围堰导流施工方案.docx

1、围堰导流施工方案新藏水电站首部枢纽工程2016年2017年枯水施工期导流方案中国水利水电第十一工程局有限公司新藏水电站首部枢纽工程项目经理部2016年10月批准人：审核人：编写人：目 录1 概述 11.1 工程概况 11.2 水文资料 21.3 “三枯”施工安排 42 导流及度汛标准 53 导流工程设计 53.1 设计思路 53.2 下游纵向围堰 63.3 下游横向围堰 93.4 上游纵向围堰 93.5 上游横向围堰 93.6 施工临时围堰 103.7 主要工程量 104 导流工程施工 104.1 施工程序 104.2 施工布置 114.3 土石围堰施工 114.4 混凝土纵向围堰施工 124

2、.5 施工进度计划 135 资源投入计划 135.1 主要施工人员 135.2 主要设备 146 质量保证措施 147 安全保证措施 157.1 施工安全措施 157.2 导流工程运行安全措施 167.3 运行期应急措施 161 概述1.1 工程概况新藏水电站位于四川省凉山州木里县境内，为水洛河干流额斯捷可河段一库十一级中的第七个梯级电站。该电站上、下游分别与固滴电站和博瓦电站衔接，工程的主要任务为发电，采用引水式开发。电站在白水河汇口下游约200m的水洛河上建闸坝取水，经左岸长约19.46km的有压隧洞，引水至群英河河口上游约670m处的山体内建地下厂房发电。电站装机容量362MW，首部最大

3、闸(坝)高15.5m，正常蓄水位2169.00m以下水库库容28.2万m3，调节库容14.5万m3。本标段为新藏水电站首部枢纽工程，主要包括首部枢纽闸坝工程、相邻的引水主洞（0+0001+914m）工程及相应临时工程等。（1）首部枢纽首部枢纽从左至右依次布置有：进水口、左岸挡水坝段、1孔冲沙闸、3孔泄洪闸、右岸挡水坝段。闸(坝)顶全长105m，闸顶高程2172.0m，最大闸(坝)高15.5m。冲沙闸、泄洪闸均为开敞式平底闸，冲沙闸孔口尺寸4.0m10.5m(宽高)，泄洪闸孔口尺寸为9.0m10.5m(宽高)。闸基防渗采用灌浆帷幕，左、右岸灌浆平洞长度均为40m。电站引水隧洞进水口位于河床左岸紧

4、邻冲沙闸上游布置。进水口由拦污栅闸段、渐缩段及进水闸三部分组成。拦污栅闸段6孔，尺寸8.07.08.0m(宽高长)，进水闸段尺寸7m13.4m21.0m(长宽高)，底板高程2154.0m，孔口尺寸8.46.0m(宽高)，闸后与引水隧洞连接。（2）引水隧洞本标段引水隧洞长1914.0m（0+0001+914），进口底板高程2154.00m，纵坡i=2.267。引水隧洞主洞的开挖断面为6.688.2m8.29.487m(底宽高)的马蹄形和城门洞型，隧洞、类围岩洞段采用锚喷衬砌，、类围岩洞段采用现浇混凝土衬砌。根据引水隧洞的布置情况，结合隧洞沿线的地形、地质条件，本标段引水隧洞施工布置1条施工支洞，

5、支洞长768.0m，交主洞桩号0+592.56。 （3) 渣场1#渣场位于首部下游约900m的左岸漫摊，为临河型渣场。渣场的防洪标准为20年一遇，相应的洪水流量为1050m3/s。主要堆放首部枢纽及1#支洞的弃渣。堆渣总量约46.5万m3(松方)。本工程主要工程量：土方开挖13.85万m3，石方开挖6.92万m3，石方洞挖16.71万m3，土石方回填7.1万m3，混凝土11.9万m3（含喷混凝土），钢筋制安4010t（含锚喷网片）。本工程合同金额16180万元。1.2 水文资料（1）径流水洛河流域径流主要来源于降雨，其次是冰雪融水和地下水，径流的年内分配和降雨的年内分配基本相应。本阶段对水洛水

