1、p DL 中华人民共和国电力行业标准DL/T 5087-1999 水电水利工程围堪设计导则条文说明主编部门z长江水利委员会长江水利勘测规划设计研究院批准部门z中华人民共和国国家经济贸易委员会件til咆片也陋、“1999北京目次3 总则.4 设计标准与基本资料.20 5 围堪型式选择.24 6 围堪布置7 围堪断面设计.35 8 围堪基础处理设计419 围堪施工设计. 6 10 围堪观测与拆除设计.418 3总则3. 0.1 我国在大中型水电水利工程建设中修建了各种型式的围堪，通过围堪设计、施工、运行的实践，积累了丰富的经验。为适应我国水利水电建设事业发展的需要，不断提高围堪设计水平，特编制本导
2、则。1989年能源部（原电力部）和水利部颁发的SDJ338对围堪设计作了原则规定，以该规范为母本，制定本导则。3.0.2 围堪设计在确保施工及运行安全的前提下，尽量考虑利用当地材料，以求经济合理；围堪设计方案，不仅要考虑施工方便，而且还要考虑后期拆除方便。大中型水利水电工程围堪设计应对围堪型式、平面布置、围堪断面结构及基础处理等进行多种方案研究，并通过综合经济分析比较最后确定。3.0.3 与永久建筑物相结合的围堪，不仅承担施工导流期挡水任务，且在工程运行后成为永久建筑物的一部分，如纵向围堪的坝体段及导墙段等部位，应按；j(久建筑物标准设计。三峡工程的混凝土纵向围堪坝体段及下纵段（工程运行后为溢
3、流坝段与右岸电厂的导墙）均按永久建筑物设计。3.0.4 围堪设计除了执行本导则外，还应符合现行国家、行业标准的有关规定。19 4 设计标准与基本资料4. 1设计标准4.1. 1 围堪级别划分依据SDJ338第2.2. 1条。在大江大河上修建围堪，若围堪高度超过70m，拦蓄库容大于10m3，围堪失事后果极为严重，围堪级别应相应提高。例如：长江三峡工程二期上游土石围堪最大高度达82.5m，拦蓄库容20m3，使用年限4年5年，围堪失事将直接威胁下游葛洲坝工程和宜昌市的安全，延误三峡工程建设工期，推迟发电，造成长江断航，后果严重，因此二期上游土石围垣按E级建筑物设计；三峡工程三期上游碾压混凝土围堪最大
4、高度达124m，拦蓄库容147m飞已属高坝大库，使用年限虽3年4年，但该国堪不仅保护三期基坑施工，还扭负着挡水发电和保证通航的重任，长期在高水头下运行，围堪一旦失事，对下游葛洲坝工程及宜昌市将造成重大灾害，致使三峡工程左岸电站发电中断和长江断航，危害极大。因此，三期上游碾压混凝土围堪按I级建筑物设计。鉴于三峡围堪工程是特例，故在规范与导则中围堪最高级别仍定为E级建筑物。4.1. 2 围堪设计洪水标准常用频率法确定，根据围堪类型和级别，按SDJ338选用。还应考虑可能遭遇超标准洪水时的紧急措施。围堪设计洪水标准也可采用典型水文年法确定。例如z长江葛洲坝工程周堪设计考虑坝址水文观测系列达96年，设
5、计洪水采用典型年法，选择1954年实测最大洪水流量66800m3/s（相当于理论频率重现期约10年），作为围堪设计洪水流量，采用1896年实测最大洪水流量71100m3/s （相当于理论频率约20年）作为校核流量，对于大江上游土石围堪和上游纵向钢板桩格型围堪担负挡水发电重任，选用1788年的历史调查洪水86000m3/s （相当于理论频率约120年）作为保堪流量。巴基斯坦的塔贝拉水利工程围堪设计标准采用10年实测最大洪水流量21300旷s；曼格拉水20 利工程围堪设计洪水标准则按1959年实测最大洪水流量23600m3 /s （相当于20年一遇洪水），说明各工程取用的洪水标准不同，因此，围堪设
6、计洪水标准应视本工程实测水文观测系列和具体情况综合分析确定。4.1. 3 过水围堪的挡水标准在重现期3年20年范围内选定。由于过水围堪在汛期允许淹没基坑，其选择的挡水流量标准不同，每年围堪过水淹没的次数就不同。若围堪设计挡水流量标准太高，导流建筑物工程费用增大，但由于过水次数减少，淹没基坑损失的费用相应减少，而有效施工时间增长，可缩短工期F反之，若围堪设计挡水流量标准太低，导流建筑物工程费用减少，工期增长。因此，过水围堪设计挡水流量标准的选择需进行全面的技术经济比较。我国一些水电工程（如乌江搜、隔河岩）过水围堪设计挡水流量标准采用实测流量分析法，通过对围堪过水次数和停工天数的分析比较，选择合理
