松濤水利樞紐設(shè)計(jì)

河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGEPAGE87目錄1基本資料 41.1工程概況 41.2施工場(chǎng)地及運(yùn)輸條件 51.3氣候特征 51.3.1氣溫 51.3.2降雨 51.3.3冰期 71.3.4風(fēng)向與風(fēng)速 71.4水文條件 71.5工程地質(zhì)條件 81.6當(dāng)?shù)亟ㄖl件 91.7壩體混凝土主要特征 91.8其他資料 92施工導(dǎo)流設(shè)計(jì) 112.1施工導(dǎo)流的方式及適用條件 112.1.1分段圍堰法導(dǎo)流 112.1.2全段圍堰法導(dǎo)流 112.1.3淹沒(méi)基坑法導(dǎo)流 122.1.4導(dǎo)流方案的選定 122.2導(dǎo)流方案選擇 132.2.1水文特性 132.2.2導(dǎo)流方案的擬定 142.2.3導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) 152.2.4導(dǎo)流時(shí)段的劃分 153.隧洞設(shè)計(jì) 173.1導(dǎo)流隧洞的布置 173.1.1隧洞路線的選擇與布置原則 173.1.2隧洞的布置 183.2隧洞的斷面形式與尺寸選擇 183.3隧洞的進(jìn)口高程及坡降 193.4隧洞的進(jìn)口設(shè)計(jì) 203.5隧洞的出口設(shè)計(jì) 213.6隧洞的氣蝕破壞及防止措施 213.7圍堰介紹 213.7.1常用的圍堰型式及適用條件 223.7.2圍堰形式的選擇 233.7.3圍堰的平面布置 243.8土石圍堰設(shè)計(jì) 253.8.1土石圍堰的結(jié)構(gòu)形式 253.8.2土石圍堰填料選擇 263.9土石圍堰斷面尺寸設(shè)計(jì) 273.9.1上、下游圍堰斷面尺寸設(shè)計(jì) 273.9.2堰頂寬度及圍堰邊坡擬定 293.10圍堰的拆除 314導(dǎo)流隧洞的水力計(jì)算 324.1隧洞截面參數(shù) 324.2流態(tài)判別 324.2.1一號(hào)隧洞的流態(tài)判別(短) 324.2.2二號(hào)隧洞的流態(tài)判別(長(zhǎng)) 344.3隧洞泄流能力計(jì)算 354.3.1自由出流泄流能力計(jì)算 354.3.2半有壓流水利計(jì)算 374.3.3有壓流水力計(jì)算 384.3.4各種流態(tài)的泄流計(jì)算成果 384.4調(diào)洪演算 394.5上下游圍堰高程的確定 425導(dǎo)流隧洞施工 455.1隧洞施工方式的比較及選取 455.2隧洞開(kāi)挖方法 465.2.1隧洞開(kāi)挖方法的確定 475.3光面爆破開(kāi)挖設(shè)計(jì) 485.3.1掏槽爆破的形式 485.3.2炮孔形式 495.3.3炮孔的布置 505.4鉆孔爆破基本參數(shù) 505.4.1單位巖體炸藥消耗量 505.4.2開(kāi)挖斷面鉆孔數(shù)量 515.4.3爆破參數(shù) 515.4.4上層導(dǎo)洞炮孔參數(shù)成果表 545.5導(dǎo)洞中下層大斷面深孔爆破設(shè)計(jì) 545.5.1深孔爆破梯段高度及單位耗藥量 545.5.2深孔爆破其他參數(shù) 545.6出渣方式與設(shè)備的確定 555.6.1裝渣與運(yùn)輸方式選擇 555.6.2出渣運(yùn)輸方式的選擇 565.6.3出渣設(shè)備選擇的基本原則 565.6.4無(wú)軌運(yùn)輸裝巖設(shè)備選擇 575.6.5無(wú)軌運(yùn)輸車輛的選擇 575.6.6棄渣場(chǎng)規(guī)則要求 575.6.7出渣裝挖設(shè)備生產(chǎn)率計(jì)算 585.7開(kāi)挖循環(huán)作業(yè) 635.7.1開(kāi)挖循環(huán)作業(yè) 635.7.2循環(huán)作業(yè)時(shí)間 645.7.3開(kāi)挖作業(yè)循環(huán)的編制 666隧洞的噴錨支護(hù)設(shè)計(jì) 676.1新奧法施工的基本原理 676.2隧洞的噴錨支護(hù)設(shè)計(jì) 676.3錨桿形式的運(yùn)用及計(jì)算 686.3.1錨桿形式的選用 696.3.2楔縫式錨桿參數(shù) 696.4噴混凝土施工工藝及流程 716.4.1噴混凝土施工工藝 716.4.2施工技術(shù)要求 717隧洞封堵 737.1封堵體位置及結(jié)構(gòu)體形 737.2堵頭長(zhǎng)度和穩(wěn)定計(jì)算 738施工進(jìn)度 768.1施工總進(jìn)度的任務(wù) 768.2施工進(jìn)度表示類型 768.3地下工程施工進(jìn)度 768.4隧洞工程 778.5施工的進(jìn)度的編制 778.5.1開(kāi)挖進(jìn)度 778.5.2混凝土襯砌進(jìn)度 788.5.3回填與固結(jié)灌漿進(jìn)度 788.5.4施工進(jìn)度計(jì)劃表的繪制 789施工總布置 809.1施工總布置概述 809.1.1施工總布置應(yīng)著重研究 809.1.2施工總布置的原則 809.1.3基本資料 809.2內(nèi)外交通 819.2.1對(duì)外交通 819.2.2場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸 819.3大型施工設(shè)施 819.3.1左岸砂石料系統(tǒng) 819.3.2右岸混凝土拌和系統(tǒng) 829.4輔助企業(yè)和倉(cāng)庫(kù) 82參考文獻(xiàn) 841基本資料1.1工程概況松濤水利樞紐位于柳河干流上的松濤峽，系一級(jí)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。樞紐主要任務(wù)是發(fā)電，共裝三臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組15萬(wàn)千瓦，發(fā)電的最低水位為500米，相應(yīng)庫(kù)容19.5億立方壩址距下游的仙州市河道長(zhǎng)約100公里，直線距離約50公里，壩址附近皆為高山峽谷地區(qū)。松濤峽長(zhǎng)約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°壩址河床高程一般為410米，枯水季一般水位為418米，河面寬50～60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米自峽谷出口起，兩岸地勢(shì)逐漸開(kāi)闊，呈狹長(zhǎng)的二級(jí)階地，高程約430～440米，沿柳河右岸距壩址約8公里壩內(nèi)河谷兩岸有很多沖溝，左岸主要有壩址下游200米處的滑溝；右岸主要有壩址上游150米處的紅柳溝，下游的劉家溝、金溝和銀溝等。這些沖溝切割既深且短，均系沿?cái)鄬蛹肮?jié)理裂隙發(fā)育而成，與河谷多成70°～80壩區(qū)附近可供施工場(chǎng)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距壩址離（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易家灣左岸壩址下游3．00．3430～4404舊鎮(zhèn)右岸壩址下游8．02．0425～4601.2施工場(chǎng)地及運(yùn)輸條件仙州市到松濤的公路線為六級(jí)公路，已建成通車，路線全長(zhǎng)約50公里1.3氣候特征1.3.1氣溫本區(qū)為大陸性氣候。