6、文站径流系列复核后，并采用水洛站径流推算至新藏坝址。据1959年6月2009年5月坝址径流系列统计，新藏坝址多年平均流量为110m3/s，折合年水量为34.7亿m3，年径流深为454.2mm。径流年内分配大致分为：丰水期6月10月多年平均流量为212m3/s，主要为降雨补给，水量约占全年的80.8%；枯水期11月翌年5月多年平均流量为36.9m3/s主要由地下水补给，水量占全年的19.2%。12月翌年4月流域呈稳定退水趋势，最小流量一般出现在2月，历年最小月平均流量13.0m3/s(1995年2月)；5月流量增加不明显，多年平均值接近12月份，不少年份还小于4月，个别年份甚至接近最枯月水量，同

7、时年际变化也较大；11月为汛后过渡期，月平均流量在60m3/s左右。径流的年际变化，最丰水年的平均流量为202m3/s(19651966年)，最枯水年为54.3m3/s(19831984年)，两者的比值为3.72。分别为多年平均流量的1.84倍和0.49倍。（2）洪水水洛河流域洪水主要由降雨形成。该地区受高空西风南支气流、西南印度洋季风和东南太平洋季风的影响，从每年6月份开始就有较大的降雨出现，但不会造成大的洪水。每年7、8月份，随着高空西风带南支北移消失，印度洋与太平洋副高北上加强，流域为西南气流控制，带来的暖湿水汽若与西北不断南下的冷空气相遇，即可形成降水，但在本流域降水量级不大。据稻城县

8、气象站30年资料统计，最大日雨量仅44.5mm(1972年7月26日)，反映出本地区降水雨强不大、历时较长。本地区洪水洪峰流量不大，洪水以单峰为主，洪水历时一般35天，复峰洪水历时一般在10天左右。年最大洪水一般发生在610月，7、8、9月份发生次数最多。据呷姑水文站资料统计，年最大流量最早出现在6月21日(1994年)，最晚出现在10月7日(1979年)。呷姑站实测洪峰流量最大值为1400m3/s(1974年8月30日)，最小值为326m3/s(1994年6月21日)。呷姑站年最大洪水一般发生在610月，7、8、9月份发生次数最多。据资料统计，8月出现的频次最高，占总数的43.8%，其次为7

9、月出现率35.4%，仅这两个月就占了79.2%，其它月份的频次明显减少，6、9、10月份三个月仅20.8%。新藏电站分期洪水采用呷姑站为依据站推算。点绘呷姑水文站的年、月最大流量散布图，分析流域洪水季节变化规律，该流域每年4月份开始，随着气温逐渐回升，上游积雪开始消融，加上少量的降雨，流量开始出现小波动，5月份降水量明显增多，洪水量级也明显增大，45月份为汛前过渡期；610月份降雨频繁，持续时间长，雨量最丰，洪水亦大，为主汛期；123月为稳定退水期。根据其降雨洪水的特性，将全年划分为13月，4月，5月，610月，11月，12月6个期。新藏水电站闸址分期设计洪水成果见表1-1表1-1 新藏水电站

10、闸分期洪水可研采用成果位置月份Qp(m3/s)2%3.33%4%5%10%20%50%坝址13月66.263.262.060.756.251.343.4477.473.772.470.765.259.249.5518917116515713210772.5610136012701230119010508906631115614914614313212099.61211210810610496.788.674.9（3）闸孔过流水位流量关系曲线见下图。1.3 “三枯”施工安排1.3.1 总体进度要求根据业主最新进度要求，本工程于2018年底具备发电条件，相应首部枢纽工程应于2018年5月30日前具

11、备下闸蓄水条件。1.3.2 “三枯”主要施工内容(1) 闸坝工程 冲砂闸、1#泄洪闸、2#泄洪闸浇筑至高程2172.0，金结安装完成； 冲砂闸、1#泄洪闸、2#泄洪闸下游1#至8#护坦浇筑； 左岸闸室下游15块海漫浇筑； 1#挡水坝段浇筑完成；2#、3#挡水坝段浇筑到设计高程；左岸冲沙闸、1#泄洪闸、2#坝段、右岸灌浆平洞帷幕灌浆。(2) 电站进水口工程 进口边坡EL2180至EL2151开挖支护； 引水主洞0+00.00+30.0段（30m）开挖支护及渐变段衬砌15m；1#至5#铺盖浇筑完成；进水塔结构混凝土浇筑至EL2172； 进水口拦污栅坝段及渐变段浇筑至EL2172；进水口拦污栅及进口

