水利樞紐工程混凝土施工施工導(dǎo)流

8.2.1設(shè)計條件 18.2.2導(dǎo)流標準 18.2.3導(dǎo)流方式及導(dǎo)流規(guī)劃 18.2.4導(dǎo)流建筑物設(shè)計 68.2.5導(dǎo)流工程施工 128.2.6截流與基坑排水 138.2.7下閘蓄水 148.2.1設(shè)計條件壩址區(qū)河道略彎曲，溝谷開闊，呈不對稱的“V”型，右岸為基巖山坡，坡度較緩。左岸為Ⅰ級階地，地表平坦；右岸為基巖岸坡，坡度40o～50°。經(jīng)水文資料分析可知：每年的5～10月，水量相對較大，劃為汛期，每年的11月～翌年4月，水量相對偏小，劃分為枯水期。8.2.2導(dǎo)流標準本工程為Ⅳ等?。?）型工程，工程樞紐主要建筑物按4級建筑物設(shè)計，次要建筑物按5級建筑物設(shè)計。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303—2004）的規(guī)定，其導(dǎo)流建筑物級別為5級。根據(jù)本工程所處河流的水文特點、首部樞紐的布置及現(xiàn)場地形特點，本工程首部樞紐采用明渠導(dǎo)流方式。導(dǎo)流標準：選用5年一遇洪水重現(xiàn)期（全年），相應(yīng)導(dǎo)流流量為Q20%=486m3/s。廠房導(dǎo)流標準選用5年一遇洪水重現(xiàn)期（全年），相應(yīng)導(dǎo)流流量為Q20%=495m3/s。8.2.3導(dǎo)流方式及導(dǎo)流規(guī)劃（1）導(dǎo)流方式=1\*GB3①樞紐導(dǎo)流方式根據(jù)壩址處地形、地質(zhì)、水位等實際情況，本階段對三種導(dǎo)流方案進行了比較，見表8.2.1。方案Ⅰ（推薦方案）：河床一次斷流，明渠全年導(dǎo)流方式。導(dǎo)流標準：選用5年一遇洪水重現(xiàn)期（全年），相應(yīng)導(dǎo)流流量為Q20%=486m3/s。方案Ⅱ（備用方案）：河床一次斷流，明渠枯水期導(dǎo)流方式。導(dǎo)流標準：選用5年一遇洪水重現(xiàn)期（枯水期），相應(yīng)導(dǎo)流流量為Q20%=188m3/s；度汛標準選用10年一遇洪水重現(xiàn)期（汛期），相應(yīng)流量為Q10%=684m3/s。方案=3\*ROMANIII（比較方案）：明渠全年導(dǎo)流，汛期圍堰過水導(dǎo)流方式。枯水期導(dǎo)流標準：選用5年一遇洪水重現(xiàn)期（枯水期），相應(yīng)導(dǎo)流流量為Q20%=188m3/s。方案Ⅰ、方案Ⅱ與方案=3\*ROMANIII的布置、優(yōu)、缺點、工程量及造價比較見表8.2.1、表8.2.2與表8.2.3。壩址處右岸有鄉(xiāng)級公路通過，左岸有階地存在。考慮到首部樞紐泄洪閘、沖砂泄洪閘及進水口的布置特點，以及冬季寒冷，混凝土無法澆筑，金屬結(jié)構(gòu)閘門與埋件安裝的工期要求等因素，雖然方案Ⅰ比方案Ⅱ工程造價高28.91萬元，但方案Ⅰ可為工序安排創(chuàng)造了條件，能夠保證電站按期發(fā)電，所以本階段推薦首部樞紐采用全年導(dǎo)流方案，主體工程分二階段施工。第一階段（全年）：施工泄洪閘、沖砂泄洪閘壩段、漿砌石副壩段、電站進水口等有關(guān)建筑物到壩頂2743.50m高程。第二階段（枯水期）：導(dǎo)流明渠封堵，河水由完建的泄洪閘、沖砂泄洪閘渲泄，施工左岸副壩未完建部分等。=2\*GB3②廠房導(dǎo)流方式廠房導(dǎo)流根據(jù)岸坡地形、地質(zhì)條件以及尾水渠等建筑物的布置方式采用全年導(dǎo)流方式。（2）導(dǎo)流規(guī)劃=1\*GB3①樞紐導(dǎo)流規(guī)劃根據(jù)首部樞紐建筑物布置特點，推薦方案主體工程施工分二階段進行，施工期共經(jīng)歷兩個汛期。