第二章 施工导流和基坑排水

第二章施工导流与基坑排水,第一节导流在河道上修建拦河大坝及枢纽等永久建筑物，通常，在河道上先修筑围堰形成基坑，围护永久建筑物在干地进行施工，并将河水通过预定的泄水通道引向下游宣泄。施工导流：在水运工程中，为创造干地施工条件，采取措施在建筑区域外将原河水引向下游，使工程施工与河水宣泄互不干扰，叫做施工导流。导流建筑物包括临时性挡水建筑物（围堰）和泄水建筑物。,导流方式：一、全段围堰法,（1）明渠导流在河岸或河滩上开挖渠道，适用于河流两岸地势平坦或有可利用滩地的河道，以便开挖明渠,若河道有弯道，可以裁弯取直，将原河流用作导流。,（2）隧洞导流一般用于山区河道，在河道凸岸山坡内开凿隧洞。适用于河谷狭窄、岸坡陡峻，岩石坚固有适合于布置隧洞的地形和地质条件的河道。由于泄流能力有限，费用大，通常将隧洞与永久性建筑物结合考虑，一般不会为了导流而设专用隧洞。,（3）渡槽导流在围堰上架设渡槽适用于流量较小的山区河流，河床并不太窄，对施工有一定干扰，渡槽要防漏水。多用于工程初期，待主体工程输水建筑物完工后，拆除渡槽，利用输水建筑物宣泄河水。渡槽一般采用钢筋砼装配结构，也有木渡槽。,二、分段围堰导流,三峡一期导流,三峡二期导流,三峡三期导流,三峡水利枢纽,适用于河床较宽、水深较浅的河流。或有分汊河道的河段。一期工程先作输水建筑物：如冲沙闸，泄水闸，船闸，涵洞，泄流底孔。缺点：河床被纵向围堰缩窄，流速加大，围堰临水面易被水流冲刷，上游水位壅高，相应加大围堰高程。选择导流方式，应按照工程所在地的地形、地质、水文条件以及建筑物布置结构形式，施工力量、材料供应等因素，综合考虑。,第二节围堰工程,一、围堰特点：一个枯水期内完成，当年汛期挡水。水下施工。常需拆除。要求有足够的稳定性、防渗性、抗冲性、和一定强度要求、不发生严重的局部冲刷。,二、围堰分类,按位置分：横向围堰和纵向围堰，上游围堰和下游围堰。按导流期间基坑过水与否：分为过水围堰和不过水围堰。按构造和使用材料分类：土围堰、土石围堰、草土围堰、土工织物围堰、板桩围堰、钢筋砼围堰。,（一）土围堰,土围堰是常用的不能过水的围堰，构造简单，就地取材，施工方便，造价低，适用于各种地基，设计时应优先选择。要求流速0.7ms,水头小于3m.缺点：抗冲能力差，挡水大时断面大。迎水面常用草袋防护（防冲刷）背面常用草袋或堆石填筑排水棱体（防滑坡、管涌）也可采用装土麻袋或草袋填筑围堰（边坡可适当放陡，1：0.51：1.5）为防渗流，有的土围堰有心墙（砼或木板）或钢板桩防渗墙。,（二）土石围堰,比土围堰抗冲能力强，能在水流速较大的河流中进行水下填筑，可做过水围堰（此时围堰目的不是干地施工，而是蓄水（等）。,缺点：但修筑和拆除都较困难。适用于：工地有大量清基石渣（地基清理产生）可以利用，而围堰又无需拆除的情况。,三峡下游围堰,三峡导流明渠,（三）土工织物的围堰,土工织物强度高，挡水性能好。,土工织物作土堤,（四）板桩围堰,材料：木板桩（木桩），钢板桩。结构形式：单排桩、双排桩、格形钢板桩等。优点：抗冲、抗渗能力大，断面小，修建和拆除方便，钢板桩可重复使用，可作过水围堰。,钢板桩截面形状,格式钢板桩,旅顺羊头洼码头钢板桩围堰,旅顺羊头洼码头,（五）砼与钢筋砼围堰,优点：抗冲能力大，挡水高度大。缺点：难以拆除，适于在岩基上建造，常与永久形建筑物结合，不拆除，当有施工水位以下砼施工时，需另建临时围堰。,（六）草土围堰,施工简单，就地取材，速度快，造价低，体积小适用于软土地基，有一定抗冲和抗渗能力，拆除方便。可在水深6m，流速1.53.0m/s下填筑缺点：柴草易腐烂，只用于12年短期施工。类似有竹笼围堰，木笼围堰,1戗台；2土料；3草捆,三、围堰设计,（一）围堰布置保证施工场地的干地施工条件。避免严重冲刷。同时面积不能太大，以减少基坑排水量，尽可能利用地形条件减少工程量。（二)高程分不过水围堰和过水围堰过水围堰枯水期不过水，洪水期围堰过水时结构不破坏为原则。不过水围堰一般以设计洪水的静水位波浪高度作为设计挡水位，另加安全超高过水围堰不另加安全超高。