芭蕉河一級水電站設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計題目 芭蕉河一級水電站施工組織設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號—專 業(yè)班級_指導(dǎo)教師_評閱教師完成日期 2014年5月21日芭蕉河一級水電站施工組織設(shè)計學(xué)生：指導(dǎo)教師：三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院摘要：本設(shè)計是對芭蕉河一級水電站工程進(jìn)行施工組織設(shè)計，采用的枯水期圍堰擋水(P=10%)方案，主要內(nèi)容有工程相關(guān)的水文、地質(zhì)條件資料，施工導(dǎo)流、截流計算，混凝土面板施工，施工總進(jìn)度。其中導(dǎo)流包括導(dǎo)流方式、導(dǎo)流時段、導(dǎo)流方式的確定，導(dǎo)流隧洞的選擇，選定方案的導(dǎo)流計算；截流主要采取的是試算法進(jìn)行水力計算；其中重點(diǎn)進(jìn)行施工導(dǎo)流和圍堰設(shè)計，圍堰工程是施工重點(diǎn)對土工膜心墻圍堰的施工方案設(shè)計，采用的是枯水期圍堰擋水，隧洞導(dǎo)流，第一個汛期壩體臨時斷面攔洪渡汛方案，并完成導(dǎo)截流建筑物圖。Abstract:ThisdesigniscarriedBajiaoheahydropowerprojectconstructionorganizationdesign,usingthedryseasonCofferdam(P=10%)plan,themaincontentsoftheprojectrelatedtohydrology,geologicalconditionsinformation,constructiondiversion,closurecalculations,concretepanelconstruction,generalconstructionschedule.Whichincludesdeterminingdiversionmethods,diversiontime,diversionmethods,thechoiceofdiversiontunnel,diversionprogramsselectedcalculation;closureismainlytakenthetestalgorithmhydrauliccalculation;whichfocusesontheconstructionofdiversionandcofferdamdesign,cofferdamconstructionprojectisfocusedontheconstructiondesignofremembrancecorewallcofferdam,usingthedryseasoncofferdam,diversiontunnel,thefirstsectionofatemporarydamfloodflood-crossingprograms,andcompletionofthebuildingclosureguidemap.關(guān)鍵詞：截流水力計算隧洞導(dǎo)流圍堰Keywords:ClosureHydrauliccalculationDiversiontunnelCofferdam刖言1工程概況水庫地點(diǎn)位于中營鄉(xiāng)鍋廠灣村柳月坪二級水庫，為年調(diào)節(jié)水庫電站，芭蕉河一級水庫建成，具有年調(diào)節(jié)能力，對下游二級電站有較好的補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用，提高了芭蕉河二級水庫向縣城供水的保證率。由于芭蕉河一級水庫正常蓄水位低于上游犀牛洞電站尾水位，未對其產(chǎn)生不利影響電站裝機(jī)。2X17MW+1MW（HLD294-LJ-148機(jī)組兩臺，單機(jī)容量17MW；HLA550-WJ-60機(jī)組一臺，單機(jī)容量1MW），多年平均發(fā)電量0.901億kw.h，多年平均取水量37842萬m3。1.1.對外交通芭蕉河一級水電站位于湖北省恩施土家族苗族自治州鶴峰縣境內(nèi)的芭蕉河上，縣城容美鎮(zhèn)經(jīng)北佳鎮(zhèn)至壩址上游芭蕉坡現(xiàn)有公路里程38km，其中縣城至兩河口13km為省級公路，兩河口至北佳鎮(zhèn)19km為縣鄉(xiāng)級公路，北佳鎮(zhèn)至壩址上游芭蕉坡6km為鄉(xiāng)村簡易公路。壩址不通公路。正在修建的芭蕉河二級水電站上距芭蕉河一級壩址7.6km，其間不通公路，但二級電站至縣城的對外交通干道現(xiàn)已貫通，公路里程3.5km。1.2工程條件芭蕉河一級水電站工程樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸開敞式溢洪道、左岸放空洞、右岸引水隧洞及地面廠房和開關(guān)站等組成?；炷撩姘宥咽瘔螇雾敻叱?51.3m，最大壩高115.3m，頂寬8.0m，壩軸線長285.4m，上下游壩坡1:1.4。芭蕉河二級電站壩址上距本工程壩址7.6km，水庫正常蓄水位543.5m，電站裝機(jī)8000kW，目前該電站即將建成投產(chǎn)，芭蕉河一級電站的施工應(yīng)盡可能減少對二級電站正常運(yùn)行的影響。主體工程土石方明挖73.51萬m3，石方洞挖5.82萬m3，土石方填筑230.43萬m3,混凝土10.37萬m3,施工導(dǎo)流采用左岸隧洞導(dǎo)流，總工期40個月。工程靜態(tài)總投資27404萬元，總投資29126萬元。各建筑物主要工程量見表1-1表1-1 主要工程量表土石石方土石混凝鋼筋金屬帷幕固結(jié)回填磚項目明挖洞挖填筑土鋼材結(jié)構(gòu)灌漿灌漿灌漿（萬塊）（萬m3）（萬m3）（萬m3）（萬m3）(t)(t)(m)(m)(m2)

