水电水利工程围堰设计导则.doc

 前言1 范围2 引用标准3 总则4 设计标准与基本资料5 围堰型式选择6 围堰布置7 围堰断面设计8 围堰基础处理设计9 围堰施工设计10 围堰观测与拆除设计条文说明打印刷新中华人民共和国电力行业标准P DL/T 5087-1999 水电水利工程围堰设计导则Design guide of cofferdam for hydropowerand water conservancy project 主编部门：长江水利委员会长江水利勘测规划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批准文号：国经贸电力1990740号  前 言 根据原能源部、水利部能源技(1988)12号文关于水利水电勘测设计技术标准体系的批复，原能源部、水利部水利水电规划设计总院于1990年委托长江水利委员会长江水利勘测规划设计研究院负责本导则的编写工作。 制定本导则是为了提高我国水利水电工程围堰设计水平，保证设计质量。 本导则编制过程中，经历了编制提纲、调查研究、导则编制三个阶段，先后提出了导则的征求意见稿、送审稿和报批稿。原能源部、水利部水利水电规划设计总院分期组织了对提纲、各文本内容等方面的讨论、函审和审查，在吸取了我国已建围堰工程设计、施工、运行经验的基础上，通过多次调整和修改，最后定稿。 本导则由原能源部、水利部水利水电规划设计总院提出。 本导则由国家电力公司水电水利规划设计总院归口。 本导则起草单位为长江水利委员会长江水利勘测规划设计研究院。 本导则主要起草人：高黛安、蒋乃明、陈珙新、张小厅、夏仲平。 本导则由国家电力公司水电水利规划设计总院负责解释。 1 范 围 本标准给出了水电水利工程围堰的设计导则，适用于大中型水电水利工程的可行性研究阶段和招标阶段的围堰设计。2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SDJ 2178 混凝土重力坝设计规范 SDJ 14585 混凝土拱坝设计规范 SDJ 21884 碾压式土石坝设计规范 SDJ 33889 水利水电工程施工组织设计规范3 总 则3.0.1 为正确贯彻SDJ338，保证我国水利水电工程围堰设计质量，特制定本导则。3.0.2 围堰设计应遵循就地取材，施工方便，结构简单，安全可靠，经济合理的原则。3.0.3 与永久建筑物结合的围堰，应按永久建筑物标准设计。3.0.4 围堰设计除了执行本导则外，还应符合现行国家、行业标准的有关规定。4 设计标准与基本资料4.1 设计标准4.1.1 围堰等级应根据被保护的对象、失事后果、围堰工程规模和使用年限按SDJ338的规定划分为级级。4.1.2 围堰设计洪水标准应根据围堰类型和级别按SDJ338的规定结合风险度综合分析，使所选标准经济合理。4.1.3 过水围堰的挡水标准应结合河流水文特点、施工工期、挡水时段，经技术经济比较后在重现期3年20年范围内选定。4.2 基本资料4.2.1 坝址的水文、气象条件：实测流量、水位和坝址河段汛期及枯水期水面比降资料；各种频率全年和枯水期时段及分月瞬时最大流量计算值和流量过程线、各种频率逐月及枯水时段旬平均流量计算值；坝址水位流量关系曲线、库容曲线；坝址降雨、冰情、气温及风速资料。4.2.2 坝址地形、地质条件：实测坝址及围堰范围地形图和地质图，堰址河床覆盖层厚度、颗粒组成及渗透性等特性资料；岩层产状、物理力学指标及渗透性等特性资料；坝址附近建筑材料(防渗土料、块石料及砂砾石料)储量、物理力学指标及开采运输条件等资料。4.2.3 水工、枢纽布置及工程规模，围堰保护的永久建筑物型式及布置。4.2.4 施工导、截流方式，模型试验及枢纽工程施工总布置、总进度及施工方案资料。4.2.5 围堰挡水期水力学条件，包括围堰挡水水位、流量和围堰附近的水流流态、流速资料，施工期河道通航、漂木及排冰情况。4.2.6 过水围堰运行期的挡水条件和过水水力学条件，包括围堰顶过流水深、单宽流量、流态及流速资料。