水电站施工导流截流方案.docx
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1、.2 施工导流2.1 导流标准本电站工程规模为中型,属三等工程,主要永久性挡水及泄水建筑物为级建筑物,根据部颁SDJ33889水利水电工程施工组织设计规范规定相应的临时建筑物为级,因此根据规范对导流建筑物设计洪水标准划分,选取 5 年一遇重现期洪水作为导流设计标准。2.2 坝体施工临时度汛标准施工期间当坝体高度高于围堰后,其临时度汛洪水标准根据部颁SDJ33889水利水电工程施工组织设计规范表 2.2.3 规定如下:混凝土坝当库容1.0 亿m3,按全年 P=2%频率流量设计;0.1库容1.0 亿 m3,按 P=5%频率流量设计;库容0.1 亿 m3,按 P=10%频率流量设计。2.3 导流方式
2、及导流时段2.3.1 导流方式由于河床狭窄,两岸较陡,洪枯流量变幅较大,不具备分期导流及明渠导流条件,因此选用断流围堰,隧洞枯期导流方式。2.3.2 导流时段导流时段选择原则是导流工程费用增加不多的前提下,基坑施工期最长,经比较分析选定 11 月 6 日至次年 5 月 25 日(六个月两旬)作为枯期导流时段,相应导流流量为 466m3/s,2.4 导流程序根据坝址所在河段的地形特征和水文特点选定枯水期右岸导流洞导 流,汛期基坑过水的导流方式,后期坝体予留缺口实现全年施工。导流程序如下:(1) 筹建年 11 月初第一年 10 月下旬,进行导流洞施工及两岸坝肩开挖,为第一年 11 月上旬截流创造条
3、件。(2) 第一年 11 月 6 日第二年 5 月 25 日,主河道截流,堆筑围堰, 同时进行基坑开挖及浇筑垫层砼,隧洞导流,导流流量为466m3/s。(3) 第二年 5 月 26 日第二年 11 月 5 日,围堰过水,基坑淹没,导流洞与基坑联合度汛,大坝停止施工。(4) 第二年 11 月 6 日第三年 5 月 25 日,继续坝体砼浇筑,坝体中孔在汛前已施工完毕。5 月 25 日前坝体升高至 868.00m 高程,以确保汛期全年施工。(5) 第三年 5 月 26 日第三年 11 月 5 日,本汛期度汛按频率 p=5%全年洪水标准设计,相应流量为3370 m3/s。此间洪水由导流洞、坝体中孔联合
4、泄流,坝体全年施工,至第三年 10 月初坝体浇筑完毕,导流洞 11 月初下闸封堵,围堰拆除,第三年 12 月底第一台机组发电。2.5 导流设计2.5.1 导流建筑物设计2.5.1.1 导流洞设计(1) 工程地质及洞线布置根据枢纽布置和河谷地形特点,同时考虑两岸地质情况,将导流洞布置于右岸是合适的。导流洞位于坝址右岸,主要穿越栖霞组深灰色中厚层、厚层灰岩及部分裂隙带。进口 0-006.170+017.00m 桩号段及出口 0+411.000+446.00m 桩号属于类围岩,由于边坡裂隙发育,边坡稳定性较差,建议清除上覆覆盖层。隧洞 0+446.000+503.57m 埋深 017m,隧洞埋深较浅
5、,上部又有崩塌堆积体,受裂隙影响,围岩稳定性差,属类围岩,出口穿过 S2 暗河,可能会产生岩溶涌水,建议进行明挖处理。隧洞 0+017.000+411.00m 桩号处地下水位变动带,可能发育溶洞;该段岩体属微新岩体,呈中厚层至厚层状结构,完整性好;洞向与岩层走向大角度相交,围岩基本稳定; 属类围岩,受裂隙影响,局部可能有小型不稳定块体。类围岩洞段长396m,占87.6%(隧洞长按不计明挖段的 452m 计算,下同),类围岩洞段长 56m,占 12.4%,类围岩洞段需进行支护处理。由于坝址所在的河段较直,导流洞在平面上两次转弯,从进口至第一个转弯点轴线走向为 S82.8E,转弯半径为 80m,第
