某大型水利樞紐工程導截流設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：某大型水利樞紐工程導截流設(shè)計院（系）：專業(yè)：小組名稱：施工導截流姓名：學號：指導教師：完成時間：摘要松濤水利樞紐位于柳河干流上的松濤峽，系一級建筑物。此工程的河流屬于山區(qū)河流，河寬較窄，并且在施工期沒有通航要求。故選擇一次攔斷，即全段圍堰法。導流建筑物級別為4級。導流方式選擇雙洞導流，洞型為城門洞型，頂拱圓心角為120°。因為考慮到上游圍堰的布置，隧洞若布置在右岸，其進水口不好布置，且洞長將更長，導流洞的布置選擇雙洞都布置在左岸。本設(shè)計圍堰材料經(jīng)計算使用隧洞開挖后的石料滿足要求。本設(shè)計依據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范（SDJ338-89）第二章施工導流的有關(guān)規(guī)定

2、編寫。在對壩址區(qū)域的地形、地質(zhì)資料，水文氣象資料分析的基礎(chǔ)上通過對堰型、隧洞型的定性分析比較，定出隧洞軸線、堰軸線的位置。由于壩址附近有豐富的料場，并且距壩址較近，交通運輸較方便等，綜合考慮最終擬建心墻土石圍堰。該工程主要由上下游圍堰以及導流隧洞組成，河床高程410m，上游圍堰高程取442.3m，下游圍堰高程取428.2m。隧洞尺寸取 11×13.5。坡降取0.004，導流隧洞1號長590m 2號洞長720m雙洞的進口高程都為417m設(shè)計最終成果：計算說明書一份、設(shè)計圖紙4張及其他計算附圖和附表等。關(guān)鍵詞施工導流調(diào)洪演算隧洞導流圍堰填筑AbstractSongtao Liuhe ri

3、ver hub is located in Greenfield gorge, a building. The river of this project belongs to the river of the mountains, the river is wider and narrower, and has no requirement for navigation during the construction period. The choice of a broken, the whole cofferdam method. Diversion building level is

4、4. The diversion tunnel diversion hole type double choice, as the gate hole, the top arch central angle of 120 degrees. Because of considering the layout of the upstream cofferdam tunnel if arranged in the right bank, the water inlet is not good layout and tunnel length will be longer, the layout of

5、 the diversion tunnel choose double hole are arranged on the left bank. This design cofferdam material is calculated using the stone material after excavation.本設(shè)計依據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范（SDJ338-89）第二章施工導流的有關(guān)規(guī)定編寫。在對壩址區(qū)域的地形、地質(zhì)資料，水文氣象資料分析的基礎(chǔ)上通過對堰型、隧洞型的定性分析比較，定出隧洞軸線、堰軸線的位置。由于壩址附近有豐富的料場，并且距壩址較近，交通運輸較方便等，綜合考慮最終擬建

6、均質(zhì)土石圍堰。This design is based on the "water conservancy and hydropower engineering construction design code" (SDJ338-89) second chapter of the relevant provisions of the diversion of construction. In the dam site area of terrain, geological information, the hydrological and meteorological da

7、ta analysis based on the weir type, tunnel type of qualitative analysis, set the position of the tunnel axis, weir axis. Due to the near the dam site is rich in material field, and apart from the dam site is near, transportation is convenient, to consider the final proposed homogeneous earth rock co

8、fferdam.Tunnel size 11 x 13.5. The slope is 0.004, No. 1, No. 2 long tunnel diversion tunnel length雙洞的進口高程都為417mDouble hole inlet height are 417m設(shè)計最終成果：說明書一份、計算書一份、設(shè)計圖紙4張及其他計算附圖和附表等。The final results of design: a manual,4 pieces of design drawings and other drawings and calculation schedule etc.關(guān)鍵詞K

9、ey word施工導流調(diào)洪演算隧洞導流圍堰填筑Construction diversion diversion diversion diversion cofferdam filling目錄第1章.基本資料21.1工程概況21.2 施工場地及運輸條件2施工場地21.2.2 運輸條件21.3氣候特征2氣溫2降雨2冰期2風向及風速21.4 水文條件21.5 工程地質(zhì)條件21.6 當?shù)亟ㄖ闆r21.7 壩體混凝土主要特征21.8 其他資料2第2章施工導流設(shè)計22.1 施工導流的方式及適用條件22.1.1 分段圍堰法導流22.1.2 全段圍堰法導流22.1.3 淹沒基坑法導流22.1.4 導流方案的確

10、定22.2 導流方案選擇2水溫特性22.2.2 導流方案的擬定22.2.3 導流標準22.2.4 導流時段劃分2第3章.隧洞設(shè)計23.1 隧洞路線的選擇與布置原則2隧洞路線的選擇23.1.2 隧洞的布置23.2 隧洞的斷面形式與尺寸選擇23.3 隧洞的進口高程及坡降23.4隧洞的進口設(shè)計23.5 隧洞的出口設(shè)計23.6 隧洞的氣蝕破壞及防止措施23.7 圍堰設(shè)計2常用圍堰形及其適用條件23.7.2 圍堰形式的選擇23.7.3 圍堰的平面布置23.8土石圍堰設(shè)計2土石圍堰的結(jié)構(gòu)形式23.8.2 土石圍堰填料選擇23.9土石圍堰斷面尺寸設(shè)計2上下游圍堰斷面尺寸設(shè)計23.9.2 堰頂寬度及圍堰邊坡擬

