施工過(guò)程中導(dǎo)流設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是:周密的分析研究水文、地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)、樞紐布置及施工條件等基本資料,在保證上述要求的前提下,選定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、劃分導(dǎo)流時(shí)段,確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量;選定導(dǎo)流方案及導(dǎo)流建筑物的型式,確定導(dǎo)流建筑物的布置、構(gòu)造及尺寸;擬定導(dǎo)流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截?cái)嗪哟菜、攔洪渡汛及基坑排水的措施等。

第一節(jié)     施工導(dǎo)流

       概念:河床上修建水利水電工程時(shí),為了使水工建筑物能在干地施工,需要用圍堰圍護(hù)基坑,并將河水引向預(yù)定的泄水建筑物泄向下游,這就是施工導(dǎo)流。

      方法:一類是全段圍堰法(即河床外導(dǎo)流),另一類是分段圍堰法導(dǎo)流(即河床內(nèi)導(dǎo)流)。

一、全段圍堰法導(dǎo)流

      全段圍堰法導(dǎo)流是在河床主體工程的上下游各建一道攔河圍堰,使上游來(lái)水通過(guò)預(yù)先修筑的臨時(shí)或永久泄水建筑物(如明渠、隧洞等)泄向下游,主體建筑物在排干的基坑中進(jìn)行施工,主體工程建成或接近建成時(shí)再封堵臨時(shí)泄水道。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工作面大,河床內(nèi)的建筑物在一次性圍堰的圍護(hù)下建造,如能利用水利樞紐中的永久泄水建筑物導(dǎo)流,可大大節(jié)約工程投資。

全段圍堰法分為:明渠導(dǎo)流、隧洞導(dǎo)流、涵管導(dǎo)流等。

(一)明渠導(dǎo)流

      上下游圍堰一次攔斷河床形成基坑,保護(hù)主體建筑物干地施工,天然河道水流經(jīng)河岸或?yàn)┑厣祥_挖的導(dǎo)流明渠泄向下游的導(dǎo)流方式稱為明渠導(dǎo)流。

      1、導(dǎo)流明渠布置

    (1)導(dǎo)流明渠軸線的布置

     地形要求:導(dǎo)流明渠應(yīng)布置在較寬臺(tái)地、埡口或古河道一岸;

     距離要求:水平距離50~100m;

     水面銜接要求:與河道主流的交角以30°為宜;

     轉(zhuǎn)彎要求:轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于5倍渠底寬;

     經(jīng)濟(jì)要求:應(yīng)盡可能縮短明渠長(zhǎng)度和避免深挖方。

     (2)明渠進(jìn)出口位置和高程的確定

      不沖、不淤和不產(chǎn)生回流;

      進(jìn)口高程按截流設(shè)計(jì)選擇,出口高程一般由下游消能控制;

      進(jìn)出口高程和渠道水流流態(tài)應(yīng)滿足施工期通航、過(guò)木和排冰要求;

      盡可能抬高進(jìn)出口高程,以減少水下開挖量。同時(shí)兼顧圍堰高度 。

      2、導(dǎo)流明渠斷面設(shè)計(jì)

     (1)明渠斷面尺寸的確定。流量控制,并受地形地質(zhì)和允許抗沖流速影響,應(yīng)按不同的明渠斷面尺寸與圍堰的組合,通過(guò)綜合分析確定。

     (2)明渠斷面形式的選擇。明渠斷面一般設(shè)計(jì)成梯形,渠底為堅(jiān)硬基巖時(shí),可設(shè)計(jì)成矩形。

    (3)明渠糙率的確定。根據(jù)襯砌的材料、開挖的方法、渠底的平整度等,選取糙率。一般采用明渠均勻流公式試算確定。

     4、明渠封堵

     可在明渠內(nèi)預(yù)設(shè)閘門墩,以利于后期封堵或圍堰封堵。

(二)隧洞導(dǎo)流

      上下游圍堰一次攔斷河床形成基坑,保護(hù)主體建筑物干地施工,天然河道水流全部由導(dǎo)流隧洞渲泄的導(dǎo)流方式稱為隧洞導(dǎo)流。

     1、隧洞導(dǎo)流適用條件

     河床狹窄,兩岸地形陡峻,地形、地質(zhì)條件良好,可考慮采用隧洞導(dǎo)流。

     2、導(dǎo)流隧洞的布置

     (1)隧洞軸線沿線地質(zhì)條件良好。

     (2)隧洞軸線宜按直線布置,如有轉(zhuǎn)彎時(shí),轉(zhuǎn)彎半徑不小于5倍洞徑(或洞寬),轉(zhuǎn)角不宜大于60°,彎道首尾應(yīng)設(shè)直線段,長(zhǎng)度不應(yīng)小于3~5倍的洞徑(或洞寬);進(jìn)出口引渠軸線與河流主流方向夾角宜小于30°。

    (3)隧洞間凈距、隧洞與永久建筑物間距、洞臉與洞頂圍巖厚度均應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)和應(yīng)力要求。

    (4)隧洞進(jìn)出口位置應(yīng)保證水力學(xué)條件良好,并伸出堰外坡腳一定距離,一般距離應(yīng)大于50m,以滿足圍堰防沖要求。進(jìn)口高程多由截流控制,出口高程由下游消能控制,并考慮圍堰高度。

