白河水电站一期枯期围堰施工方案.docx
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白河水电站一期枯期围堰施工方案
汉江白河（夹河）水电站工程
一期主体及导截流工程施工
（合同编号：
018-EA-B-2015-A82-00006）
一期枯水围堰施工方案
批准：
审核：
校核：
编制：
中国水利水电第三工程局有限公司
汉江白河水电站项目部
二〇一五年十月
目录
1工程概述2
1.1工程概况2
1.2施工条件2
2编制依据及引用标准6
3围堰设计7
3.1导流标准7
3.2围堰选型7
3.3围堰轴线选择7
3.4基本资料9
3.5围堰设计9
4施工规划及布置12
4.1填筑料源12
4.2施工道路14
4.3施工用电布置14
5围堰施工方法及施工工艺15
5.1施工程序15
5.2戗堤进占及合龙施工16
5.3戗堤加宽施工16
5.4围堰加高施工17
5.5围堰接头防渗处理施工17
5.6防渗墙施工17
5.7围堰防护设施施工17
5.8堰顶道路维护18
6施工进度及强度分析18
6.1施工进度计划安排18
6.2围堰填筑施工强度分析19
6.3高喷防渗墙施工强度分析20
7基坑排水20
7.1基坑初期排水21
7.2基坑经常性排水21
8施工期防汛应急预案22
8.1防汛组织结构23
8.2围堰合龙阶段防汛应急预案23
8.3围堰防护未完成阶段防汛应急预案23
8.4围堰正常运行阶段防汛应急预案23
9施工质量保证措施24
9.1基本措施24
9.2分区填料控制措施24
9.3防渗墙施工质量控制措施24
9.4围堰填筑质量控制措施25
9.5防护体施工质量控制措施25
10施工安全保证措施25
11资源配置计划26
12存在的问题28
13附件28
一期枯水围堰施工方案
1工程概述
1.1工程概况
白河（夹河）水电站工程位于陕西省安康市白河县及湖北省十堰市郧西县境内，为汉江上游干流七级开发的最后一级。
工程等别为二等，工程规模为大
（2）型，泄洪闸、厂房、两岸连接建筑物等主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级。
临时建筑物为4级。
枢纽建筑物包括右非坝段（含鱼道和生态泄水闸）、厂房坝段、泄洪闸坝段、船闸及左岸重力坝段。
两岸连接坝段采用混凝土重力坝型式，最大坝高58.6m。
泄水建筑物包括9孔泄洪闸，2孔安装场表孔，泄洪闸溢流前缘总长236.5m，采用底流消能。
厂房布置在河道右岸，厂内安装4台贯流式机组，单机容量45MW。
白河船闸布置在主河槽左侧，位于7号、8号泄洪闸之间，主要建筑物包括上游引航道、船闸主体段和下游引航道。
白河鱼道布置在厂房安装厂的右侧，主要建筑物包括进鱼口、过鱼池、出鱼口、诱鱼补水系统和其他附属设施等。
一期主体工程主要包括厂房机组段、安装场坝段、右岸3孔泄洪闸、纵向围堰坝段、右非坝段（含生态泄水闸）、鱼道、右岸灌浆平洞等主体工程。
一期枯水围堰维护右岸基坑，主要目的是保证一期全年围堰干地施工条件。
1.2施工条件
1.2.1气象资料
汉江上游属北亚热带季风气候区，夏季主要受西南季风的影响，温高、湿重，冬季受偏北风及大陆冷高压的影响，气候寒冷、干燥。
根据白河坝址附近白河历年降水资料统计，坝址处多年平均降水量776mm，年最大降水量1185mm（1943年），年最小降水量441mm（1997年），降水主要集中在5～9月的春夏两季，其降水量占年降水的69.9%。
降水量年内分配见表1.2-1。
表1.2-1白河坝址降水量年内分配表（系列:
1935～2012年、
缺1948～1950、1991、1996年）
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
