李家河水库综合项目工程.docx

1、李家河水库综合项目工程西安市辋川河引水李家河水库工程施工组织设计报告枢纽某些陕西省水利电力勘测设计研究院二一三年九月西安1工程概况1.1施工条件1.1.1工程条件1.1.1.1工程概况西安市李家河水库引水工程由水库枢纽和输水工程两大某些构成。水库枢纽重要由挡水建筑物、泄水与引水建筑物及坝后电站等构成；输水工程重要涉及总干渠、南支线、北干线三某些。鸟瀚图李家河水库位于西安市蓝田县境内，水库枢纽位于灞河一级支流辋川河中游河段。对外交通状况良好。施工场地重要运用枢纽下游沿河耕地及滩地布置。挡水建筑物设计为碾压砼拱坝，最大坝高98.50m； 泄水建筑物为泄洪表孔和泄洪底孔，泄洪表孔孔宽12m，堰顶高程

2、872.00m，泄洪底孔进口高程828.00m，孔口尺寸4.04.5m；引水洞布置于右岸，隧洞断面为圆形，成洞直径2.5m；电站装机2 kW +1800kW。1.1.1.2工程特点枢纽建筑物中碾压砼拱坝规模较大，其她工程规模相对较小，故施工控制工程为大坝。依照大坝砼工程工期短、工程量大、质量规定高特点，必要充分做好各项施工准备工作，特别是砂石加工系统、砼拌和及运送系统兴建和备料，应用当代技术和办法安排组织施工。枢纽坝址区属中低山狭谷地形，河道狭窄，两岸陡峻，没有较为宽阔施工场地，临建设施因地制宜，分散布置，可暂时占用某些农田布置砂石料系统和辅助公司、以及相应生活、办公和福利设施。1.1.1.3

3、交通条件李家河水库位于西安市蓝田县境内，水库枢纽距西安市约68km，距蓝田县县城23km。坝址处有蓝葛公路通过，连接蓝田、西安，公路级别3级，除峪口至坝址段公路需进行改建外，均满足对外交通和物资运送规定。对外交通图。1.1.2自然条件1.1.2.1地形地貌李家河水库坝址位于辋川河中游河段，辋川河系渭河二级支流，为灞河第二大支流，流域呈葫芦形，上游分为东、西采峪。本区地处渭河盆地东南部秦岭北麓低中山区，海拔高程9002200m。辋川河由南向北湍流而下，岸坡陡峭，普通谷底宽度约4060m，河道比降28.6。1.1.2.2工程地质1）永久建筑物工程地质条件坝址两岸基岩裸露，自然岸坡稳定，基岩为燕山期

4、中粗粒及中细粒花岗岩，抗压强度高，地质条件满足拱坝地质规定，仅右坝肩地质条件较差，须进行恰当工程解决。引水洞进出口岩体破碎，边坡稳定，洞身围岩为新鲜花岗岩，上覆围岩厚2390m。F7断层斜交洞室，断层岩体破碎为类，微新鲜岩体为类岩石。地下水高于洞顶。电站为单层地面厂房，位于河道右岸，厂房纵轴线平行于河道布置。厂房基本地质状况良好，仅需要对厂房后背边坡进行挂网锚喷及排水解决。2）暂时建筑物工程地质条件导流洞除出口段岩体破碎外，进口和洞身围岩重要为类，整体成洞状况较好。其他临建设施重要布置于枢纽下游左右岸滩地，地质条件满足规定。但因沿河布置，建筑物布置应考虑防汛规定。1.1.2.3气象、水文1）气

5、象条件辋川河流域地处暖温带气候区，冬季寒冷少雨，夏季降雨较多，坝址区近年平均气温13，近年平均水温12。平均风速1.5m/s，最大风速24m/s，风向SSE。最大冻土深25cm，近年平均霜冻天数81.9天。近年平均蒸发量1376.7mm；近年平均降雨量810mm，重要集中在79月。李家河坝址缺少气象资料，借用蓝田县气象站观测资料记录分析其气象要素。蓝田县气象站近年平均各月气象要素见表1-2。蓝田县气象站近年平均各月气象要素表表1-2项目名称单位月 份全年1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月近年平均气温-1.22.07.613.818.924.726.625.119.513.6

