第二节 施工导流方式及布置

一、导流方式

导流方式按导流程序可分为分期导流和—次拦断导流。按泄水建筑物型式可分为：隧洞导流、明渠导流、涵管导流，以及施工过程中的坝体底孔导流、缺口导流和不同泄水建筑物组合导流方式等。在采用上述各种导流方式时（尤其是隧洞导流），如遇导流流量较大，也可采用围堰过水配合泄流的导流方式。

二、导流布置

1.分期导流

分期束窄河床修建围堰，保护主体建筑物进行干地施工的导流方式称为分期导流。分期导流适用于下列情况：①导流流量大，河床宽，有条件布置纵向围堰；②河床中永久建筑物便于布置导流泄水建筑物；③河床覆盖层不厚。

（1）一期围堰位置的确定须考虑下列因素。

1）一期先围浅滩、覆盖层不深、受洪水威胁较小的一岸。

2）一期工程一般选择在施工场地开阔、交通方便的一岸。

3）一期修建的永久建筑物要便于布置二期导流泄水建筑物，并有利于枢纽提前受益。

4）各期永久建筑物工程量大体平衡。

5）一期河床束窄系数K一般为40%～60%。

式中 W_c——一期围堰和基坑占据断面面积，m²；

W ₀——原河床过水断面面积，m²。

（2）导流平面布置。

1）纵向围堰轴线与河流主流方向大致平行，横向围堰轴线按直线布置为宜，与纵向围堰轴线交角不宜小于90°。纵横向围堰接头处的形状和布置要满足防冲要求。

2）围堰内坡与建筑物边线距离除满足开挖边坡要求外，还应考虑基坑内施工机械、场内交通和基坑排水布置的需要。

（3）导流泄水方式与布置。分期导流，一期由束窄后的河床泄流，二期一般由导流泄水建筑物泄流。当主体建筑物为混凝土坝型时，常用的导流泄流方式为导流底孔配合坝体预留缺口泄流，这种常见的导流泄水建筑物的布置应考虑以下原则：

1）导流底孔和预留坝面缺口联合泄流能力，要满足导流和截流选定标准的要求。

2）导流底孔底部高程一般由截流标准要求控制，导流底孔多数布置在同一高程，但高坝为解决封孔困难也可设在不同的高程。坝面缺口按单宽流量控制宽度。

3）坝段允许设置底孔的总宽及底孔单孔尺寸和高宽比由坝体结构应力控制。每一坝段允许设置导流底孔，总宽度一般控制在b₀&lt；1/2B范围内（b₀为坝段内底孔总宽；B为坝段宽）。底孔单孔尺寸取决于坝体应力和封堵闸门启闭能力的限制，同时应综合考虑施工期利用底孔通航、排冰的要求。底孔高宽比（h/b）一般多取大于1的数，对于高坝，加大高宽比更为有利，即所谓窄深式底孔。

4）导流底孔进口形式。导流底孔进口形式直接影响泄流能力及运行状态，应由水工模型试验确定，无试验资料时，一般取1／4椭圆曲线，其方程为：

式中 a——可取孔高。

5）多层泄流问题。导流底孔和坝面缺口联合泄流，已属于两层同时泄流（在同一横剖面上），其水力条件较为复杂，宜进行专门水力学试验论证。

2.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，天然河道水流全部改由导流明渠泄流的导流方式称为明渠导流。

（1）明渠导流适用条件。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）施工期有通航或排冰任务。

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，一般是倾向明渠导流。这是因为明渠开挖可以采用大型机械，加速施工进度，对主体工程提前开工有利。对于施工期河道要求通航、过木和排冰时，明渠导流更是明显有利。

（2）导流明渠布置。导流明渠布置分在岸坡上和滩地上两种布置形式，见图2-1。

1）导流明渠轴线布置要考虑以下原则：①导流明渠应布置在较宽台地、垭口或古河道—岸；②渠身轴线伸出上下游围堰外坡脚，水平距离要满足围堰防冲要求；③尽可能缩短明渠轴线长度和避免深挖方；④明渠需采用弯道时，弯道半径应在可能范围内选择较大值，一般明渠的弯道半径以不小于3倍水面宽为宜。

