DL T 5114-2000(条文说明) 水电水利工程施工导流设计导则.pdf
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1、L 中华人民共和国电力行业标准p DL/T 5114一2000水电水利工程施工导流设计导则条文说明主编单位:水利部东北勘测设计研究院批准部门:中华人民共和国国家经济贸易委员会吃19咆约也i俗、创2001 北京目次3 总则24施工导流标准.26 5 施工导流方式.35 6 围堪497 导流泄水建筑物518 河道截流579基坑排水6110施工期蓄水、通航、排冰64 24 3总则3.0.1 施工导流设计不仅对工程施工安全度汛、保证施工总进度实施起着关键作用,而且在坝址选择、枢纽布置等各设计阶段均需导流设计与其同步进行。如葛洲坝、三峡等各工程既在各设计阶段中体现了导流设计成果,又促进工程施工中提前发电
2、受益。3.0.2 施工导流标准是引自现行的SDJ338中的规定。3.0.3 施工导流设计需解决工程施工全过程的挡、泄水问题,尤其要重视后期导流问题,因施工后期随坝体升高相应库容增大,要求导流标准更高,故导流设计必须统筹规划、全面安排,做出施工全过程安全可靠的导流方案。25 4 施工导流标准4.0.1 导流标准规范化,这在我国尚属第一次。1964年制定的大型水利水电枢纽工程施工组织设计工作简则、1978年颁布执行的SDJ12-1978水利水电枢纽工程等级划分及设计标准和1983年颁布的SDJ213-1983碾压式土石坝施工技术规范等准则都对施工导流标准作了一些零星规定,但都不够全面系统,缺乏完整
3、性。从施工导流角度衡量,有的规定尚待研究。如水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(以下简称SDJ12-1978),确定临时建筑物的级别时,只考虑被围护的永久建筑物的级别这唯一因素,未能全面反映导流工程的复杂性。上述三个法定文件,第一个颁发时间较早,对施工导流仅作了一些原则性的规定,缺乏数据,不够具体;第二个主要是针对永久建筑物制定的,对临时建筑物的特点欠考虑;第三个仅涉及与土石坝、有关的某些施工导流专门性问题,如过水围堪、截流、封孔、水库蓄水等,未能系统地解决施工导流设计的全部问题。本导则从施工导流本身具有的特点出发,在现行有关规范、标准的基础上,参考国内外施工导流实践经验,对已有的零星规定作进
4、一步的综合、修改、补充、完善,形成水电水利工程导流设计的一套完整导则。导则编制中,应该把国内外特别是我国30多年导流标准资料全部收集起来,加以系统总结,从中找出规律,作为拟定条文的依据,但实际上无法作到这点。我国建国以来,至1981年止,已建大型水库321座,加上副坝26座,共347座;中型水库2293座,加上国外已建工程就更多,欲收集到所有巳建工程的导流资料,既不可能,也无必要。因此,编制本导则时,按照宜粗不宜细的原则,所定标准有一个范围,以便适应多种情况;条文尽可能精简,力求具体明确,避免模棱两可;拟定了挡水和泄26 水、不过水围堪和过水围堪、坝体临时挡水和封堵蓄水等相应的导流标准;但未考
5、虑不同导流方式对导流标准的影响。实际上,导流方案与导流标准是互相影响的,使用本规定时必须注意这一点。按一般设计程序是先定方案、后定标准,反过来,不同标准在经济效益上的差别衡量方案的优劣,从而决定导流方案的取舍。如潘家口工程将二期导流方案由全年挡水改为枯水时段挡水,设计流量由11700m3/s,降到1400m3/s,节省投资580万元,并加快了施工进度;石泉工程将明渠导流方案改为分期导流方案,降低了导流标准,缩短工期一年半时间。由此可见,导流方案与导流标准的紧密关系。本导则划分导流标准的特点主要有:1划级未划等。SDJ12-1978根据枢纽工程的库容、防洪、灌溉和发电固定指标将枢纽工程划分五等。
