某混凝土重力壩施工導(dǎo)流施工組織設(shè)計(jì)

某混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)一、工程概況本水庫是該流域水利水電建設(shè)規(guī)劃中的主體工程之一。壩址位于某鄉(xiāng)上游3KM處，控制流域面積317KM2，壩址處多年平均流量111M3/S，年徑流總量35108M3。本工程是一座兼有防洪、灌溉、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖效益的綜合開發(fā)的水利樞紐工程。工程總庫容為16108M3，正常高水位1300M，死水位1120M，設(shè)計(jì)洪水位13074M，校核洪水位1324M，水庫有效庫容達(dá)10108M3，為年調(diào)節(jié)性水庫。該工程攔河壩的壩型為砼重力壩，電站布置在河床右側(cè)的非溢流壩段的后面，為壩后式布置，壩頂全長(zhǎng)315M，壩頂高程135M，其中左非溢流壩壩段長(zhǎng)度為100M，溢流壩段長(zhǎng)度為48M，右非溢流壩段長(zhǎng)度167M，溢流壩段布置在河床中部偏左岸，設(shè)有3孔6M12M的弧形工作閘門，堰頂高程124M，壩底最大寬度為54M，消能方式為挑流消能，在壩后式廠房處，非溢流壩段的最大底度為466M，廠房最大寬度為137M，廠壩聯(lián)結(jié)段為4M。電站裝機(jī)容量為23200KW。引水壓力鋼管設(shè)在非溢流壩段內(nèi)，進(jìn)水口底板高程為950M，管徑175M，采用單機(jī)供水的布置方式。水輪機(jī)安裝高程850M，設(shè)計(jì)工作水頭360M，最大工作水頭450M，最小工作水頭270M。工程樞紐處地形及工程布置見圖1。二、基本資料1工程水文資料該水庫庫容在1108M3以上，主壩工程為二級(jí)建筑物，壩址設(shè)計(jì)洪水過程線，是根據(jù)上游3KM處水文觀測(cè)站實(shí)測(cè)某年最大一次洪水典型加以修正，以洪峰、洪量控制進(jìn)行放大而得。現(xiàn)將各設(shè)計(jì)頻率洪水過程線、施工設(shè)計(jì)洪水等水文資料列于表1表5。表1壩址設(shè)計(jì)洪水過程線單位M3/S頻率時(shí)間1251020頻率時(shí)間125102001010105560138107106815961781521841461126687726157411266060043836827672504442302818116013409967235047835272618172492378063447436684251915121130482415340309240902014105536675588529423343961010423424063082532081027482092762181751335421118016311888洪量（億M3）126109087069053表2施工設(shè)計(jì)洪水成果單位M3/S頻率（）分期251020全年施工13409967325047月次年4月11508606004009月次年3月31623517511910月次年3月2631861338610月次年4月319252206157表3水文站實(shí)測(cè)歷年月平均流量單位M3/S月年123456789101112合計(jì)年平均1962578842202114338151881857164751309297142251181963473587188116187246112676123125194802154481291964175122108159458742513209613415320397266052221965305419840168216593111112579330307272150491251966292376105136355175842599335305252230107418951967430562728192308103812148392515371346114669551968312420868233479214115505427477315271140051171969307163691755120277842521258230468340100283419705053118401212202807226805643554163381093891119713369051591521282708321081604986264301319711019723852955251463044481595204526695903581433712019732752622684212131281107083623275363338002667197463967776114210922886092730138228926296888071975224326435156879133811691642578584639868972419765137948052661352513277453134363453071404811719772524751031385003621681305104065193371650913819782813029061231487887445354043972984507815651197969067010817826529631922192576355938617863149198032442013518529726436611119688577179918739157198146165675097121938285976246033423523311579965198219886246455615217775918110970613669811793983合計(jì)95013011200062995352389579883095420929150571100911407852528072