7、的挡水流量标准。若实测水文系列较长，视围堪情况也可按实测典型年资料分析选用。4.2基本资料4. 2.1 围堪设计所需的坝址水文、气象资料可利用枢纽主体建筑物设计需要的资料。水文资料中频率计算值包括1%、2%、5%、10%、20%频率的全年和枯水期时段及分月瞬时最大及日平均流量，典型洪水过程线z枯水期逐月平均流量及5%、10%、20%月平均流量。例如：长江葛洲坝工程、三峡工程围堪设计需要枯水期逐月分旬平均流量及5%、10%、20%旬乎均流量。坝址水位流量关系曲线通常取围堪轴线的水位流量，但对于河道水位比降较大的坝址，需测出上下游围堪处的水位流量关系。坝址降雨、冰情、气温及风速资料可利用主体建筑物
8、结构设计和施工设计所需要的资料。4.2.2 围堪设计所需坝址地形、地质资料主要是：围堪范围内的地形、地质图：围堪基础覆盖层、基岩特性，力学指标及渗透资料F用于围堪防渗土料、防冲块石料及堪体填料的料场资料。21 4.2.3 围堪平面布置方案研究，需要植纽总布置图、永久建筑物结构型式和施工程序等资料。对于分期导流方式，纵向围堪位置直接影响枢纽布置方案和施工程序。4.2.4 围堪施工设计依据施工导截流方式、模型试验及枢纽工程施工总布置、总进度进行布置和安排。4.2.s 围堪运行期水力学条件应按围堪设计标准及设计洪水流量和导流泄水条件进行水力学计算，求得围堪挡水水位及附近的流速值。对于属N级以上的建筑
9、物围堪尚需通过水工模型试验验证，并测出围堪附近的水流流态及流速资料。对于有漂木和排冰的河道，尚需查明漂木和排冰情况，以便于设计研究漂木和排冰措施。在有航运要求的河道修建围堪必须尽量减小围堪对航运的影响，并采取措施避免或缩短断航期。4.2.6 过水围堪运行期的挡水条件按挡水时段的设计流量和导流泄水条件计算围堪挡水位。过水水力学条件可按围堪过水设计洪水流量和导流泄水建筑物联合泄流进行计算，求得围堪过水泄流量及平均流速。鉴于围堪过水最大流速不一定出现在设计洪水流量，因此，应选择几组流量进行计算。同时，对围堪下游消能防冲也应进行水力计算。对于E、N级过水围堪宜通过水工模型试验测得围堪过水流态及流速资料
10、。4.2.1 国堪平面布置一般距主体建筑物较近，尤其是纵向围堪困位置限制，靠近主体建筑物布置，需分析研究主体建筑物基础开挖断面和爆破对围堪稳定及堪基渗透的影响。通常，主体建筑物基础开挖采用控制爆破，基岩开挖的开口边线与围堪坡脚距离宜控制在lOm20m，还需满足基坑排水站和施工道路布置的要求。4.2.s 全问床断流方案、导流隧洞及明渠泄流可能造成对下游围堪的冲刷，一般在导流隧洞及明渠出口平面布置时，尽量使主流远离围堪坡脚。对大、中型导流围堪工程尚需通过水工模型试验，测出下游围堪坡脚处的流速、流态资料，供设计研究围堪防冲保护方案。分期导流方案，利用束窄河床泄流或已建的永久泄水建22 筑物泄流，对纵
11、向围堪及下游横向围堪坡脚可能造成冲刷，拟先进行水力学计算分析，必要时通过水工模型试验验证。4.2.9 围堪设计需了解坝址河段泥沙资料，包括河流泥沙含量、泥抄的物理力学指标、渗透系数，以便分析围堪修建后，上、下游围堪迎水坡脚泥沙龄积范围及淤积厚度。分期导流方案，一期围堪束窄河床后，对河床覆盖层造成冲刷，需分析河床覆盖层冲刷范围及冲刷深度。巴23 5围堪型式选择s. 1选择原则s. 1. 1 围堪属挡水建筑物，虽系临时工程，但在运行期必须安全可靠，应满足水工建筑物的稳定、防渗及抗冲要求。s.1. 2 围堪系临时建筑物，通常围堪施工安排在一个枯水期修筑至设计高程或度瓶高程，以保安全度泪，因此，围堪施
12、工工期紧s同时，围堪在围护的永久建筑物投入运行前，需拆除部分埋体或全部堪体。故在选择围堪型式时，应考虑堪体结构简单、施工方便，在保证围堪施工质量的前提下，有利于加快施工速度和后期拆除。s. 1.3 围堪基础处理使其满足堪体稳定和防事要求，围堪型式选择时，应结合围堪基础地质（含堪基覆盖层及基岩）条件，尽量简化基础处理方案，在保证施工质量前提下，以加快围堪施工进度。围堪与岸坡或建筑物连接需满足防掺和稳定要求，应视岸坡地形、地质条件和建筑物的结构特点选择连接简便的接头型式。s.1. 4 围堪型式选择应充分利用当地材料和主体建筑物基础开挖料，在大中型水电工程中应优先选用土石围堪，以便于填筑和拆除。s.
