河道截流及流水中筑壩技術(shù)

前言

　　在江河上修建攔河大壩、水力發(fā)電廠房、通航船閘等永久水工建筑物，通常先修圍堰以圍護(hù)永久水工建筑物在干地條件下正常施工。圍堰是在流水中修筑的擋水壩，一般為臨時(shí)建筑物。在流水中修筑圍堰，關(guān)鍵性第一道工序是截?cái)嗪拥浪髌仁蛊鋸囊呀ê玫膶?dǎo)流建筑物宣泄。河道截流后，可在靜水中填筑圍堰出水面，然后繼續(xù)后續(xù)施工直至完建。由于堰體下部在水中填筑，一般又不預(yù)先對(duì)堰基作清挖、處理，因而修筑圍堰有著不同于修建永久水工建筑物的技術(shù)特點(diǎn)。在大江大河上截流并建成圍堰，往往會(huì)面臨較大的技術(shù)難度?！　⌒轮袊?guó)成立以來(lái)，我國(guó)水利建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展。隨著大中型水利水電工程的建設(shè)，河道截流和圍堰的工程經(jīng)驗(yàn)不斷積累，技術(shù)水平不斷提高。20世紀(jì)80年代和90年代，我國(guó)水利水電建設(shè)者成功地完成了水工建設(shè)史上兩次歷史性壯舉：1981年1月葛洲壩工程大江截流，實(shí)際流量為4800-4400m3／s，最終落差為3.23 m，采用先護(hù)底加糙用立堵法成功截流，并在一個(gè)枯水期內(nèi)建成高達(dá)50m的兩道混凝土防滲墻土石圍堰，標(biāo)志著我國(guó)大江大河流水中截流與筑壩技術(shù)已躋身國(guó)際先進(jìn)行列；1997年11月三峽工程大江截流，實(shí)際流量為11600-8480m3／s，最大水深為60m，采用先平拋墊底用立堵法成功截流，并在一個(gè)枯水期內(nèi)建成高達(dá)82.5m的兩道塑性混凝土防滲墻土石圍堰，使我國(guó)河道截流與筑壩技術(shù)總體上躍進(jìn)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)根據(jù)長(zhǎng)江水利委員會(huì)在長(zhǎng)江三峽、葛洲壩兩大水利樞紐工程大江截流及圍堰設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行實(shí)踐中取得的成功經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外已建水利水電工程截流圍堰以及在河道流水中直接修筑土石壩設(shè)計(jì)、施工中遇到的技術(shù)問(wèn)題，全面介紹有關(guān)設(shè)計(jì)施工方案比選、設(shè)計(jì)計(jì)算、科學(xué)試驗(yàn)、原型監(jiān)測(cè)及施工技術(shù)措施等內(nèi)容。
　　本書(shū)內(nèi)容全面系統(tǒng)、實(shí)例豐富、資料翔實(shí)，特別適合于從事大中型水利水電工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及工程項(xiàng)目業(yè)主單位的技術(shù)人員參考使用，是科研單位、高等院校有關(guān)專業(yè)科研人員、教師及研究生的重要參考資料。

