施工导流与度汛工程文档格式.docx
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7.5
7.5
8.4
8.6
七
八
九
十
十一
十二
12.0
11.3
8.9
7.9
5.7
4.0
北汝河属淮河流域沙颍河水系，发源于河南省嵩县外方山跑马岭，于襄城县丁营乡汇入沙河，全长233km。
北汝河渠道倒虹吸上游流域面积为3680km2，河渠交叉断面建筑物工程按百年一遇洪水设计，三百年一遇洪水校核。
施工期其河流设计洪峰流量、水位关系见表4.1-2
表4.1-2设计洪峰流量、水位关系表
时段
全年
非汛期
10～12月
10～5月
重现期（年）
流量（m3/s）
水位（m）
5
2680
120.36
195
116.50
360
117.21
10
4100
120.96
490
117.59
780
118.20
20
5600
121.42
870
118.31
1320
118.79
4.1.3地质条件
工程场区为河谷地貌形态，地形较为宽阔平缓。
北汝河河谷呈宽浅型，由于河流侧向侵蚀，河床由北向南迁移，两侧不对称。
河流右岸为二级阶地，岸坡较陡；
左岸为一级阶地，岸坡平缓。
河床：
宽浅，地面高程113.4～116.2m，主河床紧靠右岸，宽度70～120m，枯水期水面宽30～40m，水深0.6～1.2m。
漫滩：
两岸不对称，主要发育在左岸，宽度300～500m，地面高程115.5～118.4m，向河床微倾。
漫滩上分布有被水流冲刷的沟槽及人工开挖的取砂坑，地面略有起伏。
右岸漫滩宽15～150m，断续分布。
一级阶地：
分布于左岸，延至工程区以外，区内阶面宽度400m左右，地形较为平缓，地面高程118.5～119.5m，前缘呈低坎与漫滩相接。
倒虹吸出口两侧近东西向分布有三个砂丘，长25～40m，宽10～15m，高2～6m。
二级阶地：
分布于右岸，工程区内阶面宽度大于250m，地形平坦，地面高程
120.0～121.3m，阶地前缘由第四系土层及上第三系砾岩构成岸坡，坡高3～5m。
砾岩上部胶结较好，下部胶结差，长期被河水冲刷，形成倒坡，淘蚀深度1～1.5m。
场区地层为土岩双层结构，共划分为10个工程地质单元：
①卵石（alQ24）：
成分主要为安山岩及石英岩、石英砂岩，直径一般2～8cm，大者10～20cm，卵石含量51%～61%，充填砾石及砂，厚度一般5～8m。
②黄土状轻粉质壤土（alQ14），可塑状，厚0.8～2.0m。
③卵石：
（alQ14）：
成分主要为安山岩及石英砂岩，直径一般2～8cm，大者10～20cm，呈次圆状，含量约50%，充填砂砾及泥质，结构密实，厚4.4～6.5m。
④黄土状中粉质壤土（alplQ3）分布于二级阶地上部。
浅黄色，可塑～硬塑状，厚1.15～1.80m。
⑤重粉质壤土（alplQ3）灰黄色，可塑～硬塑状，厚度一般2.0～3.35m。
⑥泥卵石（alplQ3）厚度0.7～2.5m，分布于二级阶地下部。
成分主要为安山岩、石英岩，直径一般2～7cm，次圆状，卵石含量约55%，部分钙质胶结，较坚硬，能立壁。
⑦砾岩（N1L）：
砾卵石含量约70%，该层上部1m钙质胶结好，坚硬；
下部胶结差，强度不均一。
⑧粘土岩（N1L）褐黄色杂灰绿色，泥质结构，成岩差，呈硬塑状，厚4.2～10.2m。
⑨砂砾岩（N1L）：
泥质胶结，成岩差，岩心多呈散砂砾状，局部为泥砾岩，岩心呈柱状，厚度一般14.0～16.6m。
⑩含砂质粘土岩（N1L）：
其物理力学性质与第⑧层粘土岩相似，单层厚度2～8m，夹砂岩、砂砾岩透镜体。
场区地震动峰值加速度为0.05g，相应于地震基本烈度VI度。
工程场区地下水按其赋存条件及水力特征可分为第四系松散层孔隙潜水、上第三系孔隙裂隙潜水和上第三系孔隙裂隙承压水。
第四系松散层孔隙潜水赋存于第四系全新统卵石层中，该层渗透系数
1.4×
10-1～1.29×
100cm/s，下部上第三系粘土岩为其隔水底板。
