素#设计中应充分掌握基本资料!全面分析各种因素!优化导流方案!使工程尽早发挥作用#施工导流贯穿工程施工全过程!导流设计要妥善解决从初期导流到后期导流$包括围堰挡水"坝体临时挡水"封堵导流泄水建筑物和水库蓄水施工全过程中的挡"泄水问题#各期导流特点和相互关系宜进行系统分析!全面规划!统筹安排!运用风险分析的方法!处理洪水与施工的矛盾!务求导流方案经济合理!安全可靠#施工导流设计包括导流标准选择!导流方式选择及导流布置"导流泄水建筑物设计"围堰设计"截流设计"基坑排水"下闸蓄水措施及施工期通航"过木"排冰与供水#第一节施工导流标准一"导流建筑物级别$导流建筑物系指枢纽工程施工期所使用的临时性挡水和泄水建筑物#根据其保护对象"失事后果"使用年限和工程规模等因素划分为’()级!具体按表*确定#$当导流建筑物根据表*指标分属不同级别时!应以其中最高级别为准#但列为’级导流建筑物时!至少应有两项指标符合要求#$,规模巨大且在国民经济中占有特殊地位的水利水电工程!其导流建筑物的级别和设计洪水标准!经充分论证后报上级批准#第一篇导流工程表!"!导流建筑物级别划分级别保护对象失事后果使用年限#年$围堰工程规模堰高#$库容#亿$’有特殊要求的(级永久建筑物淹没重要城镇)工矿企业)交通干线或推迟工程总工期及第一台#批$机组发电*造成重大灾害和损失,()级永久建筑物淹没一般城镇)工矿企业)或影响工程总工期及第一台#批$机组发电而造成较大经济损失,,,’)级永久建筑物淹没基坑*但对总工期及第一台#批$机组发电影响不大*经济损失较小,,注导流建筑物包括挡水和泄水建筑物*两者级别相同表中所列四项指标均按施工阶段划分有)无特殊要求的永久建筑物均系针对施工期而言*有特殊要求的(级永久建筑物系指施工期不允许过水的土坝及其他有特殊要求的永久建筑物使用年限系指导流建筑物每一施工阶段的工作年限*两个或两个以上施工阶段共用的导流建筑物*如分期导流一)二期共用的纵向围堰*其使用年限不能叠加计算,围堰工程规模一栏中*堰高指挡水围堰最大高度*库容指堰前设计水位所拦蓄的水量*两者必须同时满足#$不同级别的导流建筑物或同级导流建筑巷的结构形式不同时*应分别确定洪水标准)堰顶超高值和结构设计安全系数#,$应根据不同的施工阶段按表"划分导流建筑物级别:同一施阶段中的各导流建筑物的级别*应根据其不同作用划分:各导流建筑物的洪水标准必须相同*一般以主要挡水建筑物的洪水标准为准#$同一导流建筑物各部位所起作用不同时*级别应根据其作用划分#<$一个枯水期将主体工程抢出水面的导流建筑物*其级别仍按表"确定*导流设计流量应按该枯水时段内与级别相适应的重现期标准选用#=$利用围堰挡水发电时*围堰级别可提高一级*但必须经过技术经济论证#>$当导流建筑物与永久建筑物结合时*结合部分结构设计应采用永久建筑物级别标准*但导流设计级别与洪水标准仍按表"及表"规定执行水利水电施工工程师手册表!"#导流建筑物洪水标准划分导流建筑物类型导流建筑物级别$洪水重现期’年(土石)*,*,***)混凝土,***))’*(当级导流建筑物地基地质条件非常复杂或工程具有特殊要求必须采用新型结构或失事后淹没重要厂矿城镇时结构设计级别可以提高一级但设计洪水标准不相应提高’(确定导流建筑物级别的因素复杂当按表"和上述各条规定确定的级别不合理时可根据工程具体条件和施工导流阶段的不同要求经过充分论证予以提高或降低二洪水标准’(导流建筑物设计洪水标准根据建筑物的类型和级别在表",规定标准内选择并结合风险度综合分析使所选择标准经济合理对失事后果严重的工程要考虑对超标准洪水的应急措施’,(导流建筑物洪水标准在下述情况下可用表",中的上限值河流水文实测资料系列较短’小于,*年(或工程处于暴雨中心区采用新形围堰结构型式处于关键施工阶段失事后可能导致严重后果工程规模投资和技术难度用上限值与用下限值相关不大’(枢纽所在河段上游建有水库时导流建筑物采用的洪水标准按上游梯级水库的影响及调蓄作用考虑本工程截流期间还可通过上游水库调度降低出库流量’(围堰施工期各月填筑标准围堰修筑期各月的堆筑最低高程以拦挡下月可能发生的最大设计流量为准选用各月最大设计流量的重现期标准可用围堰正常运用时的标准经过论证也可适当降低第一篇导流工程三!