4.2.7 永久建筑物基础开挖施工时对围堰堰体稳定及基础渗透的影响。4.2.8 围堰运行期泄水建筑物泄流对围堰坡脚的冲刷资料。4.2.9 围堰运行期堰体迎水坡脚泥沙淤积和河床覆盖层冲刷情况。5 围堰型式选择5.1 选择原则5.1.1 堰体运行必须安全可靠，满足稳定、防渗和抗冲要求。5.1.2 围堰型式应结构简单，施工方便，在计划工期内按设计要求建成。5.1.3 围堰基础应选在水文地质简单，易于处理，堰体便于与岸坡或已有建筑物连接的位置。5.1.4 堰体材料宜充分利用当地材料及开挖渣料。5.1.5 围堰堰体便于与永久建筑物相结合。5.1.6 围堰型式应能适应施工和防汛抢险要求。5.2 土石围堰5.2.1 土石围堰充分利用当地材料，对基础适应性强，施工工艺简单， 便于防汛抢险，应优先选用。5.2.2 采用土料防渗的土石围堰，在当地富有砂壤土、风化料或砾质土，且经试验论证能满足防渗要求时， 应优先用作防渗土料。5.2.3 若当地无防渗土料或受气候条件影响较大，可选用钢板桩心墙、混凝土心墙、混凝土防渗墙、沥青混凝土防渗墙或土工膜等型式防渗。5.2.4 土石围堰用作纵向围堰时，其坡脚流速宜控制在5m/s以内。若围堰坡脚流速大于5m/s，应专门研究防冲结构措施。5.2.5 土石围堰用作过水围堰，应做好溢流面、堰趾下游基础和两岸接头的防冲保护。过水围堰应分析研究围堰过水水力条件，并通过水工模型试验论证消能防冲措施。5.3 混凝土围堰5.3.1 混凝土围堰宜建在岩石地基上，适用于纵向围堰和横向过水围堰。5.3.2 碾压混凝土围堰造价低，施工简便，可缩短工期，在有条件时， 应优先采用。5.3.3 纵向混凝土围堰，主要受基础抗冲流速控制，应研究基础防冲保护措施。5.3.4 混凝土过水围堰应通过水工模型试验论证围堰下游消能防冲问题。5.4 其他型式围堰5.4.1 浆砌石、木笼、竹笼、草土等围堰型式，应用地区特点较强，可用于当地料源丰富、施工单位经验较多的工程。围堰高度均不宜太高。5.4.2 钢板桩格型围堰适用于岩石地基或在混凝土基座上建造，也可用于软基，其最大挡水水头应不大于30m。6 围 堰 布 置6.1 布置原则6.1.1 围堰布置应满足围护的建筑物基础开挖、施工机械及施工道路布置要求，且需满足基坑排水运行要求。6.1.2 围堰布置应满足堰体及防渗体与岸坡接头或与其他建筑物的连接要求。6.1.3 围堰布置应通过导截流整体水工模型试验，满足水力学条件及防冲要求。6.1.4 围堰布置应考虑基础地质条件，以减少围堰基础处理工程量。6.1.5 围堰布置应避开两岸溪流汇入基坑，当避不开时，应采取相应措施。6.2 断流围堰布置6.2.1 上、下游断流围堰布置宜选在离坝轴线较近，河道顺直，工程量较小，地形、地质条件较好，施工简便的位置。6.2.2 上、下游横向围堰迎水面坡脚距导流泄水建筑物进出口的距离， 应满足围堰坡脚防冲要求。6.2.3 断流围堰宜布置成直线，若地形、地质条件较好，上游围堰亦可布置成拱型。6.2.4 上、下游过水围堰轴线宜与河道水流流向垂直。6.3 分期围堰布置6.3.1 一期围堰对河床束窄程度可控制在40%60%之间。纵向围堰位置应按分期导流流量结合枢纽布置，地形、地质条件，施工通航，河床防冲要求，综合比较后确定。6.3.2 横向围堰轴线与纵向围堰轴线的交角宜控制在90°120°之间。6.3.3 纵向围堰防渗体必须与横向围堰的防渗体形成封闭接头。6.3.4 纵向围堰的长度应满足横向围堰坡脚防冲要求。6.3.5 纵向围堰宜布置成直线并应满足二期泄水建筑物进流条件。6.3.6 纵向围堰背水坡脚距永久建筑物基础开挖边坡开口线的距离必须考虑对堰基稳定的要求。7 围堰断面设计7.1 断面设计要求7.1.1 不过水围堰堰顶高程应按设计洪水的静水位加波浪高度，并计入安全超高，其安全超高值应不低于表7.1.1所列数值。 土石围堰防渗体顶部高程在设计洪水静水位以上的超高值与防渗型式有关，心墙式防渗体应为0.6m0.3m；斜墙式防渗体应为0.8m0.6m。