第05章導流和施工排水

第05章導流和施工排水05.1流域水文特征本工程壩址以上控制流域面積22662km2，占岷江上游流域面積的98%，河床平均比降約5‰；多年平均流量469m3/s，年徑流總量148億m3，占岷江上游總量的97%。根據(jù)紫坪鋪水文站1937~1986年徑流資料，經(jīng)水文分析計算，紫坪鋪水庫工程壩址水文特征成果表見下各表。5.1計算時段(年)（m3/s）設計流量（m3/s）P=10%P=50%P=90%6月~翌年5月469551463385主汛期（6~9月）813973807661枯水期（1月~3月）143169142時段均值設計流量（月）(m3/s)5%10%20%117421620519521431741671593186247233216445074765355859811540137012001932512472206~92470444037603070848130011701030425595548502243306292272月上中下上中下上中下均值（m3/s）690611485381309263228202182Q5%(m3/s)1040947703514505337296263237Q10%(m3/s)945855645480383318278246222Q20%(m3/s)84275858244235529726023020705.2導流方式及導流程序本工程導流方式采用“斷流圍堰，隧洞導流”方式，前期上游來水后期上游來水由壩體臨時斷面擋水，隧洞導流。導流程序：2002年11月25日完成截流；2002年11月26日，戧堤擋水，隧洞導流；2#導流洞導流；2004年10月1日1#導流洞下閘封堵，壩體臨時斷面擋水，2#導流洞導流；2004年12月1日2#導流洞下閘封堵，壩體臨時斷面擋水，沖砂放空洞導流，1#、2#導流洞改建為1#、2#泄洪排砂洞；2#泄洪洞、沖砂放空洞導流。05.3工作項目1上、下游圍堰施工2導流洞進、出口圍堰拆除3截流4基坑排水5下游圍堰拆除05.4上、下游圍堰設計05.4.1說明由于紫坪鋪水利樞紐工程屬I級永久建筑物，根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范（試行）》SDJ338-89的規(guī)定，導流建筑物級別定分Ⅳ級。導流建筑物洪水標準為：土石圍堰洪水重現(xiàn)期為20~10年，本工程圍堰導流洪水標準選為十年一遇（P=10%）。上游圍堰擋水水位為792.6m，圍堰與壓重體結合部位的設計干密度大于2.0t/m3，采用石碴填筑。下游圍堰擋水水位為748.6m，堰體采用石碴填筑。上、下游堰體基礎河床覆蓋層10~15m，覆蓋層由第四層全新統(tǒng)沖堆積層組成。05.4.2上游圍堰堰體設計上游圍堰為土石圍堰，堰頂高程794.5m，最大堰高45.5m，頂寬12m，長266m圍堰基礎置于河床覆蓋層上。上游邊坡1:2，下游邊坡1:1.5，坡面擬采用厚0.6m干砌石保護，堰頂路面為泥結石。05.4.3下游圍堰堰體設計05.4.4堰體防滲設計針對堰基地層情況和圍堰施工特點，對堰基防滲體擬采用塑性砼防滲墻。上游圍堰▽756.0m以下擬采用塑性砼防滲墻防滲，防滲墻底部伸入基巖0.5m，▽756.0m以上采用土工膜防滲。下游圍堰▽746.0m以下采用塑性砼防滲墻防滲，防滲墻底部伸入基巖0.5m，▽746.0m以上采用土工膜防滲。本工程采用的土工布為滌綸針刺無紡布，土工膜為兩布一膜的復合土工膜，規(guī)格為300g/m2/1.0mmHDPE/300g/m2，土工膜采用高密度PE膜，上下兩面土工布為滌綸針刺無紡布。墻體塑性砼性能指標如下：R28抗壓強度彈性模量滲透系數(shù)泊松比坍落度擴散度2.0Mpa500Mpa≤1×10-7cm/s0.25~0.3018~2234~38墻體接頭形式采用雙反弧形式，接頭孔長度1.0m。05.4.5圍堰主要工程量1.