鴿子洞水電站施工導流設計說明書

1、 水利工程施工課程設計說明書（2014-2015年度第1學期） 學 院：_ 長 春 工 程 學 院_ 專 業(yè)： 農 業(yè) 水 利 工 程 班 級： 水利1142 姓 名： xxx 學 號： 小小小 指導老師: 閆雪蓮 2014年09月19日第一部分（一）工程條件鴿子洞水電站是以發(fā)電為主，結合防洪、工業(yè)及生活供水，兼顧灌溉等綜合利用的?。?）型水利樞紐工程，樞紐建筑物包括蓄水池和電站。蓄水池攔河壩為漿砌石重力壩，壩頂長315.0m，最大壩高43.5m，總庫容910萬m3。電站布置在蓄水池攔河壩下游河床右側，裝機容量520kW，裝有2臺單機容量分別為200kW和320kW的機組，水電站年平均發(fā)電量6

2、5.59萬kW.h，通過電站尾水每年可向下游提供270萬m3水量。主要工程量：壩基砂卵石等土石方開挖7.17萬m3，石方明挖5.47萬m3 ，洞挖石方0.04萬m3，土石方回填6.09萬m3，混凝土澆筑3.17萬m3，平硐襯砌混凝土145m3，鋼筋及鋼材制安300t，C10混凝土砌塊石11.94萬m3，M10砂漿砌條石2.93萬m3，砂漿砌塊石385m3，壩基固結灌漿4598m，壩基帷幕灌漿4374m。金屬結構設備安裝各類型閘門7扇，啟閉機7臺，電站裝設型號為HL160-WJ-50、HLA153-WJ-50的混流式機組各1臺。工程所在地對外交通條件較好，現(xiàn)有101國道從其下游通過，從壩址現(xiàn)有砂

3、石路3.5km在三道河子村附近與其相接。壩址下游地勢較開闊，有可供施工時使用的生產及生活設施的場地。工程所用塊石可由蓄水池上游的王土坊村塊石場開采，儲量豐富，完全可滿足本工程之需，運距2.5km左右；混凝土粗骨料由王丈子村的人工料場供應，運距20km左右，砂子可由水庫下游二道河子村附近河道的灘地開采篩分，運距10km左右。施工用電由城西變電站提供，可從該變電站511線路“T”接10kV高壓線路，“T”接地點在王土坊鄉(xiāng)三道河子村附近，距工地3.5km。 工期要求。根據(jù)建設單位意見及工程實際情況，初步擬定工程施工期為三年。（二）水文、氣象條件設計資料1、水文氣象條件鴿子洞水電站壩址區(qū)處于溫濕帶和寒

4、溫帶過渡地帶，屬大陸性燕山山地氣候，四季分明，春季干旱少雨，天氣多變；夏季高溫多雨，多雷雨天氣；秋季天高氣爽，晝暖夜涼；冬季干燥少雪，天氣寒冷。據(jù)統(tǒng)計，年平均氣溫8.0，最高38，最低-23，全年無霜期110170d，多年平均降雨量為560mm，降雨量年內分配極不均勻，年降雨量的7080集中在69月份。受降水不均影響，壩址處洪、枯流量相差懸殊（汛期為7、8兩月，枯水期為9月1日至次年6月30日）。表1壩址處天然河道洪峰流量表重現(xiàn)期 時段20年10年5年汛 期607455293枯水期13月份0.980.750.5246月份92.964.123.99月份42.928.916.51012月份3.73

5、2.711.7695月份101.358.125.0表2攔河壩址下游100m處水位流量關系表水位（m）492493494495496497498499500流量（m3/s）14.868.928253212332227343447586311表3鴿子洞水電站水位面積容積關系曲線水位（m）面積（萬m2）容積（萬m3）水位（m）面積（萬m2）容積（萬m3）4950051433.82224960.60.351535.82574971.41.351638.22944982.23.151740.63344993.25.851842.63755003.89.351944.64195014.613.552046

