某混凝土重力壩施工導流設(shè)計

1、某混凝土重力壩施工導流設(shè)計一、工程簡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3.5X108m。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。b5E2RGbCAP工程總庫容為1.6X 108m,正常高水位130.0m,死水位112.0m,設(shè)計洪水位130.74m, 校核洪水位132.4m,水庫有效庫容達1.0 X 108m,為年調(diào)節(jié)性水庫。p1EanqFDPw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

2、高程135m其中左非溢流壩壩段長度為 100m溢流壩段長度為 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6mX 12m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。DXDiTa9E3d電站裝機容量為2X 3200KW引水壓力鋼管設(shè)在非溢流壩段內(nèi)，進水口底板高程為95.0m , 管徑1.75m ,采用單機供水的布置方式。水輪機安裝高程 85.0m ,設(shè)計工作水頭36.0m ,最大 工作水頭45.0m ,最小工作水頭27.0m。RTCrpUDGiT

3、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1X 108m以上,主壩工程為二級建筑物,壩址設(shè)計洪水過程線,是根據(jù)上 游3km處水文觀測站實測某年最大一次洪水典型加以修正，以洪峰、洪量控制進行放大而得。現(xiàn)將各設(shè)計頻率洪水過程線、施工設(shè)計洪水等水文資料列于表1表5。5PCzVD7HxA表1壩址設(shè)計洪水過程線單位：m3/s頻率時間1%2%5%10%20%頻率時間1%2%5%10%20%0101010556013810710681596178152184146112668772615741126606004383682767250444230281811601340996

4、723504783527261817249237806344743668425191512113048241534030924090201410553667558852942334396101042342406308253208102748209276218175133洪量 億 m3)1.261.090.870.690.535421118016311888表2施工設(shè)計洪水成果單位：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

5、3水文站實測歷年月平均流量單位：m3/s月年123456789101112合計年 平均1965.78.4220.211.43.3815.18.818.5716.47.513.092.97142.211.82851964.75.8718.811.61.8724.611.26.7612.312.519.48.02154.412.933819617.12.210.815.945.874.251.320.96.134.153.203.97266.022.24551963.04.198.4016.821.659.311.111.25.793.303.072.72150.412.55591962.93.7

6、610.513.635.517.58.425.993.353.052.522.30107.48.956211964.35.627.2819.230.810.38.1214.83.925.153.713.46114.69.557061963.14.208.6823.347.921.411.55.054.274.773.152.71140.011.78251963.016.36.917.5512.027.78.425.212.582.304.683.40100.28.34971975.03.118.4012.122.028.07.226.805.643.554.163.38109.39.11058

7、1973.39.0515.915.212.827.08.3210.816.04.986.264.30131.911.01671973.82.955.2514.630.444.815.95.204.526.695.903.58143.312.02571972.72.622.684.2121.312.811.07.083.623.275.363.3380.026.67351976.36.777.6114.210.922.88.609.273.013.822.892.6296.888.07491972.23.264.3515.68.7913.38.116.916.425.785.846.3986.8

8、97.24541975.17.948.0526.613.525.132.77.453.134.363.453.07140.411.76381972.54.7510.313.850.036.216.813.05.104.065.193.37165.013.87291972.83.029.0612.314.87.887.445.354.043.972.984.5078.156.51811976.96.7010.817.826.529.631.922.19.257.635.593.86178.614.99031983.24.2013.518.529.726.436.611.119.68.857.71

9、7.99187.315.70491984.66.567.509.7121.938.28.597.624.603.342.352.33115.79.651191981.98.624.645.5615.217.77.5918.110.97.0613.66.98117.99.83283合95.130.200.299.523.579.309.209.150.110.114.85.22807.234.計01106538988542957090752812平 均4.526.209.5214.324.9427.6114.749.597.175.245.444.06133.6811.14表4壩址水位一流量關(guān)系

10、曲線水位m）84.384.685.086.087.088.089.090.091.092.093.0流量3,、 m /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,全風化帶厚35m，強風化加弱風化帶厚5m，微風化厚

11、4m。jLBHrnAlLg2）河床：巖面較平整。沖積沙礫層厚約01.5m,弱風化層厚1m左右，微風化層厚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，整個河床皆為微、弱風化的花崗巖組成， 致密堅硬，強度高，抗沖能力強。XHAQX74J0X3）左岸：地形自然坡度為1： 2左右，覆蓋層46m，全風化帶厚68m，強風化帶厚 24m，弱風化帶厚 24m，微風化厚112m。LDAYtRyKfE4）壩基開挖：強風化層要全部挖除。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

