xx江三级水电站工程施工组织设计方案.docx
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xx江三级水电站工程施工组织设计方案
施工组织设计目录
第一章工程概况
1.1、工程简介
xx三级水电站为横江右岸一级支流，三级电站位于xx市xx县境内的xx下游河段，三级电站距xx县城7km，距xx市154km。
xx铁路沿横江右岸通过，xx转运站距三级电站厂房约500m，对外交通十分方便。
本工程以发电为唯一目的，采用跨流域混合开发，坝址以上集雨面积3154km2，水库校核洪水位481.40m，正常蓄水位480.00m，相应库容1373.8万m3，调节库容655万m3，电站装机48MW。
1.2、主要建筑物特性
工程枢纽由拦河坝、发电引水系统和发电厂房等组成。
1.2.1、拦河坝
挡水建筑物主要为非溢流坝，泄水建筑物包括泄洪闸和冲砂闸。
从左岸至右岸“一”字形布置，依次为左岸非溢流坝、两孔泄洪闸、两孔冲砂闸和右岸非溢流坝。
挡水建筑物包括左、右岸非溢流坝，非溢流坝为C15砼重力坝，坝体横缝间距12m～18.5m。
挡水坝正常蓄水位480.00m，设计洪水位475.5m（P＝3.33%），校核洪水位481.4m（P＝0.5%）。
坝顶高程483.40m，不设防浪墙，左、右岸坝顶宽分别为11.5m和7.0m。
非溢流重力坝坝顶总长59.5m，其中左岸重力坝长35.5m（坝纵0+000.0m～坝纵0+035.5m），右岸重力坝长24m（坝纵0+098.5m～坝0+122.5m）。
左岸重力坝上游坝坡在高程464.0m以下采用1:
0.3的边坡，以上为铅直。
坝顶宽11.5m，下游坝面高程469.025m以上直立，469.025m以下采用1：
0.8的边坡。
坝体采用90dC15W4F50砼；上游面设C25W6F50砼防渗面板，厚1.0m。
在②号坝段设门库。
右岸重力坝上游坝坡在高程470.0m以下采用1:
0.1的边坡，以上为铅直。
坝顶宽7m，下游坝面高程474.65m以上直立，以下采用1：
0.8的边坡。
坝体采用90dC15W4F50砼；上游面设C25W6F50砼，厚1.0m。
坝基要求挖至弱风化基岩，建基面最低高程442.5m，最大坝高40.9m。
坝基要求进行固结灌浆和帷幕灌浆，固结灌浆孔梅花形布置，孔距、排距均为3.0m，深入基岩内5.0m。
为防止坝基渗漏和绕坝渗漏，两岸非溢流重力坝坝基均需进行帷幕灌浆，并与泄洪闸和冲砂闸帷幕连成一整体，且向两岸山体延伸，形成一道封闭的防渗系统，左岸延伸至桩号坝纵0-034.60m，右岸延伸至桩号坝纵0+139.50m。
帷幕灌浆孔设一排，孔距2.0m，孔深要求深入相对不透水层（q≤5Lu）以下5m，局部断层或破碎带处须加密加深。
泄洪闸共设两孔，每孔净宽14.0m，总宽38.0m（坝纵0+035.50m～坝纵0+073.50m），由闸室、消力池和海漫等组成。
闸室长45m（坝横0-001.00m～坝横0+044.00m）。
堰体型式为开敞式实用堰，堰顶高程465.0m，上设14.0m×15.50m（宽×高）的露顶式弧形钢闸门。
每孔闸室为独立结构单元，闸墩采用缝墩结构，闸墩厚度为2.5m，墩顶高程483.4m，每孔闸宽为19m。
在工作闸门上游侧设一道检修闸门门槽。
溢流堰堰面曲线为WES型，堰顶上游堰头采用1/4圆弧，半径为1m，为便于检修闸门的结构布置，后接长5.5m直线水平段与堰顶下游堰面连接，堰面曲线方程为
，堰面曲线下接1：
1.46的斜坡，末端以一半径30m的圆弧与消力池底高程水平衔接。
泄洪闸泄洪时流速较大，为防止水流和泥砂对堰体的冲刷及磨损，堰面采用C40W8F50硅粉砼，厚1.5m，堰体采用C15W4F50砼。
溢流堰基础（一般高程455.0m以下）采用C15碾压砼。
