二期圍堰施工組織設(shè)計

1、西藏拉薩河直孔水電站二期導(dǎo)截流施工吳建軍 任躍勤（中國水利水電第七工程局.四川 溫江）摘 要:在西藏直孔水電站建設(shè)過程中，水電七局、基礎(chǔ)局聯(lián)營體與設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主，根據(jù)工程實際采用新技術(shù)、新工藝，保證二期導(dǎo)截流按時完成，為2006年首臺機(jī)發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:二期導(dǎo)截流；截流計算與備料；截流施工1 工程概況西藏拉薩河直孔水電站樞紐建筑物由混凝土壩、堆石壩、引水系統(tǒng)及岸邊廠房系統(tǒng)組成。工程主河床為混凝土壩，最大壩高44.60m，左岸為碎石土心墻堆石壩，最大壩高44.60m，正常蓄水位為3888.00m，總庫容為2.24億m3，調(diào)節(jié)庫容1.07億m3，具年調(diào)節(jié)性能，電站采用混合式開發(fā)，設(shè)計水頭3

2、0.00m，裝機(jī)容量4×25MW，多年平均發(fā)電量4.07億kw·h。2 二期導(dǎo)截流設(shè)計2.1 導(dǎo)流設(shè)計二期導(dǎo)流時段劃分兩個時段，第一導(dǎo)流時段2005年10月2006年2月，采用二期圍堰擋水，河水全部由一期導(dǎo)流底孔、永久沖砂底孔泄流；第二導(dǎo)流時段2006年3月主汛期，采用左岸堆石壩壩體擋水，河水全部由一期導(dǎo)流底孔、永久底孔泄流。根據(jù)導(dǎo)流時段劃分，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為枯期導(dǎo)流和汛期導(dǎo)流?？萜趯?dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、流量Qp=5%=192.00m3/s，上游橫向圍堰堰前水位3854.50m，下游橫向圍堰堰后水位3851.64m；汛期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、流量Qp=2%=2530.00m3/s，上游橫向圍堰堰前水位3

3、869.35m，下游圍堰堰后水位3856.60m。2.2 截流設(shè)計二期截流標(biāo)準(zhǔn)、流量Qp=20%=260.00m3/s，截流時間2005年10月20日，上游橫向圍堰堰前水位3855.08m，下游橫向圍堰堰后水位3852.00m。截流施工方法為單戧立堵法。2.3 圍堰設(shè)計二期圍堰設(shè)計擋水時段2005年10月2006年2月，二期圍標(biāo)準(zhǔn)、流量Qp=10%=525.00m3/s（10月份平均流量），上游橫向圍堰堰前水位3856.50m，下游橫向圍堰堰后水位3852.82m。2.4 圍堰設(shè)計參數(shù)確定二期圍堰平面布置建筑物：上游橫向圍堰、下游橫向圍堰和縱向圍堰。上游橫向圍堰位于上游壩體外，圍堰軸線分為兩段

4、，軸線OA段與0#導(dǎo)墻平行，AB段與壩軸線成10°夾角，左岸偏向上游，軸線OA段樁號0085.71m，OA段長8.37m，圍堰軸線長度為124.27m。下游橫向圍堰軸線與壩軸線平行布置，與號混凝土導(dǎo)墻相接。下游橫向圍堰軸線樁號0+117.70m，圍堰軸線長度148.92m。二期縱向圍堰，利用一期縱向混凝土導(dǎo)墻作二期縱向圍堰。（1） 上游橫向圍堰上游橫向圍堰為枯水期低水圍堰，戧堤與堰體相結(jié)合，戧堤軸線位于圍堰軸線上游側(cè)，軸線距離3.00m。堰頂高程3857.00m，最大堰高9.00m，堰頂寬9.50m，堰體上游面坡比1：2.00，下游面坡比1：1.50，施工過程上、下游坡比按填筑料自然

