大坝施组大坝导流与水流控制工程施工组织设计围堰施工.docx
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大坝施组大坝导流与水流控制工程施工组织设计围堰施工
施工导流与水流控制工程施工组织设计
1概述
1.1水文气象
XX河径流以融雪水和季节性降雨补给为主，源头没有永久冰川覆盖。
在XX坝址上游与XX河交汇的重要支流为Kunhar和Neelum河，两支流均从季风降雨和融雪水获得流量补给。
受地形和季节影响，降水分配不均，1～3月降水量逐渐增加，3月出现年内第一个峰值，月降水占全年的10%左右，4～5月降水量有所回落，自6月起受季风影响，降水量迅速增加，7～8月降水量约占全年的35%，9月之后降水量减少，月降水一般占全年的5%左右。
降水量年际变化不大，极值比一般在1.7～2.3之间。
根据。
根据Balakot、G-Dopata、M-Abad、Murree、RisalPur、R-kot等站降水资料统计，坝址以上流域多年平均降水量约1430mm，最大年降水量1793mm（1977年），最小年降水量1046mm（2001年）；降水量年内分配以7月最大，为289mm，11月降水量最小，为34mm。
表7-1XX坝址设计洪水成果表单位：
Qm-m3/sWi-108m3
频率
时段
洪峰
3d洪量
7d洪量
0.2%
20700
29
42.3
0.5%
17300
24.8
36
1%
14700
21.7
33.9
2%
12200
18.6
30.3
5%
9020
14.6
25.4
10%
6740
11.6
21.6
20%
4660
8.75
18
XX水电站坝址分期设计洪水（最大日均流量）成果见表7-2。
施工导流在分析比较了多个分期设计洪水成果的基础上，选用了10～2月和10月的分期设计洪水成果。
表7-2XX电站分期设计洪水流量成果表流量-m3/s
分期
频率
5%
10%
20%
1月
750
638
519
2月
1610
1300
976
10月
1080
876
671
11月
612
531
446
12月
1190
829
504
10-12月
1490
1170
858
10-1月
1590
1210
865
10-2月
1920
1540
1160
10-3月
3040
2500
1940
11-1月
1500
1110
752
11-2月
1910
1520
1130
1.2主要工程项目
本合同段施工期导流及水流控制主要包括截流、上下游围堰、防洪度汛、溢洪道预留岩埂围堰工程，其工程项目包括：
（1）河床截流工程的设计、施工（其中包括截流模型试验）；
（2）上、下游围堰填筑及围堰基础防渗墙与土工膜防渗施工；
（3）基坑初期排水及经常性排水；
（4）大坝施工期防洪度汛；
（5）施工期围堰维护；
（6）溢洪道出口段预留岩埂围堰的设计、施工、运行、维护及拆除；
（7）下游围堰拆除。
1.3主要工程量
大坝施工上、下游围堰主要工程量见表7-3。
表7-3XX水电站大坝上下游围堰主要工程量表
项目编号
项目名称
单位
数量
合计
备注
上游围堰
下游围堰
1
戗堤填筑
m3
30100
0
30100
2
石渣料
m3
65400
65400
3
混合料
m3
45300
46000
91300
4
石渣混合料
m3
963700
70500
1034200
5
砂砾石
m3
67400
7100
74500
6
垫层
m3
6700
700
7400
7
防冲抛石
m3
10000
4800
14800
8
混凝土防渗墙（0.8m）
m2
2000
2100
4100
9
高喷防渗墙
m2
2100
2100