大壩29.910.08227.61.911934132542046溢洪道35.365.241936320694放空洞0.050.07228引水隧洞2.600.840.997709339101385廠房及開關(guān)站2.451.201.385701118.0小計70.320.97228.879.595438424132546650138518.0合計73.515.82230.4310.375658559132546650301018.01.3水文氣象條件1.3.1氣象條件工程所在地區(qū)屬北亞熱帶暖濕季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，氣候溫和。多年平均氣溫15.4°C,極端最高氣溫40.7°C,極端最低氣溫-10.1°C。流域多年平均降雨量1986.4mm，年內(nèi)降雨主要集中在4?10月，約占全年降雨量的85.6%。壩址氣象要素見表1.2。表1.2 壩址氣象要素表序號項 目單位數(shù)量備 注1降雨量壩址以上流域多年平均降雨量mm1986.4鶴峰站以上流域多年平均降雨量mm1770.62氣溫鶴峰氣象站資料多年平均氣溫C15.4極端最高氣溫C40.7極端最低氣溫C-10.13蒸發(fā)多年平均蒸發(fā)量mm1000.54風(fēng)速多年平均風(fēng)速m/s0.6歷年最大風(fēng)速m/s14.01.3.2水文條件芭蕉河流域無實(shí)測水文資料，鄰近溇水干流鶴峰站為壩址設(shè)計洪水的依據(jù)站，該站控制流域面積647.3km2,壩址洪水采用面積比的2/3次方推算獲得1960?1998年共39年資料。芭蕉河屬山溪性河流，徑流主要有降雨所致。芭蕉河流域無實(shí)測徑流資料，徑流系列是依據(jù)芭蕉河口附近溇水干流鶴峰站1960~1985年實(shí)測徑流資料，以流域面積比和雨量比為參數(shù)推算，統(tǒng)計得芭蕉河一級壩址多年平均流量12.6m3/s，平均年徑流量為3.987億m3。芭蕉河一級壩址年、月平均徑流量見表1-3.表1.3 鶴峰站及芭蕉河一級壩址年、月平均流量表地址各月平均流量年平均一二三四五六七八九十十一十二m3/s壩址2.53.887.7713.118.922.030.515.815.611.16.993.0212.6壩址控制流域面積303.4km2。洪水主要由暴雨形成，流域每年4月進(jìn)入汛期，年最大洪水均發(fā)生在5?9月，其中6?8月為主汛期，年最大洪水發(fā)生幾率為72%，一次洪水過程為2d左右，峰型多以雙復(fù)峰為主，10月退出汛期，11月?次年3月為枯水期。依據(jù)鶴峰站1960?1998年39年實(shí)測系列，采用獨(dú)立取樣法，分別計算各時段設(shè)計洪水。表1.4 壩址施工設(shè)計洪水成果表時段頻 率 （%）1251020全 年25002080154011507844月2912552071691305月5494803863142386月82172459349138411.1?3.3119514711076.611.1?4.3026722218514710.16?4.1521717414110710.1?4.30397313250187壩址處無實(shí)測水文資料，所以采用在地形圖上做河道橫斷面圖進(jìn)行水力計1算。河段HQ關(guān)系曲線由水力學(xué)公式Q=AR2/311/2推算，式中水力參數(shù)n根據(jù)實(shí)n地河床質(zhì)組成情況擬定為0.04,河床坡降系實(shí)測，為7.5%°。由于所提供的地形圖缺少z坐標(biāo)，所以不能做剖面圖，故直接參照初設(shè)報告中已有的成果。芭蕉河一級水電站壩址處水位與流量的關(guān)系如表1.5。廠址水位流量關(guān)系曲線1.6表1.5 壩址水位流量關(guān)系水位(m)539.8540540.5541541.5542542.5543544545流量(m3/s)01.19.052350.786.8132191335510水位(m)546547548549550551552553554555流量(m3/s)72697712701600198023802840334038904490表1.6 廠址水位流量關(guān)系曲線水位(m)538539539.5540540.5541541.5542542.5543流量(m3/s)00.855.7520.145.885.5135194262340水位(m)543.5544545546547548549550551552流量(m3/s)4275186289771250156019002270268031201.4地形地質(zhì)條件工程所在河段位于柳月坪與芭蕉灣之間，長約1.5km，河谷為深切的“V”型峽谷，河流平面上大致呈弓形，常水位547.50?535.50m，河面寬度10?40m,河床坡降8%。，覆蓋層厚度3?5m，河谷兩岸山體雄厚，岸坡陡峻，岸坡自然坡角35。?60。，受結(jié)構(gòu)面控制，懸崖峭壁隨處可見。壩段位于八字山背斜南東翼，出露地層為志留系下統(tǒng)龍馬溪組(S1ln)和羅惹坪組(S1lr)，段內(nèi)無大的斷裂通過，構(gòu)造較簡單，巖層以單斜為主，產(chǎn)狀N35O~50OE，SEZ30O~50O，主要巖性為條帶狀砂巖、石英砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。工程所在地區(qū)為高山峽谷地形，壩址河谷狹窄，兩岸岸坡較陡，施工場地只能利用壩址下游左岸1.6km的落山壩較平緩開闊的階地及河灘地，以及進(jìn)場公路沿線的局部較開闊地帶；棄碴場利用壩址上游的柳月坪階地；施工布置條件較差。1.5外來物資供應(yīng)、水、電和施工通訊條件工程所需水泥部分由鶴峰縣水泥廠供應(yīng)，大壩所用水泥由石門水泥廠供應(yīng)，鋼材由武鋼供應(yīng)，木材、火工材料、油料、房建材料、生活物資等從當(dāng)?shù)夭少彙Ｊ┕て谏a(chǎn)、生活用水從芭蕉河取水，水質(zhì)滿足用水要求。施工用電結(jié)合永久輸電線路，從芭蕉河二級電站接線，線路等級10kV，輸電線路長度約6km。