XX水电站大坝截流施工方案.doc

1、- 0 -1 工程说明1.1 工程概况XX 水电站工程位于新疆维吾尔自治区呼图壁县的西南面，坝址区位于呼图壁河中游河段。是呼图壁河中游河段河流规划中的第三级水电站，水库正常蓄水位 1240.00m，死水位 1185.00m，调节库容为 7016104m3，具有年调节能力，电站装机容量 95MW，多年平均发电量 2.14 亿 kWh。本标段主要承担大坝及引水系统进水口的施工，其中沥青心墙砂砾石坝坝坝顶高程 1243.00m，最大坝高 106.00m，坝顶全长 312.51m，坝顶宽10m，坝体最大底宽约 392m；左岸引水系统进水口为岸塔式，进水口底板高程 1175.00m，塔顶操作平台高程与坝

2、顶高程同为 1243m。1.2 依据与规范（1） 大唐新疆呼图壁河 XX 水电站大坝及引水系统进水口土建工程招标文件技术部分；（2） 水利水电工程施工组织设计手册 （中国水利水电版） ；（3） 防洪标准 （ GB5020194） ；（4） 水利水电建设工程验收规程 （SL2231999） ；（5） 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范 （ SLI7496） ；（6） 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 （DL/T51482001） ；（7） 水利水电工程施工组织设计规范 （SL303-2004） ；（8） 水电站基本建设工程验收规程 （DL/T51232000） 。1.3 本次导截流的特点及对策1

3、.3.1 本次导截流的特点根据现场踏勘并结合我局多年来在新疆同类工程施工经验，本工程导截流及上游围堰施工有以下特点：（1）戗堤“合龙”时壅水过高：因围堰轴线处河床高程为EL1148.22m，导流洞进口底板高程为 EL1160m。故在截流时，戗堤前水位壅高约 12m 才具备分流条件。经计算分析，戗堤“合龙”时龙口水流流速大（3.08m/s） ，上下游落差大（6.37m） 。（2）上游围堰堰基渗水、排水量大：在戗堤“合龙”时，龙口需抛投大量块石，因块石间空隙大，势必在龙口处渗漏水较多。为确保上游围堰填筑- 1 -施工质量（上游围堰为坝体一部分） ，需加大上游围堰基础渗水、排水工作，为上游围堰填筑提

4、供旱地作业条件。（3）上游围堰施工场地过小：依据设计图纸，上游围堰上游坡脚与戗堤下游坡脚相接，造成上游围堰施工场地过小，且不利于戗堤后排水坑槽布置。（4）上游围堰沥青心墙砼需在冬季施工：根据合同节点工期要求，2010年 9 月份实现截流施工后，需要完成戗堤压实、闭气、基坑抽排水、上游围堰基础开挖、上游围堰 EL1166.5m 高程以下的砂砾料填筑及高喷板墙等施工作业，最快也需二个多月，即到 2010 年 11 月底完成上述工作。随后进行上游围堰 EL1166.5m 高程以上堰体填筑及沥青心墙砼防渗体施工，此时业已进入冬季（合同技术条款文件要求，沥青心墙施工外界最低温度不低于 5） ，给堰体沥青

5、心墙砼施工带来诸多不便。1.3.2 拟采取的措施针对以上导截流及上游围堰施工特点分析，我部拟采取如下相应措施：（1）戗堤“合龙”时壅水过高：根据现场地形，经过仔细研究，为避免壅水过高，现将上游围堰戗堤位置确定在导流洞进口下游 30m 处，距离上游围堰轴线 210m；同时由于“6.22”洪水影响，现河床高程有所抬高，对截流相对有利。根据水利计算，戗堤壅水高程大约控制在 6m 左右，最大流速3.76m，但河流来水量较小，龙口合拢施工中采用大块石进行龙口抛投，可顺利实现截流施工。（2）上游围堰堰基渗水排水量大：上游围堰堰基渗水问题解决的关键是截流戗堤的闭气施工，计划在戗堤上游铺盖粘土，同时在下游挖截