6、.44645025.418.552148.45125036.224.352250.85615047.331.152352.46135058.438.952454.26665069.848525567215071258.952657.87785081471.952759.88375091887.952861.289851022108529639605112613253064.410235122915953166108951331.619053267.611552、工程地質條件（1）鴿子洞水電站壩址區(qū)河谷兩岸不對稱，左岸較陡，基巖裸露，右側有一、二級階地存在，以緩坡形式分布于右岸。河床寬60m，覆

7、蓋層為砂卵石，一、二級階地表層為砂壤土或含碎石壤土。（2）河床覆蓋層為砂卵石，厚6.37.9m，一、二級階地表層為壤土，厚25m，下部為砂卵石層,厚57m。河床底部及左岸為中、粗花崗巖，巖石堅硬完整，全、強風化厚度0.53m。右壩肩表層為坡殘積（dl+elQ2）的含碎石壤土，厚24m左右；其下為粗?；◢弾r，全強風化厚度約7.6m，主要分布在右壩肩部位；強風化厚度約23.8m，主要分布在壩址區(qū)及右壩肩。（3）現(xiàn)壩址區(qū)地面高程494.9493.4m,壩基的開挖基槽內，人工漿砌石厚度1.72.7m，層底高程492.04491.33m，為弱風化花崗巖，較新鮮完整。其下部混凝土墊層厚度0.82.0m，層

8、底高程490.84488.0m?；炷脸蕼\灰色，局部可見蜂窩，骨料成分為花崗巖，一般粒徑14cm?；炷翂|層下為花崗巖，風化程度以弱風化為主，靠近右側壩肩局部表層存在強風化巖，厚度約2.7m。鉆孔揭露弱風化巖層厚度15.831.8m，未揭穿。（4）庫區(qū)有區(qū)域性的平頂山斷層通過，最近處距右壩肩270m，斷層長度7km，走向NE25，傾向NW，傾角75，斷層膠結比較好，現(xiàn)階段壩址區(qū)測繪及鉆孔揭露巖體未發(fā)現(xiàn)受其影響現(xiàn)象。左、右壩肩巖體節(jié)理發(fā)育情況如下：左壩肩：基槽已開挖至弱風化花崗巖，表層可見風化裂隙，發(fā)育多組節(jié)理，節(jié)理面可見黃褐色銹染，節(jié)理面多呈閉合，局部張開，寬度1cm左右。節(jié)理統(tǒng)計見表3-1。

9、右壩肩：表層強風化花崗巖厚度較薄，節(jié)理發(fā)育，局部張開，寬度0.51cm，節(jié)理面見黃褐色銹染，主要發(fā)育3組節(jié)理，節(jié)理統(tǒng)計見表。表 4 左壩肩節(jié)理統(tǒng)計表走向傾向傾角描述條數(shù)NW305SW45閉合，節(jié)理間距1023cm13NE23SE85閉合，節(jié)理間距2030cm7近EWN80節(jié)理間距15cm左右14表5 右壩肩節(jié)理統(tǒng)計表走向傾向傾角描 述條數(shù)近EWS72節(jié)理閉合，表面張開，寬度0.51cm,節(jié)理間距20cm左右，節(jié)理面可見黃褐色銹染。5近EWN65節(jié)理間距1520cm4NE76NW30節(jié)理間距15cm左右14（5）1976年鉆孔基巖壓水試驗成果表明，單位吸水量值為0.035Lmimmm，屬于微透水

10、。本次勘察地下水位埋深0.131.6m，高程492.64494.37m。壓、注水試驗結果說明雖然局部巖體節(jié)理較發(fā)育，但閉合性較好，連通性差。3、天然建筑材料鴿子洞水電站蓄水池高山環(huán)繞皆為花崗巖，由于節(jié)理方向的影響，花崗巖大體呈方狀，是很好的筑壩材料。70年代水庫施工時，在蓄水池上游王土坊村設了7個采石場，目前平泉縣所需石料皆由上述采石場供應，經調查，石料儲量豐富，可滿足本工程之需，石料運距約2.5km。鴿子洞水電站蓄水池攔河壩壩址附近河灘較窄且河道縱坡較陡，河床覆蓋層以砂卵石為主，并含有大卵石及漂石，中細骨料較少。在攔河壩壩下游20km左右有王丈子人工碎石料場，石子為石灰?guī)r，其品質和儲量滿足要