6、6.30.213.1近年平均气压hPa962.7959.7956.2952.2949.1944.8943.1946.3952.9958.5961.8963.8954.3近年平均 相 对湿 度%43.565.665.167.869.967.662.170.573.878.275.675.067.9多 年 平 均 风 速m/s1.01.41.61.71.61.91.71.51.31.21.11.01.4近年平均无雨日数天24.719.718.918.318.417.315.317.015.618.521.424.02292）水文条件辋川河径流由降水形成，由于受东亚大陆季风气候影响，具备夏季降水量大

7、而集中，冬季降水量小特点。79月降水量约占全年降水量50%，122月降水量局限性全年降水量5%。河川径流与降水量有共同特点，即年际变化大，年内分派不均匀。79月径流量约占全年径流量42%，106月径流量占58%，其中122月仅占5.5%。李家河水库坝址最大年径流量为2.85亿m3（1964年），最小年径流量为0.337亿m3（1997年）。辋川河主汛期为79月，最枯时段为122月。依照本工程枢纽建筑物布置特点、各构成某些施工办法、施工进度及河道洪水特性，本次选取45月、113月、105月及全年进行洪水计算，见表1-3。李家河水库坝址分期设计洪水计算成果表表1-3 单位：m3/s 分 期频 率（

8、%）125102045月449373274202134113月10990664831105月472401309240171全年12209906954903101.1.3重要外购材料来源工程所需水泥、粉煤灰、钢材、木材、油料等均由蓝田县城或西安市采购，外购器材设备及物资经公路、铁路运至西安或蓝田县城，再由兰葛公路运至工地。1.1.4水、电及通讯条件施工期暂时通讯与永久通讯系统结合，当前移动网络也已覆盖全区，对外通讯可运用通讯光缆，解决施工期暂时通讯与永久通讯问题。坝址上游4.5km玉川镇既有变电站一座，满足工程用电规定。辋川河河水水质良好，满足施工和生活用水规定。2天然建筑材料2.1混凝土工程量

9、及骨料需要量本阶段对碾压混凝土拱坝、电站、引水洞、导流洞及围堰工程量进行记录，其所需天然建筑材料重要为混凝土骨料、石碴等，工程量记录见表2-1。主体工程各建材用量表表2-1料 类工程部位工程量(万m3)备 注混凝土混凝土拱坝43.73引水洞1.10电站1.16导流洞、围堰1.36石碴围堰填筑1.91过渡料围堰填筑0.29从表中可知，石碴、过渡料等用量较少，其作为临建材料使用，质量规定较低，可选用导流洞开挖料及河床、漫滩砂砾石料，能满足工程需要。主体工程所需料源重要为混凝土骨料。李家河水库永久建筑物及其临建工程混凝土总量约为47.80万m3，混凝土成品骨料用量详见表2-2。混凝土成品骨料用量表表

10、2-2混凝土品种混凝土量（万m3)成品骨料（万t)粗骨料（万t)砂(万t)D=8040mmD=4020mmD=205mm碾压二级配8.1916.965.365.366.25碾压三级配29.6563.7513.0517.4013.0520.25一级配混凝土1.352.781.671.11常态混凝土8.6118.316.066.066.19计入房建、道路等项目(10%)后所需骨料总量52.58111.9914.3631.7028.7537.182.2料场规划2.2.1料场概况2.2.1.1砂砾料1）天然料场天然料场为位于辋川河和灞河上4个天然砂砾料场，即大寨、青杨庄、新庄和薛家河料场。可研阶段分析