作者簡(jiǎn)介

　　鄭守仁，男，1940年生，安徽潁上人。1963年畢業(yè)于華東水利學(xué)院，中國(guó)工程院院士，國(guó)家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家及國(guó)務(wù)院特殊津貼專家。1974-1986年，任長(zhǎng)江水利委員會(huì)副總工程師兼葛洲壩工程設(shè)計(jì)代表處處長(zhǎng)；1987-1993年，兼任長(zhǎng)江水利委員會(huì)隔河巖工程設(shè)計(jì)代表處處長(zhǎng)；1994年至今，任長(zhǎng)江水利委員會(huì)總工程師。
　　鄭守仁幾十年長(zhǎng)駐施工現(xiàn)場(chǎng)，帶領(lǐng)設(shè)計(jì)科研等技術(shù)人員，力克技術(shù)難關(guān)，取得了一系列創(chuàng)新成果。他先后負(fù)責(zé)烏江渡、葛洲壩導(dǎo)流截流設(shè)計(jì)、隔河巖現(xiàn)場(chǎng)全程設(shè)計(jì)，1994年起全面主持三峽工程設(shè)計(jì)工作；葛洲壩、三峽大江截流工程設(shè)計(jì)均獲國(guó)家優(yōu)秀設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)。作為第一負(fù)責(zé)人完成的三峽工程大江截流、明渠導(dǎo)流及通航和船閘等關(guān)鍵技術(shù)成果分獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（1999年）、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)（2004年、2005年）；同時(shí)還榮獲湖北省科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，一等獎(jiǎng)4項(xiàng)。2004年獲何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)，2005年獲湖北省科學(xué)技術(shù)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。
　　楊文俊，男，1966年生，湖北應(yīng)城人，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師，新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程國(guó)家級(jí)人選、水利部“5151人才工程”首批部級(jí)人選，湖北省優(yōu)秀科技工作者。1992年獲武漢水利電力學(xué)院碩士學(xué)位，2005年獲清華大學(xué)水利工程博士學(xué)位，2005-2006年加拿大Regina大學(xué)高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者。現(xiàn)任水利部江湖治理與防洪重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院副總工程師。
　　研究領(lǐng)域涉及水利工程施工導(dǎo)流截流關(guān)鍵技術(shù)、樞紐工程環(huán)境泥沙和生態(tài)水工等；曾參加國(guó)家“七五”、“八五”科技支撐和自然科學(xué)基金課題，完成三峽、水布埡、皂市等樞紐工程水力學(xué)專題和河床演變及其防洪減災(zāi)技術(shù)課題60余項(xiàng)，現(xiàn)負(fù)責(zé)“十一五”科技支撐課題和“973”項(xiàng)目專題各1項(xiàng)；在施工導(dǎo)流截流理論及施工通航等方面有所創(chuàng)新，成果曾獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（1999年）、二等獎(jiǎng)（2004年）各l項(xiàng)，國(guó)家級(jí)工程設(shè)計(jì)金質(zhì)獎(jiǎng)1項(xiàng)及省、部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)共4項(xiàng)，發(fā)表論文60余篇。