11、求，可作為工程的粗骨料場；在攔河壩壩下游10km有二道河子砂場，可作為工程的細骨料場。4、設計要求1.要明確課程設計的目的及其重要性，認真領會課程設計的題目，嚴格按照課程設計指導書的要求、基本方法與步驟，積極認真地做好準備工作。2.要有勤于思考、刻苦鉆研的學習精神和嚴肅認真、一絲不茍、有錯必改、精益求精的工作態(tài)度。對有抄襲他人課程設計或找他人代畫設計圖紙、代做課程設計等弄虛作假者一律按成績不及格處理。3.要敢于創(chuàng)新，勇于實踐。掌握課程的基本理論和基本知識，做到概念清楚，計算正確，結構設計合理，實驗數(shù)據(jù)可靠，軟件程序運行良好，繪圖符合標準，說明書撰寫規(guī)范，答辯中回答問題正確。4.設計期間，學生應

12、主要在指定的教室或機房，學生作息時間同上課時間一致。要嚴格遵守學習紀律，遵守作息時間，不得遲到、早退和曠課。如因事、因病不能上課，則需請假。凡未請假或未獲準假擅自不上課者，均按曠課處理。5.要愛護公物，搞好環(huán)境衛(wèi)生，保持教室或實驗室的整潔、衛(wèi)生、安靜。嚴禁將與設計無關的物品如小說、球類、收錄機、耳機、游戲機等帶入設計室或機房內。6.嚴格要求自己，謙虛好學。善于接受教師的指導和聽取同學的意見，認真、獨立完成課程設計圖紙及說明書，并完成設計報告1份 (不少于2000字)。學生的設計作業(yè)（圖紙）應使用計算機打印。 第二部分 施工導流一、 導流方案的選擇與時段劃分選擇導流方案時，主要考慮水文條件、地形

13、條件、工程及水文地質條件、水工建筑物的型式及其布置，施工期河流的綜合利用，施工進度等。分析工程條件的水文資料可知: 壩址處洪、枯流量相差懸殊，故選用圍堰法導流。方案：方案一，枯水期開工采用全段圍堰法導流，汛期采用底孔泄流。 方案二，枯水期開工，采用分段分期導流。一期先修建右岸壩段，汛期利用左岸預留的壩體缺口泄水，一期修建泄水壩段、底孔壩段及其右邊所有壩段，修建至壩體臨時擋水高度。二期修建預留壩體段即左岸壩段，以及剩余的壩體上圍工程。比較兩種方案：第一種方案，枯水期開工全段圍堰法施工。第二種方案，枯水期開工，采用分段圍堰法。考慮右岸壩段有已建壩基，以及調洪計算結果，方案一圍堰過高不給予采用，故采

14、用方案二。方案二于右岸開始施工，右岸地勢平坦且地勢較高枯水期不用圍堰也可以施工。汛期通過左岸預留缺口泄水。分期：第一期第一年4月1日到第二年8月31日，進行壩基基礎開挖，一期圍堰修建以及右岸壩段修建。第二期：從第二年9月1日到第三年10月31日，二期圍堰施工，左岸壩段修建，以及全壩段上部建筑物的修建。二、 各時期圍堰設計1、 確定圍堰型式：因為該水壩屬于四級建筑物，故圍堰屬于五級臨時建筑物。根據(jù)地質和土壤條件，采用土石圍堰。2、 確定圍堰堰頂高程和斷面尺寸：（1） 一期圍堰堰頂高程。根據(jù)水利水電工程施工組織設計規(guī)范。一、二期上游導流圍堰為五級建筑（表）。導流建筑物洪水標準為5年一遇。導流設計流

15、量為293/s.根據(jù)調洪計算： 5年一遇汛期壩體缺口泄流洪水過程線調洪計算表Q1Q平均q1q平均V(萬立米）VZ000.03495.114.514.30.2162928.60.246495.824443.70.3245958.80.57496.276463.880.12966968.960.6996496.39968382.70.3249796.441.0236496.7263133131.9951.0854169167.552.109497.4494199.5198.5750.999230229.63.108498.003249.5248.7250.837269267.853.945498.

