芭蕉河面板堆石坝施工设计方案.docx

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芭蕉河面板堆石坝施工设计方案

设计说明书目录

一、基本资料：

1.1、工程概况：

1.2、水文：

1.3、工程质量

1.4、建筑材料:

1.5、坝线坝型及枢纽布置案比选：

1.6、主要建筑物：

二、设计依据：

三、混凝土面板堆坝趾板施工：

3.1、趾板施工技术参数及布置案：

3.2、混凝土浇筑前的准备工作：

3.3、混凝土原材料及其配合比要求:

3.4、趾板混凝土施工工艺和施工组织：

3.5、趾板混凝土质量检验及控制措施：

四、混凝土面板堆坝坝体填筑施工：

4.1、填筑施工概况：

4.2、主要工程量的计算:

4.3、挤压式边墙施工工艺：

4.4、坝体填筑施工工艺与组织：

4.5、施工总进度:

五、混凝土面板堆坝面板施工:

5.1、面板施工技术参数及布置案：

5.2、面板工程量计算：

5.3、施工总进度安排：

5.4、面板混凝土施工工艺与施工组织

5.5、钢筋加工与安装工艺：

5.6、止水材料施工工艺：

5.7、侧模施工工艺：

5.8、无轨滑模的结构设计：

5.9、混凝土原材料及配合比要求:

5.10、混凝土的制备和运输：

5.11、混凝土浇注施工工艺：

5.12、接缝止水施工工艺：

5.13、面板混凝土的温控与防裂措施：

5.14、雨季施工：

5.15、面板混凝土施工质量检测及控制措施：

5.16、主要施工机械设备：

六、致：

河面板芭蕉堆坝施工组织设计

一、基本资料：

1.1、工程概况：

芭蕉河一级水电站位于省自治洲鹤峰县境，地处芭蕉河中下游河段。

坝址下距鹤峰县城11.1km。

距在建的芭蕉河二级水电站7.6km。

为芭蕉河干流开发的“龙头”电站。

本工程以发电为主，兼顾航运，养殖，旅游等综合利用。

坝址位于柳月坪，控制流域面积303.4km2，多年平均流量12.6m./s，多年平均年经流量3.97亿m3，水库正常蓄水位647.5m死水位616.0m，总库容0.96亿m3，库容系数14.91%，为年调节水库；本工程属III等中型工程，工程枢纽由混凝土面板堆坝，左俺岸边开敞式益洪道。

左岸放空洞右岸引水洞遂洞。

地面厂房及升压站等组成，电站装机2台，总装机容量30MW，多年平均发电量0.901已KW。

H，保证出力5.1MW，增加下游梯级电量0.085亿KM。

H。

枢纽主要工程量：

土开挖79.3万m3，土填筑230.4万m3，混凝土10.12万m3，帷幕灌浆1.33万m。

施工导流采用左岸遂洞导流，总工程期40个月。

工程静态总投资27404万元，总投资29126万元。

1.2、水文：

（1）、流域概况：

芭蕉河地处鄂西南的武陵山区自治洲鹤峰县境，位于东经109。

45'~110。

01'，北纬29。

48'~30。

02'之间，束娄水上游右岸的一级支流，发源于自治洲鹤峰县与富恩县交界的太平乡文家河。

流域面积373.4km2，河流全长41.4km，总落差728m，两岸支流密集，基岩裸露，陡坡流急，平均坡降9.3%。

芭蕉河流域地势西北高，东南低，分水岭海拔高程一般在1700m左右，上游高山竣岭人烟

稀少，中，下游山间台地稍有农田种植，人类垦植对自然环境影响不大，森林覆盖60%，植被良好，河流泥沙量不大。

芭蕉河一级水电站，坝址位于下游北佳镇柳月坪村，下距在建工程二级水电站坝址约7.6km，距芭蕉河河口12.3km，坝址控制流域面积3034km2，占流域总面积的81.3%。

