某混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

1、某混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)一.工程概況本水庫(kù)是該流域水利水電建設(shè)規(guī)劃中地主體工程之一.壩址位于某鄉(xiāng)上游3km 處,控制流2383域面積 317km 壩址處多年平均流量年徑流總量3.510m. 本工程是一座兼有防洪 .,11.1m /s,灌溉 . 發(fā)電 . 水產(chǎn)養(yǎng)殖效益地綜合開發(fā)地水利樞紐工程 .83工程總庫(kù)容為 1.6 10 m, 正常高水位 130.0m, 死水位 112.0m, 設(shè)計(jì)洪水位 130.74m, 校核83洪水位 132.4m, 水庫(kù)有效庫(kù)容達(dá) 1.0 10 m, 為年調(diào)節(jié)性水庫(kù) .該工程攔河壩地壩型為砼重力壩, 電站布置在河床右側(cè)地非溢流壩段地后面, 為壩后式布置, 壩頂全長(zhǎng)

2、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地弧形工作閘門 , 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 , 非溢流壩段地最大底度為 46.6m, 廠房最大寬度為 13.7m, 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 95.0m,管徑 1.75m, 采用單機(jī)供水地布置方式 . 水輪機(jī)安裝高程 85.0m, 設(shè)計(jì)工作水頭 36.0m, 最大工作水頭 45.0m,

3、 最小工作水頭 27.0m.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(kù)庫(kù)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2%5%10%20%頻率1%2%5%10%20%時(shí)間1%時(shí)間0101010556013810710681596178152184146112668772615741126606004383682767

4、250444230281811601340996723504783527261817249237806344743668425191512113048241534030924090201410553667558852942334396101042342406308253208102748209276218175133洪 量1.261.090.870.690.535421118016311888（億 m3 ）表 2施工設(shè)計(jì)洪水成果單位： m3/s頻率（ %）251020分期全年施工13409967325047 月次年4 月11508606004009 月次年3 月31623517511910 月

5、次年3 月2631861338610 月次年4 月3192522061571表 3水文站實(shí)測(cè)歷年月平均流量單位： m3/s月123456789101112合計(jì)年平均年1965.78.4220.211.43.3815.18.818.5716.47.513.092.97142.211.82851964.75.8718.811.61.8724.611.26.7612.312.519.48.02154.412.933819617.12.210.815.945.874.251.320.96.134.153.203.97266.022.24551963.04.198.4016.821.659.311.11

6、1.25.793.303.072.72150.412.55591962.93.7610.513.635.517.58.425.993.353.052.522.30107.48.956211964.35.627.2819.230.810.38.1214.83.925.153.713.46114.69.557061963.14.208.6823.347.921.411.55.054.274.773.152.71140.011.78251963.016.36.917.5512.027.78.425.212.582.304.683.40100.28.34971975.03.118.4012.122.0

7、28.07.226.805.643.554.163.38109.39.110581973.39.0515.915.212.827.08.3210.816.04.986.264.30131.911.01671973.82.955.2514.630.444.815.95.204.526.695.903.58143.312.02571972.72.622.684.2121.312.811.07.083.623.275.363.3380.026.67351976.36.777.6114.210.922.88.609.273.013.822.892.6296.888.07491972.23.264.35

8、15.68.7913.38.116.916.425.785.846.3986.897.24541975.17.948.0526.613.525.132.77.453.134.363.453.07140.411.76381972.54.7510.313.850.036.216.813.05.104.065.193.37165.013.87291972.83.029.0612.314.87.887.445.354.043.972.984.5078.156.51811976.96.7010.817.826.529.631.922.19.257.635.593.86178.614.99031983.2

9、4.2013.518.529.726.436.611.119.68.857.717.99187.315.70491984.66.567.509.7121.938.28.597.624.603.342.352.33115.79.651191981.98.624.645.5615.217.77.5918.110.97.0613.66.98117.99.832283合95.130.200.299.523.579.309.209.150.110.114.85.22807.234.計(jì)01106538988542957090752812平4.56.209.5214.324.927.614.79.597.1

10、75.245.444.06133.611.1均241484表 4壩址水位流量關(guān)系曲線水位（ m）84.384.685.086.087.088.089.090.091.092.093.0流量（ m3/s）055022050085512801730237029903630表 5水庫(kù)容積曲線高程（ m）9095100105110115120125130135面積（ km2 ）0.1460.9551.7682.6323.4404.3505.2816.2877.2068.088容積（萬 m3）027595620603574552279351083014200180202.壩址地形地質(zhì)條件（ 1）左岸：地

11、形自然坡度為 1：1.52.0,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 01.5m,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 83.5m 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)化地花崗巖組成 ,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 1：2 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

