泗南江水电站面板堆石坝施工组织设计.docx
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泗南江水电站面板堆石坝施工组织设计
泗南江水电站面板堆石坝施工组织设计
摘要：
近几年来，随着我国经济建设的迅速发展，混凝土面板堆石坝也得到了迅猛的发展，随着混凝土挤压式边墙施工新技术在水布垭等几个大型面板堆石坝的应用，混凝土面板堆石坝以其施工简便，造价低，工期短等优势逐渐得到大家的认可，虽然混凝土挤压式边墙新技术的采用大大降低并减少了上游坡面施工的干扰，但是，大坝坝体填筑参数的选择依然是大坝防渗的关键，本文将结合司南江水电站的实际情况，对采取挤压式边墙新技术后的面板堆石坝施工组织做一个简要的论述……
关键词：
泗南江水电站；混凝土挤压式边墙；施工组织；设计。
摘要……………………………………………………………………………………1
1.工程概况…………………………………………………………………………………4
1.1地理位置……………………………………………………………………………4
1.2工程特性……………………………………………………………………………5
1.3枢纽布置及主要建筑物……………………………………………………………6
1.4水文气象条件………………………………………………………………………7
1.5地形条件……………………………………………………………………………8
1.6施工导流方案………………………………………………………………………12
2.施工导流及度汛…………………………………………………………………………13
2.1导流度汛标准及方式………………………………………………………………13
2.2分时段导流度汛方案………………………………………………………………14
3.上下游围堰设计…………………………………………………………………………14
3.1围堰设计挡水标准…………………………………………………………………15
3.2围堰结构设计………………………………………………………………………16
3.3施工截流……………………………………………………………………………17
3.4上下游围堰施工……………………………………………………………………21
3.5围堰拆除及清理……………………………………………………………………23
3.6施工期充排水………………………………………………………………………23
4.临建工程…………………………………………………………………………………26
4.1场内公路工程………………………………………………………………………26
4.2生活办公设施………………………………………………………………………30
4.3生产辅助设施………………………………………………………………………31
4.4时供风水电布置……………………………………………………………………31
4.5砂石加工系统………………………………………………………………………32
4.6混凝土拌和系统……………………………………………………………………32
4.7存弃渣场规划………………………………………………………………………33
5.料场规划…………………………………………………………………………………37
5.1土料场规划…………………………………………………………………………37
5.2石料场规划…………………………………………………………………………37
6.主体工程施工……………………………………………………………………………38
6.1混凝土面板堆石坝施工……………………………………………………………38
6.2电站进水口、引水隧洞工程施工…………………………………………………47
6.2.1土石方明挖及支护……………………………………………………………48