16、313281280.50.54293293.154.485498.513261.5262.72-1.3176230232.293.1674498.03203203.845-0.9126176175.42.2548497.53149149.84-0.9072122124.281.3476497.0264112.5112.74-0.2592103101.21.0884496.7889696.115-0.12428991.030.9642496.6647676.335-0.36186361.640.6024496.30251.551.745-0.26464041.850.3378496.038202

17、0.925-0.999上游水位高程為498.52m，根據(jù)不過水圍堰堰頂安全加高下限（表）土石圍堰加高下限為0.5m。上游圍堰波浪爬高取0.5m。上游圍堰堰頂高程H上=H上游水位 +h安全+h波浪=498.52+0.5+0.5=499.52m根據(jù)下表可知：流量Q=293/s時。下游水位為494.05m下游圍堰堰頂高程H下=H下游水位 +h安全+h波浪=494.05+0.5+0.5=495.52m表2攔河壩址下游100m處水位流量關系表水位（m）492493494495496497498499500流量（m3/s）14.868.9282532123322273434475863115年一遇汛期洪水

18、過程線縱向圍堰采用混凝土矩形斷面，壩身段為永久建筑物。（2） 二期圍堰堰頂高程： 二期圍堰采用壩體底孔泄流。泄流公式為：（自由溢流） （有壓出流）。u：流量系數(shù)，一般取0.75w：底孔過水面積(m3)。b：底孔底寬（m）。H1：上游水位到底孔底高程水位差(m)。H2：上游水位到底孔中心高程水位差(m)。上游水位到底孔高程H1,底孔高a若H1/a 1.5 則為有壓出流,流量公式用有壓出流。若H1/a 1.5 則為無壓出流，流量公式用自由溢流計算公式。上游水位與底孔下泄流量關系（無壓出流）。H孔底起算上游高程（m）流量系數(shù)mQ下泄流量（m3/s）上游水位高程m0.10.350.1470 496.6

19、0.40.351.1760 496.90.70.352.7225 497.210.354.6485 497.51.30.356.8902 497.81.60.359.4080 498.11.90.3512.1744 498.42.20.3515.1688 498.72.50.3518.3750 4992.80.3521.7798 499.33.10.3525.3723 499.63.40.3529.1431 499.93.70.3533.0841 500.240.3537.1884 500.54.30.3541.4496 500.84.60.3545.8621 501.14.90.3550.4

20、210 501.45.20.3555.1217 501.7由上表確定水位-泄量曲線（無壓出流）：上游水位與底孔下泄流量關系（有壓出流）。有壓出流流量系數(shù)Q下泄流量（m3/s）上游水位高程m5.30.7587.7879 501.85.60.7591.4221 502.15.90.7594.9172 502.46.20.7598.2880 502.76.50.75101.5471 5036.80.75104.7047 503.37.10.75107.7699 503.67.40.75110.7503 503.97.70.75113.6525 504.280.75116.4825 504.58.30

21、.75119.2453 504.88.60.75121.9456 505.1由上表確定水位-泄量曲線（有壓出流）：5年一遇枯水期底孔泄流洪水過程線調洪計算表Q1Q平均q1q平均V(萬立米）VZ000.8496.510.620.410421.241.2104496.910443.0451.031464.852.2418497.523276.350.70287.852.9438497.913210.59.5750.9991311.33.9428498.31211413.150.91815154.8608498.651615.50.5417165.4008498.851917.5170.541818