6、一个转弯段终点至第二个转弯段起点洞轴线走向为 S62.2W。转弯半径为 70m。从第二个转弯段终点至出口洞轴线走向为S17.2W。进、出口围岩厚度均大于 1.65 倍洞宽, 洞身埋深大于 2.5 倍洞宽。导流洞洞长为 446.00m,底坡为 2.242。(2) 导流洞进出口型式选择 导流洞进、出口底板高程的确定导流洞进、出口高程主要考虑截流难度,尽量减少导流洞进、出口明挖,使导流洞进出口高程高于常枯水位线,从而使进出口施工少受河水影响等因素,将导流洞进口高程定为 801.00m,出口高程定为 800.00m。 导流洞进、出口形式选择由于地形条件的限制,无法修建交通通道至导流洞进口,所以在进口明
7、渠段设置导流洞闸门井和喇叭口的难度极大。为减少局部水头损失,提高导流洞泄流能力,避免气蚀的发生,导流洞进口0-006.170+000.00m 桩号左右边墙向河床扩散,扩散角为5,顶拱斜率为0.2。出口扩散角为5。 导流洞闸门井设计导流洞闸门井设置于导流洞桩号 0+041.77m 处,井顶高程为 823m。闸门的运输及安装均由导流洞施工支洞进入。 导流洞断面设计导流洞断面设计为城门洞型,主要考虑如下因素:导流洞在大部分时间内均为无压流运行,门洞型断面可以获得较大的过水断面;门洞型断面的边墙、底板均为平面,便于开挖控制,底部较宽,施工场地较大, 便于施工机械工作;有利于减少截流落差,降低戗堤高度。
8、经水力学计算,选定导流洞断面为 79m(宽高),城门洞型,顶拱中心角为 102654, 顶拱半径为 4.5m,直墙高 7.33m。由于隧洞所经过的围岩分别有、类围岩,岩性不同,洞身成洞条件亦不同,类围岩衬砌厚度取 50cm。断层破碎带和进、出口洞段,衬砌厚度按 150cm 设计。各衬砌段的衬砌厚度请详见导流洞设计图。2.5.1.2 围堰设计按水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89 规定,本方案的围堰为级建筑物,围堰按枯期五年一遇洪水设计,枯水时段11 月 6 日次年 5 月 25 日共六个月两旬,流量 466m3/s。经水力学计算,上游围堰挡水水位为815.31m,相应下游围堰挡水水位
9、为804.63m,上、下游水位落差 为 10.68m。上、下游均为土石不过水围堰。围堰设计原则:必须保证其在挡水期边坡稳定且防渗性能良好,对浸入堰体的水体具备上堵下排的功 能。9度围堰防渗型式高喷板墙加土工膜高喷板墙表 2-5-1围堰主要设计指标序号1项目围堰级别单位上游围堰级建筑物下游围堰2围堰挡水流量m3/s4663堰型土石不过水围堰4顶高程m816.00805.505顶宽m1086顶长m72.80677堰体最大高度m1778堰基覆盖层厚m1012(1) 上游围堰设计 堰体结构设计上游围堰堰顶高程816.00m,挡水水位 815.31m,河床底高程799.00m,最大堰高 17.0m,堰顶
10、宽 10.0m,堰顶长度 72.80m,堰基覆盖层最大深度为 10.0m。由于上、下游围堰堰型均为不过水围堰,第一个汛期过后必须恢复已被冲毁的上、下游围堰至原设计高程。堰体由戗堤块石、反滤层、土石混合料、防渗体组成。排水棱体由截流戗堤堆筑体形成,排水棱体顶高程807.00m,顶宽为 8m,上下游边坡均为 1:1.5。堰体上游面由外至内分别为护坡块石(厚 3m)和反滤料(厚 1.5m),上游边坡为 1: 1.75。下游面高程807.00m 至堰顶高程边坡为 1:1.75。经计算,上游围堰的最不利滑动面滑动安全系数为 2.239,满足规范要求。 围堰防渗体设计为形成大坝基坑干地施工条件且防止围堰发