12、開挖：強(qiáng)風(fēng)化層要全部挖除 .壩基地開挖范圍應(yīng)與建筑物地底部輪廓尺寸相適應(yīng),開挖地深度按壩底應(yīng)力和壩基強(qiáng)度而定 .（ 5）壩后式廠房基礎(chǔ)：廠房設(shè)于壩后靠右岸地河床處 ,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)中地水電 ,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 ,壩體砼所需地卵石 ,在壩址上下游 12km 均可開采 ,河砂在距壩址 10km 處地下游采集 .庫(kù)

13、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(gòu) .5.施工年限本工程主體部分地大壩和電站廠房 ,施工工期為兩年左右 ,準(zhǔn)備工程在第一施工年度地 47 月份完成 ,水庫(kù)在第三施工年度地汛后開始蓄水 ,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)別地選定本工程根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范 （ SDJ33889） ,以及本工程地級(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)地選擇根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（ SDJ33889） ,以及導(dǎo)流建筑物地級(jí)別 ,選定導(dǎo)3流建筑物地洪水標(biāo)準(zhǔn)為：20 年一

14、遇（ P=5%）.（二）施工導(dǎo)流時(shí)段選擇根據(jù)本工程地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(kù)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地選擇根據(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 Q=235 m3/s.根據(jù)壩址水位流量關(guān)系曲線 ,采用內(nèi)插法得到 Q=235 m3/s 時(shí)地水位為

15、86.09m,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 86.39m.（四）施工導(dǎo)流方案地選擇根據(jù)樞紐地自然條件及壩體地結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工程地導(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 ,采用兩段兩期地施工導(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 K=60%.縱向圍堰軸線1:1. 5

16、:2左岸1 右岸圖 2單位（ m）2.水利計(jì)算束窄度取 K=60%,抗沖流速 v4m / s .（ 1）一期束窄段河床過流能力設(shè)計(jì)則過水?dāng)嗝婷娣e：wQ23558.75m2v41:1,n 0.03出口處渠底高程（ 2）過水?dāng)嗝鏋樘菪危杭僭O(shè)邊坡為i4,83.5m.,假定水深為 2.5m則： w(bmh)h(24.612.5)2.567.75m2xb2h1m224.62 2.511231.67mRw67.752.14mx31.67c1 R1612.141637.84m12/ sn0.03QwcRi67.7537.842.144237.2m3 / s假定水深為2.48m 時(shí), Q235m3 / s .

17、束窄段河床平均流速：vcQ2353.65m / s4m / s( A1A2 )0.9567.754（ 3）束窄河床段上游水位壅高：Zvcv03.652(147.96235 ) 20.81m2 2g2 g0.852 29.812 9.81（ 4）上 .下游一期橫向圍堰堰頂高程：H 下H zd83.5 2.48 0.7086.68mH 上H zz85.98 0.81 0.7587.54m3.縱向圍堰長(zhǎng)度地?cái)M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.縱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)造及尺寸塊石護(hù)面粘土斜墻

18、堆石體反濾層圖 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)造及尺寸塊石護(hù)面粘土斜墻堆石體反濾層5圖 5單位： mmHT斷面WRDhT hpQ2Q尺寸Cp(m)(m)(m)2(m)(m)(m)(m)(m3/S)(m3 /S)(m m)(m )44.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.87

19、12.22991.297185.59906.14414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6252.47583.586167.1834.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3962.70476.206152.4133.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9613.13961.327122.6544.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8715.229139.833279.67939.14414.2814.281.04.26571.430.2070.

20、8403.6255.475124.322248.6434.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3965.704110.682221.365.圍堰工程量地估算上游橫向圍堰長(zhǎng)度： 36mV上1(3 18.75) 3.5361370.25m32下游橫向圍堰長(zhǎng)度： 68mV下1(3 16.5) 3681989 m32縱向圍堰方量：長(zhǎng) 150mV縱1(3 17)3.51 5 0 5 2 5m032V一期1370.25198952508609.25m3（六）第二期導(dǎo)流水力計(jì)算本工程二期采用底孔導(dǎo)流,為了確保泄流能力 ,擬定采用 2 個(gè)底孔 .1.底孔地布置及斷面尺寸

21、地選擇根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)規(guī)范選定：底孔布置在主河床地溢流壩段中 ,底孔底板距基巖面地距離為 2m.底孔進(jìn)口高程選定 84.0m,出口高程 83.9m,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：Qw2g (Th p ) ,式中 hp0.85D （,D 為引化直徑） .底孔進(jìn)水口水頭損失系數(shù)為進(jìn)0.1 ,閘門槽水頭損失槽0.1,沿程水頭損失沿(8g / c 2 )(L / D ) . Q235m3 / s 時(shí) ,出口處下游水位高程為 86.39m,糙率取 n0.014 .633.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.96

22、16.13985.764171.5344.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8718.229175.418350.8369612.14414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6258.475154.677309.3534.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3968.704136.725273.4533.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9619.139104.642209.2844.516.2815.281.0654.55472.180.1

23、820.8483.87111.229204.913409.839915.14414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.62511.475179.984359.9734.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.39611.704158.546317.0933.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.96112.139120.600241.20則底孔泄流量曲線如圖6（兩個(gè)底孔） .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)3 4.5 地導(dǎo)流底孔 .這樣既可以滿足施工期間導(dǎo)流地要