表8.2.1首部樞紐各導(dǎo)流方案特性比較表序號項目名稱單位方案Ⅰ（推薦方案）（全年明渠導(dǎo)流方案）方案=2\*ROMANII（備用方案）（枯水期明渠導(dǎo)流方案）方案=3\*ROMANIII（比較方案）（明渠導(dǎo)流，汛期圍堰過水方案）一導(dǎo)流明渠流量m3/s486（全年）188（枯水期）684（度汛）188（枯水期）684（度汛）明渠底寬m1699渠底坡度0.0030.0030.003明渠邊坡坡比1：1.51：1.51：1.5糙率（漿砌石面層）0.0320.030.03渠道水深m5.24.24.2流速m/s3.993.353.35渠道防滲彩條布彩條布土工膜二上游圍堰高度m6.155頂寬m7.066上/下游坡比1：2.0/1：1.51：2.0/1：1.51：2.5/1：3.0圍堰防滲粘土+彩條布粘土+彩條布土工膜基礎(chǔ)防滲粘土+彩條布粘土+彩條布土工膜鋪蓋三下游圍堰高度m6.055頂寬m7.066圍堰防滲粘土+彩條布粘土+彩條布土工膜基礎(chǔ)防滲粘土+彩條布粘土+彩條布土工膜鋪蓋第一階段（全年，第1年12月～第2年11月）：基坑在上、下游橫向圍堰和縱向圍堰圍護下，河水由左岸導(dǎo)流明渠通過，進行泄洪閘、沖砂泄洪閘壩段、消力池、護坦、縱向?qū)?、左岸漿砌石副壩及電站進水口的施工。導(dǎo)流采用全年導(dǎo)流方式，導(dǎo)流流量為Q20%=486m3/s。第二階段（枯水期，第2年11月～第3年3月）：導(dǎo)流明渠封堵，河水由完建的泄洪閘、沖砂泄洪閘渲泄，施工左岸副壩未完建部分等。導(dǎo)流流量為Q20%=94m3/s。第3年2月中旬，壩體擋水，永久泄洪建筑物泄洪，首臺機運轉(zhuǎn)發(fā)電。至第3年6月底，整個工程全部完工。首部樞紐導(dǎo)流特性見表8.2.4。表8.2.2樞紐導(dǎo)流工程各方案主要工程量比較表項目及名稱方案Ⅰ（推薦方案）（全年明渠導(dǎo)流方案）方案Ⅱ（備用方案）（枯水期明渠導(dǎo)流方案）方案=3\*ROMANIII（比較方案）（明渠導(dǎo)流，汛期圍堰過水方案）項目及名稱單位數(shù)量項目及名稱單位數(shù)量項目及名稱單位數(shù)量導(dǎo)流明渠導(dǎo)流明渠開挖m320271砂礫石開挖m318201砂礫石開挖m314270干塊石護坡（底）m31690干砌石護坡m31795干砌石護坡m31124防滲彩條布m25462防滲彩條布m28976粗砂墊層m3749粗沙墊層m31092拋填塊石m3626復(fù)合土工膜m23746圍堰填筑（渠堤頂）m31397明渠回填（碾壓）m31161明渠回填（碾壓）m39476渠堤頂拆除m31397渠堤頂拆除m311610渠堤頂拆除m39476拋填塊石m3626導(dǎo)流明渠回填m32483上/下圍堰砂礫石開挖m31722/1396砂礫石開挖m32036/867砂礫石開挖m31231/912砂礫石填筑m312067/10139砂礫石填筑m37564/5256砂礫石填筑m36508/6607粘土墊層m3269/266塊石護坡m3590/245斜墻與地下粘土m33246/3243干砌塊石護坡m3261/144堆石體m3714/304干砌塊石護坡m3414/420堆石護腳m3458/576截流戧堤m3821C20砼護坡m31172/1176防滲彩條布m21659/1331防滲粘土m31073/452反濾料m3614/612圍堰拆除m311332/9729防滲彩條布m21789/753復(fù)合土工膜m23538/3470圍堰拆除m316106圍堰拆除m322590表8.2.3導(dǎo)流方案方式比較表項目方案Ⅰ（推薦方案）(全年明渠導(dǎo)流方案)方案Ⅱ（備用方案）(枯水期明渠導(dǎo)流方案)方案=3\*ROMANIII（比較方案）(明渠導(dǎo)流，汛期圍堰過水方案)平面布置圖擋水建筑物上游橫向圍堰、下游橫向圍堰、縱向圍堰上游橫向圍堰、下游橫向圍堰、縱向圍堰上游橫向圍堰、下游橫向圍堰、縱向圍堰泄水建筑物左岸導(dǎo)流明渠左岸導(dǎo)流明渠左岸導(dǎo)流明渠突出優(yōu)點和缺點1．