导流隧洞工程施工组织设计综述.docx

1、导流隧洞工程施工组织设计综述第一章 工程概况1.1、工程概况1.1.1、地理位置碧流河水库工程位于新疆奇台县碧流河乡境内，坝址地理位置：东经8934，北纬4338。是碧流河干流上的控制性工程，其主要任务是以灌溉供水为主，结合防洪、生活及工业供水。是一座具有综合利用任务的水利工程。工程距奇台县55km，交通条件良好。1.1.2、工程规模碧流河水库为中型等工程，水库总库容1440万m3，正常蓄水位1734.00m，相应库容1190万m3，兴利库容1040万m3；死水位1701.50m，死库容150万m3，防洪库容95.0万m3，拦洪库容155万m3，调洪库容250万m3。坝址河床高程1672.00

2、m。现状年工程可控制灌溉面积12.75万亩，水库建成后，可将下游防护对象的防洪标准5年一遇提高到10年一遇。主要建筑物有拦河大坝、泄水建筑物、引水建筑物。大坝为2级建筑物，其余为3级建筑物。工程区基本地震烈度为度，主要建筑物设防烈度为度。1.1.3、枢纽布置及第2标段主要建筑物（1）工程总体布置枢纽工程由碾压式沥青混凝土心墙坝、导流泄洪兼放水洞、表孔溢洪洞等建筑物组成。根据地质地形条件，在整个河谷布置大坝，导流泄洪放水洞布置在左岸，表孔溢洪洞布置在右坝肩。（2）第2标主要建筑物碧流河水库工程第2标为：水库导流泄洪放水隧洞；合同编号：QT-BLH-SK-2013-SG2。主要建筑物如下：导流泄洪

3、放水洞布置在左岸，导流泄洪放水洞洞长428m，施工导流期承担导流任务，正常运用期承担泄洪、放水任务。导流洞进口高程1684.00m，设计洪水位时导流泄洪洞最大泄流量90.00m3/s，校核洪水位时导流泄洪洞最大泄流量90m3/s，导流洞导流期设计流量96.0m3/s。导流洞布置成压力洞的型式，由引渠段、闸前有压洞身段、检修竖井、有压洞身段、工作闸井、出口扩散段、消力池、海漫段组成。进口引渠长51.4m，闸前有压洞身段长75.0m，圆形断面，洞径3.5m，衬砌厚度0.5m，纵坡1/50。检修闸室段底板高程1682.50m，顶高程1739.3m，闸井顺水流方向长15.0m，宽7.2m，上游设一道拦

4、污栅，孔口尺寸4.2m4.2m。设一道检修门槽，闸门孔口尺寸3.2m3.7m。有压洞身段长325.0m，圆形断面，洞径3.5m，衬砌厚度0.5m，纵坡i=0.04。工作闸室段底板高程1669.50 m，顶高程1685.40m，闸井顺水流方向长13.0m，宽7.0m，设一道工作门槽，闸门孔口尺寸3.2m3.2m。出口设7m长的调整段，纵坡i=0.04，宽3.2m，高4.0m，出口陡坡长28m，纵坡1：4，墙高4.0m8.0m，底宽3.2m15m，侧墙厚0.8m。消力池长36m，底宽15m，尾坎长9.0m，深4.5m，底板高程1662.10m，侧墙高8.0m，断面型式为矩形钢筋砼整体结构。海漫段长

5、20m，底宽15m，采用钢筋砼衬砌，海漫末端设置防冲齿墙，齿墙埋深8m，护坡坡度1:1.5，导流隧洞底板及底板以上1.5m采用C45F200W6钢筋砼，闸室底板，出口陡坡、消力池、海漫段底板及底板以上1.5m 采用C45F200W6硅粉砼，其它钢筋砼采用C25F200W6。1.2、水文与气象1.2.1、气象多年平均气温3.4，极端最高气温35.5，极端最低气温-32.9，多年平均风速3.4m/s。多年平均降水量595.0mm，连续最大四个月降水量发生在58月，降水量可占全年降水量的58.2%；最大月降水量发生在7月，降水量约占全年降水量的16.1%；多年平均水面蒸发量为1476.9mm，最大年