过水围堰导流标准"#$过水围堰的挡水标准应结合水文特点!施工工期!挡水时段经技术经济比较后在重现期’()年范围内选定*当水文序列较长"不小于)年$时也可按实测流量资料分析选用*"($过水围堰级别按表##确定的各项指标系以过水围堰挡水期情况作为衡量依据*"$围堰过水时的设计洪水标准根据过水围堰的级别和表#(选定*当水文系列较长"不小于)年$时也可按实测典型年资料分析选用*通过水力学计算或水工模型试验找出围堰过水时控制稳定的流量作为设计依据*四!截流设计标准"#$截流时段应根据河流水文特征!气候条件!围堰施工以及通航过木等因素综合分析选定*一般宜安排在汛后枯水时段严寒地区尽量避开河道流冰及封冻期*"($截流标准一般可采用截流时段重现期,’#)年的月或旬平均流量也可结合河流水文特性及截流施工特点用其他方法分析确定*五!坝体施工期临时渡汛洪水标准当坝体筑高到不需围堰保护时其临时渡汛洪水标准应根据坝型及坝前拦洪库容按表#规定执行*表坝体施工期临时渡汛洪水标准坝型拦洪库容"亿$#)#)’)#)#洪水重现期"年$土石#))#))’,),)’()混凝土,),)’()()’#)水利水电施工工程师手册六!导流标准统计我国一些已建和在建的水利水电工程所采用的导流标准见表"#$及表"#其中绝大多数工程所采用的导流标准是恰当的’保证了大坝等主体工程的正常施工’但也有极少数工程因导流标准偏低’在施工过程中遭受了损失’或拖延了施工工期有的工程虽遭遇了超设计标准洪水’由于事前早有防范措施或围堰结构型式得当’却能化险为夷或损失轻微表(#)我国已建和在建工程导流标准统计序号工程名称坝型永久建筑物级别导流方式围堰型式堰高导流设计标准重现期*年流量*,实际最大流量*,建成时间*年份"丹江口混凝土宽缝重力坝分期导流一期低水土石围堰"*月份#一期高水土石围堰"*全年$"二期土石围堰$全年设计"校核$##富春江混凝土重力坝分期导流一期竹笼戗石围堰"*全年"$"#二期堆石竹笼围堰"*枯水期""#"三期木笼戗石围堰"*枯水期##刘家峡混凝土重力坝隧洞导流混凝土拱形围堰$"*全年$"$龚嘴混凝土重力坝明渠导流木板心墙堆石围堰全年设计校核""青铜峡混凝土重力坝分期导流一期低水草土围堰"*估水期"##一期高水草土围堰*全年$$#二期草土!土石混合围堰"全年设计校核$$#:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::第一篇导流工程续表序号工程名称坝型永久建筑物级别导流方式围堰型式堰高导流设计标准重现期!年"流量!#$"实际最大流量!#$"建成时间!年份"’碧口黏土心墙坝(隧洞导流围堰与坝体结合)*年实测最大$’,)$),八盘峡混凝土闸坝分期导流!分四期"一般土石围堰全年设计,校核,经刘家峡水库调节后,,$’,)白山混凝土重力拱坝(明渠导流土石围堰),!枯水期"),)’葛洲坝混凝土闸坝(分期导流二期上游堆石围堰*全年设计),全核,保坝)’’,,)),,’,,,,,,),),铜街子混凝土重力坝(明渠导流一期土石围堰),!全年",,)),铜街子混凝土重力坝(明渠导流二期土石围堰全年设计,校核,,,),$,,)))漫湾混凝土重力坝(隧洞导流土石围堰’*$,!全年",,))龙羊峡混凝土重力拱坝(隧洞导流混凝土心墙堆石围堰$全年设计,校核,*),,*,,))$水口混凝土重力坝(明渠导流二期土石围堰**全年设计,校核,保堰),,*,,$,,$,,,),,)三期上游横向碾压混凝土围堰*),!全年",,$)$,,)*二滩混凝土双曲拱坝(隧洞导流土石围堰’全年$,保堰,)$,,)*’,,),)*水利水电施工工程师手册续表序号工程名称坝型永久建筑物级别导流方式围堰型式堰高导流设计标准重现期!年"流量!#$"实际最大流量!#$"建成时间!年份"’(万家寨混凝土重力坝)分期导流上*下横向为土石围堰一期纵向为碾压混凝土围堰’,!全年"$(,上*下横向为土石围堰二期纵向为碾压混凝土围堰(,!全年"$(,’(’三峡混凝土重力坝特明渠导流一期土石围堰,!全年"$,,二期上游横向土石围堰(’,,!全年"$,,’三期上游横向碾压混凝土高围堰’全年,’,,!