金溪水电站设计.docx
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金溪水电站设计
四川嘉陵江
金溪电航枢纽工程初步设计报告
8施工组织设计
水利部四川
四川省
水利水电勘测设计研究院
二○○二年十一月
8施工组织设计
核定：
周武平
审核：
李自繁
审查：
曾统全
校核：
杨小林
编写：
王文斌
8.1施工条件
8.1.1工程条件
8.1.1.1工程地点
金溪电航枢纽工程是嘉陵江苍溪至合川段13级开发方案的第6级，位于南充市篷安县金溪场镇境内嘉陵江干流，上游与新政水电站相衔接，下游与马回水电站相衔接。
8.1.1.2对外交通
枢纽工程距下游右岸金溪场镇0.5km，两岸均有地方公路通往篷安县城，右岸27km，需新建2km延伸至右坝肩，左岸31km。
由篷安县城北行78km至南部县与212国道相接，南行经318国道至南充市（67km）。
212国道和318国道在南充市交汇。
成达铁路从蓬安县城经过。
从县城经公路、铁路可到省内及全国各地，对外交通方便快捷。
建设中的篷安县城至左岸金溪场公路全长12km，成都至南充的高速公路全长214km，建成后，交通将更为便捷。
8.1.1.3施工场地
枢纽工程位于四川盆地阆中～蓬安低山深丘区，嘉陵江自南西向北东流入该坝址。
枢纽区河谷呈宽阔的U形，沿河两岸地形不对称，漫滩及阶地发育，场地宽阔，可作为施工场地。
8.1.1.4工程布置及规模
枢纽工程推荐布置为电航分岸方案，从左至右依次为：
左岸接头坝及船闸、连接溢流坝、19孔泄洪冲砂闸、河床式电站厂房、右岸非溢流坝等。
枢纽工程各主要建筑物特性参数详见表8-1-1。
枢纽工程各主要建筑物工程量详见表8-1-2。
枢纽工程主要建筑物特性参数表
表8-1-1
序号
项目
单位
数量
备注
1
左岸接头坝及船闸
坝0+000.00m～坝0+098.00m，岩基。
（1）
有效尺度
m
长×宽×水深＝120×16×2.5
（2）
上闸首尺寸
m
30×48
闸轴线×坝轴线
基础高程
m
275.50
门槛高程
m
305.00
闸墩顶高程
m
321.00
公路桥高程321.50m
（3）
闸室尺寸
m
120×40
基础高程
m
285.20
底板高程
m
289.70
顶高程
m
311.60
（4）
下闸首尺寸
m
30×48
基础高程
m
268.10
门槛高程
m
289.70
闸墩顶高程
m
311.60
（5）
上引航道长度
m
547.66
底板高程305.00m
（6）
下引航道长度
m
412.75
底板高程289.70m
2
砼连接溢流坝
坝0+098.00m～坝0+140.40m，岩基。
（1）
基础高程
m
270.00
（2）
坝底宽度
m
40
（3）
坝顶宽度
m
13.50
3
泄洪冲砂闸及冲砂廊道段
坝0+140.40m～坝0+448.40m，岩基
（1）
基础高程
m
280
（2）
闸底板高程
m
292.00
宽顶堰
（3）
闸墩顶高程
m
319.50
公路桥高程321.50m
（4）
闸孔净宽
m
12.00
（5）
闸墩厚度
m
3.50
4
主机间段
坝0+448.40m～坝0+524.52m，岩基
（1）
机组中心槽基础高程
m
264.437
（2）
底板基础高程
m
270.637
（3）
机组中心线高程
m
280.80
（4）
夹层及尾水平台高程
m
290.80
（5）
主机间净宽
m
17.50
（6）
值班层高程
m
296.80
（7）
行车梁顶高程
m
312.80
（8）
厂房顶高程
m
320.50
（9）
进水口底板高程
m
274.637～277.437
（10）
进口检修门尺寸
m
×12.33
（11）
进口闸墩顶高程
m
321.50
（12）
尾水流道底板高程
m
276.32
（13）
尾水检修门尺寸
m
×8.96
（14）
尾水平台宽度
m
11.54
（15）
尾水闸墩顶高程
m
295.50
（16）
尾水防洪墙高程
m
318.50
5
安装间段
坝0+524.52m～坝0+561.52m，岩基
（1）