（下游围堰防渗方案2）
10
复合土工膜
m2
18800
2900
21700
11
土方明挖
m3
2700
4300
7000
12
支护插筋φ25，L=3m
根
175
44
219
13
防渗墙盖帽混凝土C20
（二）
m3
300
300
600
14
基座混凝土C20
（二）
m3
218
56
274
15
干砌块石
m3
12600
1800
14400
16
围堰拆除
m3
103000
103000
2大坝施工导流程序及标准
2.1导流方式及导流时段划分
本工程施工导流采用全年围堰一次断流、隧洞过流的导流方式。
按施工总进度安排，结合导流设计具体情况，XX水电站工程的导流规划为：
初期导流采用河床一次断流、土石围堰挡水、1#、2#、3#导流隧洞泄流、主体工程全年施工的导流方式。
初期导流（XX年10月～XX年1月）标准为10年一遇的全年洪水，相应流量为6740m3/s。
后期导流（XX年2月～XX年11月）采用坝体临时断面挡水，泄水建筑物为1#、2#、3#导流隧洞，后期导流标准为100年一遇的全年洪水，相应的流量为14700m3/s。
2.2大坝施工导流程序及标准
XX水电站工程导流建筑物级别为Ⅲ级，导流程序及标准为：
（1）XX年10月中旬，工程截流，1#、2#、3#导流隧洞泄流，截流标准为10~2月瞬时最大流量，P=20%，相应的设计流量为1150m3/s，相应的河水位为391m（上游）、392.5m（下游）；
（2）XX年10月中旬～XX年2月底由加高后截流戗堤挡水，1#、2#、3#导流隧洞泄流；
（3）XX年3月～XX年2月前由1#、2#、3#导流隧洞泄流，上下游围堰挡水，导流标准为10年一遇的全年洪水，相应的设计流量为6740m3/s，相应的河水位为433.2m（上游）、406.0m（下游）；
（4）XX年2月～XX年11月由导流隧洞、冲砂孔坝段及表孔坝段联合下泄，坝体临时断面挡水，导流标准为100年一遇的全年洪水，相应的设计流量为14700m3/s，相应的河水位为449.0m（上游）；
（5）XX年11月初，导流洞下闸蓄水，施工导流完成。
XX水电站工程大坝施工导流程序见表7-4。
表7-4XX水电站导流程序表
导流时段
设计洪水标准
（P=%）
设计
流量
（m3/s）
下泄
流量
（m3/s）
堰（坝）顶高程（m）
水库水位（m）
泄水建筑物
备注
XX年10月中旬
20
（10月~2月最大流量）
1150
1150
398.5
（防渗平台）
391
1#+2#+3#导流洞
工程截流及防渗平台与防渗墙施工
XX年10月～XX年2月底
10
（全年最大）
6740
6740
435.0
433.2
1#+2#+3#导流洞
上下游围堰及防渗施工
XX年3月～XX年2月前
10
（全年最大）
6740
6740
435.0
433.3
1#+2#+3#导流洞
上下游围堰挡水，坝体填筑施工
XX年2月
～XX年11月
100
（全年最大）
14700
14700
＞450.0（坝）
449.0
1#+2#+3#导流洞
坝体临时断面挡水度汛，坝体填筑施工
3进度计划安排
按招标文件要求，上游围堰在XX年10月15日实施主河床截流；XX年2月底完成上下游围堰填筑及基础防渗墙，下游围堰拆除应在XX年8月20日完成。
根据上述控制性工期要求及本工程的实际情况拟定导流工程施工进度。
3.1大坝上游围堰主要施工进度安排
（1）XX年9月1日～9月10日进行围堰两岸岸坡基座开挖；
（2）XX年9月11日～XX年9月20日完成基座混凝土浇筑；
（3）XX年9月21日~10月15日，截流戗堤填筑河道截流；
（4）XX年10月16日~10月22日完成戗堤上游侧混合料防渗墙398.5m施工平台填筑；