6.2.2石方洞挖机支护………………………………………………………………51
6.3灌浆工程…………………………………………………………………………53
6.3.1回填灌浆施工…………………………………………………………………53
6.3.2固结灌浆施工…………………………………………………………………54
6.3.3帷幕灌浆施工…………………………………………………………………57
7.施工总进度计划………………………………………………………………………60
9.1施工进度安排……………………………………………………………………61
9.2主要是施工强度指标……………………………………………………………62
9.3分年度完成工程量划………………………………………………………………62
8.结论………………………………………………………………………………………63
参考文献……………………………………………………………………………………63
泗南江水电站施工组织设计说明书
1工程概况
1.1地理位置
泗南江水电站位于云南省思茅地区墨江哈尼族自治县那哈乡、坝溜乡和泗南江乡境内。
电站坝址位于泗南江上，联珠小河汇口下游、土堆峡谷入口处；厂址位于阿墨江上，泗南江与阿墨江交汇口下游、阿墨江左岸倮何大箐沟口上游处。
昆明经那哈乡政府至坝址公路里程约为374km；昆明经泗南江乡政府至坝址公路里程约为376km，昆明经泗南江乡政府至厂址公路里程约为349km；厂址经泗南江乡政府至坝址公路里程约为26km。
1.2工程特性
电站以发电为主，采用跨流域、混合式开发，工程等别为Ⅱ等大
（2）型工程，永久性主要建筑物为2级，永久性次要建筑物3级，临时性建筑物4级。
水库正常蓄水位900.0m，装机容量201MW，总库容2.46亿m3。
1.3枢纽布置及主要建筑物
枢纽工程主要建筑物有：
拦河坝、右岸导流洞、右岸溢洪洞、左岸泄洪冲沙（兼放空）洞、左岸电站进水口、引水隧洞、调压室、压力管道、主副厂房及开关站等。
拦河坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程905m，拦河坝最高约115m，坝顶宽度8m，坝顶长度365.93m，底宽360m，上游坝面坡度1:
1.4，下游坝面综合坡度1:
1.535。
坝体总填筑方量约297万m3。
泄洪冲沙（兼放空）洞布置于坝址左岸，隧洞进口高程823.0m，总长约655m，其中，有压段隧洞为直径6.0m的圆形断面。
溢洪洞布置于右岸，为无压洞，断面形状为方圆形断面，进口高程为878.8m，总长约594m，进口段采用“龙抬头”形式，断面尺寸（宽高）从10m×18.36m渐变为8m×14.4m；下平段与导流洞后段结合，断面尺寸（宽高）8m×10m。
引水隧洞布置于左岸，为有压隧洞，全长约10.3km，内径D=5.3m；调压室采用上室式，竖井内径D=8.0m，高93m。
压力管道为埋藏式钢衬钢筋混凝土结构，圆形断面，“三平两竖方案”。
供水方式采用“一管三机”的布置型式。
由主管、岔管及支管组成――主管总长度约894.6m；主、支岔管均初拟采用“一分二”的月牙岔型式；支管总长度约309m。
压力钢管的设计压力420m。
厂房为地面厂房，布置于泗南江与阿墨江交汇口下游约6km、阿墨江左岸倮何大箐沟口上游约100m处。
1.4水文气象条件
泗南江发源于绿春县北部的归洞新寨附近，为李仙江二级支流，位于东经101°45′～102°36′，北纬22°56′～23°20′之间，为阿墨江的一级支流，在绿春县境内称牛孔河，河流自东向西流，进入墨江县境内称泗南江，是该县那哈、坝溜两个乡的界河，于老王寨附近汇入阿墨江，阿墨江汇入李仙江。
泗南江流域属南亚热带季风气候，受季风、地形、低纬度的影响，形成复杂多变的气候特征。
泗南江发源于绿春，该地区为中亚热带山地季风气候，随高程变化气候垂直变化明显。
