任務2.1 施工導流基礎知識

施工導流設計包括導流標準選擇，導流方式選擇與導流布置，導流泄水建筑物設計，圍堰設計，截流設計，基坑排水，下閘蓄水措施，施工期通航、過木、排冰與供水等。

施工導流是施工組織設計的重要組成部分，并貫穿工程施工的全過程，對樞紐的總體布置、永久建筑物形式、施工程序、施工方法、施工進度、工程造價等均有較大的影響，因此在設計過程中應全面分析各種因素，統籌安排，全面規劃，處理好洪水與施工的矛盾，力求使導流方案經濟合理，安全可靠。

2.1.1 施工導流標準

2.1.1.1 導流建筑物級別

（1）導流建筑物是指樞紐工程施工期所使用的臨時性建筑物。根據其保護對象、失事后果、使用年限和圍堰工程規模等因素劃分為Ⅲ～Ⅴ級，具體按表2.1確定。

（2）當導流建筑物根據表2.1指標分屬不同級別時，應以其中最高級別為準。但列為Ⅲ級導流建筑物時，至少應有兩項指標符合要求。

（3）規模巨大且在國民經濟中占有特殊地位的水利水電工程，其導流建筑物的級別和設計洪水標準，經充分論證后報上級批準。

（4）不同級別的導流建筑物或同級導流建筑物的結構形式不同時，應分別確定洪水標準堰頂超高值和結構設計安全系數。

（5）應根據不同的施工階段按表2.1劃分導流建筑物級別：同一施工階段中的各導流建筑物的級別，應根據其不同作用劃分；各導流建筑物的洪水標準必須相同，一般以主要水工建筑物的洪水標準為準。

（6）同一導流建筑物各部位所起作用不同時，級別應根據其作用劃分。

（7）一個枯水期將主體工程搶出水面的導流建筑物，其級別仍按表2.1確定，導流設計流量應按該枯水時段內與級別相適應的重現期標準選用。

（8）利用圍堰擋水發電時，圍堰級別可提高一級，但必須經過技術經濟論證。

（9）當導流建筑物與永久建筑物結合時，結合部分結構設計應采用永久建筑物級別標準，但導流設計級別與洪水標準仍按表2.1及表2.2規定執行。

（10）當Ⅳ、Ⅴ級導流建筑物地基地質條件非常復雜，或工程具有特殊要求必須采用新型結構，或失事后淹沒重要廠礦、城鎮時，結構設計級別可提高一級，但設計洪水標準不相應提高。

（11）確定導流建筑物級別的因素復雜，當按表2.1和上述各條規定確定的級別不合理時，可根據工程具體條件和施工導流階段的不同要求，經過充分論證，予以提高或降低。

2.1.1.2 洪水標準

（1）導流建筑物設計洪水標準。根據建筑物的類型和級別在表2.2規定幅度內選擇，并結合風險度綜合分析，使所選擇標準經濟合理，對失事后果嚴重的工程，要考慮對超標準洪水的應急措施。

（2）導流建筑物洪水標準。在下述情況下可用表2.2中的上限值：①河流水文實測資料系列較短（小于20年）或工程處于暴雨中心區；②采用新型圍堰結構；③處于關鍵施工階段，失事后可能導致嚴重后果；④工程規模、投資和技術難度用上限值與用下限值相差不大。

（3）樞紐所在河段上游建有水庫時，導流建筑物采用的洪水標準，按上游梯級水庫的影響及調蓄作用考慮。本工程截流期間還可通過上游水庫調度降低出庫流量。

（4）圍堰施工期各月填筑標準。圍堰修筑期各月的填筑最低高程以攔擋下月可能發生的最大設計流量為準。選用各月最大設計流量的重現期標準，可用圍堰正常運用時的標準，經過論證也可適當降低。

2.1.1.3 過水圍堰導流標準

（1）過水圍堰的擋水標準。應結合水文特點、施工工期、擋水時段，經技術經濟比較后，在重現期3～20年范圍內選定。當水文序列較長（不小于30年）時，也可按實測流量資料分析選用。