11、定23.10 圍堰的拆除2第4章隧洞的隧洞的水力計算24.1 隧洞界面參數(shù)24.2 判別流態(tài)24.3 隧洞泄流能力計算24.3.1 自由出流泄流能力計算24.3.2 半有壓流水力計算24.3.3 有壓流水力計算2各種流態(tài)的泄流計算成果24.4 調(diào)洪演算24.5隧洞開挖量估算24.6 上下游圍堰高程的確定24.6截流計算24.7截流時段、截流標準24.8戧堤布置和龍口位置選擇24.9截流方式比較選擇24.10拋投料穩(wěn)定計算24.11截流施工工序24.12截流的施工方法和設(shè)備24.13施工期通航和過筏措施24.14施工期排冰度汛、過冰措施（標準）24.15圍堰的填筑24.16圍堰的施工工藝2、圍堰

12、施工作業(yè)流程2、圍堰施工24.17方案比選2第5章.隧洞封堵25.1封堵體位置及結(jié)構(gòu)體形25.2堵頭長度及穩(wěn)定計算2第6章.基坑排水計算26.1初期排水26.2經(jīng)常性排水26.3排水設(shè)備的選取2第7章.概預(yù)算2第8章.進度控制28.1項目主要工程工期安排2準備工程2施工導流工程2.參考文獻2第1章.基本資料1.1工程概況某工程水利樞紐位于柳河干流上的松濤峽，系一級建筑物，由河床混凝土重力壩、溢洪道，右岸土壩和壩后廠房等部分組成。樞紐的主要任務(wù)是發(fā)電，共裝三臺機組，每臺機組15萬千瓦，發(fā)電最低水位500米，相應(yīng)庫容19.5億立方米。、樞紐的位置右岸適當位置布置有排沙放空洞，可滿足封孔蓄水期對下游

13、100立方米每秒流量的要求。1.2 施工場地及運輸條件施工場地壩址距下游的仙州市河道長約100公里，直線距離50公里，壩址附近皆為高山峽谷地區(qū)。松濤峽長約12公里，上下游均有比較平坦的山間盆地可作為施工場地。樞紐選定壩址位于峽谷尾部，距峽谷出口約1.7公里，壩區(qū)河床兩岸山坡陡峻，成V字形。左岸坡度45°-80°，陡緩相間；右岸坡度60°-85°，兩岸山坡均為黃土覆蓋。壩址河床高程一般為410米，枯水季一般水位為418米，河面寬40-60米，深化偏右岸，最深約10米。壩址左岸山峰起伏高出河面約150米以上。右岸壩頭附近為一狹小丘陵階地，高出河面約110米。

14、與壩區(qū)階地相連的就是地形平坦面積寬闊的李家臺四級階地，高程560-580米。自峽谷出口起，兩岸地勢逐漸開闊，呈狹長的二級階地，高程約430-440米沿柳河右岸距壩址約8公里的舊鎮(zhèn)，附近有寬闊平坦的二級階地。壩內(nèi)河谷兩岸有很多沖溝，左岸主要有壩址下游200米出的滑溝；右岸主要有壩址上游150米處的紅柳溝，下游有劉家溝、金鉤和銀溝等。這些沖溝切割既深且短，均系沿斷層及節(jié)理裂隙發(fā)育而成，與河谷多成70°-80°的交角。由于這些沖溝的切割，使壩區(qū)地形變得非常復(fù)雜，給施工場地布置造成一定困難。壩區(qū)附近可供施工場地布置的地段，有右岸李家溝，峽谷出口下游右岸的明壩和左岸的易家灣等階地，各

15、地段特性如表1·1所示表1·1 各地段特性表順序名稱位置壩址距離（公里）可利用面積（平方公里）高程（米）1李家溝右岸壩址下游1.51.2565-5802明壩右岸壩址下游2.50.5430-4403易家灣右岸壩址下游3.00.3430-4404舊鎮(zhèn)右岸壩址下游8.02.0425-4601.2.2 運輸條件仙州到松濤的公路線為六級公路，已建成通車，線路全長約50公里。對于水路交通，因柳河上游為峽谷，河窄水急，不能通行船只。有國家鐵路干線通過仙州市，可沿柳河岸邊進工地。1.3氣候特征氣溫本區(qū)為大陸性氣候。多年平均溫度9.6，月平均最高氣溫22.9，最低為6.5；絕對最高位39.1

16、，絕對最低為23.1，日最小變幅1.3。壩址附近歷年氣溫觀測統(tǒng)計資料，如表1.2所示。月份項目日平均最高絕對最高日平均最低絕對最低月平均17.513.8-18.3-23.1-6.5214.917.5-15.4-22.1-1.6322.526.9-7.9-16.35.5428.433.2-2.9-8.412.0532.735.53.20.117.4634.236.58.52.921.0735.939.111.79.322.9834.438.310.65.421.5929.131.95.30.516.41023.628.0-2.5-6.610.11117.421.6-10.4-15.31.8127

