整理7 施工导流与水流控制工程.docx
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整理7施工导流与水流控制工程
7、施工导流与水流控制
7.1简述
7.1.1导流范围
根据工程招标文件的规定，本工程施工导流及水流控制项目和内容包括：
导流洞进、出口围堰（岩坎）的设计、施工及拆除，度汛、基坑排水的工程项目及其工作内容。
施工过程中，一旦天然来水流量超过本工程导流设计洪水标准时，采取应急措施，尽量减少因洪水引起的损失。
7.1.2引用标准
（1）《防洪标准》（GB50201—1994）；
（2）《水利水电建设工程验收规程》（SL223—2008）；
（3）《水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）；
（4）《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）；
（5）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；
（6）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-1994）；
7.1.3水文气象和工程地质
（1）水文气象
坝址处于亚热带气候区，多年平均气温17.7℃，极端最高气温39.2℃，极端最低气温-5.6℃。
坝址控制流域面积2466km2，占潇水流域的20.4％。
多年平均降雨量1496.5mm，多年平均流量84.8m3/s。
本工程坝址处不同频率洪水流量见表7-1，坝址下游水位～流量关系见表7-2。
表7-1坝址不同频率洪水流量表单位：
m3/s
频率
时段
0.01%
0.2%
0.5%
1%
2%
5%
10%
20%
全年
9300
6640
5820
5190
4560
3720
3070
2410
9月～次年3月
/
/
/
/
2360
1730
1270
834
9月～次年4月
/
/
/
/
2590
2080
1690
1290
10月～次年3月
/
/
/
/
2150
1490
1030
640
8月～次年4月
/
/
/
/
3310
2590
2040
1622
表7-2坝址下游水位～流量关系曲线（老坝下游720m）
水位（m）
219.8
220
220.2
220.4
220.5
220.6
220.8
221
221.2
221.4
221.6
流量（m3/s）
2
4.3
7.2
11.1
15
18.8
27
38.8
51.9
69.8
90.2
水位（m）
221.8
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
流量（m3/s）
114
142
374
711
1120
1610
2180
2760
3400
4090
4820
（2）工程地质条件
根据围岩的岩性、结构构造、风化程度，上覆岩体厚度等地质条件，按照水利水电围岩分类标准，导流洞围岩分为五类：
Ⅱ类：
岩体呈厚～巨厚层状,微风化～新鲜状态，构造不发育，上覆岩体厚度大于100m，基本稳定。
坚固系数f=7～8，单位弹性抗力系数K0=70～80MPa/cm。
Ⅲ1类：
由中厚～厚层状岩体组成，呈微风化～新鲜状态，构造不太发育，见少量软弱夹层，上覆岩体厚度50～100m，或由厚～巨厚层状岩层组成，但有规模不大的断层发育。
f=5～6，K0=40～50MPa/cm。
Ⅲ2类：
由中厚～厚层状岩体组成，呈弱～微风化状态，软弱夹层及裂隙发育，断层破碎带宽度<1m，并与洞线斜交或正交，上覆岩体厚度30～50cm。
f=4～5，K0=30～40MPa/cm。
Ⅳ类：