泗南江流域80%在墨江县境内，为南亚热带型气候，春早冬晚，四季差异不大，无霜期长，多西南风，北回归线从县城通过。
流域降水在季节上和地域上分配不均，6月～11月受来自北部湾的东南季风和来自印度洋的西南季风控制，湿润多雨，降水量为全年降水量的85%，主汛期7月～8月降水量最多，约占年降水量的58%；12月～4月受来自西部大陆干暖气流影响，气候干燥，日照强烈，蒸发旺盛，降水量少，降水量仅为全年降水量的15%。
流域内降水量因受地理位置、地形地貌、局部小气候等因素影响，形成流域东部多西部少，高山多、河谷盆地少，迎风坡多、背风坡少等特点。
流域内多雨区为上游绿春，多年平均降水量在2000mm以上。
下游区降水量在1500mm左右，且由西向东降水量逐渐增加。
泗南江流域暴雨强度较大，流域的暴雨次数和强度与降水量分布相一致，总的趋势为由西向东递增，绿春为极多雨区，暴雨多、强度大。
泗南江流域蒸发量分布与降水量分布相反，总的趋势是由西向东递减，流域年平均蒸发量在1300mm～1700mm之间。
泗南江流域多年平均气温16.7℃～18.0℃，极端最高气温34.2℃，极端最低气温－4℃，相对湿度79%。
表现为高山凉爽，河谷炎热，气温随海拔高程升高而逐渐降低，立体气候特征明显。
泗南江流域多年平均降雨量为1710mm。
1.5地形地质条件
1.5.1地形地貌
工程枢纽区山脉、主要河流及较大冲沟的发育受地质构造控制明显，以南北向和北北西走向为主。
首部枢纽区泗南江总体自东向西流，坝址河面高程790m～805m。
坝址河谷两岸地形总体基本对称，多呈“V”字型，属横向谷，地形坡度多在30°～45°间，导流洞出口段及拱坝坝址更陡，达50°～65°。
坝址两岸冲沟发育，多数冲沟具常年流水，左岸大冲沟较多，右岸岸坡稍完整。
1.5.2各建筑物工程地质条件
首部枢纽建筑物主要由挡水坝、左岸泄洪冲砂（兼放空）洞、左岸引水隧洞、右岸溢洪洞等水工建筑物组成。
①拦河坝工程地质条件
坝址河流呈近EW流向，河谷呈“V”型谷，两岸地形基本对称，坡度约35°～42°。
河床冲积层厚3m～6m，两岸覆盖层厚度多在3m～7m间，但两坝肩和左岸坝轴线下游崩坡积厚度较大，右坝肩厚达10m～16m，左岸崩塌体厚达20m～34m。
岩石软硬相间、硬质岩稍多。
坝址为横向谷，岩层走向与河床近垂直，以60°～90°陡倾下游。
坝址地质构造较复杂，因右岸河边和左岸坝肩各存在一条近顺河向平移断层F13、F14，断层两侧岩性不连续。
两岸2/3坝高（高程865m）以下至河床段，无全风化层，强风化岩体厚度普遍较小，弱风化岩层下限的埋深：
在河床部位为10m～20m，两岸坝顶高程为40m～45m。
②左岸泄洪（排砂）建筑物的工程地质条件
主要处于F13和F14断层间，小断层和节理裂隙发育。
㈠进、出口工程地质条件
进口开挖边坡高约100m，地表主要为坡、崩积角砾、碎石质粉土覆盖，下部为冲积砂卵砾石层；下伏基岩为砂质岩，风化强烈，基本上为强风化岩体；岩层陡倾下游，正面边坡为逆向坡、左侧边坡为横向谷。
由于临近F12断层，岩体破碎，为强风化。
出口开挖边坡高约80m，主要地层岩性为坚硬岩，岩层陡倾下游，由于出口边坡紧临较大冲沟—石老虎沟，有F13断层分布，岩体完整性较差；出口冲沟上游侧，为1#崩塌堆积体分布区。
㈡隧洞围岩条件
进口段（0+017m以前段）：
垂直埋深35m～70m，为弱风化砂质岩，岩体以厚层状为主，节理发育，大部分位于地下水位线以下。
洞身段（0+017m～0+543m）：
垂直埋深30m～127m，岩性为坚硬的砂质岩与较软弱的泥质岩相间出现，砂质岩略多，约占58%～60%，岩体以厚层状为主；受F14断层影响，小断层和节理裂隙较发育；0+400m以前的洞身段以微风化岩体为主，以后的洞身段以弱风化岩体为主；全段位于地下水位线以下。
出口段（0+540m以后）：