表 7.1.1 不过水围堰堰顶安全超高下限值m围 堰 型 式堰 顶 级 别土 石 围 堰0.70.5混 凝 土 围 堰0.40.37.1.2 过水围堰堰顶高程应按设计洪水静水位加波浪高度确定，不另计安全超高值。7.1.3 为满足施工需要和防汛抢险要求，各类围堰堰顶宽度宜按下列有关数值选用：土石围堰7m10m，混凝土围堰3m6m。7.1.4 围堰断面设计应根据堰基地质条件、筑堰材料性能、施工条件、施工工艺等因素初步拟定，再通过结构计算予以确定。7.1.5 土石围堰防渗土料堰体与堰壳之间应设置反滤层。反滤料应优先选用天然级配砂砾料一次铺成。7.2 水力计算7.2.1 纵向围堰应按束窄河床进行各期导流水力计算，确定河道各束窄断面的设计洪水水位和流速、流态，用以确定纵向围堰防冲措施及河道通航条件。7.2.2 过水围堰应在设计洪水标准范围内选择最不利情况进行水力计算，研究改善水力条件及防冲设施。7.2.3 土石围堰应进行渗流计算，根据浸润线研究堰体、堰基渗透稳定并计算其渗流量。7.2.4 建在含有软弱夹层的岩基或软基上的混凝土围堰，应计算堰基渗透稳定和渗流量。7.2.5 围堰渗流计算应考虑围堰运行中各种条件，选择最不利工况核算堰体及堰坡稳定。7.2.6 围堰防渗体及堰基的安全渗透比降应根据试验成果经论证后取用。7.3 稳定计算7.3.1 围堰稳定安全系数见表7.3.1。表 7.3.1 围堰稳定安全系数围堰型式级 别抗 滑备 注土石围堰1.2边坡稳定、1.05混凝土围堰、1.05按抗剪强度公式计算3按抗剪断强度公式计算2.5按抗剪断强度，考虑排水失效 7.3.2 围堰稳定计算应根据围堰型式、围堰材料、工作条件等进行，主要考虑以下荷载：堰体自重、静水压力、扬压力、浪压力、动水压力、泥沙压力、冰压力、孔隙水压力等。7.3.3 土石围堰宜按极限平衡法计算边坡稳定，均质土石围堰可采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法，黏土斜墙和心墙土石围堰可采用折线滑动静力计算法或滑楔法。7.3.4 混凝土围堰稳定应按抗剪强度公式或抗剪断强度公式进行计算。 a)核算围堰建基面的抗滑稳定。 b)核算围堰岸坡断面抗滑稳定。 c)当围堰基础内有软弱夹层、缓倾角结构面及不利的地形、地质时，应核算沿最不利结构面的抗滑稳定。7.3.5 过水围堰运用期，应分别对不同运行水位和不同工作状态(充水、过流、退水)进行堰体及堰基稳定性核算。7.3.6 土石过水围堰运用期，必须依据过水条件及围堰结构型式特点， 对下列堰体部位，进行分部结构的专项设计，除满足水力设计要求外，还应满足强度及稳定要求。 a)土石过水围堰进水端及堰顶溢流结构。 b)土石过水围堰下游坡护面结构。 c)土石过水围堰下游水面衔接及消能防冲措施。 d)土石过水围堰两岸防冲措施。7.4 应力计算7.4.1 混凝土重力式围堰建基面和堰体垂直正应力应按SDJ21进行计算。7.4.2 混凝土重力式围堰在设计洪水位时，迎水面允许有主拉应力0.1MPa0.15MPa，堰体允许有主拉应力0.2MPa。7.4.3 混凝土拱形围堰应力应按SDJ145中应力分析方法进行计算。7.4.4 土石围堰垂直沉降变形应按SDJ218中的公式进行计算。7.4.5 重要的和高水头的围堰除应按常规方法计算外，尚应采用有限元方法分析堰体及堰基的应力和应变。8 围堰基础处理设计8.1 一般规定8.1.1 围堰基础处理应满足下列条件： a)基础渗透稳定和控制渗水量的要求。 b)围堰变形和不均匀沉陷的要求。 c)堰体稳定要求。8.1.2 堰基砂砾石层的防渗处理措施应考虑防渗可靠、施工方便、造价低、工期短，且有利于拆除等因素。8.1.3 堰基防渗体与堰体防渗墙的连接，堰基防渗体与岸坡或建筑物接头防渗处理，应满足渗透稳定的要求。8.1.4 围堰基础覆盖层下的基岩灌浆处理，应在分析研究基岩地质条件和建筑物级别等因素后确定。