由中厚层状岩层组成，呈弱～强风化状态，主要为软弱夹层和断层破碎带。
围岩不稳定。
f=3～4，K0=15～20MPa/cm。
Ⅴ类：
岩体呈强风化状态，软弱夹层、节理、断层发育、岩体破碎，上覆岩体厚度小于30m，或规模较大的断层（破碎带宽度>2m）部位。
围岩极不稳定。
f=0～1.5，K0=0～2MPa/cm。
导流洞的围岩分类、力学指标及开挖坡比见表7-3。
表7-3导流洞围岩分类、力学指标及开挖坡比表
名称
桩号
（m）
围岩分类
力学指标建议值
进口洞脸坡比
出口洞
脸坡比
f
K0（MPa/cm）
导流洞
0～10，689～709
Ⅲ2
4～5
30～40
1:
0.5
强风化：
1:
0.75
弱风化：
1:
0.5
650～690，64～101
Ⅲ1
5～6
40～50
10～101，123～289，303～440，478～572，582～650
Ⅱ
7～8
70～80
101～123，289～303，440～478，572～582
Ⅳ
3～4
15～20
导流洞进口地形较陡，基岩为D13岩组中厚、厚～巨厚层状粉砂岩、细砂岩夹石英砂岩。
岩层产状走向与洞轴线交角40°。
断层、节理不发育，岩石呈强风化状态，边坡稳定性较好。
出口地形较陡。
基岩为中厚～厚层状石英砂岩，砂岩夹粉砂岩、含砾石英砂岩与细砂岩，强风化状态。
岩层产状为N33°E•NW∠26°～50°。
发育2组节理：
①N75°E•NW∠75°，②N86°W•SW∠75°。
出口右侧，岩层倾角小于开挖边坡角。
隧洞出口之后，采用明渠跨越
号冲沟，在冲沟右侧山体形成高达90～100m的高陡边坡，由于明渠段岩层受F6断层影响，岩层倾角由34°变陡至58°。
根据层面与节理组合分析，出口和明渠右侧边坡，由层面与节理①、②和节理①与②均构成不稳定楔形体，边坡稳定较差，需要对不稳定体进行喷锚处理。
洞身斜切6条断层。
断层部位属Ⅳ类围岩，其余属Ⅲ1～Ⅱ类围岩。
洞身Ⅲ1～Ⅱ类围岩稳定性较好，但断层附近Ⅳ类围岩，其稳定性较差。
尤其是F27和Ｆ1断层规模较大，破碎带、影响带较宽，位于地下水位以下，存在掉块、塌方、渗水或涌水等问题。
主要工程地质问题：
（1）断层部位Ⅳ类围岩，其稳定性较差，将存在掉块、渗水等现象。
F27和Ｆ1断层规模较大，位于地下水位以下，将存在掉块、塌方、渗水或涌水等问题。
（2）洞身Ⅲ、Ⅳ类围岩中，由于层面较缓，在与断层或节理的组合下，可能存在局部掉块或楔形体坍塌问题。
（3）隧洞出口和明渠右侧深切方，边坡高度达90～100m，由层面与节理和节理与节理均均构成不稳定楔形体，边坡稳定较差。
（4）隧洞出口位于16号冲沟，集雨面积约1.5km2，冲沟内溪流长年不断，溪流和暴雨对出口边坡和明渠的施工和运行均有影响。
7.1.4导流洞施工期间现涔天河水库调度计划
导流洞施工期间，现涔天河水电站有发电要求，现灌区有灌溉要求。
现涔天河水电站发电死水位为243.77m，现灌区灌溉取水位为244.2m。
导流洞施工期间，水库最低高水位254.26m。
7.2施工导流布置图
进口围堰布置在距进口50m处，堰顶高程设为255.3m，围堰顶宽5m，堰顶长200.5m，最大堰高约为33m。
出口围堰布置在距出口20m处，堰顶高程设为229.5m，围堰顶宽5m，堰顶长约167.56m，最大堰高约为9m。
进、出口围堰布置见附图。
7.3施工导流工程建筑物结构布置图
围堰采用粘土心墙土石围堰。
进口围堰：
相关流量的对应堰前水位高为254.26m，考虑安全超高及风浪雍高因素，堰顶高程设为255.3m，围堰顶宽5m，堰顶长200.5m，最大堰高约为33m，迎水面坡比为1：
1.5，粘土心墙坡比为1：
0.3。
出口围堰：
堰顶高程设为229.5m，围堰顶宽5m，堰顶长约167.56m，最大堰高约为9m，迎水面边坡1：