22、5.9408499.02861918.750.272019.56.2108499.117420.520.10.4322120.76.6428499.2421.521.350.16222226.8048499.287123.5230.5425247.3448499.44142423.850.1622323.77.5068499.48772222.6-0.6482121.56.8588499.30319.520.25-0.8118196.0488499.0691516.25-1.351213.54.6988498.59210.511.75-1.359103.3488498.0895年一遇枯水期洪水

23、過程線上游水位高程為499.49m，根據(jù)不過水圍堰堰頂安全加高下限（表）土石圍堰加高下限為0.5m。上游圍堰波浪爬高取0.5m。上游圍堰堰頂高程H上=H上游水位 +h安全+h波浪=499.49+0.5+0.5=500.49。根據(jù)表2可知枯水期下游水位高位492.19m.下游圍堰堰頂高程H下=H下游水位 +h安全+h波浪=492.19+0.5+0.5=493.19m。（3）圍堰的斷面尺寸。 根據(jù)水利水電工程施工組織設計手冊土石圍堰堰頂寬度，五級圍堰高度小于15m，上面試算得出的圍堰高程得出圍堰高度小于10m，故圍堰堰頂寬度為3m。迎水面坡度為1:0.5 1:1.75，取1:1.5.背水面坡度為1

24、:1.251:1.75;取1:1.5，心墻頂寬度0.6m1.0m,取0.6m。坡度為0.20.6，取0.2。則二期上游橫向圍堰斷面尺寸如圖：縱向圍堰：一期二期上游圍堰平面布置圖，下游圍堰軸線布置圖。3、確定攔洪度汛高程十年一遇汛期底孔泄流調洪計算表Q1Q平均q1q平均V(萬立米）VZ000.8496.514.59.55.429196.2499.114344359.72595115.92501.4846459.255.136967.521.05502.448374.758.91978229.96503.831339541.0416910871507.93199.5118.4587.5342301

25、28.9158.534511.98288.5138.95161.514347149320.048516.65401159.85260.442455170.7580.49522.3748327.5175.85163.782200181744.272525.4083188181.57.02176182751.292525.53149181-34.56122180716.732524.91112.5178-70.74103176645.992523.636296173-83.1689170562.832522.035276166.5-97.7463163465.092520.022851.5157.

26、5-114.4840152350.612517.412076-60.48上游攔洪高程H上=H上游水位 +h安全+h波浪=525.53+0.5+0.5=526.53m。第三部分 施工截流一、選擇截流方式1、 方式：由于流量小，采用立堵法2、 日期：由于河流枯水期在9月1日6月30日，原則上說應把握時機，選擇最小流量進行，但又要為續(xù)基坑工作和主體建筑物施工留有余地，不致影整個工期，因此截流日期應盡量提前，一般多選擇在枯水期初，流量已有顯著下降時，故將截流日期定于9月1日，流量為13.2/s，相應的河道水位為了492m，龍口選在河床主流部分。3.進行龍口泄量計算設計截流量為13.2/s。查流量系數(shù)m

27、0.320.35，取m0.32，根據(jù)公式Qmb。計算數(shù)值如下：龍口寬度龍口流量底孔流量上游高程上游水位差試算總流量實際流量龍口流速龍口單寬0.53.8512999.354053498.1923.09213.2053513.22.4911387.70259816.4888756.725877497.8582.75813.2147513.22.3527476.4888751.58.3597124.849905497.5922.49213.2096213.22.2364135.57314229.728963.48462497.3762.27613.2135813.22.1372934.864482.

