某水電站施工導流工程設計總結

PAGExx水電站施工導流工程設計總結1工程概況xx水電站位于xxxx縣境內，是汀江干流上的主要水電站，裝機容量600MW，壩址以上流域面積7907km2，占汀江流域面積的67%。大壩采用碾壓混凝土重力壩，大壩壩址兩岸山體雄厚，河谷狹窄，呈“V”字形。汀江屬山區(qū)性河流，洪枯洪量相差懸殊，枯水期河面寬僅30m，多年平均流量為232m3/s，工程能否順利施工，施工導流設計是關鍵。該工程1996年5月開工，98年9月截流，2000年12月下閘蓄水，2001年發(fā)電，2003年8月竣工。2導流方式選擇根據施工進度安排并考慮到工程特點，本工程施工導流過程可分為：前期、后期、下閘蓄水三個階段。前期即從1998年9月12日原河床截流至1999年汛后。其中截流后至次年4月為枯水期，采用圍堰擋水，隧洞過流方式，汛期高溫季節(jié)大壩停止施工，該時段采用壩頂過水與導流洞聯(lián)合泄流方式渡汛；1999年10月下旬至2000年12月下閘蓄水前為后期，該階段由壩體臨時斷面擋水，導流洞及泄水底孔聯(lián)合過流與渡汛；下閘后至2001年4月底蓄水期間各月各頻率的洪水由泄水底孔及溢洪道下泄，該階段為下閘蓄水期。3導流擋水建筑物設計根據不同的施工階段，導流擋水建筑物有所不同，前期從河床截流后至1999年汛后，主要依靠上、下游施工圍堰擋水，創(chuàng)造基坑干地施工條件；后期及下閘蓄水期則依靠大壩施工臨時斷面擋水，下面僅介紹施工圍堰的設計情況。3.1上游施工圍堰上游圍堰曾對土石圍堰與混凝土圍堰做過方案比較，由于土石圍堰斷面過大，在一個枯水期要完成圍堰修筑及圍堰頂高程以下主體工程施工難度較大。而采用碾壓混凝土圍堰可為主體工程碾壓混凝土施工采集施工參數，因此采用碾壓混凝土重力式結構。根據施工進度安排，該圍堰僅使用一個枯水期，至1999年汛前大壩已上升至堰頂高程以上，因此，圍堰設計擋水標準為枯水期5年一遇(10月～次年3月)，設計流量為2120m3／s。上游圍堰位于壩上游約40m處，頂寬5m，上游面垂直，下游面坡度為1：0.75，堰頂高程為96.5m，最大堰高27m。圍堰基礎為弱風化花崗巖，僅有規(guī)模較小的斷層通過，地質條件較好，除對斷層進行挖槽采用插筋混凝土塞處理外，未進行其他基礎處理工作。上游圍堰為4級建筑物，設計工況分正常擋水工況和汛期過流工況，過流工況復核洪水標準為全年20年一遇，Qmax為6950／s，過流時大壩高程已超過堰頂，圍堰近于靜水淹沒狀態(tài)。各工況設計荷載有：導流擋水工況(1)：水推力＋自重＋揚壓力導流擋水工況(2)：水推力＋浪壓力＋自重＋揚壓力過流工況：近于靜水淹沒狀態(tài)，穩(wěn)定及應力皆可滿足要求。根據分析計算，各工況下應力及穩(wěn)定安全系數均能滿足要求。3.2下游施工圍堰下游圍堰在設計時考慮到其將來在運行期將作為二道壩，因此也采用碾壓混凝土重力式結構。其設計擋水標準同上游圍堰，堰頂高程7.0m，最大堰高9m。圍堰布置在壩下游約200m處，堰基為弱風化花崗巖，僅有較小的F8斷層及J1節(jié)理密集帶通過，基礎條件較好。對堰基斷層采用挖槽澆混凝土塞及固結灌漿加固基礎進行處理，不設排水與防滲等其他基礎處理措施。下游圍堰頂寬6.0m，上游面垂直，下游面坡度1∶0.75。為三級建筑物，設計洪水標準為50年一遇，相應洪峰流量為8400m3／s，校核洪水標準為500年一遇，相應洪峰流量為12000m3／s。