工程對外通訊，結(jié)合電站調(diào)度運(yùn)行要求，由鶴峰縣城架設(shè)通信電纜至施工場區(qū)，場區(qū)內(nèi)部通訊以無線通訊為主。1.6天然建筑材料工程所在河段無天然砂礫料可供利用，本階段重點(diǎn)勘察了3個石料場。芭蕉灣石料場位于壩址下游1.8km左岸的落山壩村后山，分布高程550.0?820.0m,料場基巖裸露，殘坡積覆蓋層稀薄，出露地層為志留系中統(tǒng)紗帽組（S/、泥盆系中統(tǒng)云臺觀組（D2y）和二迭系下統(tǒng)（P「地層，巖體風(fēng)化較淺，巖性堅硬。石料總儲量780.0萬m3,可作為本工程壩體堆石料的主要料源。芭蕉坡石料場位于壩址上游約1.5km左岸，分布高程700.0?800.0m,料源層為奧陶系下統(tǒng)紅花園組（oih）灰黑色厚層?巨厚層灰?guī)r，料場基巖裸露，覆蓋層稀薄，儲量165.6萬m3；魚兒泉石料場位于壩址下游3.8km左岸魚背狀山脊，分布高程560.0?810.0m，剝離層厚度4m左右，料源地層為二迭系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r，總儲量313.5萬m3。兩料場料源均為質(zhì)地較純凈的灰?guī)r，可作為本工程混凝土骨料料源。壩址附近土料較少，白果堡土料場位于北佳鎮(zhèn)至柳月坪新修簡易公路旁，距壩址約4.5km，儲量約3萬m3,土料屬風(fēng)化坡積土，粗顆粒含量偏高，質(zhì)量不夠理想。1.7環(huán)境保護(hù)芭蕉河一級水電站庫區(qū)及庫區(qū)周圍環(huán)境表現(xiàn)良好，森林覆蓋率約60%，無工業(yè)污染源分布，人口密度小，生活污染與工業(yè)污染輕微，水土流失情況相對較輕。除水庫影響為不可逆外，其他不利影響均可通過庫岸穩(wěn)定保護(hù)、水土保持、施工區(qū)水環(huán)境保護(hù)一級生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃與設(shè)計，采取有效地措施加以防范與減免不從在制約工程開發(fā)重大環(huán)境問題，從環(huán)境影響和生態(tài)環(huán)境發(fā)展趨勢分析，本工程建設(shè)是可行的。根據(jù)本工程環(huán)保設(shè)計確定的環(huán)境保護(hù)措施項目，采用2001年上半年的價格水平，估算本工程專項環(huán)境保護(hù)（含水土保持）投資為203.4萬元。1.8工程管理芭蕉河一、二級水電站同屬湖北芭蕉河水電開發(fā)有限責(zé)任公司，一級建成后將與二級實(shí)行聯(lián)合運(yùn)行制度，其主管部門級別為縣級以上，為恩施自治州電力集團(tuán)公司，工程管理單位的級別為縣級，成立湖北芭蕉河電力開發(fā)有限責(zé)任公司，直接受恩施自治州電力集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)。工程管理機(jī)構(gòu)有下列業(yè)務(wù)部門組成： 水庫調(diào)度運(yùn)行和電站調(diào)度運(yùn)行；——電站建筑物運(yùn)行管理；——工程監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測；——生活生產(chǎn)區(qū)管理；2施工導(dǎo)截流設(shè)計2.1施工導(dǎo)流2.1.1導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)芭蕉河一級水電站的工程等級根據(jù)其工程規(guī)模、效益及在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，按表2.1確定。表2.1 水利水電工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模水庫總庫容（10邨）防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護(hù)農(nóng)田（104畝）治澇面積（104畝）灌溉面積（104畝）供水對象重要性裝機(jī)容量（104kW）I大⑴型N10特別重要N500N200N150特別重要N120II大⑵型10?1.0重要500?100200?60150?50重要120?30m中型1.0?0.10中等100?3060?1550?5中等30?5IV?。?）型0.10?0.01一般30?515?35?0.5一般5?1V?。?）型0.01?0.001<5<3<0.5<1注：1、水庫總庫容指水庫最高水位以下的靜庫容;2、治澇面積和灌溉面積均指設(shè)計面積。芭蕉河一級水電站工程規(guī)模為中等水庫總庫容為0.96億m3,則該工程等級屬于III等，工程規(guī)模為中型。由主廠房內(nèi)安裝2臺單機(jī)容量15MW,總裝機(jī)容量為30MW的水輪發(fā)電機(jī)，則該工程等別屬于III級，工程規(guī)模為中型。綜上所述該工程的等別為III等，工程規(guī)模為中型表2.2 永久性水工建筑物級別工程等別主要建筑物次要建筑物I13II23m34IV45V55芭蕉河一級水電站的工程等級為I等，分析得主要建筑物級別為3級，次要建筑物4級。級別保護(hù)對象失事后果使用年限（年）臨時性水工建筑物規(guī)模高度（m）庫容(108m3)3有特殊要求的1級永久性水工建筑物淹沒重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干線或推遲總工期及第一臺（批）機(jī)組發(fā)電，造成重大災(zāi)害和損失>3>50>1.041、2級永久性水工建筑物淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、或影響工程總工期及第一臺（批）機(jī)組發(fā)電而造成較大經(jīng)濟(jì)損失3?1.550?151.0?0.153、4級永久性水工建筑物淹沒基坑、但對總工期及第一臺（批）機(jī)組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟(jì)損失較小<1.5<15<0.1芭蕉河一級水電站的永久性建筑物為3級，表中導(dǎo)流建筑物包括擋水建筑物和泄水建筑物，其級別相同。