1.5，粘土心墙坡比为1：
0.3。
进、出口围堰结构形式见附图。
7.4导流工程建筑物结构设计成果和设计报告
7.4.1导流设计标准
根据招标文件和现场实际情况及施工进度要求，工程导流建筑物设计标准及安全度汛标准如下：
洪水期（4月-8月）为10年一遇全年洪水，相应流量为3070m3/s（上游水位为流量为3070m3/s时的大坝敞泄水位）；枯水时段（9月-次年3月）10年一遇洪水，相应流量为1270m3/s。
7.4.2导流洞进、出口围堰设计
根据坝址处的工程地质和导流方式，本工程围堰拟采用粘土心墙土石围堰。
土石围堰的戗堤和堰壳填筑料尽量利用进、出口边坡开挖弃料，防渗体土料从新建电站厂房后山坡和雾江滑坡体处监理人指定区域取土。
考虑到围堰高度、施工方便及施工道路，土石围堰堰顶宽取5.0m，参考《水利水电工程施工组织设计手册》和我公司以往导流施工的经验，围堰边坡拟定在1：
2.5至1：
1.5之间。
导流洞进、出口及施工支洞口在开挖边坡设截水沟，水沟采用40cm×40cm矩形截水沟，沿洞口顶部开挖边线山体布置。
水沟通过明渠或埋设砼管将山洪水导入河道，以保证雨水不冲刷洞口和不淹没洞口。
沟渠采用人工开挖，浆砌石护砌，砂浆抹面。
（1）围堰堰体防渗型式设计
根据招标文件地质资料和现场踏勘的实际情况，以及考虑围堰施工进度要求，为方便施工及节约时间，进、出口围堰堰体防渗方式采用粘土心墙防渗。
初拟主要设计参数为：
粘土心墙渗透系数不大于1×10-3m/s，有机质含量（按质量计）不大于2％，有较好的塑性和渗透稳定性，浸水与失水时体积变化小。
具体布置见图所示。
（2）围堰结构设计
1、围堰顶高程
坝顶高程按《碾压式土石坝设计规范》（DL/T5395—2007）中有关规定确定，风浪要素及风浪爬高按莆田实验站公式计算，水位254.26m。
汛期多年平均最大风速12m/s。
围堰顶高程由水位加坝顶超高确定。
Y=R+e+A
式中：
Y—坝顶超高；
R—最大波浪在坝坡上的爬高；
e—最大风壅水面高度；
A—安全加高。
式中风浪要素及风浪爬高按莆田实验站公式计算。
计算结果见表7-4，表7-5。
进口围堰顶高程计算成果表
表7-4
工况
库水位m
波浪爬高m
风壅水面高m
安全加高m
计算顶高程m
水位
254.26
0.666
0.003
0.3
255.229
从计算结果看，围堰顶高程计算结果为255.229m，设计采用围堰顶高程255.30m。
出口围堰顶高程计算成果表
4.广泛参与原则。
表7-5
工况
2.量化环境影响后果库水位m
1.筛选环境影响：
环境影响被筛选为三大类，一类是被剔除、不再作任何评价分析的影响，如内部的、小的以及能被控抑的影响；另一类是需要作定性说明的影响，如那些大的但可能很不确定的影响；最后一类才是那些需要并且能够量化和货币化的影响。
波浪爬高m
环境影响经济损益分析一般按以下四个步骤进行：
风壅水面高m
建设项目环境影响评价技术服务机构（以下简称“环评机构”）应当按照《建设项目环境影响评价资质管理办法》的规定申请建设项目环境影响评价资质（以下简称“环评资质”），经国家环境保护部审查合格，取得《建设项目环境影响评价资质证书》后，方可在环评证书规定的资质等级和评价和范围内从事环境影响评价技术服务。
安全加高m
内涵资产定价法基于这样一种理论，即人们赋予环境的价值可以从他们购买的具有环境属性的商品的价格中推断出来。
坝顶高程m
一、环境影响评价的基础水位
228.48
一、安全评价0.666
0.003
0.3
1.法律229.449
（三）环境价值的定义从计算结果看，围堰顶高程计算计算结果为229.449m，设计采用围堰顶高程229.50m，考虑施工等因素围堰顶宽度均为5.0m。
2、围堰边坡稳定计算