6、蒸发量为1914.3mm。由于碧流河流域没有气象站点，现以邻近的区域代表站开垦河水文站观测的气象资料，对这一区域气象情况进行简要分析。开垦河水文站多年平均气温3.4，极端最高气温35.5，极端最低气温-32.9，年最高气温发生在7月，年最低气温出现在12月至次年2月之间。一年当中月平均气温低于零度的月份长达5个月之久，一般在11月到次年的3月，多年平均风速3.4m/s，多年平均最大风速19.0m/s，风向以南风居多。根据实测资料统计，开垦河水文站多年平均降水量595.0mm，连续最大四个月降水量发生在58月，降水量可占全年降水量的58.2%；最大月降水量发生在7月，降水量约占全年降水量的16.

7、1%；最小月降水量发生在1月，降水量约占全年降水量的1.3%。根据开垦河水文站20cm口径蒸发器观测的蒸发量资料分析，多年平均水面蒸发量为1476.9 mm；最大年蒸发量为1914.3mm，出现在1965年，最小年蒸发量为1153.1mm，出现在1999年，最大年与最小年蒸发量比值约为1.7倍；年内最大月蒸发量为8月，约占全年蒸发量的14.8%，最小月蒸发量为1月，约占全年蒸发量的2.0%。开垦河水文站各气象要素统计见表1.2-1。开垦河水文站气象特征值一览表表1.2-1项 目一月二月三月四月五月六月七月平均气温()-11.9 -10.2 -3.9 5.1 11.3 15.6 17.3 降水量

8、(mm)7.7 10.0 23.5 62.5 86.3 90.9 95.7 20cm口径蒸发量(mm)29.035.565.3142.8203.0209.8208.8项 目八月九月十月十一月十二月全 年平均气温()16.1 11.0 3.6 -3.9 -9.5 3.4降水量(mm)73.2 69.5 41.4 22.4 11.9 595.0 20cm口径蒸发量(mm)219.2177.1106.648.731.21476.9注：平均气温1961-2007年、降水量为1960-2007年、蒸发量为1958-1961、1963-1966、1975-2007年。 1.2.2、径流碧流河渠首站有18年

9、实测年径流资料，分析计算后推荐碧流河水库坝址处设计年径流量成果具体见下表。碧流河水库坝址处设计年径流量推荐成果表1.2-2均值(104m3)设计年径流量(104m3 )p=20%p=50%p=75%p=90%p=95%6559723764675945554353311.2.3、洪水碧流河洪水一般发生在春季和夏季；春季洪水一般以中、低山带积雪消融洪水或积雪消融水与降水混合后形成的混合型洪水为主；夏季洪水主要由暴雨或暴雨与高山冰雪融水叠加后形成的洪水为主。碧流河渠首处，即水库坝址处设计洪峰流量及时段洪量计算分析推荐成果见下表。碧流河水库坝址处设计洪水推荐成果表1.2-3项 目设计洪峰流量及时段洪量

10、p=0.10%p=0.20%p=0.33%p=1.00%p=2.00%p=3.33%p=5.00%p=10.0%p=20.0%Qp(m3/s)67748542931024019115498.253.2W1日(104m3)923.0 706.0660.0557.1491.6442.8403.3334.4262.8W3日(104m3)1579 12131138969.8863.0783.3718.8606.5489.5W5日(104m3)1801 1393131511401028944.2876.3757.5632.81.2.4、泥沙碧流河水库坝址处推移质沙量为1.13万t，输沙总量为6.80万t

11、。1.2.5、冰情由于碧流河渠首站无冰情观测资料，在此通过对开垦河水文站的36年实测冰情资料分析，以供参考。根据冰情资料，开垦河水文站最早解冻期出现在2007年1月31日，最迟出现在1986年4月15日。终冰最早为2005年3月9日，最晚在1982年4月27日。初冰最早在1984年10月1日，最晚在1998年11月29日，多年平均封冻天数在117d左右，最长170d，最短31d；最早封冻期在1976年10月22日，最迟在1998年12月15日。根据20052007三年的冰厚观测资料。开垦河水文站最大冰厚为2006年0.77m。1.2.6、水质从检测报告结果中可以看出：总硬度测定值变化范围为27