13、1.s 围堪型式选择应尽可能使堪体与主体建筑物相结合，以节省工程投资。例如辽宁省山美土石坝高72.Sm，上游土石围堪高18m，作为土石坝的一部分；三峡工程二期下游纵向混凝土围堪高56. Sm，与溢流坝导墙相结合。s.1. 6 围堪是临时建筑物，设计标准不宜太高，在围堪型式选择时要能适应防凯抢险施工需要，在遇超标准洪水时，采取应急措施加高围堪。24 s.2土石围墙5. 2. I 土石围堪的优点是可利用当地材料，堪基易于处理，施工和拆除都较简便，属常用的围堪型式。5.2.2 土石围堪防掺体填料应视坝址料源情况，综合分析比较选定。坝址附近如有渗透系数小于o.110-3cm/s的土料，应优先采用。若坝
14、址附近有砾石土料或风化页岩石撞，碾压密实后渗透系数达5.010-3cm/so.110元m/s，可用作防渗料，采用加大防渗体断面以满足围堪防渗要求。例如z长江葛洲坝二、三江上游土石横向围堪采用砂壤土心墙防渗体z大江下游土石横向围堪高度30m34m，词床部位轴线长780m，堪基砂砾石覆盖层厚度lOm15m，平均事透系数17m/d，最大85m/d，围堪防渗体采用二江基坑开挖的带土质精砂岩石渣和二江围堪拆除的砂壤土及砂砾石混合料，在截流值堤设砂砾石过搜带，其迎水侧全部抛填混合料，水下边坡1: 4，水上边坡1: 3，实测混合料的渗透系数.0 10-3cm/ss.o10-3cm/so围堪运行五年，实测最大
15、渗水量1200m3/h，随着围堪坡脚处淤积，渗水量逐渐减小05. 2.3 除主料防渗体以外的其他材料防渗体za）土工膜用于土石坝防渗材料是近10年的事。土石围堪防渗体的水上部位应优先选用土工膜防渗。福建省水口水电站二期上、下游土石围堪基础覆盖层厚24m，采用泥浆固壁冲击钻造孔成槽捷筑混凝土防渗墙，上部接土工膜心墙，高度26m，土工膜防掺面权4,44l04m2，围堪运行防渗效果良好。b）现浇混凝土心墙主要用于堪体水上部位，堪体水下部位常结合国堪基础防掺墙采用泥浆固壁冲击钻造孔成槽，捷筑水下混凝土。例如z长江葛洲坝工程大江上游土石围堪水下部位最大部度40m，防渗墙采用泥浆固壁冲击钻造孔成槽捷筑混凝
16、土防渗墙，其水上部位防掺心墙高lOm，采用现浇温凝土防掺墙，围堪运行5年防渗效果良好。25 c）目前，在阿床覆盖层中泥浆固壁冲击钻造孔成槽挠筑混凝土防渗墙最大深度已达68m。但据国内已建防渗墙设计及施工经验，对于覆盖层深度超过60m的防渗墙或在填料未经压实的堪体中建造高度超过30m的防渗心墙，计算防渗墙体拉应力超过混凝土允许拉应力，需研究采用结构措施。葛洲坝工程大江上游土石围堪堪体最大高度50m，水下填料高度20m30m，防渗心墙采用两排棍凝土防渗墙；三峡工程二期上游土石围堪，堪体最大高度82.5m，水下填料高度达60m，防惨心墙设计为两排混凝土防揍墙，拟使用反循环冲击钻机施工。d）沥青混凝土
17、斜墙和心墙可用于围堪防渗体的水上部位。洒青混凝土斜墙下接茹土斜墙铺盖，其插入黠土斜墙的深度为0/2 lh) H （水头）。册青海凝土心墙下接混凝土防渗心墙，通常在接缝处设止水片，也可采用铺设沥青含量较高的拥青混凝土加厚层或填以前青玛琦脂等填料，以防止接缝脱开。e）钢板桩心墙因其施工简单，且铜板桩可重复使用，故在国外水电工程应用较广泛。通常，钢板桩高度12m15m为宜，适合于砂质基础。对于砂砾石覆盖层，其卵石含量少于40%，且粒径大于20cm的含量少于10%较适宜。例如z陕西省安康水电站一期围堪基础砂卵石覆盖层厚8m15m，采用插打钢板桩防渗墙，围堪运行防渗效果较好。s.2.4 纵向土石围堪的坡
18、脚流速4m/s5m/s，可采用抛块石防冲体保护，控制块石粒径O.3m O. 7m，重量90kg500险，面层抛34层粒径大于0.8m，重量大于700kg的大块石保护。例如：长江葛洲坝一期土石纵向围埋下游矶头坡脚抛投块石防冲体保护，块石粒径o.3m O. 7m；面层大块石粒径。.8m1.Om ，运行5年，、汛期最大流速5.2m/s，防冲效果良好。若围堪坡脚流速大于5m/s，采用块石防冲体保护尚不能保证安全运行需研究专门的防冲措施，可采用钢筋笼块石或混凝土防冲板保护，其保护宽度视该部位的覆盖层情况而定，钢筋笼块石及混凝土防冲板均要考虑适应基础冲塌变形，以防止围堪坡脚基础覆盖层被水流淘刷。例26 如