6、水槽，并做粘土心墙，加大加宽戗堤，尽量减少戗堤的渗水量，同时加大戗堤渗漏水排水工作，从而保证上游围堰堰基旱地施工条件。（3）上游围堰施工场地过小：合理安排围堰各工序施工，加强现场协调，作到人、材、机有序流动，从而加快围堰施工进度。（4）上游围堰沥青心墙砼需在冬季施工：前期进行沥青混凝土冬季施工生产性试验，根据以往工程经验，采取保温措施进行冬季沥青心墙砼施工；若因天气影响，则调整施工时段，在 2011 年 4 月底完成 EL1166.5m 高程以- 2 -上的上游围填筑和沥青心墙施工。1.4 导流方式及导流时段（1）导流方式本工程为三等工程，主要永久性建筑物按 3 级建筑物设计，坝高 106m，

7、次要永久性建筑物按 4 级建筑物设计，临时工程建筑物按 4 级建筑物设计。导流方式采取不过水围堰一次拦断河床，利用隧洞（泄洪洞）泄流的导流方式。（2）导流时段本工程位于新疆寒冷地区，11 月次年 3 月为枯期时段，结合施工总进度对导流建筑物工期的要求，采用全年导流方案，有效施工时段为 4 月10月，洪水标准为全年 10 年一遇，相应流量为 270m3/s。（3）导流程序根据招标文件和本标段总体施工进度计划，确定相应的导流程序：1）2010 年 9 月 20 日，泄洪洞具备过流条件，满足大坝截流的要求；2）大坝坝体填筑高程未超过上游围堰 EL1176.0m 时，由泄洪洞导流，上下游围堰挡水，导流

8、流量为 270m3/s，堰前水位 EL1169.3m。3）大坝坝体高程超过 EL1176.0m 低于 EL1189m 时，库容小于 0.1 亿m3，坝体施工期临时度汛标准为全年 20 年一遇，相应洪峰流量 389m3/s，由导流洞（泄洪洞）过流，上、下游围堰挡水，上游围堰堰前水位EL1175.2m。4）坝体高程超过 EL1189.0m 时，库容大于 0.1 小于 1.0 亿 m3，坝体施工期临时度汛洪水标准为 50 年一遇，相应洪峰流量为 563m3/s，由导流洞（泄洪洞）过流，大坝临时断面挡水度汛，堰前水位 EL1188.0m。2012 年 5月导流洞（泄洪洞）下闸，水库开始蓄水。2 导流建

9、筑物2.1 泄水建筑物本工程利用泄洪冲沙洞兼作施工期导流隧洞，共一条。由引渠段、岸塔式进水口、有压洞段、闸门井段、无压隧洞、出口消能工组成。引渠全长约116m，底板高程 EL1160m，进口采用岸塔式，塔顶部高程 EL1243m。隧洞长614m，坡度 i=4.61%，断面采用城门洞型，尺寸为 9.08.5m（宽高） ，衬- 3 -砌厚度 0.8m。泄洪冲沙洞由其他标段施工，预计 2010 年 9 月 20 日具备过流条件。2.2 上游围堰本工程上游围堰作为坝体的一部分，按全年 20 年一遇洪水流量设计，设计流量 389m3/s，上游围堰挡水水位为 EL1175.2m；上游围堰堰顶高程为EL11

10、76.0m，河床底高程 EL1148.6m，最大堰高 27.4m，堰顶宽 10m，堰顶长度 120.8m，堰基覆盖层最大深度 12.1m。堰体由砂砾料、防渗体、护坡块石组成。迎水面堰坡和大坝坡度一致，为 1:2.2，背水面堰坡 1:2，上游围堰堰脚与截流戗堤之间用砂砾料回填保护堰脚，以利于大坝及围堰稳定。围堰防渗体 EL1166.0m 以下堰体及堰基覆盖层采用高喷板墙防渗，高喷板墙施工平台高程确定为 EL1166.5m，嵌入基岩 50cm，组成全封闭垂直防渗体系。墙体长 101.5m，钻孔延米 2116m；EL1166.5m 高程以上堰体防渗，采用沥青混凝土心墙防渗。沥青混凝土心墙位于围堰堰体