當(dāng)導(dǎo)流建筑物根據(jù)劃分表分屬不同級別時，應(yīng)以其中最高級別為準(zhǔn)，但列為3級建筑物時，至少應(yīng)有兩項指標(biāo)符合要求。庫容為0.96億m3,各次要建筑物為4級建筑物，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（SL303-2004）的規(guī)定，確定導(dǎo)流建筑物為5級臨時建筑物表2.4 壩體施工期臨時度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)［重現(xiàn)期（年）］壩型攔洪庫容（108m3）>1.01.0?0.1<0.1土石壩>100100?5050?20混凝土壩、漿砌石壩>5050?2020?10臨時性建筑物類型臨時性水工建筑物級別345土石結(jié)構(gòu)50?2020?1010?5混凝土、漿砌石結(jié)構(gòu)20?1010?55?3施工導(dǎo)流的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，指設(shè)計導(dǎo)流擋水和泄水建筑物規(guī)模的洪水標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)流設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的選擇應(yīng)根據(jù)工程施工的主客觀條件，統(tǒng)籌規(guī)劃，全面分析，慎重決定。確定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的方法很多，主要有頻率法，重現(xiàn)年法，典型水文年法等。本文采用重現(xiàn)年的方法。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》SDJ338-89的規(guī)定，采用土石圍堰結(jié)構(gòu)時，導(dǎo)流建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為5?10年一遇，當(dāng)壩前攔洪庫容在0.1?1.0億m3時，壩體施工期臨時渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為50?00年一遇。2.1.2導(dǎo)流方案的選擇。施工導(dǎo)流方案選擇的原則是：因地制宣，統(tǒng)籌兼顧，綜合分析，比選擇優(yōu)。正確處理導(dǎo)流方案與壩址水文、地形、地質(zhì)條件的關(guān)系，與樞紐布置及永久建筑物之間的關(guān)系；與施工因素、工期、造價之間的關(guān)系；與綜合利用因素之間的關(guān)系；與水庫蓄水、淹沒、生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系。使導(dǎo)流方案經(jīng)濟(jì)合理，工程安全并盡早發(fā)揮效益。導(dǎo)流方案的選擇受多種因素的影響。一個合理的導(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)流方案時應(yīng)考慮的主要因素如下：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、枯水期的長短、汛期洪水的延續(xù)時間、冬季的流冰及冰凍情況冷，均直接影響導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)流方法，在一定時期內(nèi)通過過水圍堰和基坑來宣泄洪峰。地形條件。壩區(qū)附近的地形條件，對導(dǎo)流方案的影響很大。對于河床寬闊的河流，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(dǎo)流。當(dāng)河床中有天然石島或沙洲時，采用分段圍堰法導(dǎo)流，更有利于導(dǎo)流圍堰的布置，特別是縱向圍堰的布置。在河床狹窄、岸坡陡峻、山巖堅實(shí)的地區(qū)，宜采用隧洞導(dǎo)流。地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。河道兩岸幾何床的地質(zhì)條件對導(dǎo)流方案的選擇與導(dǎo)流建筑物的布置有直接影響。若河流兩岸或一岸掩飾堅硬，風(fēng)化層薄，且抗壓強(qiáng)度足夠時，則選用隧洞導(dǎo)流較有利。如果巖石的風(fēng)化層厚且破碎，或有較厚的沉積灘地，則適合采用明渠導(dǎo)流。水工建筑物的型式及布置。水工建筑物的形式和布置與導(dǎo)流方案的選擇相互影響，因此在決定水工建筑型式和布置時，應(yīng)該同時考慮并初擬導(dǎo)流方案，而在選定導(dǎo)流方案時，則應(yīng)該充分利用建筑物型式和樞紐布置方面的特點(diǎn)。施工期間河流的綜合利用。施工進(jìn)度、施工方法及施工場地的布置。水利水電工程的施工進(jìn)度與導(dǎo)流方案密切相關(guān)。各項工程的施工方法和施工進(jìn)度直接影響各時段導(dǎo)流任務(wù)的合理性和可能性。此外，導(dǎo)流方案的選擇和施工場地的布置相互影響。在選擇導(dǎo)流方案時，除了綜合考慮以上各因素外，還應(yīng)使主體功臣過盡可能急躁發(fā)揮效益簡化導(dǎo)流程序，降低導(dǎo)流費(fèi)用，使道路建筑物既簡單易行，又適用可靠。根據(jù)壩址區(qū)地形地質(zhì)條件和工程樞紐布置特點(diǎn)，本階段擬定兩種可能的導(dǎo)流方案進(jìn)行比選。