8.2 防渗处理8.2.1 在下列条件下宜采用铺盖防渗处理：土石围堰挡水水头不高，附近有适宜筑铺盖的土料，铺盖土料渗透系数小于0.1×10-3cm/s。8.2.2 覆盖层较浅，具备水下开挖施工条件，宜用截水槽防渗处理。截水槽尺寸必须满足防渗料与基岩接触面的容许渗透比降要求。8.2.3 覆盖层厚度大于20m，宜用混凝土防渗墙及柔性材料防渗墙处理。8.2.4 砂土冲积层或砂砾石层中卵石含量小于40%，且无大漂石，覆盖层厚度小于15m，宜用钢板桩防渗墙处理。8.2.5 根据覆盖层厚度和组成情况，可比较选用水泥或黏土水泥灌浆、高压喷射灌浆、板桩灌注墙、泥浆槽防渗墙等防渗处理方式。8.3 其他处理8.3.1 在覆盖层较浅时，围堰基础可作挖除处理。8.3.2 为防止堰基变形、液化、不均匀沉陷，可进行振冲加固、强夯等技术处理。9 围堰施工设计9.0.1 围堰施工进度应满足工程施工总进度的要求。9.0.2 围堰施工设计应根据施工总进度的要求，确定施工进度、施工程序、施工方法、施工机械设备配置及劳动力数量、施工布置等。9.0.3 土石围堰堰体填料应做好料场规划和土石方平衡设计。9.0.4 用黏性土料做防渗体的土石围堰堰体或混凝土堰体的施工设计应有冬、雨季施工措施设计。9.0.5 混凝土围堰宜在临时低土石围堰围护下干地施工。施工设计应研究土石围堰施工、基坑排水、混凝土围堰基础开挖和混凝土浇筑进度和度汛要求。9.0.6 混凝土围堰施工可选用起重机起吊混凝土料罐入仓、混凝土泵入仓、汽车直接入仓和胶带机输送混凝土入仓等方案。9.0.7 碾压混凝土围堰应研究适合碾压混凝土围堰施工特点的施工布置、施工程序、施工强度和所需机械设备。9.0.8 混凝土围堰采用水下施工，应根据堰址水文、地形、地质资料研究确定水下清基、水下立模、水下浇筑混凝土的施工方案。9.0.9 根据堰址地形、地质、水文等条件，可选用钢板桩格型围堰、草土围堰、框架填石围堰、沉井等围堰，并做好围堰施工设计。10 围堰观测与拆除设计10.0.1 围堰运行期间，应进行下列项目观测： a)堰体垂直位移和水平位移； b)上、下游水位； c)围堰堰基、堰体和两岸渗水量； d)裂缝、堰体局部坍陷、堰基翻砂冒水等围堰外部观测； e)过水围堰表面流速及流态。10.0.2 重要围堰，采用新型式、新结构、新材料、新工艺的围堰，应进行原型观测设计。 a)土石围堰观测堰体内部水平位移及土体应力、应变，总应力及孔隙压力，防渗墙应力、应变，堰基渗压观测等。 b)混凝土围堰观测堰体应力、应变，堰基应力、应变，堰体及堰基渗压观测。10.0.3 围堰拆除范围、拆除宽度和高程，应提出拆除设计。10.0.4 围揠拆除设计根据施工总进度要求研究确定拆除时段、拆除程序、拆除方法和所需施工设备。 中华人民共和国电力行业标准P DL/T5087-1999 水电水利工程围堰设计导则条 文 说 明 主编部门：长江水利委员会长江水利勘测规划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  3 总 则3.0.1 我国在大中型水电水利工程建设中修建了各种型式的围堰，通过围堰设计、施工、运行的实践，积累了丰富的经验。为适应我国水利水电建设事业发展的需要，不断提高围堰设计水平，特编制本导则。1989年能源部(原电力部)和水利部颁发的SDJ338对围堰设计作了原则规定，以该规范为母本，制定本导则。3.0.2 围堰设计在确保施工及运行安全的前提下，尽量考虑利用当地材料，以求经济合理；围堰设计方案，不仅要考虑施工方便，而且还要考虑后期拆除方便。大中型水利水电工程围堰设计应对围堰型式、平面布置、围堰断面结构及基础处理等进行多种方案研究，并通过综合经济分析比较最后确定。3.0.3 与永久建筑物相结合的围堰，不仅承担施工导流期挡水任务，且在工程运行后成为永久建筑物的一部分，如纵向围堰的坝体段及导墙段等部位，应按永久建筑物标准设计。三峡工程的混凝土纵向围堰坝体段及下纵段(工程运行后为溢流坝段与右岸电厂的导墙)均按永久建筑物设计。