【基本知识学习】

1.1 施工导流方式

施工导流是指在水利水电工程中为保证河床中水工建筑物干地施工而利用围堰围护基坑，并将天然河道河水导向预定的泄水道，向下游宣泄的工程措施。

施工导流的方式大体上可分为两类基本方式，即分段围堰法导流和全段围堰法导流，还有一种辅助导流方式——淹没基坑法导流。

1.1.1 全段围堰法导流

全段围堰法导流，就是在河床主体工程的上、下游各建一道断流围堰，使水流经河床以外的临时或永久泄水道下泄。在坡降很陡的山区河道上，若泄水建筑物出口处的水位低于基坑处河床高程时，也可不修建下游围堰。主体工程建成或接近建成时，再将临时泄水道封堵。这种导流方式又称为河床外导流或一次拦断法导流。

按照泄水建筑物的不同，全段围堰法一般又可划分为明渠导流、隧洞导流和涵管导流。

1.明渠导流

明渠导流是在河岸或滩地上开挖渠道，在基坑上、下游修建围堰，使河水经渠道向下游宣泄。一般适用于河流流量较大、岸坡平缓或有宽阔滩地的平原河道，如图1-1（a）所示。在规划时，应尽量利用有利条件以取得经济合理的效果。如利用当地老河道，或利用裁弯取直开挖明渠，或与永久建筑物相结合，埃及的阿斯旺坝就是利用了水电站的引水渠和尾水渠进行施工导流，如图1-1（b）所示。目前导流流量最大的明渠为中国三峡工程导流明渠，其轴线长3410.3m，断面为高低渠相结合的复式断面，最小底宽350m，设计导流流量为79000m³/s，通航流量为20000～35000m³/s。

导流明渠的布置设计，一定要以保证水流顺畅、泄水安全、施工方便、缩短轴线及减少工程量为原则。明渠进、出口应与上下游水流平顺衔接，与河道主流的交角以30°左右为宜；为保证水流畅通，明渠转弯半径应大于5b（b为渠底宽度）；明渠进出上下游围堰之间要有适当的距离，一般以50～100m为宜，以防明渠进出口水流冲刷围堰的迎水面。此外，为减少渠中水流向基坑内入渗，明渠水面到基坑水面之间的最短距离宜大于（2.5～3.0）H（H为明渠水面与基坑水面的高差，以m计）。同时，为避免水流紊乱和影响交通运输，导流明渠一般单侧布置。

此外，对于要求施工期通航的水利工程，导流明渠还应考虑通航所需的宽度、深度和长度的要求。

2.隧洞导流

隧洞导流是在河岸山体中开挖隧洞，在基坑的上下游修筑围堰，一次性拦断河床形成基坑，保护主体建筑物干地施工，天然河道水流全部或部分由导流隧洞下泄的导流方式。这种导流方法适用于河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河流，如图1-2所示。例如，广东省乐昌峡水利枢纽工程导流洞工程，级别为4级，洞长约572m、洞口净断面为11m×13m，设计流量为1750m³/s；亚洲最大横断面的二滩导流隧洞工程，标准断面宽×高为17.5m×23m，两条洞长度分别为1.03km和1.1km，设计流量13500m³/s（图1-3）；金沙江溪洛渡导流隧洞工程，6条隧洞总长度达9.39km，标准断面达18m×20m，设计流量32000m³/s，是我国在建最大规模的导流隧洞工程。

导流隧洞的布置，取决于地形、地质、枢纽布置以及水流条件等因素，具体要求与水工隧洞类似。但必须指出，为了提高隧洞单位面积的泄流能力、减小洞径，应注意改善隧洞的过流条件。隧洞进出口应与上下游水流平顺衔接，与河道主流的交角以30°左右为宜；有条件时，隧洞最好布置成直线，若有弯道，其转弯半径以大于5b（b为洞宽）为宜；否则，因离心力作用会产生横波，或因流线折断而产生局部真空，影响隧洞泄流，严重时还会危及隧洞安全。隧洞进出口与上下游围堰之间要有适当距离，一般宜大于50m，以防隧洞进出口水流冲刷围堰的迎水面。

隧洞断面形式可采用方圆形、圆形或马蹄形，以方圆形居多。一般导流临时隧洞，若地质条件良好，可不做专门衬砌。为降低糙率，应进行光面爆破，以提高泄量，降低隧洞造价。

3.涵管导流

涵管一般为钢筋混凝土结构。河水通过埋设在坝下的涵管向下游宣泄，如图1-4所示。

涵管导流适用于导流流量较小的河流或只用来负担枯水期的导流。一般在修筑土坝、堆石坝等工程中采用。涵管通常布置在河岸滩地上，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管筑好，然后再修上、下游断流围堰，将河水经涵管下泄。

涵管外壁和坝身防渗体之间易发生接触渗流，通常可在涵管外壁每隔一定距离设置截流环，以延长渗径，降低渗透坡降，减少渗流的破坏作用。此外，必须严格控制涵管外壁防渗体填料的压实质量。涵管管身的温度缝或沉陷缝中的止水也必须认真对待。

1.1.2 分段围堰法导流

分段围堰法导流，也称分期围堰导流，就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。分段就是将河床围成若干个干地施工基坑，分段进行施工。分期就是从时间上按导流过程划分施工阶段。段数分得越多，围堰工程量越大，施工也越复杂；同样，期数分得越多，工期有可能拖得越长。因此，在工程实践中，两段两期导流采用的最多，如图1-5所示。

图1-6所示为两期导流的例子。先在右岸进行第一期工程的施工，水流由左岸的束窄河床宣泄。一般情况下，在修建第一期工程时，为使水电站、船闸早日投入运行，满足初期发电和通航的要求，应优先考虑建造水电站、船闸，并在建造物内预留底孔、缺口等；或者在一期基坑里应有二期导流的泄水建筑物，如溢流坝段、泄水闸等。到第二期工程施工时，水流就可以通过船闸、预留底孔、缺口或溢流坝段等泄水通道下泄了。

1.1.3 导流方式的选择

1.选择导流方式的一般原则

导流方式的选择，应当是工程施工组织总设计的一部分。导流方式选择是否得当，不仅对于导流费用有重大影响，而且对整个工程设计、施工总进度和总造价都有重大影响。导流方式的选择一般遵循以下原则：

（1）导流方式应保证整个枢纽施工进度最快、造价最低。

（2）因地制宜，充分利用地形、地质、水文及水工布置特点选择合适的导流方式。

（3）应使整个工程施工有足够的安全度和灵活性。

（4）尽可能满足施工期国民经济各部门的综合利用要求，如通航、过鱼、供水等。

（5）施工方便，干扰小，技术上安全可靠。

2.影响导流方案选择的主要因素

水利水电枢纽工程施工，从开工到完工往往不是采用单一的导流方式，而是几种导流方式组合起来配合运用，以取得最佳的技术经济效果。这种不同导流时段、不同导流方式的组合，通常称为导流方案。选择导流方案时应考虑的主要因素有以下几种：

（1）水文条件。河流的水文特性，在很大程度上影响着导流方式的选择。每种导流方式均有适用的流量范围。除了流量大小外，流量过程线的特征、冰情与泥沙也影响着导流方式的选择。