闸室下游侧设置长60m的C25F50砼消力池。
池底高程为451.5m，底板厚2m～3m，末端设高2.5m的尾坎。
消力池下游段设置间距2m×2m梅花型布置的排水孔。
消力池基础设置一层厚10cm的C10素砼垫层。
消力池下游连接长30m、厚1m的M10浆砌块石海漫，基础设C10素砼垫层，厚10cm，海漫的末端为抛石防冲槽，表面以合金钢网兜加以保护。
交通桥布置于闸室上游侧，桥面顶高程483.4m，宽5m，与左岸非溢流坝及冲砂闸相连。
泄洪闸启闭平台高程491.0m。
工作闸门和检修闸门采用卷扬式启闭机启闭。
闸室建基面座落在弱风化基岩上部，在桩号坝横0+001.00m位置布置一排帷幕灌浆孔，孔距2m，孔深要求深入相对不透水层（q≤5Lu）以下5m以上。
断层破碎采用砼置换法处理。
消力池和海漫基础直接建立在经碾压处理后的砂砾石基础上。
冲砂闸共设两孔，每孔净宽9.0m，总宽25.0m（坝纵0+073.50m～坝纵0+098.50m），由闸室、消力池和海漫等组成。
冲砂闸采用平底闸的结构型式。
闸室长45m（坝横0-001.00m～坝横0+044.00m），闸室底板顶高程为455.0m，底板采用1m厚的C40W8F50硅粉砼和1m厚C20W6F50砼结构。
中墩厚3m，边墩厚2m，砼底板、中墩与边墩为一整体式结构。
在工作闸门上游侧设一道事故检修闸门门槽，工作门和事故检修门均为9m×10m（宽×高）平板式闸门。
闸室下游侧设置长60m的C25F50砼消力池，池底高程为451.5m。
消力池水平段长45m，池底以1：
4的反坡与闸底板连接。
消力池底板厚2m～3m，末端设高2.5m的尾坎。
消力池下游段设置间距2m×2m梅花型布置的排水孔。
消力池基础设一层厚10cm的C10素砼垫层。
消力池下游连接长30m、厚1m的M10浆砌块石海漫，基础设C10素砼垫层，厚10cm，海漫的末端为抛石防冲槽，表面以合金钢网兜加以保护。
交通桥面高程483.4m，宽5m，布置于闸室上游侧。
启闭平台高程491.0m。
工作闸门和检修闸门采用卷扬式启闭机启闭。
冲砂闸基础处理和防渗处理与泄洪闸相同。
1.2.2、发电引水系统
发电引水系统布置在xx右岸，由进水口、发电引水隧洞、调压井、压力管道组成。
进水口位于拦河坝右岸上游约13m，为塔式进水口，由进口挡墙、拦污栅、闸室段、渐变段、启闭机房和交通桥等组成。
进水口起点桩号为0-029.5m，闸室段长14.5m，进口底高程462.0m，孔口宽7.0m，进水塔内设拦污栅和事故检修门各一道，孔口尺寸7.0m×7.0m；门后设0.5m×7.0m的通气孔。
进水塔后接渐变段，桩号0-015.00m～0-005.00m，长10m，始端为7.0m×7.0m的方形断面，末端为直径7.0m的圆形断面，与发电引水隧洞衔接。
检修平台高程483.4m。
检修平台上游侧设交通桥与坝顶公路相通。
启闭平台高程493.4m。
自进水口渐变段末端至调压井中心引水隧洞长2506.807m（桩号0-005m～2+501.807m），底高程462.0m～444.45m，纵坡为0.7％。
发电引水隧洞断面为圆形，开挖洞径8.0m，全部采用C20钢筋砼衬砌，厚50cm，衬后洞径7.0m。
隧洞最大引用流量125.2m3/s，最大流速为3.253m/s。
引水隧洞（桩号2+436m附近）下穿xx铁路手扒岩隧道段由铁道第二勘查设计院设计，范围自手扒岩隧道线路中线处沿引水隧洞轴线方向两侧各延伸30m，共60m。
该段采用钢筋砼结构特殊加强衬砌，采用中壁法施工，弱爆破开挖，独头掘进，锚杆喷钢纤维砼和钢架支护等施工措施。
砼衬砌段全部进行回填灌浆，在围岩较差段进行固结灌浆，固结灌浆孔距3m，每排6孔，孔深3m，灌浆压力0.5～1.0MPa；在洞顶拱120°范围内进行回填灌浆，灌浆压力0.3MPa。
