導(dǎo)流作用
在水域(多指活水河道)建設(shè)水利工程的過程中,為了創(chuàng)造干地施工條件,前期采用圍堰圍護基坑,通過預(yù)定方式繞過施工現(xiàn)場引導(dǎo)下游的工程措施。施工分流是水利工程施工,尤其是閘壩工程建設(shè)中獨特而重要的工程措施。分流方案的選擇關(guān)系到整個工程的工期、質(zhì)量、成本和安全,應(yīng)提前精心設(shè)計。
設(shè)計內(nèi)容
主要包括:1。掌握和分析河流的水文特性和工程場所的氣象、地形、地質(zhì)等基本信息;2.選擇分流時間、設(shè)計標準、分流流量、分流方式和分流建筑類型;3.制定分流建筑的施工順序,拆除圍堰,封堵分流建筑的施工方法;4.制定防洪、基坑排水措施;5.確定施工期間的通航、過水、供水等綜合利用措施。施工分流措施受多種因素制約。一個完整的方案需要通過技術(shù)經(jīng)濟比較,必要時做模型實驗,反復(fù)論證,然后定案。
導(dǎo)流方式
根據(jù)河床的位置,可以分為兩類:河床外導(dǎo)流和河床內(nèi)導(dǎo)流。河床外導(dǎo)流:用圍堰一次性攔截整個河床,讓河水通過河床外的導(dǎo)流泄水建筑引向下游;河床內(nèi)導(dǎo)流:用圍堰分段圍護部分河床,河水通過另一部分被束窄的河床導(dǎo)走,即分期導(dǎo)流。
根據(jù)泄水建筑的類型,可分為明渠導(dǎo)流、隧道導(dǎo)流、涵洞、壩體底孔、梳齒、缺口過流、涵管導(dǎo)流等。
涵洞導(dǎo)流一般用于中小型閘門、土石壩等工程。底孔導(dǎo)流用于混凝土壩施工,水流的全部或部分通過壩體內(nèi)設(shè)置的臨時或永久排水孔導(dǎo)向下游。梳齒導(dǎo)流是在混凝土壩施工過程中預(yù)留梳齒缺口過水,隨著壩體的升高,分級輪換封堵缺口。涵管導(dǎo)流是利用涵管進行導(dǎo)流的施工方法,適用于導(dǎo)流量小的河流或只用于承擔枯水期的導(dǎo)流。一般用于土壩、堆石壩等工程的建設(shè)。由于涵管過多對壩體不利,大壩施工受到干擾,壩下埋管不宜過多,單管尺寸不宜過大,涵管在干地施工,易于布置在河灘上,灘地高度在枯水位以上。
導(dǎo)流方式的選擇一般要考慮:①水文條件。河流流量、過程線特點、洪水和枯水、水位變化和冰流直接影響方案的選擇。如果水位變化較大的河流,有時應(yīng)采用過水圍堰,圍堰的擋水高度和排水建筑只考慮枯水期的流量。②地形條件。如果河床寬闊,施工期間有導(dǎo)航要求,可以采用分期導(dǎo)流;如果河道狹窄,應(yīng)根據(jù)地形和地質(zhì)條件采用明渠或隧道導(dǎo)流。③有條件時,盡量使用永久水工建筑的排水建筑,結(jié)合施工導(dǎo)流。如果導(dǎo)流洞可以與泄洪洞結(jié)合,圍堰可以與土石壩壩體結(jié)合。④滿足施工期間通航、過木、給水、灌溉等綜合利用要求。
設(shè)計標準
根據(jù)工程施工進度和各個時期的排水條件,施工分流可分為三個階段:①初始分流,即圍堰擋水階段,從河床截流到壩體建設(shè)到圍堰高度以上的時期。②中期分流,即壩體擋水階段。此時排水建筑尚未封堵,汛期由壩體擋水。隨著壩體的增加,庫容的增加,防洪能力逐漸增加。③后期分流,即從排水建筑封堵到大壩全面修復(fù)到設(shè)計高度,永久排水建筑已投入運行。
