水库枢纽大坝导流及围堰施工组织设计Word文件下载.docx
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坝区水文地质条件较为简单。
属于红层地区，含水量贫乏。
主要为浅部松散层孔隙水和基岩裂隙水。
冲沟耕田附近，为浅部松散层孔隙水，地下水位埋深一般0.2~1.0m，山坡处地下水埋深较大，一般15.5~29.2m。
地下水主要接受大气降水补给，迳流条件较差。
地下水水化学类型为HCO3·
（Ca+Mg）型，PH值分别为7.14，属于弱碱性，侵蚀性CO2为4.21mg/L，水质对混凝土具微腐蚀。
地表水（溪沟水）水化学类型为HCO3·
（Ca+Mg）型，PH=7.06，属弱碱性，无侵蚀性CO2，水质对混凝土具微腐蚀。
8.1.4风、水、电及建材供应条件
粘土：
分别在八家湾水库坝址附近的谢家湾料场、周家湾料场、石板塘料场、清水塘料场、窑坡土料场、桃树塘土料场采购，运输条件一般，储量和质量均满足要求。
块石：
从龙凤山乡的各处块石料场采购，质量较好，储量丰富，交通便利，运距约16Km。
砂、碎石：
位于宁乡县城沩水下游的矮河里（金州坝下游2km）的矮河里砂砾石料场可购买，公路运输较方便，平均运距11km。
木材：
用量较少，可从当地木材市场购买，汽车运至工地。
水泥：
从宁乡县兆山水泥厂购买，运距15km。
其他建筑材料：
钢筋、炸药、油料等可以从宁乡县有关物资部门购买。
施工用水：
通过渠道抽取和接当地供水水源，水质水量均有保证。
施工用电：
坝址附近居民已接有10kv输电线路，工程施工用电可架接至工地变压器。
工程无通航过木要求，施工期间无供水要求。
坝址下游左岸八家湾桶子屋场为一块面积约22.5亩坡地，坡地高程80m~85m现有少量居民居住，该坡地可作为布置施工现场。
现水、电、路、通讯均开通，条件较好。
8.2天然建筑材料
根据设计要求，工程建设需要的天然建筑材料：
土料159.01×
104m3，块石3.37×
104m3，砂砾石料1.81×
104m3。
1）土料
本工程设计需要土料约159.01×
本次共初步勘探了6个土料场。
勘察总储量合计为444×
104m3，。
具体位置及储量分别为：
谢家塘料场：
位于库区内距坝址约0.3km处，土料质量较好，开采较方便，平均运距0.5km，需修简易公路，运输条件一般。
有用层总储量为33.5×
其中粘土、粉质黏土储量为16.9×
104m3，强风化岩储量16.6×
周家冲料场：
位于库区内距坝址约0.6km处土料质量较好，开采条件一般，至主坝平均运距约0.6km，需修简易公路，运输条件一般。
有用层总储量为32×
其中粘土、粉质黏土储量为17.9×
104m3，强风化岩储量14.1×
石板塘料场：
位于库区内距坝址约0.6km处的石板塘山头，土料质量较好，料场周围有少量民居房，开采条件一般，平均运距约0.6km，需修简易公路，运输条件一般。
有用层总储量为44.8×
其中粘土、粉质黏土储量为24.6×
104m3，强风化岩储量20.2×
窑坡土料场：
位于坝址以西的319国道南侧窑坡山坡，土料质量较好，开采较方便，但部分地段有经济林，至主坝平均运距2.7m，至副坝运距约2km，现有简易公路连接319国道，运输条件一般。
有用层总储量为100.9×
其中粘土、粉质黏土储量为59.4×
104m3，强风化岩储量41.5×
清水塘土料场：
位于坝址以西的319国道北侧的清水塘山坡，土料质量较好，开采较方便，但料场南侧有少量民房，对开采有一定影响。
至主坝平均运距2.2m，至副坝平均运距约1.5km，现有简易公路连接319国道，运输条件一般。
有用层总储量为87.3×
其中粘土、粉质黏土储量为52.4×
104m3，强风化岩储量34.9×
桃树塘土料场：
位于菁华铺乡八家湾村，储量、质量可满足八家湾水库工程设计需要，开采较方便，至G319国道约2km，至主坝平均运距约5km，运输条件一般。