（6）XX年10月23日～XX年11月21日，完成上游混凝土防渗墙施工；
（7）XX年11月22日~11月24日，完成防渗墙盖帽混凝土浇筑；
（8）XX年10月23日~XX年2月28日，完成围堰石渣混合料、石渣料、砂砾石垫层、土工膜等方面施工。
（9）XX年11月26日~12月5日，进行基坑初期排水。
3.2大坝下游围堰主要施工进度安排
（1）XX年10月16日～10月20日完成岸坡及基座开挖；
（2）XX年10月21日～XX年10月22日，基座混凝土浇筑；
（3）XX年10月23日～XX年11月21日，完成防渗平台填筑；
（4）XX年11月22日～XX年12月31日，防渗墙施工完成；
（5）XX年1月1日～1月15日完成下游围堰剩余工程量；
3.3溢洪道进出口段施工围堰施工进度安排
溢洪道进出口围堰采用预留岩埂围堰，随着溢洪道的开挖而成形。
（1）XX年1月21日~XX年3月1日，溢洪道进口围堰施工完成。
（2）XX年9月20日~XX年10月23日，溢洪道出口围堰施工完成。
4大坝上、下游围堰设计
上游围堰为与坝体结合的土石围堰，布置于XX河坝上游，距坝轴线140m左右。
上游围堰按照全年P＝10％标准设计，设计流量Q=6740m3/s，相应上游水位433.2m，考虑安全超高及波浪爬高，堰顶设计高程为435.0m，围堰顶宽10m，堰顶长约293m。
上游围堰398.5m高程以下背水面坡度均为1∶1.5，398.5m高程以上迎水面坡度为1∶3，背水面坡度为1∶2，最大堰高约52m。
围堰上部采用土工膜防渗，下部及堰基采用混凝土防渗墙防渗，防渗墙施工平台按照10月～2月，P＝20%标准设计，高程为398.5m，混凝土防渗墙最大深度24.3m（包括盖帽混凝土），厚度0.80m。
下游围堰为土石围堰，布置于XX下游约294m处。
下游围堰按照全年P＝10％标准设计，设计流量Q=6740m3/s，相应下游水位为406.0m，考虑安全超高及波浪爬高，堰顶设计高程为405m，围堰顶宽10m，堰顶长160m，下游围堰两侧坡度均为1∶1.75，最大堰高28m。
围堰上部采用土工膜心墙防渗，下部及堰基采用混凝土防渗墙或高压旋喷防渗，防渗墙施工平台按照10月～2月，P＝20%标准设计，高程为396.0m，混凝土防渗墙最大深度23.2m（包括盖帽混凝土），厚度0.80m。
5截流工程
5.1截流设计
5.1.1截流标准及截流时间
根据招标文件要求及施工总进度计划安排，本合同工程截流时间为XX年10月中旬，实际施工时可根据当时水情预报作适当调整。
截流设计标准为10年一遇10月平均流量，Q=463m3/s，截流戗堤顶高程控制在396.0m，戗堤顶宽10m。
下游围堰戗堤布置于围堰中间，戗堤顶高程按照防渗墙施工平台要求，高程控制在396.0mm，戗堤顶宽10m。
初拟截流时间为XX年10月15日，实施中根据截流模型试验及气象预报或按监理人的指示选择10月中旬较低流量时截流。
5.1.2截流方案选择
本工程上游围堰戗堤截流时龙口平均水流速度及落差较大，龙口最大平均流速为6.8m/s，截流最终落差为3.4m，截流施工难度较大。
根据现场施工条件，采取单戗双向立堵进占方式截流，截流戗堤堤顶宽为10m，上游坡度均为1∶1.3，下游坡度1:
1.5。
在围堰戗堤预进占的同时进行上游石渣料防渗墙施工平台的跟进填筑。
上游围堰戗堤进占前，结合岸坡开挖在左岸形成长约80m，宽约30m的截流施工回车平台，右岸形成长约50m，宽约25m的截流施工回车平台。
上游围堰戗堤总长约104m，戗堤施工分为预进占及龙口截流施工两部分。
截流拟分三序进行：
第一序为非龙口段预进占，第二序为龙口Ⅰ、Ⅱ区突击进占，第三序为Ⅲ区小龙口合龙，工程截流。