在桩号0+075.386m和桩号2+501.807m处各布置一施工支洞，断面为5.0m×5.0m的城门洞型，1＃施工支洞长约130m，2＃施工支洞长约260m。
根据本工程的地形地质条件，将调压井设在施工支洞上，距离主隧洞25m，此处地面高程560m，从地质资料看，弱风化底界线高程535m左右。
调压井选用带双室的溢流式调压井，上室为城门洞型，中心线与施工支洞成30°夹角偏向下游。
上室衬砌厚度1.0m，衬后宽度7.0m，直立边墙高11.0m，长70.0m，顶高程为483.5m，底高程为469.0m，间隔设0.8×1.0m的撑梁。
竖井段开挖洞径6.0m，衬后直径5.0m，底高程为463.0m。
下室为圆形断面，中心线与施工支洞成15°夹角偏向上游，距铁路隧洞水平投影约64m。
下室开挖洞径6.0m，衬后直径5.0m，长60.0m，底高程459.0m，顶高程464.0m。
调压井溢流采用两个衬后洞径4.0m×4.0m的城门洞形断面，中心距25m，均经一段斜洞后引入施工支洞，施工支洞进口处进厂公路可在现有公路基础上加高，公路下设涵管将溢流水排入关河。
为给调压井补气，在溢流洞顶部设一个2.5m×2.5m的城门洞形隧洞作为通气孔，通往山坡，出口底高程514.0m。
调压井最低涌浪水位459.20m，高出隧洞顶8.75m。
调压井上室开挖过程中须根据地质情况采取锚喷挂网和固结灌浆的边坡支护措施，Φ25系统锚杆，长4.5m，间距2.0m，梅花形布置；C25喷砼厚0.15m，固结灌浆孔距3m，孔深3m，灌浆压力0.5MPa；在顶拱进行回填灌浆，灌浆压力0.3MPa。
自调压井中心2+501.807m至桩号2+700.0m处为上平洞，段长198.193m，其中桩号2+501.807m～2+651.00m段隧洞开挖洞径7.0m，衬砌后洞径6.0m，C20钢筋砼衬砌厚50cm，底坡为0.7%。
桩号2+651m～2+661m为渐变段，衬后洞径由6.0m变为5.4m，2+663m为钢管起衬点，16MnR钢板厚18mm，开挖洞径6.6m，衬后内径5.4m，最大流速5.47m3/s。
桩号2+700.0m为出洞口，之后为钢管（外包砼）。
出洞后接上弯段，通过斜钢管再接下弯段与下平管连接，上下弯段转弯半径均为20m，斜管段坡度为1:
2，钢管内径均为5.4m，采用60cm厚钢筋砼外包。
下平洞底坡为0%。
岔管为月牙肋对称“Y”型结构，中心桩号为2+760.0m，中心高程为426.0m，主管、支管直径分别为5.4m、4.0m，分岔角为60°，管壁厚25mm。
岔、支管均以60cm厚钢筋砼外包。
为抵抗外水压力，钢衬段外壁设加劲环。
压力管道需进行回填和固结灌浆，钢衬埋管段还需进行接触灌浆。
固结灌浆孔距3m，每排6孔，孔深3m，灌浆压力1.0MPa；在洞顶拱120°范围内进行回填灌浆，灌浆压力0.3MPa；接触灌浆压力0.2Mpa。
厂房采用引水地面式，位于大坝下游河道右岸。
主、副厂房顺河呈“一”字型布置，副厂房在主厂房的右侧。
厂区地坪高程为435.0m，沿厂区周边设有0.8m宽的排水沟，进厂公路位于厂区左侧，交通便利。
升压站采用半挖半填形成，地面高程447.0m，位于副厂房的右侧。
在平台右侧设有5m宽的交通道路，自进厂公路分支引进。
本工程曾于2004年4月招标，中标人已完成了发电引水隧洞1#、2#施工支洞的开挖及进口1010m和出口190m开挖的施工任务，后由于各种原因，双方终止了合同，现承包人已撤出工地。
1.2.3、发电厂房
厂房的校核洪水位为446.6m。
为保证厂房、升压站的防洪安全，在进厂公路、厂区、升压站、的临河一侧设置防洪墙并与尾水平台相连，防洪墙顶部高程447.0m。
主厂房内装二台混流式水轮发电机组和一台电动桥式吊车，机组安装高程426.0m，机组间距12.5m，发电机层高程435.2m，水轮机层高程429.08m。