有用层储量为145.7×
。
有用层均为第四系更新统粘土、粉质黏土。
（2）块石料
本工程所需块石料较多，工程用料需外购，据调查，龙凤山乡有多处块石料场，有1827省道经过通往料场，岩可提供砂岩块石料，其干密度2.5g/cm3，饱和抗压强度30~35MPa，抗风化能力较强，成型成块率一般，质量较好，储量丰富，交通便利，运距约16Km。
望城区丁字镇、宁乡县流沙河镇均有多处块石料场，盛产花岗岩，其干密度2.6g/cm3，饱和抗压强度70~80MPa，抗风化能力强，成型成块率高，质量好，储量丰富，交通便利，到工程区运距分别为望城区丁字镇80Km、宁乡县流沙河镇80Km。
现场可根据工程实际情况选用砂岩或花岗岩块石。
（3）砂砾石料
本工程所需砂砾石料较多，工程用料需外购。
位于宁乡县城沩水下游的矮河里（金州坝下游2km）的矮河里砂砾石料场，可提供各种级配的河（沩水）砂和砾石骨料等，其主要成分为石英砂岩、砂岩、灰岩等，强度高，含泥量小于3%，质量好。
设计可根据需要选用各种级配的混凝土用砂和粗骨料以及坝壳填筑砂砾料、大坝反滤层料等。
该料场日供应量400～500m3。
公路运输较方便，平均运距11km。
另外在坝址右侧319国道旁的养鱼塘有商品混凝土购买场，可直接提供各种标号的混凝土，产量大，质量和储量可满足该工程需求。
平均运距约1.0km。
工程区土料场、块石料及砂砾石料基本情况见表8.2-1、表8.2-2。
表8.2-1工程区土料场基本情况表单位：
m3
料场
产地面积
（m2）
土料储量（m3）
平均运距
（m）
地面高程
粘土层
有用层
谢家塘土料场
5.6×
104
16.9×
33.5×
104
500
75~102
周家冲土料场
5.5×
17.9×
104
32×
85~106
石板塘土料场
7.2×
24.6×
44.8×
700
85~122
窑坡土土料场
15.2×
59.4×
100.9×
2000~2700
100~123
清水塘土料场
9.6×
52.4×
104
87.3×
1500~2200
100~115
桃树塘土料场
23.6×
145.7×
5000
105~125
合计
55×
316.8×
444.2×
/
表8.2-2工程区块石料、砂砾石料基本情况表单位：
料场名称
面积
（104m2）
平均
运距
（km）
剥离层
平均厚度（m）
储量
（104m3）
评价
龙凤山
20
16
0.3
600
岩性为泥盆系厚层状砂岩，岩石较坚硬，抗风化能力较强，成块成型率较高，质量较好。
流沙河
30
80
岩性为花岗岩，新鲜，岩石坚硬，抗风化能力强，成块成型率高，质量好。
丁字湾
50
1500
矮河里
11
2
60
主要成分为石英砂岩、砂岩、灰岩，含泥为量小于3%，质量好，可提供各种级配的砂和砾石料。
8.3施工导流
8.3.1导流标准及导流时段
本工程坝前工程项目包括：
由主坝、副坝、溢洪道、秦家冲水闸、主坝输水隧洞、六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞、樟树冲泄洪闸等建筑物，其中主坝输水隧洞进口底高程72.00m，六十里长冲灌溉隧洞与江家棚补水隧洞进口高程为84.0m，三个隧洞均采用塔式进水口，水库需要在枯水期完成施工作业的工程量极大，为确保工程安全施工，必须做好施工导流。
根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—2004），由八家湾水库保护对象、失事后果、使用年限和临时工程规模等综合因素确定，本工程大坝为Ⅳ级建筑物，相应导流建筑物级别为V级，洪水标准为土石围堰10年一遇洪水。
紫溪河枯水期实际为9月～次年2月，3月～4月为洪枯过渡期，4月进入主汛期，按初步施工进度安排，大坝可在3月底抢到渡汛高程，大坝至6月底达到设计高程，因此全年围堰没有必要。