年
5-9月
降水量
（mm）
9.91
16.1
38.0
60.3
82.5
86.2
134
127
108
63.9
34.0
9.3
769
538
百分比
（%）
1.29
2.09
4.94
7.84
10.7
11.2
17.4
16.5
14.1
8.31
4.42
1.20
100
69.9
坝址附近年平均气温较高，达15.3℃。
全年各月气温以7～8月最高，在27.0℃～27.8℃之间，1月最低为2.4℃，年较差25.4℃。
极端最高气温41.9℃，发生在1966年7月19日；极端最低气温为-15.6℃。
汉江上游多年平均风速为1.4m/s～2.3m/s，最大风速为18.3m/s～24.3m/s。
水面蒸发量为800mm～1000mm，米仓山一带为800mm；陆面蒸发量为500mm～600mm，米仓山一带为600m。
相对湿度为70～75%，在长江流域是相对湿度偏小的地区之一。
日照为1700h～1900h，北岸日照时数多于南岸。
霜日为40d～60d，雾日为20d～40d。
坝址处多年平均风速为1.1m/s，盛行风向以东南风为主，郧西历年最大风速为16m/s，风向为NNE。
白河站的历年最大风速为20m/s，风向为N和NW。
1.2.2水文资料
（1）径流
白河水电站位于安康水电站下游，坝址径流由两部分组成，一是安康～白河坝址区间产生的径流，二是安康水库坝址下泄径流。
白河坝址1951～2012年天然多年平均径流量为226亿m³，平均流量为717m³/s。
5～10月汛期的径流量为181亿m³，占全年径流量的79.9%，7～9月117亿m³，占年径流量的51.5%，而11～4月的径流量为45.6亿m³，仅占年水量的20.1%，如表1.2-2所示。
表1.2-2白河坝址多年平均天然径流年内分配表
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
天然径流
（亿m³）
4.24
3.62
6.70
12.70
18.8
18.0
41.6
32.7
百分比
（%）
1.87
1.60
2.96
5.59
8.31
7.96
18.4
14.4
月份
9月
10月
11月
12月
年
5-10月
7-9月
11-4月
天然径流
（亿m³）
42.2
27.6
11.90
6.32
226
181
117
45.6
百分比
（%）
18.7
12.2
5.27
2.79
100
79.9
51.5
20.2
本阶段坝址天然径流采用系列延长后的径流成果，即坝址多年平均流量713m³/s，多年平均径流量226亿m³。
成果见表1.2-3。
表1.2-3白河坝址年平均流量设计成果
系列
均值
（m³/s）
Cv
Cs/Cv
不同频率设计流量（m³/s）
10%
25%
50%
75%
90%
1951-2012年
717
0.41
3
1110
870
659
501
400
典型年流量（m³/s）
1180
894
653
503
384
年份（年）
1981
1967
1971
1978
1966
（2）坝址分月平均流量
根据《汉江白河（夹河）水电站工程左右岸边坡开挖与支护工程招标文件》提供资料，白河坝址分月月平均流量设计成果见表1.2-4，经安康电站调节前后多年平均各月下泄流量见表1.2-5。
表1.2-4 白河坝址分月月平均流量设计成果表（单位：
m³/s）
分月
设计频率（%）
10
20
75
11
794
615
291
12
353
322
242
1
276
265
242
2
276
265
242
3
335
302
259
4
769
499
257
表1.2-5安康电站调节前后多年平均各月下泄流量（单位：