施工簡單，泄水安全，運行方便，整個導(dǎo)流過程對主體工程的施工影響不大。2.金屬結(jié)構(gòu)安裝時間充裕。3.工程造價較大。1．施工簡單、方便。2．主體工程的施工必須在枯水期內(nèi)完成度汛水位以下的部分。3.工程造價低。4.金屬結(jié)構(gòu)安裝工期緊。1.度汛標準低，可全年施工。2.基坑淹沒、抽排水及堰頂砼造價較高.3.適合多汛期。4.工程造價高工程投資(萬元)139.39110.48227.31通過方案比較，結(jié)合中間成果審查會意見，選定方案Ⅰ為推薦方案，即河床一次斷流，左岸明渠全年導(dǎo)流方案為推薦方案。表8.2.4首部樞紐導(dǎo)流推薦方案特性表項目單位分段第一階段第二階段導(dǎo)流時段年/月l/12～2/112/12～3/3導(dǎo)流標準重現(xiàn)期5年（全年）5年（枯水期）導(dǎo)流流量m3/s48694上游水位m2737.20下游水位m2736.80上游堰頂高程m2738.20下游堰頂高程m2737.50泄水建筑物／導(dǎo)流明渠泄洪閘﹑沖砂泄洪閘=2\*GB3②廠房導(dǎo)流規(guī)劃廠房導(dǎo)流從第2年1月至第3年1月，施工期內(nèi)經(jīng)歷1個汛期。廠房在全年圍堰的圍護下進行基坑開挖、砼澆筑、金屬結(jié)構(gòu)、廠房機組的安裝等，河水由束窄河床渲泄。廠房導(dǎo)流采用全年導(dǎo)流方式，導(dǎo)流流量為Q20%=495m3/s。廠房導(dǎo)流特性見表8.2.5。表8.2.5廠房導(dǎo)流特性表項目及名稱單位特性導(dǎo)流建筑物級別級5級導(dǎo)流標準（全年）P=20%導(dǎo)流時段第一年10月～第二年11月導(dǎo)流設(shè)計流量m3/s495擋水建筑物圍堰泄水建筑物束窄河床上、下游水位m2725.7/2725.57圍堰頂高程m2726.7圍堰最大高度m5堰頂寬度m6堰頂長度m1178.2.4導(dǎo)流建筑物設(shè)計首部樞紐導(dǎo)流建筑物布置與泄洪閘﹑沖砂泄洪閘相結(jié)合，導(dǎo)流建筑物包括導(dǎo)流明渠、上、下游橫向圍堰。廠房導(dǎo)流建筑物包括廠房岸邊圍堰。首部樞紐導(dǎo)流建筑物布置見圖8.1，廠房導(dǎo)流建筑物布置見圖8.2。圖8.1首部樞紐導(dǎo)流建筑物布置圖圖8.2廠房導(dǎo)流建筑物布置圖（1）首部樞紐導(dǎo)流建筑物導(dǎo)流建筑物包括導(dǎo)流明渠、上游橫向圍堰、下游橫向圍堰。導(dǎo)流明渠在布置時盡量順直，渠道斷面沿程不變，假定明渠為均勻恒定流。相關(guān)計算公式如下，公式見?水工設(shè)計手冊?第一冊（由華東水利學(xué)院編寫）：A=（b+my）yR=A/X式中：Q——流量，m3/s；A——過水?dāng)嗝婷娣e，m2；C——謝才系數(shù)，m1/2/s；R——水力半徑，m；i——渠道坡度；i=0.3%m——邊坡系數(shù)；m=1.5b——渠道底寬，m；b=16my——水深，m；χ——濕周。渠底與邊坡采用干砌石護坡，水泥漿灌縫，水泥砂漿勾縫，粗糙系數(shù)取0.032，初選三個邊坡系數(shù)1、1.25、1.5分別計算水力最佳斷面各水力要素，計算結(jié)果見表8.2.6。表8.2.6不同邊坡系數(shù)水力最佳斷面計算表流量（m3/s）渠道坡度邊坡系數(shù)糙率hm（m）bm（m）vm（m/s）4860.0031.500.0327.484.534.134860.0031.250.0327.75.44.24860.0031.000.0327.896.544.27按所選邊坡系數(shù)m=1.5時計算實用經(jīng)濟斷面，以便根據(jù)樞紐地質(zhì)、地形條件進行選擇，計算結(jié)果見表8.2.7。表中α為經(jīng)濟實用斷面過水面積與水力最佳斷面過水面積的比值，h/hm與b/h可對應(yīng)α查表求得。