12、闸门安装。1.3.3 计划完成主要工程量 见表1-2。 表1-2 首部枢纽“三枯”计划完成主要工程量序号工作名称单位工程量备注闸坝进水口合计1土石方开挖m31590015000309002混凝土m31254817309298573钢筋制安t3402355754帷幕灌浆m1681685固结灌浆t1511516金属结构安装t435085511.3.4 “三枯”工程施工组织特点本工程剩余工程主要包括首部枢纽及引水隧洞。引水隧洞剩余1814m，其中施工支洞上游侧剩余513m，施工支洞下游侧剩余1301m，目前引水隧洞工程施工组织已逐步正常，且不受汛期等其他因素干扰，按每120m/月进尺，可与2017年

13、10月开挖支护完成。其间可穿插、类围岩混凝土衬砌，可于2017年4月底完工。首部枢纽形象及混凝土完成量20.5%，尚余大量金属结构、机电设备安装。剩余施工项目多、工程量大、结构复杂，相互制约、受汛期影响大，如要完成合同进度目标，必须背水一战，在2016年2017年枯水施工期全部完成。首部枢纽河道狭窄、导流难度大，如何实现快速、安全导流，为主体工程施工提供更多有效施工时间是剩余工程施工组织的关键。2 导流及度汛标准招标文件导流标准：首部导流建筑物为5级，导流标准采用十年一遇，导流时段为11月翌年4月，相应的流量为132m3/s。首部度汛标准为全年P=10%，度汛流量为1050m3/s。考虑到本枯

14、水期导流难度，分析表1-1 新藏水电站闸分期洪水可研采用成果，每年14月十年一遇洪水流量在65.2以下。导流工程施工时段为2016年11月至12月20日，混凝土工程开始时间为2017年1月，计划完成时间为2017年4月底。综合分析围堰导流工程等临时工程施工导流标准按每年12月份五年一遇洪水标准，相应流量88.6m3/s；主体工程施工导流标准按每年14月十年一遇洪水标准，相应流量65.2m3/s。3 导流工程设计3.1 设计思路首部枢纽3#泄洪闸已具备过流条件，上游铺盖及右岸护岸混凝土已施工完成，该闸孔对应下游护坦、海漫已施工完成。沿3#泄洪闸左侧闸墩在下游护坦、海漫修筑混凝土重力式挡水墙（纵向

15、围堰）形成泄水槽进行导流。混凝土纵向围堰按过水围堰设计，在洪水流量65.2m3/s以下时不过水，在洪水流量超过65.2m3/s时堰顶漫水但围堰稳定不损坏，该方案需采取水位预警机制，加强对上游水位观测，一旦发生围堰漫流水位，及时撤出基坑人员、设备、材料。基坑上下游横向围堰采用土石围堰，导流工程完成后可全面展开首部枢纽左岸工程施工。导流主要建筑物包括：闸孔上游纵向围堰、闸孔下游纵向围堰、上游横向围堰、下游横向围堰等。3.2 下游纵向围堰3.2.1 围堰参数拟定下游纵向围堰设计综合考虑围堰内过流能力及自身结构稳定确定，经试算初步拟定围堰参数：顶高程EL2161.0m，围堰高度4.0m（底面高程EL2

16、157.0m），迎水面坡度1:0.3，背水面坡度1:0.6，堰底宽度5.1m。围堰右岸形成过流断面底宽9.5m，顶宽11.9m（右岸现状岩石边坡按1:0.3计算）。围堰长度：护坦、海漫范围65m，下游增加22m与横向围堰相接。围堰分段长度与护坦分缝相适应，其余分缝长度10.012.0m，段间采用铁皮止水，铁皮厚度1mm，宽度40cm，止水距迎水面50cm。围堰基底排水管口采用土工布封堵，防止混凝土堵塞，后期清孔。围堰混凝土强度等级C20，二级配。3.2.2 过流能力复核围堰内流量采用宽顶堰淹没流量公式进行计算：Q宽顶堰过流量。无坎宽顶堰淹没系数（已考虑侧向收缩），和下游水深与堰前水深的比值有关