17、.610.9-15.7-21.6-5.3年平均9.6降雨本地區(qū)雨量稀少，年平均降水量為330.1毫米，最大達471.9毫米，其中60-70集中在7-9月，最大日降雨量為71.8毫米。最長一次降雨延續(xù)時間4晝，最大一次降雨量為21毫米。暴雨常在下午或晚間出現(xiàn)。降雪一般于11月下旬開始，最大一次為20毫米，積雪最大厚度為6厘米，積雪日期一般從11月下旬到次年3月上旬，年平均積雪日數(shù)為21.6日，土壤冰潔程度約1米。本地區(qū)降水統(tǒng)計資料如表1.3和表1.4所示。表1.3壩區(qū)1952-1988年各月降雨量（mm）項目月份123456789101112全年平均1.32.97.913.932.538.362

18、.389.856.619.03.92.0330.5最大16.99.023.427.763.8103.2126.7218.4108.950.613.69.1471.9最小0700.32.15.518.633.212.20.500210.8表1.4 壩區(qū)1985-1988年各月不同降雨量出現(xiàn)天數(shù)統(tǒng)計表降雨量月份（天數(shù)）全年（天數(shù)）123456789101112 5mm以下最多6571318201617118515112最少12461112612951393平均4.32.35.78.7151712149.772.76104.3 5 mm以上最多00002345520016最少000011231100

19、7平均000011.73421.70012.310mm以上最多0000011421006最少0000011210001平均000000.30.7210.7004.320mm以上最多0000001110002最少000000000.70001平均0000000.30.30.70001.7冰期每年11月底或12月初行凌，12月底封凍次年2月底或3月初解凍。冰凍期約2-3個月。冬季行凌初期，多為針狀，薄片狀冰化閉。流冰速度最大為1.45米/秒。春季流冰多為堅硬冰塊，冰厚一般為0.2米，最后可達1米，流冰期一般無大冰塊下泄。風向及風速本地區(qū)春季多風，最大風速為17米/秒，風向多為東北向1.4 水文條件

20、柳河的年最小流量多發(fā)生在1、2月份，3月份上游開始融雪化冰，流量漸增，6月份以后即進入汛期。年最大流量一般發(fā)生在7-9月間。壩址區(qū)實測最大流量為5640m³/s，最小流量為205m³/s，多年平均流量為830m³/s，河水含沙量最大達5kg/m³（7月-9月），最小為0.01kg/m³（1月-2月）。峽內(nèi)流速最大為7m/s，最小為0.8m/s。其流量特征資料列于表1.5和表1.6 表1.5壩址水文站各月不同頻率的瞬時最大流量（m³/s）月份頻率1251020148546243040437024053933713563343723680

21、61556850741310121010709568395235021101816158013206481042703570373024707547049204210365030908513046704030355030209638056204610387031101037003410301027002370111750165015201410129012796759701659601全年63905870513045603810表1.6 壩址水文站不同頻率的月平均流量（m³/s）月份頻率1510208513483273222652182345338327269229346943241

22、0300240458649945832733259595694804253546112071160748240671890102088278562081250105076058053691140870695541480109596305474133851169257948940032812430421406378285全年8406385534464021.5 工程地質(zhì)條件壩區(qū)為高山峽谷區(qū)。狹谷由震旦紀變質(zhì)巖構(gòu)成，其上部為第四紀礫石巖，含沙礫石層及黃土。柳河流向，在壩址附近轉(zhuǎn)為S260°W，河谷呈彎曲形。河谷兩岸變質(zhì)巖頂板出露標高，左岸約為520米，右岸約為515米。在標高515米時，

23、谷寬約為135米，壩址左右岸基巖上直接為黃土覆蓋。壩址去及上下游河床覆蓋層厚5-12米。表面0.3米左右為黃土覆蓋，一下均為卵礫石夾粗、中砂等物構(gòu)成。河床靠右岸有一深槽，順和呈長條狀分布，深槽處水深約10米，覆蓋層厚10-12米，此深槽系河水沿構(gòu)造裂隙侵蝕沖刷而成。壩址河谷及兩岸的變質(zhì)巖只要由云母石英片巖和角閃巖組成，石質(zhì)堅硬，相當于16級巖石分類中的第X級巖石，普氏系數(shù)f=8云母石英片巖極限抗壓強度為1000-1200kg/cm2,角閃片巖極限抗壓強度為900-1200kg/cm2。壩址右岸距河邊480米處，有一天然沖刷的鞍狀地形，溢洪道即建此處，該處系古河道的遺址，兩岸有大小沖溝數(shù)條，與它

24、成70°-80°交角。此壩址處水文地質(zhì)情況，地下水屬裂隙補給水，數(shù)量很少，主要在構(gòu)造裂隙及局部破碎帶內(nèi)。在壩區(qū)變質(zhì)頁巖中還有裂隙承壓水，穩(wěn)定水位432-446米，單款涌水量一般為3L/min，最大為120L/min，隨頁巖裂隙發(fā)育程度、聯(lián)通情況和深度而變化。松濤是地震波及區(qū)，據(jù)上級主管部門提出的松濤水利樞紐地段的地震基本烈度為7度。1.6 當?shù)亟ㄖ闆r壩址上、下游均有砂石材料。特別是壩址下游藏量豐富，開采運輸比較方便，質(zhì)量一般均符合要求，只有砂質(zhì)土尚未找到理想的產(chǎn)地，必要時可采用兩岸的黃土代替。1.7 壩體混凝土主要特征壩體混凝土設(shè)計齡期為90天，水工設(shè)計中內(nèi)部混凝土用10