保坝"$,,$,,待建三期上游低水横向土石围堰月实测最大’,,待建二*三期下游横向土石围堰(!二期"$(!三期",!全年"$,,,’’小浪底土斜墙堆石坝特隧洞导流均质土围堰(全年设计’,,校核(,,保坝’,,,’$,,,’第一篇导流工程!"#########################################################水利水电施工工程师手册!!"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""第一篇导流工程第二节施工导流方式及布置在河道上修建水利水电工程时!施工期间往往会与社会各行业对水资源的技术控制和综合利用的要求发生矛盾!如防汛"灌溉"供水"发电"航运"渔业等#因此!必须在整个施工过程中!对河道的水流进行控制!也就是将河道上游的来水量按预定的施工技术措施进行控制!解决工程施工和水流蓄泄间的矛盾!创造干地施工的条件!避免水流对水工建筑物的施工造成不利影响!把河道上游的来水量全部或部分地导向下游或拦蓄起来!并保证水资源的综合利用不受影响或尽可能地少受影响#一"施工导流的作用和特点水利水电工程施工均是在大小江河或滨湖滨海地区进行!其中相当一部分建筑物位于河床中!而修建这些建筑物又必须要创造干地施工的条件#为了解决好这个矛盾!就需要在河床中修筑围堰围护基坑!并将河道中各时期的上游来水量按预定的方式导向下游!这就是施工导流#施工导流首先要修建导流泄水建筑物!然后修筑围堰进行河道截流!迫使河道水流改由导流泄水建筑物下泄$此后还要进行施工过程中的基坑排水并保证汛期在建的建筑物和基坑安全渡汛$当主体建筑物修建到一定高程后!再对导流泄水建筑物进行封堵#因此!施工导流虽属临时工程!但在整个水利水电工程的施工中又是一项至关重要的单位工程!它不仅关系到整个工程施工进度及工程完成时间!而且对施工方法的选择"施工场地的布置以及工程的造价有很大影响#例如当某项水利工程在施工时采用的施工导流标准过低"而上游实际来水量大于设计所采用的施工导流流量时!这将导致围堰工程失事!基坑被淹!尤其是在工程渡汛时!将直接影响到工程施工的成败和下游人民生命财产的安全$反之!施工导流标准选择过高!将会增加导流泄水建筑物及围堰工程的修筑工程量!使工程的造价增加而造成浪费#为了解决好施工导流问题!在工程的施工组织设计中必须作好施工导流设计#其设计任务是分析研究当地的自然条件"工程特性和其他行业对水资源的’(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((水利水电施工工程师手册需求来选择导流方案!划分导流时段!选定导流标准和导流设计流量!确定导流建筑物的型式"布置"构造和尺寸!拟定导流建筑物的修建"拆除"封堵的施工方法!拟定河道截流"拦洪渡汛和基坑排水的技术措施!通过技术经济比较!选择一个最经济合理的导流方案#二"已建导流方式我国目前已建混凝土坝和土石坝工程所用导充方式统计见表$"表$’#表()混凝土坝工程导流方式统计序号工程名称坝型位置装机容量*,坝顶长*坝高*河谷形状系数*坝顶长坝高导流方式建设时间*年份$狮子滩斜墙堆石坝四川龙溪河$$$涵洞导流*永久$梅山连拱坝安微史河$隧洞导流$佛子岭连拱坝安微淠河$$’分期导流$上犹江空腹重力坝江西上犹江$’’隧洞导流$三门峡重力坝河南黄河’$$’分期导流$磨子潭双支墩大头坝安微东淠河$$分期导流$’响洪甸重力拱坝安微西淠河$’$隧洞导流$流溪河拱坝广东流溪河’$隧洞导流$新安江宽缝重力坝浙江新安江$分期导流$’(第一篇导流工程续表序号工程名称坝型位置装机容量!"#$坝顶长!$坝高!$河谷形状系数!坝顶长坝高$导流方式建设时间!