3.0.4 围堰设计除了执行本导则外，还应符合现行国家、行业标准的有关规定。4 设计标准与基本资料4.1 设计标准4.1.1 围堰级别划分依据SDJ338第2.2.1条。在大江大河上修建围堰， 若围堰高度超过70m，拦蓄库容大于10m3，围堰失事后果极为严重，围堰级别应相应提高。例如：长江三峡工程二期上游土石围堰最大高度达82.5m，拦蓄库容20m3，使用年限4年5年，围堰失事将直接威胁下游葛洲坝工程和宜昌市的安全，延误三峡工程建设工期， 推迟发电，造成长江断航，后果严重，因此二期上游土石围堰按级建筑物设计；三峡工程三期上游碾压混凝土围堰最大高度达124m，拦蓄库容147m3，已属高坝大库，使用年限虽3年4年，但该围堰不仅保护三期基坑施工，还担负着挡水发电和保证通航的重任，长期在高水头下运行，围堰一旦失事，对下游葛洲坝工程及宜昌市将造成重大灾害，致使三峡工程左岸电站发电中断和长江断航，危害极大。因此，三期上游碾压混凝土围堰按级建筑物设计。鉴于三峡围堰工程是特例，故在规范与导则中围堰最高级别仍定为级建筑物。4.1.2 围堰设计洪水标准常用频率法确定，根据围堰类型和级别，按SDJ338选用。还应考虑可能遭遇超标准洪水时的紧急措施。围堰设计洪水标准也可采用典型水文年法确定。例如：长江葛洲坝工程围堰设计考虑坝址水文观测系列达96年，设计洪水采用典型年法，选择1954年实测最大洪水流量66800m3/s(相当于理论频率重现期约10年)，作为围堰设计洪水流量，采用1896年实测最大洪水流量71100m3/s(相当于理论频率约20年) 作为校核流量，对于大江上游土石围堰和上游纵向钢板桩格型围堰担负挡水发电重任，选用1788年的历史调查洪水86000m3/s(相当于理论频率约120年)作为保堰流量。巴基斯坦的塔贝拉水利工程围堰设计标准采用10年实测最大洪水流量21300m3/s；曼格拉水利工程围堰设计洪水标准则按1959年实测最大洪水流量23600m3/s(相当于20年一遇洪水)，说明各工程取用的洪水标准不同，因此，围堰设计洪水标准应视本工程实测水文观测系列和具体情况综合分析确定。4.1.3 过水围堰的挡水标准在重现期3年20年范围内选定。由于过水围堰在汛期允许淹没基坑，其选择的挡水流量标准不同，每年围堰过水淹没的次数就不同。若围堰设计挡水流量标准太高，导流建筑物工程费用增大，但由于过水次数减少，淹没基坑损失的费用相应减少，而有效施工时间增长，可缩短工期；反之，若围堰设计挡水流量标准太低，导流建筑物工程费用减少，工期增长。因此，过水围堰设计挡水流量标准的选择需进行全面的技术经济比较。我国一些水电工程(如乌江渡、隔河岩)过水围堰设计挡水流量标准采用实测流量分析法，通过对围堰过水次数和停工天数的分析比较，选择合理的挡水流量标准。若实测水文系列较长，视围堰情况也可按实测典型年资料分析选用。4.2 基本资料4.2.1 围堰设计所需的坝址水文、气象资料可利用枢纽主体建筑物设计需要的资料。水文资料中频率计算值包括1%、2%、5%、10%、20%频率的全年和枯水期时段及分月瞬时最大及日平均流量，典型洪水过程线；枯水期逐月平均流量及5%、10%、20%月平均流量。例如：长江葛洲坝工程、三峡工程围堰设计需要枯水期逐月分旬平均流量及5%、10%、20%旬平均流量。 坝址水位流量关系曲线通常取围堰轴线的水位流量，但对于河道水位比降较大的坝址，需测出上下游围堰处的水位流量关系。坝址降雨、冰情、气温及风速资料可利用主体建筑物结构设计和施工设计所需要的资料。4.2.2 围堰设计所需坝址地形、地质资料主要是：围堰范围内的地形、地质图；围堰基础覆盖层、基岩特性，力学指标及渗透资料；用于围堰防渗土料、防冲块石料及堰体填料的料场资料。4.2.3 围堰平面布置方案研究，需要枢纽总布置图、永久建筑物结构型式和施工程序等资料。对于分期导流方式，纵向围堰位置直接影响枢纽布置方案和施工程序。4.2.4 围堰施工设计依据施工导截流方式、模型试验及枢纽工程施工总布置、总进度进行布置和安排。