方案一：枯水期圍堰擋水，隧洞導(dǎo)流，第一個汛期壩體臨時斷面攔洪渡汛方案。方案二：枯水期圍堰擋水，隧洞導(dǎo)流，第一個汛期壩體過水，第二個汛期壩體攔洪度汛方案。方案一相對于方案二來說，只要保證在第一個汛期時大壩填筑高程達(dá)到攔洪度汛時期的水位要求，經(jīng)過對其自然條件及水工布置特點(diǎn)，整個樞紐施工進(jìn)度、施工強(qiáng)度、工程安全性、靈活性、工程投資等綜合因素比較分析，可以達(dá)到。所以導(dǎo)流方案采用方案一。2.1.3導(dǎo)流方式導(dǎo)流方式的選擇，應(yīng)根據(jù)工程條件具體分析，考慮影響導(dǎo)流方案選擇的因素，綜合比較并最終確定。常用的導(dǎo)流方式，按河床斷流條件的不同可分為一次斷流圍堰和分期圍堰兩類。一次斷流圍堰的導(dǎo)流方式有：隧洞導(dǎo)流、涵洞導(dǎo)流、明渠導(dǎo)流、渡槽導(dǎo)流等。分期圍堰的導(dǎo)流方式有：束窄河床導(dǎo)流，底孔導(dǎo)流梳齒或缺口導(dǎo)流及利用永久水工建筑物導(dǎo)流等。經(jīng)過對基本資料的分析，尤其是對河流水文特性、壩址地形地質(zhì)條件及水工樞紐布置特點(diǎn)等分析后，認(rèn)為本工程不宜采用分期圍堰導(dǎo)流的條件，而是適合全段圍堰的導(dǎo)流方式，與之相配合的導(dǎo)流方式可能有隧洞導(dǎo)流和明渠導(dǎo)流。明渠導(dǎo)流一般適用于岸邊具有臺地、緩坡的地形，或附近有舊河道、山溝、埡口、河彎等可供利用的地形。明渠具有施工簡單、既適合大型機(jī)械施工，也可人工開鑿等優(yōu)點(diǎn)；有利于加快施工進(jìn)度，縮短工期；對通航、放木條件也較好。隧洞導(dǎo)流一般用于中、上游峽谷地區(qū)，沒有條件布置縱向圍堰的河段，在山區(qū)較常用。壩址河谷狹窄呈“V”型，兩岸岸坡陡峻，地形基本對稱，基巖裸露，巖性堅硬，根據(jù)地形條件，所以采用河床一次攔斷施工導(dǎo)流方式。左岸山嶺走勢受制于上游唐家灣，下游老溝兩條溪溝，呈北東-南東向的弧形，右岸山脊多為北東-北東東向。又由于河床狹窄，汛期洪峰量和水位變幅較大，主體工程量較大，壩址地處高山峽谷地帶，河谷呈基本對稱的“V”形，岸坡較陡，河谷較窄，并且壩址處的地質(zhì)條件良好簡單，綜合考慮以上因素，選擇左岸隧洞導(dǎo)流方式。2.1.4導(dǎo)流時段芭蕉河屬山溪性河流，洪枯流量變化較大，流域洪水主要由降雨形成，每年4月進(jìn)入汛期，6?8月為洪水多發(fā)季節(jié)。對壩址1960?1998年共39年洪水系列資料進(jìn)行統(tǒng)計，壩址各月發(fā)生年最大洪水的情況見表2..5。月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月最大洪水流量(m3/s)30.879.084.5227.0527.0766.01180.01040.444.0244.0155.041.7年最大洪水發(fā)生次數(shù)(次)0000491772000百分比(%)000010.323.143.617.95.1000一個枯水時段內(nèi)難以將壩體經(jīng)濟(jì)斷面搶至100年一遇攔洪渡汛高程，需利用5?6月進(jìn)行壩體攔洪斷面的施工。從表2.5中可以看出，5、6月份年最大洪水發(fā)生次數(shù)雖較多，但洪水峰值卻不大，參照類似土石壩的施工經(jīng)驗，可利用5?6月份作為攔洪過渡期搶筑壩體攔洪斷面。根據(jù)表2.1.5中的統(tǒng)計結(jié)果提出11月1日?次年3月31日、11月1日?次年4月30日、10月16日?次年4月15日、10月1日?次年4月30日及全年5個導(dǎo)流時段進(jìn)行分析比較，各時段的施工頻率洪水見表2.6。表2..6 .施工時段頻率洪水成果表 單m3/s時段頻 率 (%)1251020全 年25002080154011507844月2912552071691305月5494803863142386月82172459349138411.1?3.3119514711076.611.1?4.3026722218514710.16?4.1521717414110710.1?4.30397313250187因此，經(jīng)過分析現(xiàn)場施工條件和可能達(dá)到的施工強(qiáng)度，在滿足施工總進(jìn)度要求的前提下，為節(jié)省導(dǎo)流工程投資，降低導(dǎo)流工程規(guī)模，導(dǎo)流時段選擇為枯水時段10月16日?次年4月15日。2.1.5導(dǎo)流流量的選擇對于選定的導(dǎo)流時段10月16日?次年4月15日，其10年一遇洪峰流量為141m3/s,5年一遇洪峰流量為107ms/s，流量相差33ms/s，當(dāng)導(dǎo)流隧洞洞徑為7.0mX9.0m（寬X高）時，兩者上游圍堰高度相差僅1m,為安全計，導(dǎo)流流量采用時段10年一遇洪峰流量141ms/s。由于本工程攔河壩為混凝土面板堆石壩，攔洪庫容介于0.1?1.0億m3之間，考慮壩體臨時攔洪渡汛時，下游7.6km的芭蕉河二級電站及下游11km的鶴峰縣城防洪安全，壩體臨時渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)采用全年100年一遇，洪峰流量2500m3/s。2.1.6導(dǎo)流建筑物2.1.6.1洞線選擇隧洞線路選擇與合理布置，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、樞紐水工建筑的布置及是否與永久建筑物結(jié)合等，一般要求如下。（1） 從地形條件考慮，應(yīng)注意以下要求：1） 洞線方位應(yīng)便于上下游水流銜接，進(jìn)出流暢。2） 平洞布置應(yīng)力求直線，使洞線最短，工程量最小，水流條件最好。3） 進(jìn)出口地形陡緩適中，均勻?qū)ΨQ，以利于進(jìn)出口建筑物布置。