堰體填筑工程量序號單位數(shù)量1上游戧堤施工(石碴)萬m33.72石碴填筑（壓重體部分）萬m322.33上游圍堰石碴填筑（其它部分）萬m344.54上游圍堰干砌石護面萬m32.45土工膜鋪設m285006下游圍堰石碴填筑萬m32.47下游圍堰干砌石護面萬m30.28土工膜鋪設M217002.防滲墻工程量表5-605.5上、下游圍堰施工05.5.1堰體填筑施工上游圍堰填筑由于上游圍堰左岸部分作為壓重體一部分，其填筑方法與施工工藝與壓重體相同，工程量約22.3萬m3，其施工措施詳見第十二章（壓重體填筑）。下游圍堰由右岸向左岸單向進占，戧堤頂作為防滲墻施工平臺且應滿足交通要求，故戧堤頂寬擬定24m，施工道路利用1#公路，填筑料利用壩基前期開挖料和導流洞出口圍堰水上開挖料，填筑工程量2.4萬m3，填筑料用PC200反鏟（2.0m3）挖裝，20t自卸汽車運輸至圍堰填筑面。水下填筑采用連續(xù)級配的砂卵石或開挖的砂巖石渣料。當填筑至745高程后，即開始進行防滲墻施工，防滲墻施工后，下游圍堰746m高程以上及上游圍堰非壓重體部分756m高程以上，堰體填筑與土工膜鋪設兩側的砂卵石填筑協(xié)調進行，每層填筑厚度0.8m。05.5.2基礎防滲墻施工一、施工方法1、施工程序上、下圍堰防滲墻均先施工非龍口段，后施工龍口段。各段施工按槽段劃分，分期進行，先施工一期槽段，后施工二期槽段。各槽段施工程序如下圖所示。澆筑導向槽鋪設水水水水排除廢渣 排除廢渣 2、槽段劃分綜合考慮地層條件、地下水流速、泥漿性能、砼供應強度和施工設備性能，擬定上游圍堰非龍口段一期槽段長度為5.8m，龍口段一期槽段長度3.3m，下游圍堰一期槽段長度5.8m，接頭孔作為二期槽段，長度1.0m。上、下游圍堰防滲墻分別劃分為59個和47個槽段，槽段數(shù)總計106個。一、二期槽孔布置形式見下圖:0,81,70,81,70,810,81,70,81,70,85,8一期槽段5,8一期槽段5,8一期槽段非龍口段槽段劃分及接頭形式（尺寸：m）圖5-1二期接頭孔1,71,70,80,81,71,70,80,83,3一期槽段3,3一期槽段3,3一期槽段龍口段槽段劃分及接頭形式（尺寸：m）圖5-23、槽孔建造：采用泥漿固壁，沖擊鉆機、抓斗聯(lián)合沖抓成槽。非龍口段一期槽孔采用“三鉆二抓”法成槽，龍口段一期孔采用“二鉆一抓”法成槽，二期接頭槽孔采用雙反弧鉆頭由沖擊鉆沖擊成槽。計劃選用設備：①CZF—1200型沖擊反循環(huán)鉆機，用于沖擊主孔、基巖部分、砼接頭及可能遇到的大漂石；②意大利BH—12液壓導板抓斗，用于抓副孔；鉆孔遇有大孤石、漂塊石時，擬用鉆孔預爆或水下聚能爆破法予以破碎；鉆孔如發(fā)生漏漿，擬用鋸末及水泥漿進行堵漏處理；槽孔建造過程中，經(jīng)常檢查孔位、孔寬、孔斜、孔深、孔形等，使各項指標均控制在允許范圍以內。施工中擬采取以下措施防止槽孔坍塌；對表層3—5m松散層，采用擠密法處理，即在槽孔施工前向導槽內倒入大量粘土，并沖擊干打來擠密周圍松散地層；采用短槽孔；采用優(yōu)質泥漿；采用合適堵導措施，降低地下水頭，減少地下水流速。槽孔施工時，如發(fā)生槽孔坍塌，擬采用以下措施處理：回填粘土至孔口，待槽孔穩(wěn)定后再鉆進，鉆進時，提高泥漿比重，除清孔采用泵吸外，其余均采用抽筒出渣；對塌孔不嚴重或掉塊的槽孔采用邊鉆進邊投粘土塊或水泥塊的方法，以增強固壁能力，提高鉆進效率；對撐導向槽，防止坍孔嚴重時導向槽倒塌。造孔至基巖后，及時采取巖屑樣，與地質人員一起鑒定，確保槽底深入基巖0.5M。4、固壁泥漿（1）初擬泥漿性能指標量量值靜切力mg/cm2（2）制漿粘土擬在猴子坡料場開采，該料場土料粘粒含量較高，估計可達造漿要求，如試驗后不能達到，擬在泥漿中摻加膨潤土、純堿和CUC、FCC等外加劑。（3）泥漿制備：采用2m2臥式泥漿攪拌機攪拌，泥漿配比和攪拌時間嚴格控制，上、下浮動差不超過規(guī)定值的5—10%。