m³/s）
月份
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
年平均
天然
流量
1130
868
1200
760
332
171
111
108
190
375
530
539
525
调节后
流量
1200
867
1190
665
337
221
204
199
213
298
442
492
525
（3）洪水
根据审定的可研成果，白河坝址设计洪水成果见表1.2-6。
表1.2-6白河坝址设计洪水成果表（流量：
m³/s，洪量：
亿m³）
洪水项目
Xp（%）
0.1
0.2
1
2
3.33
4
5
10
20
Qm（m³/s）
39900
37200
30900
28000
25800
25000
24000
20800
17200
W24（亿m³）
30.9
28.9
23.9
21.7
20.0
19.4
18.6
16.1
13.4
W72（亿m³）
66.8
62.4
51.8
47.0
43.3
42.0
40.3
34.8
29.0
（4）施工洪水
根据审定的可研成果，白河坝址施工设计洪水成果见表1.2-7。
表1.2-7白河坝址分月最大瞬时流量设计成果表单位：
m³/s
月份
白河坝址设计值
备注
10%
20%
11月
5110
3900
坝址天然（系列:
1950-1990年）+安康最大发电流量
12-3月
2540
2460
区间（系列:
1951-2012年）+蜀河最大发电流量
12-4月
4860
3250
坝址成果根据白河站推求
（5）水位流量关系
根据审定的可研成果，白河坝址水位流量关系成果见表1.2-8。
表1.2-8白河水位流量关系
水位（m）
171.45
173.81
174.91
175.59
176.70
177.46
178.13
178.71
流量（m³/s）
0
93.4
280
467
934
1400
1867
2334
水位（m）
179.28
181.37
183.56
185.49
187.32
189.06
191.72
192.32
流量（m³/s）
2801
4668
7004
9338
11672
14007
17743
18677
水位（m）
193.76
195.21
196.51
197.82
199.67
201.30
202.49
流量（m³/s）
21004
23346
25672
28014
31740
35019
37350
1.2.3一期枯水围堰地质条件
工程区位于秦岭山脉与大巴山的交接部位，汉江上游河段，区域属秦巴断块山区。
本区地层主要出露古生界的一套浅变质岩。
工程区属秦岭褶皱系二级构造单元——南秦岭印支褶皱带内的镇安－旬阳褶断束与赵川－淅川褶断束两个三级构造单元的结合地带，褶皱发育，几何形态复杂，断裂构造较发育。
构造线主要呈NW向，以紧密线状褶曲和大规模压扭性断裂为主。
区域新构造活动以断块式垂直差异活动为主，工程区总体差异隆升的幅度和速率不大，属活动性较弱的新构造单元。
近场区范围内的地震活动水平较低，外围及远源大震的影响主要来自北部汾渭地震带的强震，影响烈度最大为Ⅵ度。
一期枯水期围堰为土石围堰，堰围右河床，总长约1km。
沿围堰河床地面高程170.9～175.7m，中部发育一江心滩，滩面高程175.0～175.7m，洪水期没入水下，上游堰肩为一小型缓坡平台，台面高程182～183m，下游堰肩为坡度28°～55°上陡下缓的岸坡。
沿围堰河床覆盖冲洪积层（Q4pal）分布在围堰上游右岸麻虎沟沟口洪积扇部位，沿围堰长约200m，岩性为含漂卵石，厚度3～5m，颗粒组成以卵、砾石为主，漂、砂粒次之；除上述段外，堰基河床覆盖主要为冲积（Q4al）砂质砾卵石，厚度3.4～12.1m，颗粒组成以砾、卵石为主，砂粒次之、少量漂砾。