28、510.747442.467818497.1962.09613.2152613.22.0510384.298975311.519771.705288497.0441.94413.2250513.21.9752693.8399223.512.074351.115771496.911.8113.1901313.21.9059753.449816412.527390.687914496.7971.69713.2153113.21.8455213.1318494.512.854050.368794496.6961.59613.2228413.21.7897592.856455513.065310.14

29、2544496.6041.50413.2078613.21.7374082.6130625.513.198720.012934496.5211.42113.2116513.21.6887882.399767613.214720496.4421.34213.2147213.21.6411732.2024546.513.226170496.3731.27313.2261713.21.5984252.034795713.19940496.311.2113.199413.21.558371.8856287.513.206140496.2561.15613.2061413.21.52321.760819

30、813.200470496.2071.10713.2004713.21.4905681.6500598.513.234920496.1651.06513.2349213.21.4620181.55705913.231420496.1251.02513.2314213.21.43431.4701579.513.217130496.0880.98813.2171313.21.4081751.3912761013.200810496.0540.95413.2008113.21.3837331.320081龍口諸水利參素變化規(guī)律圖二 、 確定截流材料的尺寸龍口寬B龍口流速v截流材料尺寸0.52.491

31、1378280.5m*2m裝石竹籠12.3527465481.52.23641312822.1372933912.52.05103774731.975268529麻袋裝土（0.7m*0.4m*0.2m）3.51.90597544641.8455207614.51.78975859851.7374084615.51.68878768461.6411726546.51.59842482571.5583704317.51.523281.49056810650-70kg重塊石8.51.46201833191.4342998299.51.408174535101.383732691三、基坑排水。截流戧堤

32、合龍閉氣后，要排除基坑的積水和滲水?；优潘煞譃椋?、基坑開挖前初期排水，包括基坑積水、基坑給水排水過程中圍堰及基坑的滲水和降水的排除；2、基坑開挖及建筑物施工過程中的經常性排水，包括圍堰和基坑的滲水、降水、巖基沖洗和混凝土養(yǎng)護用水的排除。此處只對基坑進行初期排水，圍堰采用混凝土防滲故圍堰滲水忽略不計。初期排水計算：1、 基坑積水，圍堰采用上游截流，故圍堰水深為過水壩段頂高程到原地面高程h如圖所示。 上游圍堰堰址距壩址為20m。V積水 =S*20+0.5*1.5*h2=970m3根據(jù)多年平均降雨量為560mm，降雨量年內分配極不均勻，年降雨量的7080集中在69月份，選80%降雨量在7、8月

33、份，其中10%在九月份故：9月降雨量為：560*80%*10%=44.8mm?；悠矫婷娣e為781m2 初期排水流量一般根據(jù)地質情況、工程等級、工期長短及施工條件等因素，參考實際工程經驗，按如下公式確定：Q：初期排水流量，m3/s.V：基坑積水體積，m3.T：初期排水時間，s.，土石圍堰取0.75m/d.基坑排水時間不超過3-5d?；优潘x擇為3天，故T為3*24*3600=259200sV=970+2.7=972.7m3Q=3*972.7/T=0.0112m3/s則一天排水量為：972.7m3.排水裝置為離心式水泵，根據(jù)6SA-6型水泵最小排水流量為126m3/h,即0.035m3/s。一

34、天排水流量為1.24m/d基坑水深2.25m，需1.81d。按每天0.75m速度排水則須0.75*781/0.035/3600=4.64h故每天水泵只需工作4.64h。第四部分工程量計算一、 圍堰工程量計算上游圍堰采用就地取材堆石堰殼，粘土心墻。河床有大量卵石和沙礫石，故采用卵石為堰殼材料。圍堰工程量計算（m3）一期圍堰（上）一期圍堰（下）注心墻（m3）堰殼（m3）心墻（m3）堰殼（m3）橫向圍堰405.294814.984894.85二期圍堰（上）二期圍堰（下）心墻（m3）堰殼（m3）心墻（m3）堰殼（m3）5593680.01一期圍堰（上）一期圍堰（下）縱向圍堰1320.66414二、壩體

35、工程量計算 樁號面積平均面積樁距工程量0+092.7-0+122.7544.2539806528.0166993015840.50+122.7-0+152.7511.7794175506.36699033015191.010+152.7-0+182.7500.9545631473.89242723014216.770+182.7-0+212.7446.8302913417.83514563012535.050+212.7-0+242.7388.84342.83436893010285.030+242.7-0+272.7296.8287379250.4365049307513.0950+272.7-0+308.5204