多年平均溫度為9.6℃，月平均最高溫度為22.9℃，最低為－6.5℃；絕對(duì)最高為39.1℃，絕對(duì)最低為-23.1℃，日最小變幅1.3表1·2壩區(qū)1953～1988年氣溫（℃）特征項(xiàng)目月份日平均最高絕對(duì)最高日平均最低絕對(duì)最低月平均17.513.8-18.3-23.1-6.5214.917.5-15.4-22.1-1.6322.526.9-7.9-16.35.5428.433.2-2.9-8.412.0532.735.53.20.117.4634.236.58.52.921.0735.939.111.79.322.9834.438.310.65.421.5929.131.95.30.516.41023.628.0-2.5-6.610.11117.421.6-10.4-15.31.8127.610.9-15.7-21.6-5.31.3.2降雨本地區(qū)雨量稀少，年平均降水量為330.1毫米，最大達(dá)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(zhǎng)一次降水延續(xù)時(shí)間4降雪一般于11月下旬開(kāi)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，土壤冰結(jié)深度約本地區(qū)降水統(tǒng)計(jì)資料如表1·3和表1·4。表1·3壩區(qū)1952～1988年各月降水量（毫米）月份項(xiàng)目123456789101112全年平均1.32.97.913.932.538.362.389.856.619.03.92.0330.5最大16.99.023.427.763.8103.2126.7218.4108.950.613.69.1471.9最小0700.32.15.018.633.212.20.500210.8表1·4壩區(qū)1985～1988年各月不同降水量出現(xiàn)天數(shù)統(tǒng)計(jì)表降水量月份（天數(shù)）全年（天數(shù)）1234567891011125mm以下最多6571318201617118515112最少12461112612951393平均4.32.35.78.7151712149.772.76104.35mm以下最多00002345520016最少0000112311007平均000011.73421.70012.310mm以上最多0000011421006最少0000011210001平均000000.30.7210.3004.320mm以上最多0000001110002最少000000000.70001平均0000000.30.30.70001.71.3.3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(gè)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，最小為0.95米／秒。春季流冰多為堅(jiān)硬冰塊，冰厚一般為0.2米1.3.4風(fēng)向與風(fēng)速本地區(qū)春季多風(fēng)，最大風(fēng)速為17m／s，風(fēng)向多為東北向。1.4水文條件柳河的年最小流量多發(fā)生在1、2月份，3月份上游開(kāi)始融雪化冰，流量漸增，6月份以后即進(jìn)入汛期。年最大流量一般發(fā)生在7～9月間。壩址區(qū)實(shí)測(cè)最大流量為5640，最小流量為205，多年平均流量為830；河水含沙量最大達(dá)5（7～9月），最小為0.01（1～2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1·6。表1·5壩址水文站各月不同頻率的瞬時(shí)最大流量（）頻率月份1％2％5％10％20％14854624304043702405393371356334372368061556850741310121010709568395235021101816158013206481042703570373024707547049204210365030908513046704030355030209638056204610387031101037003410301027002370111750165015201410129012796759701659601全年63905870513045603810表1·6壩址水文站不同頻率的月平均流量（）頻率月份1％5％10％20％85％134832732226521823453383272692293469432410300240458649945832733259595694804253546112071160748240671890102088278562081250105076058053691140870695541480109596305474133851169257948940032812430421406378285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(jì)變質(zhì)巖構(gòu)成，其上部為第四紀(jì)礫石巖，含砂礫石層及黃土。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(biāo)高，左岸約520米，右岸約515米。在標(biāo)高515米壩址區(qū)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，以下均由卵礫石夾粗、中砂等物構(gòu)成。河床靠右岸有一深槽，順河呈長(zhǎng)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)巖主要由云母石英片巖和角閃巖組成，石質(zhì)堅(jiān)硬，相當(dāng)于16級(jí)巖石分類中的第X級(jí)巖石，普氏系數(shù)f=8云母石英片巖極限抗壓強(qiáng)度為1000～1200，角閃片巖極限抗壓強(qiáng)度為900～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，兩側(cè)有大小沖溝數(shù)條，與它成70°～80°此壩址處水文地質(zhì)情況，地下水屬裂隙補(bǔ)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(yè)巖中還有裂隙承壓水，穩(wěn)定水位432～446米，單寬涌水量一般為3，最大為120，隨巖石裂隙發(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(jí)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(dāng)?shù)亟ㄖl件壩址上、下游均有砂石材料。特別是壩址下游藏量豐富，開(kāi)采運(yùn)輸比較方便，質(zhì)量一般皆符合要求，只有砂質(zhì)土尚未找到理想的產(chǎn)地，必要時(shí)可以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的設(shè)計(jì)齡期為90天，水工設(shè)計(jì)中內(nèi)部混凝土用100＃，外部混凝土用150＃。總混凝土用量比為0.75比0.25。壩體混凝土的配合比見(jiàn)表15?；炷恋娜葜貫?400?；炷恋臒釋W(xué)指標(biāo)及各種材料的熱學(xué)性能見(jiàn)表1·7表1·8。表1·7混凝土的熱學(xué)指標(biāo)比熱C（大卡／公斤℃）導(dǎo)溫系數(shù)a（米2／小時(shí)）導(dǎo)熱系數(shù)λ(大卡／米·小時(shí)·℃)熱交換系數(shù)β(大卡／米2·小時(shí)·℃)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，水泥放熱速率m=0.384／天。1.8其他資料地方工業(yè)、住宅、衛(wèi)生福利和勞動(dòng)力來(lái)源仙州市，有些地方工業(yè)可以利用，這些地方工業(yè)可考慮在施工期間委托進(jìn)行部分加工和修配工作。壩區(qū)附近村鎮(zhèn)不多，且民房數(shù)量不多，只能在明壩村和李家臺(tái)村用少量民房作為工人臨時(shí)住宅。而其它福利設(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(yùn)來(lái)，當(dāng)?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(duì)伍由公開(kāi)招標(biāo)選定。