坝址以上河段长29.4km，平均坡降13.1%，总落差658m。

芭蕉河所在的搂水流域属亚热带湿润气候，支流域雨量充沛，气候温和。

多年平均气温15.4。

C,极端最高气温40.7。

C（1959年8月23日），极端最低气温-10.1o（1977年1月30日）。

受山地形影响，流域水有随地势增高而递增的特征。

全流域多年平均年降雨量1986.4mm，

鹤峰站以上流域多年平均降雨量1770.6mm（1961~1985年）。

其气象特征值见表1-1。

年、

月降雨量见表1-2。

表1-1鹤峰县气象站气象要素统计表项目单位鹤峰多年平均降水量mm1684.5历年最大1d降水量mm277.8多年平均蒸发量mm1000.5多年平均气温.c15.4历年极端最高气温.c40.7历年极端最低气温.c-10.1多年平均相对湿度%81多年平均相对湿度m/s0.6历年最大风速/风向m/s140.ENE

表1-2鹤峰，芭蕉河一级坝址流域年，月平均浆雨量表

地址各月平均（mm）年平均

一二三四五六七八九十十一十二

鹤峰30.740.379.1158.1225.2277.6232.4211.5.4134.174.435.91770.6一级坝址34.841.486.4179.6250.9279.5357.4235.3228.8154.680.339.41986.4流域降雨量主要集中在4~10YUE，占全年降雨量的85.6%。

尤以7月为多，是流域多发季节。

芭蕉河流域无实测水文资料。

但流域遍有鹤峰，太平针，中营，雪落塞等雨量站，鹤峰站以上流域有中营，坪山，燕山坪，大坪等雨量站基本能控制流域雨。

邻近娄水干流鹤峰水文站为本工程水文设计的依据站

（2）、径流：

芭蕉河属山溪性河流，径流主要由降雨所致芭蕉河流域无实测径流资料，其径流系列是依据邻近流域搂水干鹤峰站（依据站）1960~1998年实测资料，以流域面积比和雨量比（1962~1985年资料）为参数推算得到。

芭蕉河一级坝止址多年平均流量为12.6m/s，多年平均年径流为3.97亿m。

由鹤峰站推算的多年平均流量系列中，径流分配主要集中在汛期（4~10月），约占全年径留流量的84.6%，11~3月为枯水期，其径流年分配基本与流域降雨量年分配相吻合；且该流量系列经历了一个完整的丰~平~枯水过程，连续最枯段又发生在1992~1994年，流量的年

际变化反映该站径流系列具有一定的代表性，因而推算的坝址径流系列具有一定的代表性，基本能反映本流域的降雨量特征。

（3）、洪水：

本流域无实测流量资料，坝址设计洪水推算法与径流一致，也是以领近娄水干流鹤峰站为依据站采用设计洪水移置法和设计流域暴雨洪水法等多种法推算。

再经设计洪水合理性分析，发现暴雨洪水计算的成果精度较差，坝址设计洪水推荐采用鹤峰站设计洪水移置法成果。

进而推算得出芭蕉河一级坝址设计洪水。

成果见表1-3

表1-3芭蕉河一级坝址设计洪水成果表

项目各频率（P%）设计值

0.050.10.20.5125

Q（m3/s）4350391034802910250020801540

W（亿m3）1.321.201.080.9220.8020.6870.531

W（亿m3）2.242.071.871.601.411.210.948

（4）、泥沙：

芭蕉河流域无泥沙实测资料。

一级坝址泥沙沿用下游二级坝址可研设计成果。

即借用清江站年均悬移质含沙量0.539kg/m3，推移质为悬沙的20%估算。

一级坝址多年平均悬移质输沙量21.4万t,多年平均推移质输沙量4.28万t，总输沙量25.7万t。

泥沙容重1.3t/m3,折

算水库年淤积总量为19.8万m3。

1.3、工程质量：

（1）、区域地质：

芭蕉河流域总体地势西北高。

东南底。

芭蕉河为树枝状水系，河谷深切，山岚叠嶂。

穷峰险峻，属典型的构造剥蚀岩熔和构造侵蚀地貌。

本区出露的地层为古生界寒武纪至中生界三迭系沉积岩，其中泥盆系，炭系发育不全，除寒

武系下统金顶三组，志留纪，泥盆纪以及三迭中统巴东组为滨浅海相碎屑岩外，其余地层均为滨浅海相碳酸盐岩，岩溶发育。

本去构造部位处于新华夏系湘边镜隆褶带的北端，挽近期构造运动以间歇性欣斜试隆起为特征。

芭蕉河流域无活动性断裂，矩坝址100km围历史上未发生过MS＞5.0级或6度以上的地震,属于区域构造稳定的弱震区,根据1:

400万＜中国地震烈度区划图（1990）＞,芭蕉河流域位于

<6度区,本工程地震基本烈度定为<6度.

