12--导流建筑物及基坑排水

第二章 导流建筑物及基坑排水1F412020 导流建筑物及基坑排水1F412021 围堰的类型 围堰是导流工程中的临时性挡水建筑物，用来围护施工基坑，保证水工建筑物能在干地施工。在导流任务完成后，若围堰不能与主体工程结合成为永久工程的一部分，应予以拆除。围堰类型可分为土石围堰、混凝土围堰、钢板桩围堰等。土石围堰可与截流戗堤结合，可利用开挖弃渣，并可直接利用主体工程开挖装运设备进行机械化快速施工，是我国应用最广泛的围堰类型。土石围堰的防渗结构形式有斜墙式、斜墙带水平铺盖式、垂直防渗墙式及灌浆帷幕式等，如图1F412021-1所示。【例-单选题】如图所示土围堰的防渗形式属于（ ）。A.斜墙式B.斜墙带水平铺盖式C.垂直防渗墙式D.灌浆帷幕式网校答案：C网校解析：土石围堰的防渗结构形式有斜墙式、斜墙带水平铺盖式、垂直防渗墙式及灌浆帷幕式等。混凝土围堰用常态混凝土或碾压混凝土建筑而成。混凝土围堰宜建在岩石地基上。混凝土围堰的特点是挡水水头高，底宽小，抗冲能力大，堰顶可溢流。尤其是在分段围堰法导流施工中，用混凝土浇筑的纵向围堰可以两面挡水，而且可与永久建筑物相结合作为坝体或闸室体的一部分。混凝土围堰结构形式有重力式（图1F412021-2）、拱形等形式。（六）钢板桩格形围堰由格体形成外壳，然后在内填土料或砂料构成。有圆筒形格体、扇形格体、花瓣形格体（图1F412021-3）。应用较多的是圆筒形格体，圆筒形格体钢板桩围堰，一般适用的挡水高度小于1518m，可以建在岩基或非岩基上，也可作过水围堰用。1F412022 围堰布置与设计一、土石围堰填筑材料土石围堰按填筑材料可分为均质土围堰和土石混合围堰；按堰体防渗体可分为斜墙围堰、心墙围堰等。其中，土石围堰填筑材料应符合下列要求：（1）均质土围堰填筑材料渗透系数不宜大于110-4cm/s；防渗体土料渗透系数不宜大于110-5cm/s。（2）心墙或斜墙土石围堰堰壳填筑料渗透系数宜大于110-3cm/s ，可采用天然砂卵石或石渣。（3）围堰堆石体水下部分不宜采用软化系数值大于0.7的石料。（4）反滤料和过渡层料宜优先选用满足级配要求的天然砂砾石料。二、围堰防渗围堰基础处理应满足强度、渗流、沉降变形等要求，围堰堰基的防渗处理方案应综合考虑安全可靠、经济合理、施工简便等因素，堰基覆盖层防渗处理宜采用下列方式：（1）覆盖层及水深较浅时，可设临时低围堰抽水开挖齿槽，或在水下开挖齿槽，修建截水墙防渗。截水墙尺寸必须满足防渗料及其与基础接触面的容许渗透比降要求。（2）根据覆盖层厚度和组成情况，可比较选用塑性混凝土防渗墙、混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、沥青混凝土防渗墙、水泥土搅拌防渗墙、自凝灰浆墙、水泥或黏土水泥灌浆、板桩灌注墙、钢板桩、防渗土工膜等处理方式。（3）在满足渗透稳定的条件下，位于深厚覆盖层上的低水头围堰，可采用铺盖或悬挂式防渗形式。（4）卵石和漂石含量多的地层，不宜采用钢板桩。土石围堰堰体防渗材料应根据料源情况、堰基防渗形式、施工条件及环保要求等综合比选确定。堰体防渗材料选择应符合下列规定：（1）在挡水水头不超过35m时宜优先选用土工膜。（2）当地土料储量丰富，满足防渗要求，且开采条件较好时，可用做围堰防渗体材料。 （3）采用铺盖防渗时，堰基覆盖层渗透系数与铺盖土料渗透系数的比值宜大于50，铺盖土料渗透系数宜小于110-4cm/s； 铺盖厚度不宜小于2m。三、土石过水围堰的防护土石过水围堰的类型应根据围堰过水时的水力条件、堰基覆盖层厚度、围堰施工工期要求等条件综合分析确定。