检修集水井基础高程
m
261.325
（2）
安装间基础高程
m
289.80
6
右岸非溢流坝
坝0+561.52m～坝0+696.52m，岩基
枢纽工程各主要建筑物工程量表
表8-1-2
序号
工程项目
覆盖层开挖
（万m3）
石方开挖
（万m3）
土石回填
（万m3）
砼
（万m3）
砌石
（万m3）
固结灌浆
（m）
帷幕灌浆
（m）
钢材
（t）
钢筋
（t）
1
左岸接头坝
2.59
0.67
1.78
1.18
0.03
1436
771
2
船闸
19.74
8.58
6.78
34.94
0.45
1292
1108
5740
3
连接溢流坝
4.57
0.80
0.66
4.25
0.75
1936
977
152
4
泄洪冲砂闸
78.04
6.31
2.14
27.07
1.19
11598
6324
6737
5
主副厂房
17.69
30.90
5.03
26.43
2.94
2464
2216
8987
6
交通工程
2.69
0.31
10.98
0.69
0.21
682
7
右岸非溢流坝
2.44
0.24
2.50
0.67
0.08
1141
475
合计
128..03
47.80
29.87
95.23
5.64
18575
12055
1108
22302
8.1.1.5施工的特点
枢纽工程距城市较近，生活物资、生产物资、技术供应和交通运输均较方便。
枢纽区两岸场地开阔，可布置成独立施工区，施工干扰少，有利于均衡施工，保证工程质量，加快工程进度。
枢纽工程嘉陵江段洪枯流量倍比达10倍，洪枯水位变幅达12m以上。
泄洪冲砂闸、船闸等只能安排枯期施工。
坝轴线河床覆盖层厚度3m～16m，溢流坝段最厚达16m，厂房段最薄，仅3.5m～8m。
枢纽建筑物均置于侏罗系下统蓬莱组下段（J3P1）砂岩地层。
本工程粗骨料质量符合技术规程要求，但砂的含泥量、孔隙率均大于规范要求较多，细度模数小，为特细砂。
本工程进度控制项目为右岸厂房、一期泄洪冲砂闸、船闸，特别是一枯的厂房小基坑纵向围堰施工，难度较大，要求特别重视施工技术与管理，精心组织施工。
本土石开挖24.3万m3/月，砼浇筑5.81万m3/月，土建和安装承包人应精心安排、严密组织施工，协调一致，服从统一安排和协调，确保工程施工顺利完成。
8.1.1.6综合利用要求
本工程嘉陵江河段为区间通航河段，对下游航运和马回等梯级电站有供水要求。
8.1.1.7施工供应条件
（1）天然建筑材料
1）土料
本阶段详查了右岸肖家坝，左岸唐家坝粘土料场，除天然含水率稍大于最优含水率外，其余技术指标和储量满足规范要求。
土料场产地及概况见表8-1-3。
土料场产地及概况表
表8-1-3
产地名称
面积
（万m2）
平均厚度（m）
储量（万m3）
运距
（km）
无用层
有用层
无用层
有用层
左岸
唐家坝
3.05
0.35
4.0
0.92
13.17
2.2
右岸
肖家坝
3.3
0.3
4.0
0.99
14.22
1.0
2）砂砾石料
本阶段详查了左岸喻家坝、上下唐家坝，右岸盛家坝等天然砂石料场，料场产地及概况见表8-1-4。
粗骨料技术指标和储量满足规范要求。
砂特细砂，含泥量、平均粒径、细度模数、堆积密度等主要技术指标，不能满足“规程”对砼细骨料的技术质量要求，使用前应认真进行冲洗，并进行砼强度试验。
天然砂石料场产地及概况表
表8-1-4单位：
万m3
料场名称
开挖料
俞家坝
盛家坝
下唐家坝
上唐家坝
位置
基坑
左岸下游
右岸下游
左岸上游
左岸上游
运距（km）
3.5
1.0
1.2
3.3
水上
水下
水上
水下
水上
水下
水上
水下
砂砾石储量
98.44
113.8
76.8
79.7
43.6
80.16
89.07
82.8
41.4
净砾石（5～80mm）
39.38
48.2
33.5
57.8
31.6
35.0
38.9
60.9
30.5
净砂（≤5mm）
15.26
30.90
20.84
28.64
15.68
53.38
59.31
24.88
13.44
80mm～40mm
21.36
36.67
24.74
33.73
17.92