根据《碾压式土石坝设计规范》（DL/T5395—2007）中的有关规定进行坝坡稳定分析，静力分析采用刚体极限平衡法，计入条块间的作用力进行计算。
计算中采用的设计参数见表7-6，计算包括正常工况其内容详见表7-7，7-8。
计算结果表明，各种工况最小抗滑稳定安全系数均满足规范要求，具体成果见表7-7、7-8。
围堰体稳定分析使用参数表
表7-6
项目
比
重
孔隙率
含水量
干
容重
湿
容重
饱和容重
渗透系数
抗剪强度
（%）
（%）
KN/m3
KN/m3
KN/m3
（cm/s）
φ（度）
C
（Kpa）
心墙
2.71
8.3
18.6
19.54
20.43
2.19×10-5
26.6
19.7
坝壳
2.69
23
4.1
20.5
20.8
22.3
5.0×10-3
40.8
0
上游围堰坝坡稳定分析成果表
表7-7
运行条件
计算工况
最小安全系数
允许
Fmin
上游边坡
下游边坡
正常
水位254.26，下游无水
1.69
1.526
1.30
下游围堰坝坡稳定分析成果表
表7-8
运行条件
计算工况
最小安全系数
允许
Fmin
上游边坡
下游边坡
正常
水位228.48，下游无水
1.72
1.654
1.30
3、围堰结构型式
围堰采用粘土心墙土石围堰。
进口围堰：
相关流量的对应堰前水位高为254.26m，考虑安全超高及风浪雍高因素，堰顶高程设为255.3m，围堰顶宽5m，堰顶长200.5m，最大堰高约为33m，迎水面坡比为1：
1.5，粘土心墙坡比为1：
0.3。
出口围堰：
堰顶高程设为229.5m，围堰顶宽5m，堰顶长约167.56m，最大堰高约为9m，迎水面边坡1：
1.5，粘土心墙坡比为1：
0.3。
4、围堰设计工程量
根据招标文件规定的围堰轴线设计，主要工程量见表7-9。
表7-9围堰主要工程量表
工程项目
单位
填筑
拆除
进口围堰
出口围堰
合计
进口围堰
出口围堰
石渣料
m3
119153
23346
142499
粘土料
m3
38549
8478
47027
合计
m3
157702
32094
189796
94621
32094
7.5导流施工措施方案
7.5.1围堰填筑施工
1、施工道路布置
（1）进口围堰施工道路：
根据现场实际情况，进口围堰充分利用R7路和右岸公路进行进口围堰施工。
（2）出口围堰施工道路：
利用右岸现有公路整修至出口围堰处，进行出口围堰施工。
施工道路布置参见施工平面布置图。
2、料源规划及开采
（1）围堰堰体堆石填筑料来源：
从进出口边坡的开挖料或监理人指定的其它位置开采。
（2）防渗土料：
从新建电站厂房后山坡和雾江滑坡体处监理人指定区域取土。
3、进、出口围堰施工
（1）施工程序
围堰施工程序：
围堰进占→心墙槽开挖→心墙填筑→围堰分层填筑。
（2）主要施工工艺措施
1）石渣碾压施工
进、出口边坡开挖的弱风化以上至强风化石渣料，从上游向下游进占填筑，水下部分抛投，水上部分逐层进行碾压。
石渣料不足部分从新建电站厂房后山坡和雾江滑坡体处取料。
围堰填筑石渣料采用3m3装载机装15t自卸车运料上坝，进占法卸料，推土机推铺平整，铺料厚度80～100cm，16t振动平碾碾压6～8遍，在堆石体填筑前视石渣料的含水量进行加水，在堰体与两岸堰肩接触部位，采用小型冲击夯进行碾压。
2）粘土斜墙料填筑
粘土心墙分层进行填筑，粘土心墙采用长臂反铲从戗堤中央抽槽，水下部分抛投，水上部分逐层进行碾压。
围堰粘土心墙料从新建电站厂房后山坡和雾江滑坡体处监理人指定区域取土，1.4m3反铲挖装15t自卸汽车直接运输上堰，进占法卸料，人工配合推土机平整，铺料厚度25～30cm，16t振动平碾碾压6～8遍，在堰体与两岸堰肩接触部位，采用小型冲击夯进行压实。
以上各种堰料的铺筑厚度和碾压遍数等施工参数仅为初定，最终以现场试验结果及工程监理批准后确定。