综上所述，从本工程规模以及施工进度、渡汛综合考虑，本次设计选择导流标准按土石围堰10年一遇，导流时段选择10月～次年3月。
8.3.2导流方式选择
结合八家湾水库工程的水文、地质条件及主体工程的布置特点，为确保工程施工期的导流工程，本次设计拟采用施工围堰与主坝输水隧洞相结合的方式来完成库区的导流工作。
围堰型式选择为土石围堰，导流标准采用10年一遇洪水，设计洪峰流量2.78m3/s。
围堰导流方式一般可分为分段围堰法和全段围堰法。
分段围堰法。
亦称为分期围堰法，即用围堰将水工建筑物分段、分期维护起来进行施工的方法。
所谓分段，就是在空间上将永久建筑物分为若干段进行施工；
所谓分期，就是在时间上将导流分为若干时期。
分段围堰法一般适用于河床宽、流量大、工期较长的工程，尤其适用于通航河流和冰凌严重的河流。
全段围堰法。
即在河床主体工程的上下游各建一道围堰，使水流经河床以外的临时或永久泄水道下泄。
主体工程建成或接近建成时，再将临时泄水道封堵。
八家湾水库新建工程库区内河流属于山区河流，河宽较窄，并且在施工期没有通航要求。
故选择一次拦断，即全段围堰法。
8.3.3导流方案选择
导流围堰一般可分为以下几种：
（1）过水围堰
即基坑允许过水，其挡水工作情况下的设计标准，一般以枯水期不过水为原则。
并且在这个施工时段内，必须完成基坑开挖、处理等事项，还应浇筑一定厚度的混凝土层以保护基础。
如采用此方案，则围堰工程量较小，导流建筑物的费用也较小。
但是淹没损失较大。
其中包括：
基坑排水及清淤费用；
围堰及其他建筑物、道路、线路的修理费用；
施工机械撤离和返回基坑所需费用；
劳动力和机械的窝工损失等；
有效施工期缩短而造成的劳动力、机械设备、生产企业规模、临时房屋等多方面费用的增加；
以及可能产生的延期投产损失等。
因此，根据技术经济比较之后，认为采用过水围不比高水围堰有明显的优势。
（2）不过水围堰
分为挡枯水期洪水和挡全年洪水。
挡枯水期洪水不过水围堰，即基坑内的主体建筑物可以在一个枯水期内抢修至拦洪高程以上，围堰仅在枯水期内运用。
故高度可降低，经济效益显著。
挡全年洪水不过水围堰，能保证整个基坑全年干地施工。
如果采用此方案，则需要增加导流建筑物费用。
但是它没有淹没损失费用。
围堰全年挡水，保证主体建筑物全年干地施工，有效工期长，可连续施工，施工进度干扰小。
八家湾水库工程虽然有多个工作面，主要工程集中于主副坝、溢洪道及主坝输水隧洞一带，施工机械及劳动力可在枯水期集中进行主坝及主坝输水隧洞的施工，经多方面的比较考虑，决定采用挡枯水期洪水不过水围堰。
8.3.4导流建筑物设计与施工
8.3.4.1导流洞（即主坝输水隧洞）设计
八家湾水库新建工程导流洞即为主坝输水隧洞，输水隧洞进口高程为72.00m，采用直墙圆拱式的断面形式，断面尺寸为1.4m×
1.6m，拱高0.7m，底坡为1/200，位于主坝右侧，出口接出水池及尾水渠，枯水期由导流洞前段埋设一道暗涵，与施工围堰结合进行导流。
汛期由主坝挡水，通过导流洞（即主坝输水隧洞）泄洪。
8.3.4.2导流水力计算
1）施工围堰堰顶高程复核
根据八家湾水库坝址当地气象资料和石坝子水文站多年平均流量选取当年十月至次年三月为施工期洪水时段。
按面积比拟法计算出八家湾水库坝址在该时段内多年平均流量，根据八家湾水库坝址在该时段内多年平均流量频率分析成果。
八家湾水库坝址在该时段内平均流量对应频率计算成果分别为：
2年一遇洪水标准：
Q=1.53m3/s；
5年一遇洪水标准：
Q=2.21m3/s；
10年一遇洪水标准：
Q=2.78m3/s；
由计算成果得出，枯水期10年一遇洪水标准下库区的平均流量为2.78m3/s，洪水通过导流支洞及输水隧洞下泄到水库下游，隧洞的过流能力可采用明渠均匀流公式进行计算：
A——过水断面；
C——谢齐系数；
