导截流施工组织设计

中国水电十五局黔中水利枢纽项目部 导截流施工组织设计1.概述黔中水利枢纽一期水源工程由大坝枢纽工程大坝、开敞式溢洪洞、泄洪放空洞、平寨电站、取水系统等永久建筑物组成。大坝枢纽工程位于三岔河中游六枝与织金交界的平寨河段，坝址以上集雨面积为3492km2，平寨水库正常蓄水位1331.0m，死水位1305.0m，总库容10.89亿m3，属大型水库，大坝右岸设平寨电站及发电取水系统，电站装机136MW，左岸设取水系统及渠首电站。大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高162.7m；大坝、开敞式溢洪洞、泄洪放空洞、灌溉及供水取水口、发电取水口为1级建筑物，发电引水系统及厂房、灌溉取水隧洞、渠首电站等建筑物为3级建筑物，临时建筑物为4级。1.1施工导流主要工程项目黔中水利枢纽一期水源工程大坝枢纽工程的施工导流工程项目包括：大坝截流、导流及挡水建筑物(上、下游围堰)填筑、度汛、基坑排水等工作内容，以及主体工程施工期导流工程的运行和维护。截流前后的形象进度及工作安排：1)2011年8月31日，左右坝肩开挖至1200m（河床水面）高程；2)2011年10月17日到10月24日，导流洞进出口围堰拆除。3）2011年10月22日到2011年10月25日，完成上游戗堤填筑，10月26日大坝截流；4）2011年10月27日到11月25日，上下游围堰填筑及防渗墙施工完成。5）2011年11月26日到2011年12月5日，完成大坝基坑的初期抽水。6）2011年11月26日到2011年12月25日，完成大坝基坑1200m-1173.2m段开挖作业施工。7） 2012年1月1日开始大坝填筑；1.2上、下游围堰工程地质条件根据地质资料及现场实际地形地貌，上游围堰处河谷断面呈宽“U”字型，两岸基岩裸露，岩层产状为300320°2530°，横向坡谷，边坡总体稳定，地形坡度在50°左右。围堰轴线处河谷宽2535m，水深13m，河床覆盖层为第四系冲洪积砂卵石及少量崩塌块石，厚度4m，透水性极强，必须做防渗处理；下伏基岩为T1yn3灰色薄中厚层灰岩，强风化深58m，河床砂卵砾石层及强风化基岩透水性强，砂卵砾石层渗透系数 K=10-110-2cm/s，属于强透水层，强风化基岩吕荣值多大于5Lu。下游围堰处河谷断面呈宽“V”字型，岩层产状为320330°4555°，为横向坡谷，边坡总体稳定，地形坡度在3060°左右。围堰轴线处河谷宽2535m，水深14m，河床覆盖层为第四系冲洪积砂卵石及少量崩塌块石，厚度6.5m左右，透水性极强，必须做防渗处理；下伏基岩为永宁镇第一段第二层灰色中厚层灰岩间夹极少量薄层泥质灰岩，强风化深46m，河床砂卵砾石层及强风化基岩透水性强，砂卵砾石层渗透系数 K=10-110-2cm/s，属于强透水层，强风化基岩吕荣值多大于等于10Lu。1.3主要工程量本工程施工导流和水流控制主要工程量见表1-1。表1-1 围堰主要工程量表序号项目名称单位工程量备注一上游围堰1石渣填筑m3212552C10盖重混凝土m3423上游围堰高压旋喷防渗墙m2616二下游围堰1石渣填筑m3269612C10盖重混凝土m3573下游围堰高压旋喷防渗墙m2936三截流戗堤1上游围堰截流戗堤1.1块石料m34501.2石渣料填筑m350102下游围堰截流戗堤m³62652施工总体布置2.1施工道路布置结合现场施工实际道路布置情况，上游围堰部分截流料从左岸3号弃渣场经5号支线路运输，运距约1.5-2km，其余材料从左岸2号堆渣场通过右岸3号干线运输，运距约3.0-3.5km；下游围堰、截流戗堤材料从左岸2号堆渣场经3号干线路运输，运距约2.5-3.0km。施工平面布置见附图2-1施工导流平面布置示意图。2.2施工供水 上下游围堰施工用水由A区高位水池供水。 2.3施工供电、照明上游围堰填筑施工照明、上游围堰高压旋喷施工用电、上游基坑抽水用电主要布置在上游索桥右岸桥头处的由3号供电点承担。高程1247m，电力变压器容量315KVA，电源直接从10kv高压供电线路接入。下游围堰处施工抽排水施工用电由布置在大坝下游5号支线公路旁溢洪洞和泄洪放空洞出口之间施工平台的7号供电点承担。高程1230m，变压器容量1250KVA，从下游10kv高压供电线路接入。3截流前后主要项目施工规划根据总进度计划及大坝枢纽工程施工规划，导流工程截流前后主要施工项目包括截流前截流材料及设备人员等资源准备、2011年11月完成上下游围堰截流戗堤合龙、上下游围堰的填筑、围堰防渗墙高压旋喷灌浆施工以及大坝基坑进行初期排水和经常性排水等项目，根据合同文件及工程施工实际，截流前后导流工程主要项目施工程序安排见图3-1所示；导流工程基本完成后即开始河床段大坝坝基土石方开挖、大坝趾板及下游延长段混凝土浇筑以及大坝坝体填筑等项目施工。3.1导流方式、标准本工程采用的导流方式、各阶段导流标准见表3-1。3.2导流建筑物布置导流建筑物包括导流隧洞及上、下游围堰。