（2）地形、地质条件。前面已叙述过每种导流方式适用于不同的地形地质条件，如宽阔的平原河道，宜用分期或导流明渠导流，河谷狭窄的山区河道，常用隧洞导流。当河床中有天然石岛或沙洲时，采用分段围堰法导流，更有利于导流围堰的布置，特别是纵向围堰的布置。在河床狭窄、岸坡陡峻、山岩坚实的地区，宜采用隧洞导流。至于平原河道、河流的两岸或一岸比较平坦，或有河湾、老河道可资利用，则宜采用明渠导流。

（3）枢纽类型及布置。水工建筑物的形式和布置与导流方案的选择相互影响，因此，在决定水工建筑物型式和布置时，应该同时考虑并初步拟定导流方案，应充分考虑施工导流的要求。

分期导流方式适用于混凝土坝枢纽；而土坝枢纽因不宜分段填筑，且一般不允许溢流，故多采用全段围堰法。高水头水利枢纽的后期导流常需多种导流方式的组合，导流程序也较复杂。例如，狭窄处高水头混凝土坝前期导流可用隧洞，但后期导流则常利用布置在坝体不同高程的泄水孔过流；高水头土石坝的前后期导流，一般采用布置在两岸不同高程上的多层隧洞；如果枢纽中有永久泄水建筑物，如泄水闸、溢洪坝段、隧洞、涵管、底孔、引水渠等，应尽量加以利用。

（4）河流综合利用要求。施工期间，为了满足通航、筏运、供水、灌溉、生态保护或水电站运行等的要求，导流问题的解决更加复杂。在通航河道上，大都采用分段围堰法导流，要求河流在束窄以后，河宽仍能便于船只的通行，水深要与船只吃水深度相适应，束窄断面的最大流速一般不应超过2.0m/s，特殊情况需与当地航运部门协商研究确定。

分期导流和明渠导流易满足通航、过木、过鱼、供水等要求。而某些峡谷地区的工程，为了满足过木要求，用明渠导流代替隧洞导流，这样又遇到了高边坡深开挖和导流程序复杂化的问题，这就往往需要多方面比较各种导流方案的优缺点再选择。在施工中、后期，水库拦洪蓄水时要注意满足下游供水、灌溉用水和水电站运行的要求。而某些工程为了满足过鱼需要，还需建造专门的鱼道、鱼类增殖站或设置集鱼装置等。

（5）施工进度、施工方法及施工场地布置。水利水电工程的施工进度与导流方案密切相关。通常是根据导流方案安排控制性进度计划。在水利水电枢纽施工导流过程中，对施工进度起控制作用的关键性时段主要有导流建筑物的完工工期、截断河床水流的时间、坝体拦洪的期限、封堵临时泄水建筑物的时间以及水库蓄水发电的时间等，各项工程的施工方法和施工进度之间影响到各时段中导流任务的合理性和可能性。例如，在混凝土坝枢纽中，采用分段围堰法施工时若导流底孔没有建成，就不能截断河床水流和全面修建第二期围堰；若坝体没有达到一定高程和没有完成基础及坝身纵缝的接缝灌浆，就不能封堵底孔，水库也不能蓄水。因此，施工方法、施工进度与导流方案是密切相关的。

此外，导流方案的选择与施工场地的布置也相互影响。例如，在混凝土坝施工中，当混凝土生产系统布置在一岸时，宜采用全段围堰法导流。若采用分段围堰法导流，则应以混凝土生产系统所在的一岸作为第一期工程，因为这样两岸施工交通运输问题比较容易解决。

导流方案的选择受多种因素的影响。一个合理的导流方案，必须在周密研究各种影响因素的基础上，拟定几个可能的方案，并进行技术经济比较，从中选择技术经济指标优越的方案。

导流工程实例：

举世闻名的三峡水利枢纽工程采用两段三期导流方式。第一期导流，利用中堡岛修建一期土石围堰围护右岸叉河，一期基坑内修建导流明渠和碾压混凝土纵向围堰。同时在左岸岸坡修建临时船闸。本期江水及船舶仍从主河床通过。第二期导流，修建二期上、下游横向围堰，与混凝土纵向围堰形成二期基坑，进行河床泄洪坝段、左岸电站坝段、左岸电站厂房施工。同时在左岸修建永久通航建筑物。二期导流期间，江水经导流明渠下泄，船舶经明渠或临时船闸通行。第三期导流，修建三期碾压混凝土围堰，拦断明渠并蓄水至135m高程，左岸电站及永久船闸可开始投入运用。三期围堰与混凝土纵向围堰形成三期基坑，修建右岸大坝和电站。三期导流期间，江水经由永久深孔和设于泄洪坝段的22个临时导流底孔下泄，船舶经永久船闸通行，如图1-7所示。

1.2 导流设计流量及导流水力计算

在拟定导流方案时，面临的第一个问题就是导流设计流量的确定。导流设计流量是选择导流方案，设计导流建筑物规模的主要依据。目前，导流设计流量是按照导流时段根据导流标准来确定的。而在施工前，若能预报整个施工期的水情变化，据此拟定导流设计流量，最符合经济与安全施工的原则。但这种长期的预报，目前还不明确，难以作为确定导流设计流量的依据。

1.2.1 导流标准

导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准。导流标准的高低实质上是风险度大小的问题。导流标准是根据导流建筑物的保护对象、失事后果、使用年限和工程规模等指标，划分导流建筑物的级别（3～5级），再根据导流建筑物的级别和类型，并结合风险度分析，确定相应的洪水标准。施工导流标准还包括坝体施工期临时度汛洪水标准和导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准。

1.导流建筑物级别及其洪水标准

目前施工洪水计算是用数理统计法，将洪水作为随机事件，以概率形式预估可能发生的情势，然后根据导流建筑物的级别，选择某一洪水重现期作为导流标准。导流建筑物属于临时性水工建筑物，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000），其级别应根据保护对象的重要性、失事后果、使用年限和临时性建筑物规模，按表1-1确定。当导流建筑物按表1-1指标分属不同级别时，其级别应按其中最高级别确定。但对3级导流建筑物，符合该级别规定的指标不得少于两项。

导流建筑物的洪水标准，根据建筑物的结构类型和级别，在表1-2规定的幅度内，结合风险度综合分析，合理选用。对失事后果严重的，应考虑遇超标准洪水的应急措施。

2.坝体施工期临时度汛洪水标准

施工中后期的施工导流，往往需要由坝体挡水或拦洪。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1-3规定执行。

3.导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准

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1-4的规定执行。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满足蓄水要求。

导流泄水建筑物的封堵时间应在满足水库拦洪蓄水要求的前提下，根据施工总进度确定。封堵下闸的设计流量可用封堵时段5～10年重现期的月或旬平均流量，或按实测水文统计资料分析确定。封堵工程施工阶段的导流设计标准，可根据工程的重要性、失事后果等因素在该时段5～20年重现期进行选择确定。

1.2.2 导流时段的划分

在工程施工过程中的不同阶段，可以采用不同的导流方式和不同类型的挡水、泄水建筑物。不同导流方法组合的顺序，即为导流程序。导流时段就是按照导流程序所划分的各个施工阶段的延续时间。

导流时段的划分，主要与河道水文特性、枢纽类型、导流方式、施工总进度及工期等有关。从施工角度对全年流量变化过程线所划分出的水文时段（图1-8），是划分导流时段的基本依据。