（2）、库区地质：

芭蕉河一级水库位于芭蕉河中下游河段,属于山峡谷型水库.干流回水至鹤峰县矛坪乡洞溪坪,库段长13.34km;支流老河回水至犀牛洞电站,距河口长度为4.4km.库区芭蕉河干流平面呈“ר”,河行流展在布老河口以上流向大致由南西至被北东,老

河口以下,河流突转向南东直至坝址。

库区出露地层均为下古生结寒武系~志留系下统沉积岩碳酸盐地层占80%以上,其岩溶发育受岩性控制,岩溶管道,洞穴的发育向主要受结构面的控制。

库区地质构造简单,属于新化夏系北东向构造行迹的八字山背斜控制了本区构造格局,干

流库段均位于八字山背斜近轴部南东翼,支流老河段横越了八字山背斜轴到达其北西翼.区

断裂构造以北东向压（扭）性为主,八字山断裂是其代表。

水库四为崇山峻岭所环绕,地形分水岭宽厚,虽然库区奥系,寒武系碳酸盐岩地层岩溶发育,但分水岭地下水位均高于水库正常蓄水位,且水库边有志留系和泥盆系沙岩地层组成的相对不

透水层封闭良好,不存在水库岩溶渗透问题;调查表明,沿八字山断裂带月不存在向邻谷渗透之虑。

库区不存在矿产,文物等淹没问题,芭蕉河流域水土保持良好,固体径流来源少,水库淤积对工程影响甚微。

库区共发现2处规模较大的变形岩体或滑坡，其中阴坡变形岩体位于柳月坪坝址右岸上游约0.6km的家溪下游侧，分布高程从548.00m（河床）至900.00m（陡崖下），面积13.5万m3，体积270~300万m3；家村滑坡位于柳月坪坝址上游约6km的（沿河里程）干流左岸家村，分布高程自900.00m至河边（高程595.00m）。

顺河宽400m左右,垂直河流向长约700m，面积约25.3万m3，体积900万m3左右。

家村滑坡体和阴坡变形岩体虽表面物质松散，但自然状态下为稳定边坡。

水库蓄水对稳定性影响很小，可能造成表面松散堆积物产生局部变形和小规模塌滑，但对其整体稳定性及工程安全影响很小。

工程运行期应进行有效的边坡变形监测，以策安全。

综合而言,水库工程地质条件简单,具备成库条件。

（3）、坝址工程地质条件：

本工程建坝河段位于芭蕉河下游柳月坪至芭蕉河湾之间，长约1.5公里，平面上大致呈弓形，以中部河湾为界，河湾以上属柳月坪坝址（上坝址）河湾以下为落山坝坝址（下坝址）。

坝段河谷深切，呈“V”形，上坝址为斜向谷，两岸地形连续完整，但冲沟发育，按坡陡峻，

一般为40~~60度，右岸发育3#堆积体，下坝址为横向谷，岸坡相对较平缓，岸坡在35~~50度，河谷宽度较上坝址宽50~~80米，右岸地形连续完整，发育⑤、⑥两条冲沟，左岸因背后的溪沟（老沟）深切，临河山体相对单薄。

上坝址基岩主要为龙马溪组（S11N）上部和

罗惹坪组（S11R）下部，以中硬的条带状砂岩和英砂岩为主，饱和抗压强度72.4—154.0MPa

下坝址基岩为罗惹坪组（S11R）中上部，以沙质粉沙岩为主，饱和抗压强度为20.1—30.5

MPa；岩较软弱，且普遍具有崩解特性。

综合而言，上、下坝址的工程地质条件各有优缺点，以上坝址工程地质条件略优。

选定的上坝址（柳月坪坝址）位于八字背斜南东翼,地址构造较简单,为单斜构造区..岩层产状N35º~50ºE,SE/30º~50º.区已探明的断层有6条,规模均较小，

最大断层破碎带宽0.40m.本区节理主要有4组,具有延伸长、连续性好、节理面较平直的特征,尤其是④组，为区各种陡崖、跌坎的控制性结构面.坝址岩体风化较浅、卸荷作用相对较弱，建坝对风化岩带、卸荷带开挖处理的工作量都不大.坝址工程地质条件满足重力坝、面板堆

坝的建坝要求,基本满足拱坝的建坝要求,但面板堆坝案更适应坝址的地形地质条件.