11、比较选取新庄料场，距坝区约23Km。开采地层为全新统冲积砂卵石层，成分重要为花岗岩，变质岩少量。料场沿河呈带状展布，两岸有防洪堤断续分布。地下水位埋深河漫滩普通为00.4m，一级阶地普通为1.53.2m，以水下开采为主，料场天然砂砾料储量均满足规定。附近有蓝葛公路或简易公路通往坝址，交通便利。依照各料场实验成果可知，料场砾石料（砼用粗骨料）软弱颗粒含量均超限，粒度模数偏大，其他指标可满足规范规定。砂料（砼用细骨料）堆积密度偏小，孔隙率、含泥量偏大，别的指标基本符合质量规定。2）人工料场人工骨料共选三处人工料场：龙望沟、董家崖和九娃沟。董家崖骨料场距坝址5km，储量230万m3；九娃沟骨料场距坝

12、址2.6km，储量220万m3；龙望沟骨料场距坝址1.5km，总储量为113.92万m3，净储量为96.65万m3。三料场基岩裸露，坡面仅局部有覆盖层。龙望沟料场岩性为燕山期中细粒斑状黑云母花岗岩（53），中细粒构造，块状构造，强风化层薄，普通厚度为23m。董家崖和九娃沟料场岩性为燕山期中粗粒斑状黑云母花岗岩（52b），中粗粒构造，块状构造，强风化层薄，普通厚度为38m。2.2.1.2砌石料本阶段砌石料场选了两处，一处为董家崖料场，董家崖料场属坚硬岩，除软化系数基本符合规定外，其他各项指标满足砌石规范质量技术规定。一处为上河石料场，位于上河至董家岩公路旁，距坝址约5.0km，交通以便，储量约1

13、20万m3。各项指标除软化系数偏小外，其他均满足质量规定。由于两料场运距和开采条件相近，因而工程可依照需要任选其一作为料场。2.2.1.3土料土料用于枢纽导流围堰，共选两处料场：在近坝区选有甘沟口两河桥土料场，另一处位于蓝葛公路左岸两河街，交通以便。两土料为第四系中更新统（Q3dl+pl）坡洪积黄土状土，可开采厚度均不不大于4.0m，且位于地下水位以上，层位比较稳定。距离坝址14km。两处料场总储量约5万m3，经取样实验开采后恰当解决可做为工程导流围堰用料。2.2.2料场比选2.2.2.1人工骨料和天然骨料比选：人工骨料和天然骨料两种建材料源丰富，均适当机械化开采。其中人工骨料距工程区近，不占

14、用耕地，无地下水影响，便于开采。天然砂砾石料，一次筛分即可制得，但超粒径料较多，距工程区距离较远，需占用耕地存在复耕问题，下部料有地下水影响。经比较（见表2-3），本阶段选定人工骨料为混凝土重要骨料料源。天然骨料与人工骨料比较表表2-3序号项 目天然料场（新庄)人工骨料场1运 距距坝址23km，运距远距坝址最远5km，运距近2储 量156.55万m3，满足设计用量储量基本满足设计用量3开 采直接开采、受地下水影响爆破后开采4加工工艺简朴粗加工及筛分冲洗较复杂，需配备一套砂石加工系统5料场后期解决料场为耕地，需征地及复耕料场为荒地，只需简朴覆盖解决即可6单价（元/m3）粗骨料67.9156.78

15、7细骨料66.0062.158砼288.00272.782.2.2.2人工骨料比选：本次在三个骨料场分别取样，经实验及分析比较，三料场各项质量指标中粗、细骨料堆积密度稍偏小，软弱颗粒含量不合格外，孔隙率指标均略大；软弱颗粒（龙望沟略大）、含泥量不合格，别的各项指标均符合规定。但是龙望沟骨料场软弱颗粒含量为5.27%，略不不大于规范规定（5%）。即龙望沟料场骨料质量优于其他两个料场。综上所述，龙望沟料场骨料质量较优，且距枢纽距离近来，因此本阶段选定龙望沟料场为混凝土骨料重要料场。龙望沟骨料场质量虽略优于其他料场，但料场范畴内有一条高压线顺沟穿过，沟道有两条通讯光缆穿过，开采过程中要加以保护。龙望