年份$’(新丰江大头坝广东新丰江)*),(’(,’*明渠导流’*,*’’柘溪大头坝湖南资水,)’(’明渠隧洞导流’*,*’)富春江重力坝浙江富春江)*,,,’’分期导流’*(’刘家峡重力坝甘肃黄河’)),)(’’*隧洞导流’*,’盐锅峡重力坝甘肃黄河,))’,,,分期导流’,八盘峡重力坝甘肃黄河’(*(**分期导流’丹江口重力坝湖北汉江*((’’’*’’分期导流’*’青铜峡重力坝宁夏黄河))*)’)分期导流’龚嘴重力坝四川大渡河,(,,,)明渠导流’*’*欧阳海双曲拱坝湖南春陵水),’*隧洞导流’*)(石门拱坝陕西褒河(,)()*隧洞导流)’枫树坝空腹重力坝广东东江’,(’*,分期导流’*())石泉空腹重力坝陕西汉江’,,,,分期导流’*()乌江渡拱形重力坝贵州乌江(,(’,)’)隧洞导流’*’)风滩空腹拱坝河南酉水((’’),分期导流’*)),黄龙滩重力坝湖北堵河’,(’’(明渠导流’*)大化混凝土溢流坝广西红水河((,分期导流’*,)潘家口宽缝重力坝河北滦河(’((’(,*分期导流’*水利水电施工工程师手册续表序号工程名称坝型位置装机容量!"#$坝顶长!$坝高!$河谷形状系数!坝顶长坝高$导流方式建设时间!年份$’(白山重力拱坝第二松花江)*,,*)**明渠导流),’龙羊峡重力拱坝青海黄河)’(,)(’’’隧洞导流)东江拱坝湖南耒水东江*()*’隧洞导流)()葛洲坝闸坝重力坝湖北长江’)*’*,)*(,)分期导流)(’湖南镇梯形支墩坝浙江乌溪江)’*)’’分期导流紧水滩双曲拱坝浙江瓯江**)’*’隧洞导流)(安康重力坝陕西汉水()’())明渠导流)(*沙溪口重力坝福建闽江西溪,’,)*,分期导流)(*,宝珠寺重力坝四川白龙江,*’()’明渠导流)(*铜街子重力坝四川大渡河,)’(’)明渠导流)(,(岩滩重力坝广西红水河)’)*’*))明渠导流)(漫湾重力坝云南澜沧江)’*)()’),隧洞导流)(隔河岩重力拱坝湖北清江)’,*)*)隧洞导流)()东风双曲拱坝贵州乌江鸭池河*)’*),’)*隧洞导流)(’水口重力坝福建闽江)())(明渠导流)(五强溪重力坝湖南沅水)’)(*((分期导流)(万安重力坝江西赣江*,,()分期导流*普定碾压混凝土拱坝贵州三岔河*))*’隧洞导流第一篇导流工程续表序号工程名称坝型位置装机容量!"#$坝顶长!$坝高!$河谷形状系数!坝顶长坝高$导流方式建设时间!年份$’(李家峡双曲拱坝青海黄河)***’’,(),(隧洞导流)’二滩双曲拱坝四川雅砻江**)’*,)隧洞导流’江垭碾压混凝土重力坝湖南澧水支流**(),()隧洞导流’’万家寨重力坝山西内蒙黄河**’*’,(分期导流*凌津滩闸坝重力坝湖南沅水)*分期导流大峡重力坝甘肃黄河**)*(’,明渠导流)大朝山碾压混凝土重力坝云南澜沧江*隧洞导流三峡重力坝湖北长江)**),明渠导流表土石坝工程导流方式统计序号工程名称位置装机容量!"#$坝型坝顶长!$坝高!$导流方式建设时间!年份$大伙房辽宁)土坝((,’隧洞导流)官厅河北*土坝*隧洞导流松涛海南)*土坝*,隧洞导流’毛家村云南以礼河(黏土心墙土坝’(),隧洞导流(’密云白河枢纽北京)土坝**((涵洞导流(升钟四川西河’,’心墙土石坝*隧洞导流岳城河北土坝*,明渠涵洞导流柘林江西修水*心墙土石坝**涵洞导流(碧口甘肃白龙江**心墙土石坝),’*,隧洞导流*六都寨心墙土石坝’**隧洞导流水利水电施工工程师手册续表序号工程名称位置装机容量!"#$坝型坝顶长!$坝高!$导流方式建设时间!年份$石头河陕西’心墙土石坝()*隧洞导流,鲁布革云南贵州黄泥河)**土坝*隧洞导流,(关门山辽宁面板堆石坝)()(隧洞导流,成屏浙江面板堆石坝)隧洞导流,,(西北口湖北)土石坝,(隧洞导流,,*)龙溪浙江)面板堆石坝(,隧洞导流,,*株树桥湖南面板堆石坝(隧洞导流,,*天生桥一级广西贵州南盘江**面板堆石坝隧洞导流,,,东津江西)*面板堆石坝(隧洞导流,,(*莲花黑龙江((*面板堆石坝,*隧洞层流,,(天荒坪下库浙江**面板堆石坝(*,)隧洞导流,,)小山吉林)*面板堆石坝*(隧洞导流,,小浪底河南黄河**斜心墙堆石坝(隧洞导流,,珊溪浙江**面板堆石坝*隧洞导流,,(白溪浙江*面板堆石坝)隧洞导流,,三施工导流基本方法施工导流的基本方法可分为全段围堰法导流和分段围堰法导流两类!一$分段围堰法导流分段围堰法导流也称分期围堰法或河床内导流但是习惯上则多称其为分期导流图’就是一种常见的分期导流布置注意图该图晃示了分期导流的基本程序所谓分段就是将河床围成若干个干地基坑分段进行施工所谓分期就是从时间上将导流过程划分成若干阶段分段是就空间而言的分期是就时间而第一篇导流工程图!"!