12、強度而定。Zzz6ZB2Ltk5）壩后式廠房基礎(chǔ)：廠房設(shè)于壩后靠右岸的河床處，設(shè)計最低開挖高程為7983m之間，全部處于微風化新鮮基巖內(nèi)。dvzfvkwMI13. 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。rqyn14ZNXI3）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、 機電設(shè)備等需要外購。EmxvxOtOco5.施工年限本工

13、程主體部分的大壩和電站廠房，施工工期為兩年左右，準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。SixE2yXPq5三、施工導流設(shè)計過程一）施工導流設(shè)計標準選擇1. 施工導流建筑物級別的選定本工程根據(jù)水利水電工程施工設(shè)計規(guī)范SDJ338-89），以及本工程的級別和圍堰工程規(guī)模，選定施工導流建筑物為W級。6ewMyirQFL2. 施工導流設(shè)計洪水標準的選擇根據(jù)水利水電工程施工設(shè)計規(guī)范SDJ338 89），以及導流建筑物的級別，選定導流建筑物的洪水標準為：20年一遇P=5%）。kavU42VRUs二）施工導流時段選擇根據(jù)本工程的特征條件采用分段圍堰法

14、導流，中后期用臨時底孔泄流來修建混凝土壩。 劃分為三個時段：第一時段，河水由束窄河床通過，進行第一期基坑內(nèi)施工；第二時段，河3 / 14水由導流底孔下泄，進行第二期基坑內(nèi)施工；第三時段，壩體全面升高，可先由導流底孔下 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。y6v3ALoS89三）施工導流設(shè)計流量及壩址處河床水位的選擇根據(jù)導流設(shè)計洪水標準和圍堰施工分期，選定施工導流設(shè)計流量為Q=235 m3/s。根據(jù)壩址水位一流量關(guān)系曲線，采用內(nèi)插法得到 Q=235 m3/s時的水位為86.09m,由于觀測點距壩址 有300m遠，考慮到坡降，選擇壩址處水位

15、為 86.39m。M2ub6vSTnP四）施工導流方案的選擇根據(jù)樞紐的自然條件及壩體的結(jié)構(gòu)特點及工程的導流施工標準，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流方式完全可以 滿足要求。OYujCfmUCw五）第一期導流設(shè)計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%?？v向圍堰軸線1.左岸 521 右岸圖2 單位m）2. 水利計算束窄度取K=60%，抗沖流

16、速二_i1 ）一期束窄段河床過流能力設(shè)計則過水斷面面積:假定水深為2.48m時,束窄段河床平均流速:3）束窄河床段上游水位壅高:2）過水斷面為梯形：假設(shè)邊坡為1:1， 一 ，亠1 ，出口處渠底高程83.5m 假定水深為2.5m則： 到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?？v向圍堰軸線位置在河床中部偏 右岸約29m處，如圖2。eUts8ZQVRd4. 圍堰斷面設(shè)計1）縱向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸圖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 石護面。(m斷面 尺寸（m

17、x m回/ 2 (m (m回 (mu (m0au劉(m0(m(m3/Sa(m3/S906.14 x 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8712.22991.297185.594X 414.2814.281.04.26571.430.20/0.8403.6252.47583.586167.183 x 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3962.70476.206152.413 x 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9613.13961.327122.65939.

18、14 x 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8715.229139.833279.674X 414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6255.475124.322248.643 x 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3965.704110.682221.363 x 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9616.13985.764171.539612.14 x 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8

19、483.8718.229175.418350.8364x 414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6258.475154.677309.35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）第二期導流水力計算本工程二期采用底孔導流，為了確保泄流能力，擬定采用2個底孔。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。底孔進口高程選定84.0m,出口高程83.9m，底孔全長57m。sQsAEjkW5T由水利學原理，判定底孔出流為有壓自由出流。其泄流能力計算公式為：，式中

20、，D為引化直徑）。底孔進水口水頭損失系數(shù)為二I ，閘門槽水頭損失丄，沿程水頭損失 I。上二 時,出口處下游水位高程為 86.39m，糙率取 二一-。GMsIasNXkA3 X 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3968.704136.725273.453 X 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9619.139104.642209.289915.14 X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.87111.229204.913409.834X 414.2814.281