垂直埋深<29m，围岩主要为弱风化砂质岩，地下水位不高，有F13断层通过，节理发育，岩体完整性较差；由于冲沟上游段为1#崩积体覆盖，部分地段顶拱为崩积体，上覆岩体厚度小。
③右岸溢洪洞工程地质条件
溢洪洞沿线地形较陡，地形坡度多在35°～45°，地表基本为第四系坡崩积层覆盖，厚度多在3m～15m间；下伏基岩为砂岩、泥岩及其过渡岩性呈不等厚相间出现，硬岩占多数。
无大断层通过，但小断层和顺层挤压带较多，需穿过f2、f3、f5、f6、f12等小断层，节理、裂隙发育，但坝轴线下游小山脊段风化强烈、强风化带厚度大。
㈠进、出口边坡工程地质条件
溢洪洞进口开挖边坡高约60m，地表为第四系崩积层所覆盖，覆盖层厚度一般1m～3m；下伏岩层以强风化砂岩为主，基本上位于地下水位线以下，以强、弱风化岩体为主，岩体卸荷较强烈；但岩体倾向下游，为逆向坡，对挖边坡的稳定性较为有利。
出口段及挑流鼻坎段开挖边坡总体走向为N75°W向，开挖边坡高约110m。
崩、坡积覆盖层厚度一般2m～4m，局部稍厚，下伏基岩为砂质岩夹少量泥质岩，以坚硬的砂质岩为主，砂岩占80%以上；基本上位于地下水位线以上，以强、弱风化岩体为主，岩体卸荷较强烈；岩层走向与洞向近正交。
㈡隧洞围岩条件
进口段（溢0+010m以前段）：
垂直埋深20m～57m，以弱风化夹强风化砂质岩为主，岩体以厚～中厚层状为主，多位于地下水位线以下。
洞身段（溢0+010m～溢0+477m）：
垂直埋深21m～100m，岩性为坚硬的砂质岩与较软弱的泥质岩相间出现，砂质岩略多，约占60%，岩体以厚层状为主；小断层和节理裂较发育；全段以微风化岩体为主；均位于地下水位线以下。
出口段（0+477m以后段）：
垂直埋深<21m，覆盖层厚度较小；主要以弱～强风化砂质岩夹泥质岩，岩体以厚层状为主，地下水位不高，节理较发育，岩体完整性较差。
④围堰工程地质条件
㈠上游围堰
上游围堰两岸地形不对称，左岸地形坡度30°～35°，右岸20°～35°，河水面宽约30m，枯季水深1.0m～1.5m，右岸有漫滩及Ⅰ级阶地分布，阶地高出河水面5m～8m，长约80m，阶面宽约20m。
围堰两岸多为第四系松散层所覆盖，围堰河床及左岸下伏地层主要为砂质岩、右岸为泥质岩夹砂岩，河床冲积层厚4m～7m，左岸河边见带状基岩露头；右岸为滑1，滑坡堆积层厚10m～25m。
围堰轴线临近F12断层，地质构造发育，主要分布Ⅱ、Ⅲ级结构面F12及F13断层，受其影响，坝基岩体较破碎，风化较强烈。
㈡下游围堰
围堰两岸地形基本对称，地形坡度35°～45°，河水面较窄，约20m，枯季水深1.0m～1.5m。
两岸大多基岩裸露，均为硬岩，岩层产状与轴线方向一致陡倾向下游，冲积层厚4m～5m。
除F13断层顺河分布外，地质构造不发育，无滑坡等不良物理地质现象。
⑤电站进水口和引水隧洞（引0+000.000m～引0+203.016m段）工程地质条件
㈠基本地质条件
隧洞前段（0+000.00m～0+203.016m）：
地形较陡峻，高程在800m～1000m，沿线地形坡度多在30°～43°间，局部较陡，冲沟较发育，沟内具常年流水。
引水隧洞前段总体处于南北向构造带内，处于骂泥街复向斜的东翼，地质构造复杂，断裂构造发育。
工程枢纽区断裂以扭性和压扭性断层为主，小断层和节理发育。
引水隧洞前段需穿越的较大的断层为F14，沿线总体为泥质岩和砂质岩地层，沿线基本上位于地下水位以下。
㈡进口边坡工程地质条件
进口边坡地形较陡，进口开挖边坡高约70m，地表均为第四系坡积层所覆盖，覆盖层厚度不大，一般多在1m～3m间；下伏基岩长石石英砂岩、含砾砂岩等坚硬岩；大部分边坡处于地下水位线以上；风化强烈，为强风化岩体，岩层走向与洞向近正交，对边坡稳定有利。
㈢隧洞工程地质条件
隧洞前段垂直埋深45m～100m、水平埋深45m～120m；沿线地层岩性坚硬砂岩与软弱泥质岩相间出现，软岩约占65～75%；小断层较多，节理发育；洞段基本上位于地下水位以下，以弱、微风化岩体为主，岩层走向与洞向交角较大。