分期导流布置示意图#$一期导流#束窄河床导流#’二期导流#底孔与缺口导流()一期围堰*)束窄河床)二期围堰,)底孔)坝体缺品)坝轴线言的导流分期数和围堰分段数并不一定相同#图("*段数分得越多施工越复杂期数分得越多工期拖延越长因此工程实践中两段两期导流采用得最多图!"导流分期与围堰分段示意图#$两期一段围堰#’两期两段围堰#两期三段围堰三期三段围堰之一#三期三段围堰之二#三期四段围堰在流量很大的平原河道或河谷较宽的山区河流上修建混凝土坝枢纽时宜采用分期导流这种导流方式较易满足通航过木排冰等要求根据不同时期泄水道的特点分期导流方式中又包括束窄河床导流和通过已建或在建的永久建筑物导流(束窄河床导流束窄河床导流通常用于分期导流的前期阶段特别是一期导流其泄水道是被围堰束窄后的河床当河床覆盖层是深厚的细土粒层时则束窄河床不可避免!水利水电施工工程师手册地会产生一定的冲刷!对于非通航河道"只要这种冲刷不危及围堰和河岸的安全"一般都是许可的!#$通过已完建或未完建的永久建筑物导流这种泄水道多用于分期导流的后期阶段!’通过已完建的永久建筑物导流!修建低水头闸坝枢纽时"一期基坑中通常均布置有永久性泄水建筑物"可供二期导流泄水之用!葛洲坝工程一期基坑中布置有泄水闸和冲沙闸"二期导流时"泄水闸供正常导流泄水之用!遇到特大洪水时"冲沙闸也参与二期导流!#’底孔导流!利用设置在混凝土坝体中的永久底孔或临时底孔作为泄水道"是二期导流经常采用的方法!采用一次拦断法修建混凝土坝枢纽时"其后期导流也常利用底孔!(’缺口导流!当导流底孔的泄水能力不够"致使围堰高度过大时"可在混凝土坝体上预留缺口"作为洪水期的临时泄水通道"如图)*’所示!坝体的非缺口部分"在洪水期尚可继续施工!通常"缺口均与底孔或其它泄水建筑物联合工作"不能作为一种单独的导流方法!否则"缺口处的坝体将无法继续升高!’梳齿孔导流!这种方法因其泄水道断面形状类似于梳齿而得名"如图)(所示!与底孔或缺口导流相比"其主要区别在于完建阶段的施工方法不同!因为梳齿孔是主要泄水道"在完建阶段"只能使梳齿孔按一定顺序轮流过水"并轮流在闸门掩护下浇筑孔口间的混凝土!梳齿导流法可用于低水头闸坝枢纽!,’厂房导流!厂房导流适用于平原河道上的低水头河床式径流电站"例如我国的七里泷西津电站!个别高中水头坝后式厂房和隧洞引水式电站厂房"也有通过厂房导流的"例如尼日利亚的凯基电站和埃及的阿斯旺电站!分期导流法中还有一种特殊情况"习惯上称其为滩地法施工!这种导流方法与枢纽布置有密切关系!国外早期的水利工程建设中"有些平原河流的通航要求很高"施工期通航不允许受阻"但河床又极易受到冲刷!因此"工程施工过程中"河床基本上不允许受到束窄"或者只允许受到轻微束窄!在具有宽阔滩地的平原可流上"枢纽布置设计时就将泄水建筑物布置在滩地上!枯水期河道水位比滩地低"一期施工先围滩地"一般无需修建围堰"或者只需修建很低的围堰!滩地法施工的一期导流泄水道是未被束窄的河床枯水期’"或略加束窄的河床洪水期’!二期施工时的泄水道是滩地上已完建或未完建的混凝土建筑物!因此"滩地法可第一篇导流工程图!"#梳齿孔导流示意图$修建阶段第一期’$(修建阶段第二期’$)完建阶段*围堰’,闸墩’梳齿孔’坝体’闸门视为分期导流的特例在山区河道上修建混凝土坝或堆石坝时无论是一次拦断或者是分期导流只要基坑内正在施工的坝体允许过水则可利用过水围堰淹没基坑宣泄部分流量淹没基坑导流只能作为一种辅助导流方式其作用类似于缺口导流不可能当作独立的导流方式使用由于实际工程很少采用某种单一的导流方式一般都是采用几种导流方法的组合所以对于导流方式的命名与分类还存在一些不同的看法在国内外导流工程实践中明渠导流与分期导流往往较难区分底孔也可用于一次拦断法的后期导流但是在分期导流中采用底孔的情况更加普遍而且更具代表性因此多数人均将底孔导流划入分期导流方式之中$二全段围堰法导流全段围堰法导流是指在河床外距主体工程轴线$如大坝水闸等上下游一定的距离各修筑一道拦河堰体使河道中的水流经河床外修建的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄待主体工程建成或接近建成时再将临时泄水道封堵或将永久泄水建筑物的闸门关闭全段围堰法导流一般适用于枯水期流量不大河道狭窄的中小河流按其导流泄水建筑物的类型可分为明渠导流隧洞导流涵管导流等*明渠导流水利水电施工工程师手册明渠导流是在河岸或河滩上开挖渠道!