12、5300mg/L；氯化物测定值变化范围为2.983.11mg/L；硫酸盐测定值变化范围为107166mg/L；有机污染类指标挥发酚、总氰化物、汞、砷、氯、铜、铅、镉、锰均未检出；锌测定值变化范围为0.0050.071mg/L；氟化物测定值变化范围为0.150.40mg/L；氨氮测定值变化范围为0.050.14mg/L；耗氧量测定值变化范围为0.42.3mg/L；硝酸盐氮测定值变化范围为0.721.27mg/L；亚硝酸盐氮测定值变化范围为0.0030.02mg/L；从评价结果来看2004年到2006年各类指标年际变化不大。按照地表水环境质量标准GB3838-2002对其检测结果进行评价分析，除了

13、金属锌指标三年均为类，其他指标均为类。因此可以认为该水源水质较好，可以满足各类用水要求。1.3、工程地质资料1.3.1、区域地质概况碧流河水库位于东天山北麓、碧流河出山口上游约2km处，总地势南高北低，西高东低，测区南部为高山区，测区为中低山区，到测区北面过渡为丘陵及洪积平原区。山脉总体走向呈东西向延伸，并呈带状排列，显示出明显的阶梯状。（1）测区南部高山区南部高山区位于天山顶部，海拔2800m以上，最高海拔4144m，相对切割深度大于600m。北部以水根台断层、开垦河断层为界。由于底层强烈的褶皱和断裂，以及寒冻风化和冰川刨蚀作用，山脊狭窄。发育有现代冰斗，冰川和“U”谷等。基岩裸露，巨大的岩

14、块崩塌堆积，山坡遍布倒石堆和倒石锥。（2）测区中低山区即碧流河水库库坝区，中山区位于高山区以北的森林带，与高山区形成断崖相隔。海拔16002800m，切割深度600800m。蚀余角峰，刀脊及古冰斗发育，谷坡陡峻，河流下切使“U”型河谷再次形成狭窄的“V”型河谷。由于现代河流的侵蚀，现代河床两侧阶地零星发育，中山区植被发育，覆盖于两侧山体上。坡脚及冲沟内堆积少量冲积、坡积、洪积物。河流两岸零星分布级阶地，级阶地为堆积阶地，分布高程16801685m；级阶地为基座阶地，阶面高程16901700m；河流两岸冲沟发育较少，冲沟一般宽1530m，切割深度3050m，冲沟走向与河流近垂直，冲沟上游被南北走

15、向的山体阻隔。（3）测区北部丘陵区该区由南向北倾斜，平均坡降35%，海拔11001500m，面积106km2，经河水、洪水侵蚀形成梁、槽相间的浅丘地貌形态。表层为第四系风积(Qeol3-4)的低液限粉土、粉质粘土，底部为第四系全新统(Qal+pl3)的砂卵砾石。（4）测区北部倾斜冲洪积平原区北部冲洪积平原区海拔高程在6501100m，该区地势相对平坦，由东南向西北倾斜，该区由南向北倾斜，坡降为0.5%1%，该区出露的岩性为：表层为第四系风积(Qeol4)的低液限粘土，底部为第四系全新统(Qal+pl4)的砂卵砾石。1.3.2、水库区工程地质条件碧流河水库位于奇台县碧流河出山口以南约2.5km的

16、河段上，地貌形态属中低山区，坝址距奇台县城约55km，地理坐标东经东经8934，北纬4338。拟建水库坝高84.8m，库容1440万m3，属于中型山区拦河水库。碧流河水库库区地貌形态为构造剥蚀地形，海拔高程16502000m，河谷下切深度近350m，河谷形态为“U”形谷中套“V”形谷，库区内谷底最大宽度250m，最小仅30m，库岸边坡在二级阶地以下陡立，坡度60左右，局部地带成直立状，二级阶地以上坡度变缓，一般3050，库区地形成“串珠”状或“葫芦”状，库区河谷宽阔，最宽处达250m，到坝址一带突然变窄，宽度仅有2535m，该地形特征有利于修建水库，水库坝址是该河段较理想的建坝位置。库区范围冲

