某河直孔水電站二期導(dǎo)截流施工.doc

西藏拉薩河直孔水電站二期導(dǎo)截流施工西藏拉薩河直孔水電站二期導(dǎo)截流施工 吳建軍 任躍勤 中國水利水電第七工程局 四川 溫江 摘摘 要要 在西藏直孔水電站建設(shè)過程中 水電七局 基礎(chǔ)局聯(lián)營體與設(shè)計 監(jiān)理 業(yè)主 根 據(jù)工程實際采用新技術(shù) 新工藝 保證二期導(dǎo)截流按時完成 為 2006 年首臺機發(fā)電奠定了 基礎(chǔ) 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 二期導(dǎo)截流 截流計算與備料 截流施工 1 1 工程概況工程概況 西藏拉薩河直孔水電站樞紐建筑物由混凝土壩 堆石壩 引水系統(tǒng)及岸邊 廠房系統(tǒng)組成 工程主河床為混凝土壩 最大壩高 44 60m 左岸為碎石土心墻 堆石壩 最大壩高 44 60m 正常蓄水位為 3888 00m 總庫容為 2 24 億 m3 調(diào) 節(jié)庫容 1 07 億 m3 具年調(diào)節(jié)性能 電站采用混合式開發(fā) 設(shè)計水頭 30 00m 裝機容量 4 25MW 多年平均發(fā)電量 4 07 億 kw h J 3860 00 2 2 二期導(dǎo)截流設(shè)計二期導(dǎo)截流設(shè)計 2 12 1 導(dǎo)流設(shè)計導(dǎo)流設(shè)計 二期導(dǎo)流時段劃分兩個時段 第一導(dǎo)流時段 2005 年 10 月 2006 年 2 月 采用二期圍堰擋水 河水全部由一期導(dǎo)流底孔 永久沖砂底孔泄流 第二導(dǎo)流 時段 2006 年 3 月 主汛期 采用左岸堆石壩壩體擋水 河水全部由一期導(dǎo)流底 孔 永久底孔泄流 根據(jù)導(dǎo)流時段劃分 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為枯期導(dǎo)流和汛期導(dǎo)流 枯期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) 流 量 Qp 5 192 00m3 s 上游橫向圍堰堰前水位 3854 50m 下游橫向圍堰堰后水 位 3851 64m 汛期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) 流量 Qp 2 2530 00m3 s 上游橫向圍堰堰前水位 3869 35m 下游圍堰堰后水位 3856 60m 2 22 2 截流設(shè)計截流設(shè)計 二期截流標(biāo)準(zhǔn) 流量 Qp 20 260 00m3 s 截流時間 2005 年 10 月 20 日 上 游橫向圍堰堰前水位 3855 08m 下游橫向圍堰堰后水位 3852 00m 截流施工方法為單戧立堵法 2 32 3 圍堰設(shè)計圍堰設(shè)計 二期圍堰設(shè)計擋水時段 2005 年 10 月 2006 年 2 月 二期圍標(biāo)準(zhǔn) 流量 Qp 10 525 00m3 s 10 月份平均流量 上游橫向圍堰堰前水位 3856 50m 下 游橫向圍堰堰后水位 3852 82m 2 42 4 圍堰設(shè)計圍堰設(shè)計參數(shù)確定參數(shù)確定 二期圍堰平面布置建筑物 上游橫向圍堰 下游橫向圍堰和縱向圍堰 上游橫向圍堰位于上游壩體外 圍堰軸線分為兩段 軸線 OA 段與 0 導(dǎo)墻平 行 AB 段與壩軸線成 10 夾角 左岸偏向上游 軸線 OA 段樁號 0 085 71m OA 段長 8 37m 圍堰軸線長度為 124 27m 下游橫向圍堰軸線與壩軸線平行布置 與 號混凝土導(dǎo)墻相接 下游橫向 圍堰軸線樁號 0 117 70m 圍堰軸線長度 148 92m 