施工用電：初步估計(jì)仙州市可供應(yīng)量最高負(fù)荷約1.2萬(wàn)千瓦。壩址區(qū)地下水硫酸根（）含量約2000～3000毫克／升，對(duì)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)小于5％。地下水不宜作為工程用水和生活用水。河水除含沙外，無(wú)其它雜質(zhì)，經(jīng)沉淀處理后可作為工程和生活用水。2施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)施工導(dǎo)流是在江河上修建水利水電工程時(shí)，為了使水工建筑物干地上施工，需要用圍堰維護(hù)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(dǎo)流設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是周密地分析研究水文、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(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，劃分導(dǎo)流時(shí)段，確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量；選擇導(dǎo)流方案及建筑物的型式；確定導(dǎo)流建筑物的布置構(gòu)造及尺寸；擬定導(dǎo)流建筑物修建、拆除、堵塞的施工方法以及截?cái)嗪哟菜?、攔洪度汛和基坑排水等措施。2.1施工導(dǎo)流的方式及適用條件施工導(dǎo)流的方式大體上可分為三類，即分段圍堰法導(dǎo)流，全段圍堰法導(dǎo)流和淹沒(méi)基坑法導(dǎo)流。2.1.1分段圍堰法導(dǎo)流分段圍堰法亦稱分期圍堰法，即用圍堰將水工建筑物分段，分期維護(hù)起來(lái)并進(jìn)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(jìn)行施工。所謂分期，就是在時(shí)間打夯用圍堰將建筑物分為若干期。段數(shù)分的愈多，圍堰工程量愈大，施工也愈復(fù)雜。同樣，期數(shù)分的愈多，工期有可能拖得愈長(zhǎng)。因此，在工程實(shí)踐中，二段二期導(dǎo)流用的最多。分段圍堰法導(dǎo)流一般適用于河床寬，流量大，工期較長(zhǎng)的工程，尤其適用于通航河流和冰凌嚴(yán)重的河流。這種導(dǎo)流方式的費(fèi)用較低，國(guó)內(nèi)外一些大，中型水利水電工程采用較廣。例如，中國(guó)湖北葛洲壩和三峽，江西萬(wàn)安，遼寧恒仁，浙江富春江，廣西大化等水利樞紐工程都采用這種導(dǎo)流方式。分段圍堰法導(dǎo)流，前期都利用被束窄的原河道導(dǎo)流，后期要通過(guò)事先修建的泄水道導(dǎo)流，常見(jiàn)的有以下幾種：底孔導(dǎo)流，壩體缺口導(dǎo)流，束窄河床和明渠導(dǎo)流。2.1.2全段圍堰法導(dǎo)流就是在河床主體工程的上下游各建一道斷流圍堰，使水流經(jīng)河床以外的臨時(shí)或永久泄水道下泄，主體工程建成或接近建成時(shí)，再將臨時(shí)泄水道封堵。全段圍堰法導(dǎo)流，一般適用于山區(qū)河流，河谷狹窄，兩岸地形陡峻，山巖堅(jiān)實(shí)的河谷地段。其泄水道類型有以下幾種：隧洞導(dǎo)流，明渠導(dǎo)流，涵管導(dǎo)流。2.1.3淹沒(méi)基坑法導(dǎo)流這是一種輔助導(dǎo)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，歷時(shí)短，而枯水期流量則很小，水位暴漲暴落，變幅很大的山區(qū)河流。上述各種導(dǎo)流方式，應(yīng)根據(jù)工程概況具體分析，在實(shí)際工作中由于樞紐布置，建筑物型式以及施工條件不同，必須進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕M合，靈活運(yùn)用，才能合理解決一個(gè)工程在整個(gè)施工期間的導(dǎo)流問(wèn)題。（依據(jù)松濤水利樞紐工程的特點(diǎn)河床比較窄，且無(wú)通航要求，適合采用全段圍堰法導(dǎo)流）2.1.4導(dǎo)流方案的選定選擇導(dǎo)流方案時(shí)應(yīng)考慮下列因素導(dǎo)流方案的選擇受多種因素的影響，一個(gè)合理的導(dǎo)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(gè)可能的方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從中選擇技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越的方案。選擇導(dǎo)流方案時(shí)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，枯水期的長(zhǎng)短，汛期洪水的延續(xù)時(shí)間，冬季的流冰及冰凍情況等，均直接影響導(dǎo)流方案的選擇。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于河床寬，流量大的河流宜采用分段圍堰法導(dǎo)流。對(duì)于水位變化幅度大的山區(qū)河流，可采用允許基坑淹沒(méi)的導(dǎo)流方法，在一定時(shí)期內(nèi)通過(guò)過(guò)水圍堰和基坑來(lái)宣泄洪峰流量。對(duì)于枯水期不長(zhǎng)的河流，如果不利用洪水期進(jìn)行施工，就會(huì)拖延工期。對(duì)于有流冰的河流，應(yīng)充分注意流冰的宣泄問(wèn)題，以免流冰壅塞，影響泄流，造成導(dǎo)流建筑物失事。（2）地形條件。壩區(qū)附近的地形條件，對(duì)導(dǎo)流方案的選擇影響很大。對(duì)于寬闊的河流，尤其在施工期間有通航，過(guò)伐要求的河流，宜采用分段圍堰法導(dǎo)流。當(dāng)河床中有天然石島或沙洲時(shí)，采用分段圍堰法，更有利于圍堰的布置，特別是縱向圍堰的布置。在河床狹窄，河岸陡峻，山巖堅(jiān)實(shí)的地區(qū)，宜采用隧洞導(dǎo)流。至于平原河道，河流的兩岸或一岸比較平坦，或有河彎，老河道可資利用，則宜采用明渠導(dǎo)流。（3）地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。河道兩岸及河床的地質(zhì)條件對(duì)導(dǎo)流方案的選擇與導(dǎo)流建筑物的布置有直接影響。若河流兩岸或一岸的巖石堅(jiān)硬，風(fēng)化層薄，且抗壓強(qiáng)度足夠時(shí)，則選擇隧洞導(dǎo)流較有利。如果巖石的風(fēng)化層厚且破碎，或有教厚的沉積灘地，則適合采用明渠導(dǎo)流。此外，選擇圍堰型式，基坑是否允許淹沒(méi)，能否利用當(dāng)?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(duì)基坑排水工作，圍堰型式的選擇，導(dǎo)流泄水建筑物的開(kāi)挖等有很大的關(guān)系。因此，為了更好地進(jìn)行導(dǎo)流方案的選擇，要對(duì)地質(zhì)和水文地質(zhì)勘測(cè)工作提出專門要求。（4）水工建筑物的型式及其布置。水工建筑物的型式和布置與導(dǎo)流方案的選擇相互影響，因此在決定水工建筑物型式和布置時(shí)，應(yīng)該考慮并初擬導(dǎo)流方案，而在選定導(dǎo)流方案時(shí)，則應(yīng)該充分利用建筑物型式和樞紐布置方面的特點(diǎn)。（5）施工期間河流的綜合利用。施工期間，為了滿足通航、伐運(yùn)、供水、灌溉、生態(tài)保護(hù)或水電站運(yùn)行等要求，使導(dǎo)流問(wèn)題的解決更加復(fù)雜。在通航河道上，大都采用分段圍堰法導(dǎo)流。要求河道在束窄以后，河寬仍能便于船只的通行水深要與船只吃水深度相適應(yīng)，束窄斷面的最大流速一般不得超過(guò)。