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分段围堰法:河床内导流施工技术

【摘要】:分段围堰法也称分期围堰法或河床内导流,就是用围堰将建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。图17-4 是一种常见的分段围堰法导流示意图。分段围堰法导流一般适用于河床宽阔、流量大、施工期较长的工程,尤其在通航河流和冰凌严重的河流上。至于土石坝或非重力式混凝土坝,应采用分段围堰法导流,常与隧洞导流、明渠导流等河床外导流方式相结合。

分段围堰法也称分期围堰法或河床内导流,就是用围堰将建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。图17-4 是一种常见的分段围堰法导流示意图

图17-4 分期导流布置示意图

(a)一期导流 (束窄河床导流);(b)二期导流(底孔与缺口导流)
1—一期围堰;2—束窄河床;3—二期围堰;4—导流底孔;5—坝体缺口;6—坝轴线

图17-5 导流分期与围堰分段示意图

(a)二期施工;(b)三期施工
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ—施工分期

所谓分段就是从空间上将河床围护成几个干地施工的基坑段进行施工。所谓分期,就是从时间上将导流过程划分成阶段。图17-5 所示为导流分期和围堰分段的几种情况,从图中可以看出,导流的分期数和围堰的分段数并不一定相同,因为在同一导流分期中,建筑物可以在一段围堰内施工,也可以同时在不同段内施工。必须指出的是,段数分得越多,围堰工程量越大,施工也越复杂;同样,期数分得越多,工期有可能拖得越长。因此,在工程实践中,二段二期导流法采用得最多。只有在比较宽阔的通航河道上施工,不允许断航或其他特殊情况下,才采用多段多期导流法。

分段围堰法导流一般适用于河床宽阔、流量大、施工期较长的工程,尤其在通航河流和冰凌严重的河流上。这种导流方法的费用较低,国内外一些大、中型水利水电工程采用较多。分段围堰法导流,前期由束窄的原河道导流,后期可利用事先修建好的泄水道导流。常见泄水道的类型有底孔、缺口等。

(一) 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。导流时让全部或部分导流流量通过底孔宣泄到下游,保证后期工程的施工。如是临时底孔,则在工程接近完工或需要蓄水时加以封堵。底孔导流的布置形式见图17-6。

采用临时底孔时,底孔的尺寸、数目和布置要通过相应的水力学计算确定。其中底孔的尺寸在很大程度上取决于导流的任务(过水、过船、过木和过鱼)以及水工建筑物结构特点和封堵用闸门设备的类型。底孔的布置要满足截流、围堰工程以及本身封堵的要求。如底坎高程布置较高,截流时落差就大,围堰也高。但封堵时的水头较低,封堵措施就容易。一般底孔的底坎高程应布置在枯水位之下,以保证枯水期泄水。当底孔数目较多时,可把底孔布置在不同的高程,封堵时从最低高程的底孔堵起,这样可以减小封堵时所承受的水压力。

图17-6 底孔导流

(a)二期施工时下游立视图;(b)底孔纵断面;(c)底孔水平剖面
1—二期修建坝体;2—底孔;3—二期纵向围堰;4—封闭闸门门槽;5—中间墩;6—出口封闭门槽;7—已浇筑的混凝土坝体

临时底孔的断面形状多采用矩形和带有圆角的矩形。

底孔导流的优点是挡水建筑物上部的施工可以不受水流的干扰,有利于均衡连续施工,这对修建高坝特别有利。若坝体内设有永久底孔可以用来导流时,更为理想。底孔导流的缺点是:由于坝体内设置了临时底孔,钢材用量增加;如果封堵质量不好,会削弱坝体的整体性,还有可能漏水;在导流过程中底孔有被漂浮物堵塞的危险;封堵时由于水头较高,安放闸门及止水等均较困难。

(二) 坝体缺口导流

混凝土坝施工过程中,当汛期河水暴涨暴落,其他导流建筑物不足以宣泄全部流量时,为了不影响坝体施工进度,使坝体在涨水时仍能继续施工,可以在未建成的坝体上预留缺口 (见图17-7),以便配合其他建筑物宜泄洪峰流量,待洪峰过后,上游水位回落,再继续修筑缺口。所留缺口的宽度和高度取决于导流设计流量、其他建筑物的泄水能力、建筑物的结构特点和施工条件。采用底坎高程不同的缺口时,为避免高低缺口单宽流量相差过大,产生高缺口向低缺口的侧向泄流,引起压力分布不均匀,需要适当控制高低缺口间的高差。根据湖南省柘溪工程的经验,其高差以不超过4~6m为宜。

上述两种导流方式一般只适用于混凝土坝,特别是重力式混凝土坝。至于土石坝或非重力式混凝土坝,应采用分段围堰法导流,常与隧洞导流、明渠导流等河床外导流方式相结合。

图17-7 坝体缺口过水示意图

1—过水缺口;2—导流隧洞;3—坝体;4—坝顶