3、導(dǎo)流隧洞斷面設(shè)計(jì)。

       隧洞斷面尺寸的大小,取決于設(shè)計(jì)流量、地質(zhì)和施工條件,洞徑應(yīng)控制在施工技術(shù)和結(jié)構(gòu)安全允許范圍內(nèi),目前國(guó)內(nèi)單洞斷面尺寸多在200m2以下,單洞泄量不超過(guò)2000~2500m3/s。

斷面形式有:圓形、馬蹄形、方圓形

      一般混凝土襯砌糙率值為0.014~0.017;不襯砌隧洞的糙率變化較大,光面爆破時(shí)為0.025~0.032,一般炮眼爆破時(shí)為0.035~0.044。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體條件,選取設(shè)計(jì)的糙率值。

(三)涵管導(dǎo)流

       涵管導(dǎo)流一般在修筑土壩、堆石壩工程中采用。

       涵管通常布置在河岸巖灘上,其位置在枯水位以上,這樣可在枯水期不修圍堰或只修一小圍堰而先將涵管筑好,然后再修上下游全斷圍堰,將河水引經(jīng)涵管下泄。

為了防止涵管外壁與壩身防滲體之間的滲流,通 常在涵管外壁每隔一定距離設(shè)置截流環(huán),以延長(zhǎng)滲徑,降低滲透坡降,減少滲流的破壞作用。

二、分段圍堰法導(dǎo)流

      分段圍堰法,也稱分期圍堰法或河床內(nèi)導(dǎo)流,就是用圍堰將建筑物分段分期圍護(hù)起來(lái)進(jìn)行施工的方法。

       所謂分段就是從空間上將河床圍護(hù)成若干個(gè)干地施工的基坑段進(jìn)行施工。所謂分期,就是從時(shí)間上將導(dǎo)流過(guò)程劃分成階段。因此在工程實(shí)踐中,二段二期導(dǎo)流法采用得最多(如葛洲壩工程、三門峽工程等都采用)。只有比較寬闊的通航河道上施工,不允許斷航或其它特殊情況下,才采用多段多期導(dǎo)流法(如三峽工程施工導(dǎo)流就采用二段三期的導(dǎo)流法)。分段圍堰法導(dǎo)流一般適用于河床寬闊、流量大、施工期較長(zhǎng)的工程,尤其在通航河流和冰凌嚴(yán)重的河流上。這種導(dǎo)流方法的費(fèi)用較低,國(guó)內(nèi)外一些大、中型水利水電工程采用較廣。分段圍堰法導(dǎo)流,前期由束窄的原河道導(dǎo)流,后期可利用事先修建好的泄水道導(dǎo)流,常見(jiàn)泄水道的類型有底孔、缺口等。

(一)底孔導(dǎo)流

       利用設(shè)置在混凝土壩體中的永久底孔或臨時(shí)底孔做為泄水道,是二期導(dǎo)流經(jīng)常采用的方法。導(dǎo)流時(shí)讓全部或部分導(dǎo)流流量通過(guò)底孔渲泄到下游,保證后期工程的施工。如系臨時(shí)底孔,則在工程接近完工或需要蓄水時(shí)要加以封堵。底孔導(dǎo)流的布置形式。

      采用臨時(shí)底孔時(shí),底孔的尺寸、數(shù)目和布置,要通過(guò)相應(yīng)的水力學(xué)計(jì)算確定,其中底孔的尺寸在很大程度上取決于導(dǎo)流的任務(wù)(過(guò)水、過(guò)船、過(guò)木和過(guò)魚),以及水工建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和封堵用閘門設(shè)備的類型。底孔的布置要滿足截流、圍堰工程以及本身封堵的要求。如底坎高程布置較高,截流時(shí)落差就大,圍堰也高。但封堵時(shí)的水頭較低,封堵措施就容易。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。當(dāng)?shù)卓讛?shù)目較多時(shí)可把底孔布置在不同的高程, 封堵時(shí)從最低高程的底孔堵起,這樣可以減少封堵時(shí)所承受的水壓力。

(二)壩體缺口導(dǎo)流

       混凝土壩施工過(guò)程中,當(dāng)汛期河水暴漲暴落,其它導(dǎo)流建筑物不足以渲泄全部流量時(shí),為了不影響壩體施工進(jìn)度,使壩體在漲水時(shí)仍能繼續(xù)施工,可以在末建成的壩體上預(yù)留缺口,以便配合其它建筑物渲泄洪峰流量,待洪峰過(guò)后,上游水位回落,再繼續(xù)修筑缺口。所留缺口的寬度和高度取決于導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量、其它建筑物的泄水能力、建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工條件。采用底坎高程不同的缺口時(shí),為避免高底缺口單寬流量相差過(guò)大,產(chǎn)生高缺口向低缺口的側(cè)向泄流,引起壓力分布不均勻,需要適當(dāng)控制高低缺口間的高差。根據(jù)湖南省柘溪工程     

的經(jīng)驗(yàn),其高差以不超過(guò)4~ 6m為宜。