書(shū)籍目錄

總序
前言
第1章　綜述
1.1　河道截流與流水中筑壩
1.2　河道截流技術(shù)的發(fā)展
1.3　流水中筑壩技術(shù)的發(fā)展
第2章　河道截流的分流設(shè)施
2.1　束窄河床分流
2.1.1　壩址河床束窄程度
2.1.2　束窄河床水力學(xué)計(jì)算
2.2　永久建筑物設(shè)置臨時(shí)泄水設(shè)施分流
2.2.1　在混凝土壩體預(yù)留臨時(shí)缺口過(guò)流
2.2.2　混凝士壩體設(shè)置導(dǎo)流底孔
2.3　利用永久建筑物泄水設(shè)施分流
2.4　導(dǎo)流明渠分流
2.4.1　導(dǎo)流明渠線路選擇及布置
2.4.2　導(dǎo)流明渠的斷面形式
2.4.3　明渠泄流水力計(jì)算
2.5　導(dǎo)流隧洞分流
2.5.1　導(dǎo)流隧洞洞線選擇及布置
2.5.2　隧洞斷面形式及尺寸選擇
2.5.3　隧洞泄流能力計(jì)算
2.6　葛洲壩工程大江截流時(shí)二江泄水建筑物分流
2.6.1　泄水閘布置
2.6.2　上游導(dǎo)流渠布置及斷面形式
2.6.3　下游導(dǎo)流渠布置及斷面形式
2.6.4　截流期分流能力
2.6.5　大江截流分流實(shí)況分析驗(yàn)證
2.7　三峽工程大江截流時(shí)明渠分流
2.7.1　明渠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
2.7.2　明渠布置
2.7.3　明渠斷面形式及通航航線研究
2.7.4　明渠防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.7.5　明渠通航水流條件及提高通航流量級(jí)的研究
2.7.6　大江截流期明渠分流實(shí)況分析驗(yàn)證
2.7.7　二期導(dǎo)流明渠運(yùn)行實(shí)況分析驗(yàn)證
第3章　河道截流設(shè)計(jì)
3.1　截流時(shí)段與截流流量
3.1.1　截流時(shí)段選擇
3.1.2　截流流量選擇
3.1.3　對(duì)選擇截流時(shí)段及截流流量的分析評(píng)價(jià)
3.2　截流戧堤及龍口
3.2.1　截流戧堤布置
3.2.2　截流戧堤斷面形式
3.2.3　龍口位置
3.2.4　龍口寬度
3.3　截流方案
3.3.1　葛洲壩工程大江截流方案研究
3.3.2　葛洲壩工程大江截流方案選擇
’3.3.3　三峽工程大江截流方案選擇
3.4　截流水力計(jì)算
3.4.1　分流建筑物泄水能力計(jì)算
3.4.2　立堵截流水力計(jì)算
3.4.3　平堵截流水力計(jì)算
3.5　截流戧堤進(jìn)占程序及拋投料
3.5.1　截流戧堤非龍口段進(jìn)占程序及拋投料
3.5.2　截流戧堤龍口段進(jìn)占程序及拋投料
第4章　河道截流若干重要技術(shù)問(wèn)題的研究
4.1　河道截流設(shè)計(jì)方案的試驗(yàn)論證
4.1.1　大江截流分流條件試驗(yàn)研究
4.1.2　截流方案的試驗(yàn)研究
4.1.3　龍口護(hù)底加糙方案試驗(yàn)研究
4.2　有關(guān)截流水力學(xué)的基礎(chǔ)試驗(yàn)研究
4.2.1　模型試驗(yàn)相似律
4.2.2　關(guān)于流水中拋石穩(wěn)定機(jī)制的研究
4.2.3　關(guān)于雙戧堤截流的適用條件研究
4.2.4　單戧立堵截流水力學(xué)計(jì)算方法研究
4.3　龍口護(hù)底加糙措施的研究
4.3.1　龍口護(hù)底的作用
4.3.2　護(hù)底結(jié)構(gòu)形式比較
4.3.3　攔石坎護(hù)底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.3.4　攔石坎護(hù)底施工
4.4　深水截流戧堤坍塌機(jī)制探討及其防范措施
4.4.1　深水截流戧堤堤頭坍塌現(xiàn)象
4.4.2　截流戧堤坍塌機(jī)制的理論探討
4.4.3　截流戧堤坍塌計(jì)算模型
4.4.4　堤頭坍塌的防范措施
4.5　龍口河床平拋墊底措施的研究
4.5.1　龍口河床平拋墊底的結(jié)構(gòu)布置
4.5.2　平拋墊底石碴料的漂移特性研究
4.5.3　龍口河床平拋墊底砂礫石料漂移特性研究
4.5.4　龍口河床平拋墊底實(shí)施情況及度汛
第5章　河道截流施工
5.1　截流施工總體布置
5.1.1　截流施工總體布置主要內(nèi)容及布置原則
5.1.2　葛洲壩工程大江截流施工總布置
5.1.3　三峽工程大江截流施工總布置
5.1.4　對(duì)截流施工總體布置及截流備料的幾個(gè)問(wèn)題的討論
5.2　截流施工機(jī)械設(shè)備
5.2.1　截流施工機(jī)械的配置
5.2.2　葛洲壩工程大江截流施工機(jī)械配置
5.2.3　三峽工程大江截流施工機(jī)械配置
5.2.4　關(guān)于截流施工機(jī)械選型問(wèn)題的討論
5.3　截流戧堤進(jìn)占施工
5.3.1　截流戧堤進(jìn)占施工分段
5.3.2　葛洲壩工程大江截流戧堤進(jìn)占施工
5.3.3　三峽工程大江截流戧堤進(jìn)占施工
5.3.4　立堵截流戧堤進(jìn)占施工中幾個(gè)問(wèn)題的討論
5.4　截流施工組織管理
5.4.1　截流施工組織管理機(jī)構(gòu)
5.4.2　三峽工程大江截流施工組織管理
5.4.3　葛洲壩工程大江截流施工技術(shù)要求
5.4.4　三峽工程大江截流施工技術(shù)要求
5.5　截流施工期水文及水力學(xué)觀測(cè)
5.5.1　截流水文及水力學(xué)觀測(cè)內(nèi)容
5.5.2　葛洲壩工程大江截流水文及水力學(xué)觀測(cè)
5.5.3　三峽工程大江截流水文及水力學(xué)觀測(cè)
第6章　流水中修筑圍堰形式
6.1　概述
6.1.1　圍堰分類
6.1.2　圍堰的特點(diǎn)
6.1.3　圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
6.1.4　圍堰的基本要求
6.2　土質(zhì)防滲體土石圍堰
6.2.1　概述
6.2.2　土質(zhì)防滲體的土料
6.2.3　土質(zhì)斜墻土石圍堰
6.2.4　土質(zhì)心墻土石圍堰
6.3　剛性防滲體土石圍堰
6.3.1　概述
6.3.2　剛性防滲材料
6.3.3　剛性防滲體圍堰工程實(shí)例
6.4　柔性材料防滲體圍堰
第6章　流水中修筑圍堰形式
第7章　流水中修筑圍堰設(shè)計(jì)計(jì)算
第8章　流水中修建圍堰填筑技術(shù)
第9章　流水中修筑圍堰基礎(chǔ)及堰體防滲技術(shù)
第10章　流水中修筑圍堰監(jiān)測(cè)及監(jiān)測(cè)資料分析
第11章　河道截流及流水中筑壩的主要經(jīng)驗(yàn)
參考文獻(xiàn)
后記