6、施工导流在施工全过程中往往复杂多变,不同的施工阶段可能采用不同的导流方式和不同的标准,因而不应也不能对整个导流工程固定划等。本导则仅划导流建筑物的级别而不划等,并将导流建筑物划分为三级,与SDJ12-1978规定比较,取消了二级导流建筑物。2按施工阶段却j级。工程施工全过程中,由于不同时期采用导流方式可能不间,从而分为若干个施工阶段。各施工阶段导流建筑物的级别应视其服务对象的重要性不同而有区别,如巴基斯坦的塔贝拉工程分为原河床导流、明渠导流、隧洞导流和隧洞完建四个施工阶段。各阶段采用不同的导流标准。3严格控制最高级别出现。导流建筑物属短期的临时性工程。为了节约技资,在拟定划级所依据各种指标时,
7、指导思想是将绝大部分导流工程划为凹级或V级,对划为皿级导流建筑物的指标控制较严。影响导流建筑级别划分因素很多,本导则表4.0.1归纳为保护对象、失事后果、使用年限、导流工程规模四项指标,将导疏建筑物型式这一影响因素放在洪水标准中考虑;将水文、地质、地形、施工条件等影响因素放在研究导流方案时考虑。27 表4.0.1所列的保护对象、失事后果属于客观条件,在决定导流方案之前大致就可判断,导流建筑物使用年限和工程规模必须在拟定导流方案之后才能确定。表4.0.1中四项指标说明:1 保护对象是永久建筑物,其级别作为划分导流建筑物级别的依据之一,这和SDJ12-1978规定一致,各级永久建筑物相应的临时建筑
8、物级别一般应划凹V级;只有在施工期有特殊要求的I级永久建筑物,其导流建筑物级别才有条件研究提高到皿级的可能性。2失事后果一栏很难用定量指标体现。SDJ12-1978把防洪保护城镇、工矿企业按特别重要、重要、中等和一般,共划分四级。美国土木工程学会大坝分级标准,将失事后果按人口死亡和灾害划分三级。英国土木工程学会按人口死亡和财产损失划分为四级。前苏联CH435一72新规范中提出施工期按成本分类划分等级,但目前没有掌握具体资料。本导则将围堪失事后带来的经济损失按其程度划分为重大、较大和较小三级。失事后果的定量分析方法如经济流量法,把设计流量、洪水重现期、导流建筑物的使用年限、风险率和工程费用等综合
9、起来加以研究的方法,国内未采用过,暂不列入本导则。3使用年限系指各施工阶段导流建筑物的运用年限,年限的概念,即经济的概念,施工导流期间,围堪挡水期越长,遭遇洪水破坏的可能性越大,承担的风险也就越大,近年来国外对风险度理论研究很广泛,我国对此项理论研究还不够深入,目前尚无条件列入本导则。国内外大型水电工程主体工程施工期(从基坑开挖到发电)大约为57年,一般工程大约3年左右。根据全国大型水库资料统计分析表明,施工总工期(从开工到竣工):土石坝(13)年约占60%(15)年约占70%,大于或等于7年约占20%左右;棍凝土坝(13)年约占30%,(15)年约占50%,大于或等于7年约占40%。上述工程