我国河流的全年流量变化过程一般如图1-8所示。按河流的水文特征可分为枯水期、中水期和洪水期。在不影响主体工程施工的条件下，若导流建筑物只担负枯水期的挡水、泄水任务，显然可大大减少导流建筑物的工程量，改善导流建筑物的工作条件，具有明显的技术经济效果。因此，合理划分导流时段，明确不同时段导流建筑物的工作条件，是既安全又经济地完成导流任务的基本要求。

一般土石坝、堆石坝等不允许坝顶溢流，若在一个枯水期能建成，则导流时段即考虑取枯水期；若在一个枯水期不能建成拦洪时，导流时段就要考虑以全年为标准，其导流设计流量就应以年最大洪水的一定频率来设计；又若能争取让土坝在汛前修到临时拦洪断面，则导流时段可按不包括汛期的施工时段为标准，导流设计流量即为该时段按某导流标准的设计频率计算得到的最大流量，既可缩短围堰使用期限、降低围堰高度、减少围堰工程量，又能达到安全度汛、经济合理与快速施工的目的。若土石坝、堆石坝在施工期间坝体泄洪，应通过水力计算或经水工模型试验专门论证确定坝体堆筑高度、过流断面形式、水力学条件及相应的防护措施。

对于混凝土坝、浆砌石坝等施工期允许坝顶溢流的建筑物，可考虑洪峰来时，让未建成的主体工程过水，部分或全部工程停工，待洪水过后再继续施工。尤其山区河流的特点是洪水期流量大、历时短，而枯水期流量则很小，水位暴涨暴落、变幅很大，此时可考虑采用允许基坑淹没作为辅助导流方式。选择的导流设计流量越低，基坑的年淹没次数就越多、年有效施工天数就越少，相应的基坑淹没损失就越大，而导流建筑物的费用则越低；反之，则基坑淹没损失就越小，而导流建筑物的费用则越高。因此，从经济的角度应选择导流总费用曲线（图1-9）的最低点，然后再论证该方案的技术可行性。在采用允许基坑淹没的导流方案时，应注意对未建成的主体工程及施工设施的保护，如电站厂房、已开挖基坑、建在基坑内部的工厂及设施等。

1.2.3 导流水力计算

导流水力计算的主要任务是估算各种导流泄水建筑物的泄水能力，确定泄水建筑物的规模尺寸和围堰高度。此外，还有一些计算课题，如冲刷、汽蚀、波浪、渗流、施工调洪演算等，在导流设计中也有涉及。这些问题需参考水力学、水文学等相关著作，这里只讨论几个一般著作中未提及的问题。

1.分期导流纵向围堰位置的选择

在分期导流方式中，纵向位置的布置与施工是关键问题之一。选择纵向围堰位置，实际上就是要确定适宜的河床束窄度。河床束窄度就是天然河流过水面积被围堰束窄的程度，一般用式（1-1）表示，即

式中 K——床束窄度，一般取值范围在40%～70%之间；

A₂——围堰和基坑所占的过水面积，m²；

A₁——原河床的过水面积，m²。

适宜的纵向围堰位置，与以下因素有关：

（1）地形地质条件。河心洲、浅滩、小岛等，都是可供布置纵向围堰的有利条件。施工时可先围这一岸，利于初期通航、泄水宣泄及防冲保护，也利用初期施工组织，由简至繁。

（2）枢纽建筑物的布置。尽可能利用厂房、闸坝等建筑物之间的隔水导墙作为纵向围堰的一部分。

（3）河床允许束窄度。河床允许束窄度主要与河床地质条件和通航要求有关。

（4）导流泄水的要求。进行一期导流布置时，需要考虑的问题是：一期基坑中能否布置下宣泄二期导流流量的泄水建筑物，二期施工时的截流落差是否过大。

（5）施工布局的合理性。各期基坑中的施工强度应尽量均衡。

2.束窄河床段的平均流速

束窄河床段的平均流速，可粗略按式（1-2）确定，即

式中 v_c——束窄段河床的平均流速，m/s；

Q——导流设计流量，m³/s；

ε——侧收缩系数，单侧收缩时采用0.95，两侧收缩时采用0.90。

3.束窄河床段的水位壅高

由于围堰将河床束窄，改变了河床内原来的水流状态，在束窄段前产生水位壅高（图1-10），其壅高值可由式（1-3）估算，即

式中 z——壅高，m；

φ——流速系数，随围堰的平面布置型式而定，当平面布置为矩形时φ取值范围为0.75～0.85，为梯形时φ取值范围为0.80～0.85，有导流墙时φ取值范围为0.85～0.90；

v₀——行近流速，m/s；

g——重力加速度，g=9.81m/s²。

4.泄水建筑物的水力计算

如前所述，泄水建筑物如明渠、隧洞、底孔、坝体缺口、涵管、闸坝等的过流计算或规模尺寸需通过水力计算确定。这些知识在水力学、水文学等相关著作中叙述，这里不作介绍。

5.上、下游围堰堰顶高程

围堰堰顶高程取决于导流设计流量及围堰的工作条件。

下游围堰的堰顶高程由式（1-4）决定，即

式中 H_d——下游围堰堰顶高程；

h_d——下游水位高程，可直接从河流水位流量关系查出；

h_a——围堰的安全超高，对于不过水围堰可按表1-5确定，对于过水围堰可不予考虑。

上游围堰的堰顶高程由式（1-5）决定，即

式中 H_u——上游围堰堰顶高程，m；

z——上下游水位差，m。

其余符号意义同式（1-4）。

必须指出，当围堰要拦蓄一部分水流时，则堰顶高程应通过调洪计算确定。

纵向围堰的堰顶高程，要与束窄河段宣泄导流设计流量时的水面曲线相适应。因此，纵向围堰的顶面往往做成阶梯形或倾斜状，其上游和下游分别与上游围堰和下游围堰堰顶同高。

1.3 围堰工程

围堰是导流工程中的临时性挡水建筑物，用来围护施工基坑，保证水工建筑物能在干地施工。一般属临时性工程，但也常与主体工程结合而成为永久工程的一部分。在导流任务完成后，若对永久建筑物的运行或对施工有妨碍时，应予以拆除。

进行围堰设计时，必须根据当时当地具体条件，在满足下述基本要求的原则下，通过技术经济比较加以选定。

（1）安全可靠，具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度。

（2）就地取材，充分利用开挖弃料，造价便宜，构造简单，修建、拆除方便。

（3）围堰的布置，应力求使水流平顺，不发生严重的局部冲刷。

（4）堰基易于处理，围堰接头、与岸坡连接处要可靠，避免集中渗漏破坏。

（5）必要时应设置抵抗冰凌、船筏冲击破坏的设施。

围堰按其与水流相对位置的不同，可分为横向围堰和纵向围堰；按导流期间基坑是否淹没，可分为过水围堰和不过水围堰。过水围堰应同时满足挡水和堰顶过水的要求；按构造和使用材料的不同，主要有土石围堰、混凝土围堰、草土围堰、木笼围堰、竹笼围堰、钢板桩格形围堰等；按围堰挡水时段，可分为全年挡水围堰和枯水期挡水围堰。

1.3.1 围堰的基本型式及构造

1.土石围堰

土石围堰能充分利用当地材料或废弃的土石方，构造简单，施工方便。地基适应性强，可以在水流中、深水中、岩基上或有覆盖层的河床上修建。施工时，可与截流戗堤结合，可利用开挖弃渣，并可直接利用主体工程开挖装运设备进行机械化快速施工，是应用最广泛的围堰型式。

