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倒虹吸施工导流和水流控制

1导流工程和水流控制工作内容
1、倒虹吸作业区的导流；
2、倒虹吸作业区上、下游横向围堰和纵向围堰；
3、建筑物的基坑排水；
4、导流建筑物拆除。
上述工程项目的工作涉及导流建筑物的设计和施工；材料设备的供应和检查实验；设备的安装、运营和维护;临时建筑物及设施和设备的拆除以及本协议规定的质量检查和验收等工作。
2 水文气象条件
*河流域属暖温带大陆性季风气候区，夏秋两季多东南风，炎热多雨，降雨重要集中在太行山东侧的迎风坡；冬春季盛行西北风，气候干旱少雨。据定州站实测资料记录，极端最低气温-20.3℃，极端最高气温42.2℃，年平均气温12.4。数年平均风速2.3m/s，最大风速22m/s，风向为NW。平均无霜期193天，霜冻一般始于10月23日，终于次年4月13日。最大冻土深度78cm，稳定冻结初日最早为11月24日，开始解冻日期最晚为3月9日。数年平均水面蒸发量1756mm（φ20cm口径蒸发皿）。数年平均降水量为498mm，降水量年际变化较大，6月至9月占年平均降水量的80%。汛期降水以暴雨形式居多，重要集中在30天甚至7天以内。洪水重要由暴雨形成，洪峰流量年际变化较大。
为防止也许的河床来水，以及防止暴雨形成的地表积水进人基坑影响施工进度和质量，需要设立导流建筑物。
3施工导流建筑物设计标准
3.1、导流设计洪水标准
根据招标文献规定，本工程导流建筑物设计洪水采用枯水期(9月1日～次年6月30日)2023一遇标准，设计洪水流量为45.1m3/s。

天然河道水位～流量关系表
流量（m3/s）
水位（m）
45.1
691
23.1
682
8.88
666

从上表中可看出洪水流量为45.1m3/s，相应河床水位691m。
3.2导流程序
根据施工总体部署，河床段各项施工任务在一个枯水期内完毕。但为防止施工期也许的来水，以及防止暴雨形成的地表积水进入基坑影响施工进度和质量，施工期需对河床进行导截流，重要保护枯水期施工时段，即2023年9月1日～2023年6月30日管身段土方开挖、混凝土浇筑、回填等项目施工。
施工期导流采用分期导流方式，导流设计洪水标准采用枯水期(9月1日～次年6月30日)2023一遇。枯水期施工、汛期停工撤场。
具体导流方案如下:
一期：河床段修筑围堰截水施工，由二标左岸河滩漫溢导流；
二期：围堰拆除，运用主河床过流。
4导流建筑物设计及施工
4.1导流建筑物设计
本标段倒虹吸管身施工在一个枯水期内完毕，其余项目施工不受洪水影响，因此，导流建筑物布置一期即可。施工导流围堰结合施工道路布置于基坑上下游，并与2标围堰相接。围堰采用土石结构，就近开挖基坑砂土混合料填筑形成。
围堰设计高程根据《施工组织设计手册》有关说明，结合本工程一期导流方式拟定。本工程Ⅱ标左岸河滩高程平均67.5米，考虑水深0.5米，另计超高0.5米，则围堰顶高程设计为68.5米，基本同右岸河滩高程。
上下游围堰与倒虹吸轴线对称，断面型式为梯形，顶宽5m，坡比均为1:2，最大堰高5.366m，堰顶轴线长220米，上下游轴线间宽113米，根据布置图计算得围堰填筑量约为15320m3。

4.2围堰填筑施工
围堰堰体运用基坑开挖砂土混合料， 2m3PC-400反铲配20t大北京自卸汽车运送上堰；为增长堰体防渗效果，施工中力求开挖土方及砂、卵、砾石料分区铺筑，上堰料采用推土机整平、16t振动碾分层碾压密实，分层厚度4Ocm，振动碾压实6～8遍。填筑用砂土料不允许夹杂腐植土、草木等有害物质。
围堰填筑施工程序为:测量放样 堰基植被、腐植土清理 堰基整平 分层铺筑碾压 坡面整理 堰顶路面施工 坡脚防护。
1、测量放样:开工后，运用监理工程师提供的控制坐标点(标桩)、为实行工程施工形成的加密网，根据设计图纸拟定围堰纵、横向轴线，实地放样，轴线部位每20～30m设中桩，红油漆标注桩号与高程。
2、堰基植被、腐植土清理:根据测量标注的围堰基础范围，用D85推土机剥除表层植被和腐植土，集中用2m3反铲配20t自卸汽车运送到监理工程师指定的位置。
3、堰基整平:为保证堰体填筑质量，对堰基腐植土清理完毕后，用推土机配合反铲将围堰基础整平，控制沿轴线方向坡比不大于1:2，或形成宽度不小于2.0m的台阶。
4、分层铺筑碾压:从基坑开挖料中选择合格的的砂土料填筑围堰，汽车采用进占法铺料，D85A-18推土机整平，16t振动碾分层碾压密实;分层厚度4Ocm，振动碾压实6～8遍。
5、坡面整理:用人工配合 2m3反铲修整坡面，保证坡面压实度，同时使堰体结构线平顺、美观。
6、堰顶路面施工:于施工道路结合的堰体部分，按施工道路路面设计铺筑路面材料。
7、坡脚防护:根据水文、气象预报，在也许发生较大来水，对围堰安全有影响时，人工在围堰迎水坡面码一层装土编织袋，以免围堰坡脚和坡面受水流冲刷损坏。
4.3设备配置
导流建筑物重要施工设备与本工程开挖设备统一配置。根据导流建筑物施工特点和施工强度，重要施工设备见表6-1