在基坑的上下游修建横向围堰!河道的水流经渠道下泄!如图"#$所示这种施工导流方法一般适用于岸坡平缓或有一岸具有较宽的台地垭口或古河道的地形时采用如工程修建在河流弯道上!截弯取直开挖明渠往往更为经济图’#(明渠导流")水工建筑物轴线*)上游围堰*,)下游围堰*$)导流明渠布置导流明渠!一定要保证明渠中的水流顺畅泄水安全施工方便渠线短为此!明渠进出口处的水流与原河道主流的交角宜小于,为保证明渠中水流顺畅!明渠的弯道半径不宜小于,倍的渠底宽度渠道的进出口与上下游围堰间的距离不宜小于!以防止明渠进出口处的水流冲刷围堰的堰脚为了延长渗径!减少明渠中的水流渗入基坑!明渠与基坑之间要有足够的距离导流明渠最好是单岸布置!以利于工程施工导流明渠的断面形式一般多采用梯形断面!在岩石完整渠道不深时!宜采用矩形断面渠道的过水能力取决于过水断面面积的大小和渠道的粗糙程度为了提高渠道的过水能力!导流明渠可进行混凝土衬砌!以减少糙率和提高抗冲刷能力渠道的过水断面面积可按下式计算"#"式中))明渠过水断面面积*))导流设计流量,:*))渠道中的允许流速,:<隧洞导流隧洞导流是在河岸边开挖隧洞!在基坑的上下游修筑围堰!施工期间河道的’=>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>第一篇导流工程水流由隧洞下泄!如图"#$所示这种导流方法适用于河谷狭窄两岸地形陡峻地质条件良好分期导流和明渠导流均难以采用的山区河流!特别是在深山狭谷修建各类挡水建筑物!更是常用的导流方式但是!由于隧洞的泄水能力有限!汛期往往不能满足泄洪的要求!而在汛期施工渡汛时常需另外采取其他泄洪渡汛措施!如采用过水围堰允许淹没基坑!或采用隧洞与其他导流泄水建筑物联合泄洪渡污图’#(隧洞导流示意图)*隧洞导流,)隧洞导流并配合底孔宣泄污期洪水"上游围堰,下游围堰,导流隧洞,底孔,$坝轴线,溢流坝段,水电站厂房隧洞是一种工程造价较高工期长且施工过程又较为复杂的建筑物!往往会影响施工总进度!应该提前完工保证导流时投入使用在施工设计时!应尽可能将施工导流洞与永久性水工隧洞结合!如将施工导流洞与灌溉发电相结合在结合确有困难时!才考虑设置专用的导流隧洞!在导流任务完成后!便进行封堵导流隧洞的洞线选择!应充分考虑地形地质枢纽布置水流条件等!即要减少工程量节省工程费用!又要方便施工便于管理地质条件是洞线选择中首要考虑的!一般隧洞应布置在岩石坚固没有断层或断层较少!且裂隙不发育以及地下水不多的山体内为使隧洞围岩的结构稳定!隧洞的埋置深度通常不小于倍的洞宽或洞径为提高隧洞的泄水能力!应注意改善沿内的水流条件,隧洞的进出口用引渠与上下游河床水流衔接!引渠轴线与河道主流的交角宜小于,隧洞宜直线布置!必须设置弯道时!其转弯半径应大于$倍的洞径或洞宽!弯道前后设置的直线段的长度应大于"倍的洞径或洞宽隧洞引渠的进出口距上下水利水电施工工程师手册游围堰坡脚应有足够的距离!一般要求在"#$以上!防止水流冲刷围堰的坡脚隧洞断面型式主要取决于地质条件及洞内水流流态常用的断面有方圆形!有时也采用圆形或马蹄形方圆形断面放工方便!且底部矩形部分过水面积大!和圆形断面相比!可在同一高程同一洞径的条件下增大过水面积!减小截流落差!有利于截流施工但在地质条件差或地下水位高的情况下!方圆形断面衬砌的边墙及底板将承受较大的应力!这时宜采用圆形或马蹄形断面一般临时导流隧洞可以根据地质条件全部衬砌部分衬砌或不衬砌当洞内流速高于’#$()以内!可作锚喷支护对于地质条件较好流速不大的隧洞可不作衬砌!但应在开挖时采用光面爆破技术来减少糙率!提高隧洞的泄水能力*表,涵管导流涵管导流一般在修筑土坝堆石坝等工程中采用由于涵管的泄水能力较小!因此一般用于导流流量较小的河流上或只用来担负枯水期的导流!如图,所示图,涵管导流示意图*平面图*上游立视图上游围堰’下游围堰涵管坝体:第一篇导流工程!"#########################################################水利水电施工工程师手册!"