二期縱向圍堰 利用一期縱向混凝土導(dǎo)墻作二期縱向圍堰 1 上游橫向圍堰 上游橫向圍堰為枯水期低水圍堰 戧堤與堰體相結(jié)合 戧堤軸線位于圍堰 軸線上游側(cè) 軸線距離 3 00m 堰頂高程 3857 00m 最大堰高 9 00m 堰頂寬 9 50m 堰體上游面坡比 1 2 00 下游面坡比 1 1 50 施工過程上 下游坡 比按填筑料自然穩(wěn)定坡比控制 戧堤頂高程 3855 50m 戧堤頂寬 5 00m 戧堤 上 下游面坡比均為 1 1 00 戧堤用石碴料 堰體加寬 加高用砂卵礫石料 填筑 2 下游橫向圍堰 下游橫向圍堰為枯水期低水圍堰 戧堤與堰體相結(jié)合 戧堤軸線位于圍堰 軸線下游側(cè) 軸線距離 3 25m 堰頂高程 3853 50m 最大堰高 5 50m 堰頂寬 10 00m 堰體上游面坡比 1 2 00 下游面坡比 1 1 50 戧堤頂高程 3852 50m 戧堤頂寬 8 00m 戧堤上 下游面坡比 1 1 50 戧堤用石碴料 堰 體加寬 加高用砂卵礫石料填筑 3 縱向圍堰 二期縱向圍堰 利用一期已施工的混凝土左導(dǎo)墻作為二期縱向圍堰 2 52 5 圍堰防滲設(shè)計圍堰防滲設(shè)計 2 5 1 圍堰基礎(chǔ)流流計算 圍堰基礎(chǔ)滲流計算 采用公式如下 Q KB M T H 2b M T 1 2 圍堰施工時段 2005 年 10 月 11 月 枯期導(dǎo)流流量 Q 192 00m3 s 上游橫 向圍堰堰前水位 3854 50m 基礎(chǔ)漂卵石層滲透系數(shù)的大值 K 6 94 10 2cm s 基礎(chǔ)冰水積卵礫石層滲透系數(shù)的大值 K 2 70 10 2cm s 覆蓋層深度 30 00m 堰體防滲采用斜墻 鋪蓋防滲 防滲斜墻底寬 1 00m 堆石壩基礎(chǔ)防滲墻從左 至右已施工至樁號 壩 0 182 40m 圍堰滲流計算 詳見表 2 1 圍堰滲流計算表 表 2 1 堰前水位 M 堰后水位 M 滲流量 M3 S 3853 500 842 3852 501 191 3851 501 459 3854 50 3850 501 685 2 5 2 圍堰防滲設(shè)計 1 圍堰堰體防滲設(shè)計 上游橫向圍堰堰體迎水面 采用粘土斜墻 鋪蓋防滲 下游橫向圍堰堰體背水面 采用粘土斜墻 鋪蓋防滲 以減小基坑水流流 速和壩體砂卵石拋填料漂移 保證水下拋填料施工質(zhì)量 2 圍堰基礎(chǔ)防滲設(shè)計 根據(jù)圍堰的滲流計算 圍堰截流后的滲流量小 圍堰堰基不做防滲處理 二期基坑為不排水基坑 3 3 截流計算與備料截流計算與備料 根據(jù)二期導(dǎo) 截流施工總平面布置 現(xiàn)場的地形條件和水文氣象條件 二 期截流采用左 右岸提前預(yù)進(jìn)占 上 下游圍堰均采用單戧進(jìn)占 龍口進(jìn)占為 單戧立堵法施工 3 13 1 截流水力學(xué)計算截流水力學(xué)計算依據(jù)依據(jù) 1 束窄河床水位壅高計算 分期導(dǎo)流圍堰束窄河床后 即先假設(shè)上游水位 Ho天然水流發(fā)生改變 在圍 堰上游產(chǎn)生水位壅高 其值可采用如下近似公式計算 算出 Z 值 以 Z tcp與 所設(shè) Ho比較 逐步修改 Ho值直至接近 Z tcp值 計算公式如下 Z vc2 2 2g vo2 2g vc Q Wc Wc bctcp 2 龍口的水力計算 龍口水力計算按照龍口為梯形或三角形過水?dāng)嗝娴膶掜斞?