表6-1 导流建筑物重要施工设备表
设备名称
型号及规格
数量(台)
备注
推土机
D85A
2

反铲
PC-400(2m3)
2

装载机
ZL-50C(3m3)
1

自卸汽车
20t（BJ374）
12

洒水车
5t解放牌
1

5进度计划安排
导流围堰施工结合管身土方开挖进行，土方开挖工作开始后，一方面形成围堰，然后进行基坑施工。导流围堰、明渠及重要施工道路等的施工时间安排如下:
1、场内施工主干道形成：于2023年9月5日～2023年9月15日；
2、围堰填筑：于2023年9月15日～2023年9月30日；
3、围堰拆除，河床清理恢复过水条件：2023年5月30日；
6安全渡汛
根据招标文献规定，施工期度汛标准为汛期2023一遇洪水，相应设计洪峰流量为786m3/s，设计水位68.08m。
1渡汛措施
本标段工程虽将跨越二个汛期，但河床段管身施工在一个枯水期内已完毕，且河床段管身端口与2标已连接，因此安全度汛工作相对较简朴，重要措施如下：
1、2023年5月30日前，本标段范围内的河床段所有清理至610米高程，具有过水条件。
2、由于管身段土方回填后顶高程61m，防止洪水从该部位倒灌，影响进口段施工，2023年6月15日前，管身岸坡段至少50米恢复至原岸坡高程68.5米，其中岸边10米范围内，按围堰结构施工，分层碾压密实，。
3、2023年6月15日前将管身进口用浆砌石封堵，防止超标洪水将泥沙带进管身内。
4、施工机械所有撤到河岸68.5米高程安全地带。
在本标段协议实行期间，每年5月前提交安全度汛措施计划及分段工限度汛形象面貌图供发包人审批。其内容涉及:截至汛前的工程施工面貌、按正常标准编制的施工期度汛措施、建筑物的防护措施、防汛器材设备和劳动力配置、施工区和生活区安全防护措施、发生超标洪水时的应急度汛措施等。
施工期间各阶段度汛形象如下:
1、2023年6月15日前，完毕管身箱涵混凝土浇筑，河床段管身回填结束，河床段清理至设计高程，具有过流条件，岸坡围堰形成，管身进口浆砌石封堵。
2、2023年6月15月前所有工程基本结束。
2防汛准备
1、在本标段施工中，项目部每年成立防汛领导小组，明确职责，对防汛工作统一领导与协调。
2、每年汛期来临之前，与水文气象部门加强联系，及时收集水情预报，密切关注降雨及河床也许来流量的情况，作好防大汛的思想准备。
3、在每年汛前根据批准的安全度汛措施，备足防汛所需的材料和设备，并在紧急情况下，做好防汛劳动力安排。
4、为了保证本工程的安全度汛，在平常安排生产时贯彻全年抓防汛的思想，始终把工程汛前形象作为重点，提前作好防汛工作。
3施工区内水流控制
本标段内的水流控制重要为将施工区域内的各种外来水、地下水进行导引抽排，保护施工区内工作在旱地进行。
水流控制以疏通天然排水沟、增设施工区域周边排水网络，保持排水畅通，并及时排除地下水及降雨引起的地表积水为重点。
1、在进入基坑前路边排水沟与周边天然排水沟顺畅连接，将排水沟流水引入周边排水系统排走；排水沟应能满足最大日降雨区域集水排水规定。
2、对周边排水系统进行疏导，引向下游河床，防止雍高围堰边地表积水或进入基坑。
3、已开挖的基坑边坡，每层马道设截、排水沟，将坡面积水集中引向基坑集水井抽排入下游河床，防止边坡集水冲刷边坡。
4超标洪水应急措施
在施工期间，为防止超标洪水的影响，特制定应急措施如下:
1、经常检查防汛材料的储备和防汛设备的到位情况，及时对防汛材料加以补充与设备维护，使其处在良好的状态；
2、对有也许被洪水淹没部位的设备，随时作好撤退的准备，一旦出现险情，以最快的速度撤到地势高的部位，尽量减少洪水带来的损失；
3、现场储备部分编织袋，在有洪水到来前，快速用人工将袋装土铺筑于围堰迎水面坡脚、坡面保护，必要时，在围堰上用装土编织袋堆码形成子堤临时挡水保护基坑内设备不被淹没；
4、成立防汛临时突击队，突击队员在汛前随时作好突击防汛的准备；
5、在汛期配备专人日夜查巡，一旦发现险情，及时报警，全力投入防汛抢险。
5导流建筑物拆除
本工程导流围堰使用后需拆除，围堰在其防护范围内的施工项目完毕后，即结合管身回填施工拆除，以利于河床排水。拆除采用2m3反铲配20t自卸汽车运送。拆除在2023年的5月30日前完毕。
7施工排水
本工程施工排水重要是在管身施工期间，排除地下水、降雨汇水和混凝土养护用水，其中*河地下水位约为51.57米，高与建基面0.17米，因此地下水是本工程施工排水的重点。
7.1水量计算
1、地下水
从招标图纸中管身段面图看出，倒虹吸管身段为三层地质结构:地表为中粗砂，中部为砾石层，下部为卵石，倒虹吸管身建基面高程51.4米，坐落在卵石层上。
参照水利水电工程施工手册，基坑涌水量计算公式为：
Q=1.366K(2H-S)S/(lgR-lgr0)＋28ksr0/[1.57+ r0/m0(1+1.185lgR/4m0)]
式中:Q—渗水量，M3/d；
K— 渗透系数；
H—抽水前坑底以上水位高度；
S —抽水时坑内水位下降值；
R —抽水影响半径，m；
r0— 基坑假想半径，m；
m0—从坑底到下卧不透水层的距离，m；
对于矩形基坑，基坑假想半径按厂式计算
r0=η(L+B)/4
式中: L—基坑长度，m；
B—基坑宽度，m；
η—基坑形状系数，根据L/B的比值，自表6－2查出。
表6一2 基坑形状系数表
L/B
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
η
1.0
1.12
1.14
1.16
1.18
1.18