13.13
13.48
29.91
14.92
40mm～20mm
10.24
11.02
7.43
19.46
10.66
16.41
18.24
23.53
11.76
20mm～5mm
7.78
3.86
3.61
9.05
4.96
8.86
9.84
36.98
15.49
3）条块石料
本阶段详查了左岸鹞子岩总储量48.89万m3，运距0.48km。
新鲜长石石英砂岩致密坚硬，各项技术指标能满足“规程”要求，质量较好，但使用时应对其内所夹软弱夹层剔除；弱风化长石石英砂岩部分技术质量指标未能满足“规程”要求，质量较差。
该料场开采运输条件较好。
（2）主要外来材料
枢纽工程施工期主要外来材料的来源及供应情况详见表8-1-5。
（3）水源、电源
坝址区地下水和河水对普通硅酸盐水泥均无侵蚀性。
金溪场镇居民生活用水是自来水。
金溪场35kV变电站距枢纽2.0km，出线等级10kV。
主要外来材料的来源及供应情况表
表8-1-5
名称
供应地
运距（km）
水泥
渠县
146
粉煤灰
华蓥
173
钢筋
重庆
252
钢材
重庆
252
板枋材
蓬安
左岸/右岸
31/29
炸药
蓬安
左岸/右岸
31/29
汽柴油
蓬安
左岸/右岸
31/29
（4）修配、加工能力
南充是门类较齐的工业基地，修配及加工能力较强。
枢纽工程距蓬安县城和南充市区均较近。
（5）劳动力及生活物资供应
蓬安县有较多的富余劳动力。
当地医疗卫生、生活服务、交通、商业等均较发达，粮油和农副产品丰富。
（6）可研审查文件
四川省发展计划委员会和四川省水利厅“川计能源〔2002〕228号”“四川省计委、四川省水利厅关于嘉陵江金溪电航枢纽工程可行性研究报告工程技术方案的批复”文：
……，天然建筑材料储量和质量满足本阶段需要。
……同意临时建筑物为5级。
……、同意枢纽导流标准为十年一遇洪水重现期，导流时段为11月至翌年4月。
……基本同意左、右两岸分区布置的施工总布置方案，本工程总工期按46个月进度安排。
8.1.2自然条件
8.1.2.1气象
嘉陵江流域属暖湿性亚热带季风气候，气温由北向南逐渐升高。
工程区各气候特征值，详见表8-1-6。
蓬安县气候特征值统计表
表8-1-6
项目
一月
二月
三月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
平均
（或全年）
多年各月平均气温（℃）
6.4
8.3
12.5
17.8
22
24.8
27.4
27.7
22.6
17.7
12.8
7.9
17.3
多年各月平均最高气温（℃）
9.5
11.7
16.6
22.4
26.5
29.1
31.7
32.5
26.5
21.2
16
10.8
21.2
多年各月平均最低气温（℃）
3.8
5.6
9.4
14.1
18.2
21.2
23.7
23.6
19.8
15.3
10.4
5.6
14.2
多年各月极端最高气温（℃）
17.7
23.2
31.8
36
37.8
38.6
39.2
40.5
39.6
33.4
28.4
20.8
40.5
多年各月极端最低气温（℃）
-3.3
-1.6
-0.6
0.9
9.7
13.8
17.5
17.5
12.8
3.1
1.5
-4.3
-4.3
多年各月平均相对湿度（%）
83
79
76
76
75
78
79
77
83
85
84
84
80
多年各月平均降水量（mm）
13.3
15.1
31.9
75.4
124
131
185
150
142
84.7
37.9
16.9
1008
多年各月平均蒸发量（mm）
23.8
33.1
61
97.2
130
122
141
159
87.2
51.6
34.4
21.5
962.7
多年各月平均风速（m/s）
1
1.3
1.6
1.7
1.6
1.5
1.5
1.4
1.4
1.1
1.1
0.9
1.4
多年各月最大风速（m/s）
10.7
11
15
13.7
13.3
14
10.7
18.7
11.7
14.7
13.3
11.3
18.7
多年各月平均霜日数（天）
5.3
2.4
0.4
0