823412平均452620952143249427611474959717524544406133681114表4壩址水位流量關(guān)系曲線水位（M）843846850860870880890900910920930流量（M3/S）055022050085512801730237029903630表5水庫容積曲線高程（M）9095100105110115120125130135面積（KM2）0146095517682632344043505281628772068088容積（萬M3）027595620603574552279351083014200180202壩址地形地質(zhì)條件（1）左岸地形自然坡度為11520，覆蓋層23M，全風(fēng)化帶厚35M，強(qiáng)風(fēng)化加弱風(fēng)化帶厚5M，微風(fēng)化厚4M。（2）河床巖面較平整。沖積沙礫層厚約015M，弱風(fēng)化層厚1M左右，微風(fēng)化層厚36M。河床縱剖面地形中，迎水面壩踵處巖面高程約在86M左右，背水面壩趾處巖面高程約在835M左右。距壩趾下游15M處有一深潭。高程約81M，整個(gè)河床皆為微、弱風(fēng)化的花崗巖組成，致密堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，抗沖能力強(qiáng)。（3）左岸地形自然坡度為12左右，覆蓋層46M，全風(fēng)化帶厚68M，強(qiáng)風(fēng)化帶厚24M，弱風(fēng)化帶厚24M，微風(fēng)化厚112M。（4）壩基開挖強(qiáng)風(fēng)化層要全部挖除。壩基的開挖范圍應(yīng)與建筑物的底部輪廓尺寸相適應(yīng)，開挖的深度按壩底應(yīng)力和壩基強(qiáng)度而定。（5）壩后式廠房基礎(chǔ)廠房設(shè)于壩后靠右岸的河床處，設(shè)計(jì)最低開挖高程為7983M之間，全部處于微風(fēng)化新鮮基巖內(nèi)。3主要施工條件（1）對(duì)外交通目前已有兩條三級(jí)公路分別從兩岸經(jīng)過壩首和壩區(qū)。（2）施工電源目前已有35KV輸電線路有縣城架至G鎮(zhèn)，距壩址僅3KM，施工用電可利用本縣電網(wǎng)中的水電，電源充足，質(zhì)量可靠。（3）主要建筑材料本樞紐主壩為砼重力壩，壩體砼所需的卵石，在壩址上下游12KM均可開采，河砂在距壩址10KM處的下游采集。庫內(nèi)盛產(chǎn)竹木，自給有余。僅水泥、鋼筋、機(jī)電設(shè)備等需要外購。5施工年限本工程主體部分的大壩和電站廠房，施工工期為兩年左右，準(zhǔn)備工程在第一施工年度的47月份完成，水庫在第三施工年度的汛后開始蓄水，并在10月1日并網(wǎng)發(fā)電。三、施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)過程（一）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇1施工導(dǎo)流建筑物級(jí)別的選定本工程根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889），以及本工程的級(jí)別和圍堰工程規(guī)模，選定施工導(dǎo)流建筑物為級(jí)。2施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的選擇根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889），以及導(dǎo)流建筑物的級(jí)別，選定導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇（P5）。（二）施工導(dǎo)流時(shí)段選擇根據(jù)本工程的特征條件采用分段圍堰法導(dǎo)流，中后期用臨時(shí)底孔泄流來修建混凝土壩。劃分為三個(gè)時(shí)段第一時(shí)段，河水由束窄河床通過，進(jìn)行第一期基坑內(nèi)施工；第二時(shí)段，河水由導(dǎo)流底孔下泄，進(jìn)行第二期基坑內(nèi)施工；第三時(shí)段，壩體全面升高，可先由導(dǎo)流底孔下泄河水，底孔封堵以后，則河水由永久泄水建筑物下泄，也可部分或完全攔蓄在水庫中，直到工程完建。（三）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量及壩址處河床水位的選擇根據(jù)導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)和圍堰施工分期，選定施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為Q235M3/S。根據(jù)壩址水位流量關(guān)系曲線，采用內(nèi)插法得到Q235M3/S時(shí)的水位為8609M，由于觀測(cè)點(diǎn)距壩址有300M遠(yuǎn)，考慮到坡降，選擇壩址處水位為8639M。（四）施工導(dǎo)流方案的選擇根據(jù)樞紐的自然條件及壩體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工程的導(dǎo)流施工標(biāo)準(zhǔn)，選擇采用分段圍堰法施工，分為兩段兩期。第一期先圍左岸，包括左岸非溢流壩段和溢流壩段，進(jìn)行一期基坑內(nèi)施工；第二期圍河床右岸部分，包括右非溢流壩段（含廠房壩段），進(jìn)行二期基坑內(nèi)施工。本工程所在地，河流流量小，河床灘地寬，兩岸坡度緩，采用兩段兩期的施工導(dǎo)流方式完全可以滿足要求。（五）第一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)1河床水面寬度及束窄度河床水面寬度由圖2所示確定為64M，束窄度取K60。