土石围堰工程量大，抗冲刷能力较低，堰身沉陷变形较大，占地面积大，一般多用于横向围堰，但在宽阔河床中，如有可靠的防冲保护措施，也可用于纵向围堰。此外，土石围堰一般不允许堰顶过水，其防渗结构形式有斜墙式、斜墙带水平铺盖式、垂直防渗墙式及帷幕灌浆式等，如图1-11所示。

除了常用土质斜墙或心墙防渗、混凝土防渗墙、帷幕灌浆等方法解决防渗问题外，近年也广泛采用土工膜等材料防渗及高压喷射灌浆技术等，如图1-12所示。

当采用允许基坑淹没的导流方式时，围堰堰体必须允许过水。过水土石围堰的关键在于在下游坡面及堰脚应采取可靠的加固保护措施。目前常采用的措施有大块石护面、钢筋石笼护面、加筋护面及混凝土板护面等，应用较普遍的是混凝土板护面，如图1-13所示。

土石围堰的施工有水上、水下两部分。水上部分的施工与一般土石坝相同，采用分层填筑，碾压施工，并适时安排防渗墙施工；水下部分的施工，土料、石渣、堆石体的填筑可采用进占法，也可采用各种驳船抛填水下材料。

土石围堰与岸坡的接头，主要通过扩大接触面和嵌入岸坡的方法，以延长塑性防渗体的接触，防止集中绕渗破坏。土石围堰与混凝土纵向围堰的接头，通常采用刺墙形式插入土石围堰的塑性防渗体中，并将接头的防渗体断面扩大，以保证在任一高程处均能满足绕流渗径长度要求。

2.混凝土围堰

混凝土围堰的特点是挡水水头高，底宽小，抗冲能力大，堰顶可溢流。尤其是在分段围堰法导流施工中，用混凝土浇筑的纵向围堰可以两面挡水，而且可与永久建筑物相结合作为坝体或闸室体的一部分。

混凝土围堰是用常态混凝土或碾压混凝土建筑而成。近年来，由于碾压混凝土施工具有施工速度快，造价低，过水时安全性高等优势而广泛应用，也常采用碾压混凝土修筑围堰。如广西岩滩上下游RCC围堰（高52.3m），广西龙滩RCC重力围堰（高87.6m），三峡二期的纵向围堰，全长1218m，最大堰高达95m，碾压混凝土量达142万m³；三峡三期上游RCC重力围堰（高121.0m）等。混凝土围堰宜建在岩石地基上，因此一般需在低水土石围堰保护下干地施工，也可创造条件在水下浇筑混凝土或预埋骨料灌浆。

混凝土围堰结构形式有重力式、拱形、支墩式等形式，断面可做成实体式，也可做成空心式，如图1-14和图1-15所示。重力式混凝土围堰往往可兼作第一期和第二期纵向围堰，两侧均能挡水，还能作为永久建筑物的一部分，如隔墙、导墙等，因此得到广泛使用。拱形混凝土围堰，由于利用了混凝土抗压强度较高的特点，与重力式围堰相比，断面较小，可节省混凝土工程量。当河谷狭窄且堰基和两岸地质条件良好时可考虑采用混凝土拱围堰。

3.钢板桩格形围堰

钢板桩格形围堰是由一系列彼此相连的格体形成外壳，然后再内填以土料或砂料构成。格体是土或砂料和钢板桩的组合结构，由横向拉力强的钢板桩联锁围成一定几何形状的封闭系统。钢板桩格形围堰按挡水高度不同，其平面形式有圆筒形格体、扇形格体、花瓣形格体（图1-16），目前应用较多的是圆筒形格体。

圆筒形格体钢板桩围堰是由“一”字形钢板桩拼装而成，由一系列主格体和连弧段所构成。格体内填充透水性较强的填料，如砂、砂卵石或石渣等（图1-17）。

钢板桩围堰具有以下优点：修建和拆除可以高度机械化，钢板桩的回收率高，可达70%以上；边坡垂直、断面小、占地少、安全可靠等。一般适用于挡水高度小于15～18m的工程，可以建在岩基或非岩基上，也可作过水围堰用。葛洲坝工程曾采用圆筒形格体钢板桩围堰作为纵向围堰的一部分。

钢板桩格形围堰修建工序为定位、打设模架支柱、模架就位、安插打设钢板桩、安装围檩和拉杆、拆除支柱和模架、填充沙砾料至最高要求高度。

4.草土围堰

草土围堰是一种草土混合结构。草土围堰能就地取材，结构简单，施工方便，造价低，防渗性能好，适应能力强，便于拆除，施工速度快。但草土围堰不能承受较大的水头，一般适用于水深不大于6～8m，流速小于3～5m/s，使用期在两年内的中、小型水利工程。

草土围堰是一种草土混合结构，多用捆草法修建。草土围堰的断面一般为矩形或边坡很陡的梯形，坡比为1：0.2～1：0.3，如图1-18所示。断面尺寸除应满足抗滑、抗倾覆、防渗等要求外，还须考虑施工工程中的运草、运土等要求。根据实践经验，草土围堰的宽高比，在岩基河床上为2～3；在软基河床上为4～5，堰顶超高一般采用1.5～2.0 m。

5.木笼围堰

木笼围堰是由圆木或方木叠成的多层框架、填充石料组成的挡水建筑物。它施工简便，适应性广，与土石围堰相比具有断面小、抗水流冲刷能力强等优点，可用作分期导流的横向围堰或纵向围堰，可在10～15m的深水中修建。但木笼围堰消耗木材量较大，目前很少采用。

6.竹笼围堰

竹笼围堰是用内填块石的竹笼堆叠而成的挡水建筑物，在迎水面一般用木板、混凝土面板或填黏土阻水。采用木面板或混凝土面板阻水时，迎水面直立；用黏土防渗时，迎水面为斜墙。竹笼围堰的使用年限一般为1～2年，最大高度约为15m。

1.3.2 围堰的平面布置

围堰的平面布置是一个很重要的问题，如果平面布置不当，围护基坑的面积过大，会增加排水设备容量；过小则会妨碍主体工程施工，影响工期；而纵向围堰的平面布置更是关系到各时段的水流宣泄和围堰、岸坡的冲刷问题，关系到主体工程的安全施工。

当采用全段围堰法导流时，基坑是由上、下游横向围堰和两岸围成的。当采用分段围堰法导流时，围护基坑的还有纵向围堰。围堰的平面布置一般应按导流方案、主体工程轮廓和对围堰提出的要求而定。

上、下游横向围堰的布置取决于主体工程的轮廓再加上施工距离。通常，基坑坡趾与主体工程轮廓之间的施工距离，不应小于20～30m，以便布置排水设施、交通运输道路及堆放材料和模板等，如图1-19所示。至于基坑开挖边坡的大小，则与地质条件有关。用分段围堰法导流时，上、下游横向围堰一般不与河床中心线垂直，做倾斜状布置，以保证水流顺畅，同时也便于运输道路的布置和衔接。采用全段围堰法导流时，为了减少工程量，围堰多与主河道垂直。

当纵向围堰不作为永久建筑物的一部分时，基坑纵向坡趾与主体工程轮廓之间的施工距离，一般不大于2.0m，以供布置排水系统和堆放模板。如果无此要求，只需留0.4～0.6m即可。