下伏及堰肩出露基岩岩性：
上游长约425m段为∈2ｙ3层石英绢云母千枚岩；中部长约277m段为∈2ｙ2层含石英结晶灰岩夹薄层钙质千枚岩（上部呈互层状）；下游长约282m段为∈2ｙ1层含石英结晶灰岩；下游端及堰肩长约85m段为∈2ｙ2层含石英结晶灰岩夹薄层钙质千枚岩。
据钻孔揭露，堰基岩体裂隙不甚发育，上游段F1区域性断层走向NW、倾向SW（上游）、倾角约65°，断层带宽3～5m，主要为碎裂岩，充填石英脉。
除上游靠近堰肩局部分布厚小于1m的强风化层和厚度小于2m的弱风化层、下游近堰肩分布厚小于3m的弱风化层外，堰基岩体主要呈微风化～新鲜状，完整性较好。
河床覆盖层具强透水性；堰基及堰肩岩体主要具微～弱透水性。
沿围堰河床覆盖砂质砾卵石、含漂卵石作为堰基持力层其承载力可满足要求，下伏基岩承载力较高；须对堰基覆盖层进行防渗处理，局部如F1断层带附近透水性可能较大，防渗下限应根据堰基允许渗漏量伸入基岩一定深度。
2编制依据及引用标准
（1）一期枯水围堰施工设计方案审查专题会议纪要（编号2015-006）；
（2）本标段招投标文件；
（3）《防洪标准》GB50201-2014；
（4）《水利水电工程围堰设计导则》DL／T5087-1999
（5）《水电水利工程施工组织设计规范》DL/T5397-2007；
（6）《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL/T5200-2004；
（7）《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》DL/T5199-2004；
（8）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T5148—2012；
（9）《水电站基本建设工程验收规程》DL/T5123-2000；
（10）《水利水电工程施工组织设计手册第一卷施工规划》；
（11）其他相关的标准和规程规范。
3围堰设计
3.1导流标准
根据本工程招标文件规定，一期枯水期围堰主要围护一期全年围堰、混凝土纵向围堰、一期主体工程施工，建筑物级别为5级，设计洪水标准为12～3月P＝20％流量Q=2420m³/s。
3.2围堰选型
（1）选型原则
一期枯水围堰的选型主要考虑以下因素：
①枯水围堰填筑料取材方便、合理；
②水文、地质条件及特点；
③围堰的结构满足防渗、防冲、安全稳定等技术要求和结构简单实用，易于施工；
④本标施工总进度安排；
⑤类似工程围堰施工经验。
（2）围堰形式选择
白河水电站右岸边坡开挖能够提供足够的石渣料，本工程一期枯水围堰设计选型为土石围堰形式。
3.3围堰轴线选择
一期枯水围堰轴线选定有三个原则：
一是一期枯水围堰能够保证一期纵向围堰和中导墙的开挖施工以及一期上下游横向围堰的防渗体施工；二是在保证上述要求的前提下，纵向围堰部分尽量不去挤占左岸束窄河床的宽度，最大限度的保证束窄河床的泄洪能力；三是围堰尽量平顺，保证泄流的流态尽量稳定。
3.3.1围堰与上下游岸坡接头位置选择
（1）上游接头位置
基坑上游右岸边坡有一座跨沟桥梁，上游围堰接头布置时需避开该桥梁位置。
该桥梁的下游有一条现已形成的上游下基坑道路，道路临边边坡为大块石渣，需避免围堰接头选择在石渣边坡影响接头防渗效果。
桥梁下游与道路石渣边坡之间有一处裸露的石壁，宜作为上游围堰与岸坡的衔接位置。
（2）下游接头位置
一期枯水围堰形成的基坑需保证全年围堰下游接头处布置的鱼道具备施工条件，按此要求选择一期枯水下游围堰与岸坡接头布置。