该含水层分布于河床、漫滩及一级阶地，由阶地、漫滩向主河床卵石层沉积厚度由8m渐变为3.5m。
左岸一级阶地地下水埋深3.5～4.0m，水位高程115.31～115.76m；
漫滩、河床地下水埋深1.0～3.4m，水位高程113.97～115.20m。
上第三系孔隙裂隙潜水赋存于第⑦层砾岩中，砾岩上部1m左右钙质胶结较好，其下钙、泥质微胶结，该层透水性不均一，钻孔注水试验渗透系数2.7×
10-5～5.8×
10-3cm/s，平均1.5×
10-3cm/s。
层厚2.45～5.40m，由南向北渐变溥，分布不均。
其下部粘土岩为隔水底板。
地下水位埋深6m左右，水位高程114.07～114.98m，该层潜水为当地群众生活、灌溉用水水源。
该层潜水与第四系卵石层潜水水力联系密切，地下水动态类型属大气降水入渗～开采型。
上第三系孔隙裂隙承压水赋存于第⑨层砂砾岩及第⑩层含砂质粘土岩中的厚层砂砾岩透镜体中，第⑨层砂砾岩承压水分布在NAD50-18钻孔以南，渗透系数K=1.1×
10-4～1.0×
10-2cm/s，具中等透水性，因岩性差异各处透水性不均一。
第⑧层粘土岩和第⑩层含砂质粘土岩为其隔水顶、底板。
承压水水位高程114.76～115.14m。
同步观测资料表明：
该层承压水水位一般高出潜水位0.75～1.17m。
在第⑩层含砂质粘土岩中夹有多层砂岩、砂砾岩透镜体，赋存地下水。
在NAD50-20孔、NAD50-30孔孔深39.5～45.0m的砂砾岩透镜体中揭露出承压水，承压水头高出地面4.8m。
承压水头高出含水层顶板44.70m，水位高程为122.64m，涌水量为2.5L/s。
场区河水及潜水对砼均无侵蚀性；
上第三系砂砾岩承压水对砼具一般酸性弱腐蚀性。
进口明渠段、渐变段及检修闸：
进口明渠段长100m，进口渐变段长45m，检修闸长15m。
该段置于右岸二级阶地上，地面高程120.0～121.1m，渠底板高程121.818m，岩性由上更新统黄土状中粉质壤土、重粉质壤土、泥卵石和上第三系中新统砾岩及粘土岩组成。
主要存在黄土状土湿陷问题，第④层黄土状中粉质壤土具中等湿陷性。
为Ⅰ级（轻微）非自重湿陷场地。
建议对该层进行夯实或其他处理措施。
检修闸设计建基面位于第⑥层泥卵石、第⑦层砾岩中，其承载力标准值fk分别为350、450kPa，是良好的天然地基。
倒虹吸进口斜管段：
布置于右岸二级阶地前缘，设计建基面位于第⑥层泥卵石、第⑦层砾岩、第⑧层粘土岩和第⑨层砾岩中，其承载力标准值fk分别为350kPa、450kPa、300kPa、400kPa，主要存在基坑排水降压问题、粘土岩膨胀性问题、边坡稳定和黄土状土湿陷问题。
倒虹吸管水平段：
跨河床、漫滩、左岸一级阶地，地质结构为土岩双层结构。
由全新统卵石、黄土状轻粉质壤土及下伏上第三系粘土岩、砂砾岩及含砂质粘土岩组成。
设计基底高程99.9m，位于第⑨层砾岩和第⑩层含砂质粘土岩中，其承载力标准值fk分别为400kPa、350kPa，强度均较高。
主要存在基坑排水降压、粘土岩膨胀性和施工边坡稳定问题。
倒虹吸出口斜管段：
位于左岸一级阶地，地面高程118.6～119.0m。
地质结构为土岩双层结构，由黄土状轻粉质壤土、卵石及下伏上第三系粘土岩、含砂质粘土岩组成。
设计建基面高程99.9～119.9m，位于第③层卵石、第⑧层粘土岩和⑩层含砂质粘土岩中，其承载力标准值fk分别为450kPa、300kPa、350kPa，强度均较高。
节制闸、出口渐变段及出口明渠段：
位于左岸一级阶地，地面高程118.6～118.9m。
该段主要为填方段，节制闸建基面位于第②层黄土状轻粉质壤土的顶部，该层承载力标准值130kPa。
出口渐变段建基面高于地面1.2m，该段主要存在黄土状土湿陷问题，第②层黄土状轻粉质壤土具弱湿陷性，建议对该层进行夯实或采用其他处理措施。
建议节制闸建基面置于第③层卵石中。
退水闸：
闸室设计建基面位于第⑤层重粉质壤土中，该层承载力标准值fk为190kPa，其厚度较小，建议基础置于第⑦层砾岩中。