5、穩(wěn)定坡比控制。戧堤頂高程3855.50m，戧堤頂寬5.00m，戧堤上、下游面坡比均為1：1.00。戧堤用石碴料，堰體加寬、加高用砂卵礫石料填筑。（2） 下游橫向圍堰下游橫向圍堰為枯水期低水圍堰，戧堤與堰體相結(jié)合，戧堤軸線位于圍堰軸線下游側(cè)，軸線距離3.25m。堰頂高程3853.50m，最大堰高5.50m，堰頂寬10.00m，堰體上游面坡比1：2.00，下游面坡比1：1.50。戧堤頂高程3852.50m，戧堤頂寬8.00m，戧堤上、下游面坡比1：1.50。戧堤用石碴料，堰體加寬、加高用砂卵礫石料填筑。（3） 縱向圍堰二期縱向圍堰，利用一期已施工的混凝土左導(dǎo)墻作為二期縱向圍堰。2.5 圍堰防滲設(shè)計

6、2.5.1 圍堰基礎(chǔ)流流計算圍堰基礎(chǔ)滲流計算，采用公式如下：Q=KB（MT）H/（2b+M+T）1/2圍堰施工時段2005年10月11月，枯期導(dǎo)流流量Q=192.00m3/s，漂卵石層滲透系數(shù)的大值K=6.94×10-2cm/s，基礎(chǔ)冰水積卵礫石層滲透系數(shù)的大值K=2.70×10-2cm/s，覆蓋層深度30.00m，堰體防滲采用斜墻、鋪蓋防滲，防滲斜墻底寬1.00m，；堆石壩基礎(chǔ)防滲墻從左至右已施工至樁號（壩）0+182.40m，圍堰滲流計算，詳見表21。圍堰滲流計算表表21堰前水位（M）堰后水位（M）滲流量（M3/S）3854.503853.500.8423852.501

7、.1913851.501.4593850.501.6852.5.2 圍堰防滲設(shè)計（1）圍堰堰體防滲設(shè)計上游橫向圍堰堰體迎水面，采用粘土斜墻、鋪蓋防滲。下游橫向圍堰堰體背水面，采用粘土斜墻、鋪蓋防滲，以減小基坑水流流速和壩體砂卵石拋填料漂移，保證水下拋填料施工質(zhì)量。（2）圍堰基礎(chǔ)防滲設(shè)計根據(jù)圍堰的滲流計算，圍堰截流后的滲流量小，圍堰堰基不做防滲處理，二期基坑為不排水基坑。3 截流計算與備料根據(jù)二期導(dǎo)、截流施工總平面布置，現(xiàn)場的地形條件和水文氣象條件，二期截流采用左、右岸提前預(yù)進(jìn)占，上、下游圍堰均采用單戧進(jìn)占，龍口進(jìn)占為單戧立堵法施工。3.1 截流水力學(xué)計算依據(jù)（1） 束窄河床水位壅高計算分期導(dǎo)流

8、圍堰束窄河床后，即先假設(shè)上游水位Ho天然水流發(fā)生改變，在圍堰上游產(chǎn)生水位壅高，其值可采用如下近似公式計算，算出Z值，以Ztcp與所設(shè)Ho比較，逐步修改Ho值直至接近Ztcp值。計算公式如下：Z=vc2/22gvo2/2gvc=Q/WcWc=bctcp （2） 龍口的水力計算龍口水力計算按照龍口為梯形或三角形過水?dāng)嗝娴膶掜斞?，用簡化寬頂堰公式計算龍口泄流量。計算水位時，假設(shè)龍口上游水位與導(dǎo)流底孔及沖砂底孔水位相等，其總泄流量為截流設(shè)計流量260.00m3/s，根據(jù)一期圍堰截流后造成的河床束窄引起的水力學(xué)指標(biāo)變化后的的流量、水位變化曲線計算出在截流期間的上游水位即導(dǎo)流底孔及底孔泄水水位，以此求出導(dǎo)