4.2.5 围堰运行期水力学条件应按围堰设计标准及设计洪水流量和导流泄水条件进行水力学计算，求得围堰挡水水位及附近的流速值。对于属级以上的建筑物围堰尚需通过水工模型试验验证，并测出围堰附近的水流流态及流速资料。 对于有漂木和排冰的河道，尚需查明漂木和排冰情况，以便于设计研究漂木和排冰措施。 在有航运要求的河道修建围堰必须尽量减小围堰对航运的影响，并采取措施避免或缩短断航期。4.2.6 过水围堰运行期的挡水条件按挡水时段的设计流量和导流泄水条件计算围堰挡水位。过水水力学条件可按围堰过水设计洪水流量和导流泄水建筑物联合泄流进行计算，求得围堰过水泄流量及平均流速。鉴于围堰过水最大流速不一定出现在设计洪水流量，因此，应选择几组流量进行计算。同时，对围堰下游消能防冲也应进行水力计算。对于、级过水围堰宜通过水工模型试验测得围堰过水流态及流速资料。4.2.7 围堰平面布置一般距主体建筑物较近，尤其是纵向围堰因位置限制，靠近主体建筑物布置，需分析研究主体建筑物基础开挖断面和爆破对围堰稳定及堰基渗透的影响。通常，主体建筑物基础开挖采用控制爆破，基岩开挖的开口边线与围堰坡脚距离宜控制在10m20m，还需满足基坑排水站和施工道路布置的要求。4.2.8 全河床断流方案、导流隧洞及明渠泄流可能造成对下游围堰的冲刷，一般在导流隧洞及明渠出口平面布置时，尽量使主流远离围堰坡脚。对大、中型导流围堰工程尚需通过水工模型试验，测出下游围堰坡脚处的流速、流态资料，供设计研究围堰防冲保护方案。分期导流方案，利用束窄河床泄流或已建的永久泄水建筑物泄流，对纵向围堰及下游横向围堰坡脚可能造成冲刷，拟先进行水力学计算分析，必要时通过水工模型试验验证。4.2.9 围堰设计需了解坝址河段泥沙资料，包括河流泥沙含量、泥沙的物理力学指标、渗透系数，以便分析围堰修建后，上、下游围堰迎水坡脚泥沙淤积范围及淤积厚度。分期导流方案，一期围堰束窄河床后，对河床覆盖层造成冲刷，需分析河床覆盖层冲刷范围及冲刷深度。5 围堰型式选择5.1 选择原则5.1.1 围堰属挡水建筑物，虽系临时工程，但在运行期必须安全可靠， 应满足水工建筑物的稳定、防渗及抗冲要求。5.1.2 围堰系临时建筑物，通常围堰施工安排在一个枯水期修筑至设计高程或度汛高程，以保安全度汛，因此，围堰施工工期紧；同时，围堰在围护的永久建筑物投入运行前，需拆除部分堰体或全部堰体。故在选择围堰型式时，应考虑堰体结构简单、施工方便，在保证围堰施工质量的前提下，有利于加快施工速度和后期拆除。5.1.3 围堰基础处理使其满足堰体稳定和防渗要求，围堰型式选择时， 应结合围堰基础地质(含堰基覆盖层及基岩)条件，尽量简化基础处理方案，在保证施工质量前提下，以加快围堰施工进度。 围堰与岸坡或建筑物连接需满足防渗和稳定要求，应视岸坡地形、地质条件和建筑物的结构特点选择连接简便的接头型式。5.1.4 围堰型式选择应充分利用当地材料和主体建筑物基础开挖料，在大中型水电工程中应优先选用土石围堰，以便于填筑和拆除。5.1.5 围堰型式选择应尽可能使堰体与主体建筑物相结合，以节省工程投资。例如辽宁省山美土石坝高72.5m，上游土石围堰高18m，作为土石坝的一部分；三峡工程二期下游纵向混凝土围堰高56.5m，与溢流坝导墙相结合。5.1.6 围堰是临时建筑物，设计标准不宜太高，在围堰型式选择时要能适应防汛抢险施工需要，在遇超标准洪水时，采取应急措施加高围堰。5.2 土石围堰5.2.1 土石围堰的优点是可利用当地材料，堰基易于处理，施工和拆除都较简便，属常用的围堰型式。5.2.2 土石围堰防渗体填料应视坝址料源情况，综合分析比较选定。坝址附近如有渗透系数小于0.1×10-3cm/s的土料，应优先采用。 若坝址附近有砾石土料或风化页岩石渣，碾压密实后渗透系数达5.0×10-3cm/s0.1×10-3cm/s，可用作防渗料，采用加大防渗体断面以满足围堰防渗要求。