24、求 ,又適當(dāng)減小混凝土地澆筑強(qiáng)度 .2.二期導(dǎo)流水力計(jì)算（ 1）上游水位壅高值ZH fcfc D1.5 3.9955.99m（ 2）上下游堰頂高程H 下H zd83.52.480.7086.68mH 上H zz85.985.99 0.7592.70m3.二期縱向圍堰地上 .下縱段長(zhǎng)度及圍堰地軸線平面布置根據(jù)施工布置要求 ,定出縱向圍堰上縱段長(zhǎng)54m.縱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 地土石圍堰 .縱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.圍堰斷面地結(jié)構(gòu)及尺寸（ 1）縱向圍

25、堰上縱段剖面7塊石護(hù)面粘土斜墻反濾層堆石體圖 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）上游橫向圍堰剖面籠鋼筋石護(hù)面粘土斜墻反濾層堆石體圖 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8籠鋼筋石護(hù)面粘土斜墻反濾層堆石體圖 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：V上縱1(3 35.4) 9.0 54 9 3 3.21m32縱向圍堰上縱段：V1(3 15.6) 3.

26、5 24 7 8 .12m3下縱2上游橫向圍堰：V上橫1(3 43.5) 9.0 62 12973.5m32下游橫向圍堰：V下橫1(3 18.75) 3.5 28 1065.7m32二期圍堰總方量：V9331.2781.21297.531 0 6.572 4 1 5.61m3二期四.截流設(shè)計(jì)1.截流時(shí)間地選擇根據(jù)表 3 地水文資料及工程施工條件地要求 ,選定截流時(shí)間在第二施工年度地 9 月初 .此時(shí)河流水量逐漸變小 ,進(jìn)入枯水期 .2.截流流量地確定根據(jù)表 3 地水文資料 ,選取 9 月份地流量作多年經(jīng)驗(yàn)頻率曲線.表 7截流經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表年份流量序號(hào)由大到小排列模比系數(shù) K iK i 1(K

27、i 1) 2 Pm100%3/S)3n 1Qi (mQi (m /S)（ 1）（2）（ 3）（ 4）（ 5）（ 6）（ 7）（ 8）196216.4119.62.7341.7343.0067564.5196312.3216.42.2871.2871.6563699.119646.13316.02.2321.2321.51782413.619655.79412.31.7150.7150.51122518.219663.35510.91.5200.5200.270422.719673.9269.251.2900.2900.084127.319684.2776.420.895-0.1050.0110

28、2531.819692.5886.130.855-0.1450.02102536.4919705.6495.790.808-0.1920.03686440.9197116.0105.640.787-.02130.04536945.519724.52115.100.711-0.2890.0835215019733.62124.600.642-0.3580.12816454.519743.01134.520.630-0.3700.136959.119756.42144.270.596-0.4090.16321663.619763.13154.040.563-0.4370.19096968.2197

29、75.10163.920.547-0.4530.20520972.719784.04173.620.505-0.4950.24502577.319799.25183.350.467-0.5330.28408981.8198019.6193.130.437-0.5630.31696986.419814.60203.010.420-0.5800.336490.9198210.9212.580.360-0.6400.409695.5總計(jì)150.57150.5721.473+5.7289.661019-5.771根據(jù)表 7 數(shù)據(jù)繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線.(量流頻率(%)圖 11截流流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線圖從頻率曲線

30、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 P=10%時(shí) , Q p15.1m3/S,即為截流設(shè)計(jì)流量 .3.截流過程設(shè)計(jì)本工程一期施工截流可不做考慮 ,從一期圍堰地平面布置圖上可知 ,上游橫向圍堰工程量較小 ,且緊靠左岸地灘地 ,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地背水面坡腳處 ,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

31、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10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 （SDJ338 89）規(guī)定 ,選擇渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇 ,即 P=5%.2.施工調(diào)洪計(jì)算,設(shè)計(jì)洪水過程線地頻率 P=5%, t 6h ,起調(diào)水位為導(dǎo)調(diào)洪計(jì)算方法采用單輔助線圖解法流設(shè)計(jì)流量 Q 235 m3/S 時(shí)地水位 .從表 1 中選出 P=5%, t6h ,作設(shè)計(jì)洪水過程線圖 .(量流圖 12 設(shè)計(jì)洪水位過程線（ P=5%）（ 1）第一期施工渡汛 ,能滿足全年施工洪水 Q 996 m3/S 地通過要求 ,第一期施工可不作調(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) Q 1699.9 m3/S 時(shí),下游水位為89.93m.經(jīng)流態(tài)校核 ,此流量上 ,底孔泄流量按有壓淹沒出流計(jì)算.位水流量 (11圖 13下游水位與流量關(guān)系曲線圖六.導(dǎo)流底孔封堵1.底孔封堵施工方案本工程采用下