25、0#，外部混凝土用150#，總混凝土用量比為0.75比0.25.壩體混凝土的容重為2400kg/m3?；炷恋臒釋W指標及各種材料的熱學性能見表1.7和表1.8表1.7 混凝土的熱學指標比熱c（大卡/公斤）導溫系數(shù)a（米²/小時）導熱系數(shù)（大卡/米·小時·）熱交換系數(shù)（大卡/米²·小時·）0.210.00482.410表1.8 混凝土各材料的比熱材料名稱水水泥砂子粗骨料C比熱（大卡/公斤·）1.000.140.190.20混凝土采用600#純熟料水泥，水泥最終水化熱為67大卡/公斤，水泥放熱率m=0.384/天。1.8 其他資

26、料地方工業(yè)、住宅、衛(wèi)生福利和勞動力來源仙州市，有些地方工業(yè)可以利用，這些地方工業(yè)可以考慮在施工期間委托進行部分加工和修配工作。壩區(qū)附近村鎮(zhèn)不多，且民房不多，只能在明壩村和李家臺村用少量民房作為工人臨時住宅，而其他福利設(shè)施及住宅需要建設(shè)。施工期間大批的生活物資和糧食、燃料、日用品等，均需從仙州市運來，當?shù)刂荒芙鉀Q副食品和部分糧食等供應(yīng)。施工期間施工隊伍由公開招標選定。施工用電：初步估計仙州市仙州市可供應(yīng)最高負荷約為1.2萬千瓦。壩址地下水硫酸根含量約2000-3000毫克/升，對一般水泥有硫酸鹽侵蝕性。因此基礎(chǔ)混凝土有抗硫酸鹽侵蝕的要求，鋁酸三鈣的含量應(yīng)該小于5。地下水不宜作為工程用水和生活永生

27、。河水除含沙外，無其他雜質(zhì)，經(jīng)沉淀后可作為工程和生活用水。第2章施工導流設(shè)計施工導流是在江河上修建水利水電工程時，為了使水工建筑物在干地上施工，需要用圍堰維護基坑，并將水流引向預(yù)定的泄水道往下游宣泄的一種工程措施。施工導流設(shè)計的主要任務(wù)是周密的分析研究水文、地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)、樞紐布置及施工條件等基本資料，在保證上述要求的前提下，選定導流標準，劃分導流時段，確定導流設(shè)計流量；選擇導流方案及建筑物的形式；確定導流建筑物的布置構(gòu)造及尺寸；擬定導流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截斷河床水流、攔洪度汛和基坑排水等措施。2.1 施工導流的方式及適用條件施工導流的方式大體上可分為三類，即分段圍堰

28、法導流，全段圍堰法導流和淹沒基坑法導流。2.1.1 分段圍堰法導流分段圍堰法亦稱為分期圍堰法，即用圍堰將水工建筑物分段，分期維護起來并進行施工的方法。所謂分段，就是在空間上用圍堰將建筑物分為若干施工段進行施工。所謂分期，就是在時間上用圍堰將建筑物分為若干期。段數(shù)越多，圍堰工程量越大，施工也越復(fù)雜。同樣，期數(shù)分的越多，工期有可能拖得越長。因此，在工程實踐中，二段二期導流用的最多。分段圍堰法導流一般適用于河床寬，流量大，工期較長的工程，尤其適用于通航河流和冰凌嚴重的河流。這種導流方式的費用較低，國內(nèi)外一些大、中型水利水電工程采用較廣。例如，中國湖北葛洲壩和三峽，江西萬安，遼寧恒仁，浙江富春江，廣西

29、大化等水利樞紐工程都采用這種導流方式。分段圍堰法導流，前期都利用被束窄的原河道導流，后期要通過事先修建的泄水道導流，常見的有以下幾種：底孔導流，壩體缺口導流，束窄河床和明渠導流。2.1.2 全段圍堰法導流就是在河床主體工程的上下游各修建一道斷流圍堰，使水流經(jīng)河床以外的臨時或永久泄水道下泄，主體工程建成或接近建成時，在將臨時泄水道封堵。全段圍堰法導流，一般適用于山區(qū)河流，河谷狹窄，兩岸地形陡峻，山巖堅實的河谷地段。其泄水道類型有以下幾種：隧洞導流，明渠導流，涵管導流。2.1.3 淹沒基坑法導流這是一種輔助導流方法，在全段圍堰法和分段圍堰法中均可使用。尤其適用于洪水流量大，歷史短，而枯水期流量則較

30、小，水位暴漲暴落，變幅很大的山區(qū)河流。上述各種導流方式，應(yīng)根據(jù)工程概況具體分析，在實際工作中由于樞紐布置，建筑物形式以及施工條件不同，必須進行恰當?shù)慕M合，靈活運用，才能合理解決一個工程在整個施工期的導流問題。（依據(jù)松濤水利樞紐工程的特點河床比較窄，且無通航要求，適合采用全段圍堰法導流）2.1.4 導流方案的確定選擇導流方案是應(yīng)考慮一下因素導流方案的選擇受多種因素的影響，一個合理的導流方案，必須在周密研究各種影響因素的基礎(chǔ)上，擬定幾個可能的方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，從中選擇技術(shù)經(jīng)濟指標優(yōu)越的方案。選擇導流方案時應(yīng)考慮的主要因素如下：（1） 水文條件。河流的流量大小，水位變化的幅度，全年流量的變化情況