主机间长28.64m，宽17.9m，安装间位于主机间左侧，长16.1m，设结构缝与主机间分开。
副厂房位于主厂房右侧，与主厂房同宽，长12m,共三层,布置有高、低压开关室、中控室、电缆夹层、值班办公室等，地坪高程435.2m。
升压站长46m，宽32m，内设二台SF9-31500/110户外主变压器和二回110kv出线间隔。
尾水渠位于主厂房下游，为矩形断面，宽22m，底板高程用长16.25m的1：
2.5的反坡段自418.86m变为425.36m。
由于地形地质等条件限制，尾水渠出口位于河漫滩，须将其开挖整治，以免淤积影响尾水顺畅出流和发电出力。
1.3、水文气象条件
由于流域位于低纬度、海拔高差相对较大地区，又处于云南高原到四川盆地边缘的过渡地带，地形复杂，因此立体气候明显。
在云南省年降水地区划分图上属多雨区，表现为降水量大，蒸发量小。
多年平均降雨量在1000～1400mm之间，流域北部边缘高达2200mm。
流域上游威信一带降雨量相对较小，多年平均降雨量在800～1400mm之间；河流左岸，流域南部，多年平均降雨量在1000～1600mm之间；河流右岸，流域北部边缘，多年平均降雨量在1200～2200mm之间，降水量丰沛。
受西南季风的影响，降水季节性强，一般6～10月为雨季，降雨量占全年降雨量的约80%。
由于受昆明准静止锋的影响，11月～次年5月常有阴雨天气出现，该期间降雨量较其它流域相对较多，形成“夏雨春湿、上游高寒”的气候特点。
流域暴雨主要集中在6～9月，尤以7、8月份出现次数为多。
流域所处的位置是北方冷空气侵入云南的通道地带，随北方冷空气南侵，往往将汇集于四川盆地边缘的湿润空气南推移至流域迎风坡，形成横江流域湿润空气强烈抬升，造成暴雨，其最大一日暴雨量在150～200mm之间。
流域总体属暖温带季风气候，平均气温12℃；下游河谷地区属亚热带季风气候，平均气温19℃。
流域内植被以落、阔叶林及云南松为主。
由于气候湿润，植被较好，多属轻度土壤侵蚀区。
但局部地方山坡陡峻，毁林开荒造成土层裸露，加之单点暴雨较多、较大，形成水土流失严重。
施工洪水流量表、坝址多年平均流量成果表、坝址三代表年设计径流成果表、坝址三代表年月平均流量成果表、电站水位流量关系成果表见表1-1、表1-2、表1-3、表1-4、表1-5。
表1-1施工洪水流量表 单位：
m3/s
施工区
施工期
p=2％
p=3.33％
p=5％
p=10％
p=20％
p=50％
首
部
枢
纽
全 年
4604
3981
3496
2693
1938
1083
11－5月
1220
1110
784
556
325
11－4月
560
515
408
316
193
12－5月
1205
1090
779
552
318
12－4月
553
503
378
287
171
11月
342
303
243
185
113
12月
113
107
96
83
65
1月
120
111
96
80
57
2月
170
157
135
114
79
3月
231
210
173
137
91
4月
553
490
367
264
148
5月
1205
1090
760
507
225
厂区
枢纽
全 年
8913
7909
7117
5775
4454
2776
表1-2坝址多年平均流量成果表单位：
m3/s
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
三级
42.0
50.7
54.2
59.4
74.3
120
174
163
114
90.0
60.9
45.4
87.6
%
4.07
4.44
5.25
5.57
7.20
11.26
16.87
15.80
10.70
8.73
5.71