17、，假定设计边墙顶高与水面线平行，可计算出=0.9，考虑到河道现状情况及实际泄流量要小于以此计算的泄流量，考虑富裕度值取0.7。m流量系数，m=0.32。B堰宽，水深按3.5m计算，B取水深以下平均宽度10.55m。将以上数据带入上式，Q=68.5m3/s，满足过流要求。3.2.3 围堰稳定性验算（1）荷载组合纵向围堰作为施工期临时挡水建筑物，根据水工建筑物荷载规范，荷载组合：堰体自重、静水压力、扬压力。假定工况，围堰内水深按4.0m计算，单位长度围堰荷载：堰体自重：W=24*13.2=316.8kN；静水压重：压在迎水面坡体上，N=24KN；静水压力：按墙体全高计算，底部p=40kN/m，P=

18、80KN；扬压力折减系数0.8，迎水面最大u=42N/m，U=107.1KN。0.5x9.8x4x5.1=100（3）抗滑稳定性验算 按抗剪强度公式应该为减号式中： Ks按抗剪强度计算的抗滑稳定系数，基本荷载组合的Ks值不得低于1.05。 N法向力之和，为堰体自重N=316.8kN。 U扬压力之和，U=107.1KN。 V水平剪力之和，V=80KN； f摩察系数，查参考资料，混凝土面之间摩擦系数f=0.50.7，考虑堰体与护坦混凝土不考虑凿毛处理，摩擦系数折减按0.4计算，施工时必须保证混凝土基面清理干净。代入上式，KS=1.18（1.17），抗滑稳定满足要求。 抗剪断公式式中：Kn按抗剪断强

19、度公式计算的抗滑稳定系数，基本荷载组合的Kn值不得小于3.0；C堰基接触面抗剪断粘聚力，根据规范，混凝土与基岩的C值0.20.4MPa，常态混凝土结合面层C值1.161.45，本次计算取0.1MPa；A堰体底面面积，A=5.1m2，f1堰基接触面抗剪断摩察系数，根据规范，混凝土与基岩f1值0.71.0，常态混凝土结合面层f1值1.051.08，本次计算取0.5。其他荷载同前。代入上式，Kn=7.97（7.88），大于3.0，抗滑稳定满足要求。（4）抗倾覆稳定式中K0抗倾覆稳定安全系数，基本荷载组合的K0值不得小于1.5。 MY抗倾覆力矩，包括堰体自重力矩。 MH倾覆力矩，静水压力力矩及扬压力产

20、生的力矩。K0=2.25（2.29），满足抗倾覆稳定要求。（5）堰基应力复核max/min=(W/A)+(6Wx/AL)式中，max/min-计算段基础面上的最大、最小垂直正应力； W-作用于计算段所有垂直力的代数和； Wx-作用于计算段上的所有荷载对堰基计算截面形心轴的力矩总和； B-基础面的计算截面宽度，B=1.0m； L-基础面的计算截面长度，L=5.1m； A-基础面的计算截面积，5.1m2。经过计算，max=89.90Kpa，min=0.58Kpa，堰基面未出现拉应力，满足要求。3.2.4 过流能力保证措施（1）16#护坦下游海漫右岸岸坡深入导流渠中，影响过流，须挖除平顺，保证过流宽