此外，布置围堰时，应尽量利用有利地形，减小围堰的高度与长度，从而减少围堰的工程量。同时，还应结合泄水建筑物来考虑围堰的布置，以保证围堰的安全，比如有时为照顾个别建筑物施工的需要或避开岸边较大的溪沟，而将围堰布置成折线形。对于重要的、大中型水利水电工程的围堰平面布置，要结合导流方案的选择，通过水工模型试验确定。

1.3.3 围堰的拆除

在选择围堰型式和材料时，必须考虑到如何拆除问题。围堰是临时建筑物，导流任务完成后，应按设计要求拆除相应部位，以免影响永久建筑物的施工和运行。

（1）土石围堰的拆除。一般是在使用期的最后一个汛期过后，随上游水位的下降，逐层拆除围堰背水坡和水上部分。土石围堰的拆除可用挖掘机开挖、爆破、挖泥船开挖或人工开挖等。

（2）混凝土围堰的拆除。一般只能用爆破法炸除，但应注意，必须使主体建筑物或其他设施不受爆破危害。

（3）钢板桩围堰的拆除。工程完工后，围护的基坑充水使围堰的两侧水位平衡，围堰内的砂砾料分层挖除，拆除钢拉杆和围檩，用振动锤拔除钢板桩。

（4）草土围堰的拆除比较容易，一般水上部分用人工拆除，水下部分可在堰体开挖一个缺口，让其过水冲毁或爆破法炸除。

1.4 截流工程

导流泄水建筑物完建后，截断原河床水流，迫使河水改道从导流泄水建筑物下泄，从而实现导流的工程措施，这就是截流。河道截流是大、中型水利水电工程施工中的关键环节之一，直接影响工程工期和造价，并且关系到整个工程的全局。

截流过程一般包括戗堤进占、龙口裹头及护底、合龙、闭气等工作，如图1-20所示。

为截断河床而从河道的一侧或两侧向河中填筑的临时挡水堤称为戗堤。这种向水中筑戗堤的做法叫做进占。戗堤将河床束窄到一定程度，就形成了流速较大、有待最终封堵的缺口，这称为龙口。封堵龙口的做法称为合龙。在合龙开始以前，如果龙口河床或戗堤端部容易被冲毁，则须采取防冲措施加固龙口，如对龙口河床进行护底、对戗堤端部做裹头处理等。合龙以后，龙口部位的戗堤虽已高出水面，但其本身依然漏水，因此须在其迎水面全线设置防渗设施。在戗堤全线上设置防渗体的做法叫闭气。所以，整个截流过程包括戗堤的进占、龙口裹头和护底、合龙和闭气等工作。截流以后，再对戗堤进一步加高培厚，直至达到设计要求的围堰。

截流工程在技术上和施工组织上都具有相当的艰巨性和复杂性。必须充分掌握河流的水文、地形、地质等条件，掌握截流过程中水流的变化规律及其影响，切实做好材料、机械设备、道路和组织上的准备，在较短的时间内以较大的施工强度完成截流工作。而对于大型截流工程，还需进行严密的截流设计和水工模型试验，充分论证截流方案。

1.4.1 截流方法

截流方法可归纳为戗堤法截流和无戗堤法截流两类。戗堤法截流主要有平堵法、立堵法及混合堵法截流；无戗堤截流主要有建闸截流、水力冲填法、定向爆破截流、浮运结构截流等。其中基本截流方法为平堵法和立堵法两种，尤以立堵法为常见。

1.戗堤法截流

（1）平堵法。平堵法是先在龙口建造浮桥或栈桥，由自卸汽车等运输工具运料，沿龙口全线抛投，直至抛石堆体高出水面将河道水流截断为止，如图1-21所示。

平堵法施工，先下小料，随着流速增加，逐渐抛投大块料，使堆筑戗堤均匀地在水下上升，直至高出水面，截断河床。这种方法施工，单宽流量小，最大流速也小，水流条件较好，可以减少对龙口基床的冲刷，截流时工作前线长，抛投强度较大，施工进度快。所以特别适用于流量较大、易冲刷的软基河床上截流。但若在通航河道上，会因搭设浮桥或栈桥而影响河道的通航，且施工时技术复杂、造价高。

（2）立堵法。立堵法是用自卸汽车等运输工具运输抛投料，以端进法抛投（从龙口两端或一端下料）戗堤进占，逐渐束窄龙口直至截断河床，如图1-22所示。端进法施工时，可由自卸汽车在进占戗堤端部直接卸料入水，有时也需借助于推土机将材料推入水中。

立堵在截流过程中所发生的最大流速、单宽流量都较大，加以所生成的楔形水流和下游形成的立轴漩涡，对龙口及龙口下游河床将产生严重冲刷，在封堵龙口的最后阶段，往往需用单个重量较大的截流材料，且由于工作面狭窄，抛投强度受到限制。但立堵法不需要在龙口架设浮桥或栈桥，突出的优点是施工简便，没有（或很少）水上作业，造价较低，尤其在使用大型土石方施工设备如挖掘机、推土机、汽车等日益普遍的形势下，此法应用更加广泛。因此立堵法一般适用于有通航要求的覆盖层较薄的岩基河床上或有可靠护底措施的软基河床。

（3）混合堵。混合堵是采用立堵和平堵相结合的方法，有立平堵法和平立堵法两种。

1）立平堵法。为了充分发挥平堵水力条件较好的优点，降低架桥的费用，工程中可采用先立堵、后架桥平堵的方式。

2）平立堵法。对于软基河床，单纯立堵易造成河床冲刷，往往采用先平抛护底，再立堵合龙的方案。此时，平抛多利用驳船进行。

2.无戗堤法截流

（1）建闸截流。建闸就是在泄水道中预先修建闸墩，并建截流闸分流，降低戗堤水头，待抛石截流后再下闸截流。

（2）水力充填。河流在某种流量下有一定的挟砂能力，当水流含砂量远大于该挟砂能力时，粗颗粒泥砂将沉淀河底进行冲填。基于这一原理，充填开始时，大颗粒泥砂首先沉淀，而小颗粒则冲至其下游侧逐渐沉落。随着充填的进展，上游水位逐步壅高，部分流量通过泄水通道下泄。随着河床过水断面的缩窄，某些颗粒逐渐达到抗冲极限值，一部分土体仍向下游移动，结果使戗堤下游坡继续向下游扩展，一直到充填表面摩阻造成上游水位更大的壅高，而迫使更多流量流向泄水通道，围堰坡脚才不再扩展，而在高度方向急剧增长，直至露出水面。

（3）定向爆破。在坝址处于峡谷地区、岩石坚硬、岸坡陡峻、交通不便或缺乏运输设备时，可采用定向爆破截流。利用定向爆破，将大量岩石抛入河道预定地点，瞬时截断水流。在合龙时，为了瞬间抛入龙口大量材料封闭龙口，除了用定向爆破岩石外，还可在河床上预先浇筑巨大的混凝土块体或制作大体积石笼，将其支撑体用爆破法炸断，使块体落入水中，将龙口封闭。