17、沟较发育，其中规模较大的冲沟有34个，分别位于左、右岸坡和右岸坝后，其中规模较大的2个冲沟分别位于左岸放水涵洞轴线附近和右岸坝后溢洪道(洞)出口附近，左岸冲沟走向98，沟长约300 m，宽度36m，深度1020m，沟内有少量的泉水流出，沟底纵坡约2530，上游沟底被坡洪积碎石土覆盖、下游沟底基岩裸露；右岸冲沟走向约335，沟长约186m，宽度210m，深度1530m，沟底纵坡约3050，沟底被坡洪积碎块石覆盖，块石最大直径可达2m。此外库区内冲沟走向大多与河流走向垂直，一般沿泥岩及泥质砂岩走向发育，切割较深，沟头一般延伸至正常蓄水位以上后形成盲沟，因此对水库蓄水无影响。库区内河道“蛇曲”不发育

18、，总体走向0左右。库区出露地层自北向南主要为石炭系上统博格多群上亚群第一组，库区内主要岩性为凝灰质砂岩、灰黑色条带状钙质粉砂岩夹薄层灰色薄层细砂岩等，库区出露厚度约1101m，构成河谷两岸岸坡，产状5257SE1231。岩体呈中厚层，部分为薄层；博格多群上亚群第二组，分布与库尾，岩性为灰绿色凝灰质砂岩，灰色凝灰质砂岩夹粉砂质泥岩，出露厚度394m，与下伏上亚群第一组整合接触；第四系上更新统地层主要分布与库区右岸二、三级阶地上，岩性主要为冰渍泥砾，砂砾石等，上覆风积黄土，堆积厚度815m。全新统地层分布于现代河床及边岸坡脚处，主要岩性为砾卵砾石及坡积碎石土。1.3.3、左岸导流引水洞工程地质条件

19、（1）进口段、检修闸及渐变段(0-2600-180m)：此段位于心墙坝线上游约120m斜坡处，0-288.50-260段为为河漫滩，表层为厚812m的冲积砂砾石层，天然状态平均湿密度2.25g/cm3，干密度2.19g/cm3，含水率2.6%；比重2.70，下伏基岩岩性为石灰系上统博格多群上亚群第一组凝灰质砂岩。桩号0-2600-200段为明渠段，位于斜坡上、表层覆盖有47m的坡积碎石土，结构稍密，下伏基岩岩性为石灰系上统博格多群上亚群第一组凝灰质砂岩，未发现有大的断层通过，主要发育2组裂隙：320325SW6575，延伸长810m，面平直，闭合；7080SE6575，延伸长58m，面平直，闭

20、合，为硬性结构面。裂隙与轴线走向交角分别为27、88，其中组裂隙与轴线交角小，对引渠左侧开挖边坡不利，易形成少量不稳定块体，需喷锚处理，但边坡整体稳定。由于此段坡积碎石土位于水下，水下稳定坡度2530，粘聚力24kPa，建议此段坡积碎石土全部清除；建议强风化岩石开挖边坡1:0.51:0.75，并对明渠段岩质边坡采取喷锚加固措施。桩号0-2000-180段位于强风化弱风化带围岩内，底板上覆围岩厚度717m，围岩岩性为凝灰质砂岩，灰黑色，中厚层状，产状5060SE3755。根据钻孔物探资料，岩体强风化层厚约56m ，纵波速度Vp31003500m/s；弱风化带厚1518m，纵波速度Vp350040

21、00m/s；微新鲜基岩Vp=50005500m/s。根据试验资料显示岩体的饱和抗压强度76.5 MPa、软化系数0.7；饱和状态岩石的变形模量为62.5103MPa，弹性模量64.1103MPa，泊松比0.21。裂隙与洞脸开挖边坡走向夹角分别为63、2，组裂隙与洞脸边坡走向近平行，对洞脸边坡不利，易形成少量不稳定块体，需喷锚处理。又结合平硐勘探资料，进口段、检修闸及渐变段强风化带厚度89m，弱风化带厚度1518m，岩体节理裂隙较发育，围岩类别类，成洞条件较差，开挖后需及时支护或超前支护，喷锚挂网，必要时可全部衬砌或设钢拱架。（2）桩号(0-0180+195m)洞身及闸井段：洞顶上覆岩体厚度87