因此，下游圍堰設計工況分：施工期導流擋水工況，運行期設計過流、校核過流三種工況。通過計算分析，各工況下的應力及穩(wěn)定安全系數均能滿足要求。圍堰施工時發(fā)現(xiàn)河床左岸有一較深沖坑，左岸岸坡風化層較原資料為厚，河床基巖最低出露高程約為60～62m，且高程變化較大，出露高程較原地質資料低6～8m，深坑部位采用常態(tài)混凝土澆至63.5m高程，再按RCC二道壩1∶0.75起坡。另因基坑加深后基坑放坡受到下游施工土石圍堰限制，將二道壩軸線往上游平移5.0m。根據開挖揭露的地質情況，下游圍堰堰基總體上節(jié)理較發(fā)育，但巖石大多呈微弱風化，強度較好，河床左岸深槽系由F8斷層形成，斷層兩側巖體完整、堅硬，基本滿足作為二道壩的基礎要求。對調整后的二道壩進行復核，其穩(wěn)定及應力也均能滿足要求。根據復核結果與揭露的地質情況，對下游圍堰即二道壩做如下處理：（1）在二道壩上游打2排插筋，規(guī)格Φ25，間距3.0m，入巖1.5m。（2）根據堰基地形變化對二道壩伸縮縫進行調整。（3）取消固結灌漿，保留上游一排深8m孔進行灌漿加固基巖并起帷幕作用。（4）深槽側面陡坎打插筋，間排距為3.0m,入巖1.5m。4導流泄水建筑物設計本工程根據不同的施工階段，其導流泄水建筑物有導流洞、泄水底孔及溢洪道等。下面僅介紹導流洞的設計與施工情況。本工程設置一條導流隧洞，布置在右岸，由進、出口明渠段，進口段及洞身段組成，導流洞過水斷面為11m×l5m方圓形，過流面積156.4m2，洞身全長351.3m，進出口底板高程分別為69.0m、68.0m。由進、出口明渠與原河道相接，在進口段樁號導0＋000處設置封堵鋼閘門門槽，尺寸為2.75m×0.7m(寬×深)，相應洞頂上設有下閘時的啟閉機排架。1999年導流洞與壩體共同渲泄全年20年一遇洪水時洞內最大流速為13m/s；2000年與泄水底孔共同渲泄全年100年一遇洪水時，洞內流速分別為28.04m/s(雙峰)及27.72m/s(單峰)，遇全年20年一遇洪水時，洞內流速24.67m/s。4.1導流隧洞結構設計4.1.1進口明渠段進口明渠段為開敞式喇叭型引渠，位于樁號0－016.375m以前，長約110m左右，根據水流流速分布與水力試驗成果及地質情況，進口明渠兩側開挖邊坡1∶0.33，導流洞前20m，即樁號0－016.375～0－0.36m，明渠邊坡高程85m以下采用混凝土襯護，導流洞口直墻與梯形明渠采用不對稱的垂直喇叭直墻漸變連接。4.1.2進口段及啟閉機排架進口段(0-016.375～0＋006m)段長22.375m，前部0－016.375～0～001.375m為1/4橢圓進口漸變段，洞高從前到后為22.5m漸變到正常高度15m，洞寬不變，0－001/375～0＋001.375m為開敞式門槽，0＋001.375～0＋006m段為工作平臺段與排架基礎段。進口段為鋼筋混凝土結構。啟閉機排架位于樁號0＋000m門槽上部，底部高程86.5m(洞頂)，頂部高程109m，與撫石公路恢復段齊平，排架柱尺寸120cm×120cm，柱基落在進口段襯砌邊墻及回填的大體積混凝土上部。采用框架結構。啟閉機上部高程109m工作平臺寬8.70m，長16.00m。