21、度。（2）对围堰下游河道进行疏浚，不因壅水而降低纵向围堰右侧渠道过流能力。3.2.5 堰体稳定措施（1）建基面清理为保证纵向围堰与建基面结合紧密，增加摩擦力，混凝土浇筑前对建基面清理干净，浇筑时缝面铺2cm厚同标号砂浆。（2）插筋作为安全储备，在围堰建基面布置两排插筋，迎水面布置距混凝土面150cm，排距2.0m，间距1.0m。插筋采用25钢筋，长度2.0m，锚入建基面及围堰各1.0m，建基面造孔孔径不小于40mm，锚固砂浆M20。插筋在围堰拆除后割除，护坦表面外露钢筋头采用取芯钻钻孔，深度3cm以上，切除钢筋头，钻孔用高强砂浆修补。（3）排水措施堰体下护坦、海漫布置有排水孔，如排水孔内水位升

22、高则加大堰基扬压力，如及时排数则降低堰基扬压力，排水孔与基坑覆盖层连通，应加强基坑排水措施，降低基坑水位不超过护坦顶面，则可降低扬压力。3.3 下游横向围堰下游横向围堰采用砂砾石围堰，混凝土面板防渗。（1）围堰顶高程围堰顶高程确定以导流标准流量下河道水位确定。因未提供河道流量水位关系，围堰下游河道过流能力强于护坦段，偏于安全考虑下游横向围堰顶高程与纵向混凝土围堰相平即为2161.0。（2）围堰结构顶宽3.0m，边坡坡比1:1.5。（3）围堰位置围堰内侧距基坑开口线10.0m，围堰斜向修筑，右岸最近点距坝轴线120m，左岸围住下游挡墙。围堰长度65.0m。（4）围堰防渗参照前两个枯水期土石围堰防

23、渗设计，在围堰外侧浇筑混凝土防渗面板，厚度30cm，混凝土强度等级C20。3.4 上游纵向围堰（1）围堰结构上游纵向围堰为混凝土围堰，顶高程以导流标准流量下单孔泄水闸闸前水位确定，流量65m3/s时，闸前水位2161.8m，该段渠道底部不平整造成浪涌，考虑安全超高，围堰顶高程确定为2163.0。现状高程2162.0m，需加高1.0m，对现状围堰顶面凿毛处理，新老围堰采用插筋连接，插筋布置在迎水面侧，保护层10cm，间距50cm；插筋采用16钢筋，间距50cm。现状围堰宽度仅有50cm，在背水一侧填筑石渣形成复合围堰石渣顶宽4.0m，与混凝土同高，坡度1:1.5。（2）过流能力保证措施 对该段河

24、道下部阻水障碍物清除，并疏通河道。 跨上游铺盖施工便桥阻水，对其进行抬高处理，桥面高程2164.0。3.5 上游横向围堰现状围堰为土石围堰、混凝土防渗，上游段占压隧洞进水口部分建筑物，需进行改线，向上游偏移。改线围堰与原围堰结构相同，顶宽4.0m，边坡坡比1:1.5，边坡坡脚线控制在结构物外边线2m处，围堰内浇筑混凝土防渗墙，或根据河道束窄情况采取幕墙方式进行防渗。3.6 施工临时围堰施工临时围堰主要用于围护护坦混凝土纵向围堰基坑，将水流导至左岸，包括纵向围堰与下游横向围堰。该围堰使用时段为2016年11月至12月初，为减小施工难度并及早施工，导流标准采用每年12月份至次年5月份期间5年一遇标

25、准，导流流量88.6m3/s。纵向围堰上游接2#泄水闸左墩，下游出海漫30m与横向围堰相接，纵向围堰长度约90m，横向围堰长度15m，全长105.0m。围堰顶高程2161.0，顶宽2.0m，边坡坡比1：1.5，在围堰背水侧采用30cm厚混凝土板防渗，混凝土强度等级C20。3.7 主要工程量见表3-1。表3-1 3#泄洪闸单孔导流方案主要工程量表序号项目名称单位数量备注1临时围堰回填m332002下游横向围堰回填m335003上游横向围堰改线回填m310004临时围堰防渗混凝土面板m390C205下游横向围堰防渗混凝土面板m360C206上游围堰混凝土防渗墙m350C207下游纵向混凝土围堰m3