16、沟料场相对高差102m，可采厚度3050m，基岩强风化层厚度2.03.0m，有用层平均厚度按3540m计，总储量为113.92万m3，净储量为96.65万m3，储量略不大于设计用量2倍规定。局限性量采用坝体或引水洞质量满足规定开挖料及龙望沟料场中粗粒花岗岩加工。2.2.2.3龙望沟料场概况 龙望沟料场位于枢纽下游左岸1.5km龙望沟处，龙望沟料场基岩顺河发育，成条状分布。龙望沟料场岩性为二云母二长花岗岩，为中细粒构造。在龙望沟料场取块样9t弱风化岩石，用轧石机进行轧制，在控制粒径4020mm状态下，筛分后，粗骨料占82.29%以上，细骨料占17.71%，石粉料占10.7711.01%（占细骨料

17、百分含量），工轧制粗骨料效果良好。细骨料级配曲线见右图。2.3骨料加工系统及加工工艺 依照李家河工程所需中细骨料量较大及毛料开采方式状况，骨料破碎采用三级破碎及两级筛分，依照李家河水库工程特点和对加工工艺研究，李家河水库砂石料加工系统工程由粗碎工段、半成品堆场、预筛分工段、中碎工段、细碎工段、分级筛分工段、制砂工段、检查筛分工段、成品料仓、供配电系统、供排水系统及相应暂时设施等构成。砂石料系统工艺布置图2.4各车间解决能力混凝土高峰时段月浇筑强度为4万m3，依照混凝土高峰浇筑强度计算出砂石料加工系统各工段解决能力分别为：粗碎467t/h，中细碎381t/h，制砂72t/h。3 施工导截流3.1

18、导流原则本枢纽为等中型工程，重要建筑物为3级，次要建筑物为4级，电站为5级。导流建筑物按5级设计，采用土石围堰，导流建筑物洪水原则重现期为5。由于工程所在地处在暴雨中心区，故本阶段导流原则选取为一遇洪水原则，相应全年导流设计流量为Q=490m3/s（P=10%）。电站厂房区导流原则选取全年5年一遇洪水重现期，相应导流设计流量为Q=310m3/s（P=20%）。3.2导流方式由于坝址处两岸山坡陡峻，河道狭窄，河床宽度仅1530m，不适合采用分期导流方式。结合本工程建筑物布置特点，故采用河道一次断流，隧洞导流方式。3.2.1坝区导流方案选取依照本工程导流时段、施工办法研究和施工进度论证，比较了导流

19、洞全年导流和枯水期导流两个方案。从施工角度看，两个方案都是可行，并各自有优缺陷，导流方案比较表见表3-1。导流方案比较表表3-1全年导流方案 枯水期导流方案优 点（1）基坑但是水，施工干扰小；（2）节约了导流底孔。（3）总工期 40个月，截流后到基坑开挖期间施工强度低，工期易保证。（1）临建工程量小，投资少；（2）基本约束区砼在第一年12月次年3月低温季节浇筑，温控易控制，不需采用降温办法。缺 点（1）临建工程量大，投资大；（2）基本约束区砼在次年25月浇筑，温控不易控制，需采用降温办法，费用高；（3）导流洞度汛期间流速较大。（1）次年汛期基坑过水，汛后清理工作量较大；（2）汛期增长导流底孔联

20、合度汛；（3）总工期 40个月，截流后到基坑开挖期间施工强度高，工期不易保证。经综合分析比较，全年围堰虽然投资大，但施工干扰小，工期易保证，并且节约了导流底孔，以便了坝体碾压施工。因而本阶段推荐全年围堰导流方案。3.2.2电站厂区导流方式电站厂房区采用束窄河床全年施工导流方式。3.3导流规划导流规划见表3-2。导流规划表表3-2起止日期设计原则设计流量过水通道挡水建筑物相应时段最高水位重要施工项目第一年3月第一年9月P=20%（全年）Q=310m3/s原河道洞前做小围堰水位807.00m导流洞施工第一年10月第三年5月P=10%（全年）Q=490m3/s导流洞上游围堰水位822.20m大坝施工