4.40
100
表1-3坝址三代表年设计径流成果表单位：
m3/s
断面
水文年
枯期（12-5）
10％
50％
90％
10％
50％
90％
三级坝址
109
86.1
66.9
71.5
53.3
38.5
表1-4坝址三代表年月平均流量成果表单位：
m3/s
月
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
年
丰
177
195
235
143
74.9
56.1
60.3
59.8
62.3
62.1
73.4
111
109
平
122
186
132
110
111
51.9
50.2
48.0
61.8
52.6
57.8
49.0
86.1
枯
83.4
168
48.3
137
83.9
51.7
21.9
23.4
28.3
42.5
66.3
48.6
66.9
表1-5电站水位流量关系成果表
坝址断面
厂址断面
流量（m3/s）
水位（m）
流量（m3/s）
水位（m）
0.00
453.5
0.0
423.0
7.23
454.5
10.1
424.0
24.2
455.0
26.1
424.5
61.1
455.5
50.7
425.0
110.0
456.0
82.6
425.5
171.0
456.5
117.0
426.0
242.0
457.0
211.0
427.0
412.0
458.0
378.0
428.0
616.0
459.0
613.0
429.0
853.0
460.0
889.0
430.0
1414.0
462.0
1540.0
432.0
2116.0
464.0
2320.0
434.0
2951.0
466.0
3254.0
436.0
3887.0
468.0
4303.0
438.0
4913.0
470.0
5441.0
440.0
6027.0
472.0
6620.0
442.0
7223.0
474.0
7934.0
444.0
7744.0
474.8
10606.0
447.0
11298.0
447.7
1、流域概况
1.4、工程地质条件
1、坝（闸）址工程地质
地形地貌及物理地质现象
坝址区为高山峡谷地貌，两岸地形陡峻，地形坡度30～50°，河床呈“U”字型宽60～65m。
坝址区无大规模滑坡、泥石流等物理地质现象发育，坝址下游右岸发育一条宽约30m已到晚期的冲沟，沟底有残坡洪积层，冲沟对闸坝的安全稳定无影响，但应注意冲沟水流对坝下游的冲蚀，应做好截排水工作。
地质构造及岩性
（1）断层:
坝址区主要有报恩寺断层和坝址下游的f1小断层。
报恩寺断层距坝址约800m，f1断层在坝轴线下游约100m处出露，该两断层近期无活动痕迹，对坝址区域稳定与建坝无影响。
（2）节理裂隙:
坝址区灰岩节理裂隙发育，在两坝肩进行统计发育四组节理：
①走向N60～65ºE，倾向SE倾角85～90°，节理面较平整，半闭合，少量泥砂充填，节理间距0.5～0.8m，节理发育程度中等；②走向N10～20ºW，倾向SW倾角63～70°，节理面较平整，半闭合，见少量泥质充填，节理间距0.5～1.5m不等，节理发育程度较好；③走向N55ºW，倾向SW倾角60°，节理面较平整，多闭合，见泥质充填，节理间距0.15～0.2m，节理发育程度较好；④走向N55ºE，倾向NW倾角75～80°，节理面平整，闭合，无充填，节理发育程度差。
四组节理与岩层面联合将岩体切割成楔形块体，对坝肩稳定有一定影响。
（3）地层岩性
坝址区出露地层主要为：
志留系下统黄葛溪组及第四系冲积层。
其中黄葛溪组上段为浅灰色灰岩夹灰黄色粉砂岩，分布于左坝肩上部及右坝肩；下段为深灰色榴状灰岩，分布于左坝肩下部及基础冲积层底部。
第四系以河床冲积层为主，坡积层分布较少，且厚度小。
坝（闸）基础工程地质条件