0
0
0
0
0
0.1
0.5
3.6
12.3
多年各月平均雾日数（天）
61
18
13
7
6
7
4
6
19
40
47
78
307
多年各月平均水温（℃）
8
9.4
12.8
16.9
20
21.2
22.9
24.6
22.4
18.9
13.1
8.2
16.6
降水天数
≥0.1（mm）日数（d）
7.7
7.9
10.9
12.3
14.1
13.7
13.6
11.5
14.7
14.6
11.2
7.6
139.8
≥5（mm）日数（d）
0.6
0.8
1.9
4.6
6.5
5.8
6.7
5.7
6.7
5.1
2.3
1.2
47.9
≥10（mm）日数（d）
0.2
0.2
0.7
2.5
4.2
3.8
4.7
4.2
4.4
2.6
0.8
0.2
28.5
≥25（mm）日数（d）
0
0
0.1
0.5
1.4
1.5
2.5
2.1
1.6
0.6
0.1
0
10.4
多年各月平均雷电日数（天）
0
0
0.8
3.6
4.4
3.8
10.3
9.7
2.4
0.8
0.2
0
36.1
多年各月风向
NNE
NE
NE
NE
N
NE
N
N
N
N
N
NNE
N
8.1.2.2水文
嘉陵江干流发源于陕西省风县东北之秦岭，至重庆注入长江，流域地势北高南低，河道全长1119km，流域面积159812km2。
金溪电航枢纽工程控制流域面积73527km2。
多年平均径流深352.2mm。
5、10月为过度期，6～9月为主汛期，水量约占全年水量80%；枯期11月～次年4月水量占全年水量的20%，最枯流量出现在2～3月。
嘉陵江洪水与暴雨同步，坝址处多年平均流量为800m3/s。
最大流量主要发生在7月和9月，最早出现在5月，最晚出现在9月，洪水过程单峰历时5天左右，复峰历时大于7天，洪水年际变化大。
洪枯流量倍比达10倍，洪枯水位变幅达10m以上。
本工程10月、11月的10％、20％旬平均流量成果见表8-1-7。
本工程施工分期洪水成果见表8-1-8。
枢纽左岸上游有梁家湾和李家湾，下游有金溪河，右岸有肖家沟,各沟的出口均在围堰以外，仅需对围堰作一般防冲保护。
10月、11月的旬平均流量表
表8-1-7单位：
m3/s
项目
分期
10％
20％
上旬
中旬
下旬
上旬
中旬
下旬
10月
2480
1770
1240
1620
1360
951
11月
873
681
594
713
569
492
施工分期洪水计算成果表
表8-1-8流量单位：
m3/s
项目
分期
各种频率设计值XP%
2
3.33
5
10
20
33.33
50
1月
535
501
473
421
364
315
269
2月
495
457
426
372
315
270
230
3月
1190
1020
884
667
470
345
265
4月
4640
3850
3250
2280
1410
871
547
5月
15400
12300
9930
6280
3220
1570
776
6～9月
30900
28100
25800
21800
17700
14500
11700
10月
12600
10400
8650
5920
3520
2100
1300
11月
3950
3340
2870
2100
1380
911
597
12月
744
699
661
592
516
450
388
8.1.2.3工程地形、地质条件
枢纽区江段水流平缓，枯期江面宽150～220m，主流在坝轴线上游250m处从右岸折向左岸。
河谷开阔，两岸漫滩和阶地发育，船闸和连接溢流坝即布置于左岸漫滩（唐家坝）滩尾，厂房和约10孔泄洪冲砂闸即布置于右岸漫滩滩头。
坝轴线两岸地形不对称，右岸为I级基座阶地，前缘基岩裸露，呈近直立的陡坎，左岸地形高陡。
枢纽区河床覆盖层为砾卵石夹砂，厚度3.5m～16m，渗透系数40～50m/d，允许渗透坡降为0.15。
枢纽基岩岩性主要为侏罗系下统蓬莱镇组的泥质粉砂岩与长石石英砂岩互层，局部夹泥质粉砂岩，地层为河湖相碎屑岩，层理近水平。
砂岩、泥质粉砂岩大多属中等透水层，其透水率q＞10Lu。