2.0米/（6）施工進(jìn)度、施工方法及施工場(chǎng)地布置。水利水電工程的進(jìn)度與導(dǎo)流方案密切相關(guān)。通常是根據(jù)導(dǎo)流方案安排控制性進(jìn)度計(jì)劃。在水利水電樞紐施工導(dǎo)流過(guò)程中，對(duì)施工進(jìn)度起控制作用的關(guān)鍵性時(shí)段有：導(dǎo)流建筑物的完工期限，截?cái)嗪哟菜鞯臅r(shí)間，壩體攔洪的期限，封堵臨時(shí)泄水建筑物的時(shí)間，以及水庫(kù)蓄水發(fā)電的時(shí)間等。各項(xiàng)工程的施工方法和施工進(jìn)度直接影響到各時(shí)段中導(dǎo)流任務(wù)的合理性和可能性。在選擇導(dǎo)流方案時(shí)，除了綜合考慮以上各方面因素外，還應(yīng)使主體工程盡可能及早發(fā)揮效益，簡(jiǎn)化導(dǎo)流程序，降低導(dǎo)流費(fèi)用，使導(dǎo)流建筑物既簡(jiǎn)單又適用可靠。2.2導(dǎo)流方案選擇2.2.1水文特性松濤水利樞紐壩址河段徑流量主要來(lái)自降雨，以及融雪的補(bǔ)給。洪水由暴雨形成，汛期為6月至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(jiàn)表2·1，各頻率施工洪水成果見(jiàn)表2·2。表2·1壩址多年流量統(tǒng)計(jì)表（單位：m3／s）20年一遇月份123456789101112全年月最大流量430371615107018163570421040304610301015207015130月平均流量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）6390587051304560381011.1～5.312050192017501610145011.16～5.10134012701170109099710.1～6.304710429037103260279010.16～6.1528402670243022402020月平均流量116925794894001243042140637813483273222652345338327269346943241030045864994583275959569480425611207116074822.2.2導(dǎo)流方案的擬定在水利水電工程導(dǎo)流方案的選擇時(shí)，要考慮地形，地貌，水文特性，工程主體的形式和布置，施工因素等諸多因素，其中地形和地貌條件往往是決定導(dǎo)流方案的主要因素。松濤水利樞紐選定壩址位于峽谷尾部，距峽谷出口約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導(dǎo)流。同時(shí)綜合壩址處的地形和地貌特征，此樞紐也不具備開(kāi)挖明渠，采取明渠導(dǎo)流的條件。主要因?yàn)閴沃诽幍膱嚎谔幱诟叱梯^高處（處于520m以上，高出河床10m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(jiān)硬，相當(dāng)于16級(jí)巖石分類中的第X級(jí)巖石，在巖石地質(zhì)條件上具備了開(kāi)挖隧洞的條件。一般情況下，壩型和河谷地形往往是導(dǎo)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(zhǎng)與壩高的比值η=L／H，表示河谷形狀系數(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于混凝土壩，η<3適合一次攔斷截流和隧洞導(dǎo)流。經(jīng)計(jì)算，松濤水利樞紐壩址所在地河谷狀系數(shù)η=1.63<3,故適宜采用隧洞導(dǎo)流。雖然隧洞的投資高，但前期項(xiàng)目的施工干擾小，因開(kāi)挖出渣，混凝土澆筑時(shí)段分散，總體強(qiáng)度不高，截流工期有保證，風(fēng)險(xiǎn)明朗，有利于防范。綜合考慮比較，初步擬訂隧動(dòng)導(dǎo)流方式總體上是可行的，且優(yōu)于其他導(dǎo)流方案。本設(shè)計(jì)最終決定采用隧洞導(dǎo)流。參考以往的工程經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)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，可采用的圍堰形式有過(guò)水和不過(guò)水圍堰。采用過(guò)水圍堰在技術(shù)上是可行的。但在本工程中，過(guò)水圍堰對(duì)基坑沖刷嚴(yán)重，采用的澆注設(shè)備安裝期較長(zhǎng)，過(guò)水圍堰的方案會(huì)拖后設(shè)備的安裝和使用，影響工期較大。所以本設(shè)計(jì)采用不過(guò)水圍堰，不過(guò)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(jiàn)圍堰設(shè)計(jì)。2.2.3導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)松濤水利樞紐系Ⅰ級(jí)建筑物，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》（I）表2-3-1的劃分標(biāo)準(zhǔn)及表2-3-2的洪水標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)永久建筑物的導(dǎo)流建筑物級(jí)別為Ⅲ級(jí)，相應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。枯水期擋水圍堰的標(biāo)準(zhǔn)與全年擋水圍堰按同樣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。見(jiàn)表2表2·3導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)表項(xiàng)目枯水期圍堰當(dāng)水方案全年圍堰擋水方案擋水時(shí)段11月-5月全年設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)20年一遇20年一遇設(shè)計(jì)流量117051302.2.4導(dǎo)流時(shí)段的劃分全年擋水圍堰設(shè)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇對(duì)于枯水期擋水圍堰方案的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《水利水電施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》（Ⅰ）的規(guī)定，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用枯水期20年一遇的洪水。當(dāng)選擇采用擋水圍堰時(shí)，須對(duì)枯水期施工時(shí)段進(jìn)行選擇時(shí)段短時(shí)，導(dǎo)流流量小，導(dǎo)流建筑物布置和施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低，但基坑施工期較短，施工強(qiáng)度大；時(shí)段長(zhǎng)是，對(duì)施工進(jìn)度有利，但導(dǎo)流建筑物規(guī)模大，造價(jià)高，施工難度大。因此，須對(duì)進(jìn)行導(dǎo)流設(shè)計(jì)和施工有效工期的綜合比較，選定也是選擇導(dǎo)流的重要因素之一。枯水期時(shí)段的劃分見(jiàn)小表2·4。表2·4枯水期時(shí)段比較施工期枯水段的選擇枯水施工時(shí)段（月.日～月.