31、，枯水期的長短，汛期洪水的延續(xù)時間，冬季流冰及冰凍情況等，均直接影響導流方案的選擇。一般來說，對于河床寬，流量大的河流宜采用分段圍堰法導流。對于水位變化幅度大的山區(qū)河流，可采用允許基坑淹沒的導流方法，在一定時期內(nèi)通過過水圍堰和基坑來宣泄洪峰流量。對于枯水期不長的河流，如果不利用洪水期進行施工就會拖延工期。對于有流冰的河流，應(yīng)充分注意流冰的宣泄問題，以免流冰壅塞，影響泄流，造成導流建筑物失事。（2） 地形條件，壩區(qū)附近的地形條件，對導流方案的選擇影響很大。對于寬闊的河流，尤其在施工期間有通航、過筏要求的河流，宜采用分段圍堰法導流。當河床中有天然石島或沙洲時，采用分段圍堰法，更有利于圍堰的布置，特

32、別是縱向圍堰的布置。在河床狹窄，河岸陡峻，山巖堅實的地區(qū)，宜采用隧洞導流。至于平原河道，河流的兩岸或一案比較平坦，或有河灣、老河道可資利用，則應(yīng)采用明渠導流。圍堰的布置有直接影響。若河流兩岸或一岸的巖石堅硬，風化層薄，且抗壓強度足夠時，則選擇隧洞導流較有利。如果巖石的風化層厚且破碎，或有較厚的沉積灘地，則適合采用明渠導流。此外，選擇圍堰形式，基坑是否允許淹沒，能否利用當?shù)夭牧闲拗叩鹊?，也都與地質(zhì)條件有關(guān)。水文地質(zhì)條件則對基坑排水工作，圍堰形式的選擇，導流泄水建筑物的開挖等有很大關(guān)系。因此，為了更好的進行導流方案的選擇，要對地質(zhì)和水文地質(zhì)勘測工作提出專門要求。（3） 水工建筑物的形式及其布置

33、。水工建筑物的形式和布置與導流方案的餓選擇相互影響，因此在決定水工建筑物形式和布置時，應(yīng)考慮并初擬導流方案，而在選擇導流方案時，則應(yīng)充分利用建筑物形式和樞紐布置方面的特點。（4） 施工期間河流的綜合利用。施工期間，為了滿足通航、筏運、供水、灌溉、生態(tài)保護或水電站運行等要求，是導流問題的解決更加復(fù)雜。在通航河道上，大多采用分段圍堰法導流。要求河道在束窄以后仍能便于船只的通行，水深要與船只吃水深度相適應(yīng)，束窄河流的流速一般不超過2.0m/s，特殊情況需與當?shù)睾竭\部門協(xié)商決定。（5） 施工進度、施工方法及施工場地布置。水利水電工程的進度與導流方案密切相關(guān)。通常是根據(jù)導流方案安排控制性進度計劃。在水利

34、水電樞紐施工導流過程中，對施工進度起控制性作用的關(guān)鍵性時段有：導流建筑物的完工期限，截斷河床水流的時間，壩體攔洪的期限，封堵臨時泄水建筑物的時間，以及水庫蓄水發(fā)電的時間等。各項工程的施工方法和施工進度直接影響到各時段中導流任務(wù)的合理性和可能性。在選擇導流方案時，出了綜合考慮以上各方面因素外，還應(yīng)是主體工程盡可能的發(fā)揮效益，簡化導流程序，降低導流費用，是導流建筑物既簡單又使用可靠。2.2 導流方案選擇水溫特性松濤水利樞紐壩址河段徑流量主要來自于降雨，以及融雪的補給。洪水由暴雨形成，汛期為6約至10月，河谷水位暴漲、暴落。多年各月平均流量，最大流量和最小流量見表2.1，各頻率施工洪水成果見表2.2

35、。表 2.1 壩址多年流量統(tǒng)計表（單位：m³/s） 20年一遇月份123456789101112全年最大流量430371615107018163570421040304610301015207015130平均流量32733843249956971110201050870630579421638表2.2 壩址施工洪水成果表頻率1%2%5%10%20%全年最大流量（m³/s）639058705130456038102050192017501610145013401270117010909972840267024302240202028402670243022402020月平均流

36、量116925794894001243042140637813483273222652345338327269346943241030045864994583275959569480425611207116074822.2.2 導流方案的擬定在水利水電工程導流方案的選擇時，要考慮地形、地貌、水文特性、工程主體的形式和布置、施工因素等多方面的因素，其中地形和地貌條件往往是決定導流方案的主要因素。松濤水利樞紐選定壩址位于峽谷尾部，據(jù)峽谷出口約1.7公里，壩址河床兩岸山坡陡峻，成V字形，河床的寬度較窄，故不宜采用分段圍堰法導流。同時綜合壩址處的地形和地貌特征，次樞紐也不具備開挖明渠，采取明渠導流的條

37、件。主要是因為壩址處的埡口處于高程較高處（處于520米以上，高出河床10米以上，不適合初期導流）開挖量大，雖然明渠導流費用較隧洞導流方案低，單明渠導流準備期開挖量大，地面施工干擾大，工期風險難以估計，隱含風險較大。前期導流明渠以及底孔壩段結(jié)構(gòu)混凝土需要按永久建筑物的要求來施工，大型砂石加工及混凝土系統(tǒng)準備建筑進度難以滿足施工要求。因此，在準備期被完成明渠的施工難度較大，截流工期保證率較低。因此，明渠導流的方案顯然是不合理的。壩址河谷及兩岸的變質(zhì)巖主要由云母石英片巖和角閃巖組成，石質(zhì)堅硬，相當于16級巖石分類中的第X級巖石，在巖石地質(zhì)條件上具備開挖隧洞的條件。一般情況下，壩型和河谷的地形往往是導