,根据SDT33889水利水电工程施工组织设计规范（试行）将导流建筑物（包括挡水和泄水）分为、三级,导流建筑物洪水标准,不过水围堰堰顶安全超高下限值,（三）围堰型式选择与结构设计根据挡水高度，地基条件，材料供应，施工条件等进行技术、经济比较，并进行结构受力和稳定计算。（包括渗流压力计算、抗滑、沉降）（四）防护设计防冲刷（抛石、砌石护坡护底，坡脚流速5m/s）渗流、倒滤层和稳定。（44m连锁块）（五）拆除方法机械挖、炸药炸开一个缺口，利用水流。,第三节基坑排水,基坑排水的基本任务：初期排水：（1）在围堰合龙或过水围堰过水之后，必须在一定时间内将残留在基坑内的积水一次排出，即初期排水。经常性排水：（2）在基坑中的施工过程中，从围堰及地基渗透入基坑的渗流、降雨和施工废水等，必须不断排出。（3）为保持施工场地干燥，有的工程必须为降低地下水位进行长期的抽水工作。,一、初期排水,初期排水量计算：基坑积水（积水的计算水位，根据截流程序不同而异。应包括围堰堰体水下部分及覆盖地基的含水）围堰堰体渗水（砼围堰可视为不透水）地基渗水（渗水量与围堰结构型式、地基地质条件、防渗措施及初期排水时间长短有关）围堰接头漏水降雨汇水（可采用初期排水时段当月多年平均降雨量，换算为日均降雨量）,水位下降不宜过快，防止渗透压力过大，造成边坡失稳，产生坍坡事故。对土质围堰，开始排水时0.50.8m/d，接近排干时可允许达到1.01.5m/d。排水时间，应考虑工期、水位允许下降速度、各期抽水设备及相应电负荷均匀性等因素，一般大型基坑57d，中型基坑35d。,基坑水位降落速度及排水时间,1、绘基坑（单位时间）渗流量与水位关系曲线a2、根据基坑允许下降速度，考虑不同高程的基坑面积后，求出积水排出强度曲线b3、a、b迭加（沿水平轴方向迭加），便可求得初期排水过程中的抽水强度曲线c（需排出的水量渗流量原有积水量）4、根据基坑允许下降速度，确定初期排水时间。以不同基坑水位的抽水强度乘以相应的区间排水时间之总和，便得到初期排水总量。在初步设计中，经常采用经验估算法，一般采用36倍的基坑积水计算。,排水量计算步骤,在实际施工中，制定措施计划时，常用试抽法来确定设备容量。采用试抽法，可能出现以下三种情况：1、水位下降很快，表明原选用设备容量大，应关闭部分设备。2、水位不下降，可能是基坑有较大漏水通道或抽水容量过小，应查明漏水部位并及时堵漏，或加大抽水容量再试。3、水位下降至某一深度后不再下降。此时表明排水量与渗水量相等，需增大抽水容量并检查渗漏情况。,试抽法,排水方法,方法：固定（吸水高度6m）的水泵站抽水，结合排水系统水泵站的抽水能力：q抽水能力或排水强度（m3/s）V排水总体积。T排水时间，限制在0.5m/d1.0m/d以内。,二、经常性排水,1、排水量组成：基坑渗水：包括围堰堰体和地基渗水两部分，计算较复杂降雨汇水：一般时段：多年年平均降雨量换算为日平均降雨量。暴雨时段：多年最大日降雨量。施工弃水：砼养护用水，冲洗用水，冷却用水(施工弃水量和降水量不重复计算),2、排水方式：,经常性排水有明沟排水和人工降低地下水位法两种。明沟排水法（有水渗流则排出）人工降低地下水位（尽量减少渗流）管井法：（在基坑周围布置抽水井）井点法：（井管和水泵吸水管合二为一）,明沟排水,适用于地基为岩基或粒径较粗，渗透系数较大的砂卵石覆盖层，在国内已建的水利水电工程中应用最多。组成：排水沟渠泵站集水井水泵抽出井外分两种情况：基坑开挖期；（基坑开挖完成后）修建主体建筑物时期。,保持干沟深11.5m，支沟0.30.5m。集水井在建筑物轮廓线外侧也可采用层层拦截，分级抽水。,基坑开挖期：,排水沟在建筑物轮廓线外侧，距坑边坡脚不小于0.30.5m，一般沟底宽0.3m,沟深1m，底坡2。集水井底高程低于沟底12m，平面尺寸1.52m2容积保证停泵1015min不漫溢，深度通常23m井壁和沟壁防渗破坏。,修建主体建筑物时期：,(a)坚实土层中的排水沟(b)板桩加固的排水沟,排水沟与集水井剖面图,(c)框架支撑的集水井(d)板桩加固的集水井,管井法（人工降低地下水位）,井点法（井管和吸水管合二为一）,由于措施不力或其他原因，造成地下水穿过薄弱土层