26、1180C208上游纵向混凝土围堰加高m320C209插筋25，L=2.0m根130护坦、海漫段10插筋16，L=1.2m根160上游纵向混凝土围堰加高段4 导流工程施工4.1 施工程序填筑临时围堰（左侧过流）围堰混凝土防渗面板施工混凝土纵向围堰施工（3#孔单孔过流）恢复左岸上游横向围堰，将水流导至右岸填筑下游横向围堰及防渗处理基坑排水基坑开挖主体建筑物施工。4.2 施工布置（1）施工道路除用现有工程区道路外，现场布置以下道路 自上游围堰平台在2号闸孔填筑石渣坡道，用于2号孔左临时围堰填筑。 自上游2167平台在3号闸孔填筑石渣坡道，用于3号孔淤积物开挖及纵向围堰混凝土施工。 左岸下游沿渠道路

27、，起点为1号施工支洞洞口平台，终点至下游横向围堰左岸堰肩部位。（2）围堰料源土石围堰主料源来自1#渣场洞渣料及左岸边坡开挖碎石土料。4.3 土石围堰施工临时围堰施工包括：石渣填筑、铅丝笼块石护坡、块石护底等项目。4.3.1 围堰填筑（1）石渣填筑受场内交通条件限制，石渣填筑只能从上游向下游进占的施工方式，最后在下游向右岸安排占进。石渣填筑采用反铲装1520t自卸汽车，运至工作面。石渣回填分水上和水下两部分。水下部分石渣回填采用进占法卸料，沿平行堰轴线方向进行，反铲平料碾压。（2）块石护坡对于上游横向围堰，迎水面采用块石防冲护坡。块石通过反铲装1520t自卸汽车，运至工作面，然后人工配合反铲摊铺

28、。（3）钢筋石笼护坡临时纵向围堰迎水面局部采用钢筋石笼防护。在现场提前焊制钢筋笼，人工码放块石，焊接封口。水下较远部位用反铲配合放到坡面预定位置。钢筋石笼尺寸为长1.2m*宽0.5m*高1.5m，主筋为12mm，辅筋为8mm，石笼与石笼之间分层错缝铺设，笼间用8mm钢筋焊接，每层迎水面通过2根16钢筋将钢筋笼连成一个整体。摆放块石时，靠水面采用不小于20cm块石，靠水面钢筋网格为15cm，其余为20cm。4.3.2 混凝土防渗水下部分浇筑水下混凝土，水面以上采用模筑法。4.4 混凝土纵向围堰施工4.4.1 施工程序基础清理测量放线插筋制安模板安装仓面清理止水施工混凝土浇筑。4.4.2 施工方法

29、（1）基础清理混凝土浇筑前，清除建基面上的杂物、泥土等，并用压力水冲洗干净，在混凝土浇筑前保持清洁、湿润。（2）测量放线基面处理合格后，用全站仪进行测量放线。放线时，标示出模板内边线。模板就位后，进行校核，保证结构体形，纵向围堰初步分10m一段。（3）插筋施工采用手风钻进行插筋造孔，孔径42m，孔深不小于锚固深度。钢筋在钢筋加工厂进行加工，严格按照要求下料，加工完毕经检查验收合格后，方可进行制安，如表面有油渍、漆污、锈皮等应在使用前清除干净。钻孔采用风水枪清洗干净，风吹干，注入锚固砂浆，将钢筋插入孔内固定。（4）模板施工纵向围堰分段一次浇筑完成，采用大面钢模板。模板在每次使用前应清洗干净，检查面板的平整度，面板不平整、不光滑，达不到要求的不得使用，面板涂刷脱模剂，浇筑前测量控制好结构体型，模板接缝处必须加固牢靠，模板加固主要采用内拉方式加固定型。纵向围堰因带坡面，模板内侧采用1.5寸钢管临时支撑。模板拆除时，遵循下列规定：在其强度不低于2.5MPa时，方可拆除。（5）止水施工因纵向围堰使用时间较短，止水采用16cm宽的1mm厚铁皮，两端混凝土各镶嵌20cm，安装位置平行迎水面侧50cm。在先浇块，止水折成L形贴紧模板，后浇块抠出稍作调整即可满足要求；止水片搭接10cm用铆钉连接；止水下部贴紧下部混凝土面不需要锚固。（