10、中有的由于种种原28 因拖延了工期,并非正常施工情况,由于导流建筑物使用年限是按施工阶段计算的,其值远远小于总工期,故将皿级导流建筑物使用年限定在3年以上,目级V级导流建筑物的使用年限框在3年以内。4导流工程的规模用围堪高度和堪前库容来衡量,SDJ12-1978划分大坝级别用水库总库容衡量,大于1亿m3为大型水库,小于1亿m3为中小型工程。美国土木工程学会提出按坝高和库容两项指标分级。我国几个大型工程的围垣高度和库容见表1。表1我国几个大型工程的围埋商度和库睿工程名称围堪高度库容m 亿m3龙羊峡53 9.8 丹江口45 26 升钟46.5 2 三峡(三期)85 124 本导则规定工程规模的上限
11、为围堪高度大于50m,库容大于1亿m3,两项指标要同时满足。按此标准划分,龙羊峡和三峡导流建筑物可划为皿级,丹江口和升钟的导流建筑物只能定为N级。围堪高和库容两者同时控制,不仅考虑了渍坝水头与水量的影响,而且也考虑到平原地区与高山峡谷地区的区别,一般情况下,平原地区库容较大,围堪较低;高山峡谷地区围堪较高,但库容较小。例如大伙房工程处于丘陵区,堪高37m,库容达10.39亿m3:石头河工程位于高山峡谷地区,堪高51.2m,库容仅0.255亿m3o按表4.0.1“围堪工程规模”一栏规定,大伙房堪前库容大于1亿m3,相应导流建筑物级别应划为田级,但堪高37m,只能划为凹级,由于两者需同时满足,其导
12、流建筑物级别只能定为N级。规定同时满足堪高与库容两个指标,实质上是由较低指标控制,高山峡谷区河流则多受库容控制。29 4.0.2 本条规定了表4.0.1的使用方法。如采用将4项指标综合分析确定导流建筑物级别的方法,由于可能有若干组合方案,具体确定时将会产生困难,故未用此办法,而是根据4项独立指标分别划级,按其中最高级确定导流建筑物级别。4.0.3 SDJ 12-1978规定,临时建筑物最多划出4种级别,最高为E级,实践证明国内并无E级导流建筑物的现状,本导则规定为3种级别,但允许个别特殊工程经上级批准后可另行规定。4.0.4 本条规定不同级别的导流建筑物应在洪水标准、超高等方面有不同的技术要求
13、,建筑物同一级别但型式不同,其技术要求也各异。4.0.5 有三方面含意。第一,在不同施工阶段,导流建筑物可能有不同级别;第二,同一施工阶段的导流建筑物,可能因作用和型式不同,其级别也不一,如上游围堪、下游围堪、纵向围堪就可能采用不同级别;第三,同一施工阶段必须采用相同的洪水标准,采用同一洪水标准以统一各导流建筑物的设计高程。本条建议按主要挡水建筑物统一确定洪水标准是通常采用的方法,但并不排除个别导流建筑物的洪水标准可以稍有不同。4.0.6 同一导流建筑物的不同部位因作用不同应有差别,如混凝土纵向围堪的上段、中段和下段,中段如与坝体结合,可能需要分别拟定不同的级别。4.0.7 本条是研究挡枯水期
14、流量导流建筑物的导流标准,这种采用低水围堪、枯水期导流的方式,或者又叫“抢主体代临时”、“抢坝不抢堪”的方式,在我国长期广泛使用,如潘家口、大伙房、桓仁、白山、云峰、映秀湾、石泉、枫树坝等工程,都获得成功,取得一定的经济效益,利用低水围堪修建高水围堪亦属此种类型。采用这种导流方式的最大优点就是围堪低,一个枯水期主体工程抢出水面。本条规定导流建筑物的级别仍按表4.0.1考虑。4.0.8 利用围堪挡水发电应具备一定的条件,不仅要有利的施工条件,而且还要有利的水工枢纽布置方案。葛洲坝工程是我国30 水电工程围堪发电的一个例子,其经验可供参考。4.0.9 同期导流建筑物中如其中一部分系利用永久建筑物,