（4）浮运结构截流。浮运结构截流就是将各种浮运结构拖至龙口，在埽捆、柴排护底下，装载土砂料，充水使其沉没水中，一次截断水流。其后进一步发展浮运结构成为封闭式钢筋混凝土浮箱，在浮箱之间留出缺口形成“梳齿孔”过流，由于缩窄龙口水流不大，浮箱容易沉放，最后，将缺口闸阀放下，即可达到截断水流的目的。截流用浮运结构包括旧驳船、钢筋混凝土结构。木笼也是一种浮运结构，我国新安江水电站曾采用这种方式截流。

浮运结构截流的优点是成戗断面较小，用料较少；缺点是制作需大型设备，耗用钢材（钢缆和金属闸门）多，造价高，护底标准高，基床面要求平整，施工也受气候、水文等条件影响。

综合近年来情况，有代表性的截流工程及软基河床截流工程情况如表1-6和表1-7所示。

1.4.2 截流日期和截流设计流量

1.截流日期的选择

截流年份应根据施工总进度计划的安排来确定。

截流年份内截流时段的选择，则要考虑以下原则，并经过全面分析比较而定：

（1）尽可能在较小流量时截流。但要考虑到，截流以后需要及时继续加高围堰，完成排水、清基、基础处理等大量基坑工作，并应把围堰或永久建筑物在汛期前抢修到一定高程以上。为了保证这些工作的完成，截流时段应尽量提前。

（2）对于有通航、灌溉、供水、过木等特殊要求的河道，应全面兼顾这些要求，尽量使截流对河道综合利用的影响最小。

（3）在北方有冰凌的河流上，截流时段不应在流冰期进行，因为冰凌很容易堵塞河道或分流泄水建筑物，壅高上游水位，给截流带来极大困难。

此外，截流开始前，应修好导流泄水建筑物，并做好过水准备。如清除影响泄水建筑物运用的围堰或其他设施，开挖引水渠，完成截流所需的一切材料、设备、交通道路的准备等。

综上所述，截流时段一般多选在枯水期初，流量已有明显下降的时候，而不一定选在流量最小的时刻。同时，在实际施工中，还须根据当时的水文气象预报及实际水情分析进行修正，最后确定截流日期。

2.截流设计流量的确定

截流流量是截流设计的基本依据，据此确定合理的龙口尺寸、戗堤高度、龙口的截流设计参数及合理的截流方案。

截流标准即截流设计所取的流量标准，应根据截流时间和截流重要性综合考虑，一般采用截流时段重现期5～10年的月或旬平均流量。如水文资料不足，可用短期的水文观测资料或根据条件类似的工程来选择截流设计流量。同时，再根据当地的实际水情和水文预报加以修正，作为指导截流施工的依据。

1.4.3 龙口位置和宽度

1.龙口位置选择

龙口位置的选择，对截流工作顺利与否有着密切的关系。选择龙口位置时要考虑下述技术要求：

（1）从水力条件看，龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流顺直，使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。但有时也可以将龙口设置在河滩上，此时，为了使截流时的水流平顺，应在龙口上、下游顺河流流势，按流量大小开挖引河。龙口设在河滩上时，一些准备工作就不必在深水中进行，这对确保施工进度和施工质量均较为有利。

（2）从地质条件看，龙口应选择在耐冲河床上，以免截流时因流速增大，引起过分冲刷。如果条件不允许，也可设在覆盖层上，但应研究河床防冲加固的必要性。

（3）从地形条件看，龙口附近应有较宽阔的场地，以便布置截流运输线路和制作、堆放截流材料。

2.龙口宽度设计

原则上龙口宽度应尽可能窄些，这样可以减少合龙工程量，缩短截流延续时间，但以不引起龙口及其下游河床的冲刷为限。为了提高龙口的抗冲能力，保证戗堤安全，必要时须对龙口加以保护：龙口的保护包括护底和裹头。护底一般采用抛石、沉排、竹笼、柴石枕等。裹头就是用石块、钢筋石笼、黏土麻袋或草包、竹笼、柴石枕等把戗堤的端部保护起来，以防被水流冲塌。

龙口宽度的设计，一方面可根据相应的流量设计及龙口的抗冲流速计算确定；另一方面需考虑有无通航要求，若在通航河道上，当截流准备期通航设施尚未投入运用时，船只仍需在截流前由龙口通过。这时龙口宽度便不能太窄，流速也不能太大，以免影响航运。

1.4.4 截流材料

1.截流材料类型

截流材料类型的选择，主要取决于截流时可能发生的流速及开挖、起重、运输设备的能力，一般应尽可能就地取材。大中型工程截流中一般优先选用块石作为截流的基本材料，当截流水力条件较差时，采用混凝土六面体、四面体、四脚体及钢筋混凝土构架等材料。中小型工程截流中，也常用各种不同的石笼、石串等。某些工程，因缺乏石料，或因河床易冲刷，则可根据当地条件采用梢捆、草土等材料截流。

2.截流材料尺寸

合理选择截流材料的尺寸或重量，对于截流的成败和截流费用的节省具有重大意义。截流材料的尺寸或重量主要取决于龙口的流速。

立堵截流时截流材料抵抗水流冲动的流速，可按式（1-6）估算，即

式中 v——水流流速，m/s；

K——综合稳定系数；g为重力加速度，m/s²；

γ₁——石块的容重，kN/m³；

γ——水的容重，kN/m³；

D——石块折算成球体的化引直径，m。

立堵法截流的水力条件非常复杂，上述计算只能作为初步依据。对于大、中型及重要的水利水电工程，必须进行截流模型试验。同时还必须参考类似工程经验，最终确定截流设计方案。各种不同材料适用流速如表1-8所示。

3.截流材料备料量

为确保截流安全顺利，又经济合理，正确计算截流材料的备料量是十分必要的。备料量的计算，通常按设计的戗堤体积为准，再考虑各项损失。如堆存、运输中损失，水流冲失，戗堤沉陷以及可能发生比设计更坏的水力条件而预留的备用量等。

备料量的多少取决于对损失量的估计，实际工程的备料量与设计用量之比多在1.3～1.5之间，个别工程达到2.0。但实践中，常因估计不准致使截流材料备用量均超过实际用量，尤其是人工块体的大量多余，造成浪费且不易处理。

1.4.5 减少截流难度的技术措施

截流工程是整个水利枢纽施工的关键，它的成败直接影响工程进度。截流工程的难易程度取决于河道流量、泄水条件、龙口的落差、流速、地形地质条件、材料供应情况及施工方法、施工设备等因素。减少截流难度的主要技术措施包括加大分流量，改善分流条件，改善龙口水力条件，增大抛投料的稳定性，减少块料流失，加大截流施工强度等。

1.加大分流量、改善分流条件

分流条件好坏直接影响到截流过程中龙口的流量、落差和流速。分流条件好，截流就容易，反之就困难。改善分流条件的主要措施有以下几个：

（1）合理确定导流建筑物尺寸、断面形式和底高程。导流建筑物不仅要满足导流要求，而且应满足截流的需要。

（2）确保泄水建筑物上、下游引渠开挖和上、下游围堰拆除的质量。这是改善分流条件的关键环节，不然泄水建筑物虽然尺寸很大，但分流却受上、下游引渠或上、下游围堰残留部分控制，泄水能力受到限制，增加截流工作的难度。