xx導流洞封堵鋼閘門，采用分節(jié)制造現(xiàn)場組裝沉放，分節(jié)最大單重28t，考慮到閘門運輸、就位、組裝施工方便，排架設計時考慮了兩種施工方案：一種是單節(jié)閘門由設在排架左側下游與高程109m撫石公路相聯(lián)的施工便橋滾動移至排架頂后，由設在排架上的起吊設備起吊就位組裝，另一方案是閘門單節(jié)由設在排架右側工作橋上大型起吊設備直接起吊就位組裝。閘門組裝完畢后則由設在排架下游右下方撫石公路上的卷揚機通過滑輪組提升閘門下閘封堵。工作橋擱置牛腿及便橋擱置牛腿在排架施工時已同時施工。便橋與工作橋可根據施工需要確定是否修建，實際施工時采用第一種方案。排架設計主要荷載有：活載：5kN/m2，工作橋牛腿荷載：120t/個，下閘啟門荷載(下閘后在2h內還可以提起)，自重。4.1.3洞身段樁號0＋006.0～0+351.30m為洞身段，其結構設計根據洞身沿線地質條件、壩軸線位置、堵頭布置、受力情況等，采用不同支護方式。（1）0+006.00～0+066.00m段：該段中0+006.00～0+045.00m范圍為新鮮巖石，屬Ⅰ、Ⅱ類圍巖，0+045.00～067.00m范圍內受斷層f6、f1-1、及F1影響，尤其是F1斷層較寬達1～3m，為弱風化巖石，該段下閘蓄水后承受外水頭近100m(未乘折減系數)，采用鋼筋混凝土受力襯砌，襯砌厚度為1.5m和1.2m，對斷層破碎帶在開挖后采用錨桿掛網噴混凝土加強支護。（2）0+066.00～0+275.00m段：該段地質較好，地質判斷為基本穩(wěn)定即Ⅱ類圍巖，巖石大部為微風化和新鮮巖石，該段通過的主要斷層為F44，寬0.7m，此外該段0+215.00～235.00m范圍右邊墻及0+270.00～0+275.00m范圍內右邊墻發(fā)育有數條節(jié)理，相互切割，分別采用錨筋樁、錨桿加固處理。該段采用系統(tǒng)錨桿支護，同時考慮到洞內流速較大，也為加大過流能力，0+066～0+275m段范圍均采用錨桿支護、40cm厚鋼筋混凝土薄層襯砌。（3）0＋275.00～0＋351.30m段：根據地質資料，該段圍巖屬基本穩(wěn)定圍巖，設計僅對0+331.3～0+351.3m洞口段進行鋼筋混凝土受力鎖口襯砌，其余0+275.0～0+331.3m段為錨桿支護混凝土薄層襯砌。錨桿支護設計以工程類比為主，并采用規(guī)范推薦的經驗（公式）參數及極限平衡理論進行計算復核，同時結合施工臨時支護，選定系統(tǒng)支護錨桿參數如下：錨桿直徑φ25，錨桿長度L=300cm，錨桿間距@200cm×200cm。4.1.4出口明渠段導流洞出口明渠長約110m，底高程為68.0m，根據地質資料，巖石為微風化或新鮮巖石，開挖邊坡1∶0.33。為減少水流對出口及對岸公路與尾水渠的沖刷，導流洞出口明渠采用圓弧擴散并將水流逼向下游，同時對洞口外30m范圍的明渠邊坡底板采用混凝土襯砌，以避免高速水流沖刷破壞。4.1.5其他（1）根據計算和試驗成果，導流洞過流流速較大，最大達28m/s，故洞身混凝土均采用R28250，進出口、排架、明渠護砌采用R28200混凝土。（2）對洞身段(0＋006～0＋551.3m)全段進行回填灌漿，灌漿孔孔徑φ55mm，環(huán)距2.5m，排距3.0m，孔深入巖15cm，分二序施工。（3）根據計算分析受力襯砌混凝土結構主要受下閘蓄水工況外水壓力控制，并考慮到薄襯結構安全，要求對全隧洞圍巖進行固結灌漿后施打排水孔，以減少作用在襯砌混凝土上的外水壓力。固結灌漿孔孔徑φ55mm，環(huán)距4.0m，排距3.0m，人巖深度6.0m，灌漿壓力一序孔為0.6