3＃堆积体位于上坝的下游河湾附近右岸山坡,分布高程自河床止700.00m顺河向宽约

100m,面积约2.7万m2体积43.2万m2.3#堆积体所处岸坡为顺向边坡,高程645.00m以下坡角39º,高程645.00~655.00m为缓坡平台,高程655.00m以上,坡角34º左右。

堆积体铅直厚度8.80~25.70m,中部厚、四薄，为一典型的古滑坡残留堆积体，是第四纪晚更新世河流下切至接近现代河床时，堆积体所顺向坡被切角而导致边坡岩体失稳、顺层下滑，随后在漫长的地质年代中遭受剥蚀、改造而成，现处于稳定状态。

面板坝次堆区压覆在3#堆积体中下部做压脚处理，对本身已是稳定的3#堆积体只会提高其稳定性。

堆积体围地下水位低，水力坡降平缓，为0.2到0.24，而坝体堆的排泄条件良好，因此，预测蓄水后在堆积体下的地下水位不会有明显变化，不致造成3#堆积体产生渗透稳定问题。

挖除表层5到8.4m左右相对较松散的坡积物后，期于堆积物密实度为中密到极密，工程特征与面板坝次堆区接近，可以作为坝体次堆区基础。

建筑物地基或地下洞室围岩主要为条带状砂岩和英砂岩，岩体较完整完整；微风化新鲜的条带状砂岩基本质量指标（QB）390~465，属山~11类围岩；英砂岩基本质量指标（QB）492~542,以II类围岩为主。

坝址水文地质条件简单，地下水类型一裂隙潜水为主，有较明显的季节性动态变化，弱风化带以下岩体中等透水~弱透水。

面板堆坝坝基相对隔水层（q<3LO~65埋深防渗帷

幕应与两岸相应于水库正常蓄水位的地下水位相接。

坝址水文地质条件简单，地下水类型以裂隙潜水为主，有较明显的季节性动态变化，弱风化带以下岩体中等透水或弱透水。

面板堆坝坝基相对隔水层（q三3Lu）埋深10到65m，防

渗帷幕应与两岸相应于水库正常蓄水位的地下水位相接。

水质分析结果表明，芭蕉河河水对混凝土无任腐蚀性，左岸岩湾（唐家湾）溪水和右岸家（阴坡）溪沟水对混凝土具有中等溶出型腐蚀性，但溪沟水流量很小，对工程的影响甚微。

综上所述，本坝址无制约工程的重质问题，具备建坝条件。

1.4、建筑材料:

（1）、堆坝填筑材料：

芭蕉湾料场位于上坝址下游1.8Km邹岸的落山坝村后山，分布高程550.00—820.00m。

出露基岩有志留系中统纱帽组（S2s）、泥盆系中统云台观组（D2Y）和二迭系下统（P1）地层,

其中纱帽组（S2s）的S2s3、S2s4岩组和云台观组（D2Y）为可利用层，总厚度为388.0m

储量780.0万立米。

砂岩料的储存量、质量满足面板堆坝体填筑料的要求，运距近、开采运

输条件也较为便。

（2）、工骨料：

坝址附近天然砂砾料缺泛，但质地较纯的灰岩料源丰富，工程混凝土所需骨料要进行人工轧制。

坝址下游鱼儿泉骨料场和上游芭蕉坡骨料场的灰岩料源层储量和质量均可满足轧制人工骨料的要求。

鱼儿泉骨料场位于坝址下游3.8km左岸鱼背状山脊，靠近工程拟定的对外交通线路，运输便，建议作为本工程人工骨料料源产地。

料场地层为二迭系下统茅口组（P1），开采围拟定为高程810.00~560.00m山脊至下游侧顺向坡间厚度38m的巨厚层灰岩，面积

5.7万m2,总储量313.5万m3。

灰岩轧制的人工骨料不具有碱活性，灰岩密度为2.68~2.70g/cm3,饱和抗压强度70~80MPa。

（3）、土料：

面板堆坝坝前防渗铺盖拟采用白果堡土料场的风化坡积土，但储量不足，土料中粗颗粒含量

偏多，可在土料场附近公路沿线采集相对分散的坡积土作为补充或采取其他防渗手段。

白果

堡土料场位于北佳至柳月坪新修简易公路旁，距坝址约4.5KM，土料储量3万m3。

围堰所需土料可在坝址附近的柳月坪、落山坝一带就近采集。

1.5、坝线坝型及枢纽布置案比选：

（1）、坝线坝型比选：

坝址河段约500m，河谷狭窄呈“V”型。

两岸地形基本对称，基岩裸露，岩性坚硬，具备

修建拱坝、重力坝以及面板堆坝的地形地质条件。

故本阶段共选取混凝土双曲拱坝、碾压混凝土重力坝和面板堆坝三种比较坝型，并结合各自坝型的枢纽布置特点及其他基本要求，拟定各自的坝型。

经过对三种坝型的综合比较，其中面板堆坝，坝体为堆结构，其对地基的适应能力强，基础处理简单，坝体绝大部分为土工程，施工工艺简单，易于操作，有利于加快施工进度，特别是节省工程投资等优点是混凝土拱坝和碾压混凝土重力坝所无法选定的，故推荐采用混凝土