2）导流明渠进出口位置和高程的确定应考虑下列原则：①进、出口方向与河道主流方向的夹角宜小于30°，进出口力求不冲、不淤、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；②进口高程按截流设计选择，出口高程一般由下游消能控制；③进出口高程和渠道水流流态应满足施工期通航和排冰要求；④在满足上列要求的条件下，尽可能抬高进出口高程，以减少水下开挖量。

图2-1 明渠导流示意图

（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

（3）明渠封堵。导流明渠结构布置应考虑后期封堵要求。当施工期有通航和排冰任务，明渠较宽时，可在明渠内预设闸门墩，以利后期封堵。施工期无通航或排冰任务时，应于明渠通水前，将明渠坝段施工到适当的高程，并设置导流底孔和坝面缺口，使两者联合泄流。

3.隧洞导流

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，天然河道水流全部由导流隧洞泄流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，如一岸或两岸地质条件良好，可考虑隧洞导流。

（2）导流隧洞布置原则。

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，转弯半径不宜小于5倍洞径（或洞宽），转角不宜大于60°；弯道首尾应设直线段，长度不宜小于5倍洞径（或洞宽）；进出口引渠轴线与河流主流方向夹角宜小于30°，隧洞导流布置见图2-2。

3）隧洞间净距、隧洞与永久建筑物间距、洞脸和洞顶围岩厚度均应满足结构和应力要求。相邻两隧洞间岩体厚度一般不宜小于2.0倍开挖洞径（或洞宽），岩体较好时可适当减小到不小于1.0倍开挖洞径（或洞宽）。

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，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。

图2-2 隧洞导流示意图

（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

（3）导流隧洞设计应考虑后期封堵要求；布置封堵闸门门槽及启闭平台设施。

（4）有条件者，导流隧洞应与永久隧洞相结合，以利节省投资。一般高水头枢纽，导流隧洞只可能与永久隧洞部分相结合，中低水头则有可能全部相结合。

4.明渠隧洞组合导流

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，天然河道水流全部由分别位于两岸的导流明渠和隧洞泄流的导流方式称为明渠隧洞混合导流。

（1）明渠隧洞混合导流的适用条件。坝址河床狭窄，或河床覆盖层很厚，而导流流量大，单一明渠或隧洞导流时泄量不够，如两岸地形、地质条件分别适合布置明渠和隧洞时，可考虑明渠结合隧洞导流。

（2）导流明渠与隧洞布置原则。导流明渠和隧洞，以分别布置在左右两岸为宜。明渠和隧洞具体设计原则，参考本节明渠导流和隧洞导流有关内容。

5.涵洞（管）导流

土坝、堆石坝工程中，天然河道水流由埋入坝下的涵洞（管）下泄的导流方式称为涵洞（管）导流。

（1）由于涵洞（管）的泄水能力较低，一般仅用于导流流量较小的河流上或只用来担负枯水期的导流任务。

（2）导流涵洞（管）埋于土石坝下，构成坝体的一部分，如发生沿洞渗漏、洞壁开裂或气蚀等任何局部破坏，将危及大坝的安全。因此，必须十分慎重。

（3）涵洞（管）的布置原则。

1）应有良好的地基，一般应坐落在岩基上，或对地基进行适当处理。

2）通常布置在河岸岩滩上，其位置常在枯水位以上，这样可在枯水期不修围堰或只修小围堰而先将涵洞（管）筑好，然后再修上、下游断流围堰，水流经涵洞（管）下泄。

3）涵洞（管）的工作状态与隧洞一样，在条件允许下，应尽量采用明流泄水为好，以减少振动影响，防止气蚀破坏。

4）为使水流顺畅，涵洞（管）轴线一般应呈直线布置，如必须转弯时，应控制弯曲半径，保持良好的水流条件。一般规定，当水头大于20m时，不允许设置弯道。

6.过水围堰配合导流

这是一种辅助导流方式，即围堰只挡枯水时段设计流量，汛期围堰过水淹没基坑，配合导流泄水建筑物宣泄全年设计洪水。

山区性河流，洪枯流量比值大，洪枯水位变幅大，各种导流方式，均可采用过水围堰配合导流方式，尤其是隧洞导流采用过水围堰，优点更为突出。

过水围堰配合导流的两个主要技术问题是，正确确定围堰的挡水标准和围堰的选型设计。前者决定了导流建筑物的规模并直接影响到主体建筑物的施工工期，后者则关系到这种导流方式的安全，应高度重视。其具体设计原则和方法，本章后面各节将分别论述。