在施工分流設(shè)計中,應(yīng)選擇分流時間,即在擋水圍堰工作的持續(xù)時間內(nèi),是枯水期還是全年擋水。根據(jù)河流水文的特點和主體工程的施工特點和進度,合理劃分和選擇分流時間。分流設(shè)計應(yīng)采用分流時間內(nèi)設(shè)計頻率的最大流量和洪量。小型工程應(yīng)努力在枯水期建成,以簡化分流設(shè)施;大中型工程一般很難在枯水期建成,可以考慮年度分流,分流設(shè)計流量以年度一定頻率的洪水流量為準。當?shù)夭牧蠅误w一般不允許過水。當壩體施工難以在汛期達到攔洪高程時,圍堰高程和分流建筑規(guī)模應(yīng)按年度分流標準考慮;炷翂瓮ǔT试S過水,可以根據(jù)年度分流標準或枯水期分流考慮。當采用月度設(shè)計頻率的流量安排施工進度時,應(yīng)充分論證和謹慎對待河流的水文特性。
分流設(shè)計標準是對分流設(shè)計中使用的設(shè)計流量頻率的規(guī)定。對于不同的分流階段和不同的建筑,規(guī)定的頻率是不同的。一般要求是;初期分流階段的洪水標準可以更低,中后期分流階段的洪水標準可以逐步提高。當要求項目提前發(fā)揮作用(如提前發(fā)電)時,相應(yīng)分流階段的防洪標準應(yīng)更高。對于混凝土和漿砌石建筑,洪水標準較低,對土石壩的洪水標準較高。另一方面,分流設(shè)計標準隨著永久建筑的不同水平而不同。
全段圍堰法
定義全段圍堰法,也稱為一次攔截法或河床外導(dǎo)流法。主要河流被全段圍堰一次攔截,水流被引向旁邊的排水建筑。適用于河床狹窄、基坑工作面小、水深急、覆蓋層厚、難以修建縱向圍堰、難以實現(xiàn)分期分流的工程。類型隧道分流:適用于兩岸陡峭、巖石堅硬、風化層薄、河谷狹窄的山區(qū)河流或永久隧道。明渠分流:明渠分流適用于岸坡平緩或灘地寬闊的平原河流。山區(qū)河流如河槽形狀明顯不對稱。涵管分流:涵管分流多用于中小型土石壩工程,分流不超過1000/s。渡槽分流:渡槽分流一般適用于小型工程的枯水分流,分流不超過20~30/s,個別達到100/s。
分段圍堰
定義分段圍堰法,又稱分期圍堰法或河床內(nèi)分流法,是將河床圍成幾個干地施工基坑,分段施工。分期是將分流過程從時間上分為階段。分期就時間而言,分期就空間而言。在工程實踐中,兩個階段和兩個階段最常用于分流。適用:河床寬,流量大,工期長,易于滿足通航、過木、排冰等要求。類型:①窄河床分流②底孔分流③缺口分流④梳齒分流⑤廠房分流
導(dǎo)流設(shè)計
在分析與施工導(dǎo)流相關(guān)的主客觀條件的基礎(chǔ)上,劃分導(dǎo)流時間,選擇導(dǎo)流標準和導(dǎo)流設(shè)計流量,設(shè)計導(dǎo)流和截流方案,確定導(dǎo)流建筑的類型、結(jié)構(gòu)、尺寸和布置,制定導(dǎo)流建筑的建設(shè)、拆除和封堵的順序和施工方法,制定攔洪和基坑排水方案,制定施工期河道綜合利用措施,制定施工控制進度計劃。導(dǎo)流時間,又稱擋水時間,是指在水利工程施工的整個過程中,依靠圍堰擋水進行導(dǎo)流的延續(xù)時間。根據(jù)水文特點,河流分為枯水期、中水期和洪水期。有X小型水利工程的圍堰只需要阻擋一個枯水期的流量,所以圍堰低,工程量小;大中型水利樞紐工程通常很難在枯水期修建到攔洪高程,尤其是土石壩不允許壩面溢流,所以導(dǎo)流時間要全年考慮。圍堰需要阻擋洪水期的流量,所以圍堰高,工程量大;炷翂慰梢砸缌鳎樗畷r允許淹沒基坑,可以采用過水圍堰。在選擇導(dǎo)流時間時,要認真研究河道的水文特點,根據(jù)主體工程的特點和施工進度的要求進行技術(shù)經(jīng)濟比較。一般不宜將導(dǎo)流時間劃分得太細,分月設(shè)計頻率的流量僅作為安排施工進度計劃的參考,不宜作為導(dǎo)流設(shè)計的依據(jù)。