（2）過水圍堰級別。按表2.1確定的各項指標以過水圍堰擋水期情況作為衡量依據。

（3）圍堰過水時的設計洪水標準。根據過水圍堰的級別和表2.2選定。當水文系列較長（不小于30年）時，也可按實測典型年資料分析選用。通過水力學計算或水工模型試驗，找出圍堰過水時控制穩定的流量作為設計依據。

2.1.1.4 截流設計標準

（1）截流時段應根據河流水文特征、氣候條件、圍堰施工以及通航、過木等因素綜合分析選定。一般宜安排在汛后枯水時段，嚴寒地區盡量避開河道流冰及封凍期。

（2）截流標準一般可采用截流時段重現期5～10年的月或旬平均流量，也可結合河流水文特性及截流施工特點用其他方法分析確定。

2.1.1.5 壩體施工期臨時度汛洪水標準

當壩體筑高到不需圍堰保護時，其臨時度汛洪水標準應根據壩型及壩前攔洪庫容，按表2.3規定執行。

2.1.1.6 導流泄水建筑物封堵后壩體的度汛洪水標準

導流泄水建筑物封堵后，如永久泄洪建筑物尚未具備設計泄洪能力，壩體度汛洪水標準的確定，應對壩體施工和運行要求進行分析后，按表2.4規定執行。汛前壩體上升高度應滿足攔洪要求，帷幕灌漿及接縫灌漿高程應能滿足蓄水要求。

2.1.1.7 圍堰安全超高

（1）不過水圍堰堰頂高程及超高值。

1）堰頂高程應不低于設計洪水的靜水位加波浪高度，其安全超高不低于表2.5中數值。

2）土石圍堰防滲體頂部在設計洪水靜水位以上的超高值：斜墻式防滲體為0.8～0.6m；心墻式防滲體為0.6～0.3m。

3）考慮涌浪或沖擊水流影響，當下游有支流頂托時，應組合各種流量頂托情況，校核圍堰頂高程。

4）北方河流應考慮冰塞、冰壩造成的壅水高度。

（2）過水圍堰堰頂高程。按靜水位加波浪高度確定，不另加安全超高值。

2.1.2 施工導流布置

2.1.2.1 導流方法

施工導流的基本方法主要有兩類：一類是分段圍堰法導流；另一類是全段圍堰法導流。分段圍堰法導流就是用圍堰將水工建筑物分段分期圍護起來進行施工，其具體的分段分期數應結合具體施工條件經技術經濟分析比較后確定；全段圍堰法導流依其泄水建筑物的不同，又可分為隧洞導流、明渠導流、涵管導流及明渠隧洞組合導流等。當選定的泄水建筑物不能全部宣泄施工期間的洪水時，可采用洪水期淹沒基坑。

2.1.2.2 導流布置

（1）圍堰布置。常用的圍堰形式有草土圍堰、土石圍堰、混凝土圍堰、鋼板樁格形圍堰、框格填石圍堰等。施工時應根據當地可供材料的種類、建筑物類型、河流的地質地貌、水文氣象及工期進度要求、施工機械配備等具體條件合理選擇。圍堰的平面布置主要包括圍堰輪廓布置和確定堰內基坑范圍兩個問題。圍堰輪廓布置主要取決于圍堰種類、地質條件、防沖措施及導流泄水建筑物的布置等因素，堰內基坑范圍大小主要取決于主體工程輪廓和相應的施工方法。通常基坑坡趾距離主體工程輪廓的距離，不應小于20～30m，以便布置排水設施、基坑內施工機械、交通道路、堆放材料和模板等。開挖邊坡的大小，則視具體地質條件而定。