19、z长江葛洲坝一期土石纵向围堪上游丁坝坡脚流速达7.2m/s, 采用混凝土块柔性排保护坡脚，混凝土块尺寸4m4m及8m8m，厚1.2m 1. 7m，相邻块之间选用可变形的钢筋型式连接，围堪运行5年，防冲效果良好。s.2.s 土石围堪过水单宽流量小于40m3/(s m），流速在5m/s以内，可采用铅丝笼块石或大块石（粒径Q.5m O. 8m）保护；流速Sm/s7m/s，可采用钢筋笼块石、加筋块石、特大块石（重3tSt）保护；流速7m/slOm/s采用浆砌块石、泪凝土块保护。工程实践证明，土石过水围堪仅用单宽流量衡量设计指标尚不够全面。例如z湖北省清江隔河岩工程下游土石过水围堪轴线长度200m，堪顶
20、过流量8000m3/s时，堪顶单宽流量40m3/(s m），下游坡面水深7m4.5m，最大流速12.3m/s，堪顶及下游坡水深8. Sm 7. Sm，最大流速10.2m/s p堪顶过流量13700m3/s，单宽流量68.5m3/ (s m）时，堪顶及下游坡水深llmlOm，最大流速7.3m/s，说明围堪过流量超过8000m3/s，堪顶及下游坡水深增大，形成潜堪，流速反而减小。因此，采用单宽流量和流速衡量土石过水围堪设计指标较为全面。土石围堪过水单宽流量大于40m3/ (s m），流速大于lOm/s，需仔细分析围堪过水水力条件，并通过水工模型试验研究采取防冲措施以确保安全运行。广西红水词大化水电
21、站土石过水围堪高17.5m，设计过流量8420旷s最大单宽流量104m3I (s m），流速11.6m/s，采用3.3m 2m, 厚o.7m混凝土块保护，实际过流量5140m3/s，最大单宽流量70. 4m3/ (s m）。贵州省普定水电站土石过水围堪高15.5m，设计过流量3890m3/s，最大单宽流量75m3I (s m），流速12.Sm/s, 采用3m3m，厚O.5m混凝土块保护，实际过流量2600m3/s，最大单宽流量53m3I (s m）。湖北省清江隔河岩工程下游土石过水围堪高16m，覆盖层厚8m19m，设计过流量13700m3/s，最大单宽流量68.5m3 I (s m），流速12
22、.4m/s，采用lOmlOm，厚1. 5m混凝土块保护，实际过流量10700m3/s，最大单宽流量50. 4m3/ (s m），流速11.5m/s。上述土石过水围堪虽然单宽流27 量大于40m3/(s m）或流速大于lOm/s，但运行实践证明，采用的防冲保护措施效果良好。5.3混凝土圄埋5.3.1 混凝土围堪具有抗冲及抗渗能力大，断面尺寸小，易于与永久混凝土建筑物相连接，堪体可过水等优点，故在我国水电工程中，大多数纵向围堪和横向过水围堪采用混凝土围堪。例如：三门峡、丹江口、水口、五强漠、三峡等大型水电工程的纵向围堪采用混凝土围堪；乌江踱、岩滩、隔河岩等大型水电工程的过水围堪采用混凝土围堪。混凝
23、土围堪常用重力式和拱型。例如z贵州乌江撞上游过水围堪，湖北省清江隔河岩水电站上游过水围堪都做成拱型围堪。5.3.2 碾压混凝土每米3的水泥用量为50kg70kg（胶凝材料总量140kg165kg，粉煤灰掺量约为55%65%），较常态混凝土的水泥用量低。混凝土浇筑方法简单，施工速度快，劳动强度大的立模工作量减少，并取消了冷却水管和接缝灌浆工艺，减少材料用量，节省工程投资。我国在混凝土围堪中已推广采用碾压混凝土，例如：广西岩滩水电站，上、下游过水围堪均采用碾压混凝土围堪，上游围堪高52m，轴线长278m，碾压温凝土量17.2万m3；下游围堪高42m，轴线长260m，碾压混凝土量11.3万m3。湖北
24、省清江隔河岩水电站上游过水围堪采用碾压混凝土围堪，围堪高42m，轴线长290m，碾压混凝土量11.1万m气江西省万安水电站上游过水围堪采用碾压棍凝土围堪，围堪高24m，轴线长234m，碾压混凝土量5.4万m气福建省水口水电站纵向围堪采用碾压混凝土围堪，围堪高26m，轴线长280m，碾压混凝土量28万3 口l0 5.3.3 纵向混凝土围堪本身抗冲流速可达20m/s，但对围堪迎水面的基础需采取相应的防冲保护措施，才能确保围堪安全运行。根据围堪基础的地质情况，在围堪迎水面基础宜研究用混凝土防冲板保护方案，若布置防冲板有困难，也可采取挖防冲槽浇筑混凝28 土保护方案。5.3.4 混凝土过水围堪需通过分