11、中部，心墙轴线与围堰轴线重合。心墙顶高程 EL1176.0m，顶部厚 0.50m，上、下侧按 1：0.0054的坡度放坡，至 EL1166.5m 高程与高喷板墙相连。2.3 下游围堰下游围堰利用原老坝挡水。老坝坝顶高程 EL1155.0m，中间缺口顶高程EL1135.3m，均高于下游围堰全年 10 年一遇洪水流量时堰顶高程EL1133.5m，因此无需补缺即可满足下游挡水要求。3 导截流施工方案根据合同约定，本标段导截流施工内容主要包括：（1）河床截流和大坝上游围堰的施工；（2）基坑排水；（3）施工期安全渡汛；（4）本合同内工程项目的渡汛、防汛工作等。本年度主要实施前两项工作内容，其中实现河床截

12、流是本项工程的控制性节点，是确保大坝施工后续项目展开的关键性项目。3.1 河床截流3.1.1 截流时段选择根据大坝及引水系统进水口招标文件和本标段总进度计划安排，本标段- 4 -河床截流时段初步安排在 9 月下旬，即 9 月 30 日。3.1.2 截流流量选择按照规范标准，截流标准采用截流时段内重现期 510 年月或旬平均流量，截流戗堤的安全超高可取 1.0m2.0m。本工程采用坝址多年 9 月平均流量 23m3/s 作为截流设计流量。经计算该时段导流洞全部过流，上游水位为EL1161.51m，截流戗堤加高 1.8m，顶高程确定为 EL1163.30m。3.1.3 截流方式选择由于本工程导流洞

13、底板高程较高（EL1160m） ，而对应戗堤位置河床水位为 EL1154m，故在截流时，戗堤前水位壅高 6m 才具备分流条件，因此截流落差大，增加了截流的难度，但 9 月份截流流量小，可适当降低截流难度，因此截流方式选用单戗单向立堵方式截流。上游截流戗堤选在距上游围堰轴线 210m 上游处，此处河床在枯水期宽约 53.0m，河床水位在 EL1154.0 m 以下，戗堤顶宽 20.0m，上游坡比为1：1.5，下游坡比为 1：1.5，沿戗堤进占方向坡度为 1：1.5。上游围堰截流戗堤轴线长 210m，初拟龙口宽为 30m。截流前采取左、右岸戗堤预进占。截流采用单戗堤立堵法，戗堤预进占自左、右两岸双

14、向同时进占，截流龙口设于主河床偏右岸。3.1.3 截流水力条件及截流材料3.1.3.1 截流龙口水力特性计算根据原河床及导流建筑物的水位流量关系，依据我局以往同类截流工程的施工经验，采用图解法计算截流龙口水力特性，比较接近工程实际。（1）截流设计流量在截流中分为四部分Q = Qg+Qd+Qr+Qs （1-1）其中：Q截流设计流量Qg龙口流量Qd分流建筑物泄流量Qr上游河道调蓄流量Qs截流基坑渗流量截流时将 Qd 、Q r和 Qs作为安全裕度不予考虑。则 Q=Qg - 5 -（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；

15、槛顶水面是平的，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 1-2 计算：（1-2）式中：m流量系数，采用 0.300.32；本次计算 m=0.319；淹没系数，龙口呈梯形断面时，hn/H0.7 时为淹没流，n查巴浦洛夫斯基淹没系数表；龙口呈三角形断面时，h n/H0.8时为淹没流， 查别列津斯基淹没系数表nBcp龙口平均宽度，B cp =Shn+bb 龙口底部宽度（m）；龙口下游水位(m)；nh龙口上游水头 (m)H非淹没流时龙口泄流量用式 5-3 计算：（5-3）式中：m流量系数，采用 0.300.32，本次计算 m=

