任务2.1 施工导流基础知识
施工导流设计包括导流标准选择，导流方式选择与导流布置，导流泄水建筑物设计，围堰设计，截流设计，基坑排水，下闸蓄水措施，施工期通航、过木、排冰与供水等。
施工导流是施工组织设计的重要组成部分，并贯穿工程施工的全过程，对枢纽的总体布置、永久建筑物形式、施工程序、施工方法、施工进度、工程造价等均有较大的影响，因此在设计过程中应全面分析各种因素，统筹安排，全面规划，处理好洪水与施工的矛盾，力求使导流方案经济合理，安全可靠。
2.1.1 施工导流标准
2.1.1.1 导流建筑物级别
（1）导流建筑物是指枢纽工程施工期所使用的临时性建筑物。根据其保护对象、失事后果、使用年限和围堰工程规模等因素划分为Ⅲ～Ⅴ级，具体按表2.1确定。
表2.1 施工导流建筑物级别划分
注 1）导流建筑物包括挡水和泄水建筑物，两者级别相同。
2）表中所列四项指标均按施工阶段划分。
3）有、无特殊要求的永久建筑物均系针对施工期而言，有特殊要求的I级永久建筑物系指施工期不允许过水的土坝及其他有特殊要求的永久建筑物。
4）使用年限系指导流建筑物每一施工阶段的工作年限，两个或两个以上施工阶段共用的导流建筑物，如分期导流一、二期共用的纵向围堰，其使用年限不能叠加计算。
5）围堰工程规模一栏中，堰高指挡水围堰最大高度，库容指堰前设计水位所拦蓄的水量，两者必须同时满足。
（2）当导流建筑物根据表2.1指标分属不同级别时，应以其中最高级别为准。但列为Ⅲ级导流建筑物时，至少应有两项指标符合要求。
（3）规模巨大且在国民经济中占有特殊地位的水利水电工程，其导流建筑物的级别和设计洪水标准，经充分论证后报上级批准。
（4）不同级别的导流建筑物或同级导流建筑物的结构形式不同时，应分别确定洪水标准堰顶超高值和结构设计安全系数。
（5）应根据不同的施工阶段按表2.1划分导流建筑物级别：同一施工阶段中的各导流建筑物的级别，应根据其不同作用划分；各导流建筑物的洪水标准必须相同，一般以主要水工建筑物的洪水标准为准。
（6）同一导流建筑物各部位所起作用不同时，级别应根据其作用划分。
（7）一个枯水期将主体工程抢出水面的导流建筑物，其级别仍按表2.1确定，导流设计流量应按该枯水时段内与级别相适应的重现期标准选用。
（8）利用围堰挡水发电时，围堰级别可提高一级，但必须经过技术经济论证。
（9）当导流建筑物与永久建筑物结合时，结合部分结构设计应采用永久建筑物级别标准，但导流设计级别与洪水标准仍按表2.1及表2.2规定执行。
表2.2 导流建筑物洪水标准划分
（10）当Ⅳ、Ⅴ级导流建筑物地基地质条件非常复杂，或工程具有特殊要求必须采用新型结构，或失事后淹没重要厂矿、城镇时，结构设计级别可提高一级，但设计洪水标准不相应提高。
（11）确定导流建筑物级别的因素复杂，当按表2.1和上述各条规定确定的级别不合理时，可根据工程具体条件和施工导流阶段的不同要求，经过充分论证，予以提高或降低。
2.1.1.2 洪水标准
（1）导流建筑物设计洪水标准。根据建筑物的类型和级别在表2.2规定幅度内选择，并结合风险度综合分析，使所选择标准经济合理，对失事后果严重的工程，要考虑对超标准洪水的应急措施。
（2）导流建筑物洪水标准。在下述情况下可用表2.2中的上限值：①河流水文实测资料系列较短（小于20年）或工程处于暴雨中心区；②采用新型围堰结构；③处于关键施工阶段，失事后可能导致严重后果；④工程规模、投资和技术难度用上限值与用下限值相差不大。
（3）枢纽所在河段上游建有水库时，导流建筑物采用的洪水标准，按上游梯级水库的影响及调蓄作用考虑。本工程截流期间还可通过上游水库调度降低出库流量。