22、2m(洞身前端冲沟和洞子出口处上覆岩体厚度分别为12m和8m)，基岩岩性为石灰系上统博格多群上亚群第一组凝灰质砂岩,灰黑色，中厚层状，岩层产状50SE37；洞身大多处于微风化新鲜岩体内，微新鲜基岩Vp=50005500m/s，岩体完整性较好，断裂构造不发育，在0+043m处发育一裂隙L5：65NW73面平直、闭合；在0+073m处发育一裂隙L1：65NW85，面平直，微张；在550m处发育一断层f5：305NE55，破碎带宽1020cm，带内主要为碎裂岩，断层规模较小，与洞线交角60，对洞室稳定影响不大。洞身段主要发育2组裂隙：320325SW6575，延伸长810m，面平直，闭合；7080S

23、E6575，延伸长58m，面平直，闭合，为硬性结构面。裂隙与轴线走向交角分别为3055、8055，两组裂隙与洞线交角较大，对洞室稳定影响不大，在局部缓倾角节理与不利结构面组合，洞顶易形成掉块。按岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、产状和地下水条件对围岩分类，洞室围岩以类围岩为主，需局部锚杆或喷薄层混凝土；但洞身前段40m和洞身后段110m(包括隧洞出口段约10m，围岩类别为类)由于位于弱风化基岩内、裂隙、断层较发育，围岩稳定性较差，建议围岩类别为类，开挖后需及时支护，喷锚挂网，必要时可全部衬砌或设钢拱架。闸井段(0-0500-035)基础上覆围岩厚度约60m，围岩岩性为凝灰质砂岩，灰黑色，中厚

24、层状，产状5060SE3755。根据钻孔物探资料，岩体强风化层厚约56m ，纵波速度Vp31003500m/s；弱风化带厚1518m，纵波速度Vp35004000m/s；微新鲜基岩Vp=50005500m/s。岩体的颗粒密度为2.69g/cm3、干密度2.67g/cm3、湿密度2.68g/cm3、自然吸水率为0.27%、饱和吸水率为0.30%、孔隙率0.78%、烘干后抗压强度118MPa、饱和抗压强度76.5MPa、软化系数0.70、烘干后抗剪强度c为3.1MPa、为51.6度、浸水后抗剪强度c为2.3MPa、为48.3度。饱和状态岩石的变形模量为61.7103MPa，弹性模量63.3103M

25、Pa，泊松比0.21，岩体弹性抗力系数K0=12001500N/cm3。建议闸井基础承载力特征值1.52.0MPa，临时开挖边坡覆盖层11.011.75，基岩强风化层开挖边坡10.510.75，弱风化层10.310.5。建议强弱风化层开挖后及时支护，必要时锚杆或喷锚挂网，微风化新鲜岩体一般不支护，部分需喷混凝土结合锚杆加固。隧洞出口主要发育2组节理裂隙：320325SW6575，延伸长810m，面平直，闭合；7080SE6575，延伸长58m，面平直，闭合，为硬性结构面。裂隙与洞脸开挖边坡走向夹角分别为15、50，其中组裂隙与洞脸边坡走向夹角小，倾向坡内，出口边坡稳定条件较好，受裂隙相互切割影

26、响，局部会产生小规模的崩塌，应对洞脸采取喷锚加固措施。建议：基岩强风化层开挖边坡10.510.75，弱风化层10.310.5。（3）陡坡段(0+1950+215m)：位于岸坡上，岸坡走向341，自然坡度35，表层覆盖有13m的坡积碎石土，结构松散，下伏基岩岩性为石灰系上统博格多群上亚群第一组凝灰质砂岩，灰黑色，中厚层状，岩层产状50SE37，岩体强风化层厚约56m，弱风化带厚1518m，陡坡段基础基本位于位于强风化层下限，岩体的饱和抗压强度76.5MPa、软化系数0.70。（4）消力池段(0+2150+245m)：部分位于岸坡、部分位于河床，此段岸坡表层覆盖35m的坡积碎石土，结构松散，工程性