#########################################################第一篇导流工程!"#########################################################水利水电施工工程师手册导流涵管通常布置在靠河岸边的河床台地或岩基上!进水口底板高程常设在枯水期最低的水位以上!这样可以不修围堰或只需修建一个小的子堰便可修建涵管!待涵管建成后!再在河床处坝轴线的上下游修筑围堰!截断河水使上游来水经涵管下泄"导流涵管一般采用的是门洞形断面或矩形断面型式"当河岸为岩基时!可在岩基中开挖一条矩形沟槽!必要时加以衬砌!然后封上钢筋混凝土盖板!形成涵管"当河岸为台地时!可在台地上开挖出梯形沟槽!然后在沟槽内修建钢筋混凝土涵管"为了防止涵管外壁和坝内防渗体之间发生渗流!必须严格控制涵管外壁处坝体防渗土料的分层压#夯$实质量!同时要在涵管的外壁每隔一定的距离设置一道截水环!截水环与涵管连成一体同时浇筑!其作用是为了延长渗透水流的路径!降低渗流的水力坡降!减小渗流的破坏作用"此外!涵管本身的温度缝或沉陷缝中的止水也需认真处理"第三节导流水力计算一导流隧洞布设’平面布置隧洞的平面布置!主要指隧洞路线选择"影响隧洞布置的因素很多!选线时!应特别注意地质条件和水力条件!一般可参照以下原则布置"#$应将隧洞布置在完整坚硬的岩石中!为了防止隧洞沿线可能产生的大规模塌方!应避免洞轴线与岩层断层破碎带平行!洞轴线与岩石层面的交角最好在()*以上"#$利用坝址附近的有利地形!尽量使隧洞线路顺直"当河岸弯曲时!隧洞宜布置在凸岸!不仅可以缩短隧洞长度!而且水力条件较好"国内外许多工程均采用这种布置"但是也有个别工程的隧洞位于凹岸!使隧洞进口方向与天然水流方向一致"#,$对于高流速无压隧洞!应尽量避免转弯"压隧洞和低流速无压隧洞!如果必须转弯!则转弯半径应大于)倍洞宽!转折角应不大于*"在弯道的上下游!第一篇导流工程应设置直线段过渡!直线段长度一般也应大于"倍洞宽#$进出口与河床主流流向的交角不宜太大!否则会造成上游进水条件不良!下游河道会产生有害的折冲水流与涌浪#出口交角宜小于’()!上游进口处的要求可酌情放宽#$"当需要采用两条以上的导流隧洞时!可将它们布置在一岸或两岸#一岸双线隧洞间的岩壁厚度!一般不应小于开挖洞径的两倍#$*隧洞进出口距上下游围堰坡脚应有足够的距离!一般要求"(,以上#进出口高程与断面型式隧洞应有足够的埋深!与永久建筑物之间有足够的距离!以避免受到基坑渗水和爆破开挖的影响#进洞处顶部岩层厚度通常在’倍洞径之间#进洞位置也可通过经济比较确定#进出口底部高程应考虑洞内流态截流放木等要求#一般出口底部高程与河底齐平或略高!有利于洞内排水和防止淤积影响#对于有压隧洞!底坡在’者居多!这样有利于施工和排水#无压隧洞的底坡!主要取决于水力计算#高土石坝施工时!因受到闸门最大作用水头的限制!可采用多层导流洞#例如!前苏联的努列克坝!高达’,!布置有三层导流洞#隧洞的断面型式主要取决于地质条件和设计流态!洞身断面常用门洞形$也称方圆形!有时也用圆形或马蹄形#’导流洞与永久洞的结合由于导流洞的造价较高!通常总是尽可能与各种永久隧洞相结合#在国内外一百多个结合实例中!导流洞改建为泄洪洞者占半数以上#其次还有改建为发电引水洞尾水洞和放空排沙洞等#导流洞改建为永久泄洪洞!多采用斜井结合方式!俗称龙抬头式如图所示#这种方式虽被广泛采用!但发生气蚀破坏的事例也不少#特别是早期兴建的工程!如鲍尔德$:<坝左岸泄洪洞黄尾$=>A坝泄洪洞刘家峡右岸泄洪洞等#气蚀破坏一般发生在反弧段与水平段连接处附近#二导流隧洞水力计算隧洞水流流态及其判别方法隧洞水力学计算!首先需判别水流流态!不同的流态!其水力计算方法也不BCDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD水利水电施工工程师手册图!"