用簡化寬頂堰 公式計算龍口泄流量 計算水位時 假設(shè)龍口上游水位與導(dǎo)流底孔及沖砂底孔 水位相等 其總泄流量為截流設(shè)計流量 260 00m3 s 根據(jù)一期圍堰截流后造成 的河床束窄引起的水力學(xué)指標(biāo)變化后的的流量 水位變化曲線計算出在截流期 間的上游水位即導(dǎo)流底孔及底孔泄水水位 以此求出導(dǎo)流底孔與底孔的分流量 龍口不同寬度的泄水曲線計算公式為 Q龍 mb 2g 1 2h03 2 3 計算導(dǎo)流底孔和底孔的泄流曲線 計算公式如下 Q導(dǎo)流底孔 mb 2g 1 2h03 2 Q底孔 mb 2g 1 2h03 2 3 23 2 龍口分區(qū)特性龍口分區(qū)特性 截流合龍過程中的水力條件隨戧堤進(jìn)占為變值 各區(qū)拋投料物的粒徑按照 可能出現(xiàn)的最不利水力條件計算 并參考其他工程實例調(diào)整 其計算公式如下 D V2 2g K2 m 3 33 3 戧堤 截流備料戧堤 截流備料 備料基本原則 利于環(huán)保 保護(hù)生態(tài) 節(jié)約投資 方便施工 二期截流 備料充分利用施工區(qū)域內(nèi)開挖爆破棄碴和臨建拆除塊料 機械采集 人工加工 堆存?zhèn)溆?滿足龍口拋填大塊料需要 4 4 截流施工截流施工 4 14 1 截流施工道路布置截流施工道路布置 二期導(dǎo)截流工程施工 沿左岸上 下游各布置一條施工干道 路面寬 10m 最大縱坡為 10 路面為砂卵礫石路面 右岸戧堤預(yù)進(jìn)占利用一期上游橫 向圍堰現(xiàn)有道路 在導(dǎo)截流系統(tǒng)啟動前完成右岸上橫圍堰預(yù)進(jìn)占 裹頭的施工 4 24 2 截流材料參數(shù)截流材料參數(shù) 1 圍堰進(jìn)占石碴料場 石碴料場位于右岸下游 料源為右岸 C 標(biāo)大壩 廠房基礎(chǔ)爆破開挖石碴 料 儲量和級配滿足截流施工需要 運距 2 50km 2 龍口拋填大塊體料 根據(jù)水力學(xué)計算龍口最大拋填料粒徑為依據(jù) 備料原則充分利用施工區(qū)內(nèi) 的棄碴和不破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)資源為基本原則 龍口拋填大塊體料為防滲墻施工拆 除鋼筋混泥土導(dǎo)向槽 斷面面積長 寬 1 50 1 50m 采用人工手風(fēng)鉆解小 打眼穿鋼絲繩連結(jié)成串作為龍口拋填料 備打眼鋼筋混凝土塊體料 1203 塊 龍 口直接自卸不打眼的混凝土塊體料 603 塊 共計混凝土方量 2400m3 堆存在左 岸下游道路側(cè) 運距為 0 50km 3 防滲土料場 防滲土料場為碎石土心墻堆石壩主體工程施工料場 位于右岸壩軸線上游 儲量和含粘量滿足填筑施工需要 運距 3 50km 4 圍堰培高 加寬砂卵礫石料場 砂卵礫石料場 位于左岸碎石土心墻堆石壩主體工程施工壩殼料場 儲量 和質(zhì)量滿足要求 運距 0 50km 4 34 3 截流施工截流施工 二期導(dǎo)截流工程施工 導(dǎo)流條件 右岸溢流壩段內(nèi)設(shè)置三個導(dǎo)流底孔 3 7 8m 底板高程 3852 00m 和永久沖砂底孔 1 4 5m 底板高程 3851 00m 聯(lián)合導(dǎo)流 導(dǎo)流引渠底板高程 3852 00m 截流條件 上圍堰軸線河 床底高程 3848 00m 二期截流施工難點 1 導(dǎo)流分流條件差 水位雍高至 3852 00m 以上才 能分流 2 龍口上下游水位差大 河床底漂卵礫石層基礎(chǔ)淘刷嚴(yán)重 龍口護(hù) 底難度 強度加大 解決以上問題的方法 1 上圍堰采用寬戧截流 以分散 水流落差 改善龍口水流條件 2 采取雙戧截流 下游圍堰跟進(jìn)進(jìn)占 以分 擔(dān)上游圍堰落差和減小龍口流速 3 加大龍口段塊料拋投強度 減少龍口基 礎(chǔ)淘刷和水位落差 4 3 1 左 右岸預(yù)進(jìn)占和龍口預(yù)留 右岸預(yù)進(jìn)占采用石碴料戧堤 分層填筑碾壓 戧堤頂高程 3857m 裹頭用 鉛絲石籠串護(hù)底 混凝土塊體串護(hù)面和鋼筋石籠串壓項 形成右岸預(yù)進(jìn)占裹頭 