日）項(xiàng)目單位11.1～5.3111.16～5.1010.1～6.3010.16～6.15設(shè)計(jì)最大流量m3／s1750117037102430截流難度簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單較困難困難施工有效時(shí)間月6587由上表可知，在時(shí)段選擇的分析結(jié)果中，在一和枯水期內(nèi)完成截流，基坑排水，基礎(chǔ)開(kāi)挖和圍堰的施工是可行的。選擇11月16日～5月3.隧洞設(shè)計(jì)3.1導(dǎo)流隧洞的布置3.1.1隧洞路線的選擇與布置原則本設(shè)計(jì)采用隧洞導(dǎo)流，但隧洞的選擇與合理布置，對(duì)減少工程量，降低造價(jià)，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(dāng)壩址位于河灣地段時(shí)，宜將隧洞布置在凸岸，成直線布置。如無(wú)河灣，利用沖溝布置進(jìn)口，也能使洞線順直。（2）當(dāng)洞線必須轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)盡量避免急轉(zhuǎn)，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(zhǎng)度不小于5倍洞寬為宜。（3）為使水流順暢，防止出口水流沖刷對(duì)岸及進(jìn)出口對(duì)上下游圍堰的影響，出口段洞線與河道主流方向的交角一般不大于30°為宜，進(jìn)口段交角視具體情況可適當(dāng)放寬。當(dāng)有通航、放木要求時(shí)，其交角應(yīng)按通航等要求確定。進(jìn)、出口距圍堰堰腳應(yīng)有一定的安全距離，一般不應(yīng)小于10～20m。（4）洞線應(yīng)盡量選擇在巖石新鮮，巖性堅(jiān)硬，斷層較少，裂縫不發(fā)育的地層，避免通過(guò)較大斷層破碎帶。洞線方向與巖層走向盡量呈正交，交角一般不小于45°為宜。避開(kāi)不利地質(zhì)構(gòu)造。（5）進(jìn)出口位置，在選擇洞線的同時(shí)，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(guò)大，進(jìn)洞困難。進(jìn)洞處頂部巖層厚度一般在1.0～3.0倍洞徑之間。（6）進(jìn)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(jìn)口高程低一些，通常取枯水位以下1.0～1.5m。如果高程過(guò)低，可能造成泥沙淤積或門檻磨損，影響封堵閘門沉放，對(duì)施工出渣、排水也不利。（7）隧洞底坡的選擇與進(jìn)出口高程密切相關(guān)，常取1‰～4‰，也有采用平底的。對(duì)于無(wú)壓隧洞，加大底坡可增大泄水能力，應(yīng)設(shè)計(jì)成陡坡為好，對(duì)于有通航放木要求的河道，底坡不宜過(guò)大，宜設(shè)計(jì)成緩坡。（8）隧洞應(yīng)有足夠的埋深。局部地段（如通過(guò)沖溝，埡口時(shí)）的最小埋深一般不小于3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(shí)，需采取適當(dāng)措施。（9）當(dāng)導(dǎo)流隧洞與永久隧洞結(jié)合時(shí)，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(jì)資料及地形圖，綜合分析：左岸靠右岸岸坡陡峭，且為河灣突岸，右岸也較陡，但河床靠右岸有一深槽，深槽處水深約10米，覆蓋層厚約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(shí)為防止圍堰的沖刷，需要設(shè)擋水設(shè)施，增加施工難度和施工經(jīng)費(fèi)。故經(jīng)比較選擇在左岸開(kāi)挖隧洞。同時(shí)為便于組織施工，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(wú)通航及其他要求，故兩條隧洞采用相同斷面，底坡取4‰，因含沙量大，為防止泥沙淤積或門檻磨損，本著無(wú)通航等要求的河道在截流許可的條件下，進(jìn)出口高程應(yīng)盡量高些的原則，進(jìn)口高程取枯水位以下1.0米，即418.0—1.0=417.0米3.2隧洞的斷面形式與尺寸選擇隧洞的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(dǎo)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。即使前期導(dǎo)流按明流設(shè)計(jì)，中、后期施工渡汛也可能成為壓力流。因此，隧洞斷面形式與尺寸，不僅滿足前期導(dǎo)流，還必須考慮中、后期施工渡汛的要求。在一般情況下，都按壓力流設(shè)計(jì)，也有少數(shù)設(shè)計(jì)成明流。由于明、壓流交替過(guò)度段的流態(tài)極不穩(wěn)定，隧洞工作狀態(tài)的設(shè)計(jì)，應(yīng)力要求避免在圍堰最高擋水位置發(fā)生明、壓流交替過(guò)度狀態(tài)。常用的隧洞斷面形式有圓形、馬蹄形、拱門形等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、水利條件（有壓、無(wú)壓、水頭的大小）、截流和通航要求、方便施工等經(jīng)過(guò)技術(shù)比較確定。對(duì)于拱門形斷面，由于底部過(guò)水面積大，有利于截流、通航、放木、施工也比較方便。調(diào)整高寬比還有利于圍巖的穩(wěn)定。其高寬比一般用1.0～1.7，頂拱圓心角為120°～180°，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)導(dǎo)流隧洞單位面積的過(guò)水流量一般在6～20m3／（s·m2）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=1.25。本設(shè)計(jì)采用全年擋水圍堰，其設(shè)計(jì)流量為5130m3／s，取隧洞單位面積的過(guò)水流量為18m3／（s·m2），則所需隧洞的過(guò)流面積為：A=（3·1）將Q=5130m3／s，V=18m3A=285本設(shè)計(jì)采用兩條隧洞泄流，故所需單條隧洞過(guò)流面積：m2斷面尺寸計(jì)算過(guò)程：如圖3·1，令弧形半徑R=2f，則根據(jù)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(shí)際情況，需要適當(dāng)加大隧洞的開(kāi)挖面積，故取L=11m,h=13.5m?？赘逪=h+f=16.6m，適當(dāng)?shù)墓案遞=3.1圖3·1隧洞斷面3.3隧洞的進(jìn)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,隧洞處頂部巖層通常在1～3倍的洞徑之間。因?yàn)闆](méi)有通航、放木等要求，河中含沙量大，最大約為5kg/m3,考慮到泥沙的淤積，進(jìn)口高程選在枯水位以下1m，即418對(duì)于無(wú)壓隧洞的底坡取決于進(jìn)口高程，為了自流排水，便于檢修，底坡應(yīng)于2‰，為了便于開(kāi)挖出渣河襯砌施工，有軌運(yùn)輸?shù)乃矶吹灼乱诵∮?%.經(jīng)綜合分析考慮，本設(shè)計(jì)采用底坡為4‰。有松濤水利樞紐壩址區(qū)地形圖上量的布置導(dǎo)流隧洞的長(zhǎng)度，一號(hào)洞=590m，二號(hào)洞=7201號(hào)洞：417-4‰=414.64m2號(hào)洞：417-4‰=414.12m3.4隧洞的進(jìn)口設(shè)計(jì)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(kāi)挖高邊坡，不僅有利于縮短工期，在經(jīng)濟(jì)上也是合理的。進(jìn)口段采用塔式建筑物，在山坡前的水庫(kù)里建造封閉式的塔，塔頂設(shè)置操縱室和啟閉機(jī)的進(jìn)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(jì)采用矩形斷面，由于隧洞進(jìn)口位置覆蓋層較薄，不能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求，塔式進(jìn)水口能夠滿足要求。