对不利的溢流情况，可通过有效措施改善其流态及上、下游水面衔接，并可采取下列防护措施：（1）过水前向基坑充水形成水垫；基坑边坡覆盖层预先作好反滤压坡。（2）土石过水围堰溢流面形式和防冲材料宜进行方案比较；溢流面可根据水力条件、施工条件等因素采用钢筋石笼、大块石（串）、合金网石兜或混凝土板等保护，并设置反滤垫层。（3）可在堰脚岩基上设重力式镇墩，也可在堰脚覆盖层上设置柔性防护结构，保护堰体坡脚和堰后基础。（4）过水围堰堰顶横河向宜做成两岸高、中间低的断面形式，并在两岸接头处采取防止岸坡冲刷的工程措施，保证过水水流位于主河道，以减少水流对两岸接头及堰后岸坡的冲刷破坏。四、围堰稳定及堰顶高程土石围堰、混凝土围堰与浆砌石围堰的稳定安全系数应满足下列要求：（1）土石围堰边坡稳定安全系数应满足表1F412022-1的规定。（2）重力式混凝土围堰、浆砌石围堰采用抗剪断公式计算时，安全系数K应小于3.0，排水失效时，安全系数K应不小于2.5；采用抗剪强度公式计算时，安全系数K应不小于1.05。土石围堰边坡稳定安全系数 表1F412022-1【例-单选题】某5级均质土石围堰，采用简化毕肖普法验算其边坡稳定时，按照水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2017）规定，其边坡的稳定安全系数应不小于（ ）。A.1.05B.1.15C.1.20D.1.30网校答案：B网校解析：考核简化毕肖普法计算时的安全系数。不过水围堰堰顶高程和堰顶安全加高值应符合下列规定：（1）堰顶高程不低于设计洪水的静水位与波浪高度及堰顶安全加高值之和，其堰顶安全加高不低于表1F412022-2值。（2）土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的加高值：斜墙式防渗体为0.60.8m；心墙式防渗体为0.30.6m。不过水围堰堰顶安全加高下限值（m） 表1F411022-21F412023 基坑排水技术一、初期排水 围堰合龙闭气之后，为使主体工程能在干地施工，必须首先排除基坑积水、堰体和堰基的渗水、降雨汇水等，称为初期排水。1.排水量的组成及计算初期排水总量应按围堰闭气后的基坑积水量、抽水过程中围堰及地基渗水量、堰身及基坑覆盖层中的含水量，以及可能的降水量等组成计算。初期排水流量一般可根据地质情况、工程等级、工期长短及施工条件等因素，参考实际工程经验，按公式（1F412023）确定。Q=V/T 式中：Q初期排水流量（m3/S）; V一基坑的积水体积（m3）; T初期排水时间（s）; 经验系数，主要与围堰种类、防渗措施、地基情况、排水时间等因素有关，一般取=36。当覆盖层较厚，渗透系数较大时取上限。（二）水位降落速度及排水时间土质围堰或覆盖层边坡，开始排水降速以0.50.8md为宜，接近排干时可允许达1.01.5md。其他形式围堰，基坑水位降速一般不是控制因素。一般情况下，大型基坑可采用57d，中型基坑可采用35d。【例-多选题】围堰合龙闭气后，基坑初期排水总量包括（ ）等。A.施工弃水量B.围堰渗水量C.堰身含水量D.基坑积水量E.可能的降水量网校答案：BCDE网校解析：初期排水总量应按围堰闭气后的基坑积水量、抽水过程中围堰及地基渗水量、堰身及基坑覆盖层中的含水量，以及可能的降水量等组成计算。二、经常性排水基坑积水排干后，围堰内外的水位差增大，此时渗透流量相应增大。另外基坑已开始施工，在施工过程中还有不少施工废水积蓄在基坑内，需要不停地排除，在施工期内，还会遇到降雨，当降雨量较大且历时较长时，其水量也是不可低估的。