陡坡段及消力池设计建基面位于第⑤层重粉质壤土、第⑥层泥卵石、第⑦层砾岩和第⑧层粘土岩中，承载力标准值fk分别为190、350、450、300kPa。
主要存在粘土岩膨胀性、施工排水和施工边坡稳定问题。
海漫及尾水渠设计建基面位于第⑦层砾岩中，该层承载力标准值450kPa，第⑦层砾岩钙泥质微胶结，成岩差，具中等渗透性，抗冲刷能力差。
4.2施工导流规划
4.2.1导流程序
⑴2009年12月28日～2010年1月31日进行一期围堰填筑。
⑵2010年1月5日～2010年2月26日进行一期围堰基础防渗处理。
⑶2010年2月27日～2010年2月28日进行一期基坑排水。
⑷2010年10月1日～2010年10月20日进行一期围堰恢复。
⑸2011年6月1日～2010年6月30日进行一期围堰拆除。
⑹2011年10月1日～2011年10月15日进行二期引水渠开挖及填筑。
⑺2011年10月16日～2011年11月15日进行二期围堰填筑。
⑻2011年10月25日～2011年12月14日进行二期围基础防渗及处理。
⑼2011年12月15日～2011年12月15日进行二期围堰排水。
⑽2012年6月1日～2012年6月30日进行二期围堰及引水渠拆除。
4.2.2施工导流方式及标准
4.2.2.1施工导流方式
由于北汝河河床宽浅，施工导流如采用一次断流方案，线路长，占地多，并且一个非汛期不可能完成河床内的工程，故采用分期导流、多期施工的方案。
建筑物采用非汛期施工，施工导流采用束窄河床式导流。
北汝河管身段水平投影长1143m，两联4孔共分77节，倒虹吸管身建基面高程99.55m，最大挖深18.8m，基坑顶部垂直建筑物轴线的开挖宽度约90m，施工采用U型围堰布置，围堰距基坑边缘20m以外。
为了充分利用时间进行防渗墙处理，一期围堰从20节围左岸施工，先施工出口段至55节管身部位，等翌年汛期过后恢复一期围堰，施工左岸23～55节管身段，右岸主河导流。
二期围堰从24节围右岸施工，左岸河槽导流。
4.2.2.2施工导流标准
本工程主体建筑物为I级，按照《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—2004）规定，该建筑物应按IV级土石围堰导流标准设计，其导流标准应为10～20年一遇。
根据水文资料分析以及其保护对象、失事后果、使用年限和围堰工程规模，确定北汝河渠道倒虹吸导流标准采用非汛期10年一遇，设计洪水流量为780m3／s，建筑物轴线与河槽轴线交叉断面相应水位118.20m。
非汛期施工时段为当年10月初至次年5月底，汛期时段河槽段须停止施工。
根据招标文件提供的水文、气象资料，经水力学计算各期水力计算成果如表4.2-1所示。
表4.2-1各期水力学计算成果表
项目
一期
二期
导流时段
2010年10月～2010年5月
2011年10月～2012年5月
导流标准
10年一遇
导流设计流量（m³
/s）
780
导流方式
主河床过流
导流明渠过流
最大平均流速（m/s）
2.69
3.07
4.2.3导流建筑物
根据北汝河地形地质及水文地质，非汛期10年一遇设计流量Q=780m³
/s，最高水位182.00m。
各期围堰结构均为均质土围堰。
一期围堰堰顶高程118.70m，围堰最大高度1.7m，长950m，围堰设计顶宽5m，边坡为1：
2。
由于主河床的宽度满足非汛期10年一遇的最大流量，因此一期导流直接以主河床导流。
二期围堰分围堰和导流堤。
围堰导流堤堰顶高程各为119.00m，各围堰设计顶宽5m，边坡为1：
2，围堰最大高度4.7m，围堰长750m，导流堤长710m。
二期引水渠由二期围堰和导流堤组成，通过降低渠底高程，水流在围堰和导流堤形成的导流渠内通过。
导流渠段为上段冲积卵石层，抗冲刷能力差，故采用编制袋装砂护坡。
粗糙系数n=0.025，边坡m=1：
2，底坡i=0.0012。
经计算Q=780m³