21、电站施工第三年6月第三年9月P=5%（全年）Q=695m3/s导流洞坝体暂时断面水位829.00m大坝施工 电站施工第三年10月第四年3月P=10%（枯水期）Q=48m3/s泄洪底孔坝体水位832.50m导流洞封堵 坝体竣工3.4度汛截流后第一种汛期坝体施工度汛由围堰承担，度汛原则为一遇洪水度汛原则，经调洪计算，此时坝前水位为822.20m，导流洞下泄流量Q458m3/s；第二个汛期坝体浇筑高度已达875.0m，依照水利水电施工组织设计规范(SL303-)第3.2.16条规定，坝体暂时度汛原则为50一遇洪水度汛原则。本工程采用一遇洪水度汛原则，其相应洪峰流量为Q695 m3/s。此时坝体暂时断

22、面挡水，经调洪计算，坝前水位为829.0m，导流洞下泄流量为Q562 m3/s。3.5导流建筑物设计导流建筑物涉及泄水建筑物和挡水建筑物，泄水建筑物重要涉及导流洞和底孔；挡水建筑物重要是坝区上、下游围堰和电站厂房围堰。3.5.1导流隧洞导流洞布置于左岸,涉及进口封堵塔、洞身段和出口明渠段三某些，全长372m。进口封堵塔长12m，底板高程806.0m。导流洞采用圆拱直墙型，断面尺寸为6.47.8m（净尺寸，宽高），洞身段长304m，洞底比降i=0.015，出口底板高程801.44m。导流洞进出口段、类、类围岩及受断层带影响段进行全断面C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.6m；类围岩段侧墙和顶拱进行

23、喷C25混凝土、22锚杆支护方式；底板均采用0.4m厚C25钢筋混凝土衬砌。出口明渠长68m，底坡i=0.14，采用C25钢筋混凝土衬砌。依照导流洞水力计算，隧洞过设计流量Q490 m3/s时洞内为压力流。经调洪计算，导流洞最大下泄流量Q458 m3/s，洞前水位822.20m；洞内最大流速10m3/s。封堵塔布置为垂直岸塔式，进水口为三面收缩，闸孔孔口尺寸为6.49.0m，闸门型式为钢筋混凝土叠梁门。封堵塔平台高程根据下闸后5天撤离时最高水位及闸门安装规定定为823.50m。3.5.2围堰 1）坝区上、下游围堰围堰挡水原则与导流洞全年导流原则相似。经调洪计算，上游围堰堰前水位822.20m，

24、考虑安全超高后,上游堰顶高程取823.60m，最大堰高20.1m。堰体重要堆石碴。依照地质资料显示，围堰基本覆盖层为砂卵石，厚57m。本阶段堰体采用复合土工膜心墙防渗，基本如下采用防渗墙防渗，墙厚0.8m，最大墙深8m。上游迎水面采用铅丝笼块石砌护，砌护厚度0.5m。围堰顶宽6.0m，堰顶轴线长84m，堰体上游边坡1：2.0，下游边坡1：1.5。下游围堰布置于导流洞出口上游侧，采用土石围堰，堰顶高程794.50m，最大堰高1.5m，围堰构造型式与上游围堰相似。围堰主体填筑采用导流洞开挖石碴料填筑。2）厂房围堰厂房围堰挡水原则为P=20，Q=310 m3/s。经计算，堰前水位787.10m，考虑

25、安全超高后，上游堰顶高程为787.60m，下游堰顶高程为786.0m，最大堰高2.6m。围堰顶宽3.0m，轴线长124.5m，纵向围堰坡比i0.02。堰体上、下游边坡均为1：1.5，上游迎水面采用铅丝笼块石砌护防冲，砌护厚度0.5m。防渗型式与坝区围堰相似，采用防渗墙，最大墙深5.5m。导流平面布置图3.7 截流截流时段选用10月上旬，截流流量选用重现期月平均流量Q=17.48m3/s。截流戗台轴线选在上游围堰体内上游侧，截流戗堤顶高程为808.10m，顶宽4m，上游边坡为1:2，下游边坡为1:1。龙口位置选在左岸主河槽处，采用自右向左单戗进占立堵方式。抛投材料用自卸汽车在进占戗堤端部直接卸料