戗堤预进以左岸为主，预进占段戗堤填筑量约17800m3，同时上游侧防渗墙施工平台区石渣料填筑8500m3，共计填筑26300m3。
截流戗堤处主河床位于右岸。
左、右岸分别预进占后，选择适当的水情时机，进行戗堤突击端进形成16m小龙口并及时在戗堤堤头处抛投大块石进行戗堤裹头保护。
龙口宽度从45m到26m时，龙口最大流速6.05m/s，龙口抛投料流失量较大大，龙口抛投料流失量按20％计算，龙口填筑方量约9972x1.2＝11966m3，抛填块石最大直径为0.7m～1.0m及部分特大石、块石串、钢筋石笼及混凝土四面体，填筑时间为1天，最大小时抛投强度约499m3。
龙口宽度从26m到11m时，龙口最大流速6.8m/s，流速最大时的龙口落差为2.15m，龙口抛投料流失量按30％计算，龙口填筑方量约2031x1.3=2640m3，在戗堤上游侧抛填特大石、块石串、钢筋石笼、混凝土四面体防冲，块石及石渣料跟进抛投，填筑时间为4小时，最大小时抛投强度约660m3。
龙口宽度从11m到合龙时，龙口最大流速2.47m/s，龙口最大深度3.4m，此时截流龙口水流速度及落差虽然较大，但龙口深度及单宽功率均较小，易于抛投料的稳定，且龙口深度及水流速度及逐渐减小，抛填块石直径可适当减小，主要以大石及中石为主，混合渣料跟进，抛填块石最大直径为1.0m，抛投方量约297m3，填筑时间为1小时。
5.1.3截流水力学特性
坝址区天然河床坡度较陡，截流后由左岸1#、2#、3#导流洞泄流，河床截流时，设计流量为463m3/s，相应围堰上游水位395m，上游围堰下游侧河床水位约391.6m，截流最终落差约3.4m。
上游围堰预进占及截流按463m3/s为控制流量，单戗堤截流时水力特性见表7-5。
表7-5截流龙口不同流量水力指标及分区抛投料特性表
分流建筑物
1#导流洞+2#导流洞+3#导流洞
截流流量（m3/s）
463
龙口分区
I区
II区
III区
龙口宽度（m）
45
36
31
26
21
16
11
6
0
水面宽度（m）
39.67
30.8
26.41
21.8
18.08
13.97
9.57
4.66
0
上游水位（m）
391.9
392
392.47
392.77
393.75
394.44
394.9
394.97
395
导流洞分流量（m3/s）
0
3
23
63
135
291
429
459
463
龙口流量（m3/s）
463
460
440
400
328
172
34
4
0
最大落差（m）
0.3
0.4
0.87
1.17
2.15
2.84
3.3
3.37
3.4
龙口最大平均流速（m/s）
2.03
3.34
4.38
6.05
6.82
5.81
2.47
1.59
0
最大单宽流量（m2/s）
16.19
32.86
36.76
40.94
39.76
26.71
73
2.03
0
单宽功率（N）
4.86
13.14
31.98
49
85.48
75.86
25.51
6.84
0
上游围堰戗堤预进占及截流按抛投材料工程量见表7-6。
表7-6截流抛投材料工程量表
区段
龙口宽度（m）
抛投材料及工程量（m3）
备注
石碴<0.4m
中石0.4～0.7m
大石0.7～1.0m
特大石>1.0m
钢筋石笼
混凝土四面体
合计
预进占段
150～45
15400
2400
17800
钢筋石笼可以采用块石串代替
龙口段
Ⅰ
45～26
2500
4233
2200
633
209
200
9972
Ⅱ
26～11
300
760
521
220
100
130
2031
Ⅲ
11～0
207
90
297
合计
18407
7483
2721
853
309
330