泥漿輸送：選用BW250/50型泥漿泵，輸漿管選用φ100鋼管。（4）泥漿貯存：建立貯漿池，上游左、右岸各設一個、下游設一個，容量為200m3。（5）泥漿循環(huán)：采用反循環(huán)砂石泵抽吸孔底漿和鉆渣，經(jīng)施工平臺外的泄?jié){溝至沉淀池，經(jīng)沉淀處理后合格的泥漿再經(jīng)平臺下的回漿溝返回到槽孔內，如此循環(huán)使用，以降低成本，減少環(huán)境污染。沉淀池內的沉渣用反鏟定期清理。4、清孔換漿利用沖擊反循環(huán)砂石泵清孔，同時向孔內補充優(yōu)質清孔泥漿。清孔結束后應達到如下標準：（1）孔底淤積厚≤10cm;（3）孔內泥漿粘度≤30s;（4）孔內泥漿含砂率≤12%;5、接頭刷洗接頭孔造孔結束后，采用鋼絲刷鉆頭分段上、下刷洗，將接頭孔兩端一期槽孔混凝土上所附泥皮及地層殘留物全部清除，清除標準是，作業(yè)后孔底淤積不再增加。6、塑性砼生產、運輸、澆筑①塑性砼的配合比如下表材料名稱水泥細粘土混合石砂水外加劑1外加劑2用量kg/m3409107602300.2220.6②砼生產：采用JS-500型強制式攪拌機拌制。砼生產能力25m3/h以上。砼中摻加的粘土，以泥漿形式拌入，泥漿比重按拌砼中所需的粘土量和水量通過現(xiàn)場計算確定。由于工期較緊，為使防滲墻盡早發(fā)揮作用，砼中摻加適量早強劑，其摻用量通過現(xiàn)場試驗確定。③砼運輸：選用6m3砼攪拌車運至孔口集料槽中。④砼澆筑：采用直升導管法，導管內徑選用230mm，法蘭連接。一期槽孔下設兩根導管，二期槽孔下設一根導管。澆筑前根據(jù)槽長、孔深合理配置導管位置。澆筑過程中控制砼上升高度，保持砼面均衡上升。并指導砼導管合理拆卸，控制導管埋深在1.0-6.0m之間。砼灌注應在清孔結束后4小時內進行，因故不能按時開澆，則應利用澆注導管進行二次清孔，再次清孔合格后，再開澆。砼隔漿器采用皮球膽，導管底距孔口底宜為25—30cm，砼首次灌入量一定要充足，確保其一舉將導管埋入1.0m以上。為防止停電造成砼澆筑中斷，擬在現(xiàn)場自備容量為200KVA的柴油發(fā)電機。7、墻頂鑿除和與土工布連接處理澆筑后防滲墻頂高程上堰為755m，下堰為745m，當墻身砼達到一定強度后，進行墻頂砼鑿除。初擬鑿除50cm，鑿除后墻身砼須致密，無浮漿，再澆筑80×60蓋帽混凝土，土工布須折疊埋入蓋帽混凝土40cm。二、施工布置（1）上、下游圍堰防滲墻施工平面布置：為便于排漿棄碴，上游圍堰防滲墻施工時，施工平臺布置在上游側，下游圍堰則布置在下游側，作為CZF-1200鉆機、抓斗工作平臺、供水、供漿、動力線、配電盤等布置見施工平臺布置圖5-3、5-4。上游防滲墻施工平臺高程756m，下游施工平臺746m。````（2）砼臨時攪拌站、泥漿站布置上游圍堰設在左、右岸戧堤進占施工道路下游側分別布置2個砼攪拌站、2個泥漿站，制漿站高程760m。下游圍堰砼攪拌站、泥漿站布置在右岸戧堤進占施工道路下游側，制漿站高程750m。每個泥漿站旁邊布置一個2m×10m×10m貯漿池。（3）導向槽導向槽采用砼導向槽，采用C15砼澆筑而成，底部適量配筋，砼中摻加早強劑，以利鉆機及早工作，結構尺寸見圖5-4。三、工期分析上、下游圍堰防滲墻施工占上、下游圍堰施工進度直線工期，起控制性作用。（1）上游戧堤非龍口段防滲墻長150m，分39個槽段，成墻面積約2100m2，按日平均成墻面積30m2，正常施工期為70天。上游龍口段長度約53m，分20個槽段，成墻面積970m2，按日平均成墻面積為39m2，正常施工期25天，此工期為控制工期。（2）下游戧堤截流前預留50m龍口，龍中位置左岸，非龍口段防滲墻長110m，共分34個槽段，成墻面積約1670m2，按日平均成墻面積24m2，正常施工期為70天。龍口段防滲墻分13個槽段，成墻面積約764m2，按日平均成墻面積為31m2，正常施工工期25天。