25、析计算，拟定下游消能工及防冲措施，以保护下游河床及两岸基础，并应经过水工模型试验验证。对上游过水围堪尚需考虑大坝施工形象面貌对围堪下游消能工的影响，并按下游水力衔接最不利的工况进行防冲设计。若围堪基础地质、地形条件尚好，可采用挑流消能，以减少下游防护工程量，简化施工；若围堪基础地质、地形条件较差，宜采用底流消能，但下游防护工程量大，需视施工条件及工期的可行性，进行综合分析比较。5.4其他型式围堪5. 4.1 浆砌块石围堪所用的石料、砂砾料可以就地取材，所用水泥、钢材、木材的消耗量较混凝土围堪少，投资也较省。较土石围堪工程量小，抗冲性能好，且施工期允许过水。浆砌块石围堪可作纵向围堪和横向过水围堪
26、。浆砌块石围堪需在干地施工，以保证砌石质量。若具备水下施工条件，可将水下部分浇筑混凝土，水上部分采用浆砌块石。例如：隔问岩下游围堪缺口封堵纵向隔墙及导流隧洞封堵期为保证坝下游供水而修筑的土石围堪纵向导墙均采用浆砌块石。木笼围堪是木结构框架和散粒填料组成的混合结构，在华东及中南地区修建的水电工程，例如：黄坛口、梅山、新安江、富春江、乌溪江、建漠、拓模等工程中有应用实例。该种型式围堪具有适用性广、施工快，较土石围堪工程量小，抗冲能力强等优点。可在水深lOm15m的河流中进行施工，用作纵向围堪和过水围堪（顶部需设混凝土防冲盖极）有较明显优点。建溪工程的木笼围堪高度达20m；湖南拓溪水电站上游过水围堪
27、高34m，下部土石围墙，上部接木笼围堪的木笼土石混合围堪；新安江水电站上游木笼围堪高14.2m，堪顶过水单宽流量32.6m3/ (s m), 下游木笼围堪高15.7m，堪顶过水单宽流量47.3m3/ (s m）。木笼围堪要消耗大量木材，因此应用受到限制。29 浙江富春江水电站上游过水围堪，高度28m，采用竹笼背水侧设土石支撑体的竹笼土石混合国堪，围堪顶部采用竹筋混凝土面板保护，溢流单宽流量30m3/(s m）。宁夏八盘峡水电站三期上游围堪采用草土围堪高达17m，实际挡水高度14m.s. 4. 2 美国马克兰德水电站厂房施工围堪采用双排圆筒形格体，高度达35m；美国肯塔基水电站围堪采用花瓣形，格
28、体高度为29. 87m。葛洲坝工程二期纵向围堪采用干地施工，先浇筑混凝土基座，上接铜板桩格型围堪，困筒形格体直径19.87m，高19.5m，在混凝土面上插打铜板桩形成圆筒格体，再回填砂砾石料。30 6围埋布置6. 1布置原则6. 1. 1 围堪平面布置的原则。6.1.2 围堪与岸坡接头设计应保证堪体与岸坡接合面具有良好的防渗性能，并防止岸坡附近的埋体产生不均匀沉陆而开裂及土石围堪防渗体产生水平劈裂。土石围堪与混凝土建筑物的连接型式，应使围堪不致产生裂缝，防止与防渗体接触带产生穆透变形，以保证围堪稳定，并使结合面具有良好的防渗性能。6.1. 3 围堪布置应考虑水力学条件及防冲要求：a）纵向围堪布
29、置既要考虑沿线堪体坡脚附近水流平顺，还需兼顾上、下游横向围堪坡脚附近的流态、流速情况，避免水流紊乱对横向围堪坡脚造成危害性冲刷。例如z葛洲坝一期土石纵向围堪因围护二期纵向围堪上、下游端部弯段施工的需要，上游横向段与纵向段的相接处和下游横向段与纵向段的相接处形成凸出部位称矶头），起到挑流作用，矶头部位坡脚流速达5m/s7m/s，纵向段沿线及下横段坡脚处为回流区，流速lm/s2m/s,对矶头部位进行重点防冲保护，运行实践证明此设计是成功的。b）过水围堪布置需考虑堪顶过水的流态、流速情况，尽量使水流平顺、均匀宣泄，避免水流集中及水流紊乱，而对堪体和两岸及下游基础造成危害性冲刷。c）围堪与导流泄水建筑
30、物（包括临时的导流建筑物和永久泄水建筑物）进出口的距离应视导流世水建筑物泄流的流态及流速情况而定，一般距进口lOm50m，距出口30mlOOm，或在导流泄水建筑物进出口修筑一定长度的导墙，以防止导流泄水建筑物泄流对围堪坡脚造成危害性冲刷。6.1. 4 围堪位置应考虑基础覆盖层及基岩条件，围堪防渗轴线宜选择在覆盖层较薄和基岩条件较好的部位，以减少围堪基础防渗31 处理工程量。6. 1. 5 围堪布置应尽量避开两岸模流进入基坑，同时堪体与岸坡接头需防止两岸溪沟的水流对围堪坡脚的冲刷。围堪布置若较难避开两岸模沟对堪体的影响，可研究将提沟改道引至围堪坡脚的下游。例如：葛洲坝工程大江下游土石围堪与右岸坡