38、流方案選擇的主要條件之一，此工程河床壩段采用混凝土重力壩。以壩長與壩高的比值=L/H，表示河谷形狀系數(shù)。距統(tǒng)計分析和工程經(jīng)驗，對于混凝土壩，3適合一次攔斷截流和隧洞導流。經(jīng)計算松濤水利樞紐壩址所在地河谷狀系數(shù)=1.633，故適宜采用隧洞導流。雖然隧洞的投資高，但前期項目的施工干擾小，因開挖除渣，混凝土澆筑時段分散，總體強度不高，截流工期有保證，風險明朗，有利于防范。綜合考慮比較，初步擬定隧洞導流方式總體上市可行的，且優(yōu)于其他導流方案。本設(shè)計最終采用隧洞導流。參考以往的工程經(jīng)驗和工程實例，在河谷地段，洪水期洪水多為暴雨形成，河谷水位暴漲暴落，可采用圍堰形式有過水和不過水圍堰。采用過水圍堰在技術(shù)上

39、是可行的。單在本工程中，過水圍堰對基坑沖刷嚴重，采用的安裝設(shè)備安裝期較長，過水圍堰的方案會拖后設(shè)備的安裝和使用，影響工期較大。所以本設(shè)計采用不過水圍堰，不過水圍堰又分為全年擋水圍堰和枯水期擋水圍堰，兩種圍堰的選擇比較詳見圍堰設(shè)計。2.2.3 導流標準松濤水利樞紐系級建筑物，根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計手冊（），表的劃分標準及表的洪水標準，保護永久建筑物的導流建筑物級別為級，相應(yīng)的洪水設(shè)計標準為二十年一遇，枯水期當水圍堰的標準與全年擋水圍堰按同樣標準設(shè)計。見表2.3。表2.3 導流標準表項目枯水期圍堰擋水方案全年圍堰擋水方案擋水時段11月-5月全年設(shè)計標準20年一遇20年一遇設(shè)計流量117051

40、302.2.4 導流時段劃分全年擋水圍堰設(shè)洪水標準為20年一遇。對于枯水期擋水圍堰方案的導流標準，根據(jù)水利水電施工組織設(shè)計手冊（）的規(guī)定，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況選用枯水期20年一遇的洪水。當選擇采用擋水圍堰時，須對枯水期施工時段進行選擇時段短時，導流流量小，導流建筑物布置和施工簡單，造價低，但基坑施工期較短，施工強度大；時段長時，對施工進度有利，單導流建筑物規(guī)模大，造價高，施工難度大。因此，須對進行導流設(shè)計和施工有效期的綜合比較，選定也是選擇導流的重要因素之一?？菟跁r段的劃分見表2.4。表2.4 枯水期時段比較施工枯水段的選擇枯水施工時段（月·日-月·日）項目單位設(shè)計最大流量

41、m³/s1750117037102430截流難度簡單較簡單較困難困難施工有效時間月6587由上表可知，在時段選擇的分析結(jié)果中，在一個枯水期內(nèi)完成截流，基坑排水，基坑開挖和圍堰施工是可行的。選擇11月16日-5月10日這段時期為施工枯水期，不僅截流的難度小，同時也為前期的施工準備和隧洞的施工給予足夠多的時間，因此選擇此枯水時段在技術(shù)上是可行的，不但經(jīng)濟合理，而且減少了工期。第3章.隧洞設(shè)計3.1 隧洞路線的選擇與布置原則隧洞路線的選擇本設(shè)計采用隧洞導流，但隧洞的選擇與合理布置，對減少工程量，降低造價，方便施工，縮短工期等關(guān)系很大。隧洞的布置主要考慮地形和地質(zhì)條件，水流流速和流態(tài)要求。樞

42、紐水工建筑物的布置及是否與永久建筑物結(jié)合等。一般要求如下：（1） 充分利用地形條件，盡量使洞線最短。當壩址位于河灣地段時，宜將隧洞布置在凸岸，呈直線布置。如無河灣，利用沖溝布置洞口，也能使洞線順直。（2） 當洞線必須轉(zhuǎn)彎時，應(yīng)盡量避免急彎，其彎曲半徑一般不小于5倍洞寬，轉(zhuǎn)角不宜大于60°，即彎道切線交角不宜小于120°。曲線段首尾均應(yīng)保持直線段連接，直線段長度不小于五倍洞寬為宜。（3） 為使水流順暢，防止出口水流沖刷對岸及進出口對上下游圍堰的影響，出口段洞線與河道主流方向的夾角一般不大于30°為宜，進口段交角視具體情況可適當放寬。當有通航過筏要求時，其交角應(yīng)按通航

43、等要求確定。進出口距離圍堰堰腳應(yīng)有一定的安全距離，一般不小于10-20米。（4） 洞線應(yīng)盡量選擇巖石新鮮，巖性堅硬，斷層較少，裂縫不發(fā)育的底層，避免通過較大斷層破碎帶。洞線方向與巖層方向盡量呈正交，交角一般不小于45°為宜。避開不利地質(zhì)構(gòu)造。（5） 進出口位置，在選擇洞線的同時，應(yīng)放在地質(zhì)條件較好的部位，以利洞口穩(wěn)定。從地形上看，一般選擇在坡度較陡，巖石出露的位置為好，避免明挖過大，進洞困難。進洞處頂部巖層厚度一般在倍洞徑之間。（6） 進出口高程選擇，需考慮截流，通航，放木要求，封堵條件，泥沙淤積或磨損，方便施工等。一般情況，截流與通航放木均要求進口高程低一些，通常取枯水位以下，如果