16、0.31；龙口断面平均宽度， Bcp =Shn+bcpB临界水位 (m)；kh其它符号同式 1-2根据龙口流量判别流态，相应选取式 1-2、1-3 进行不同龙口水力特性计算。（3）龙口平均流速计算龙口平均流速按下式计算：（1-4）其中 临界水位(m)；ph（4）龙口抛投材料计算龙口抛投材料块径按下式计算：（1-5）式中：d 石块折算为球体的直径（m）；pcgBQv2ax/)(2vmgk23cpgQ龙 2/3cpHgQBn龙- 6 -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 9.8m/s2 抛投体密度，暂取 2.2t/m3m水密度，取 1t/m3k稳定系数，本次截流不

17、护底，取 k=0.72。（5）水力特性计算成果根据我局类似工程截流的成功经验，单戗立堵进占用流速计算抛投料的粒径比较符合实际。从计算结果看，按照式 1-5 计算的块体粒径和以往资料比较接近，抛投材料最大粒径 116cm。设计流量采用 5 年一遇 9 月月平均流量 23 m3/s。截流水力学计算成果见表 1-1。表 1-1 龙口水力学特性表项目 预进占区（） 龙口区（）龙口宽度（m） 50 40 30 25 20 15 10 5上游水位（m） 1156.43 1156.56 1159.68 1159.76 1159.89 1160.06 1160.30 1160.73导流洞分流量（m 3/s）

18、0 0 0 0 0 0.5 2.5 7.5龙口泄流量（m 3/s） 23 23 23 23 23 22.5 20.5 15.5戗堤渗流量（m 3/s） 0 0 0 0 0 0 0 0龙口水深（m） 0.43 0.57 3.68 3.77 3.89 4.06 3.33 2.73龙口流态 淹没流 淹没流 非淹没流 非淹没流 非淹没流 非淹没流 非淹没流 非淹没流截流落差（m） 0.16 0.17 0.18 0.29 0.38 0.52 0.72 1.37龙口平均流速（m/s） 1.37 1.40 1.78 2.13 2.86 3.76 2.95 2.27单宽流量（m 3/s.m） 0.59 0.7

19、9 1.21 1.64 1.84 3.07 4.10 4.13单宽功率（t.m/s.m） 1.57 1.67 1.76 2.84 3.72 5.10 7.06 13.43- 7 -65432103d图 1-1 水力计算图解3.1.3.2 截流材料截流材料主要为填筑料、粘土闭气料、大块石和少量铅丝笼。戗堤填筑料主要采用临时堆存的大坝标段开挖料，不足部分由 C2 料场补足；粘土闭气料主要采用 C2 料场覆盖层开挖料；大块石从左、右岸石方爆破料中选取，满足截流抛投材料的需要。大坝标段开挖的填筑料临时堆存在 C2 料场下游处，同时为提高上料强度，预备 9 月中旬在西干沟口堆积部分开挖料，满足戗堤填筑强

20、度的需要，计划堆存 5000m3。 ；粘土闭气料利用覆盖层开挖料直接上料填筑；选取的大块石临时堆存在左岸戗堤施工平台上，便于抛投，块石大约堆存 500m3；少量铅丝笼提前制作，同样布置在左岸戗堤施工平台上，计划制作 25 个211m 尺寸铅丝笼，铅丝笼满足 16t 吊车起吊的需要。戗 堤 进 占 按 9 月 多 年 月 平 均 流 量 23m3/s 设 计 ， 预 进 占 区 分 布 于 左 、右 两 岸 ， 戗 堤 预 进 占 长 度 35m（ 左 岸 进 占 度 20m， 右 岸 进 占 度 15m） ，20m 宽 龙 口 最 大 平 均 流 速 3.76m/s， 结 合 戗 堤 左 岸

21、端 部 开 挖 ， 形 成 一 个 较大 的 回 车 场 ， 道 路 采 用 小 石 和 中 石 以 及 普 通 石 渣 ， 对 外 交 通 道 路 在 截 流前 加 高 至 EL1163.3m 高 程 ， 满 足 戗 堤 合 拢 过 程 中 的 施 工 需 要 ， 保 证 交 通顺 畅 。- 8 -裹 头 采 用 大 块 石 进 行 保 护 ， 戗 堤 预 进 占 区 为 区 抛 投 量 为 12282 m3（ 考 虑 30%的 流 失 量 ） ， 戗 堤 进 占 长 度 35m。 龙 口 段 30m 为 区 ， 抛投 量 为 641m3， 龙 口 的 最 大 截 流 落 差 为 1.37m