例如： 长江葛洲坝二、三江上游土石横向围堰采用砂壤土心墙防渗体；大江下游土石横向围堰高度30m34m，河床部位轴线长780m，堰基砂砾石覆盖层厚度10m15m，平均渗透系数17m/d， 最大85m/d，围堰防渗体采用二江基坑开挖的黏土质粉砂岩石渣和二江围堰拆除的砂壤土及砂砾石混合料，在截流戗堤设砂砾石过渡带，其迎水侧全部抛填混合料，水下边坡14，水上边坡13，实测混合料的渗透系数1.0×10-3cm/s5.0×10-3cm/s。围堰运行五年，实测最大渗水量1200m3/h，随着围堰坡脚处淤积，渗水量逐渐减小。5.2.3 除土料防渗体以外的其他材料防渗体： a)土工膜用于土石坝防渗材料是近10年的事。土石围堰防渗体的水上部位应优先选用土工膜防渗。福建省水口水电站二期上、下游土石围堰基础覆盖层厚24m，采用泥浆固壁冲击钻造孔成槽浇筑混凝土防渗墙，上部接土工膜心墙，高度26m，土工膜防渗面积4.44×104m2，围堰运行防渗效果良好。 b)现浇混凝土心墙主要用于堰体水上部位，堰体水下部位常结合围堰基础防渗墙采用泥浆固壁冲击钻造孔成槽，浇筑水下混凝土。例如：长江葛洲坝工程大江上游土石围堰水下部位最大深度40m，防渗墙采用泥浆固壁冲击钻造孔成槽浇筑混凝土防渗墙，其水上部位防渗心墙高10m，采用现浇混凝土防渗墙，围堰运行5年防渗效果良好。 c)目前，在河床覆盖层中泥浆固壁冲击钻造孔成槽浇筑混凝土防渗墙最大深度已达68m。但据国内已建防渗墙设计及施工经验，对于覆盖层深度超过60m的防渗墙或在填料未经压实的堰体中建造高度超过30m的防渗心墙，计算防渗墙体拉应力超过混凝土允许拉应力，需研究采用结构措施。 葛洲坝工程大江上游土石围堰堰体最大高度50m，水下填料高度20m30m，防渗心墙采用两排混凝土防渗墙；三峡工程二期上游土石围堰，堰体最大高度82.5m，水下填料高度达60m，防渗心墙设计为两排混凝土防渗墙，拟使用反循环冲击钻机施工。 d)沥青混凝土斜墙和心墙可用于围堰防渗体的水上部位。沥青混凝土斜墙下接黏土斜墙铺盖，其插入黏土斜墙的深度为(1/21/3)H(水头)。沥青混凝土心墙下接混凝土防渗心墙，通常在接缝处设止水片，也可采用铺设沥青含量较高的沥青混凝土加厚层或填以沥青玛 脂等填料，以防止接缝脱开。 e)钢板桩心墙因其施工简单，且钢板桩可重复使用，故在国外水电工程应用较广泛。通常，钢板桩高度12m15m为宜，适合于砂质基础。对于砂砾石覆盖层，其卵石含量少于40%，且粒径大于20cm的含量少于10%较适宜。例如：陕西省安康水电站一期围堰基础砂卵石覆盖层厚8m15m，采用插打钢板桩防渗墙，围堰运行防渗效果较好。5.2.4 纵向土石围堰的坡脚流速4m/s5m/s，可采用抛块石防冲体保护，控制块石粒径0.3m0.7m，重量90kg500kg，面层抛34层粒径大于0.8m，重量大于700kg的大块石保护。例如：长江葛洲坝一期土石纵向围堰下游矶头坡脚抛投块石防冲体保护，块石粒径0.3m0.7m；面层大块石粒径0.8m1.0m，运行5年，汛期最大流速5.2m/s，防冲效果良好。若围堰坡脚流速大于5m/s，采用块石防冲体保护尚不能保证安全运行需研究专门的防冲措施，可采用钢筋笼块石或混凝土防冲板保护，其保护宽度视该部位的覆盖层情况而定，钢筋笼块石及混凝土防冲板均要考虑适应基础冲塌变形，以防止围堰坡脚基础覆盖层被水流淘刷。例如：长江葛洲坝一期土石纵向围堰上游丁坝坡脚流速达7.2m/s，采用混凝土块柔性排保护坡脚，混凝土块尺寸4m×4m及8m×8m，厚1.2m1.7m，相邻块之间选用可变形的钢筋型式连接，围堰运行5年，防冲效果良好。5.2.5 土石围堰过水单宽流量小于40m3/(s·m)，流速在5m/s以内，可采用铅丝笼块石或大块石(粒径0.5m0.8m)保护；流速5m/s7m/s，可采用钢筋笼块石、加筋块石、特大块石(重3t5t)保护；流速7m/s10m/s采用浆砌块石、混凝土块保护。工程实践证明，土石过水围堰仅用单宽流量衡量设计指标尚不够全面。