30100
5.2截流布置及备料
5.2.1截流料源规划
上游围堰截流戗堤设计量为30100m3，其中戗堤预进占段17800m3，龙口段12300m3，主要利用石渣、中石、大石、特大石及钢筋石笼、混凝土四面体填筑。
本工程截流过程中龙口水流速度较大，截流材料龙口段按1.3的备用系数考虑，需要准备四面体、特大石、大、中石及石渣等39130m3。
下游围堰水在上游围堰截流完成后开始填筑防渗平台，防渗平台工程量约为46000m3，按1.2的备用系数考虑，需要准备混合料55200m3。
根据招标文件及总体土石方调配计划，截流抛填石渣及块石料主要为右岸溢洪道开挖料与左岸3#存弃渣场回采，混凝土四面体在截流备料场预制，钢筋石笼在备料场直接编笼装填，大石、特大石在选料后备在截流备料场，若有不足从堆石料场开采运至现场。
截流备料场布置在围堰上游侧，占地面积约5100m2。
5.2.2截流布置
（1）截流道路布置
大坝上游围堰戗堤填筑料主要来自右岸溢洪道和左岸3#存弃渣场，戗堤进占及截流施工分别从左、右岸分别进占，以从左岸进占为主，截流道路布置上也主要以左岸为主，由于上下游围堰两端均有已存在的场内道路，可直接到达填筑部位，因此围堰填筑只需在施工时根据实际需要修筑不同填筑高程的临时施工便道。
（2）截流戗堤回车平台布置
上游围堰截流施工难度大，填筑强度高，最大强度达到660m3/小时，截流回车平台及汽车编队场地面积要求较大，针对截流戗堤填筑以右岸为主的特点，拟在围堰堰肩开挖时在上游左岸戗堤侧平整出一块宽30m，长约80m的截流施工场地，右岸戗堤靠山体侧平整出一块宽约25m，长约50m的截流施工场地。
下游围堰填筑量较小，拟在左、右岸端头各平整一块宽约25m，长约40m的截流回车及汽车编队场地。
5.3截流施工
5.3.1非龙口段施工
非龙口段填筑料采用自卸汽车运输，分别从左右岸同时进占，进占戗堤顶宽度10m全断面进占。
在戗堤预进占的同时尾随进行上游侧防渗墙施工平台的水下抛填。
戗堤预进占采用端进法抛填，推土机配合施工。
深水区域堤头集料，推土机推料抛投。
非龙口段进占抛投材料，一般用石渣料及小石全断面抛投施工，进占过程中，如发现堤头抛投料有流失现象，则在堤头进占前沿的上游角先抛投一部分大、中石，在其保护下，再将石渣抛填在戗堤下游侧,必要时采用防冲裹头保护。
根据当时水文、水情预报，当来水流量较大时（流速达4m/s），采用抛投大石或中石进行裹头保护，堤头及迎水侧坡度上游按1∶1.3考虑，单堤头进行一次裹头防护需抛投大石、中石约2000m3。
在进占的同时，戗堤顶部、上游侧防渗墙施工平台石渣料尾随铺筑，并派专用设备和人员养护路面、平整场地，确保龙口合龙过程中大型车辆畅通无阻。
5.3.2龙口段施工
（1）戗堤堤头车辆行驶线路布置
在戗堤堤头分成三路纵队，其中二路为重车进场编队，另一路为空车退场。
堤头布置共分为3个区：
抛投区长1020m，设上下游3个抛投点，编队区长2535m，回车区长30m，其中回车区设在岸坡侧回车平台内，编队区先设在回车平台内，随着戗堤的加长逐步移到戗堤内。
为满足强度要求，在单戗堤堤头布置3个卸料点，戗堤轴线及上、下游侧各1个。
另根据不同部位填料的要求，采用不同的编队方式。
一路（45t）靠上游侧抛填大石、块石串、钢筋石笼，另外两路（32～45t）在中间及靠下游侧抛填中石、石渣。
为确保堤头车辆安全，汽车轮缘距戗堤边缘不少于2.5m，并安排专人布置标识、堤头警戒和观察堤头冲刷情况。
不同材料车队分别配以不同颜色、数码标志，堤头指挥人员以相应颜色的旗帜分区段按要求指挥编队和卸料。
（2）堤头抛投方式
主要采用堤头凸出上挑角进占方式。
随着龙口束窄，按照不同的水力学条件，将龙口分为3个区段，分别采用不同的进占方式和抛投方法。