1512左岸右岸縱向圍堰軸線圖2單位（M）2水利計(jì)算束窄度取K60，抗沖流速。SV/4（1）一期束窄段河床過流能力設(shè)計(jì)則過水?dāng)嗝婷娣e223578WQ（2）過水?dāng)嗝鏋樘菪渭僭O(shè)邊坡為11，出口處渠底高程835M。4I03N假定水深為25M則256164MHMBX7122RW73156SCN/843721610SIQ/237假定水深為248M時(shí)，。MQ/5束窄段河床平均流速SVAC/4/63790221（3）束窄河床段上游水位壅高M(jìn)ZGVC8109281506326473522（4）上、下游一期橫向圍堰堰頂高程DHZ下5上3縱向圍堰長(zhǎng)度的擬定及圍堰軸線布置根據(jù)施工要求及場(chǎng)地條件，擬定縱向圍堰長(zhǎng)度為150M?？v向圍堰軸線位置在河床中部偏右岸約29M處，如圖2。4圍堰斷面設(shè)計(jì)（1）縱向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸堆石體反濾層粘土斜墻塊石護(hù)面圖3單位MM圍堰主體采用塊石、砂礫土料堆石體，防滲層為粘土斜墻，在粘土斜墻迎水位采用漿砌石護(hù)面。（2）上、下游橫向圍堰斷面尺寸上游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸塊石護(hù)面粘土斜墻反濾層堆石體圖4單位MM堆石體采用塊石、砂礫土石料堆砌，防滲層為粘土斜墻，防沖采用漿砌石護(hù)面。下游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸堆石體反濾層粘土斜墻塊石護(hù)面圖5單位MM5圍堰工程量的估算上游橫向圍堰長(zhǎng)度36M32125170365783MV上下游橫向圍堰長(zhǎng)度68M986下縱向圍堰方量長(zhǎng)150M321520137V縱869950M一期（六）第二期導(dǎo)流水力計(jì)算本工程監(jiān)理二期采用底孔導(dǎo)流，為了確保泄流能力，擬定采用2個(gè)底孔。1底孔的布置及斷面尺寸的選擇根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)規(guī)范選定底孔布置在主河床的溢流壩段中，底孔底板距基巖面的距離為2M。底孔進(jìn)口高程選定840M，出口高程839M，底孔全長(zhǎng)57M。由水利學(xué)原理，判定底孔出流為有壓自由出流。其泄流能力計(jì)算公式為，式中，（D為引化直徑）。底孔進(jìn)水口水頭損失系數(shù)為2PHTGWQP850，閘門槽水頭損失，沿程水頭損失。10進(jìn)1槽/LC/8G2D沿時(shí)，出口處下游水位高程為8639M，糙率取。SM/35014N則底孔泄流量曲線如圖6（兩個(gè)底孔）。HMTM斷面尺寸MMWM2MRMDMCMPHPTMQM3/S2M3/S4451628152810654554721801820848387122299129718559441428142810426571430207084036252475835861671834512531371091439957037021808353396270476206152419061335953117108143484690202600870296131396132712265445162815281065455472180182084838715229139833279674414281428104265714302070840362554751243222486434512531371091439957037021808353396570411068222136939133595311710814348469020260087029616139857641715344516281528106545547218018208483871822917541835083644142814281042657143020708403625847515467730935345125313710914399570370218083533968704136725273459612133595311710814348469020260087029619139104642209284451628152810654554721801820848387111229204913409834414281428104265714302070840362511475179984359973451253137109143995703702180835339611704158546317099915133595311710814348469020260087029611213912060024120圖6底孔泄流能力曲線圖考慮到施工強(qiáng)度及防洪要求，選定采用兩個(gè)345的導(dǎo)流底孔。這樣既可以滿足施工期間導(dǎo)流的要求，又適當(dāng)減小混凝土的澆筑強(qiáng)度。2二期導(dǎo)流水力計(jì)算（1）上游水位壅高值MDHZFC9531（2）上下游堰頂高程DZ6870482下2上中國(guó)工程監(jiān)理人才網(wǎng)HTTP/WWWJOB2299COM/3二期縱向圍堰的上、下縱段長(zhǎng)度及圍堰的軸線平面布置根據(jù)施工布置要求，定出縱向圍堰上縱段長(zhǎng)54M?？v向圍堰下縱段主要靠一期工程時(shí)在溢流壩段右邊導(dǎo)墻來承擔(dān)，右導(dǎo)墻長(zhǎng)38M，再在右導(dǎo)墻上接24M的土石圍堰?？v向圍堰上縱段軸線布置在一期縱向圍堰軸線左邊14M處，縱向圍堰下縱段軸線布置與右導(dǎo)墻軸線重合。