例如：湖北省清江隔河岩工程下游土石过水围堰轴线长度200m，堰顶过流量8000m3/s时，堰顶单宽流量40m3/(s·m)，下游坡面水深7m4.5m，最大流速12.3m/s，堰顶及下游坡水深8.5m7.5m，最大流速10.2m/s；堰顶过流量13700m3/s，单宽流量68.5m3/(s·m)时，堰顶及下游坡水深11m10m，最大流速7.3m/s，说明围堰过流量超过8000m3/s，堰顶及下游坡水深增大，形成潜堰，流速反而减小。因此，采用单宽流量和流速衡量土石过水围堰设计指标较为全面。土石围堰过水单宽流量大于40m3/(s·m)，流速大于10m/s，需仔细分析围堰过水水力条件， 并通过水工模型试验研究采取防冲措施以确保安全运行。广西红水河大化水电站土石过水围堰高17.5m，设计过流量8420m3/s，最大单宽流量104m3/(s·m)，流速11.6m/s，采用3.3m×2m，厚0.7m混凝土块保护，实际过流量5140m3/s，最大单宽流量70.4m3/(s·m)。贵州省普定水电站土石过水围堰高15.5m，设计过流量3890m3/s，最大单宽流量75m3/(s·m)，流速12.5m/s，采用3m×3m，厚0.5m混凝土块保护，实际过流量2600m3/s，最大单宽流量53m3/(s·m)。湖北省清江隔河岩工程下游土石过水围堰高16m，覆盖层厚8m19m，设计过流量13700m3/s，最大单宽流量68.5m3/(s·m)，流速12.4m/s，采用10m×10m，厚1.5m混凝土块保护，实际过流量10700m3/s，最大单宽流量50.4m3/(s·m)，流速11.5m/s。上述土石过水围堰虽然单宽流量大于40m3/(s·m)或流速大于10m/s， 但运行实践证明，采用的防冲保护措施效果良好。5.3 混凝土围堰5.3.1 混凝土围堰具有抗冲及抗渗能力大，断面尺寸小，易于与永久混凝土建筑物相连接，堰体可过水等优点，故在我国水电工程中，大多数纵向围堰和横向过水围堰采用混凝土围堰。例如：三门峡、丹江口、水口、五强溪、三峡等大型水电工程的纵向围堰采用混凝土围堰；乌江渡、岩滩、隔河岩等大型水电工程的过水围堰采用混凝土围堰。混凝土围堰常用重力式和拱型。例如：贵州乌江渡上游过水围堰，湖北省清江隔河岩水电站上游过水围堰都做成拱型围堰。5.3.2 碾压混凝土每米3的水泥用量为50kg70kg(胶凝材料总量140kg165kg，粉煤灰掺量约为55%65%)，较常态混凝土的水泥用量低。混凝土浇筑方法简单， 施工速度快，劳动强度大的立模工作量减少，并取消了冷却水管和接缝灌浆工艺，减少材料用量，节省工程投资。我国在混凝土围堰中已推广采用碾压混凝土，例如：广西岩滩水电站，上、下游过水围堰均采用碾压混凝土围堰，上游围堰高52m，轴线长278m，碾压混凝土量17.2万m3；下游围堰高42m，轴线长260m，碾压混凝土量11.3万m3。湖北省清江隔河岩水电站上游过水围堰采用碾压混凝土围堰，围堰高42m，轴线长290m，碾压混凝土量11.1万m3。江西省万安水电站上游过水围堰采用碾压混凝土围堰，围堰高24m，轴线长234m，碾压混凝土量5.4万m3。福建省水口水电站纵向围堰采用碾压混凝土围堰，围堰高26m，轴线长280m，碾压混凝土量28万m3。5.3.3 纵向混凝土围堰本身抗冲流速可达20m/s，但对围堰迎水面的基础需采取相应的防冲保护措施，才能确保围堰安全运行。根据围堰基础的地质情况，在围堰迎水面基础宜研究用混凝土防冲板保护方案，若布置防冲板有困难，也可采取挖防冲槽浇筑混凝土保护方案。5.3.4 混凝土过水围堰需通过分析计算，拟定下游消能工及防冲措施， 以保护下游河床及两岸基础，并应经过水工模型试验验证。对上游过水围堰尚需考虑大坝施工形象面貌对围堰下游消能工的影响，并按下游水力衔接最不利的工况进行防冲设计。若围堰基础地质、地形条件尚好，可采用挑流消能，以减少下游防护工程量，简化施工；若围堰基础地质、地形条件较差，宜采用底流消能，但下游防护工程量大，需视施工条件及工期的可行性，进行综合分析比较。5.4 其他型式围堰5.4.1 浆砌块石围堰所用的石料、砂砾料可以就地取材，所用水泥、钢材、木材的消耗量较混凝土