R——水力半径；
——渠道底坡，退水隧洞段取0.01。
计算得出隧洞水深为0.89m时，可满足库区10年一遇洪水标准的过流要求。
施工围堰在枯水期挡水的安全高程可由下式计算得出：
坝顶高程Z堰设=Z设+△H
△H=R+e+A
R——最大波浪在坝顶上的爬高（m）；
e——波浪壅高（m）；
A——安全加高，设计取0.5（m），校核取0.3（m）；
K△——斜坡糙率渗透系数；
KW——经验系数取1；
m——坡度系数，取2.0；
hm——平均波高（m）
Lm——平均波长（m）
按鹤地水库公式：
ghm/W2=0.00625w1/6·
（gD/w2）1/3
gLm/W2=0.0386（gD/w2）1/2
式中：
Hm——堰前平均水深（m）；
D——吹程（km）；
w：
风速（m/s），设计洪水w=1.5wf，校核洪水w=wf，wf=14m/s；
——计算风向与坝轴线的夹角。
K——综合摩阻系数，取3.6×
10-6；
计算得出，施工围堰的堰前波浪爬高为0.57m，安全超高为0.5m，得出Z堰设=73.96m，可确定施工围堰的顶部高程为74.0m。
2）主坝枯水期后填筑高度计算
由八家湾水文计算成果可知，水库10年一遇的设计洪峰流量为15.90m3/s，当水库施工到达汛期时，围堰不再承担挡水任务，设计洪水主要由主坝输水隧洞泄洪，大坝需在3月底抢到渡汛高程。
度汛期间洪水通过输水隧洞泄洪时，隧洞断面为底宽1.4m，侧墙高1.6m,顶拱半径为0.7m的直墙圆拱型式，当隧洞泄洪的水头小于1.6m时，隧洞进口段长度为5.0m，下泄流量可采用宽顶堰泄流公式计算：
q——泄洪流量
m——二元水流宽顶堰流量系数，根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），m与相对上游堰高P1/H及堰头形式有关，按表A.2.3-1查得m=0.32。
——收缩系数，
当隧洞泄洪时的水头大于1.6m时，洞内水流呈有压流状态，下泄流量可采用闸孔出流公式计算：
——流量系数，
=0.62
g——重力加速度，g=9.81m3/s
ω——进水口断面面积
度汛期间主坝输水隧洞泄流能力见表8.3-1。
表8.3-1输水隧洞汛期泄流能力特性表
水位（m）
72.0
73.0
74.0
75.0
76.0
调洪库容（万m3）
6.07
13.75
23.05
34.16
下泄泄量q（m3/s）
1.786
6.76
8.27
9.55
由公式计算可知，在十年一遇设计洪水下：
qm10%=2.78m3/s，H10%=1.38m
计算得隧洞泄洪时水库的设计水深H设=1.38m。
在设计水深下对应的水库调洪库容为9.12万m3。
在设计水位下的波浪爬高按下式计算：
计算的R=0.87m。
主坝施工期挡水时的安全超高及波浪爬高计算与围堰计算式相同，计算得出主坝挡水时的安全超高△H=R+e+A=1.37m。
计算得当水库施工至3月末，主坝挡水时的安全高度为74.75m。
故汛期主坝填筑高度达到75.0m时，可满足水库挡水要求。
8.3.4.3围堰设计
八家湾水库工程施工围堰布置于主坝输水隧洞附近，堰顶宽度确定为5.0米，堰高5.8m，围堰自然边坡定为1∶2.0，背水坡定为1∶2.0，围堰水下堆石体不宜采用软化系数大于0.8的石料。
库区内谢家塘土料场的土石料经过试验验证能满足防渗要求时，可用作水库土石围堰的填筑。
围堰填筑完成后，先期进行基坑内排水，然后进行经常性排水。
经常性排水采用明排方案，即在基坑四周开挖排水沟，排水沟内设一眼集水井，用电动潜水泵将基坑渗水排至库区内。
为保证施工安全和安全度汛，汛期除可进行溢洪道部分石方开挖及部分拆除工程外将不安排主体工程施工。
围堰工程量见下表8.3-2：
表8.3-2
项目
围堰填筑
围堰拆除
单位
编织袋装土石
1211.4
普通土石
14244.8
12628
8.3.4.4施工导流及度汛水力特性表