7.5.2围堰拆除施工
根据招标文件要求，进、出口围堰需要拆除，按照施工导流程序安排及本标工程施工总进度计划安排，2013年5月完成围堰的拆除，进口围堰拆除至EL237m高程，出口围堰全部拆除。
利用右岸进场路及R7施工道路完成进出口围堰拆除，视施工期洪水水位情况，在围堰内降坡形成斜坡道采用长臂挖掘机挖装。
拆除前，清除围堰范围内的所有设备及杂物，围堰用1.4m3挖掘机挖除，所有渣料用挖掘机挖装，15t自卸汽车运输至指定弃渣场。
7.5.3施工资源配置计划
1、施工机械配置计划
考虑填筑料的装运条件，采用3.0m3装载机配置4台（单机台班产量按800m3/台班计），分别配置6台1.0-1.4m3挖掘机（单机台班产量达500m3/台班），每天产量可达13000m3。
配15t自卸汽车15部，每天运输能力可达1.0万m3。
综合前面计算，共配置1.4m3挖掘机3台、1.0m3反铲2台（含备用），3.0m3装载机3台（备用1台）、15辆15t自卸汽车和2台TY220推土机用于导流施工可满足强度要求。
本工程导流工程施工机械配置见表7-10。
表7-10机械配置表
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
挖掘机
EX300（1.4m3）
台
3
所列设备均
已考虑备用量
2
挖掘机
PC220（1.0m3）
台
2
3
长臂反铲
EX-210LC（1.0m3）
台
2
4
装载机
ZL50C（3.0m3）
台
3
5
自卸汽车
15t
辆
15
6
推土机
TY220
台
2
7
振动碾
YZ1616t
台
2
2、人员配置计划
劳动力组合见表7-11。
表7-11劳动力组合表
序号
工种
数量
备注
1
操作手
20
2
驾驶员
30
3
装料指挥员
2
负责卸料工作面各种机械调度及工作协调
4
普工
40
5
管理人员
2
全面负责施工设备、人员调度管理
合计
94
7.6基坑排水措施
围堰闭气后，即可进行基坑排水，根据分析，进口基坑约有积水3.4万m3，出口基坑约有积水3500m3。
初期排水量按经验估算法，这里以进口基坑计算，取基坑水量的2倍作为初期排水量。
共计为3.4×2＝6.8万m3。
按7万m3排水量配置水泵，计划2天时间排完，日工作时间按24小时计，小时排水强度约为1460m3/h。
在围堰内侧堰顶设置排水泵站，小区域低洼水采用潜水泵进行抽排。
排水泵站内设置5台IS200-150-315型离心水泵，单台流量460m3/h，扬程30m，功率55kw，效率80％，排水泵站排水能力为1840m3/h。
可满足排水要求。
出口围堰排水泵站内设置2台IS200-150-315型离心水泵，可满足排水要求。
另配置4台100WQ100-22-15型潜水泵，流量100m3/h，扬程22m，功率15kW，4台100WQ100-15-7.5型潜水泵，流量100m3/h，扬程15m，功率7.5kW作为基坑辅助排水，并作为后期经常性排水的水泵。
7.7防洪和安全度汛措施
1、防洪度汛组织机构
（1）防洪度汛的基本原则
防洪度汛工作以“安全第一、预防为主、防重于抢、立足防早汛，防大汛、统筹布置、应急有备、全力抢险、坚持不侥幸，不麻痹”为指导原则，按“统一指挥、汛令畅通、服从大局、不得推诿、分层管理、落实责任，坚守岗位、一方有险、八方支援”的原则组织工作，确保本工程汛期安全施工，为优质高效建成本工程奠定基础。
（2）防洪度汛组织机构、职责及分工
针对本工程安全度汛、防护特点和要求，拟定在业主的统一领导、监理和设计单位的协调指挥下，设立防洪度汛指挥部，对防洪进行具体规划和实施。
防洪度汛指挥部，由项目部领导班子成员、各职能部门负责人组成，指挥部办公室设在综合办公室，由综合办负责日常的管理工作。