四、防滲墻施工主要設備1、主要造孔設備用量根據(jù)地質情況及CZF-1200沖擊鉆性能，CZF-1200的成墻綜合工效按5m2/臺日計算，設備數(shù)量計算如下：工程項目名稱上游圍堰防滲墻下游圍堰防滲墻非龍口段龍口段非龍口段龍口段需成墻面積97076470257030綜合工效（m2/臺日）5555沖擊鉆機數(shù)量（臺）67.84.7經(jīng)計算后選定投入本工程施工的CZF-1200沖擊鉆數(shù)量為：上游圍堰臺BH-12液壓抓斗，備用2臺，總計6臺。2、主要制漿設備用量泥漿攪拌設備采用2m3臥式泥漿攪拌機，該機生產率為18m3/臺班（按每次1.5m3，每次攪拌40分鐘計）。根據(jù)以往經(jīng)驗，0.8m墻厚每進尺耗用泥漿2.5m3，則成墻每平米3.1m3，本工程上游圍堰高峰期日成墻約40m2，則需漿120m3/日。取不均1.8=216m2/d，則需2m2泥漿攪拌機左右岸各3臺，1臺備用，共需7臺。按此計算下游圍堰左、右岸各設置攪拌機各2臺，1臺備用，共需5臺。3、主要輸漿設備用量05.6截流05.6.1截流戧堤施工截流采用單戧雙向立堵方式，戧堤分別由左岸、右岸向河床進占，該戧堤最大堤高7m，總長約200米，非龍口段長約147米，龍口段長53米，上下游坡比擬為1:2.5，由于該戧堤需滿足交通要求且做為防滲墻施工平臺，故戧堤頂寬擬設24m，頂部高程擬定為756m，戧堤其結構斷面詳見（ZPP/ZC1-11）。由于堰基防滲工期要求，其非龍口戧堤在2002年9月15完成，其進占強度約10m/d，填筑最大強度約2000m3/d，由于進占時段屬主汛期，按9月下旬最大流量1020m3/s計算，進占物料龍口寬應預留約60m，上、下游水位最大落差1.6m，最大流速4.5m/s，坡腳采用鉛絲籠防沖。束窄段為100米后，拋填物料粒徑擬定0.4~0.7m，最大料徑約1m，此段工程量約1萬m3，進占物料右岸取自青云坪料場，左岸取自侏羅壩。根據(jù)施工強度，機械設備擬采用2臺PC200，05.6.2截流時段和截流標準選擇根據(jù)汛期的水文特征、氣候條件和施工情況，截流施工擬在11月底，根據(jù)該月旬平均流量和水文、氣象預報資料綜合分析，選定截流時間、截流標準采用10年一遇的11月下旬平均流量318m3/s。05.6.3截流指標根據(jù)資料，經(jīng)計算截流指標如下：表5-10截流方法（m）最大落差(m)最大流速（m/s）戧堤頂寬(m)單戧雙向立堵523.22405.6.4截流物料戧堤填筑料利用導流洞進口圍堰開挖棄料，龍口位置不考慮使用圍龍口分區(qū)示意圖（圖5-5）截流物料備用情況如下：龍口分區(qū)Ⅲ區(qū)小計材料用量(m3)（1~0.7m）400——400中石(0.7~0.4m)1000280020004900石碴(<0.4m)800180034006000落差（m）3.2~2.32.3~1.01~0總拋投量11300m3流速（m/s）5.8~4.74.7~3.1左岸截流施工，物料取自侏羅壩，至龍口最大運距約0.5km，右岸截流物料取自青云坪料場，至龍口最大運距約1km。截流施工以右岸為主，在合龍之前，兩料場均利用反鏟挖掘機將大石、中石、石碴分區(qū)堆放，青云坪料場備料約7300m3，侏羅壩備料約4000m3。但為確保截流成150×100×100cm。05.6.5截流拋投強度及主要機械投備合龍計劃完成時間30h，其最大拋投強度約為400m3/h。配置8臺32t自卸車，料場各2臺4m3斗容的反鏟挖掘機，龍口段配置2臺320馬力推土機。05.7基坑排水05.7.1基坑初期排水基坑初期排水在上、下游圍堰高噴防滲墻完成（閉氣）后進行，基坑積水量約15萬m3?；映跗谂潘當M按5天排干考慮，排水總量按2.5倍基坑積水量考慮，則排水強度為3000m3/h，因基坑內水深較淺，水泵布置于下游圍堰內坡側，固定式布置，布置11臺IS200-150-200（排水量380m3/h，揚程11m）。