15、利用部分的结构设计标准应按永久建筑物采用,但其作为担负导流任务而言,与其他临时导流建筑物组合成一个整体,其导流设计级别应与其他临时导流建筑物级别相同,即仍应按表4.0.1规定划分,亦即导流设计洪水标准不因其系永久建筑物而提高。4.0.10 规定提高导流建筑物结构设计级别应具备的条件。4.0.11 按以下几个问题阐述:1 洪水标准分级。我国曾采用一级、二级、三级3种方法,即一级不分设计校核,只有一个标准;二级分设计、校核,我国过去常用;三级即设计校核之外,再加保坝标准,个别工程曾采用。SDJ12-1978规定临时建筑物的洪水标准不分设计校核,本条采用这一规定,使用起来简便。2导流建筑物类型的影响
16、。洪水标准是否考虑导流建筑物类型,对此有不同看法。本条考虑了导流建筑物类型的影响。一般概念,土石类型漫水失事的可能性比混凝土类型建筑物要大一些。根据1981年全国水库垮坝登记手册资料统计,绝大多数垮坝坝型为土石坝型,混凝土坝型只有四川的3座小坝,均为小(2)型,且均属坝身漏水导致垮坝。垮坝总数中由于过水漫顶失事的占51.5%,仅有2座大型土坝工程,即河南的板桥和石漫滩,1975年8月8日遇特大洪水漫顶垮坝。相反,闹德海、磨子潭、佛子岭、拓溪等混凝土坝型,发生洪水漫顶后都未垮坝。水电工程中,由于洪水漫顶而溃堪也是土石类型占多数,如白莲河上游土石围堪、新丰江下游土石过水围堪、新安江一期木笼围堪、建
17、溪上游横向土石围堪等。因此,表4.0.9将围堪类型列为确定洪水标准的一个条件,土石围堪的设计洪水标准较同级混凝土围堪定的更高。3 水文计算问题。关于洪水理论频率和经验频率等概念问题,留待施工设计洪水专题论证解决。本条采用重现年法,与SDJ 12-1978相同,便于使用。31 4 洪水标准封顶。根据SDJ12一1978临时建筑物的洪水标准规定,N级导流建筑物采用50年重现期封顶。凹级导流建筑物封顶洪水标准为常用标准,比较重要。对凹级导流建筑物洪水封顶有两种不同意见,一是30年,一是20年。前者为SDJ12-1978规定,后者为我国惯用标准。据不完全统计,我国导流标准习惯用5年、10年、20年、5
18、0年等标准。从风险角度考虑,如施工期3年,采用30年重现期,风险率约为0.1,即有90%的保证;采用20年,风险率约为0.15,即为85%的保证率,相差仅5%。从我国设计实际出发,并考虑到规范具有一定的先进性,本条规定凹级导流建筑物采用20年封顶。为了增加安全度,某些特别重要工程建议考虑遭遇超标准洪水的应急措施。5表4.0.9所列标准略低于SDJ121978水平,给定的为范围值,可按具体情况分析选用。4.0.12 本条规定了上游有梯级水库的设计流量选择计算应注意的原则。4.0.日本条规定了围堪修筑期间的安全标准。4.0.14 采用过水围堪允许基坑淹没的导流方式在国内外得到了相当广泛的运用,让河
19、流最大洪峰流量通过围堪或施工中的坝体,事实证明是既经济又可行的。国内外已建过水围堪最大高度达40m,最大单宽流量佣m3/(sm)。虽然过水围堪在工程建设中得到广泛应用,也积累了不少经验,但至今尚未正式列入规范。过水围堪的特点是既挡水又泄水,过水时最危险的流量不一定发生在最大洪水期,因此,其标准应按挡水和过水两种情况分别拟定。1 根据我国设计施工经验,选择过水围堪的挡水流量必须经过充分比较论证,使选定的流量符合河流水文特性、满足基坑工期要求,而且经济合理。2我国以往习惯采用的过水围堪挡水标准变化范围,一般是在挡水时段(320)年遇之内,本条采用这个范围值是可32 靠的。3 除了按重现期确定外,当