隧洞后部临近F14断层破碎带，岩体完整性较差，渗水量可能较大。
⑥新寨土料场：
㈠地质概况
该料场位于下坝址上游联珠小河左岸，距坝址直线距离1.0km～2.0km、运距2.0km～4.0km；分布高程875m～1168m、分三个采区，范围较大；地形较陡，自然坡度多在25°～35°间
㈡土料场基本情况
土料场可用层一般厚3m～7m，平均厚度为：
Ⅰ采区4.98m、Ⅱ采区5.49m、Ⅲ采区5.87m。
枯季天然含水量为12.1%～40.4%，平均值为24.1%。
本土料场天然含水量稍高于最优含水量。
储量共计163×104m3。
⑦石老虎石料场
本料场为大坝堆石料主石料场。
位于泗南江左岸坝轴线下游约1.9km的石老虎山，距坝址运距约2.5km～3.5km，分布高程850m～1010m。
该石料场为一个相对突出的小山头，北侧及北东侧为泗南江，直接临河，西侧为岩子脚大箐，北东侧、北侧、西侧地形陡峻，自然坡度多在35°～50°间，部分地段为陡崖；西侧岩子脚大箐可作为弃渣场地，南侧紧临场区施工公路，交通条件较好。
地表崩、坡积覆盖层分布于地形较平缓处或负地形处。
基岩露头较多，岩性为含砾砂岩、砾岩、长石石英砂岩、岩屑砂岩、石英岩屑砂岩夹粉砂岩、少量泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，软岩约占5%～10%。
除构造带外，岩体普遍风化不深，地表出露基岩以弱风化为主；岩层陡倾下游，为横向谷。
山体总体稳定，但小规模崩塌现象较多。
料场三面临空，地下水位较低。
剥离层厚度0～8m，局部地段受构造影响，有槽状风化和带状风化。
无用层：
主要是砂质岩中的软弱夹层，主要有泥质岩、强风化砂质岩、断层破碎带和挤压带、泥化夹层等，沿断层带有宽度不等的风化深槽，其间的全、强风化岩体也是软弱岩层。
可用层：
厚度较大，一般为100m～150m。
本料场可采储量740×104m3；料场地形陡峻，估计剥采比为1:
10。
⑧四家村石料场
四家村石料场为首部枢纽区砼骨料料场，位于坝轴线上游左岸约3.5km～4km的四家村，距坝址运距约3.5km～5.5km，分布高程940m～1070m。
该石料场大部地段地形较陡，由四个采区组成，主要考虑分别位于四家村北侧和南侧约500m～800m间，岩性均为生物碎屑微晶、细晶灰岩。
节理和小断层发育，地表岩石风化强烈，以强风化岩石为主；岩溶发育，未见大溶洞分布，但溶蚀裂缝十分发育，近地表灰岩多见溶蚀再胶结现象，岩体完整性差。
地下水位较低。
剥离层：
厚度6m～25m，局部地段受构造和岩溶影响，剥离量较大。
无用层：
主要是灰岩中的泥质岩夹层、溶蚀裂隙（缝）中的夹泥层、钙华层、方解石含量较多的岩层、构造挤压及风化破碎带。
可用层：
剔除剥离层、无用层后的弱、微风化灰岩为可用层，厚度一般为30m～50m。
1.6施工导流方案
大坝施工工期要求2004年1月20日开工，2007年5月31日下闸蓄水，施工时段历经三枯二汛，根据导流建筑物布置及挡水标准，河床截流标准，拦河坝度汛标准并结合坝址水文气象特性、施工总体布置、施工总进度计划及面板堆石坝的施工特点，进行导截流、围堰设计及防洪渡汛方案。
施工导流标准及流量见下表
施工导流标准及流量表
序号
项目
时间
设计标准
（P=%）
设计流量
（m3/s）
1
截流
2004年11月上旬
10（11月月平均）
71.0
2
初期
一枯围堰挡水
2004年11月～2005年5月
10（时段）
603
3
后期
一汛坝体临时断面挡水
2005年6月～2005年10月
5（全年）
1550
枯期围堰挡水（二枯）
2005年11月～2006年5月
10（时段）
603
坝体临时断面挡水（二汛）
2006年6月～2006年10月
2（全年）
1950
坝体临时断面挡水（三枯）
