某混凝土重力壩施工導(dǎo)流施工組織設(shè)計(jì)方案(1)

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11.1m3/s，年徑流總量3.5108m3。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1.6108m3，正常高水位130.0m，死水位112.0m，設(shè)計(jì)洪水位130.74m，校核洪水位132.4m，水庫有效庫容達(dá)1.0108m3，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315m，壩頂高程135m，其中左非溢流壩壩段長度為100m，溢

2、流壩段長度為48m，右非溢流壩段長度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)供水的布置方式。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，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庫容在1108m3以上，主壩工程為二級建筑物

3、，壩址設(shè)計(jì)洪水過程線，是根據(jù)上游3km處水文觀測站實(shí)測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1%2%5%10%20% 頻率時(shí)間1%2%5%10%20%01010105560138107106815961781521841461126687726157411266060043836827672504442302818116013409967235047835272618172492378063447436684251915121130482415340309240

4、90201410553667558852942334396101042342406308253208102748209276218175133洪 量（億m3）1.261.090.870.690.535421118016311888 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)測歷年月平均流量 單位：m3/s 月年123456789101112合計(jì)年平均19625.788.422

5、0.211.43.3815.18.818.5716.47.513.092.97142.2511.819634.735.8718.811.61.8724.611.26.7612.312.519.48.02154.4812.9196417.512.210.815.945.874.251.320.96.134.153.203.97266.0522.219653.054.198.4016.821.659.311.111.25.793.303.072.72150.4912.519662.923.7610.513.635.517.58.425.993.353.052.522.30107.418.95196

6、74.305.627.2819.230.810.38.1214.83.925.153.713.46114.669.5519683.124.208.6823.347.921.411.55.054.274.773.152.71140.0511.719693.0716.36.917.5512.027.78.425.212.582.304.683.40100.28.3419705.053.118.4012.122.028.07.226.805.643.554.163.38109.389.1119713.369.0515.915.212.827.08.3210.816.04.986.264.30131.

7、9711.019723.852.955.2514.630.444.815.95.204.526.695.903.58143.3712.019732.752.622.684.2121.312.811.07.083.623.275.363.3380.026.6719746.396.777.6114.210.922.88.609.273.013.822.892.6296.888.0719752.243.264.3515.68.7913.38.116.916.425.785.846.3986.897.2419765.137.948.0526.613.525.132.77.453.134.363.453

8、.07140.4811.719772.524.7510.313.850.036.216.813.05.104.065.193.37165.0913.819782.813.029.0612.314.87.887.445.354.043.972.984.5078.156.5119796.906.7010.817.826.529.631.922.19.257.635.593.86178.6314.919803.244.2013.518.529.726.436.611.119.68.857.717.99187.3915.719814.616.567.509.7121.938.28.597.624.60

9、3.342.352.33115.799.6519821.988.624.645.5615.217.77.5918.110.97.0613.66.98117.939.83合計(jì)95.0130.11200.06299.53523.89579.88309.54209.29150.57110.09114.0785.252807.28234.12平均4.526.209.5214.324.9427.6114.749.597.175.245.444.06133.6811.14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/

10、s）055022050085512801730237029903630表5 水庫容積曲線高程（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

11、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）對外交通：目前已有兩條三級公路分別從兩岸經(jīng)過

12、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（sdj3

13、3889），以及本工程的級別和圍堰工程規(guī)模，選定施工導(dǎo)流建筑物為級。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)流建筑物的級別，選定導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為：20年一遇（p=5%）。（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

14、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)的水位為86.09m，由于觀測點(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

15、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%。圖2 單位（m）2.水利計(jì)算束窄度取k=60%，抗沖流速。（1）一期束窄段河床過流能力設(shè)計(jì)則過水?dāng)嗝婷娣e： （2）過水?dāng)嗝鏋樘菪危杭僭O(shè)邊坡為1:1，出口處渠底高程83.5m。假定水深為2.5m則： 假定水深為2.48m時(shí)，。束窄段河床平均流速：（3）束窄河床段上游水位壅高： （4）上、下游一期橫向圍堰堰頂高程：3.縱向圍堰長度的擬定及圍堰軸線布置根據(jù)施工要求及場地條件，擬定縱向圍堰長度為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

16、尺寸圖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)造及尺寸圖5 單位：mm5.圍堰工程量的估算上游橫向圍堰長度：36m下游橫向圍堰長度：68m 縱向圍堰方量：長150m （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

17、程選定84.0m，出口高程83.9m，底孔全長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，閘門槽水頭損失，沿程水頭損失。時(shí)，出口處下游水位高程為86.39m，糙率取。(m)(m)斷面尺寸(mm)(m2)(m)(m)(m)(m)(m)(m3/s)(m3/s)906.144.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8712.22991.297185.594414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6252.47583.586167.1834.512.53

18、13.710.9143.99570.370.2180.8353.3962.70476.206152.4133.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9613.13961.327122.65939.144.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8715.229139.833279.674414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6255.475124.322248.6434.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3965.704110.682221.363

19、3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9616.13985.764171.539612.144.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8718.229175.418350.8364414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6258.475154.677309.3534.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3968.704136.725273.4533.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9619.139104.

20、642209.289915.144.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.87111.229204.913409.834414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.62511.475179.984359.9734.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.39611.704158.546317.0933.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.96112.139120.600241.20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

21、防洪要求，選定采用兩個(gè)34.5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（2）上下游堰頂高程3.二期縱向圍堰的上、下縱段長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圖8 單位（mm）結(jié)構(gòu)材料與一

22、期一致。（3）上游橫向圍堰剖面圖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62m。（4）下游橫向圍堰剖面圖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28m。5.圍堰工程量計(jì)算縱向圍堰上縱段： 縱向圍堰上縱段： 上游橫向圍堰：下游橫向圍堰： 二期圍堰總方量： 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/s)序號(hào)由大到小排列(m3/s

23、)模比系數(shù)（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）196216.4119.62.7341.7343.0067564.5196312.3216.42.2871.2871.6563699.119646.13316.02.2321.2321.51782413.619655.79412.31.7150.7150.51122518.219663.35510.91.5200.5200.270422.719673.9269.251.2900.2900.084127.319684.2776.420.895-0.1050.01102531.819692.5886.130.855-0.1450.02102

24、536.419705.6495.790.808-0.1920.03686440.9197116.0105.640.787-.02130.04536945.519724.52115.100.711-0.2890.0835215019733.62124.600.642-0.3580.12816454.519743.01134.520.630-0.3700.136959.119756.42144.270.596-0.4090.16321663.619763.13154.040.563-0.4370.19096968.219775.10163.920.547-0.4530.20520972.71978

25、4.04173.620.505-0.4950.24502577.319799.25183.350.467-0.5330.28408981.8198019.6193.130.437-0.5630.31696986.419814.60203.010.420-0.5800.336490.9198210.9212.580.360-0.6400.409695.5總計(jì)150.57150.5721.473+5.728-5.7719.661019根據(jù)表7數(shù)據(jù)繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。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p=10%時(shí)，m3/s

26、，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p=5%。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p=5%,起調(diào)水位為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量m3/s時(shí)的水位。從表1中選出p=5%，作設(shè)計(jì)洪水過程線圖。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m3/s的通過要