11、生渗流破坏,堰体内设置有防渗体。根据高喷板墙施工速度较快的特点,确定809.80m 以下堰体及堰基覆盖层为高喷板墙防渗,选定 11 月 6 日至 12 月 25 日(一个月两旬) 为高喷板墙施工期,相应该施工期五年一遇洪水流量为 236m3/s,相应上游水位为809.30m,高喷板墙施工平台高程确定为809.80m。防渗板墙最 小厚度 30cm,嵌入基岩 50cm,组成全封闭垂直防渗体系。堰芯填筑料为最大粒径小于 15cm 的夹土石碴,以利于高喷造孔,河床覆盖层为崩塌堆积块石、碎石及冲积砂卵砾石混杂堆积,适合建造高喷板墙。高程809.80m 以上堰体防渗,采用复合土工膜防渗,近年来国内有很多工
12、程采用,实践证明施工简单,不需专门机械设备,施工进度较快。为便于和堰体分层碾压 1.5m 的层厚相适应,土工膜结构采用“之”字形布置,折皱角度按与风化料边坡自然休止角(32)相同布置,即 1:1.6。为防止大块石顶破土工膜,在其上下游各 1m2m 范围内铺设风化料。高喷板墙与土工膜连接处采用盖帽砼相连。(2) 下游围堰设计 堰体结构设计下游围堰堰顶高程为 805.50m,挡水水位 804.63m,河床底高程798.50m,最大堰高 7.0m,堰顶长度 67.0m,堰基覆盖层最大深度为 12m, 堰顶宽 8m,堰体由护坡块石、夹土石碴、防渗体组成,上下游边坡均为 1: 1.5。经计算,上游围堰的
13、最不利滑动面滑动安全系数为 1.521,满足规范要求。 围堰防渗体设计下游围堰及基础覆盖层采用高喷板墙防渗,防渗板墙最小厚度30cm, 嵌入基岩 50cm,堰芯填筑料为最大粒径小于15cm 的夹土石碴,以利于高喷造孔,河床覆盖层为崩塌堆积块石、碎石及冲积砂卵砾石混杂堆积,适合建造高喷板墙。(3) 上下游围堰与岸坡结合设计堰体与岸坡结合部位为防渗 薄弱环节,应认真处理。下部高喷板墙与岸坡的结合,由于受地形条件限制,边孔与岸坡基岩的结合不能闭合, 需待高喷板墙施工完后,挖出端部墙体,与岸坡基岩之间回填防渗粘土, 并夯实。堰体上部土工膜防渗体施工,首先需清除轴线上下游各 1m 岸坡的覆盖层,在其上浇
14、筑厚 1.0m 的剌墙砼,形成锚固槽,将土工膜条带预埋于其中。由于堰体将产生沉陷,土工膜与两岸岸坡联结结构必须适应堰体变形的要求。设计采用将联结结构部位的土工膜设置折皱伸缩节以释放应力的办法使其适应变形。(4) 上下游围堰度汛保护措施由于上下游围堰均为不过水围堰,不需采用护面措施,但是在围堰开始过流前,先对基坑进行预充水至 805.50m,形成水垫,尽量减小洪水对上、下游围堰的冲刷。水位消退后重新堆筑已被冲毁的上下游围堰,使其顶高程恢复至原设计高程。(5) 厂房围堰设计厂房为建筑物,根据部颁 SDJ33889水利水电工程施工组织设计规范规定相应的临时建筑物为级。选取 5 年一遇重现期洪水作为厂
15、房围堰设计标准,选择枯期 11 月 6 日至次年 4 月 25 日(五个月两旬)为施工时段。相应流量为249m3/s,对应水位为780.10m。厂房围堰采用铅丝笼 护坡、土石混合料填筑结合部分预留岩坎方式,围堰和岩坎高程定为781.00m。2.5.1.3 截流设计(1) 截流时段选择根据水文资料,北盘江一般从 10 月中旬进入枯水期。结合进度安排和设计规范要求考虑,截流时间确定在 11 月上旬。(2) 截流流量选择善泥坡坝址处月平均流量见表 2.5-2。表 2-5-2善泥坡坝址处月平均流量表月 份10%(频率)20%(频率)十月341243十一月157126根据主体工程及导截流工程的规模和条件
16、,按照规范规定的标准,采用五年一遇月平均频率流量作为截流设计流量,相应于11 月月平均P=20% 频率流量为 126m3/s。(3) 截流方式选择选择截流方式时考虑了以下因素: 立堵截流准备工作简单,造价低,且国内积累了较丰富的经验。 河床右岸从导流洞施工支洞可直接设置交通洞至上游围堰。根据上述情况,本工程采用立堵法截流。龙口设在左岸,自右岸向左岸进占。戗堤顶宽 8m,上、下游边坡均为 1:1.5,戗堤顶高程为 807.00m,戗堤总长 42m,预留龙口宽 30m,戗堤堤头设计边坡为 1:1.5。(4) 截流水力条件及截流材料选择戗堤预进占 10 月下旬进行,采用一般石碴抛投,石料最大粒径为0