44、高程過低，可能造成泥沙淤積或門檻磨損，影響封堵閘門沉放，對施工出渣排水也不利。（7） 隧洞底坡的選擇與進出口高程密切相關(guān)，常去1-4，也有采用平底的。對于無壓隧洞，加大底坡課增大泄水能力，因設(shè)計成陡坡為好，對于有通航放木要求的河道，底坡不宜過大，宜設(shè)計成緩坡。（8） 隧洞應(yīng)有足夠的埋深。局部地段（如通過沖溝，埡口時）的最小埋深一般不小于三倍洞徑。隧洞與永久建筑物的距離應(yīng)盡量避免相互影響，必要時需采取適當措施。（9） 當導流隧洞與永久隧洞結(jié)合時，其布置還應(yīng)滿足永久建筑物的要求。3.1.2 隧洞的布置綜上所述結(jié)合本工程設(shè)計資料及地形圖，綜合分析：左岸比右岸岸坡陡峭，且為河灣凸岸，右岸也較陡，但河床

45、靠右岸有一深槽，深槽處水深約10米，覆蓋層厚度約10-12米，此深槽系河水沿構(gòu)造裂隙侵蝕沖刷而成。若布置在右岸，需挖明渠，使沖溝中的積水引入河道，同時為防止圍堰的沖刷，需設(shè)擋水設(shè)施，增加施工難度和施工經(jīng)費。故經(jīng)比較選擇在左岸開挖隧洞，同時為方便組織施工，節(jié)省人力物力，免修大型施工橋，將兩條隧洞布置在一岸。又由水文資料知此河流量不是很大且無通航及其他要求，故兩條隧洞采用相同斷面，底坡去4，因含沙量大，為防止泥沙淤積或門檻磨損，本著無通航要求的河道在截流許可的條件下，進出口高程應(yīng)盡量高些的原則，進出口高程取枯水位以下1.0米，即418.01.0=417.0米。3.2 隧洞的斷面形式與尺寸選擇隧洞的

46、斷面形式與尺寸的選擇，應(yīng)首先考慮隧洞的工作狀態(tài)。導流隧洞常有明流和壓力流兩種工作狀態(tài)，明、壓流交替不可避免。及時前期導流按明流設(shè)計，中后期施工度汛也可能成為壓力流。因此隧洞斷面形式與儲存，不僅滿足前期導流，還必須考慮中后期施工度汛的要求。在一般情況下都按壓力流設(shè)計，也有少數(shù)設(shè)計成明流。由于明壓交替過渡段的流態(tài)極不穩(wěn)定，隧洞工作狀態(tài)的設(shè)計，應(yīng)力求避免在圍堰最高擋水位置發(fā)生明、壓交替過度狀態(tài)。常用的隧洞斷面形式有圓形、馬蹄形、拱形門等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，水利條件（有壓、無壓、水頭的大?。⒔亓骱屯ê揭?、方便施工等經(jīng)過技術(shù)比較確定。對于拱門形斷面，由于底部過水面積大，截流、通航、放木、施工也比較方便

47、。調(diào)整高度比還有利于圍巖的穩(wěn)定。其高度比一般用，頂拱圓心角為120°-180°，據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)導流隧洞單位面積的過水流量一般在6-20m³/（s ）之間。初步擬定拱形斷面尺寸：頂拱圓心角取為120°，直墻高寬比b=1.25.本設(shè)計采用全年當水圍堰，其設(shè)計流量為5130m³/s，取隧洞單位面積的過水流量為18m³/(s ）則所需隧洞的過流面積為：將Q=5130m³/s，V=18m³/(s ）帶入上式得：A=285。方案一：采用一條隧洞泄流，所需隧洞過流面積A=285；斷面尺寸計算過程：如圖，令弧形半徑R=2f，則底寬：

48、B=2f3.464f，底高H=1.25f，有幾何關(guān)系得，BH=15f²=285，可得f=4.35m，取f=4.4m。則B=3.464f=15.24m；H=4.33f=19.025m。考慮到隧洞襯砌等實際情況，需要適當加大隧洞的開挖面積，故取B=16m，H=20m?？赘?H+f=24.4m，適當?shù)墓案遞=4.4m，隧洞的斷面尺寸為16m×20m。圖3.1 方案一斷面方案二：采用兩條隧洞泄流，故需單挑隧洞過流面積：斷面尺寸計算過程：如圖，令弧形半徑R=2f，則根據(jù)幾何幾何關(guān)系可得f=3.08，取f=3.1m，則底寬：，底高：考慮到隧洞襯砌等實際情況，需要適當加大隧洞的開挖面積，