2006年11月～2007年4月
10（时段）
603
坝体挡水（三汛）
2007年5月以后
0.5（全年）
2550
4
右岸导流洞下闸封堵
2006年11月上旬
10（11月月平均）
71.0
注：
时段指枯水期时段洪水频率；全年指全年洪水频率。
本工程导流方式采用河床全段围堰一次断流，右岸导流隧洞导流。
2004年11月初截流，第一期枯期（2004年11月1日～2004年5月31日），上游围堰挡水，导流隧洞导流，2005年5月底左岸泄洪冲砂洞具备过流条件同时渡汛坝体填筑至Elv.838.0m高程，实现本年度安全度汛的要求，汛前作好上游围堰过水保护及基坑充水措施，2005年汛期（第一期汛期）上游围堰过水，渡汛坝体挡水；第二期枯期（2005年11月1日～2006年5月31日），上游围堰经第一期汛期过水修复后挡水，导流隧洞导流，2006年4月大坝全断面填筑至Elv.870.0m高程，并已完成Elv.865.0m高程以下面板混凝土和大坝坝前所有铺盖填筑施工；2006年汛期（第二期汛期）上游围堰过水，大坝坝体挡水，泄洪洞、导流隧洞联合导流；第三期枯期（2006年11月1日～2007年4月30日）完成面板砼浇筑，大坝坝体挡水，2006年11月上旬导流洞下闸封堵，2007年5月至6月泄洪冲砂洞下闸蓄水。
导截流工程由导流隧洞、截流戗堤和上下游围堰泄洪冲砂洞等组成。
2.施工导流与渡汛
2.1导流渡汛标准及方式
2.1.1导流渡汛及水流控制标准
本枢纽工程设计等别为二等大
（2）型，主要建筑物级别为2级，相应坝体临时施工导流建筑物级别为4级。
根据相关设计规范、招标文件要求、洪水设计标准包括大坝上下游围堰挡水标准、围堰截流标准、大坝渡汛标准和导流隧洞下闸与封堵施工标准等，本标施工导流标准及渡汛方式如下表
施工导流程序表
施工时段
设计
标准
（%）
设计
流量
（m3/s）
堰（坝）
顶高程
（m）
堰（坝）
前水位
（m）
导流洞
泄量
（m3/s）
泄洪冲沙洞泄量
（m3/s）
2004年11月1日以前
原河床过流
2004年11月1日
～
2004年11月15日
10（11月平均）
71.0
堰814.00
813.546
71.0
2004年11月16日
～
2005年5月31日
10（11月1日～5月31日）
603.0
堰821.80
820.978
603.0
2005年6月1日
～
2005年10月31日
5（全年）
1550.0
坝838.00
836.780
1021.0（调）
2005年11月1日
～
2006年5月31日
10（11月1日～5月31日）
603.0
堰821.80
820.978
603.0
2006年6月1日
～
2006年10月31日
2（全年）
1950.0
坝870.00
841.380
1108.0（调）
2006年11月1日
～
2006年11月10日
10（11月平均）
71.0
坝900.00
面板865.00
—
71.0
2006年11月11日
～
2007年4月31日
10（11月1日～5月31日）
603.0
坝905.00
面板865.00
—
603.0（未调）
2007年6月以后
0.5（全年）
2550.0
坝905.00
面板905.00
900.831
溢洪洞过流
2.2分时段导流渡汛方案
根据坝体的施工进度安排，施工导流及渡汛分以下几个时段进行施工安排：
2.2.1第一阶段（2004年11月1日～2004年5月31日）
该时段为第一期枯水期，2004年10月中旬开始进行大坝上、下游土石围堰的非龙口段预进占施工；2004年11月1日截流，2004年11月底完成上、下游围堰闭气、加高、粘土铺盖及斜墙防渗墙施工；2004年11月23日开始大坝基坑抽水；2004年1
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