05.7.2經(jīng)常性排水經(jīng)常性排水主要由圍堰滲水、施工棄水及雨水組成。下游圍堰內側擬設5臺IS200-150-200（排水流量380m3/h，揚程05.8圍堰拆除05.8.1導流洞進、出口圍堰拆除1#、2#導流洞進口圍堰長約360m，拆除總工程量約8.4萬m3，安排2002年11月17日開始施工，圍堰挖除采用分層開挖，先常水位以上開挖，再常水位以下，為不影響截流期間導流洞導流，導流洞進、出口圍堰拆除11月24日全部結束，2臺PC400反鏟挖掘機同時施工，從中間向后推，配置6臺32t自卸車，運至上游截流戧堤處，其余棄料運至業(yè)主指定棄碴場。出口處圍堰開挖工程量約1.6萬m3，安排2臺PC200反鏟挖掘機，配置4臺20t自卸車出碴，水上部分運至下游圍堰用于戧堤填筑，水下部分運至業(yè)主指定棄碴場。05.8.2下游圍堰拆除下游堰體拆除采用PC-200反鏟挖掘機挖除，自卸車運至棄碴場，為恢復河床原貌，水下防滲墻采用小藥量水下爆破，圍堰拆除總量約3.4m3。05.9進度安排序號單位數(shù)量1戧堤施工(石碴)萬m33.72002.9.1—2002.9.152導流洞進、出口圍堰拆除萬m32002.11.17—2002.11.243截流項12002.11.254上游土石圍堰施工石碴填筑（壓重體部分）萬m3252002.12.21—2003.5.30石碴填筑萬m345.72002.12.21—2003.5.30防滲墻施工m246002002.9.16—2002.12.20土工膜鋪設m285002002.12.21—2003.5.305下游土石圍堰施工石碴填筑萬m32.42003.12.21—2003.1.30防滲墻施工m219002002.9.16—2002.12.20土工膜鋪設m217002003.12.21—2003.1.306基坑排水項12002.12.21~2004.6.307下游圍堰拆除m32.42005.2.15-2005.3.1505.10施工度汛05.10.1各施工時段度汛標準及度汛面貌2002年11月初進行截流施工，2002年12月~2003年5月，上、下圍堰施工形成。2003年6月~2004年6月，大壩壩體填筑平均高度已到796高程，上游洪水由上游圍堰擋水，導流洞泄流，度汛標準為全年十年一遇（P=10%）。2004年6月~2006年12月，壩體臨時斷面擋水，上游洪水由1#、2#泄洪洞、沖砂放空洞導流。05.10.2渡汛措施1.嚴格按照工程進度計劃，保質保量完成工程進度各時段達到安全渡汛面貌。2.按照《水電基本建設工程防汛管理暫行條例》，承擔防汛責任和義務。在防汛指揮部門統(tǒng)一指揮下，積極與氣象、水文部門取得聯(lián)系，建立完善的水情、氣象預報系統(tǒng)。3.做好導流建筑物和已建永久建筑物的保護，汛后及時進行檢查和修復。4.每年將該年度的安全渡汛措施報告以及各分項工程的形象進度報防汛指揮部和工程師核準。5.汛期成立防汛小組，負責防洪工作，保證24小時有人值班，準備充足的人員、材料、設備、保證人員材料設備能及時調用，組織抗洪搶險，把洪水的損失降到最低限度，并在洪水過后盡快恢復生產。05.11質量保證要求一、防滲墻施工質量保證要求（1）砼防滲墻工程系隱蔽工程，嚴格按照施工技術規(guī)程施工，切實保證工程質量。（2）砼抗壓強度，抗?jié)B標號，彈性模量必須符合設計標準，強度保證率要在80%以上。（3）對工程質量要如實準確記錄，文字簡潔，數(shù)據(jù)清晰可靠。（4）資料及時整理繪制砼澆筑指示圖表等進行分析，并隨時為驗收做好準備。其檢查內容和質量標準見下表（主要檢查項目前注▲):表5-13項次質量標準1234槽孔槽孔中心偏差▲槽孔孔深偏差▲孔斜率槽孔寬正負3cm不得小于設計孔深小于0.4%滿足設計要求（包括接頭搭接厚度）56789清孔▲接頭刷洗▲孔底淤積孔內漿液密度