導(dǎo)流標準
確定分流設(shè)計流量所依據(jù)的洪水標準。分流設(shè)計流量是選擇分流方案和確定分流建筑規(guī)模的主要依據(jù)。在施工過程中,河流流量經(jīng)常發(fā)生變化。為了使設(shè)計的分流流量盡可能滿足施工期間的實際流量,各國根據(jù)河流特點、建筑特點、施工經(jīng)驗、安全經(jīng)濟等因素制定了分流標準。不同國家的分流標準有些差別很大。許多國家統(tǒng)一考慮經(jīng)濟和安全,制定不同重要性的分流建筑應(yīng)承擔不同的風險(即某一非預(yù)期事件的概率),以供確定分流設(shè)計流量時參考。
選擇一個完整的導(dǎo)流方案受多種因素的制約,需要進行技術(shù)經(jīng)濟比較,反復(fù)論證后才能確定。其主要因素有:①水文條件。河流流量大小、流量過程線特征、水位變化幅度、洪水和枯水持續(xù)時問長度、冬季流冰和冰凍情況等,都是直接影響導(dǎo)流方案選擇的重要因素。舉例來說,水位變化較大的河流,有時需要采用過水圍堰,允許基坑短期淹沒導(dǎo)流,冬季有流冰的河流,需要充分考慮流冰的宣泄問題。②地形條件。建筑工地的河床和兩岸地形,對導(dǎo)流方案有很大影響。舉例來說,河道寬闊.施工期間有通航要求,宜選擇分期導(dǎo)流;河床狹窄.岸壁陡峭.河谷較深,宜選擇隧道導(dǎo)流。(3)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。選擇施工導(dǎo)流方案時,對隧道或明渠導(dǎo)流的經(jīng)濟合理性、可能的束窄程度、圍堰的結(jié)構(gòu)和施工方法、基坑排水的措施等,應(yīng)考慮工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。比如,深層覆蓋層.透水性大的河床,要妥善解決圍堰地基的抗沖、防滲等問題,在滿足通航條件下,巖基河床分期導(dǎo)流時的束窄程度允許大一些。(4)水利樞紐布置和建筑物類型應(yīng)結(jié)合考慮施工導(dǎo)流和樞紐布置。
并且充分利用建筑結(jié)構(gòu)的特點。例如,泄洪、發(fā)電、放空孔等與臨時導(dǎo)流孔、圍堰和汛期的結(jié)合。就壩體結(jié)構(gòu)而言,混凝土壩更有可能采用分期導(dǎo)流。⑤河流綜合利用。在施工過程中,為了滿足導(dǎo)航、過木、給排水、灌溉等要求。,施工導(dǎo)流問題復(fù)雜化。比如分期導(dǎo)流時,被束窄的河流要滿足導(dǎo)航速度、坡降(縱坡、橫坡、局部坡降)、流態(tài)與水流連接的要求,有時需要設(shè)置臨時船閘;封孔蓄水時,要注意下游導(dǎo)航水位和灌溉、供水、水電站等正常用水需求;為了漁業(yè)生產(chǎn),應(yīng)考慮魚類設(shè)施。⑥施工進度、施工方法和場地布置。在選擇導(dǎo)流方案時,要充分考慮社會影響、施工設(shè)備、建材供應(yīng)、施工經(jīng)驗等因素,在保證安全的前提下,努力簡化施工導(dǎo)流工程,降低成本,縮短工期。重要的施工導(dǎo)流工程應(yīng)進行必要的模型試驗或計算機模擬計算,并進行充分的比較和論證。16mm中空纖維水泥外墻板
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