良好的進(jìn)口形狀，對(duì)于提高泄流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，漸變斷的長(zhǎng)度通常為1～3倍洞寬，采用橢圓曲線，即：（3·2）式中：a,b分別為橢圓的半長(zhǎng)軸和半短軸依據(jù)《水利水電施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》（Ⅰ）表2-4-8即表3·1,表3·1推薦值表a／h0.88～1.41.4～2.12.1～2.422.42～3.0a／b2.02.53.03.5對(duì)于兩側(cè)和頂部收縮的矩形空口，一般采用=1.0～1.5（h為孔高），=3～4，本設(shè)計(jì)h=16.6m，取=1.5，則a=1.5h=1.516.6=24.9m，取a=25.0m，由表2-5查得=2.5則：所以橢圓曲線方程為：（3·3）隧洞進(jìn)口段是由喇叭口段的矩形逐漸演變成拱門形，為了使水流連接平順，減少水力損失，漸變段長(zhǎng)度一般不小于1～3倍的洞寬，故取漸變段長(zhǎng)為30m。其進(jìn)口形狀見(jiàn)圖3圖3·2進(jìn)口斷面漸變形狀3.5隧洞的出口設(shè)計(jì)隧洞出口的布置，應(yīng)保持水流的良好銜接，達(dá)到消能防沖的目的，出口的高程和型式，不僅影響出口的水流狀態(tài)，而且影響洞內(nèi)的流態(tài)。因此，出口型式與布置，應(yīng)同進(jìn)口及洞內(nèi)的流態(tài)成為整體考慮，并通過(guò)水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證。水頭較低時(shí)，出口演變不需要設(shè)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(jiān)硬，隧洞的出口布置，應(yīng)保持水流的良好銜接，達(dá)到消能，防沖的目的。故本設(shè)計(jì)采用擴(kuò)散消能的形式，擴(kuò)散消能的擴(kuò)散角一般采用5°～7°，本設(shè)計(jì)擴(kuò)散角為6°。3.6隧洞的氣蝕破壞及防止措施導(dǎo)流隧洞多數(shù)時(shí)間處于明流狀態(tài)，汛期出現(xiàn)有壓流，常有明、壓流交替過(guò)渡，需防止出現(xiàn)氣蝕。只有適當(dāng)選擇進(jìn)口的形式和洞內(nèi)流態(tài)，一般不會(huì)出現(xiàn)氣蝕。對(duì)于導(dǎo)流與泄洪結(jié)合的隧洞，洞內(nèi)流速有可能超過(guò)40由于本設(shè)計(jì)允許最大流速為18m／s一般不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的氣蝕。為了提高抗氣蝕能力，還必須正確選擇襯砌材料和混凝土標(biāo)號(hào)。試驗(yàn)表明，混凝土標(biāo)號(hào)提高（大于R250）,水灰比降低（不大于0.4～0.5），坍落度減小（不大于7～8）都能使抗氣蝕性能增強(qiáng)?；炷凉橇闲《鶆?qū)箽馕g也有利，即一級(jí)配混凝土優(yōu)于二級(jí)配，最大粒徑不超過(guò)3.7圍堰介紹圍堰時(shí)導(dǎo)流工程中的臨時(shí)擋水建筑物，用來(lái)維護(hù)基坑，保證水工建筑物能在干地施工。在導(dǎo)流任務(wù)完成以后，如果圍堰對(duì)永久建筑物的的運(yùn)行有妨礙或沒(méi)有考慮作為永久建筑物的一部分時(shí)，應(yīng)予以拆除。圍堰作為臨時(shí)性建筑物，除應(yīng)滿足一般擋水建筑物的基本要求外，其特點(diǎn)為：（1）施工期短，一般要求在一個(gè)枯水期內(nèi)完成，并在當(dāng)年汛期擋水。（2）一般需進(jìn)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(duì)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(qiáng)度要求，在布置上應(yīng)力求水流順暢，不發(fā)生嚴(yán)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(yán)重集中滲漏和破壞。（3）圍堰結(jié)構(gòu)宜簡(jiǎn)單，工程量小，便于修建和拆除，便于搶進(jìn)度。（4）圍堰型式選擇要盡量利用當(dāng)?shù)夭牧希档驮靸r(jià)，縮短工期。（5）必要時(shí)應(yīng)設(shè)置抵抗冰凌，船筏沖擊破壞的設(shè)施。圍堰雖是一種臨時(shí)性擋水建筑物，但對(duì)工程施工作用很重要，必須按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行修筑，否則，輕則滲水量大，增加基坑排水設(shè)備容量和費(fèi)用；重則可能造成潰堰的嚴(yán)重后果，拖延工期，增加造價(jià)。這種嚴(yán)重的教訓(xùn)，以往也曾發(fā)生過(guò)，應(yīng)引起足夠的重視。3.7.1常用的圍堰型式及適用條件（1）土石圍堰結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可就地取材，充分利用開(kāi)挖棄料，既可機(jī)械化施工，又可人工填筑；既便于快速施工，又易于拆除；并可在任何地基上修建。所以，是用得最廣泛的一種圍堰型式。但其斷面尺寸較大，抗沖能力差，一般用于橫向圍堰。在寬闊河床中，如果有可靠的防沖措施，也可作縱向圍堰。土石圍堰一般不允許過(guò)水；堰面采取保護(hù)措施后，也常用作過(guò)水圍堰，如上猶江、柘溪、大化等工程的土石圍堰，單寬流量達(dá)到。（2）混凝土圍堰具有抗沖能力大，防滲性能好，斷面尺寸小，易于同永久性建筑物結(jié)合，并允許過(guò)水等優(yōu)點(diǎn)，故雖造價(jià)較高，國(guó)內(nèi)外仍廣泛使用?；炷羾咭话阋笮藿ㄔ诨鶐r上，并同基巖良好結(jié)合。在枯水期基巖出露的河灘上修建縱向圍堰，較易滿足上述要求，故我國(guó)多采用混凝土縱向圍堰，并常與永久導(dǎo)墻相結(jié)合?；炷翙M向圍堰，以采用拱型居多如劉家峽、烏江渡、緊水灘等工程。烏江渡上游拱圍堰，成功地在動(dòng)水中進(jìn)行了水下施工。（3）鋼板樁格型圍堰斷面尺寸小，抗沖能力強(qiáng)，可以修建在基巖上或非基巖上，堰頂澆筑混凝土蓋板也可以作過(guò)水圍堰。修建時(shí)可進(jìn)行干地施工或水下施工，鋼板樁的回收率可達(dá)70%以上，故在國(guó)內(nèi)外得到廣泛使用。我國(guó)葛洲壩工程采用了圓筒形鋼板樁格型圍堰作為縱向圍堰的一部分。（4）竹籠圍堰在我國(guó)南方盛產(chǎn)南竹地區(qū)，充分利用當(dāng)?shù)夭牧系男褪街?。如果采用鉛絲籠填石代替竹籠也是同一種類型。竹籠的使用年限，一般為1～2年，竹材經(jīng)防腐處理后可達(dá)2～4年。竹籠圍堰允許過(guò)水，對(duì)巖基或軟弱地基均能適用。它的斷面尺寸較小具有一定的抗沖能力，可用于縱向圍堰，也可用于橫向圍堰。但竹籠填石施工不易機(jī)械化，一般需人工進(jìn)行。采用竹籠圍堰的工程有富春江等。（5）木籠圍堰在50年代施工的工程中使用較多。它具有斷面尺寸小、抗沖能力強(qiáng)、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。堰頂加混凝土蓋板后可以過(guò)水。因此，用做縱向圍堰具有明顯的優(yōu)越性。但它的木材耗量大，木材較難回收和重復(fù)使用。在當(dāng)前木材短缺的情況下，使用范圍受到限制。如果用預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件代替木籠，也是同一類型。（6）草土圍堰它是我國(guó)勞動(dòng)人民長(zhǎng)期同洪水斗爭(zhēng)的智慧結(jié)晶之一。