27、质差，需全部清除。下伏基岩岩性为石灰系上统博格多群上亚群第一组凝灰质砂岩，工程地质条件较好，建议消力池基础坐在强风化基岩以下至少1m。根据地质剖面图，消力池基础部分坐在强风化岩体上、部分悬空、部分位于河床砂砾石上，悬空部分建议采用毛石混凝土换填至基础标高，同时与河床砂砾石接触带应采取结构措施以防止变形破坏。（5）海漫段(桩号0+2450+255)：海曼段位于河床中，地层岩性为卵砾石，河床砂卵砾石厚度1012m，渗透系数k=8.310-2cm/s，属强透水，地下水位埋深约1.2m，根据河床砂卵砾石层试验，天然状态平均湿密度2.18g/cm3，干密度2.08g/cm3，含水率4.9%，比重2.72

28、，级配良好。砂砾石的临时开挖边坡水上按11.011.75控制，水下不应小于12.0控制，卵砾石层密实度为中密-密实状，承载力特征值为350400kPa。1.4、交通、材料、水、电等条件1.4.1、交通条件碧流河水库距奇台县城约55km，距大奇高速出口约50km。进出工地现场、材料运输可利用现有的大奇高速公路、G303线及其它乡村公路，其中大部分为沥青公路，接近工地有6km砾石道路，从料场至坝址为“三通一平”工程所修的4km砾石施工便道，从大坝至左岸导流引水洞进口处施工便道、便桥正在修建。机械设备、材料进场均采用汽车运输。第2标段施工进场后，从引水隧洞进口段修建一条至竖井的施工便道；为减少与第1

29、标段施工的相互干扰、且缩短隧洞出碴运距， 0+0000+388段从出口反向开挖施工，在出口与施工便道之间再修建一段便道与便桥连接。1.4.2、材料（1）地产材料根据第2标工程任务，主要地产材料为砼骨料、石料与砂砾土料等。设计院已经选定调查完成了C1、C2砂石料场、T1土料场和开垦河水泥厂灰岩料进行调查；且质量与数量满足施工要求。根据第2标位置拟定在C2砂石料场建立砂石料筛分与清洗厂，负责生产工程所需砂石料与导流放水洞出口石料；放水洞出口所需砂砾土料从T1土料场挖取。（2）其它采购主材本标段其它采购主材为：钢材、水泥、外加剂、粉煤灰、止水带等。钢材拟定采用新疆八一钢铁公司所生产的钢筋，其质量与产

30、量完全满足本工程施工要求；水泥就近选择奇台水泥厂或屯河水泥厂供应。1.4.3、施工用水施工、生活用水抽取碧流河水，经过简单处理后利用。1.4.4、施工用电施工用电可从发包方架设的变压器低压侧接线，供施工及生活用电。第二章 施工总体部署2.1施工总体安排2.1.1施工任务划分本项目工程主要施工任务为导流放水隧洞。共分为：导流引水洞进口整治段、导流洞进口段（含洞脸，长13.83m）、有压洞身段（长75m）、检修闸井段（长15m）、闸后有压洞身段（长332m）、工作闸井段（长13m）、闸后陡坡段（长28.05m）、消力池段（长45m）（含消力坎段）与海漫段（长10m）（含抛石段）共9段。根据招标文件与答疑工期要求，结合本项目工程内容，拟定分为三个阶段，分别是：施工准备阶段、导流洞施工阶段与竣工验收阶段。（1）施工准备阶段施工阶段主要任务：搭建临时生产与生活用房、炸药库房修建与报检、修建临时施工便道与便桥、修建砂石料厂、修建混凝土搅拌站、危石与障碍物清除、施工用电用水部署、导流洞进出口工作场地与设施准备；控制网测设与测量放样、砂石料取样试验与混凝土配合比试验确定、材料与设备进场、施工队伍进场、炸药采购手续办理及开工报告批复等准备工作。施工准备阶段采用人工配合机械进行临时设施修建，提高临设