4） 便于布置施工支洞，對外交通方便，有利于施工和管理。當(dāng)壩址位于河灣地段時，宜將隧洞布置在凸岸，呈直線布置。本工程壩址正好位于河灣段，左岸為凸岸，為洞線布置的有利地形。本工程的導(dǎo)流隧洞理論上可布置在左岸或右岸?？紤]到左岸交通方便（左岸設(shè)有上壩公路）有利于開挖施工支洞，故本工程將導(dǎo)流隧洞布置在左岸。（2） 地質(zhì)條件1） 應(yīng)盡量把隧洞布置在堅硬、完整、穩(wěn)定和地質(zhì)構(gòu)造簡單的山體內(nèi)。2） 洞線與巖體主要主要構(gòu)造的走向的交角不宜小于30°，與圍巖交角宜大于45°。（3） 隧洞埋藏深度1） 有壓隧洞洞身巖體覆蓋層應(yīng)不小于0.4H（H為最大內(nèi)水壓力水頭）。2） 隧洞進(jìn)出口覆蓋層厚度不小于1.5?2.0倍洞徑。水力條件因素。一般控制彎道轉(zhuǎn)角不大于60°,彎曲半徑一般不小于5倍洞徑，出口段洞軸線與河道主流方向的交角一般不大于30°。洞型選擇綜上所述，導(dǎo)流洞下游底板高程為540.0m，進(jìn)口高程546m，并設(shè)置了一個轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑100m，轉(zhuǎn)角40。，整個隧洞長為688.9m，根據(jù)地質(zhì)圖導(dǎo)流隧洞穿過的巖層為志留系下統(tǒng)龍馬溪組和羅惹坪組砂頁巖，大部分洞段巖體基本質(zhì)量級別為II廣II級，構(gòu)造簡單，僅進(jìn)出口段穿越F1斷層，因此隧洞的線路大致符合要求。斷面尺寸的確定導(dǎo)流隧洞采用城門洞型，斷面高寬比一般為1.0?1.5,頂拱圓心角一般在90°?180°范圍內(nèi)選取。斷面尺寸選擇三種方案，分別是6mX9m、7mX9m、8mX9m(寬X高)，頂拱圓心角均采用120°。2.1.5.2洞徑的比選彎段局部系數(shù)損失計算過程：彎段局部損失系數(shù)計算公式：&=[0.124+3.104(-L)3.5](_L)i/2——《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊》2R 90。式中：b--彎段處洞寬；R—轉(zhuǎn)彎半徑；Q--轉(zhuǎn)彎角；不同方案彎段局部損失系數(shù)計算見計算書中計算過程1，計算結(jié)果列于表2.8。表2.8 彎段局部損失系數(shù)計算成果表萬案洞寬b(m)轉(zhuǎn)彎角轉(zhuǎn)彎R(m)6X9640°1000.0837X9740°1000.0838X9840°1000.083流量系數(shù)計算過程流量系數(shù)計算公式:《水力計算手冊》P396（6-1-3）式中:隧洞出口斷面面積；O__f--某一局部能量損失系數(shù)，與之相應(yīng)的流速所在的斷面為當(dāng)（指根號內(nèi)第二項中的S）；ili__隧洞某一段的長度，與之相應(yīng)的斷面面積、水力半徑和舍齊系數(shù)分別為巴（指根號內(nèi)第三項中的氣）、R和C.。水利半徑R的計算公式為：R=A——《水力學(xué)》P149x式中:A__過水?dāng)嗝娣e，m2；x__濕周，m；表2.9 水力半徑計算過程表A(m2)X(m)R(m)50.5427.281.8558.7429.372.0065.8230.372.17謝才系數(shù)的計算公式為:C=1R6__曼寧公式n式中:n__粗糙系數(shù)，取n=0.014；R--水力半徑；隧洞底寬b(m)nR(m)C60.0141.8579.3670.0142.0080.1880.0142.1781.27進(jìn)出口水頭損失系數(shù)的確定：進(jìn)出口為喇叭形，由表查得E=0.1(《水力計算手冊》P48)。表2.11 流量系數(shù)計算表萬案損失系數(shù)CR隧洞長u6X90.28379.361.85688.90.5217X90.28380.182.00688.90.5398X90.28381.272.17688.90.557上游水位計算過程有壓隧洞泄流公式，計算公式為：Q=呻＜2g(T-h) 《水力計算手冊》P395(6-1-2)式中：Q--隧洞泄流量，本工程有Q=141m3/s；R--流量系數(shù)；3--隧洞出口斷面面積；g--重力加速度，取9.8m/s2；T--上游水位與隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水頭V2/2g之和，一般可認(rèn)為TWT；0hp—隧洞出口斷面水流的平均單位勢能。表2.12 上游水位計算表萬案uw(m2)hp(m)上游水位z(m)6X90.52250.549552.167X90.53958.749551.538X90.55665.829551.157X9m方案圍堰計算枯水期進(jìn)行導(dǎo)流，上游水位為551.53m,圍堰的高程為：H二551.5+1=552.5m設(shè)計圍堰堰頂寬度為6m，迎水面邊坡1:2.0，背水面邊坡1:1.5,上游圍堰堰頂長度為60m，堰高12.5m。下游圍堰長度為22m，堰高11.5.體積為V=25256.8m3，取圍堰單價為45元/立方米，則總造價為25256.8X45=1.136556X106元隧洞暗挖的體積為39777.006m3，取的單價為120元/立方米，則隧洞暗挖的造價為：39777X120=4.65324X106元所以方案7X9m的總造價為以上價格之和為5.789796X106元以同樣方式分別計算6X9,8X9方案得表2.9：表2.9經(jīng)濟(jì)洞經(jīng)比較方案 圍堰體積隨洞開挖圍堰單價開挖單價合價量6X9 29437.834817 45 120 58327417X9 25256.839777 45 120 57897968X9 23126.545343.4 45 120 6271901在設(shè)計流量一定的情況，隧洞斷面的大小和圍堰的高低是相輔相成的。隧洞斷面大，上游水位低，圍堰低；反之，則圍堰高。因此，隧洞經(jīng)濟(jì)尺寸是意味著使隧洞和圍堰工程總投資最小的尺寸。