早在1761年前，已在寧夏引黃灌區(qū)渠口工程上應(yīng)用，至今黃河流域的堵口工程中仍普遍采用。在西北地區(qū)的水利水電工程中廣為應(yīng)用。草土圍堰施工簡(jiǎn)單、速度快、造價(jià)低，便于修建和拆除。并具有一定的抗沖防滲能力，對(duì)基礎(chǔ)沉陷變形適應(yīng)性好，可用于軟基或巖基?？勺鳛榭v向圍堰或橫向圍堰，但堰頂不能過(guò)水。一般使用年限為1～2年。（7）其他圍堰榪槎圍堰、粘土草袋或麻袋圍堰、木板樁圍堰等，一般用于小型工程。榪槎圍堰在四川地區(qū)治河改流工程中廣為應(yīng)用。也可用鋼材代替榪槎，則適應(yīng)性更大。草袋或麻袋圍堰常用與防洪搶險(xiǎn)的臨時(shí)加高后基坑抽水后的子堰。木板樁圍堰只能用于軟弱的土質(zhì)或砂質(zhì)地基，橋墩施工使用較多，小型水利工程也有采用。3.7.2圍堰形式的選擇本設(shè)計(jì)松濤水利樞紐采用隧洞導(dǎo)流，圍堰形式的選擇應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況而定，現(xiàn)對(duì)上述形式分析如下：由于榪槎圍堰、粘土草袋圍堰，木板樁圍堰等，一般用于小型工程，而本水利樞紐工程屬于大型工程，故不宜采用這幾種堰形。對(duì)于草土圍堰，一般使用年限為1～2年，而本工程擋水建筑物屬于Ⅳ級(jí)建筑物，使用年限為3年，且本樞紐壩址附近不能滿足草土圍堰材料要求，故也不宜采用。竹籠圍堰和木籠圍堰由于材料取用受限制，倘若采用需要浪費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力，增加工程造價(jià)，故也不宜采用。對(duì)于土石圍堰，混凝土圍堰和鋼板樁格型圍堰，時(shí)目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的三種圍堰形式。由于本工程采用隧洞導(dǎo)流，開(kāi)挖隧洞產(chǎn)生大量的土石材料，適宜用于修建土石圍堰，降低工程造價(jià)，而混凝土圍堰與鋼板樁格型圍堰，需要進(jìn)行加工處理，增加工程造價(jià)，故本工程采用土石圍堰。3.7.3圍堰的平面布置圍堰的平面布置時(shí)一個(gè)很重要的問(wèn)題，如果平面布置不當(dāng)，圍護(hù)基坑的面積過(guò)大會(huì)增加排水設(shè)備容量；過(guò)小會(huì)妨礙主體工程施工，影響工期；更有甚者，會(huì)造成水流宣泄不順暢，沖刷圍堰及其基礎(chǔ)，影響主體工程安全施工。圍堰的平面布置一般應(yīng)按大量方案，主體工程輪廓和對(duì)圍堰的要求而定。本設(shè)計(jì)采用全段圍堰法導(dǎo)流，基坑時(shí)由上、下游橫向圍堰和兩岸圍成的。上、下游橫向圍堰的布置取決于主體工程的輪廓。通常，基坑坡址與主體工程輪廓之間的距離不應(yīng)小于20～30m，以便布置排水設(shè)施，交通運(yùn)輸?shù)缆芳岸逊挪牧虾湍０宓?。至于基坑開(kāi)挖邊坡的大小，則與地質(zhì)條件有關(guān)。此外，布置圍堰時(shí)，應(yīng)盡量利用有利地形，減小圍堰的高度與長(zhǎng)度，從而減小圍堰的工程量。同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合泄水建筑物考慮圍堰的布置，以保證圍堰的安全。松濤水利樞紐工程壩址區(qū)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)選取基坑坡趾與主體工程輪廓之間的距離為20m，參考《水利工程施工》，本設(shè)計(jì)圍堰布置見(jiàn)圖3·3圖3·3圍堰布置圖（單位：m）3.8土石圍堰設(shè)計(jì)3.8.1土石圍堰的結(jié)構(gòu)形式土石圍堰按其材料組成可分為均質(zhì)土圍堰和土石混合圍堰；按防滲體結(jié)構(gòu)分為斜墻圍堰和心墻圍堰；按防滲材料又有塑性和剛性斜墻圍堰，塑性和剛性心墻圍堰等。（1）均質(zhì)土圍堰堰體采用均一土料，一般采用沙壤土或砂質(zhì)粘土，也有采用風(fēng)化砂。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、防滲性號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。單斷面較大，壩址附近需具有豐富的料源。（2）塑性斜墻圍堰一般用土料作防滲結(jié)構(gòu)，石渣作堰體，可充分利用開(kāi)挖棄料，斜墻與墻體施工干擾少，便于搶進(jìn)度和深水施工。并且，基礎(chǔ)防滲處理與堰體填筑可同時(shí)進(jìn)行，以利基坑提早抽水。但水中拋填土質(zhì)斜墻坡度較緩、斷面較大，往往增加了縱向圍堰或隧洞。明渠的長(zhǎng)度。也可采用塑料作斜墻，則斷面尺寸可減小，這是一種新型防滲結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行研究試驗(yàn)，以利推廣。（3）塑性心墻圍堰同斜墻圍堰一樣可充分利用開(kāi)挖棄料外，其斷面尺寸較斜墻圍堰小，有利于縱向圍堰、隧洞或明渠的布置。單心墻圍堰施工水深不宜過(guò)深，在深水中拋土料時(shí)心墻斷面較大，坡度不易控制。并且，心墻和填筑殼體需循序升高，其落差不宜過(guò)大。基礎(chǔ)防滲處理與心墻填筑也不能同時(shí)進(jìn)行。（4）剛性斜墻圍堰一采用混凝土、瀝青或渣油混凝土作斜墻。其水下部分的防滲結(jié)構(gòu)，可用沖擊鉆造孔混凝土防滲墻連接，也可用水下戧土或帷幕灌漿防滲。單結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果堰體沉陷過(guò)大易引起斜墻裂縫。（5）剛性心墻圍堰有混凝土。瀝青或渣油混凝土心墻，沖擊鉆造孔混凝土防滲心墻及鋼板樁心墻等，木板心墻也屬于此類型式。一般都需建在巖基上，并與地基良好連接。但圍堰水下填筑時(shí)無(wú)法壓實(shí)，墻身應(yīng)力條件較差。因此，單排墻的堰高一般不宜大于20m。堰高為25～40m時(shí)可采用雙排墻，以分擔(dān)滲透水位。根據(jù)松濤水利樞紐工程壩址的地形條件，水文和水流情況，材料來(lái)源，布置要求及施工條件等進(jìn)行分析，并參考白山電站的工程經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)上游圍堰采用塑性斜墻圍堰3.8.2土石圍堰填料選擇土石圍堰的填料除淤泥、沼澤土外，任何土礫料都可用作填料。選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況，因地、因材制宜，以達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效果。（1）防滲體土料，按顆粒組成來(lái)分，有粘土、砂質(zhì)或粉質(zhì)粘土，沙壤土，礫石土等；按土的成因來(lái)分，有坡積土、殘積土、砂質(zhì)或粉質(zhì)粘土、冰積土、沉積砂礫土及風(fēng)化砂等。以下主料均可采用，一般要求如下表3·2：表3·2水中拋填土料的一般要求項(xiàng)目指標(biāo)備注宜用土料砂質(zhì)粘土或沙壤土粘粒含量15%～35%含粘粒量大于40%～50%的粘土，浸水后不易崩解，不宜采用滲透系數(shù)（cm/s）～天然含水量6%～1.2倍塑限崩解性能良好30mm崩解50%～70%，24h完全崩解本工程壩址處沒(méi)有理想的砂質(zhì)土產(chǎn)地用于修筑圍堰，但壩址左右岸基礎(chǔ)上直接為黃土覆蓋，且含量豐富其粘粒含量為25%，塑性指數(shù)為16，滲透系數(shù)為，含水量為17%，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足要求，故用黃土代替砂質(zhì)土。（2）堰殼填料及反慮料堰殼填料，一般無(wú)很高要求，各類石料、石渣、砂卵石等都可使用，并盡量利用開(kāi)挖棄料，但開(kāi)挖棄料一般為風(fēng)化料或土石混合料，料徑變化較大，其特性變化也大，需進(jìn)行認(rèn)真分析。