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水工建筑物项目化实训包—水闸实训包

导流建筑物设计

《水工建筑物项目化实训包》项目组

2015年3月

水工建筑物项目化实训包—

水工建筑物项目化实训包—水闸实训包

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1导流建筑物设计

1.1导流泄水建筑物的类型及应用

?施工导流的方法大体上分为两类：一类是全段围堰法（即河床外导流），另一类是分段围堰法导流（即河床内导流）。

1.1.1全段围堰法导流

全段围堰法导流是在河床主体工程的上下游各建一道拦河围堰，使上游来水通过预先修筑的临时或永久泄水建筑物（如明渠、隧洞等）泄向下游，主体建筑物在排干的基坑中进行施工，主体工程建成或接近建成时再封堵临时泄水道。这种方法的优点是工作面大，河床内的建筑物在一次性围堰的围护下建造，如能利用水利枢纽中的永久泄水建筑物导流，可大大节约工程投资。

全段围堰法按泄水建筑物的类型不同可分为：明渠导流、隧洞导流、涵管导流、渡槽导流等。

1、明渠导流

上下游围堰一次拦断河床形成基坑，保护主体建筑物干地施工，天然河道水流经河岸或滩地上开挖的导流明渠泄向下游的导流方式称为明渠导流。

1）明渠导流的适用条件

如坝址河床较窄，或河床覆盖层很深，分期导流困难，且具备下列条件之一者，可考虑采用明渠导流。

（1）河床一岸有较宽的台地、垭口或古河道；

（2）导流流量大，地质条件不适于开挖导流隧洞；

（3）施工期有通航、排冰、过木要求；

（4）总工期紧，不具备洞挖经验和设备。

国内外工程实践证明，在导流方案比较过程中，如明渠导流和隧洞导流均可采用时，一般是倾向于明渠导流，这是因为明渠开挖可采用大型设备，加快施工进度，对主体工程提前开工有利。对于施工期间河道有通航、过木和排冰要求时，明渠导流更是明显有利。

（a）在岸坡上开挖的明渠；（b）在滩地上开挖并设有导墙的明渠1-

（a）在岸坡上开挖的明渠；（b）在滩地上开挖并设有导墙的明渠

1-导流明渠；2-上游围堰；3-下游围堰；4-坝轴线；5-明渠外导墙

图1明渠导流示意图

导流明渠布置分在岸坡上和滩地上两种布置形式。如图1所示。

（1）导流明渠轴线的布置

导流明渠应布置在较宽台地、垭口或古河道一岸；渠身轴线要伸出上下游围堰外坡脚，水平距离要满足防冲要求，一般50～100m；明渠进出口应与上下游水流相衔接，与河道主流的交角以30°为宜；为保证水流畅通，明渠转弯半径应大于5倍渠底宽；明渠轴线布置应尽可能缩短明渠长度和避免深挖方。

（2）明渠进出口位置和高程的确定

明渠进出口力求不冲、不淤和不产生回流，可通过水力学模型试验调整进出口形状和位置，以达到这一目的；进口高程按截流设计选择，出口高程一般由下游消能控制；进出口高程和渠道水流流态应满足施工期通航、过木和排冰要求；在满足上述条件下，尽可能抬高进出口高程，以减少水下开挖量。

3）导流明渠断面设计

（1）明渠断面尺寸的确定。明渠断面尺寸由设计导流流量控制，并受地形地质和允许抗冲流速影响，应按不同的明渠断面尺寸与围堰的组合，通过综合分析确定。

（2）明渠断面形式的选择。明渠断面一般设计成梯形，渠底为坚硬基岩时，可设计成矩形。有时为满足截流和通航不同目的，也有设计成复式梯形断面。

（3）明渠糙率的确定。明渠糙率大小直接影响到明渠的泄水能力，而影响糙率大小的因素有：衬砌的材料、开挖的方法、渠底的平整度等，可根据具体情况查阅有关手册确定，对大型明渠工程，应通过模型试验选取糙率。

2、隧洞导流设计

上下游围堰一次拦断河床形成基坑，保护主体建筑物干地施工，天然河道水流全部由导流隧洞渲泄的导流方式称为隧洞导流。

1）隧洞导流适用条件

导流流量不大，坝址河床狭窄，两岸地形陡峻，如一岸或两岸地形、地质条件良好，可考虑采用隧洞导流。

（a）土石坝枢纽；

（a）土石坝枢纽；（b）混凝土坝枢纽

1-导流隧洞；2-上游围堰；3-下游围堰；4-主坝

图2隧洞导流示意图

导流隧洞的布置如图2所示。一般应满足以下条件：

（1）隧洞轴线沿线地质条件良好，足以保证隧洞施工和运行的安全。

（2）隧洞轴线宜按直线布置，如有转弯时，转弯半径不小于5倍洞径（或洞宽），转角不宜大于60°，弯道首尾应设直线段，长度不应小于3～5倍的洞径（或洞宽）；进出口引渠轴线与河流主流方向夹角宜小于30°。

（3）隧洞间净距、隧洞与永久建筑物间距、洞脸与洞顶围岩厚度均应满足结构和应力要求。

（4）隧洞进出口位置应保证水力学条件良好，并伸出堰外坡脚一定距离，一般距离应大于50m，以满足围堰防冲要求。进口高程多由截流控制，出口高程由下游消能控制，洞底按需要设计成缓坡或急坡，避免成反坡。

3）导流隧洞断面设计

隧洞断面尺寸的