基础岩性特征如下：
（1）河床冲积层：
ZK3钻孔揭露厚12.8m，深灰色，上部以卵石、砾石为主，粒径2～10cm，下部以漂石、卵石为主，粒径多为5～20cm，最大50cm，砂砾冲填于孔隙中。
该层堆积松散，承载力较低，抗剪强度差，渗透系数为80～100m/d，属强透水层。
（2）榴状灰岩：
为志留系下统黄葛溪组地层，岩体允许承载力及抗剪强度较高，物理力学性质较好。
基础稳定性分析评价
基础处于卵砾石层中，结构松散～中密，厚度大，抗剪强度较低，易发生基础剪切破坏，主要破坏形式有三种，分别为：
①沿闸基混凝土与卵砾石层接触面发生剪切滑动破坏；②在卵砾石层内部形成滑动面，沿该滑动面破坏；③沿卵砾石层与灰岩接触面破坏。
经水工计算在现有条件下卵砾石层基础不能满足抗滑稳定要求，需进行加固处理。
在处理前应在现场作试验，取得第一手相关力学参数的基础上，再进行抗滑、抗剪及抗倾倒验算，及时修正设计参数，确保基础稳定及闸坝安全。
基础底部灰岩未发现不利于稳定的结构面和较厚的软弱夹层，抗滑稳定性较好，是较好的基础下卧层。
左右坝肩工程地质条件
坝肩为志留系下统黄葛溪组地层，上段为灰岩夹砂岩，下段为榴状灰岩。
坝肩岩石坚硬完整性较好，岩层走向N35～80ºW，倾向NE倾角25°，总体倾向右岸偏上游。
右坝肩钻探发现一小溶洞，无充填，未发现洞口，认为只是局部的岩溶现象。
左右坝肩稳定性分析评价
坝肩岩体节理较发育，经统计左坝肩发育有三组节理：
①走向N60～65ºE，倾向SE倾角85～90°，节理面较平整半闭合少量泥砂充填，节理间距0.5～0.8m发育程度较好；②走向N10～20ºW，倾向SW倾角63～70°，节理面较平整多闭合，见少量泥质充填；③走向N55ºE，倾向NW倾角75～80°，节理面平整闭合无充填，节理发育程度差。
左岸岩层走向N35ºW，倾向NE倾角25°，三组节理与岩层面联合将岩体切割成楔形块体，其产状与坡面的组合形态见赤平投影图。
通过图分析认为左坝肩虽然节理较发育，但整体稳定性较好。
右坝肩也发育三组节理，其中①②组产状与左坝肩相近，
③走向N55ºW，倾向SW，节理间距0.15～0.2m，节理发育程度好。
右岸岩层走向N80ºW，倾向NE倾角25°，结构面产状与坡面的组合形态见赤平投影图。
从图看出，认为左坝肩虽然节理较发育，但整体稳定性较好。
坝（闸）址基础及坝肩渗漏分析
在坝基岩土中，上部卵砾石层透水性强，渗透系数K值约为80～100m/d，下伏灰岩上部溶蚀裂隙发育，透水性强，根据钻孔压水试验成果分析，表层岩石透水率q超过100Lu，向下透水性逐渐变弱，根据坝址地质条件及坝高，建议岩石透水率q值按5Lu为防渗底界线，则防渗处理深度需深入基岩13～15m。
左坝肩上部为浅灰色灰岩夹灰黄色砂岩，下部为深灰色灰岩。
地下水顺层径流明显，地下水位埋藏较深，岩体节理发育，溶蚀裂隙发育，透水性较强，存在绕坝渗漏问题，根据钻孔压水试验资料，建议防渗处理深度约40m，沿坝轴线方向延伸30～35m；
右坝肩为浅灰色灰岩夹灰黄色石英砂岩，岩体节理溶蚀裂隙发育，地下水主要通过节理裂隙向河中排泄，地下水位相对较高，根据钻孔压水试验资料，建议防渗处理深度约20m，沿坝轴线方向延伸25～30m，钻孔揭露右坝肩在高程474m有溶洞发育，洞高1.2m，坝肩帷幕灌浆应在溶洞封堵后进行。
基础在加固处理后，建议将表层1～2m清除；坝肩永久边坡开挖过程中应及时进行锚喷支护，并作好边坡截排水；右坝肩在高程474m有洞高1.2m的溶洞发育，结合坝肩开挖在查清溶洞规模及发育，采取有效封堵，然后再进行灌浆处理。
2、引水隧洞工程地质
隧洞直径7m，纵坡为7‰，地层岩性变化不大，主要为灰岩，完整性好。
隧洞工程地质特征如下：
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