21、.04.26571.430.2070.8403.62511.475179.984359.973 X 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.39611.704158.546317.093 X 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.96112.139120.600241.20則底孔泄流量曲線如圖6兩個底孔）圖6 底孔泄流能力曲線圖考慮到施工強度及防洪要求，選定采用兩個3X4.5的導流底孔。這樣既可以滿足施工期間導流的要求，又適當減小混凝土的澆筑強度。TlrRGchYzg2. 二期導流水力計算1 ）上游水位壅高值2 ）

22、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在溢流壩段右邊導墻來承擔，右導墻長 38m，再在右導墻上接24m的土石圍堰。7EqZcWLZNx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面，粘土斜墻鋪蓋防滲，圍堰長62m4)下游橫向圍堰剖面

23、圖10單位序號由大到小排列兇（m3/S模比系數(shù)Z1)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

24、.1450.02102536.419705.6495.790.808-0.1920.03686440.9197116.0105.640.787-.02130.04536945.519724.52115.100.711-0.2890.0835215019733.62124.600.642-0.3580.12816454.519743.01134.520.630-0.3700.136959.119756.42144.270.596-0.4090.16321663.619763.13154.040.563-0.4370.19096968.219775.10163.920.547-0.4530.205

25、20972.719784.04173.620.505-0.4950.24502577.319799.25183.350.467-0.5330.28408981.8198019.6193.130.437-0.5630.31696986.419814.60203.010.420-0.5800.336490.9198210.9212.580.360-0.6400.409695.5總計150.57150.5721.473+5.728-5.7719.661019*、* *1=7一* -1310,?0305 5C &C 703093100頻率（）(-量流根據(jù)表7數(shù)據(jù)繪制經(jīng)驗頻率曲線圖11截流流量經(jīng)驗頻率曲

26、線圖從頻率曲線上看出，曲線與大部分經(jīng)驗點配合較好，所以不用再進矩法配線計算。從曲 線上查得P=10%時，m3/S，即為截流設(shè)計流量。zvpgeqJ1hk3. 截流過程設(shè)計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水流方向填筑， 而下游橫向圍堰可在靜水中填筑。二期施工截流時，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，截 留施工米用立堵法進行。NrpoJac3v1河床右岸有一條三級公路，所以截流時從河床右岸向龍口進占，逐步束窄

27、龍口，直至龍 口合龍、閉氣。然后再進行加固，填筑二期上游橫向圍堰，最后填筑二期下游橫向圍堰。1nowfTG4KI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，須進行施工調(diào)洪計算求出一、二期壩體施工時渡汛高程，以便在施工中對壩體工程和施工進度及施工強度實行嚴格控制。fjnFLDa5Zo1. 壩體施工期臨時渡汛洪水標準根據(jù)水利水電工程施工設(shè)計規(guī)范VSDJ338 89）規(guī)定，選擇渡汛洪水標準為20年一遇，即卩 P=5%。tfnNhnE6e52. 施工調(diào)洪計算調(diào)洪計算方法采用單輔助線圖解法，設(shè)計洪水過程線的頻率P=5%, id ，起調(diào)水位為導 流設(shè)計流量 I m3/S時的水位。

28、從表1中選出P=5%，作設(shè)計洪水過程線圖。HbmVN777sL量流0：60； 0：OTCI -圖12 設(shè)計洪水位過程線P=5%）1）第一期施工渡汛，能滿足全年施工洪水m3/S的通過要求，第一期施工可不作調(diào)洪計算。32）第二期工程施工渡汛，查下游水位流量關(guān)系曲線，當m /S時，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算。V7l4jRB8Hs軸0財試40常：:MC】瞅 時加 2*00 馭曲曲忙2帥C乳帕攏忙 3n-x 箔腰流量.a圖13下游水位與流量關(guān)系曲線圖六、導流底孔圭寸堵1. 底孔圭寸堵施工方案本工程采用下閘封孔，澆筑混凝土封堵的方式進行底孔封堵。當大壩整體高程施工達到124m以上并能由溢流壩段泄水時，且廠房進水口閘門已安裝完畢后，可進行下閘。通過對 制造成本、制作工藝、啟閉機械能力等方面的考慮后，決定采用鋼筋混凝土整體閘門作為封 孔閘門。采用電動卷揚機沉放。臨時底孔是壩體的一部分，封堵時要全孔封堵，澆筑