9、流底孔與底孔的分流量。龍口不同寬度的泄水曲線計算公式為：Q龍mb（2g）1/2h03/2 （3） 計算導(dǎo)流底孔和底孔的泄流曲線計算公式如下：Q導(dǎo)流底孔mb（2g）1/2h03/2 Q底孔mb（2g）1/2h03/2 3.2 龍口分區(qū)特性截流合龍過程中的水力條件隨戧堤進(jìn)占為變值，各區(qū)拋投料物的粒徑按照可能出現(xiàn)的最不利水力條件計算，并參考其他工程實例調(diào)整。其計算公式如下：DV2/2g×K2（m）3.3 戧堤、截流備料備料基本原則：“利于環(huán)保、保護(hù)生態(tài)、節(jié)約投資、方便施工”，二期截流備料充分利用施工區(qū)域內(nèi)開挖爆破棄碴和臨建拆除塊料，機(jī)械采集、人工加工堆存?zhèn)溆茫瑵M足龍口拋填大塊料需要。4 截

10、流施工4.1 截流施工道路布置二期導(dǎo)截流工程施工，沿左岸上、下游各布置一條施工干道，路面寬10m，最大縱坡為10%，路面為砂卵礫石路面，右岸戧堤預(yù)進(jìn)占利用一期上游橫向圍堰現(xiàn)有道路，在導(dǎo)截流系統(tǒng)啟動前完成右岸上橫圍堰預(yù)進(jìn)占、裹頭的施工。4.2 截流材料參數(shù)（1）圍堰進(jìn)占石碴料場石碴料場位于右岸下游，料源為右岸C標(biāo)大壩、廠房基礎(chǔ)爆破開挖石碴料，儲量和級配滿足截流施工需要，運(yùn)距2.50km。（2）龍口拋填大塊體料根據(jù)水力學(xué)計算龍口最大拋填料粒徑為依據(jù)，備料原則充分利用施工區(qū)內(nèi)的棄碴和不破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)資源為基本原則，龍口拋填大塊體料為防滲墻施工拆除鋼筋混泥土導(dǎo)向槽（斷面面積長×寬1.50

11、15;1.50m），采用人工手風(fēng)鉆解小、打眼穿鋼絲繩連結(jié)成串作為龍口拋填料，備打眼鋼筋混凝土塊體料1203塊，龍口直接自卸不打眼的混凝土塊體料603塊，共計混凝土方量2400m3，堆存在左岸下游道路側(cè)，運(yùn)距為0.50km。（3）防滲土料場防滲土料場為碎石土心墻堆石壩主體工程施工料場，位于右岸壩軸線上游，儲量和含粘量滿足填筑施工需要，運(yùn)距3.50km。（4）圍堰培高、加寬砂卵礫石料場砂卵礫石料場，位于左岸碎石土心墻堆石壩主體工程施工壩殼料場，儲量和質(zhì)量滿足要求，運(yùn)距0.50km。4.3 截流施工二期導(dǎo)截流工程施工，導(dǎo)流條件：右岸溢流壩段內(nèi)設(shè)置三個導(dǎo)流底孔（37×8m、底板高程3852.

12、00m）和永久沖砂底孔（14×5m、底板高程3851.00m）聯(lián)合導(dǎo)流，導(dǎo)流引渠底板高程3852.00m；截流條件：上圍堰軸線河床底高程3848.00m。二期截流施工難點(diǎn)：（1）導(dǎo)流分流條件差，水位雍高至3852.00m以上才能分流；（2）龍口上下游水位差大，河床底漂卵礫石層基礎(chǔ)淘刷嚴(yán)重，龍口護(hù)底難度、強(qiáng)度加大；解決以上問題的方法：（1）上圍堰采用寬戧截流，以分散水流落差，改善龍口水流條件；（2）采取雙戧截流，下游圍堰跟進(jìn)進(jìn)占，以分擔(dān)上游圍堰落差和減小龍口流速；（3）加大龍口段塊料拋投強(qiáng)度，減少龍口基礎(chǔ)淘刷和水位落差。4.3.1 左、右岸預(yù)進(jìn)占和龍口預(yù)留右岸預(yù)進(jìn)占采用石碴料戧堤，分層