#导流洞与永久泄洪洞相结合$导流隧洞’泄洪洞(混凝土堵头同)隧洞的水流流态有三种*即有压流无压流半有压流)根据上游水头与洞径之比*其判别方法如下,$当上游水位一定*下游水位较高*水面已淹没出口洞顶时*全洞为有压流)’下游水位较低*隧洞出口为自由出流时*判别式如下,$’为无压流$为有压流$$’半有压流或半有压与有压交替发生的不稳定流)式中从隧洞进口断面底部算起的上游水头*洞径圆形或洞高矩形*)上述判别条件仅供初步判别时参考使用*重要的工程应通过试验验证)’有压流水力计算$过水能力计算)有压流可分为自由出流和淹没出流)其判别可简化为,下游水位低于出口高程为自由出流高于出口高程为淹没出流)其计算式分别如下)自由出流,:’<"=>$"’式中:流量系数式$"(隧洞出口过水断面面积*’上游水头*=>隧洞出口断面水流平均势能*)令=>*ABAC*若出口水流直接入大气*则A若出口是水平扩散段*则AC若出口是斜坡扩散段*则ABAC)当隧洞直径沿程不变*流量系数为DEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF第一篇导流工程!"##$$’()’*,#式中从进口到出口局部损失系数之和可查有关水力计算手册或根据模型试验确定)系数)"##水力半径隧洞总长:淹没出流<"!=,’(>#式中>上下游水位差!有压隧洞淹没出流的流量系数其值与自由出流相同:’压坡线即测压管水头线计算:工程实践中常需计算有压隧洞中压强沿程变化情况特别是最大最小值及其出现位置:为此需绘制总水头线和测压管水头线总水头线是指各断面总水头值">$A$BC’’(的连线测压管水头线即压坡线是指各断面测压管水头>$A的连线:对断面不变的洞段总水头线和压坡线均为直线所以只需计算出断面变化处如进出口D转弯及断面突变处的总水头和测压管水头然后以直线相连即得全洞总水头线和压坡线:设出口断面底板高程为基准面绘制总水头线和压力坡线:如果压力坡线低于隧洞顶部则区段出现负压需修改设计以消除负压:E无压水力计算#短洞与长洞:视洞长对过水能力影响与否将无压隧洞分为长洞与短洞:其判别方法如下F当底坡为缓坡时GHI#’J时为长洞KHI#’J时为短洞其中为隧洞长J为上游水头:L当底坡为陡坡MGMN时泄水能力不受洞长影响按短洞考虑:’短洞水力计算:由于隧洞泄水能力不受洞长影响进口水流为宽顶堰流计算公式如下OPQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ水利水电施工工程师手册!"#$’()*,(式中矩形断面宽度当过水断面为非矩形时":临界水深:相应于临界水深时过水断面面积(:*从隧洞进口断面底板高程算起的上游水头:#流量系数一般取<(=<>:$淹没系数其值按进口断面处水深与上游水头*值选定见图A当B<C*时为淹没出流D<C*时为自由出流可近似下游水位减去进口底板高程而得A图EFGHIJ,K曲线图长洞水力计算A长洞的泄流能力受洞长的影响一需要由下游向上游推算水面曲线求出进口断面处水深然后用式求解A水面曲线的推算方法与明渠水面曲线推算方法相同A当下游水深低于出口断面临界水深时则以作控制水深向上游推算水面曲线:当B时则以向上游推算水面曲线A当隧洞很长且DLDL时过水能力可用均匀流公式!"M’L进行估算ANO半有压流隧洞过水能力计算EPQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ第一篇导流工程半有压流流态极不稳定!对结构受力极为不利!工程上应尽量避免"过水能力计算公式如下#$’()*,,式中(隧洞断面面积!*隧洞高度上游水头!’!分别为流量系数和洞水流收缩系数!见表"表:隧洞流量系数和洞口水流收缩系数隧洞进口型式’<走廊式=>=>衣领式=>=>*锥体边墙的喇叭式=>*=>A潜没边墙喇叭式,BA=C>==>D=三E导流明渠水力计算F导流明渠布置导流明渠时!应注意以下问题#,尽量利用有利地形!使明渠工程量最小尽量避免渠线通过不良地质区段!特别应注意滑坡崩塌体!保证边坡稳定!避免高边坡开挖"在河滩上开挖的明渠!一般需设置外侧墙!其作用与纵向围堰相似"外侧墙必须布置在可靠的基础上!并尽量能使其直接在于地上施工",*明渠轴线应顺直!以使渠内水流顺畅平稳"应避免采用G形弯道"关于转弯半径E进出口方向以及

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