施工准备修筑截流施工道路截流材料准备戗堤截流完工围堰经常性排水初期抽水上游围堰填筑高喷灌浆上游围堰填筑下游围堰填筑上游围堰盖重砼施工下游围堰盖重砼施工下游围堰填筑高喷灌浆下游围堰拆除图3-1 上下游围堰施工程序示意图表3-1 导流标准及方式表导流时段导流方式洪水标准流量（m3/s）上游水位（m）2011年11月2012年4月上下游围堰挡水，右岸导流隧洞导流10年一遇2531196.32012年5月2012年10月坝体临时拦洪度汛断面挡水， 右岸导流隧洞导流50年一遇洪水标准21401242.012012年11月2013年4月上下游围堰挡水，右岸导流隧洞导流10年一遇2531196.32013年5月2013年10月坝体挡水，右岸导流隧洞导流100年一遇洪水标准23901245.83.2.1右岸隧洞导流：导流隧洞布置于右岸，全长894m，城门洞型，净断面尺寸(宽×高)为7.5×10.0m，中心角120°，进口底板高程1188.0m，出口底板高程1185.0m，底坡坡降0.336%。右岸隧洞导流工程目前已经完建。3.2.2上游围堰：1上游围堰布置于面板坝坝轴线上游约420m，围堰堰型采用土石围堰，堰顶长约41m，顶宽4.0m，迎水坡坡比为1：1.75，背水坡坡比为1:2.0，设计堰顶高程1198.5m，围堰高11.9m，填筑石渣料为21255m3。堰基及堰体均采用高压旋喷灌浆防渗。高压摆喷灌浆防渗施工平台高程为1198.5m。上游围堰型式见附图3-2上游围堰及截流戗堤横断面图所示。3.2.3下游围堰：下游围堰布置于面板坝轴线下游约 360370m 处，设计为土石围堰，堰顶宽度9.0m，堰顶长约53m，迎水面坡比为1:1.75，背水坡坡比1：2.0，堰顶高程1198.6m，围堰高 17.6m，填筑石渣料为26961m3。堰基及堰体均采用高压旋喷灌浆防渗。详见附图3-3下游围堰及截流戗堤横断面图所示。3.3导流时段的选择、截流方案与技术措施3.3.1截流时间依据合同文件要求及总进度计划安排，截流时间安排在2011年10月下旬，初步确定为2011年10月26日，届时择机实施（截流具体时间依据水文、气象等条件确定），计划当天截流、当天合龙。3.3.2截流流量的确定截流时间为2011年10月下旬，截流设计流量为10年一遇11月份平均流量51.9m³s。3.3.3截流方式根据业主要求将截流龙口位置设在戗堤中间，采用从两边向中间进占的单戗双向立堵法截流，结合现场施工实际道路布置情况，上游围堰截流戗堤填筑利用右岸3号干线和左岸5号支线施工道路。根据施工需要确定截流戗堤顶宽12.0m，上游边坡系数为1：1.5，下游边坡系数为1：1.5，堤头1：1，截流戗堤合龙后堰前水位1190.6m，戗堤高程为1191.5m,戗堤最大高度7.0m，戗堤总长约36m，详见附图3-4上游围堰截流戗堤分区示意图。下游截流戗堤在上游截流戗堤合龙后从右岸向左岸单戗立堵截流。3.3.4截流龙口水力特性计算依据相关施工规范，截流龙口水力特性采用图解法计算。3.3.4.1截流设计流量在截流中分为四部分Q = Qg+Qd+Qr+Qs 式3-1其中：Q截流设计流量Qg龙口流量Qd分流建筑物泄流量（本次计算按宽顶堰公式推算）Qr上游河道调蓄流量Qs截流基坑渗流量截流时将Qr和Qs作为安全裕度不予考虑。则Q=Qg+Qd3.3.4.2不同龙口宽度水力学特性计算 龙口宽度根据不同流态采用不同公式分别计算。计算基本假定：视龙口为梯形或三角形过水的宽顶堰；堰顶水面是平的，忽略坡状水面影响；淹没流时上游水深等于下游水深，不计回弹落差；非淹没流时上游水深为临界水深。淹没流时龙口泄流量用式3-2计算： 式3-2式中：m流量系数，采用0.300.32；本次计算m=0.31； 淹没系数，龙口呈梯形断面时，hn/H0.7时为淹没流，查巴浦洛夫斯基淹没系数表；龙口呈三角形断面时，hn/H0.8时为淹没流，查别列津斯基淹没系数表Bcp龙口平均宽度，Bcp =Shn+bb 龙口底部宽度（m）；龙口下游水位(m)；0龙口上游水头(m)（包括流速水头）非淹没流时龙口泄流量用式3-3计算： 式3-3式中：m流量系数，采用0.300.32，本次计算m=0.31；龙口断面平均宽度，Bcp=Shk+b 临界水深(m)； 其它符号同式3-2根据龙口流量判别流态，相应选取式3-2、3-3进行不同龙口水力特性计算。3.3.4.3龙口平均流速计算 龙口平均流速按下式计算： 式3-4其中hp临界水深(m)；3.3.4.4龙口抛投材料计算龙口抛投材料块径按下式计算： 式3-5式中：d石块折算为球体的直径（m）；vmax最大流速，计算时取龙口最大平均流速，m/sg重力加速度，取9.81m/s2抛投体密度水密度，取1t/m3k稳定系数，本次计算取k=0.72。3.3.4.5水力特性计算成果从计算结果看，按照式3-5计算的块体粒径和以往资料比较接近。截流龙口水力计算见图3-5，截流龙口各水力参数变化曲线见图3-6。截流水力特性计算结果见表3-3。表3-3 截流水力特性计算结果分流建筑物导流洞导流，进口底板高程1188.0m截流流量51.9m3/