/s时，导流明渠底宽b=18m，水深h=5m，渠道过流流速V=3.07m/s。
综上所述，经计算导流明渠过水设计断面为：
底宽b=60m，水深h=3.76m，渠道开挖边坡为1：
2.0，渠底平均挖深2.36m，渠道长约700m。
围堰布置及结构形式详见：
《一期施工导流平面布置图》（图号：
投附-ZXJ/SG/SH-001-04-01）；
《一期施工导流围堰结构图》（图号：
投附-ZXJ/SG/SH-001-04-02）；
《二期施工导流平面布置图》（图号：
投附-ZXJ/SG/SH-001-04-03）；
《二期施工导流围堰结构图》（图号：
投附-ZXJ/SG/SH-001-04-04）；
《二期施工导流引水渠示意图》（图号：
投附-ZXJ/SG/SH-001-04-05）。
4.2.4截流设计
4.2.4.1截流时间
根据施工总进度安排，截流时间安排在枯水期,届时根据水情变化再作进一步确定。
4.2.4.2截流方式选择
截流方式选择从左向右单向立堵进占。
4.3施工导流施工
4.3.1导流渠施工
导流渠采用自上而下、分段开挖，利用PC400反铲开挖，并将渠道底部平整后多余可充分利用的料就近用来围堰填筑。
4.3.2围堰施工
4.3.2.1一期围堰施工
一期围堰填筑料在料场调用，用PC400反铲装15吨自卸汽车运至场地，填筑料用D85推土机和ZL-50装载机平料，YZC12震动碾碾压密实，并在围堰靠主河部位迎水面用编制袋装沙护坡，最后采用高压摆喷进行防渗处理和深井抽排降低承压水。
围堰拆除利用反铲沿堰轴线向岸边边退边挖，挖除料就近存放，可用来二期围堰填筑。
4.3.2.2二期围堰施工
二期围堰填筑料采用渠道开挖料和一期围堰拆除料，先填筑主河床以外部分，再填筑主河床部分，填筑料用D85推土机和ZL-50装载机平料，YZC12震动碾碾压密实，并沿渠底进行编制袋装沙护坡，最后采用高压摆喷进行防渗处理和深井抽排降低承压水。
围堰拆除时先拆除上、下游主河床部分，并封堵导流渠道进水口，随后沿围堰轴线从上游依次向下游拆除，挖除料进行导流渠道填筑。
4.3.3导流建筑物主要工程量表
一、二期围堰工程量详见表4.3-1所示。
表4.3-1北汝河导流工程量表
项目
一期围堰
二期围堰
备注
围堰
导流堤
导流渠开挖（m³
）
100815
二期围堰填筑料利用一期围堰填筑料
土方填筑（m³
13566
50760
48526.56
围堰拆除（m³
导流渠填筑（m³
高压摆喷防渗墙（m2）
4750
3750
编制袋装沙护坡（袋）
135
27322
25865
深井降压排水井（个）
190
4.4围堰摆喷防渗墙施工
4.4.1摆喷防渗墙施工平台
摆喷防渗墙施工平台与围堰填筑施工同时进行，防渗墙施工滞后围堰填筑10m跟进施工，利用砂砾石细料作为防渗墙平台施工料源。
4.4.2摆喷型式及施工方法
围堰基础防渗采用高压摆喷。
初定孔径为100mm,孔距1.6m，平均孔深5m,钻孔沿围堰轴线布置，分两序施工。
钻孔采用地质钻钻入到粘土岩为其隔水地板以下0.3m，高压摆喷成墙，详见图：
摆喷灌浆分序施工，先施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。
其摆喷灌浆板墙典型结构型式见下图4.4-1。
图4.4-1摆喷灌浆板墙典型结构型式
4.4.3风、水、电
施工用水、用电均从就近主供水管、主供电线接至施工场面。
施工用风配2台20m³
/min空压机放在围堰防渗墙平台与高压摆喷轴线间的平台上，专供高喷台车喷浆用。
4.4.4摆喷试验
进场后在堰体上进行摆喷试验，初定围堰摆喷工艺参数见表4.4-1。
表4.4-1摆喷工艺参数表
高喷形式
摆动角度
转动
速度
次/min
高压水
压缩空气
进浆
提升速度（cm/min）
排量L/min
压力MPa
排量m3/min
比重
卵（碎）石
堆碴体
摆喷
25°
～30°
6～8
70～80
20～40
0.8～1.5
0.6～0.8
33～35