综上所述，本阶段选定方案的施工导流及大坝施工期临时度汛水力特性详见表8.3-3：
表8.3-3大坝施工导流及度汛水力特性表
初期导流
度汛
导流标准
P=10%
导流时段
10月～次年3月
次年3月~施工结束
设计流量（m3/s）
2.78
15.90
上游水位（m）
70.91
75.61
堰（坝）顶高程（m）
74.00
75.00
挡水建筑物
大坝围堰
主坝
泄水建筑物
主坝输水隧洞
8.4料源选择与料场开采
8.4.1料源选择
八家湾水库新建工程土料选择为分布于库区内或库区以下距下游坝址较近的六个土料场，土料场占地较少，质量较好，修建简易临时公路后，开采条件一般。
工程所需砂砾石料可在宁乡县沩水下游的矮河里购买，该料场日供应量400～500m3。
混凝土可通过坝址下游右侧319国道旁的养鱼塘宏旺混凝土供应有限公司购买，平均运距约1.0km。
工程所需块石料可由龙凤山乡，宁乡流沙河镇，望城区丁字镇等处购买，据调查，龙凤山乡有多处块石料场，有1827省道经过通往料场，质量较好，储量丰富，交通便利，运距约16Km。
宁乡流沙河镇，望城区丁字镇两处盛产花岗岩，抗风化能力强，成型成块率高，质量好，储量丰富，交通便利，到工程区运距分别为望城区丁字镇80Km、宁乡县流沙河镇80Km。
8.4.2料场开采规划
按《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）第4.3.4条规定，初步设计阶段勘察储量不得少于设计需要量的2倍，本次设计砂砾石料及块石料可外购，
设计需要土料约159.01×
初步勘探的6个土料场勘察总储量约444×
104m3，其中粘土、粉质粘土储量约316.8×
104m3，全、强风岩储量约127.2×
104m3，料场储量充足。
满足规范要求。
料场开采过程中土料的使用顺序应为：
先近后远、先水上后水下、先库区后坝下，做到就近取料，高料高用，低料低用，避免上下游料场交叉使用。
料场规划及开采中应使料物及弃渣的总运输量最小，应做好料场平衡，弃渣无隐患，满足环境保护和水土保持要求，料场堆存应有防洪、排水措施。
工程施工期间，在主坝和谢家塘土料场之间修一条场内临时路，路面宽10.0m，总长约500m，其他场内临时施工道路共3.5km。
8.5主体工程施工
8.5.1主、副坝施工
8.5.1.1主要施工道路
大坝开挖及填筑均采用汽车运输方式，土料从料场取料后直接从两岸现有道路上坝，平均运距2km。
8.5.1.2主坝施工方法
（1）基础开挖
主坝基础开挖施工过程中土石方开挖采用1m3挖掘机配8t自卸汽车运输，其中表层覆盖层及运至坝址下游弃碴场。
其余部分可利用作为围堰填筑土料。
主坝基础开挖施工过程中，要经常性对开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准点进行校核测量；
如发现基础因地下渗水产生不稳定时，开挖导渗沟，以疏导渗水；
对于可利用为回填料的开挖料，与不可利用料分开堆放，避免相互混杂。
（2）主坝帷幕灌浆
按水工设计，帷幕灌浆沿坝轴线一排布置，灌浆深度约10m，采用分序加密自上而下分段灌浆，300型潜孔钻钻孔，JIS-10型搅拌机制浆，YGB5-10型灌浆泵灌浆，灌浆完毕采用机械封孔。
为合理确定灌浆压力、灌浆材料，浆液稠度以及压力与浆液变换的关系等技术参数，应根据灌浆区不同的地质条件，在实际灌浆区域进行灌浆实验。
灌浆试验应按逐渐加密的程度进行实施，其施工方法应与准备采用的施工方法大致相同。
灌浆工程施工工序如下：
钻孔→冲孔→压水试验→灌浆→灌浆结束封孔。
主坝坝基进行帷幕灌浆时应注意灌浆孔在灌浆前应进行孔壁冲洗与裂隙冲洗以提高灌浆效果。
防渗灌浆孔裂隙冲洗，可根据不同地质条件选用压水冲
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