表8.2.7m=1.5時的一組實用經(jīng)濟斷面計算表αh/hmb/hh（m）b（m）v（m/s）R（m）110.6067.484.534.133.741.010.8231.6426.1610.114.093.681.020.7612.2115.6912.584.053.631.030.7172.7175.3614.564.013.581.040.6833.1985.1116.343.973.53根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)及水力學(xué)有關(guān)文獻資料，導(dǎo)流明渠的不沖流速可以按4m/s控制，故從邊坡系數(shù)1.5的計算結(jié)果選擇，初選渠底寬16m進行各水位情況下的流量、流速計算，計算結(jié)果見表8.2.8。表8.2.8m=1.5底寬采用16米時渠道內(nèi)水位、流量計算水深h過水面積A濕周χ水力半徑R糙率n謝才系數(shù)C=R1/6/n流量Q流速v1.527.3821.411.280.03232.5655.242.0223823.211.640.03233.9490.462.382.549.3825.011.970.03234.99132.832.69361.526.822.290.03235.88182.92.973.574.3828.622.60.03236.64240.693.2448830.422.890.03237.3305.633.474.5102.3832.223.180.03237.9378.993.75117.534.033.450.03238.41459.153.915.2123.7634.753.560.03238.62493.943.995.5133.3835.833.720.03238.9548.124.11615037.633.990.03239.36645.944.31根據(jù)以上計算結(jié)果，渠內(nèi)水深在5.2米以下時流速小于4.0m/s，且大于不淤流速0.5m/s，應(yīng)能滿足不沖不淤要求。根據(jù)首部樞紐布置特點，導(dǎo)流明渠布置在河床左岸，直線段長約83.9m。由以上計算結(jié)果，選定明渠斷面采用梯形斷面，底寬16m，渠身過水?dāng)嗝鏋?6m×5.2m，兩側(cè)開挖邊坡均為1：1.5，進口高程2732.20m，出口高程2731.90m，縱向坡降為i=0.3%，渠中最大流速為3.99m/s，明渠全段面鋪設(shè)彩條布防滲，彩條布上鋪設(shè)30cm厚的干砌石護坡，水泥漿灌縫，水泥砂漿勾縫。導(dǎo)流明渠剖面圖見圖8.3。圖8.3導(dǎo)流明渠剖面圖上下游橫向、縱向圍堰均采用土石圍堰，堰體防滲采用堰體中間粘土+彩條布；基礎(chǔ)防滲采用開挖深3m，底寬0.8m的槽埋設(shè)粘土+彩條布截水層。上游圍堰堰頂總長136.09m，高6.1m，頂寬7m，迎水面邊坡1：2.0，坡面采用塊石護坡，防護厚度0.3m，背水面邊坡1：1.5，堰頂高程2738.20m。為了防止導(dǎo)流時水流對圍堰上游坡腳的淘刷，上游坡腳設(shè)底寬3.2m、高2.2m的堆石體護腳。下游圍堰堰頂總長80.14m，高6.0m，頂寬7m，迎水面邊坡1：2.0，背水面邊坡1：1.5，迎水面坡腳設(shè)底寬3.4m、高3.3m的堆石體護腳。上、下游橫向圍堰剖面圖分別見圖8.4與圖8.5。首部樞紐導(dǎo)流建筑物主要工程量見表8.2.2。圖8.4上游橫向圍堰剖面圖圖8.5下游橫向圍堰剖面圖（2）廠房導(dǎo)流建筑物廠房導(dǎo)流建筑物布置于廠房尾水渠段，在此圍堰圍護下進行廠房全年施工，尾水渠及其漿砌石護坡段待枯水期施工。圍堰全長117m，最大高度5m，堰頂寬6m，堰頂高程2726.7m，堰體采用砂卵礫石填筑，背水面坡比1：1.5，迎水面坡比為1：2.0，堰腳采用0.5m厚、3m長鋼筋鉛絲籠塊石防護。