13、填筑碾壓，戧堤頂高程3857m，裹頭用鉛絲石籠串護(hù)底，混凝土塊體串護(hù)面和鋼筋石籠串壓項，形成右岸預(yù)進(jìn)占裹頭，戧堤防滲采用粘土斜墻、心墻相結(jié)合防滲體，預(yù)進(jìn)占軸線長度50m。左岸預(yù)進(jìn)占采用砂卵礫石戧堤進(jìn)占，戧堤頂高程由3857m降至3855.50m，戧堤防滲采用粘土斜墻防滲，預(yù)進(jìn)占軸線長度44.27m。龍口預(yù)留寬度30m。4.3.2 截流施工龍口截流施工，于2005年10月19日早晨8：00時開始，于當(dāng)日晚上10：00時完成截流和導(dǎo)流，歷時14h，投入的機(jī)械設(shè)備：混泥土大塊體堆料場16t吊車3臺、15t運(yùn)輸車輛15臺，石碴料場3m3裝截機(jī)3臺、10t運(yùn)輸車輛30臺，龍口工作面TY220推土機(jī)2臺、

14、1.2m3液壓式反鏟2臺、YZ18J自行式振動碾1臺。（1）龍口進(jìn)占、截流龍口分為上龍口和下龍口戧堤進(jìn)占，上龍口領(lǐng)先下龍口2m，上龍口拋填料為鋼筋混凝土串塊，拋投方向向上游傾斜，拋投機(jī)具為推土機(jī)和反鏟；下龍口拋填料為鉛絲石籠串、鋼筋石籠串護(hù)腳，石碴料填充斷面推進(jìn)；龍口進(jìn)占、合龍最大拋投強(qiáng)度719m3/h，平均拋投強(qiáng)度472.50m3/h，龍口進(jìn)占、截流實測流速詳見表41。上游圍堰龍口進(jìn)占、截流實測流速表表41流量（M3/S）水位（M）水面寬（M）流速圍堰上游圍堰下游信號數(shù)（次）/秒V2003853.163851.8323.016/303.142003853.703851.7019.417/30

15、3.332003853.753851.6918.518/313.422003853.803851.6817.318/303.531983853.903851.6816.518/303.531983853.953851.6815.219/323.611963854.003851.6812.820/323.801933854.053851.6712.020/313.931893854.083851.679.821/314.121893854.203851.668.7計算4.861893854.353851.667.0計算5.721893854.703851.656.0計算6.221893854.7

16、53851.655.1計算6.931893854.803851.640.8計算7.821893854.823851.640備注1、儀器型號LS253A旋漿型式（儀器編號010476），測量范圍010m/s。2、計算公式V=0.2945×20×信號數(shù)/T（秒）+0.001。3、本次測流為岸邊水面流速。（2）圍堰培厚、加高圍堰截流斷面培厚，采用級配砂卵礫石料沿圍堰上游面拋填，用以堵塞戧堤中的透水通道、培厚圍堰斷面；圍堰加高料采用石碴料加高和用以圍堰下游斷面加寬，推土機(jī)平整、自行式振動碾碾壓密實。5 圍堰閉氣圍堰閉氣采取堰體防滲、堰基不作防滲的原則，堰體防滲在圍堰培厚、加高后進(jìn)行，防滲采用粘土斜墻、鋪蓋防滲，施工采用10t自卸汽車向上游卸料、反鏟拋料的施工方法，形成斜墻和鋪蓋防滲體。6 基坑排水二期基坑依據(jù)圍堰防滲設(shè)計，基坑為不排水基坑。二期基坑主體結(jié)構(gòu)建筑物為碎石土心墻堆石壩，壩基防滲結(jié)構(gòu)為混凝土防滲墻、帷幕灌漿，防滲墻墻頂高程3859m，壩體防滲結(jié)構(gòu)為碎石土心墻，心墻防滲底高程3855m，高程3855m以下壩體填筑料為砂卵礫石料，截流閉氣后基坑水位3851.00m，壩體填筑水下部份采用拋填，填至水面以上0.50m后采用分層填筑碾壓。7 結(jié)語西藏拉薩河直孔水電站二期導(dǎo)截流工程施工，實現(xiàn)了按期導(dǎo)截流，為高原水電站河道導(dǎo)、截流工程施工積累了