经常性排水应分别计算围堰和地基在设计水头的渗流量、覆盖层中的含水量、排水时降水量及施工弃水量。降水量按抽水时段最大日降水量在当天抽干计算；施工弃水量与降水量不应叠加。（经常性排水包括：明沟排水和人工降低地下水位）【例-多选题】水利工程施工中，基坑经常性排水量的组成包括（ ）等。A.围堰渗流量B.覆盖层含水量C.基坑初期积水量D.排水时段降雨量E.施工弃水量网校答案：ABDE网校解析：经常性排水应分别计算围堰和地基在设计水头的渗流量、覆盖层中的含水量、排水时降水量及施工弃水量。1F412024 导流泄水建筑物导流泄水建筑物包括导流明渠、导流隧洞、导流涵管、导流底孔、坝体预留缺口等临时建筑物和部分利用的永久泄水建筑物。一、导流明渠导流明渠布置应符合下列规定：（1）泄量大，工程量小，宜优先考虑与永久建筑物结合。（2）弯道少，宜避开滑坡、崩塌体及高边坡开挖区。（3）应便于布置进入基坑交通道路。（4）进出口与围堰接头应满足堰基防冲要求。（5）弯道半径不宜小于3倍明渠底宽，进出口轴线与河道主流方向的夹角宜小于30。避免泄洪时对上下游沿岸及施工设施产生冲刷。【例-单选题】导流明渠弯道半径不宜小于（ ）倍明渠底宽，进出口轴线与河道主流方向的夹角宜小于（ ），避免泄洪时对上下游沿岸及施工设施产生冲刷。A.3，300B.5，300C.3，600D.5，600网校答案：A网校解析：导流明渠弯道半径不宜小于3倍明渠底宽，进出口轴线与河道主流方向的夹角宜小于300，避免泄洪时对上下游沿岸及施工设施产生冲刷。二、导流隧洞导流隧洞的布置应符合下列要求：（1）洞线应综合考虑地形、地质、枢纽总布置、水流条件、施工、运行及周边环境的影响因素，并通过技术经济比较选定。（2）导流洞进、出口与上、下游围堰堰脚的距离应满足围堰防冲要求。（3）与枢纽总布置相协调，有条件时宜与永久隧洞结合，其结合部分的洞轴线、断面型式与衬砌结构等应同时满足永久运行与施工导流要求。（4）导流隧洞布置尚应符合水工隧洞设计规范SL2792016的有关规定。导流隧洞断面形式应根据水力条件、地质条件、与永久建筑物的结合要求、施工方便等因素确定。断面尺寸应根据导流流量、截流难度、围堰规模和工程投资，经技术经济比较后确定。导流隧洞弯曲半径不宜小于5倍洞径（或洞宽），转角不宜大于600且应在弯段首尾设置直线段，其长度不宜小于5倍洞径（或洞宽）。高流速有压隧洞弯曲半径和转角宜通过试验确定。【例-单选题】导流隧洞导流隧洞弯曲半径不宜小于（ ）倍洞径（或洞宽），转角不宜大于（ ），且应在弯段首尾设置直线段，其长度不宜小于5倍洞径（或洞宽）。A.3，300B.5，300C.3，600D.5，600网校答案：D网校解析：导流隧洞弯曲半径不宜小于5倍洞径（或洞宽），转角不宜大于60，且应在弯段首尾设置直线段，其长度不宜小于5倍洞径（或洞宽）。三、导流底孔导流底孔布置应遵循下列原则：（1）宜布置在近河道主流位置。（2）宜与永久泄水建筑物结合布置。（3）坝内导流底孔宽度不宜超过该坝段宽度的一半，并宜骑缝布置。（4）应考虑下闸和封堵施工方便。导流底孔设置数量、尺寸和高程应满足导截流、坝体度汛、下闸蓄水、下游供水、生态流量和排冰等要求。导流底孔与永久建筑物结合布置时，应同时满足永久和施工期运行要求。四、坝体预留缺口混凝土重力坝、拱坝等实体结构在施工过程中可预留坝体缺口与其他导流设施共同泄流，高拱坝预留缺口应专门论证其挡水安全性；支墩坝、坝内厂房等非实体结构在封腔前坝体不宜过流，如需过流应复核其结构安全。坝体泄洪缺口宜设在河床部位，避免下泄水流冲刷岸坡。高坝设置缺口泄洪时应妥善解决缺口形态、水流流态、下游防冲及过