（4）围堰施工期各月填筑标准。围堰修筑期各月的填筑最低高程以拦挡下月可能发生的最大设计流量为准。选用各月最大设计流量的重现期标准，可用围堰正常运用时的标准，经过论证也可适当降低。
2.1.1.3 过水围堰导流标准
（1）过水围堰的挡水标准。应结合水文特点、施工工期、挡水时段，经技术经济比较后，在重现期3～20年范围内选定。当水文序列较长（不小于30年）时，也可按实测流量资料分析选用。
（2）过水围堰级别。按表2.1确定的各项指标以过水围堰挡水期情况作为衡量依据。
（3）围堰过水时的设计洪水标准。根据过水围堰的级别和表2.2选定。当水文系列较长（不小于30年）时，也可按实测典型年资料分析选用。通过水力学计算或水工模型试验，找出围堰过水时控制稳定的流量作为设计依据。
2.1.1.4 截流设计标准
（1）截流时段应根据河流水文特征、气候条件、围堰施工以及通航、过木等因素综合分析选定。一般宜安排在汛后枯水时段，严寒地区尽量避开河道流冰及封冻期。
（2）截流标准一般可采用截流时段重现期5～10年的月或旬平均流量，也可结合河流水文特性及截流施工特点用其他方法分析确定。
2.1.1.5 坝体施工期临时度汛洪水标准
当坝体筑高到不需围堰保护时，其临时度汛洪水标准应根据坝型及坝前拦洪库容，按表2.3规定执行。
表2.3 坝体施工期临时度汛洪水标准
2.1.1.6 导流泄水建筑物封堵后坝体的度汛洪水标准
导流泄水建筑物封堵后，如永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力，坝体度汛洪水标准的确定，应对坝体施工和运行要求进行分析后，按表2.4规定执行。汛前坝体上升高度应满足拦洪要求，帷幕灌浆及接缝灌浆高程应能满足蓄水要求。
表2.4 导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准
续表
2.1.1.7 围堰安全超高
（1）不过水围堰堰顶高程及超高值。
1）堰顶高程应不低于设计洪水的静水位加波浪高度，其安全超高不低于表2.5中数值。
表2.5 不过水围堰堰顶安全超高下限值
2）土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的超高值：斜墙式防渗体为0.8～0.6m；心墙式防渗体为0.6～0.3m。
3）考虑涌浪或冲击水流影响，当下游有支流顶托时，应组合各种流量顶托情况，校核围堰顶高程。
4）北方河流应考虑冰塞、冰坝造成的壅水高度。
（2）过水围堰堰顶高程。按静水位加波浪高度确定，不另加安全超高值。
2.1.2 施工导流布置
2.1.2.1 导流方法
施工导流的基本方法主要有两类：一类是分段围堰法导流；另一类是全段围堰法导流。分段围堰法导流就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工，其具体的分段分期数应结合具体施工条件经技术经济分析比较后确定；全段围堰法导流依其泄水建筑物的不同，又可分为隧洞导流、明渠导流、涵管导流及明渠隧洞组合导流等。当选定的泄水建筑物不能全部宣泄施工期间的洪水时，可采用洪水期淹没基坑。
2.1.2.2 导流布置
（1）围堰布置。常用的围堰形式有草土围堰、土石围堰、混凝土围堰、钢板桩格形围堰、框格填石围堰等。施工时应根据当地可供材料的种类、建筑物类型、河流的地质地貌、水文气象及工期进度要求、施工机械配备等具体条件合理选择。围堰的平面布置主要包括围堰轮廓布置和确定堰内基坑范围两个问题。围堰轮廓布置主要取决于围堰种类、地质条件、防冲措施及导流泄水建筑物的布置等因素，堰内基坑范围大小主要取决于主体工程轮廓和相应的施工方法。通常基坑坡趾距离主体工程轮廓的距离，不应小于20～30m，以便布置排水设施、基坑内施工机械、交通道路、堆放材料和模板等。开挖边坡的大小，则视具体地质条件而定。