章節(jié)摘錄

　　2.6.1 泄水閘布置　　葛洲壩工程的泄水建筑物，包括二江的27孔泄水閘、大江的9孔和三江的6孔沖沙閘三個(gè)部分。分流建筑物由二江泄水閘和上、下游導(dǎo)流渠組成，全長(zhǎng)1992m（圖2.9）。二江泄水閘前緣長(zhǎng)度為498m，為開(kāi)敞式平底閘，每孔凈寬12m，閘室長(zhǎng)65m，采用一級(jí)消力池底流消能，護(hù)坦長(zhǎng)200m，泄底高程為3lm。泄水閘位于二江的右側(cè)，閘址方向正對(duì)主流，上游主河槽位于大江、三江防淤堤之間，主槽布置研究比較了19孔、25孔和27孔的布置方案，對(duì)大江截流和二期導(dǎo)流的水力學(xué)指標(biāo)影響見(jiàn)表2.8。經(jīng)綜合考慮樞紐布置及永久運(yùn)行期的消能防沖要求和大江截流及二期導(dǎo)流等條件，決定將葛洲壩全部挖除，泄水閘選用27孔，控制斷面在兩堤頭處寬830m，主槽左側(cè)處于彎道凹岸，三江防淤堤右岸線順河勢(shì)直逼閘前；下游河道主流在二江，出流頂沖西壩凸岸，形成折沖水流直逼大江右岸。二江天然河面在壩址處寬約300m，河床高程一般為42～45m，為降低大江截流落差，泄水閘上游引水渠和下游尾水渠都由人工擴(kuò)寬、深挖而成，作為大江截流的分流設(shè)施和二期導(dǎo)流設(shè)施。

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