31、接头位于紫阳阿（实测最大流量20m3/s）出口处，设计采用打一条长138m的改道隧洞（宽4m，高4.5m的圆拱直墙断面）将紫阳河出口向下游移200m引人长江，避免了紫阳河出口水流对围堪坡脚的冲刷，运行效果很好。6.2断流围埋布置6.2.1 围堪轴线布置原则。6.2.2 上、下游横向围堪迎水坡脚距导流泄水建筑物进出口的距离，通常，距导流世水建筑物进口，混凝土围堪为lOm30m，土石围堪为30m50m；距导流泄水建筑物出口，混凝土围堪为30m50m，土石围堪为50mlOOm。以防止导流泄水建筑物泄流对围堪坡脚造成危害性冲刷。6.2.3 上、下游横向围堪通常布置为直线，若为围护永久建筑物施工需要，围
32、堪可布置为折线，例如：葛洲坝工程二期上、下游土石横向围堪为围护大江船闸及导航墙施工，围堪布置为折线。对于横向混凝土围堪及浆砌块石围堪，为减少工程量，视地形、地质条件也可布置呈拱形或曲线形。6.2.4 上、下游横向过水围堪轴线通常与河道水流向垂直布置，使垣顶泄流均匀、平顺，避免水流集中及紊乱水流对堪体和两岸及下游基础造成危害性冲刷。6.3分期圄堪布置6.3.t 分期围堪布置，主要是合理拟定纵向围堪的位置。通常，在大江大河上修建纵向围堪，水深、流急，其施工难度较大。因此，纵向围堪位置大多选在坝址河床漫滩基岩较高处，以避开河32 道主流区。纵向围堪位置还应根据枢纽布置要求，考虑导流流量和导流期间的水
33、力学条件及对通航的影响，围堪及河床的防冲保护措施等因素，综合分析比较，以确定最优布置方案。通常，对在岩基和覆盖层厚度小于3m的河床，一期围堪束窄河床程度可控制在40%60%，例如：新安江、西津水电站一期围堪束窄河床程度为60%，青铜峡水电站一期围堪束窄河床程度达70%。对河床较宽，且纵向围堪建在覆盖层基础上，一期围堪柬窄河床程度取用30%40%，例如：大化水电站一期围堪束窄河床程度为40%，罗马尼亚与南斯拉夫在多瑞河上合建的铁门水电站一期围堪柬窄程度为35%。但在大江大河上修建纵向围堪影响因素较多，一期围堪束窄、河床程度宜采用30%左右，例如：长江葛洲坝工程和三峡工程因受地形、地质条件和施工通
34、航等因素的制约，一期围堪束窄河床程度分别为25%和30%。三峡工程，一期围堪束窄河床的范围必须考虑一期工程施工期的通航要求，其围护的建筑物为混凝土纵向围堪和导流明渠，但为满足二期施工通航要求，除导流明渠在流量20000m3/s以下通航外，另在左岸建一座全年通航的临时船闸。6.3.2 横向围堪与纵向围堪的布置主要考虑尽量缩短纵向围堪的长度，横向围堪与纵向围堪的交角通常为120。90。6.3.3 混凝土纵向围堪与横向国堪相接，通常在混凝土围堪上设混凝土剌墙插入土石围堪防渗体内以使防渗体封闭。土石纵向围堪与土石横向围堪相接，其接头处的防渗体必须封闭，满足防渗要求。两期共用的纵向围堪需考虑两侧的上、下
35、游段与横向围堪防渗体的接头型式，既要求与一期上、下游横向国堪防渗体形成封闭接头，同时预留的与二期上、下游横向围堪防渗体接头，还需考虑在一期导流期间的防冲保护措施。6.3.4 纵向围堪的长度一般伸出上、下游横向围堪坡脚lOm30m，也可在与纵向围堪相接的堪体坡脚设置块石防冲体，防止泄流对围堪坡脚造成的危害性冲刷。6.3.S 纵向围堪尽量是两期共用，但两期共用的纵向围堪大多采33 用混凝土围堪或铜板桩格型围堪，在大江大河中修建施工难度较大，通常先修一期围堪，围护形成基坑再修筑二期纵向围堪。一期纵向围堪布置主要满足围护一期工程永久建筑物的施工和一期导流水力学条件的要求，通常布置为平行河道的直线。为围
36、护二期纵向围堪上、下游端部弯段施工，在上、下游横向段与纵向段相接处需布置呈凸出的形状，应对其堪体坡脚重点防冲保护。二期纵向围堪分为三段z中间为坝体段，属永久建筑物，位于坝体上游的称上纵段，位于坝体下游的称下纵段。二期纵向围堪平面布置中间段为直线，上、下纵段常呈弯段，以满足永久建筑物泄流条件要求。对采用三期导流的混凝土纵向围堪，二、三期共用。例如z长江三峡工程，福建闽江水口工程均采用三期导流方式，其纵向围埋为二、三期共用的混凝土纵向围堪。6.3.6 纵向围堪背水坡脚距永久建筑物基础开挖边坡开口线不宜小于lOm，若布置有困难，可在背水坡脚处设置临时挡墙。对永久建筑物基础开挖较深时，应对围堪基础岩层