49、故取L=11m，h=13.5m。孔高H=h+f=16.6m，適當?shù)墓案遞=3.1m，隧洞的斷面尺寸為11m×13.5m。·圖3.2方案二一號洞斷面二號洞斷面3.3 隧洞的進口高程及坡降由于水利樞紐屬于大型建筑物，壩址河床高程為410m，隧洞處頂部巖石通常在1-3倍的洞徑之間。因為沒有通航、放木要求，河中含沙量大，最大約為5kg/m³，考慮到泥沙的淤積，進水高程選在枯水位以下1m，即4181=417m。對于無壓隧洞的底坡取決于進口高程，為了自流排水，便于檢修，底坡應(yīng)大于2，為了便于開挖出渣和襯砌施工，有軌運輸?shù)乃矶吹灼聭?yīng)小于1。經(jīng)綜合分析考慮，本設(shè)計采用底坡為4。方

50、案一：由松濤水利樞紐壩址區(qū)地形圖上量的布置導流隧洞的長度，取L=600m；則方案一隧洞出口高程計算得：417L×4=416m。方案二：由松濤水利樞紐壩址區(qū)地形圖上量的布置導流隧洞的長度，一號洞，二號洞=720Mm，則兩條隧洞的出口高程可計算得：1號洞：2號洞：3.4隧洞的進口設(shè)計洞口的位置，取決于地形，地質(zhì)條件，洞頂巖層厚度應(yīng)滿足隧洞的要求。通常盡量減少明挖，避免開挖高邊坡，不僅有利于縮短工期，在經(jīng)濟上也是合理的。進口段采用塔式建筑物，在山坡前的水庫里建造封閉式的塔，塔頂設(shè)置操作室和啟閉機的進口結(jié)構(gòu)形式。封閉式塔身橫斷面可以是矩形、圓形。本設(shè)計采用矩形斷面，由于隧洞進口位置覆蓋層較薄

51、，不能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求，塔式進水口能夠滿足要求。良好的進口形狀，對于提高進水能力和防止氣蝕破壞具有明顯的效果，在閘門前設(shè)置漸變段，漸變段的長度通常為1-3倍洞寬，采用四分之一橢圓曲線，即：式中a、b分別為橢圓的半長軸和半短軸依據(jù)水利水電施工組織設(shè)計（）表2-4-8如下表3.1a/ha/b2.02.53.03.5對于兩側(cè)和矩形收縮的矩形空口，一般采用a/h=1.0-1.5(h為孔高），a/b=3-4，本設(shè)計采用15.9m，取a/h=1.5，則a=1.5h=1.5×16.6=24.9m，取a=25.0m，由表3.1查得a/b=2.5,則：所以橢圓曲線方程為：隧洞進口段是由喇叭口段的矩形逐

52、漸演變成拱門形，為了使水流連接平順，減少水力損失，漸變段長度一般不小于1-3倍的洞寬，故取漸變段長為30m。其進口形狀見圖3.3圖3.3 進口斷面漸變形狀3.5 隧洞的出口設(shè)計隧洞出口的布置，應(yīng)保持水流的良好銜接，達到消能防沖的目的，出口的高程和形式，不僅影響出口的水流形態(tài)，而且影響洞內(nèi)的流態(tài)。因此，出口形式與布置應(yīng)同進口及洞內(nèi)的流態(tài)成為整體考慮，并通過水工模型試驗驗證。水頭較低時，出口演變不需要布置特殊的消能設(shè)施。由于松濤水利樞紐壩址區(qū)隧洞出口處，巖石堅硬，隧洞的出口布置，應(yīng)保持水流的良好銜接，達到消能反沖的目的。故本設(shè)計采用擴散消能的形式，擴散消能的擴散角一般采用5°-7

53、6;，本設(shè)計擴散角為6°。3.6 隧洞的氣蝕破壞及防止措施導流隧洞多數(shù)時間處于明流狀態(tài)，汛期出現(xiàn)有壓流，常有明、壓流交替過渡，需防止出現(xiàn)氣蝕。只有適當選擇進口的形式和洞內(nèi)流態(tài)，一般不會出現(xiàn)氣蝕。對于導流與泄洪結(jié)合的隧洞，洞內(nèi)流速有可能超過40m/s，極易引起氣蝕破壞。由于本設(shè)計允許最大流速為18m/s，一般不會出現(xiàn)嚴重的氣蝕。為了提高抗氣蝕能力，還必須正確的選擇襯砌材料和混凝土標號。實驗表明，混凝土標號提高（大于R250），水灰比降低（不大于），坍落度減?。ú淮笥?-8）都能使抗氣蝕性能增強?；炷凉橇闲壕鶆?qū)箽馕g有利，即一級配混凝土優(yōu)于二級配，最大粒徑不超過4cm為宜。3.7

54、圍堰設(shè)計圍堰時導流工程中的臨時擋水建筑物，用來維護基坑，保證水工建筑物能在干地施工。在導流任務(wù)完成以后，如果圍堰對永久建筑物的運行有妨礙或沒有考慮作為永久建筑物的一部分時，應(yīng)予以拆除。圍堰作為臨時建筑物，除應(yīng)滿足一般擋水建筑物的基本要求外，其特點為：（1） 施工期短，一般要求在一個枯水期內(nèi)完成，并在當年汛期擋水。（2） 一般需進行水下施工，而水下作用質(zhì)量往往不易保證。（3） 圍堰常拆除，尤其是下游圍堰。因此，對圍堰的基本要求有：（1） 具有足夠的穩(wěn)定性、防滲性、抗沖性和一定的強度要求，在布置上應(yīng)力求水流順暢，不發(fā)生嚴重的局部沖刷。（2） 圍堰基礎(chǔ)及其岸坡連接的防滲處理措施要安全可靠，不致產(chǎn)生嚴