4圍堰斷面的結(jié)構(gòu)及尺寸（1）縱向圍堰上縱段剖面堆石體粘土斜墻塊石護(hù)面反濾層圖7單位（MM）結(jié)構(gòu)材料與一期一致。（2）縱向圍堰下縱段剖面塊石護(hù)面粘土斜墻反濾層堆石體圖8單位（MM）結(jié)構(gòu)材料與一期一致。（3）上游橫向圍堰剖面粘土斜墻反濾層堆石體籠鋼筋石護(hù)面圖9單位（MM）二期上游橫向圍堰采用鋼筋石籠護(hù)面，粘土斜墻鋪蓋防滲，圍堰長(zhǎng)62M。（4）下游橫向圍堰剖面粘土斜墻反濾層堆石體籠鋼筋石護(hù)面圖10單位（MM）二期下游橫向圍堰結(jié)構(gòu)材料與一期下游圍堰相同，圍堰長(zhǎng)28M。5圍堰工程量計(jì)算縱向圍堰上縱段3212915403MV上縱縱向圍堰上縱段786下縱上游橫向圍堰32151290543V上橫下游橫向圍堰32171065283578MV下橫二期圍堰總方量36241993二期四、截流設(shè)計(jì)1截流時(shí)間的選擇根據(jù)表3的水文資料及工程施工條件的要求，選定截流時(shí)間在第二施工年度的9月初。此時(shí)河流水量逐漸變小，進(jìn)入枯水期。2截流流量的確定根據(jù)表3的水文資料，選取9月份的流量作多年經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。表7截流經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表年份流量M3/SIQ序號(hào)由大到小排列M3/SIQ模比系數(shù)IK12I10NMP（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）19621641196273417343006756451963123216422871287165636991196461331602232123215178241361965579412317150715051122518219663355109152005200270422719673926925129002900084127319684277642089501050011025318196925886130855014500210253641970564957908080192003686440919711601056407870213004536945519724521151007110289008352150197336212460064203580128164545197430113452063003700136959119756421442705960409016321663619763131540405630437019096968219775101639205470453020520972719784041736205050495024502577319799251833504670533028408981819801961931304370563031696986419814602030104200580033649091982109212580360064004096955總計(jì)150571505721473572857719661019根據(jù)表7數(shù)據(jù)繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。流量頻率圖11截流流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線圖從頻率曲線上看出，曲線與大部分經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)配合較好，所以不用再進(jìn)矩法配線計(jì)算。從曲線上查得P10時(shí)，M3/S，即為截流設(shè)計(jì)流量。15PQ3截流過程設(shè)計(jì)本工程一期施工截流可不做考慮，從一期圍堰的平面布置圖上可知，上游橫向圍堰工程量較小，且緊靠左岸的灘地，枯水期灘地處基本無水，縱向圍堰在灘地上順?biāo)鞣较蛱钪?，而下游橫向圍堰可在靜水中填筑。二期施工截流時(shí)，戧堤軸線選在一期上游橫向圍堰與縱向圍堰相交的背水面坡腳處，龍口段設(shè)在主河槽偏右側(cè)。該處河床基巖出露，抗沖能力強(qiáng)，截留施工采用立堵法進(jìn)行。河床右岸有一條三級(jí)公路，所以截流時(shí)從河床右岸向龍口進(jìn)占，逐步束窄龍口，直至龍口合龍、閉氣。然后再進(jìn)行加固，填筑二期上游橫向圍堰，最后填筑二期下游橫向圍堰。五、施工渡汛為了確保工程能夠如期完成，并保證工程在施工期間能安全渡汛，須進(jìn)行施工調(diào)洪計(jì)算。求出一、二期壩體施工時(shí)渡汛高程，以便在施工中對(duì)壩體工程和施工進(jìn)度及施工強(qiáng)度實(shí)行嚴(yán)格控制。1壩體施工期臨時(shí)渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889）規(guī)定，選擇渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，即P5。2施工調(diào)洪計(jì)算調(diào)洪計(jì)算方法采用單輔助線圖解法，設(shè)計(jì)洪水過程線的頻率P5,起調(diào)水位為HT6導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量M3/S時(shí)的水位。從表1中選出P5，作設(shè)計(jì)洪水過程線圖。25QT流量圖12設(shè)計(jì)洪水位過程線（P5）（1）第一期施工渡汛，能滿足全年施工洪水M3/S的通過要求，第一期施工可96Q不作調(diào)洪計(jì)算。（2）第二期工程施工渡汛，查下游水位流量關(guān)系曲線，當(dāng)M3/S