如圖1所示隧洞經(jīng)濟(jì)斷面曲線規(guī)律隧洞經(jīng)濟(jì)斷面計算曲線>元{用費(fèi)隧洞底寬（m）~圍堰費(fèi)用曲線J隧洞費(fèi)用曲線總費(fèi)用隧洞經(jīng)濟(jì)斷面計算曲線>元{用費(fèi)隧洞底寬（m）~圍堰費(fèi)用曲線J隧洞費(fèi)用曲線總費(fèi)用9圖27000000600000050000004000000300000020000001000000根據(jù)各種方案的經(jīng)濟(jì)情況來判定，應(yīng)選擇左右洞均為7X9m。該方案的洞涇情況見圖，其中洞徑情況為圖7X9方案隧洞隧洞底坡為0.005,糙率為0.014,流量系數(shù)u=0.539，隧洞過流面積A為58.74此2.1.4.3選定方案的水利計算隧洞的流態(tài)判定隧洞水流的流態(tài)主要有有壓流和無壓流兩種。此外，還有一種是介于兩者之間的半有壓流，本工程不計算其中。由無壓流至半有壓流的界限值為—1.2，此時H=10.8m，a根據(jù)公式Q=mB鼻H3/2式中：m——流量系數(shù)，取為0.35B 過水?dāng)嗝鎸扝0——隧洞進(jìn)口處水頭求得無壓流狀態(tài)下最大流量為385m3/s；由有壓流至無壓流的界限值為H>1.5，此時H=13.5m，a根據(jù)公式Q=呻氣；2g（T-h） 《水力計算手冊》P395（6-1-2）式中：R--流量系數(shù)；?--隧洞出口斷面面積；g--重力加速度，取9.8m/s2；T--上游水位與隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水頭V2/2g之和，一般可認(rèn)為T0MT；此時求出有壓流下最小流量420m3/s。（2）無壓流的計算陡緩坡的判斷分開可求得各流量不同時的底坡見表各流量下的底坡系數(shù)qh k X k C k i k 000.0000030042.855.7218.4595.530.001260085.719.0825.17103.180.0014900128.5711.9030.81107.930.00161200171.4214.4235.84111.440.00181500214.2816.7340.47114.240.00191800257.1418.9044.79116.570.0020210030020.9448.88118.590.00212400342.8522.8952.78120.360.00222500357.1423.5254.05120.910.0023由于該工程選擇的底坡i=0.005都大于其臨界陡坡，所以為陡坡，此時泄流能力不受洞長的影響，按短洞工作考慮。長、短洞判別當(dāng)?shù)灼聻榫徠露呌谄狡?，長短洞的界限長度為l=(5?12)H,當(dāng)洞長lk>"為長洞；lVlk為短洞。當(dāng)?shù)灼陆咏R界底坡ik時，lk=1.3(5?12)H。當(dāng)?shù)灼聻槎钙?i>ik)，，泄流能力不受洞長影響，按短洞工作考慮。短洞的水力計算由于隧洞的泄流能力不受洞長的影響，所以計算流量可用公式：Q=mB^lgH3/2式中：m——流量系數(shù)，取為0.35。B 過水?dāng)嗝鎸扝0——隧洞進(jìn)口處水頭無壓泄流計算表QmbHoh——上 00.3570542.6200.3571.50305547.5031400.3572.385943548.3859600.3573.12647549.1265800.3573.787449549.78741000.3574.394945550.39491200.3574.962962550.9631400.3575.50012551.50011410.3575.52628551.52633850.35710.79594556.7959根據(jù)公式Q=呻(2g(T0—h) 《水力計算手冊》P395(6-1-2)式中：R——流量系數(shù)；O—隧洞出口斷面面積；g—重力加速度，取9.8m/s2；T0―上游水位與隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水頭咋/2g之和，一般可認(rèn)為T0MT；ZouAQH下H上13.50.53958.74420.7728543.45556.95200.53958.74552.1948544.28564.28250.53958.74635.0433545.05570.05300.53958.74708.2662545.31575.31350.53958.74774.598545.46580.46400.53958.74835.6812545.65585.65450.53958.74892.594545.72590.72500.53958.74946.0893546.88596.88550.53958.74996.7176546.1601.1600.53958.741044.896546.25606.2565700.5390.53958.7458.74隧洞〕1090.9481154.23聯(lián)合泄流表546.51546.72611.51616.72有壓泄流計算表H上Q H上Q無壓流H上Q有壓流H上Q542.60556.95420.7728547.520564.28552.1948548.440575.31708.2662549.160580.46774.598549.7880585.65835.6812550.39100596.88946.0893550.96120601.1996.7176551.5140606.251044.896551.53141611.511090.948556.8385616.721154.23隧洞泄流曲線圖見圖隧洞聯(lián)合泄流曲線簇調(diào)洪演算用列表試算法進(jìn)行調(diào)洪演算由資料中給出的水位?庫容表格繪出庫容與水位的關(guān)系曲線V?Z。