戧堤防滲采用粘土斜墻 心墻相結(jié)合防滲體 預(yù)進(jìn)占軸線長度 50m 左岸預(yù)進(jìn)占采用砂卵礫石戧堤進(jìn)占 戧堤頂高程由 3857m 降至 3855 50m 戧堤防滲采用粘土斜墻防滲 預(yù)進(jìn)占軸線長度 44 27m 龍口預(yù)留寬度 30m 4 3 2 截流施工 龍口截流施工 于 2005 年 10 月 19 日早晨 8 00 時開始 于當(dāng)日晚上 10 00 時完成截流和導(dǎo)流 歷時 14h 投入的機械設(shè)備 混泥土大塊體堆料場 16t 吊車 3 臺 15t 運輸車輛 15 臺 石碴料場 3m3裝截機 3 臺 10t 運輸車輛 30 臺 龍口工作面 TY220 推土機 2 臺 1 2m3液壓式反鏟 2 臺 YZ18J 自行式振 動碾 1 臺 1 龍口進(jìn)占 截流 龍口分為上龍口和下龍口戧堤進(jìn)占 上龍口領(lǐng)先下龍口 2m 上龍口拋填料 為鋼筋混凝土串塊 拋投方向向上游傾斜 拋投機具為推土機和反鏟 下龍口 拋填料為鉛絲石籠串 鋼筋石籠串護(hù)腳 石碴料填充斷面推進(jìn) 龍口進(jìn)占 合 龍最大拋投強度 719m3 h 平均拋投強度 472 50m3 h 龍口進(jìn)占 截流實測流 速詳見表 4 1 上游圍堰龍口進(jìn)占 截流實測流速表 表 4 1 水位 M 流速 流量 M3 S 圍堰上游圍堰下游 水面寬 M 信號數(shù) 次 秒 V 2003853 163851 8323 016 303 14 2003853 703851 7019 417 303 33 2003853 753851 6918 518 313 42 2003853 803851 6817 318 303 53 1983853 903851 6816 518 303 53 1983853 953851 6815 219 323 61 1963854 003851 6812 820 323 80 1933854 053851 6712 020 313 93 1893854 083851 679 821 314 12 1893854 203851 668 7計算4 86 1893854 353851 667 0計算5 72 1893854 703851 656 0計算6 22 1893854 753851 655 1計算6 93 1893854 803851 640 8計算7 82 1893854 823851 640 備注 1 儀器型號 LS25 3A 旋漿型式 儀器編號 010476 測量范圍 0 10m s 2 計算公式 V 0 2945 20 信號數(shù) T 秒 0 001 3 本次測流為岸邊水面流速 2 圍堰培厚 加高 圍堰截流斷面培厚 采用級配砂卵礫石料沿圍堰上游面拋填 用以堵塞戧 堤中的透水通道 培厚圍堰斷面 圍堰加高料采用石碴料加高和用以圍堰下游 斷面加寬 推土機平整 自行式振動碾碾壓密實 5 5 圍堰閉氣圍堰閉氣 圍堰閉氣采取堰體防滲 堰基不作防滲的原則 堰體防滲在圍堰培厚 加 高后進(jìn)行 防滲采用粘土斜墻 鋪蓋防滲 施工采用 10t 自卸汽車向上游卸料 反鏟拋料的施工方法 形成斜墻和鋪蓋防滲體 6 6 基坑排水基坑排水 二期基坑依據(jù)圍堰防滲設(shè)計 基坑為不排水基坑 二期基坑主體結(jié)構(gòu)建筑物為碎石土心墻堆石壩 壩基防滲結(jié)構(gòu)為混凝土防 滲墻 帷幕灌漿 防滲墻墻頂高程 3859m 壩體防滲結(jié)構(gòu)為碎石土心墻 心墻 防滲底高程 3855m 高程 3855m 以下壩體填筑料為砂卵礫石料 截流閉氣后基 坑水位 3851 00m 壩體填筑水下部份采用拋填 填至水面以上 0 50m 后采用分 層填筑碾壓 7 7 結(jié)語結(jié)語 西藏拉薩河直孔水電站二期導(dǎo)截流工程施工 實現(xiàn)了按期導(dǎo)截流 為