选择的该接头位置为现已存在的下游下基坑道路的石渣边坡，边坡底部有国道改线时滚落有大块石，围堰施工前尽量清除大块石，基础防渗处理采取高喷防渗墙加膏浆灌浆加强处理的方法。
3.3.2纵向围堰位置选择
根据提供的设计图纸，纵向导墙部位左侧开挖边线（该范围长度约78m）与纵向围堰位置较近。
在保证纵向导墙能够安全开挖的前提下，尽量保证纵向围堰左侧河床的宽度，按此原则选定纵向围堰位置。
经查招标文件提供的地勘资料，该范围河床砂砾石的最大厚度约8.45m。
砂砾石开挖稳定边坡按1:
1.75考虑（砂砾石自然休止角度一般为32～34度，对应边坡坡比为1:
1.43～1:
1.6），坡顶留1m宽缓冲马道，坡脚采取用1m高钢筋石笼护脚等措施后，围堰内侧坡脚与纵向导墙基础左边线的距离为16.125m，推算出导墙基础左边线与纵向围堰轴线之间的距离为32m，以此确定纵向围堰位置。
该部位建筑物之间相对距离以及砂砾石开挖边坡处理措施详见下图3.3-1。
图3.3-1纵向导墙与纵向围堰位置关系图
如果在该范围砂砾石开挖时，1:
1.75的边坡无法稳定，可将边坡坡比放缓到1:
2，坡脚钢筋笼高度调整到2m即可满足1:
2开挖坡比要求。
开挖施工时，为保证左侧纵向围堰的稳定，可从右侧基坑（纵向导墙侧）开挖边坡至坡脚，先完成坡脚钢筋笼挡墙，再进行左侧边坡开挖。
考虑上述因素后，选定的围堰轴线详见《一期枯水围堰平面布置图》。
3.4基本资料
（1）招标阶段提供的水力设计条件；
（2）纵向围堰长度（上下游转弯段各考虑一半长度）540m；
（3）束窄河床底宽度（选择上游河床较窄部位）65m；
（4）两侧河床坡比1:
1.5；
（5）围堰设计挡水标准为P=20%流量Q=2420m³/s。
根据招标文件提供的资料，在流量Q=2420m³/s时，上游水位182.53m，下游水位178.82m；在流量Q=615m³/s时，上游水位178.05m，下游水位175.94m。
3.5围堰设计
3.5.1围堰结构尺寸设计及稳定验算
（1）堰顶高程及围堰高度的确定
在流量Q=2420m³/s时，上游水位182.53m，下游水位178.82m；围堰为5级临时建筑物，根据招标阶段相关资料，上游横向围堰堰顶高程选择为184.0m，下游横向围堰堰顶高程选择为180.5m，纵向围堰顶高程从上游到下游为184.0~180.5m。
上游横向围堰处河床较深处高程一般约在173.5m，围堰高度约10.5m；下游横向围堰处河床较深处高程一般约在171.3m，围堰高度约9.2m。
（2）堰顶宽度的确定
围堰顶宽度按满足高喷灌浆施工设备布置要求进行设计，围堰顶宽度按10m设计。
（3）围堰边坡坡比的确定
围堰采用土石围堰形式，主要采用右岸边坡开挖的石渣料填筑，大部分围堰可保证水上作业条件，因此围堰边坡的坡比选择石渣稳定坡比1:
1.5。
（4）围堰抗滑稳定验算
根据《水利水电工程施工组织设计规范》及《水电水利工程围堰设计导则》中相应条文规定，该围堰的工程级别为5级建筑物，同时考虑到围堰高度仅有10m左右，为简化计算，一期围堰按照均质料考虑，采用折线法验算
设围堰体上一单位土体重Q，其滑动力为Q·sinα，抗滑力为Q·cosα·tgφ，则抗滑安全系数：
K=Q·cosα·tgφ/Q·sinα=ctgα·tgφ
=ctg33.69°·tg40°=1.26＞K设计=1.15
α——堆石体坡角，33.69°
φ——堆石体内摩按角，取40°
围堰抗滑稳定满足要求。
3.5.2围堰防渗结构设计
针对本工程一期枯水土石围堰基础为砂砾石覆盖层，厚度3.4～12.1m，透水性较强、水头差不大（围堰最大承受水头约22m）和工期紧等特点，围堰防渗处理主要采用高压喷射灌浆防渗墙技术。
它具有施工速度快、适应性强等特点，而且围堰系临时性工程，高喷防渗墙防渗效果能满足一期枯水土石围堰防渗要求。