（3）在永久泄水建筑物泄流能力不足时，可以专门修建截流分水闸或其他形式泄水道帮助分流，待截流完成后，借助于闸门封堵泄水闸，最后完成截流任务。

（4）增大截流建筑物的泄水能力。当采用木笼、钢板桩格式围堰时，也可以间隔一定距离安放木笼或钢板桩格体，在其中间孔口宣泄河水，然后以闸板截断中间孔口，完成截流任务。另外，也可以在进占戗堤中埋设泄水管帮助泄水，或者采用投抛构架块体增大戗堤的渗流量等办法减少龙口溢流量和溢流落差，从而减轻截流的困难程度。

2.改善龙口水力条件

龙口水力条件是影响截流的重要因素，改善龙口水力条件的措施有双戗截流、三戗截流、宽戗截流、平抛垫底等。

（1）双戗截流。双戗截流采取上下游两道戗堤，协同进行截流，以分担落差。通常采取上下戗堤立堵。常见的进占方式有上下戗轮换进占、双戗固定进占和以上两种进占方式混合使用。也有以上戗进占为主，由下戗配合进占一定距离，局部壅高上戗下游水位，减少上戗进占的龙口落差和流速。

双戗进占，可以起到分摊落差，减轻截流难度，便于就地取材，避免使用或少使用大块料、人工块料的好处。但双线施工，施工组织较单戗截流复杂；二戗堤进度要求严格，指挥不易；软基截流，若双线进占龙口均要求护底，则大大增加了护底的工程量；在通航河道，船只需要经过两个龙口，困难较多，因此双戗截流应谨慎采用。

（2）三戗截流。三戗截流是利用第三戗堤分担落差，可以在更大的落差下用来完成截流任务。

（3）宽戗截流。宽戗截流是增大戗堤宽度，以分散水流落差，从而改善龙口水流条件。

但是进占前线宽，要求投抛强度大，工程量也大为增加，所以只有当戗堤可以作为坝体（土石坝）的一部分时，才宜采用，否则用料太多，过于浪费。

（4）平抛垫底。对于水位较深，流量较大，河床基础覆盖层较厚的河道，常采取在龙口部位一定范围抛投适宜填料，抬高河床底部高程，以减少截流抛投强度，降低龙口流速，达到降低就截难度的目的。

3.增大抛投料的稳定性、减少块料流失

增大抛投料的稳定性、减少块料流失的主要措施有采用特大块石、葡萄串石、钢构架石笼、混凝土块体等来提高投抛体的本身稳定性。也可在龙口下游平行于戗堤轴线设置一排拦石坎来保证抛投料的稳定，防止抛投料的流失。

4.加大截流施工强度

加大截流施工强度，加快施工速度，可减少龙口的流量和落差，起到降低截流难度的作用，并可减少投抛料的流失。加大截流施工强度的主要措施有加大材料供应量、改进施工方法、增加施工设备投入等。

1.5 基坑排水

基坑排水工作，也是整个工程组织中一项重要的工作，有时因为对围堰和基础的防渗处理考虑不周，不仅造成经济上的损失，还可能造成基坑淹没、延误工期。

基坑排水工作按排水时间及性质，一般可分为初期排水和经常性排水两类。初期排水是指在围堰闭气后、基坑开挖前，为保证主体工程干地施工而排除基坑积水、围堰及基坑的渗水和降水；经常性排水是指基坑开挖及建筑物施工过程中，排除围堰和基坑的渗水、降水、基岩冲洗及混凝土养护用废水等。初期排水通常考虑设水泵站抽排，经常性排水按排水方法不同分为明沟排水和人工降低地下水位（也称暗式排水）两种。

1.5.1 初期排水

1.排水量的估算及设备选型

初期排水包括基坑积水、围堰及基坑的渗水和降水。在选定排水设备的容量时，需估计初期排水量大小。根据地质情况、工期长短、施工条件等因素来确定，可按式（1-7）估算，即

式中 Q——排水设备容量，m³/s；

K——积水体积系数，大中型工程采用4～10，小型工程采用2～3；

V——基坑的积水体积，m³；

T——初期排水时间，s。

排水时间（T）的确定，应考虑基坑工期的紧迫程度、基坑水位允许下降的速度、各期抽水设备及相应用电负荷的均匀性等因素，进行比较后选定。一般情况下，大型基坑可采用5～7d，中型基坑可采用3～5d。允许下降速度视围堰形式、地基特性及基坑内水深而定。水位下降太快，则围堰或基坑边坡中动水压力变化过大，容易引起塌坡。对于土质围堰或覆盖层边坡，其基坑水位下降速度必须控制在允许范围内。开始排水降速以0.5～0.8m/d为宜，接近排干时可允许达1.0～1.5m/d。但其他形式围堰，基坑水位降速一般不是控制因素。

根据初期排水流量即可确定所需的排水设备容量。排水设备常用普通离心泵或潜水泵。为运转方便，应选择容量不同的离心式水泵，以便组合使用。实际工作中，有时也常用试抽法确定排水设备容量。

2.排水系统的布置

确定排水设备容量及数量后，要结合工程地形妥善布置水泵站，原则是充分发挥设备容量并减少移动。初期排水泵站的布置，有固定式和浮动式两种类型。固定式，即将泵站设在固定的围堰上或基坑内固定的平台上；浮动式，即将泵站设在移动的平台或浮船上，如图1-23所示。当基坑内水深较大时，可将水泵逐级下放至坑内平台，或用浮动泵站。

1.5.2 经常性排水

基坑积水排干后，围堰内外的水位差增大，此时渗透流量相应增大。另外，基坑已开始施工，会产生不少施工废水积蓄在基坑内，需要不停地排除。在施工期内，还会遇到降雨，当降雨量较大且历时较长时，其水量也是不可低估的。因此，初期排水工作完成后，应接着进行经常性排水，并注意观察围堰的内坡、基坑边坡和基坑底面的变化，保证基坑工作顺利进行。

1.5.2.1 排水量估算

经常性排水应分别计算围堰和地基在设计水头渗流量、覆盖层中的含水量、排水时降水量及施工弃水量。其中，降水量按抽水时段最大日降水量在当天抽干计算；施工弃水量与降水量不应叠加。

基坑渗水量包括围堰渗水量和地基渗水量。有关渗水量的计算比较复杂，可参考水力学、水文地质和水工结构等相关论著，在分析围堰形式、防渗形式、堰基情况、地质资料可靠程度、渗流水头等因素下再适当扩大。

1.5.2.2 排水方法

按排水方法不同，可分为明沟排水和人工降低地下水位（或称明式排水和暗式排水）两种。

1.明沟排水

基坑明沟排水是指基坑开挖和建筑物施工过程中，通过一系列的排水沟渠，拦截堰体及堰基渗水，并将渗透水流汇集于泵站的集水井，再用泵排出基坑以外，如图1-24所示。这种方式适宜于地基为岩基或粒径较粗、渗透系数较大的砂卵石覆盖面，在国内已建和在建的水利水电工程中应用最多。

明沟排水通常应考虑两种不同的情况：一种是基坑开挖过程中的排水系统布置；另一种是基坑开挖完成后修建建筑物时的排水系统布置。最好能两者结合起来考虑，并使排水系统尽可能不影响施工。

（1）基坑开挖过程中的排水系统布置。

基坑开挖过程中布置排水系统，应以不妨碍开挖和运输工作为原则，一般将排水干沟布置在基坑中部，以利两侧出土，如图1-25所示。随着基坑开挖工作的进展，应逐渐加深排水沟，通常保持干沟深度为1.0～1.5m，支沟深度为0.4～0.5m，集水井底部应低于干沟的沟底0.5～1.0 m，或深于抽水泵进水阀的高度。集水井井壁应进行加固，以防井壁坍塌。井底可填20cm厚碎石或卵石。