20、水文系列较长时,亦可在分析实测资料基础上确定。4.0.15 过水围堪的级别,我国以往习惯的设计方法是根据SDJ 121978表2规定,对应永久建筑物的等级即可确定围堪级别,此标准主要用于堪体稳定和结构计算。本条规定按表4.0.1确定过水围堪级别,一般情况下因挡水期围堪较低,库容较小,所定级别不会高于凹级,这是符合我国实际设计施工情况的。4.0.16 过水流量同样可用频率法和实测资料两种方法确定。第一种方法用确定的围堪级别查看表4.0.9选定过水流量标准,第二种方法是分析实测洪水后选定过水标准。4.0.17 本条为截流时段选择的一般规定。4.0.18 本条重点在于降低常用的截流标准。1 由于施工
21、管理、施工技术和机械化水平的提高,截流经验不断丰富,目前对大流量的河道截流已不再是困难问题了。国内外实际最大截流流量为11600m3Is,最大截流落差7.13m,最大单宽流量89m3/(sm),使用的最大载重汽车77t。2 以往国内外多选用(520)年一遇月或旬平均流量作为截流标准,据不完全统计,我国实际截流情况是,除极个别工程外,设计截流流量远远大于实际发生的流量,其比值最大为5倍,一般为(13)倍,如按工地截流材料备用量与实际用量比较,少则超出50%,多则(34)倍。说明我国以往截流标准普遍偏高,因此应适当降低截流标准,故将上限20年一遇降低到10年一遇。允许采用频率以外的其他方法,设计中
22、往往都是采用综合比较成果方法确定截流流量的。即先分析实测水文资料,然后再比较频率分析成果后确定,或者同时用两种方法。4.0.19 坝体施工期挡水度汛标准采用SDJ12-1978第18条规定,本导则中的表4.0.19即引用该标准中表7之值。33 4.0.20 水库蓄水阶段或大坝施工运用阶段的度汛标准,因导流世水建筑物已经封堵、永久泄洪建筑物已具备泄洪能力,可按碾压式土石坝施工技术规范规定执行。本导则的表4.0.20中土石坝之值即在该规施表3.3.2-3的基础上增加了皿级大坝标准后定出的。这个标准比建成后的大坝正常运用洪水标准低,用正常运用时的下限值作施工期运用的上限值。由于混凝土坝施工期运用的标
23、准应比土石坝低,故取土石坝的下限值作混凝土坝的上限值。4.0.21、4.0.22导流泄水建筑物封堵和水库施工期蓄水标准的一些规定。34 5施工导流方式5.0.1 进行施工导流方式比较时,一般须考虑的因素。一般导流方式,以围堪分期划分导流方式有断流围堪导流、分期围堪导流;以泄水建筑物划分导流方式有隧洞导流、明渠导流、底孔导流、梳齿导流、涵管导流、厂房导流以及前后期不同导流方式的组合。5.0.2 在窄河床条件下,一般须采取断流围堪,如坝基工程量较大,或洪水期较长,则需采取挡水围堪型式,如龚嘴、龙羊峡、水口、二滩等工程;当坝基工程量不大,或洪水时段短、枯水时段长且流量稳定时,则可采取围堪只挡枯水期流
24、量,洪水期围堪过水的型式,可减小导流建筑物规模、节约工程投资,如上犹江、乌江渡、东风等工程均采用过水围堪型式,达到降低导流工程规模、节约投资的效果,详见表2,故设计中在进行导流方式比较时,须研究采取过水围堪的可能性。断流围堪的泄水建筑物多数工程采取隧洞导流方式。但也有窄河床条件下断流围堪采用明渠导流方式的成功经验。如白山工程虽处于狭谷河段、且导流隧洞的导洞已经挖通,但第二阶段复工时经过重新比较,明渠导流仍优于隧洞导流,通过施工实践证明既满足了坝体施工要求,又可节约投资:安康工程窄河床条件下,也采用明渠导流方式取得成功经验。故在窄河床条件下仍需进行不同导流方式的技术经济比较。隧洞导流方式,由于隧
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