17、.76m,预进占段抛投总量为 0.49 万m3(含 30%流失量)。龙口段宽度为 30m,按 126m3/s 流量设计,截流最大落差为 4.45m, 最大平均流速为 5.14m/s,适当备部分大块石,可满足截流要求。龙口段总抛投量 0.44 万m3(含 30%流失量)。龙口水力学指标见表 2-5-3。表 2-5-3龙口不同宽度水力学指标计算成果计算项目单位龙口宽度30252015105上游水位m803.06603.66804.56805.61805.97806.15导流分流量m3/s9.9220.0739.2066.3388.4399.44龙口分流量m3/s111.2999.7874.7241
18、.7113.980.48戗堤渗流量m3/s3.776.7711.8018.0523.5027.09下游水位m802.26802.26802.26802.26802.26802.26龙口流态淹没流非淹没流非淹没流非淹没流非淹没流非淹没流绝对落差m0.801.402.303.354.104.45轴线平均流速m/s3.964.855.144.583.681.87单宽流量m3/sm8.7111.6413.889.815.090.67单宽能量tm/sm6.9716.3031.9232.8520.872.99备注2.5.1.4 基坑排水(1) 大坝基坑排水本电站基坑排水主要为初期排水,后期的经常性排水设备
19、则适当采用初期排水的设备。初期排水包括基坑积水和降雨形成的地表径流,由于上、下游围堰都设有高喷防渗板墙,所以堰基渗流很小。基坑积水量约为16.88 万m3,考虑在 3 天内抽干,排水流量为2345m3/h。根据初期排水扬程,选择基坑排水水泵为 12sh-13A 型 1 台和 12sh-28 型 3 台,另考虑备用1 台。设备特性见表 2-5-4。(2) 厂房基坑排水厂房基坑排水按相同原则考虑。厂房基坑积水量约1.8 万 m3,同样按3 天排干基坑,排水强度为 250m3/h,根据排水扬程,选择排水泵为 12sh-28型 1 台,另考虑备用 1 台。设备特性见表 2-5-4。表 2-5-4基 坑
20、排 水 设 备 表流量扬程转速功率设备台数备用台数水泵型号12sh-28m3/h600m 14r/min 1470kw 404212sh-13A700241470751合计522.5.1.5 施工度汛及封堵蓄水(1) 施工度汛根据施工总进度的安排,截流后第一个汛期,基坑过水,坝体浇筑至805.00m 高程,导流洞与基坑联合泄流。截流后第二个汛期到来前,坝体浇筑到868.00m 高程,该高程下相应库容 0.39 亿 m3,根据部颁 SDJ33889水利水电工程施工组织设计规范规定,施工度汛标准按二十年一遇洪水、相应流量为3370m3/s 设计,经计算,该流量从导流洞和坝体中孔联合下泄,导流洞泄流
21、量为 1231m3/s,洞内水流流速为 20.71m/s;坝体中孔泄流量为 2139 m3/s,水流流速为 22.28m/s;坝前水位为 867.00m,低于坝体挡水断面顶高程,坝体可继续施工。(2) 下闸蓄水根据施工总进度安排,导流洞于第三年 11 月初封堵,根据水库蓄水分析计算,第一台机组将于第第三年 12 月月底初开始发电。2.5.1.6 导流洞的施工导流洞施工是控制总进度关键工程项目之一,计划筹建年 11 月开工和第一年 10 月底完建。(1) 进出口明挖工程导流洞进口高程分别为801.0m,出口高程分别为800.0m,为使进出口开挖和砼浇筑能在干地施工,采用设置浆砌石围堰和预留岩坎方
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