根据一期枯水围堰施工设计方案审查专题会议纪要（编号2015-006），要求围堰防渗处理顶界面至流量Q=2420m³/s时的河水面，上游围堰按高程182.53m控制，下游围堰按高程178.82m控制，防渗墙底部入岩暂定1m。
为防止围堰不均匀沉降影响防渗墙防渗效果，防渗轴线与围堰中心线按重合位置进行设计。
高喷防渗墙根据类似工程经验，拟采取旋喷灌浆的方式，孔距初步按0.8m考虑，分两序施工。
具体采用的施工参数，将根据灌浆试验结果确定。
上游横向围堰与岸坡结合部位，因岸坡岩石裸露，采用刻1m深槽后回填粘土的方式加强基础防渗，堰体部分用粘土心墙防渗。
粘土心墙与高喷灌浆防渗墙重叠2m加强。
下游横向围堰与岸坡结合部位约70m范围，因前期316国道改线道路开挖时在围堰轴线区域坡面堆积了部分大块石，为确保高喷灌浆防渗施工效果，将采取高喷灌浆与膏浆灌浆相结合的防渗处理。
围堰防渗布置见《一期枯水围堰防渗轴线纵剖面图》。
3.5.3围堰防冲设计
根据类似工程施工经验，受上游收缩水流和下游扩散水流的影响，易对一期枯水围堰上游转弯段迎水面和下游扩散段基础进行冲刷，需进行重点防护。
上游转弯段和下游转弯段是防护的最重要部位，采取钢筋铅丝石笼防护，上游转弯段高程178m和下游转弯段高程176.5m以下部分（水下抛投部分）钢筋石笼厚度为2m，以上部分厚1m。
上游横向围堰靠近转弯段50m范围的迎水面，采用粒径50～70cm的块石防护。
其他上游横向围堰迎水面采用粒径20~40cm的块石防护。
纵向围堰迎水面高程177.5m以下坡脚，采用粒径50~70cm的大块石防护，高程177.5m以上坡面采用30cm厚雷诺护垫防护。
下游横向围堰迎水面采用粒径20~40cm的块石防护。
3.5.4围堰施工分区规划
（1）围堰施工程序简述
围堰戗堤合龙→围堰加宽→围堰加高→防渗墙施工、围堰闭气→基坑抽水。
（2）围堰施工分区规划
上游和纵向围堰戗堤采用石渣料填筑，高喷灌浆轴线2.0m范围采用细渣料（粒径小于20cm）填筑，迎水面采用块石护脚。
下游因河床较深，如采用石渣戗堤进占会造成大块石占压高喷灌浆轴线，因此下游进占使用细渣料直接在高喷轴线上填筑，然后迎水侧石渣料跟进。
戗堤顶高程以上中间部分采用细渣料填筑，两侧采用石渣料填筑。
如在围堰合龙时，流量较小，流速较慢，可改用细渣料进占，两侧石渣跟进，能确保高喷轴线范围不出现大块石料。
围堰施工分区规划详见附图。
3.5.5围堰设计工程量
根据围堰分区规划、河床高程以及参考设计地质图纸资料，初步计算出一期枯期围堰工程量，具体见表3.5-1。
表3.5-1一期枯水围堰设计工程量表
序号
围堰分区名称
单位
工程量
备注
1
石渣戗堤
m³
21960
未含下游8350m³进占细渣料
2
戗堤内侧细渣料填筑
m³
22981
保证高喷灌浆施工
3
戗堤石渣加厚
m³
39064
4
戗堤顶部细渣料
m³
18931
5
戗堤顶部石渣料
m³
61733
6
粘土心墙
m³
199
岸坡岩石裸露部分
7
过渡料
m³
93
岸坡岩石裸露部分
8
下游岸坡附近水下填粘土
m³
700
下游岸坡70m范围，估算量
9
钢筋铅丝石笼
m³
5540
10
块石防护
m³
4640
粒径20~40cm块石
11
块石防护
m³
3880
1560粒径50~70cm块石
12
雷诺护垫
m2
3387
厚度30cm
13
高喷防渗墙钻孔
m
22340
按0.8m孔距计算
14
高喷防渗墙
㎡
16311
15
膏浆灌浆加强
m
2100
预估处理范围70m，预计在下游围堰接头处处底部有大块石部位使用该方法做防渗处理。
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