在龙口第I区段:
龙口宽度为45～26m，最大水深为9.8m，龙口分流量为463～400m3/s，龙口轴线水流速度逐渐增大，最大平均流速6.05m/s。
抛填料也逐渐从抛投大、中石及石碴料到抛填钢筋石笼、特大石、大中石及石渣料填筑。
其中钢筋石笼及特大石、大石等抛填在戗堤上游角，与戗堤轴线成20～30°角，下游侧抛填大、中石及石渣料。
为满足高强度抛投施工，视堤头稳定情况，采用自卸汽车直接抛投或堤头集料，推土机赶料方法抛投，在塌滑频繁区，全部采用堤头集料方式填筑。
在龙口第Ⅱ区段：
龙口宽度为26～11m，最大水深约为6.8m，龙口分流量为400～34m3/s。
其中龙口宽度约21m段流速逐渐加大到6.8m/s，是截流最困难的区段，采用凸出上游挑角的进占方法。
在上游角与戗堤轴线30～45°角集中抛填大石、特大石、钢筋石笼及混凝土四面体，控制在戗堤轴线上游8～15m，使上游角凸出8～10m左右，形成一个防冲矶头，将水流自戗堤轴线上游角挑出形成回流区，从而使堤头下侧形成回流缓流区，再采用大、中石及混合石渣料跟进填筑进占。
在龙口第Ⅲ区段：
龙口宽度为11～0m，最大水深为3.2m，龙口分流量为34～0m3/s。
此段龙口轴线最大平均流速2.4m/s，但此时最大水深逐渐变浅，有利于戗堤的稳定，为减少冲刷流失，继续采用凸出上挑角施工，用大石从戗堤轴线上游侧进占，再将中小石及石渣抛填在戗堤轴线下游侧。
在施工中，钢筋石笼、大石、中石以堤头集料，推土机赶料为主，石渣及混凝土四面体以汽车直接抛投为主。
5.3.3施工进度及强度分析
（1）非龙口段
XX年10月11日前完成截流道路及戗堤两侧截流施工平台填筑,10月11日开始戗堤预进占，11月13日完成非龙口段施工，采用双向立堵左右岸全断面进占的方式。
填筑长约105m，完成戗堤1.78万m3及防渗墙施工平台0.85m3，总计抛投工程量2.63万m3，平均日抛投强度为0.88万m3，最大小时抛投强度约530m3（按20h/d，不均匀系数1.2计）。
非龙口段主要为石渣及中石填筑，堤头防冲保护用中石及大块石护坡压脚，形成防冲裹头。
（2）戗堤龙口段
截流龙口段I区，龙口宽度45～26m，戗堤抛投工程量为1.2m3（含流失量），计划XX年10月14日完成，抛投时间为1天，平均日抛投强度1.2万m3，平均小时抛投强度500m3，按20h/d、不均匀系数1.2计，最大小时强度约720m3。
截流龙口段Ⅱ区，龙口宽度26～11m，戗堤抛投工程量为2640万m3（含流失量），计划XX年10月15日完成，抛投时间为4天，平均小时抛投强度660m3，不均匀系数1.2计，最大小时强度约792m3。
截流龙口段Ⅲ区，龙口宽度11～0m，戗堤抛投工程量为297m3（含流失量），1小时抛投完成，平均小时抛投强度297m3。
Ⅲ区龙口截流时间拟定为XX年11月15日，根据当时的水文情况可提前截流。
从以上数据看出，本工程截流抛填强度较高，需要做好备料准备和组织工作，截流龙口段填筑力求连续不间断和高强度抛填，以减少河床冲刷对截流带来的不利。
根据本集团公司在瀑布沟及向家坝截流的施工经验，按堤头单宽小时抛投4车次计，左右岸堤头允许抛投能力可以达到1600m3/h，从抛填强度来讲能够满足本河床截流要求。
为确保截流顺利成功，在最困难区段提前组织足够的车辆装车备料，集中抛投。
戗堤上游侧防渗墙施工平台滞后跟进填筑，防渗墙施工平台填筑具有较大的机动性，施工中以戗堤填筑为主。
（3）下游围堰防渗平台填筑
下游围防渗平台填筑在上游围堰防渗平台施工完成后进行
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