1.5～1.8
8～20
6～10
试验采用围井法施工，试验完毕，进行注压水试验，检查摆喷防渗体防渗效果。
高喷浆液采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥拌制，为满足施工需要可掺入外加剂或速凝剂。
在摆喷试验之前，根据设计和规范要求进行浆液配合比试验，测试浆液性能，确定摆喷使用浆液配合比。
4.4.5围堰防渗体摆喷施工设备
根据围堰地质条件，防渗体工程量和施工强度，摆喷配备设备见表4.4-2。
表4.4-2摆喷施工机械设备表
序号
机械设备
单位
数量
备注
1
SGZ-ⅢA型钻机
台
3
2
WJG-80双桶搅拌机
4
SGB6-10灌浆泵
3W-6B高压水泵
5
SGP40C-3型高压喷射台车
6
空压机20m³
/min
4.4.6摆喷施工工艺流程
摆喷灌浆采用自下而上进行喷射作业，其工艺流程如图4.4-2所示：
图4.4-2摆喷工艺流程框图
4.4.7施工方法
4.4.7.1防渗墙造孔
根据地层特点，钻进设备选用SGZ-ⅢA型地质钻机。
钻孔采用地质回转钻机配冲击器偏心跟管钻入。
在造孔之前，由测量人员沿摆喷轴线孔位放样，同时测定孔口高程。
防渗墙造孔采用钻管跟进法施工。
施工中按照先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔的顺序进行，奇数孔为Ⅰ序孔，偶数孔为Ⅱ序孔。
钻孔结束后进行下一步操作。
4.4.7.2下喷射管
钻机钻孔施工合格后，由技术人员测量孔深、孔位等进行质量检查。
当地层中地下水流速过大时，先进行堵漏处理，而后再进行摆喷灌浆。
合格后，将喷射台车移至成孔处，先进行地面水、气试喷，检查各项工艺参数符合要求后下管，用橡胶塞将喷嘴堵住，以防止水、气嘴堵塞，待喷射管下到设计深度后，经现场监理和技术人员认可后方可喷射施工。
当喷头下至设计深度，按规定参数进行原位喷射，待浆液返出孔口、情况正常后开始提升喷射。
高喷灌浆自下而上连续作业。
中途拆卸喷射管时，搭接段进行复喷，搭接长度不得小于0.5m。
喷射过程中如遇到特殊情况，如水压过高或喷嘴堵塞等，将管提出地面进行处理后再进行施工。
摆喷灌浆过程中，出现压力突降或骤增、孔口回浆浓度或回浆量异常等情况时，必须查明原因，并及时处理。
高喷灌浆过程中发生串浆时，应填堵串浆孔，待灌浆孔高喷灌浆结束，尽快进行串浆孔的扫孔、高喷灌浆，或继续钻进。
喷射浆液采用试验选定浆液。
施工中如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常现象及处理情况等。
喷射结束后，随即在喷射孔内进行静压充填灌浆，直至浆面不再下沉。
并用水泥沙浆进行封孔。
摆喷完毕后，及时彻底冲洗注浆泵、搅拌桶，维护设备和清理现场，作好下一孔喷射准备。
4.5基坑排水
4.5.1初期排水
根据综合考虑和推算。
二期围堰截流闭气后，河水全部通过导流渠排走，初估初期残留于二期基坑内的积水量约为9198m³
，因基坑水位下降速度受围堰形式及基坑内水深的限制，若水位下降太快，围堰和基坑边坡受动水压力变化过大而引起塌坡，若下降太慢，则会影响基坑开挖时间，综合以上因素，基坑初期排水下降速度定为0.9m/昼夜，因此基坑排水时间初定为1d，其排水强度为383.25m³
/h。
排水方式为直接从围堰排出，以2台离心泵可满足施工要求。
为了保险期间，另备用1台。
因一期围堰不需截流，河水全部通过右侧河床排走，初期残留于一期基坑内的积水量不大,利用二期围堰排水的3台离心泵可满足施工要求。
初期基坑排水强度及设备见表4.5-1所示。
表4.5-1基坑排水设备汇总表
排水时段
一期初期排水
二期初期排水
备注
排水强度（m³
/h）
383.25
排水历时（d）
水泵（台）
IS150-125-315
说明：
二期初期排水利用一期
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