坝址区地下水的基本类型为潜水，主要受大气降水补给，地下水和江水对普通硅酸盐水泥无侵蚀性。
金溪场镇居民生活用水是自来水。
工程区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为小于0.05g。
工程区地震烈度小于Ⅵ度。
8.2施工导流
8.2.1导流标准
金溪电航枢纽工程为二等工程，其主要永久建筑物为3级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）的有关规定，临时建筑物为5级。
5级导流建筑物相应的土石围堰，其导流设计洪水标准：
土石类为10～5年洪水重现期。
10年和5年洪水重现期的枯期（11月～4月）及厂房小基坑全年洪水相应的水力计算成果详见表8-2-1。
导流设计标准比较计算成果
表8-2-1
序号
频率
单位
10%
20%
一期
二期
厂房小基坑
一期
二期
厂房小基坑
1
设计流量
m3/s
2280
21800
1410
17700
2
上游堰前水位
m
298.50
299.15
308.60
296.50
297.20
306.75
最大堰高
m
9.5
11.0
27.0
7.5
11.0
25.15
3
下游堰前水位
m
295.30
295.30
307.55
294.50
294.50
305.60
最大堰高
m
4.30
10.30
25.95
3.50
9.50
24.0
注：
利用二期上游围堰挡水发电的控制水位为299.50m。
结合本工程枢纽布置特点，泄洪冲砂闸、船闸等主要在枯期施工，工期较紧，施工强度较高；厂房工程为关键线路工程，应保证其顺利安全施工；围堰高度相差不大；参考嘉陵江已建及在建工程。
因此，本工程推荐导流设计标准为10年洪水重现期。
到第三年后，厂房进入机电设备安装期，在防洪墙、流道闸门等的保护下施工，其临时设计挡水标准为20年一遇洪水重现期。
8.2.2导流时段和设计流量
由于本工程嘉陵江段洪枯流量倍比达10倍以上，洪枯水位变幅达12m，结合地形地质条件和导流控制，本工程船闸、泄洪冲砂闸等推荐采用枯期导流时段施工。
枯期导流时段比较详见表8-2-2。
枯期导流时段比较表
表8-2-2
项目
单位
时段（月）
备注
11～4
11～5
10～4
10～5
设计流量
m3/s
2280
6280
5920
6280
十年一遇
上游围堰堰前水位
m
298.50
305.50
305.00
305.50
一枯
下游围堰堰前水位
m
295.30
299.00
298.70
299.00
一枯
上游最大堰高
m
9.5
16.5
16
16.5
一枯
围堰填筑工程量
万m3
16.43
43.33
40.96
43.33
一枯
围堰填筑强度
万m3/月
12.33
22.50
20.72
22.50
一枯
主体工程土石开挖强度
万m3/月
24.3
20.3
19.5
18.7
均在合理
范围内
主体工程砼浇筑强度
万m3/月
5.81
5.08
5.08
4.76
从围堰填筑和基坑有效施工期等分析，本工程枯期导流时段推荐采用11月～4月，相应导流设计流量为2280m3/s。
厂房靠岸布置于右岸漫滩，占用河床宽度约80m（为总宽的15％），覆盖层仅3.5m～8m，有利用10m宽冲沙廊道坝段和拦砂坎作围堰形成厂房小基坑高水围堰的条件，经分析计算，最大堰高27.00m，冲沙廊道段37.0m，以及用于二期导流通道的7.5孔泄洪冲砂闸常年洪水位以下的全部土建和埋件安装，根据省内绵阳的三江、南部县的红岩子二期泄洪闸等的施工经验，均能够在第一个枯水期内完成。
因此，厂房工程推荐采用全年导流，相应导流设计流量为21800m3/s，上游水位308.60m，低于相应的枢纽控制水位308.77m。
8.2.3导流方式
8.2.3.1导流方案拟定
根据本工程枢纽布置、洪水、地形地质特点，厂房靠岸布置于右岸漫滩，为关键线路工程项目，已没有明渠导流条件，因此本工程推荐采用分期导流。
经初步比较后，拟定的
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