面板堆坝。

（2）、枢纽布置案选择：

由于混凝土面板堆坝案同时受到右岸3#堆积体，左岸近坝冲沟和下游河道水流归槽等因素的制约，其面板堆坝、左岸溢洪道和右岸导流放空遂洞的布置调整余地十分有限，使得工程

枢纽布置案比选实质上成为引水发电系统布置比选。

为此、拟定左岸引水发电系统案和右岸

引水发电系统案进行综合比较。

1）、左岸引水发电系统案：

左岸引水发电系统案同坝线坝坝型比较中的混凝土面板堆坝案。

2）、右岸引水发电系统案：

右岸引水发电系统案引水遂洞布置在右岸，采用1管2机引水，全长420.0m。

岸塔式进水口不止在水库右岸的岸边，进水口底板高程606.0m塔设有1道拦污栅和1道事故检修闸门，引水遂洞的型式与洞径与左岸引水发电系统案相同。

地面式厂房距面板坝轴线约270.0m，

布置型式及尺寸与左岸引水发电系统案相同。

3）、枢纽布置案选择：

右岸引水发电系统案厂址为斜向谷，厂后边坡稳定性较好；该案溢洪道与引水发电系统分别布置于左、右两岸，施工、运行干扰较小，施工安全条件较好；虽然引水遂洞在穿越3#堆

积体下伏基岩时须避开受滑坡扰动的影响带，且厂房上游冲沟致厂前的叉管需要明管设计，但工程总投资仍略低。

综合比较，右岸引水发电系统案优于左岸引水发电系统案，故以混凝土面板堆坝、左岸岸边开敞式溢洪道、右岸引水式地面厂房案为本工程枢纽布置推荐案。

1.6、主要建筑物：

（1）、混凝土面板堆坝：

混凝土面板堆坝斜河布置于河湾上游，坝顶高程652.2米，最大坝高为116.2米，坝顶长度为285.4米，宽为8米，上游坝坡均为1：

1.35，下游坝坡：

1：

1.3，总填筑量为267.27万立米。

大坝面板厚度为0.3—0.65米，垂直缝间距为12米，趾板宽4.0—8.0米，厚度为0.5—0.7米，L型防浪墙高为4米，墙顶高程为655.3

（2）、溢洪道：

溢洪道为岸边开敞式，紧靠左坝肩布置，由进水渠、闸室、泄槽和挑流鼻坎等部分组成。

闸室共设2，口尺寸11.0*16.0（宽*高），弧形工作闸门由坝顶液压试启闭机启闭，闸室长41.0

米，宽34.0米。

泄槽底坡1：

0.28，净宽26.0米，长87.0米。

鼻坎为斜切式，末端坎顶高程为591.465米，挑角为8.34度，左导墙向外平面扩散比1：

7，右导墙向外平面扩散比

1：

5。

水工总体模型实验结果表明，溢洪道过流时，库区水面平稳，沿程流态良好，泻流能力略大于计算值，总体布置良好合理。

对电站尾水影响较小，下阶段仍需进一步优化挑坎体形，减小坡脚冲刷。

（3）、放空洞：

放空洞由左岸导流遂洞改建而成，由进口斜井、上游缓坡段、放空管、消力池、和下游缓坡段组成，全长663.9米，进口斜井低部高程570.0米，斜井直径3.8米，倾角50度，上下游缓坡段与导流遂洞结合，段面尺寸7.0*9.0（宽*高），呈门洞型，放空管水平埋设与导流

遂洞封堵堵头之中，长13.5米，径2.0米，尾部采用钢闷头敦水，利用可爆螺杆与上游钢管法兰盘相连，消力池采用低流消能，总长35.64米，净宽5.7米，尾坎顶部高程547.5米，放空洞最大放空流量110.2立米每秒。

（4）、引水遂洞：

引水遂洞布置在右岸，由岸塔式进水口、压力遂洞、岔管段组成，全长462.9米。

进水口低坎高程606.0米，设拦污栅1道，口尺寸4.6*4.6（宽*高），分别由设置在塔顶的固定式启闭机启闭。

压力遂洞长404.95米，分上平段、斜坡段和下平段3段，动径3.8米，采用钢筋混凝土衬砌和钢板混凝土两种衬砌式，钢筋混凝土衬砌厚度0.6米，钢板混凝土衬砌采用

16Mn钢，板厚14mm，回填混凝土厚度为0.6m。

“Y”型叉管按明管设计，位于升压站下部，支管管径2.6m，壁厚14mm。

电站设计水头91.0m。

（5）、厂房：

地面式厂房布置在河床右侧，由主厂房、后副厂房、右副厂房、尾水渠组成。

主厂房长33.5m，宽15.4m，高31.6m，设两台HLA630-LJ-146型水轮发电机组，单机容量15MW，单机额

，发电机层高程545.0m，桥车轨顶高程

551.35m，低板高程533.473m，下设100KN单轨电葫芦启闭。

后副厂房3层，

3层，为混凝土框架结构，主要用于布置

定引用流量18.8m3/s，机组安装高程537.8m560.5m。

尾水平台与厂区地面同高，高程为4.205*1.913（宽*高）平面检修闸门，尾水闸门由部布设水机附属设备和电气一次设备；右副厂房二次设备，并为工作人员生产，值班提供用房。

（6）、升压站：

升压站布置在厂房右上侧，利用工程弃渣填筑而成，厂区地面高程551.35m，升压站长

58m、宽48m，进线3回（其中1回来自二级水电站），出线2回，电压等级均为110KV，站布置2台主变和开关变电设备。

7）、附图：

1、面板坝坝址地形图

2、面板坝枢纽平面布置图

3、面板坝结构设计图

二、设计依据：

①、

面板坝施工技术（教材）

②、

面板坝工程（专著）

③、

水利水电工程施工手册

④、

混凝土面板堆坝设计规

⑤、

混凝土面板堆坝施工规

⑥、

混凝土面板堆坝接缝止水技术规

⑦、

其他材料。

三、混凝土面板堆坝趾板施工：

3.1、趾板施工技术参数及布置案：

1）、趾板基本尺寸的拟定：

1、趾板宽度：

根据趾板地基的地质条件，选择合理的允渗透坡降来确定，一般取8m。

2、趾板厚度：

要满足趾板自身稳定和起到灌浆盖板的作用，同时还应考虑温度应力和施工要求，且与面板底部厚度相同，本工程取厚度为0.65m。

3、趾板端部斜长段：

作为面板滑模施工时的起始工作面，要求与防渗面板在同一平面上，且长度一般为0.8m。

趾板的横截面如图所示，

4、图中“x”为面板底面线与趾板底而的交点，是趾板施工的