37、中的软弱层面稳定进行核算。34 7围堪断面设计1.1断面设计要求7. 1. 1 不过水围堪堪顶高程按设计洪水的静水位加波浪高度，再加安全超高，围堪的波浪高度包括风浪沿围堪边坡的爬高和风浪辈高，计算公式可参照水工设计手册第四卷第十八章土坝中的有关公式。表5.1. 1不过水围堪堪顶安全超高下限值引自SDJ338表2.2. 5。其他类型围堪如铜板桩格型围堪、框架填石围堪、竹笼围堪、革土围堪等安全超高值可按土石围堪值取用。7.1. 2 过水围堪堪顶高程按设计洪水的静水位加波浪高度，不计安全超高值。7.1.3 围堪顶宽主要考虑施工和防瓶抢险要求。a）土石围堪高度20m50m，堪顶宽度7mlOm。可根据围
38、堪实际情况确定，通常，对高围堪堪顶宽度取用大值，低围堪堪顶宽度取用小值。b）混凝土围堪、浆砌块石围堪堪顶宽度3m6m，若有交通要求，其堪顶宽度不宜小于Sm。c）钢板桩格型围堪平均宽度为o.85D （圆筒格体直径），框架填石围堪宽度为高度的1.0倍1.3倍。竹笼围堪高度lOm15m，顶宽SmlOm。7.1.4 围堪设计初拟断面参照国内外水电工程已建的各种型式围堪断面尺寸，建议如下主要参数，在围堪设计时需结合本工程围堪基础地质和围堪填料物理力学指标，通过结构计算最后确定围堪断面。a）土石围堪z堆石体边坡1: 1. 2 1 : 1. 5，砂砾石及石渣边坡1: 2 1 : 1. 8；堪体高度8mlOm
39、，增设一道宽1.5m2m的马道；防渗土料心墙顶宽lm2m；边坡1: o. 2 1 : o. 5；防渗体与堪壳之间反滤层最小厚度0.5m1.Om。35 b）混凝土围堪z迎水坡1: 0 1 : o. 15；背水坡1: o. 6 1 : o. 75。c）浆砌块石围堪z迎水坡1: 0 1 : o. 2；背水坡1: o. 65 1 : o. 8。d）铜板桩格型围堪z圆筒形格体直径（D）为高度（H）的o.9 1. 4倍；相邻两圆筒中心距ZL=(1. 05 1. 15) D；圆筒与连弧交角30。90。e）框架填石围堪围堪宽度B=(1 1. 3) H （围堪高度）。f)竹笼围堪z围堪宽度B=(1.1 1. 5
40、) H （围埋高度）。迎水坡1: o. 1 ，背水坡1: o. 6。g）萃土围堪z围堪宽度B=(2 2. 5) H （围堪高度）。边坡1 : o. 2 1 : O. 5o 1.2水力计算7. 2.1 围堪柬窄向床后，改变了该段河道的天然水流状态，在围堪上游形成童水区，被束窄河段水面跌落，纵向和横向均产生收缩，过水断面减小，流速加大，水流通过收缩断面后，水位又逐步降落至下游水位。束窄河床的塞水高度（实际为最大收缩断面与上游水位之差）计算可利用能量方程推导出的近似公式计算F通过束窄问床的水力计算，求出塞水高度和柬窄段最大收缩断面的平均流速，以便确定上游横向围堪及纵向围堪沿线的水面线，横向围堪及纵向
41、国堪堪顶高程和研究围堪及拥床的防冲保护方案。对E级、N级建筑物围堪束窄河床的水位及流速分布和塞水高度还有赖于水工模型试验验证。1.2.2 过水围堪溢流水力计算可参照水工设计手册第六卷第二十八章消能与防冲中的有关公式，在设计洪水标准范围内通过选择最不利情况进行水力计算，求出堪体及下游河床最大流速，研究改善水力条件及防冲保护方案，对按N级以上建筑物设计的围堪宜通过水工模型试验验证。7.2.3 土石围堪渗流计算确定堪体浸润线位置及堪体内渗流压36 力分布，以验算围堪边坡稳定，拟定堪基防渗铺盖及堪体斜墙或基础防渗墙和堪体心墙的厚度及长度；确定渗流坡降（引起堪体及堪基管涌和流土的渗透坡降），以便核算堪体
42、及堪基的渗透稳定和防渗体的抗渗强度z确定墙体及堪基的渗流量，作为基坑排水设计的依据。土石围堪掺流计算可参照水工设计手册第三卷第十五章渗流计算中有关公式。对于高度大于50m，且按E级建筑物设计的土石围堪渗流计算可采用有限元法，并用电拟法（电流水流动力比拟法）实验对公式计算成果进行校核修正。1.2.4 混凝土围堪基础为岩基时，需计算沿基础软弱层面的渗透稳定的渗流量，以便研究采取防渗处理措施；若堪基为有压渗流，要确定沿堪体基岩面的水头分布或扬压力线，以便核算堪体的稳定性。对于建在覆盖层上的混凝土围堪，除计算渗流量外，需验算堪基是否会发生渗透变形（管涌、流土等）而引起覆盖层基础渗透破坏。通常，计算堪基