據(jù)以往工程試驗(yàn)，特性如下：a風(fēng)化石渣在干濕循環(huán)作用下，其顆粒將發(fā)生變化。砂巖石渣3次循環(huán)，細(xì)粒料增加28%，15次循環(huán)增加58%；粘土巖石渣3次循環(huán)，細(xì)粒增加63%。表明其抗水性較差。b石渣混合料長(zhǎng)期浸水，不受外力作用時(shí)，其顆粒級(jí)配變化不大，細(xì)粒料增加不多，但塑性指數(shù)有所提高。顆粒小于0.1mm的粒料在長(zhǎng)期浸水下，粘粒含量略有增加，塑性至少也有提高，但內(nèi)摩擦角和凝聚力基本不變或變化很小，這小于干濕交替循環(huán)作用。c石渣浸水沉陷率與填筑密度有關(guān)。在松散狀態(tài)下，因浸水而引起的沉陷率達(dá)8.87%。在1.5壓力下，浸水?dāng)?shù)小時(shí)的沉陷率為相同壓力下穩(wěn)定沉陷率的90%。d石渣混合料由于粒徑變化很大，在運(yùn)輸填筑過(guò)程中易分離，尤其是水中拋填，分離尤甚，往往粗粒料集中，細(xì)粒料不足以填充孔隙，透水性較大。但級(jí)配石渣混合粒料，當(dāng)細(xì)粒含量大于20%時(shí)，壓實(shí)填料的滲透系數(shù)為；細(xì)粒含量小于30%時(shí)，其滲透系數(shù)為。反慮料一般采用砂、卵石或礫石，要求級(jí)配性能較好。粒徑小于0.1mm的顆粒不宜大于5%10%。滲透系數(shù)應(yīng)大于被保護(hù)土滲透系數(shù)的50100倍。對(duì)于沙礫石與塊石之間的過(guò)渡層，還常用竹席、柴排等，也能起到反濾作用。3.9土石圍堰斷面尺寸設(shè)計(jì)3.9.1上、下游圍堰斷面尺寸設(shè)計(jì)堰頂高程取決于導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量及圍堰的工作條件。（1）下游圍堰的堰頂高程由下式?jīng)Q定：（3·4）式中：—下游圍堰堰頂高程，m；—下游水位高程，m；—波浪爬高，m；—圍堰安全超高，m.本設(shè)計(jì)采用不過(guò)水圍堰，圍堰級(jí)別為Ⅳ級(jí)，查《水利工程施工》表1-3，取圍堰安全超高=0.7m。根據(jù)已知柳河水文資料，從河流水位流量關(guān)系中查出下游水位=427.28m，計(jì)算波浪的平均爬高：參考《水工建筑物》土石壩的波浪平均爬高公式：（3·5）式中：—與壩坡的糙率和滲透性有關(guān)的系數(shù)，本設(shè)計(jì)取=0.55；—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，參考《水工建筑物》表5-2，本設(shè)計(jì)取=1.06；—堰坡系數(shù)，，為堰坡傾角，取=2；，—分別為平均波高和波長(zhǎng)，m.計(jì)算平均坡高：由于柳河河面寬50～60m，取平面寬B=56m，庫(kù)面狹長(zhǎng)，取庫(kù)面波浪吹程D=5B,則吹程D=556=280m，參考《水工建筑物》平均波高按下式計(jì)算：（3·6）式中：—重力加速度，取=9.81；—風(fēng)速，；—吹程，m.將D=280，v=17代入上式計(jì)算得;=0.15m。計(jì)算波浪平均周期，按下式：（3·7）代入數(shù)據(jù)有：==1.55計(jì)算平均波長(zhǎng)，按下式：（3·8）將=1.55代入上式，得：=3.75m。將數(shù)據(jù)，=0.55，=1.06，m=2，=0.15，=3.75代入公式（3·8），得：==0.20m下游圍堰堰頂高程：=427.28+0.2+0.7=428.2m下游圍堰高：=428.2410.0=18.2m（2）上游圍堰堰頂高程由下式?jīng)Q定：（3·9）式中：—上游圍堰堰頂高程，m；—上、下游水位差，m；本設(shè)計(jì)采用拱門形無(wú)壓隧洞導(dǎo)流，上、下游水位差即為隧洞進(jìn)出口斷面的水位差，過(guò)流能力按管流公式計(jì)算，參考《水工建筑物》公式：（3·10）式中：—隧洞泄流量，；—隧洞出口斷面面積，；—考慮隧洞沿程及局部阻力的流量系數(shù)，取=0.9；—作用水頭，即隧洞進(jìn)出口斷面的水位差，m?？紤]圍堰在洪水期的作用，按最大設(shè)計(jì)流量計(jì)算，則單條隧洞的泄流能力==2565。取為隧洞全斷面面積=171.68，代入上式，得：=14.1m上游圍堰的堰頂高程：=427.3+14.1+0.2+0.7=442.3m3.9.2堰頂寬度及圍堰邊坡擬定堰頂寬度視圍堰高度、結(jié)構(gòu)型式及其材料組合而定。高于10m的圍堰，其最小寬度不小于3.0m；堰高超過(guò)20～30m，寬度一般為4～6m。如果堰頂需要通行汽車等大型車輛，其寬度應(yīng)視交通要求而定。當(dāng)需要檔御超標(biāo)準(zhǔn)洪水視，還應(yīng)考慮設(shè)置子堰或防汛搶險(xiǎn)材料堆存要求。結(jié)合松濤水利樞紐工程水文資料及工況，考慮圍堰作為連接兩岸交通的要求，初步選定上游圍堰堰頂寬度均取8m，下游6m。土石圍堰的邊坡取決于土石料的性質(zhì)，壓實(shí)程度及地基的承壓能力等。一般地基承壓都無(wú)問(wèn)題，主要決定于填筑材料的抗剪強(qiáng)度。參考《水利水電施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》（Ⅰ）表2-7-6，對(duì)土石壩擬定的粗估值。并結(jié)合國(guó)內(nèi)以建工程水中拋填土料的穩(wěn)定邊坡值，選定上游圍堰的迎水面坡度為，背水面坡度為。下游圍堰迎水面坡度為，背水面為。其斷面分別見(jiàn)圖3·4，圖3·5：圖3·4上游圍堰斷面（單位：m）圖3·5下游圍堰斷面（單位：m）3.10圍堰的拆除圍堰時(shí)臨時(shí)建筑物，導(dǎo)流任務(wù)完成以后，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行拆除，以免影響永久建筑物的施工及運(yùn)行。如果上游圍堰的拆除不符合要求，勢(shì)必會(huì)增加上下游水位差增加截流材料的重量及數(shù)量，從而增加截流難度。如果下游圍堰拆除不干凈，會(huì)抬高尾水位，影響水輪機(jī)的利用水頭，降低了水輪機(jī)的出力，造成不應(yīng)有的損失。本設(shè)計(jì)采用不過(guò)水土石圍堰，因土石圍堰斷面較大，因此有可能在施工期最后一次度汛之后，上游水位下降時(shí)，從圍堰的背水坡開(kāi)始分層拆除，但必須保證依次拆除后所殘留的斷面能繼續(xù)擋水和維持穩(wěn)定，以免發(fā)生安全事故，使基坑過(guò)早淹沒(méi)，影響施工。土石圍堰一般可用挖土機(jī)械或爆破等方法拆除。考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理及施工安全等方面因素，本圍堰采用挖土機(jī)械分區(qū)分層進(jìn)行拆除，上層用裝載機(jī)開(kāi)挖自卸車運(yùn)走，迎水面區(qū)反斗挖掘機(jī)開(kāi)挖自卸汽車運(yùn)走。背水面區(qū)也采用裝載機(jī)開(kāi)挖自卸汽車運(yùn)走。下游圍堰拆除到一定高度時(shí)就不需要在進(jìn)行拆除，對(duì)水庫(kù)泄洪起消能作用，但應(yīng)保證不影響水庫(kù)泄洪、電站的正常運(yùn)行。圍堰拆除機(jī)械見(jiàn)下表3·3表3·3圍堰拆除機(jī)械編號(hào)型號(hào)單位數(shù)量1CAT-980裝載機(jī)臺(tái)22CAR-240反向鏟臺(tái)23PC-400小松反鏟臺(tái)2420T載重汽車臺(tái)204導(dǎo)流隧洞的水力計(jì)算導(dǎo)流水力計(jì)算的主要任務(wù)是計(jì)算各種導(dǎo)流泄水建筑物的泄水能力，以便確定泄水建筑物的尺寸和圍堰高程。4.1隧洞截面參數(shù)由前節(jié)設(shè)計(jì)可知，本隧洞斷面形式采用城門洞形，頂角為120截面參數(shù)：底寬：B=11m斷面高：H=166m半徑：r=62m面積：其中=402==13m水力半徑：R==337m