堰體及堰基防滲采用高壓旋噴水泥灌漿防滲，旋噴體直徑1.1m，孔距1m，孔頂高程2726m，孔底高程2710.3m。廠房圍堰剖面圖見圖8.6。汛期前，根據(jù)需要在施工場地預(yù)備臨時粘土袋，以便及時加高圍堰。廠房導(dǎo)流工程主要工程量見表8.2.9。表8.2.9廠房導(dǎo)流工程主要工程量表項目及名稱單位數(shù)量廠區(qū)圍堰砂礫石填筑m36838高壓旋噴防滲墻（水泥漿）m2057堆石護坡m3519鉛絲籠塊石m3195塑料防滲薄膜（彩條布）623粘土心墻1247圍堰拆除m38799圖8.6廠房圍堰剖面圖8.2.5導(dǎo)流工程施工8.2.5.l施工程序根據(jù)施工進度計劃第一年11月底前完成首部樞紐左岸河床疏浚及導(dǎo)流明渠修筑工作，同年12月工程截流，并完成首部樞紐圍堰填筑工作，第二年1月完成廠房圍堰填筑工作。第三年2月工程下閘蓄水，至第三年6月底前兩臺機全部發(fā)電。8.2.5.2導(dǎo)流工程施工方法（1）首部樞紐導(dǎo)流工程施工=1\*GB3①導(dǎo)流明渠施工導(dǎo)流明渠開挖20271m3，開挖采用TY160馬力推土機集碴，開挖碴料就近堆放，以供上下游圍堰填筑所用。施工設(shè)備可通過臨時公路1進入明渠施工。明渠兩岸邊坡、底板采用彩條布鋪蓋，彩條布上鋪10cm～15cm厚砂礫保護層后設(shè)30cm厚的干砌石護坡，水泥漿灌縫，水泥砂漿勾縫。塊石來自上游1.2km石料場，采用2m3裝載機配10t自卸汽車裝運至工作面，人工砌筑。導(dǎo)流明渠工程自第一年10月開工，至第一年12月中旬結(jié)束。=2\*GB3②圍堰施工第一年12月中旬進行圍堰的施工與截流。上、下游橫向圍堰及縱向圍堰均設(shè)計為土石圍堰，其主要工程量見表8.2.2中的方案=1\*ROMANI。圍堰開挖方法同明渠，上下游圍堰砂礫石填筑料由樞紐開挖碴料供應(yīng)，挖掘機配10t自卸汽車運至上下游圍堰所在處進行填筑，運距分別為至上游圍堰處100m，下游圍堰處80m。水下部分用自卸汽車直接拋填，水上部分分層攤鋪，層厚50cm，TY160推土機推土平料，16t振動碾碾壓4～6遍。石料從上游1.2km的料場運輸至現(xiàn)場。開挖采用2m3反鏟挖掘機開挖，2m3裝載機從土料場裝土，10t自卸汽車直接上堰，水下部分用自卸汽車直接拋填，水上部分分層攤鋪，層厚50cm，TY160推土機推土平料，16t振動碾碾壓4～6遍。開工后第二年8月，主壩體施工基本完畢，可進行圍堰拆除。拆除采用2m3反鏟配10t自卸汽車運碴用于庫區(qū)2.3km公路改造。（2）廠房導(dǎo)流工程施工開工后第一年12月～第二年1月，進行廠房圍堰施工。廠房圍堰設(shè)計為土石圍堰，其主要工程量見表8.2.6。廠房圍堰施工方法同首部樞紐圍堰。開工后第三年1月，電站廠房施工基本完畢，可進行廠房圍堰拆除。拆除采用1m3反鏟配10t自卸汽車運往上游臨時碴場堆放，用于公路加高等。8.2.6截流與基坑排水8.2.6.1截流=1\*GB3①截流時間及流量根據(jù)施工總進度安排，首部樞紐截流宜選在汛后第一年枯水時段的12月初進行，截流標準采用壩址區(qū)12月份5年一遇月平均流量，Q20%=40.5m3/s。=2\*GB3②截流方式及備料根據(jù)截流水力計算成果，截流時水深較淺，因此采用土石圍堰直接進占。導(dǎo)流明渠開挖料堆存于左岸階地，該料可用于截流戧堤的進占料及圍堰填筑料。為確保截流成功，需從上游石料場開挖料中揀集一定數(shù)量的大塊石堆存于右岸階地，另外尚需備置一部分鋼筋籠和四面體作為截流備料。=3\*GB3③導(dǎo)流明渠封堵導(dǎo)流明渠封堵安排在第二年11月進行，此時流量為Q20%=94m3/s，水位為2734.06m，屆時，河床3孔泄洪閘﹑1孔沖砂泄洪閘的施工已基本完畢，具備過水條件。封堵時水深為2.0m，因此采用土石填筑直接進占。首先用裝載機在明渠進口上游堆積砂礫土石逼進河水由主河道泄洪閘泄流，使副壩缺口及壩