43、下游渗流出口的渗流坡降，若计算值小于覆盖层的容许坡降，则需采取防渗处理，并在堪基下游渗流出口处设置反滤层盖重以防止堪基渗透变形。1.2.s 通常，围堪渗流计算按迎水侧设计水位、背水侧无水和迎水侧设计水位、背水侧最高水位（即基坑抽水前水位两种水位组合条件计算即可。但对按E级建筑物设计的重要围堪，尚需核算迎水侧最高洪水位（即校核水位或保坝水位）、背水侧无水和迎水侧最高洪水位、背水侧最高水位（即讯期基坑未抽水水位.）两种水位组合条件。1.2.6 围堪防渗体及堪基的安全渗透比降，一般采用：盎土为510，壤土为46，轻壤土为34；防渗体与堪基础接触面的安全渗透比降，一般采用z黠土2.5 5. 0，壤土2
44、3，轻壤土1.5 2.0。围堪防渗体及堪基的安全渗透比降可结合本工程的具体情况，参照上述参数初步拟定再根据试验成果经论证后确定。37 7.3稳定计算7. 3.1 围堪稳定计算安全系数中土石围堪和混凝土围堪的抗滑稳定系数取用SDJ338。其他型式围堪稳定计算安全系数，钢板桩格型围堪稳定计算内容及安全系数为参照国外水电工程钢板桩格型围堪设计计算公式及安全系数；浆砌块石围坦、框架填石围堪、竹笼围堪、草土围堪稳定计算内容及安全系数系参照国内已建的围堪工程设计施工实践经验并与土石围堪及混凝土围堪采用值类比而拟定。7.3.2 围堪设计荷载一般包括围堪自重、设计洪水位的静水压力、浮托力、渗透压力、土压力、泥
45、沙压力、风浪压力等，应根据围堪型式及其运用条件确定。对属E级建筑物的围堪，尚需核算校核洪水位（或保坝洪水位）的静水压力和施工荷载作用下围堪的稳定。作用在围堪上的荷载计算方法可参照水工设计手册第三卷第十七章主要设计标准和荷载计算中的计算公式。7.3.3 土石围堪边坡稳定计算公式和浆砌块石围堪稳定计算参照水工设计手册第四卷土石坝中的有关公式。框架填石围堪、竹笼围堪稳定计算可参照混凝土围堪按纯摩擦公式计算堪体沿建基面的抗滑稳定和沿背水侧底部倾覆稳定。铜板桩格型围堪稳定计算内容及计算方法可采用导流与截流一书中所列公式。7.3.4 混凝土围堪稳定计算内容及计算方法可参照水工设计手册第五卷混凝土坝中有关公
46、式。7.3.5 过水围堪应根据围堪型式确定其稳定计算公式，对不同运行水位和工况（充水、过流、退水）进行计算，围埋断面按最不利的运用条件设计。建在软基和深覆盖层上的过水围堪，应校核沿基础中最不利层面的抗滑稳定。导流与截流，书号为ISBN7-120-02119-2/TV.814，水利电力出版社，1995年出版:18 7.3.6 过水围堪的结构设计除进行堪体稳定和强度计算外，必须对溢流面及其坡脚的消能防冲结构进行专项设计。对混凝土过水围堪、浆砌块石过水围堪，主要是拟定溢流面的型式及下游坡脚的防冲结构型式。若围堪建在岩基上，且下游河床地质条件较好，宜采用挑流消能；若围堪建在覆盖层上，宜采用面流消能，在
47、国堪下游坡脚设陡坎及护底，保护堪体坡脚，防止围堪过水时造成下游坡脚冲刷破坏。对土石过水围堪，需研究围堪进水端及堪顶溢流结构型式、下游坡护面结构、下游坡脚消能防冲结构型式、围堪两岸基础的防冲措施。堪顶溢流结构型式通常采用平顶形、曲线形或圆弧形。堪体坡脚的防冲结构型式通常采用：1)坡脚护底顺坡式，保护堪体坡脚及下游河床覆盖层，护底长度视覆盖层厚度而定。对流速小于Sm/s可采用粒径O.Sm 0.8m的大块石或铅丝笼块石保护；流速Sm/s7m/s，可采用3tSt重特大块石或钢筋笼块石保护；流速大于7m/s，采用3tSt重特大块石串混凝土块柔性排保护。2）坡脚设挡墙的陡坡式，挡墙一般采用混凝土结构，宜建
48、在基岩上。3）坡面挑流平台式，借助平台挑流形成面流消能，例如z富春江水电站二期上游过水围埋在堪体溢流坡面设挑流平台。7.4应力计算7.4.1 混凝土重力式围堪应力计算通常按材料力学公式计算。对于按E级建筑物设计的围堪宜用平面问题的有限单元法求解堪体和基础的应力及位移，其计算公式参见水工设计手册第五卷第二十一章重力坝中坝体应力计算公式。7.4.2 罔堪系临时建筑物，混凝土重力式围堪堪基截面允许拉应力O.lMPa O. lSMPa，堪体截面允许拉应力o.2MPa。葛洲坝二期纵向围堪系E级建筑物，围堪采用混凝土基座上插钢板桩格型围堪，最大高度38.Sm，混凝土基座高19m，堪基截面计算拉应力为0.12MPap清江隔河岩水电站上游碾压混凝土过水围堪，最39 大高度42m，堪基截面设计计算拉应力达O.lSMPa，围堪运行4年，未发现异常情况。7.4.3 混凝土拱围堪应力计算通常采用拱冠梁法，对按E级建筑物设计的围堪宜用有限元法进行拱闺堪应力分析计算。7.4.4 土石罔堪建在压缩性较大地基上，且高度