分段圍堰法導流時，為使水流平順，便于布置運輸道路，上、下游橫向圍堰一般不與河床中心線垂直，圍堰軸線的平面布置常呈梯形。全段圍堰法導流時，為減少工程量，上、下游圍堰多與主河道垂直。有時為了照顧個別建筑物施工，或避開岸邊較大的溪溝，也可將圍堰軸線布置成折線形。分段圍堰法一期縱向圍堰位置的確定須考慮下列因素：

1）一期先圍主河槽部分，縱向圍堰軸線與河流主流方向大致平行。

2）一期工程一般選擇在施工場地開闊、交通方便的一岸。

3）一期修建的永久建筑物要便于二期導流，并有利于樞紐提前發揮效益。

4）各期永久建筑物工程量大體平衡。

5）一期河床束窄系數K為40%～60%。

當縱向圍堰不作為永久建筑物的一部分時，基坑坡趾距離主體工程輪廓的距離，一般不小于2.0m，以便于布置排水系統和堆放模板，若無此要求，只需留0.4～0.6m。為保證基坑開挖和主體建筑物的順利施工，基坑范圍應當留有一定裕量。

（2）導流隧洞布置。應合理選定隧洞的軸線、間距、底坡、進出口位置與高程等。隧洞斷面形式選擇取決于地質條件、隧洞工作狀況（有壓或無壓）及施工條件，圓形多用于高水頭處，馬蹄形用于地質條件不良處，方圓形有利于截流與施工。隧洞斷面尺寸的大小，取決于設計流量、地質和施工條件，洞徑應控制在施工技術與結構安全允許范圍內，目前國內單洞斷面面積多在200m²以下，單洞泄流量不超過2000～2500m³/s。

有條件時，導流隧洞應與永久隧洞相結合，一般高水頭樞紐，導流隧洞可考慮與永久隧洞部分結合，中低水頭可考慮全部結合。

（3）導流明渠布置。分岸坡布置和灘地布置兩種形式。設計時主要是確定導流明渠軸線位置、導流明渠進出口位置和高程，其具體布置原則與要求可參考有關資料。應合理選擇明渠斷面形式，科學選定明渠的糙率，進而綜合分析確定明渠斷面尺寸。明渠一般多設計為梯形斷面，當渠底為堅硬巖基時，可設計成矩形斷面；若有特殊要求，也可設計成復式梯形斷面。明渠斷面尺寸由設計導流流量控制，并受地形、地質和允許抗沖流速影響，應按不同的明渠斷面尺寸與圍堰高程和組合，通過分析論證后確定。

（4）明渠與隧洞組合導流布置。當壩址河床狹窄，或河床覆蓋層較厚，而導流流量大，單一明渠或隧洞導流泄量不夠，如兩岸地形、地質條件分別適合于布置明渠和隧洞，可考慮明渠結合隧洞導流。導流明渠和隧洞以分別布置在左右岸為宜。

2.1.3 施工截流

2.1.3.1 截流方式選擇

常用截流方式主要有平堵法、立堵法、平立堵或立平堵的綜合截流方式；若壩址處于峽谷地區，岸坡險峻，交通不便時，利用定向爆破截流；或預先在河床上澆筑巨大的混凝土塊體，合龍時將其支撐體炸斷，使塊體落入水中，將龍口封閉；對于人工泄水道，常在泄水道中預先修建閘墩，最后采用下閘截流。

在截流設計時，應充分考慮影響截流的條件，擬定幾種可行的方案，通過水文氣象條件、地形地質條件、綜合利用條件、設備供應條件、經濟指標等全面分析，經技術經濟比較后選定最佳方案。

2.1.3.2 截流時間和設計流量的確定

截流時間應根據樞紐工程施工控制性進度計劃或總進度計劃決定，一般定于枯水期初。

根據已選定的截流時段，采用該時段內5～10年一遇月或旬的平均流量作為設計流量。

在截流設計時，根據歷史水文資料確定的枯水期和截流流量與截流時的實際水文條件往往有一定出入。因此，在實際施工中，還應根據當時的水文氣象預報所做的水情分析進行修正，最后確定截流時間與截流流量。