22、， 最 大 平 均 流 速 3.76m/s，龙 口 最 大 流 速 时 抛 投 物 粒 径 1.2m， 采 用 大 块 石 、 钢 筋 石 笼 及 普 通 石 渣 ，材 料 堆 放 在 西 干 沟 出 口 处 。龙 口 抛 投 材 料 特 性 见 表 1-2。 所 需 材 料 见 表 1-3表 1-2 龙口抛投材料特性表预进占区 龙口段 合计特性项目 单位区（3065） （030）最大平均流速 m/s 1.78 3.76最大落差 m 0.18 1.37总抛投料 m3 16341 1517 17858块石粒径 m 00.25 01.2抛投材料特性 块石重量 t 00.01 03.35表 1-3

23、截流工程备料工程量表序号 项目名称 单位 工程量 备注1 钢筋笼 m3 50 25 个，钢筋石笼为 2mx1mx1m，每个装石 2m3，挖机或吊车配合安装。2 块石 m3 20003 石渣 m3 158584 粘土 m3 28655 反滤料 m3 17463.1.4 截流施工(1)截流施工道路截流戗堤主要施工道路为左、右岸 2#、10#施工道路以及新建的截流支线道路，其中截流进占阶段施工道路为右岸 10#施工道路和左岸 2#施工道路新建截流支线道路；新建截流支线道路跨西干沟，沿左岸河床一侧布置，高程为 1163.3m，路宽 12m，满足截流施工要求；施工道路布置见附图二。(2)施工程序截流戗堤

24、施工程序为：预进占段施工预进占段加宽及堤头防护龙口截流。(3)截流时段安排- 9 -初定在 2010 年 09 月 25 日至 09 月 29 日戗堤预进占 35 米，1/2 戗堤位置处预留 20m（龙口顶宽 30m）的龙口宽度，于 2010 年 09 月 30 日龙口合龙。(4)戗堤预进占施工戗堤预进占前需将导流隧洞进口处的杂物清除，使导流隧洞具备顺利分流条件。预进占的过程中，在戗堤上挑脚，视水流情况采取抛大块石对戗堤脚进行保护，按水中抛填块石石渣填筑粘土的顺序进行水中抛填。水上部分进行碾压，最后在主河床位置留 10m（龙口顶宽 20m）宽的区域作为截流合拢的龙口。填筑料来源于引水系统进水口

25、段和坝基开挖有用料和上游临时存渣场石渣料。施工采用反铲配 25t 自卸车运输至戗堤上，推土机平料，振动平碾压实。初步定于 2010 年 09 月初由右岸和左岸同时预进占，预进占过程中，将戗堤顶宽尽量增大，以达到同时满足合拢施工机械操作和抛填防渗土料的要求。戗堤预进占部分在截流前完成。(5)龙口截流及闭气截流龙口填料均采用 3m3装载机、1.2m 3反铲配 25t 自卸汽车直接向龙口倾倒，推土机在戗堤上推渣平料。龙口进占时，利用推土机将上挑角处堤头推成斜坡，以降低入水高程，将块石推入上挑角，然后在戗堤下游侧全断面抛投石渣并加高上挑角处堤头，如此循环进占。到龙口较窄时水流十分紊乱，流速和落差显著增大时，此时利用特大块石，推入上挑角上游侧，用 15 辆 25t 自卸汽车集中排队卸料于龙口堵住龙口，完成合拢。闭气的施工程序为:戗堤抛投块石抛投土石料抛填粘土碾压。(6)截流施工机械截流所使用的主要机械设备如下表 1-4。表 1-4 截流施工主要机械设备表 序号 名 称 型 号 单位 规 格 数量 备 注1 反铲 PC330 台 1.2m3 42 装载机 ZL50 台 3.0m3 23 推土机 TY220B 台 1