（2）建筑物施工过程中的排水系统布置。

基坑开挖完成后修建建筑物时的排水系统，通常布置在基坑四周，以免对工程主体施工造成影响，如图1-26所示。排水沟应布置在建筑物轮廓线以外，且距离基坑边坡坡脚不小于0.3～0.5m。排水沟的断面尺寸和底坡大小，取决于排水量大小。

集水井布置在建筑物轮廓线以外较低的地方，干沟、集水井与建筑物外缘的距离应考虑立模、堆放材料、交通等所需要的宽度。

为了防止下雨时因地面径流进入基坑而增加抽水量甚至淹没基坑，往往在基坑外缘挖排水沟或截水沟，以拦截地面水。排水沟或截水沟的断面及底坡应根据流量及土质而定，一般沟宽和沟深不小于0.5m，底坡不小于2%。基坑外地面排水系统最好与道路排水系统相结合，以便自流排水。

有时由于基坑开挖深度不一，基坑底部不在同一高程，这时应根据基坑开挖的具体情况来布置排水系统。有的工程采用层层截流、分级抽水的办法，即在不同高程上布置截水沟、集水井和水泵站，进行分级排水。

2.人工降低地下水位

在经常性排水过程中，为了保持基坑开挖工作始终在干地进行，常常要多次降低排水沟和集水井的高程，变换水泵站的位置，这会影响开挖工作的正常运行。此外，在开挖细砂土、砂壤土一类地基时，随着基坑底面的下降，坑底与地下水位的高差越来越大，在地下水渗透压力作用下，容易产生边坡脱滑、坑底隆起等事故，对开挖工作带来不利影响。

若采用人工降低地下水位，就可减轻或避免上述问题。人工降低地下水位的基本做法是：在基坑周围钻设一些井管，地下水渗入井管后，随即被抽走，使地下水位线降至开挖基坑底面以下。

人工降低地下水位的方法很多，按其排水原理分为管井排水法、轻型井点排水法、喷射井点排水法、电渗井点排水法等，可归纳为管井法和井点法两类。管井法是纯重力作用排水，井点法还附有真空或电渗排水的作用。

（1）管井法降低地下水位。

管井法降低地下水位时，在基坑周围布置一系列管井，管井中放入水泵的吸水管，地下水在重力作用下流入井中，被水泵抽走，如图1-27所示。

用管井法降低地下水位，需先设置管井，管井通常由下沉钢管构成，在缺乏钢管时也可用预制混凝土管代替。

井管的下部安装滤水管节（滤头），有时井管外还需设置反滤层。地下水从滤水管进入井管内，水中的泥沙则沉淀在沉砂管中。滤水管是井管的重要组成部分，其构造对井的出水量和可靠性影响很大，要求过水能力大，进入的泥沙少，有足够的强度和耐久性。

井管通常用射水法下沉，当土层中夹有硬豁土、岩石时，需配合钻机钻孔。射水下沉时，先用高压水冲土，下沉套管，较深时可配合振动或锤击，然后在套管中插入井管，最后在套管与井管的间隙中间填反滤层和拔套管。反滤层每填高一次，便拔一次套管，逐层上拔，直至完成。

管井中抽水可应用各种抽水设备，但主要是用离心式水泵、深井水泵或潜水泵等。

用普通离心式水泵抽水，由于吸水高度的限制，当要求降低地下水位较深时，要分层设置井管，分层进行排水，如图1-28所示。

在要求大幅度降低地下水位的深井中抽水时，最好采用专用的离心式深井水泵（图1-29）。每个深井水泵都可独立工作，井的间距也可以加大。深井水泵一般适用深度大于20m，排水效果好，需要井数少的场合。

管井法降低地下水位，一般适用在渗透系数较大（为10～150m/d）、地下水埋藏较浅（基坑低于地下水水位）、颗粒较粗的砂砾及岩石裂隙发育的地层。

（2）井点法降低地下水位。

井点法降低地下水位按其类型可分为轻型井点、喷射井点和电渗井点3类，最常用的井点是轻型井点。井点法降低地下水位适用于开挖深度较大、渗透系数较小、且土质又不好的地层。

1）轻型井点。轻型井点是由井点管、滤管、集水总管、抽水机组和集水箱等设备所组成的一个排水系统（图1-30）。轻型井点根据抽水机组类型不同，分为真空泵轻型井点、射流泵轻型井点和隔膜泵轻型井点3种。

轻型井点的井点管一般为直径38～50mm的无缝钢管，间距0.6～1m，最大可达3m。地下水从井管下端的滤水管借真空泵和水泵的抽吸作用流入管内，沿井管上升汇入集水总管，经集水箱，由水泵排出。轻型井点系统开始工作时，先开动真空泵，排除系统内的空气，待集水箱内的水面上升到一定高度后，再启动水泵排水。水泵开始抽水后，为了保持系统内的真空度，仍需真空泵配合水泵工作。

井点系统排水时，地下水位的下降深度，取决于集水箱内的真空度与管路的漏气和水力损失。一般集水箱内真空度为53～80kPa（为400～600mmHg），相应的吸水高度为5～8m，扣去各种损失后，地下水位的下降深度为4～5m。

当地下水位降低的深度超过4～5m时，可以像井管一样分层布置井点，每层控制3～4m，但以不超过3层为宜。层数太多，基坑范围内管路纵横，妨碍交通，影响施工，同时也增加挖方量；而且当上层井点发生故障时，下层水泵能力有限，地下水位回升，基坑有被淹没的可能。

在安装井点管时，在距井口1m范围内，须填黏土密封，井点管与总管连接应注意密封，以防漏气。排水结束后，可用杠杆或倒链将井点管拔出。

2）喷射井点。喷射井点设备由喷射井管、高压水泵及进水排水管路组成（图1-31）。喷射井管由内管和外管组成，在内管下端设有扬水器与滤管相连。高压水经外管与内管之间的环形空间，并经扬水器侧孔流向喷嘴，由于喷嘴处截面突然缩小，压力水经喷嘴以很高的流速喷入混合室，使该室压力下降造成一定的真空。此时，地下水被吸入混合室与高压水汇合流经扩散管，沿内管上升经排水总管排出。

喷射井点的排水效率不高，一般适用于渗透系数为3～50m/d，渗流量不大的场合。当基坑较深而地下水位又较高时，采用多级轻型井点使得工期较长，基坑挖方量大，可改用喷射井点。喷射井点的降水深度可达8～20m。

3）电渗井点。电渗井点是以轻型井点或喷射井点的井点管作为阴极，用直径为25mm的钢筋或其他金属材料作阳极，通以直流电，利用土中水在电场作用下的电渗作用，加速地下水向井点管的渗透（图1-32）。阴、阳极的数量宜相等。阳极垂直埋设在井点管的内侧，埋设深度一般较井点管约深50cm，露出地面20～40cm。采用轻型井点和喷射井点时，阴、阳极的间距分别为0.8～1.0m和1.2～1.5m。

对于渗透系数小于0.1m/d的黏土或淤泥中降低地下水位时，采用轻型井点或喷射井点降水效果较差，宜改用电渗井点降水。