26、入水，推土机辅助作业。3.8基坑排水基坑排水涉及初期排水和经常性排水。初期排水重要是大坝基坑在上游围堰合龙闭气后基坑内积水和基坑内开挖渗水。基坑积水量总量约为1.2万m3。堰防渗土工膜及高喷防渗墙施工完毕后渗流量，每小时排水约为400 m3。经常性排水重要是是排除上游围堰、下游河道渗水、雨水及机械耗用水。排水量很小，可以采用挖排水坑等有效办法。3.9下闸蓄水依照坝体上升状况、永久建筑物施工进度及尽量缩短蓄水时间，并考虑到封堵规定及机械撤离，导流洞下闸时间选取在第四年1月初，下闸蓄水流量按相应月80保证率来流量计算，并考虑给下游供生态流量0.3 m3/s，渗漏损失按月平均蓄水库容1%计算，需97

27、天蓄至初期发电水位839.0高程。3.10封堵3.10.1暂时封堵依照施工总进度安排，导流洞封堵时间选在第四年1月，设计流量为重现期月平均流量1.41m3/s。在导流洞进口设立封堵平台，塔长12m，宽10.4m。平台高程823.50m，封堵闸门为钢筋混凝土叠梁门。3.10.2永久封堵在导流洞与坝轴线平面交汇处导0+106.0导0+131.0处设立堵头。级别 经计算，堵头长度取25m。堵头周边布置回填灌浆和固结灌浆孔，加强堵头处防渗。4 主体工程施工4.1 土石方开挖4.1.1 施工特性 厂房布置在大坝左岸下游，距离大坝较远，与大坝地基分为两个部位进行开挖。开挖工程以高程810 m为界分为岸坡和

28、河床。4.1.2出碴道路布置 大坝一期岸坡开挖，分 3 层布置出碴支线道路，高程分别为880m、840 m和800m，向下游葛蓝公路相接可达弃碴场；河床基坑开挖在基坑内布置“之”字形道路爬到下游围堰顶高程后，经葛蓝公路将石碴运往下游碴场堆弃，基坑内最大纵坡15。4.1.3 开挖办法坝肩开挖自上而下分梯段开挖，梯段高度10-12m，石钻孔运用YQ100型潜孔钻及手风钻钻孔，采用100Hp推土机集碴，3m3装载机装20t自卸汽车弃碴。河床砂卵石覆盖层采用2m3挖掘机直接开挖，配20t自卸汽车运送。岩石开挖采用潜孔钻及手风钻钻孔，梯段预裂爆破开挖。建基面部位，应预留23m岩层作为保护层，保护层采用小

29、孔爆破配人工撬挖方式进行。推土机集渣或直接用2m3挖掘机配20t自卸汽车出渣。坝体石方洞挖重要集中在帷幕灌浆廊道，采用手风钻全断面开挖，人工装药光面爆破，开挖出渣采用人工装车，人力手推车运送。洞外23 m3挖掘机配1520t自卸汽车转运石渣。4.2 混凝土施工4.2.1 大坝混凝土施工 1）施工特性拦河大坝为碾压混凝土拱坝，最大坝高98.5 m，坝顶高程884m，顶宽8.0m，坝顶长度351.71m，坝体最大底宽 31m。拦河大坝砼浇筑为本工程控制性核心线路，基本部位灌浆与混凝土施工干扰，坝基开挖和基本混凝土浇筑强度高。 2）混凝土浇筑方案选取坝区附近均为深山峡谷，河床狭窄，两岸陡峻，依照其她工程经验，在狭窄河谷中，垂直运送费用由高至低依次为自卸汽车、斜坡轨道、皮带运送机、真空溜管。因而本工程碾压砼垂直运送采用真空溜管为主配合自卸汽车。依照坝址地形地质条件和大坝施工特性，本阶段对常态混凝土采用缆机浇筑方案和塔机浇筑方案进行了比较。两方案技术经济比较见表4-1。大坝常态混凝土浇筑方案比较表表4-1项目单位缆机浇筑方案塔机浇筑方案重要长处2个塔架分立在河道两岸，与坝体工程分开而独立设立，不受导流影响,效率高。起重量大、起升高度高、覆