发生超标洪水时，由指挥部负责防洪度汛工作的组织、指挥及协调。
指挥部职责：
①负责工区内防洪度汛预案的制定、修订等工作；
②抽调人员组建防洪度汛队伍，并组织现场实施和演练；
③检查督促做好防洪度汛的预防措施和各项准备工作；
④汛期发布和解除防洪度汛命令、信号；
⑤组织队伍实施防洪度汛、抢险救灾行动；
⑥向上级汇报、向友邻单位通报情况，特殊情况下向地方防汛总指挥部及时报告防汛情况，必要时向有关单位发出救援请求；
⑦总结防洪度汛工作经验教训及指导意义。
总指挥职责：
由项目经理担任，负责组织指挥项目部的防洪度汛工作，并协调组织防洪度汛工作所需的资源（人力、物力、财力）。
副总指挥职责
由总工程师担任，协助总指挥进行防洪度汛的具体指挥工作，分区段、分内容向总指挥负责。
防洪度汛职能部门分工
项目部领导班子、各职能部门、厂队和全体员工都负有防洪度汛的责任，各单位必须无条件服从防洪度汛指挥部的安排，提供所需的人员、设备，积极参加救援抢险，最大限度地减少人员和财产的损失。
各职能部门是重大事故防洪度汛的骨干力量，担负项目部各类事故的救援和处理任务，组成（不限于）和分工如下：
①生产管理部
负责洪水时生产系统的总体调度工作；负责施工现场的联络通讯和对外联系，必要时代表指挥部对外发布有关信息；及时组织抢险人员、调配设备，人员疏散引导和对受伤人员进行抢救。
②综合办公室
负责医疗救护指挥、分类抢救和善后工作，保证足够应急车辆和受伤人员的生活必需品，负责现场的警戒、看护及治安保卫，配合生产管理部做好现场人员疏散引导，协助安全监察部对事故的调查工作。
③工程技术部
负责防洪度汛措施、方案的归口管理，及时拟定防洪度汛方案和技术措施。
④质量管理部、安全监察部
协助总指挥做好事故报警、情况通报及事故处置工作（包括：
拍摄现场照片，收集事故现场资料，调查事故经过等），为事故处理提供原始依据。
⑤计划合同部、财务部
负责保证应急处理急需资金的投入，特殊情况下可先支付现金后补办有关手续；负责相关索赔资料的收集与汇总工作。
⑥机电物资部
负责提供必要的防洪度汛物资、大型设备、施工机械、起重机械突发事故的应急归口管理，并协助应急组织工作。
⑦机械运输队
汛期临时组建，负责防洪度汛物资的运输。
⑧防洪抢险队
汛期前临时组建，洪水期负责日常巡视检查，负责对洪水可能危害区按堵排结合原则，除险加固；对施工现场人员、设备的抢救、抢修工作，降低事故损失，抑制危害范围的扩大。
⑨防汛办公室
设置在本标施工营地内，是防汛总指挥部的日常事务联络和信息中心。
负责防汛记录，对内外的联络，发出各类类信息，及时进行水情记录，现场汛情通报，根据现场的防汛情况，向各相关人员通报，并发出现场抢险指令，处理现场的突发事件。
2、本标工程施工区域内的防洪度汛主要措施
（1）按合同的规定和设计单位提供的汛期度汛要求，编制汛期度汛计划、技术措施和防汛预案；
（2）根据批准的度汛计划，落实度汛器材和物资；
（3）抓紧度汛项目施工，力汛前达到到度汛要求；
（4）针对导流洞进、出口游围堰和重要的施工设施、生活设备提交专项防汛监控措施，应急预案。
（5）安排、落实汛期安全监测，遇有险情发生采取有效措施予以排除，确保工程安全；
（6）组织抢险队，组织演习，出现险情时，投入抢险；
（7）汛期按时向上级相关部门和度汛办公室提交所管辖区域工程的防汛工作简报；
（8）施工区域内所有交通道路、施工场地的截排水沟，安排专人负责经常检查和疏通，以免淤塞，影响排水；
（9）与涔天河水库管理局密切配合进行合理的水库水位调度。
3、防汛器材设备及劳动力配置
（1）物资准备
汛前按照任务分工充分做好防洪材料、设备，如钢筋石笼、编织袋、粘土、砂石料、防洪水泵，备用发电机、各
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