实际施工时，底板砼浇筑完部分时即可回填至地下水位高程以上，此时基坑开挖尚未结束，故基坑假象半径计算时L按基坑中长的2/3考虑。
由于有关参数不全，涌水量较难计算，根据我局数年施工经验，卵石层渗透系数较大，一般可达成40 M/d以上，估算涌水量在800 M3/h。
2、降雨汇水
我国北方地区非汛期时一般雨量较小，根据我局在河北施工的经验，按日最大降雨强度5Omm计算降雨汇水所配置的排水设备，基本能满足规定。基坑积雨宽度按围堰中心线距离为113m，长度460m，基坑内日降雨汇水量:
Q=460×113×0.05=2599m3/d=108m3/h
3、混凝土施工用水
本工程基坑内地下水较充足，可以满足砼施工养护，不需引进，因此，排水量可不考虑。
7.2排水方式
本工程施工排水重点要解决地下涌水问题，采用可靠的方案减少地下水位。
根据招标文献规定，土方开挖时地下水须降至建基面以下0.5米。由于地下水位比建基面稍高，但渗透系数大，因此一般降水有两种方式，管井降水与深沟降水。
管井排水效果虽好，但安装布置时间较长，较难满足本工程进度规定。因此重点考虑深沟降水。
在基坑两侧坡脚开挖深1.5米左右深槽作为主干沟，每个砼浇筑块前开挖深1米深槽作为支沟，主沟内布置水泵排水。
建基面开挖时，最后层预留70厘米，水沟开挖后，再将建基面开挖到设计高程。
7.3排水设备选择
排水设备选择时，水泵排水量应大于基坑需排出水量的1.5～2倍，本工程选择1.4倍。地下涌水水泵配备排数量：
Q=800×1.4=1120m3/h
降雨汇水水泵配备排水量：
Q=108×1.4=151.2m3/h
基坑排水水泵汇总表
水泵型号
扬程
吸程
流量（m3/h）
电机容量（KW）
数量
备注
IS100
20
8
100
11
12
排除涌水，上下游均布
IS100
20
8
100
11
3
排除雨水及备用
合计

15

在管身砼底板浇筑后，水泵即可逐步拆除部分。
水泵安装在55m高程的第一级马道上。在主排水沟内每隔50米左右布置一台。