分段围堰法导流时，为使水流平顺，便于布置运输道路，上、下游横向围堰一般不与河床中心线垂直，围堰轴线的平面布置常呈梯形。全段围堰法导流时，为减少工程量，上、下游围堰多与主河道垂直。有时为了照顾个别建筑物施工，或避开岸边较大的溪沟，也可将围堰轴线布置成折线形。分段围堰法一期纵向围堰位置的确定须考虑下列因素：
1）一期先围主河槽部分，纵向围堰轴线与河流主流方向大致平行。
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二期导流，并有利于枢纽提前发挥效益。
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为40%～60%。
当纵向围堰不作为永久建筑物的一部分时，基坑坡趾距离主体工程轮廓的距离，一般不小于2.0m，以便于布置排水系统和堆放模板，若无此要求，只需留0.4～0.6m。为保证基坑开挖和主体建筑物的顺利施工，基坑范围应当留有一定裕量。
（2）导流隧洞布置。应合理选定隧洞的轴线、间距、底坡、进出口位置与高程等。隧洞断面形式选择取决于地质条件、隧洞工作状况（有压或无压）及施工条件，圆形多用于高水头处，马蹄形用于地质条件不良处，方圆形有利于截流与施工。隧洞断面尺寸的大小，取决于设计流量、地质和施工条件，洞径应控制在施工技术与结构安全允许范围内，目前国内单洞断面面积多在200m2以下，单洞泄流量不超过2000～2500m3/s。
有条件时，导流隧洞应与永久隧洞相结合，一般高水头枢纽，导流隧洞可考虑与永久隧洞部分结合，中低水头可考虑全部结合。
（3）导流明渠布置。分岸坡布置和滩地布置两种形式。设计时主要是确定导流明渠轴线位置、导流明渠进出口位置和高程，其具体布置原则与要求可参考有关资料。应合理选择明渠断面形式，科学选定明渠的糙率，进而综合分析确定明渠断面尺寸。明渠一般多设计为梯形断面，当渠底为坚硬岩基时，可设计成矩形断面；若有特殊要求，也可设计成复式梯形断面。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高程和组合，通过分析论证后确定。
（4）明渠与隧洞组合导流布置。当坝址河床狭窄，或河床覆盖层较厚，而导流流量大，单一明渠或隧洞导流泄量不够，如两岸地形、地质条件分别适合于布置明渠和隧洞，可考虑明渠结合隧洞导流。导流明渠和隧洞以分别布置在左右岸为宜。
2.1.3 施工截流
2.1.3.1 截流方式选择
常用截流方式主要有平堵法、立堵法、平立堵或立平堵的综合截流方式；若坝址处于峡谷地区，岸坡险峻，交通不便时，利用定向爆破截流；或预先在河床上浇筑巨大的混凝土块体，合龙时将其支撑体炸断，使块体落入水中，将龙口封闭；对于人工泄水道，常在泄水道中预先修建闸墩，最后采用下闸截流。
在截流设计时，应充分考虑影响截流的条件，拟定几种可行的方案，通过水文气象条件、地形地质条件、综合利用条件、设备供应条件、经济指标等全面分析，经技术经济比较后选定最佳方案。
2.1.3.2 截流时间和设计流量的确定
截流时间应根据枢纽工程施工控制性进度计划或总进度计划决定，一般定于枯水期初。
根据已选定的截流时段，采用该时段内5～10年一遇月或旬的平均流量作为设计流量。
在截流设计时，根据历史水文资料确定的枯水期和截流流量与截流时的实际水文条件往往有一定出入。因此，在实际施工中，还应根据当时的水文气象预报所做的水情分析进行修正，最后确定截流时间与截流流量。