V?Z關(guān)系曲線由表繪出下泄流量q與庫容水位Z的關(guān)系曲線q?Z,q?Z關(guān)系曲線調(diào)洪計算時間間隔^t=4h下表為潘口水庫設(shè)計洪水位調(diào)洪計算表，來水流量由壩址設(shè)計洪水過程表P=1%得出對應(yīng)時刻的流量。調(diào)洪計算表時段來水流量Q(m3/s)平均流量Qp(m3/s)時段入庫水量Qp*dt（萬m3）下泄流量q(m3/s)時段下泄平均流量（m3/s）下泄水量（萬m3）時段內(nèi)水庫存水量變化（萬m3）水庫存水量（萬m3）下泄流量（試算）q（m3/s）水位（m）0234245.5353.52071.5102.96250.563005464257143550.56143.52552.338671464668.16429286411.84256.32806.88428.55558.771225001585.52283.12954691.5995.761287.362094.24954.53596.1116111018052599.2115210531516.321082.883177.121152.94616.572010401075154811351143.51646.64-98.643078.481135.29615.05244567481077.1210461090.51570.32-493.202585.281045.86606.7128454455655.28849651389.6-734.401850.88884.32590.0232516485698.4717800.51152.72-454.321396.56716.90576.5536246381548.64557637917.28-368.641027.92557.07565.0840175210.5303.12314435.5627.12-324703.92314.06555.83由調(diào)洪演算采用試算法的方式計算可得攔洪度汛時的最高上游水位為616.6m。2.1.5圍堰設(shè)計圍堰是導(dǎo)流工程中的臨時擋水建筑物，用來圍護(hù)基坑，保證水工建筑物能在干地施工。圍堰系臨時建筑物，通常圍堰施工安排在一個枯水期修筑至設(shè)計高程或度汛高程以保安全度汛，本工程圍堰只枯期擋水，汛期壩體臨時斷面擋水，所以必須保證安全度汛。因此圍堰施工工期緊，同時圍堰在圍護(hù)的永久建筑物投入運(yùn)行前需拆除部分堰體或全部堰體，故在選擇圍堰型式時應(yīng)考慮堰體結(jié)構(gòu)簡單施工方便在保證圍堰施工質(zhì)量的前提下有利于加快施工速度和后期拆除。選擇圍堰型式時，必須根據(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)鼐唧w條件，在滿足下述基本要求的原則下，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較加以選定。（1） 具有足夠的穩(wěn)定性、防滲性、抗沖性和強(qiáng)度；（2） 就地取材，造價便宜，構(gòu)造簡單，修建、拆除方便；（3） 圍堰的布置，應(yīng)力求水流平順，不發(fā)生嚴(yán)重的局部沖刷；（4） 圍堰接頭與、與岸坡連接處要可靠，避免因集中滲漏等破壞作用而引起圍堰失事；（5） 必要時應(yīng)設(shè)置抵抗冰凌、船筏沖擊破壞的設(shè)施。2.1.5.1圍堰的安全超高不過水圍堰的堰頂高程，一般根據(jù)設(shè)計洪水加風(fēng)浪高及安全超高確定。土石圍堰防滲體頂部在靜水位以上的超高值，斜墻一般不小于0.6?0.8m，心墻不小于0.3?0.6m。在確定堰頂高程時要考慮以下問題：（1） 上游圍堰的堰頂高程，除滿足防洪安全外，還應(yīng)保證發(fā)電、航運(yùn)、灌溉、供水等要求，確定上游水位，再加風(fēng)浪高和安全超高。（2） 縱向圍堰的堰頂高程，需根據(jù)沿程水面線加安全超高值確定。（3） 計算風(fēng)浪高度時，一般可取實(shí)測最大風(fēng)速值，且應(yīng)注意風(fēng)向、地形、水深等具體情況，選用適當(dāng)?shù)墓健＃?） 在施工導(dǎo)流期間，當(dāng)上游庫岸有滑坡坍岸危險時，應(yīng)進(jìn)行處理。圍堰或施工期的壩體超高應(yīng)考慮坍岸產(chǎn)生的涌浪影響。2.1.5.2圍堰高程計算上游圍堰堰頂高程的基本公式如下：Huc=H+h+6Huc——上游圍堰堰頂高程，m；Hu——為上游圍堰堰前雍高水位；hw——為波浪爬高，由于計算公式太復(fù)雜，所以參照其他類似工程，取經(jīng)驗值0.3m；6——為圍堰的安全超高，m；對于圍堰的安全超高6可參照水利工程施工第四版P22頁，如表2.10所示，由于是土石圍堰，最后確定圍堰的安全超高為0.5m。表2.10 不過水圍堰堰頂安全超高下限值圍堰型式圍堰級別mW?V土石圍堰0.70.5混凝土圍堰、漿砌石圍堰0.40.3經(jīng)過以上計算，可知設(shè)計流量標(biāo)準(zhǔn)時最大堰前水位為551.53m，由于圍堰在導(dǎo)流分等分級中確定為5級。所以安全超高取0.5m，風(fēng)浪高取0.3m，因此上游圍堰堰頂高程為552.33m，覆蓋層高程為540m，故上游圍堰最大高度為11.33m。為保證引水隧洞和廠房全年施工，防止下游水倒灌下游圍堰設(shè)計洪水流量的值應(yīng)采用攔洪度汛時的最大下泄流量值，所以洪峰流量取1154m3/s，查廠址水位流量關(guān)系表1.5,得到相應(yīng)的下游水位為546.7m。下游圍堰取堰頂高程為547.5m，覆蓋層高程為536m，故下游圍堰最大高度11.5m。2.1.5.3上游圍堰受導(dǎo)流隧洞進(jìn)口布置的制約，上游圍堰的布置空間極為有限，河床覆蓋層厚2?4m，工程截流后難以保證漿砌石圍堰的干地施工，施工難度較大，為縮短臨建工程工期，盡快進(jìn)入主體工程的施工，上游圍堰采用土工膜心墻堆石圍堰，堰頂高程552.33m，最大堰高12.3m，堰頂寬6.0m，迎水面邊坡1:2.0,背水面邊坡1:1.5?；A(chǔ)覆蓋層厚度小于5.0m，主要由砂卵礫石和崩積、洪積巨塊石混合而成，防滲性能較差，對覆蓋層采用抽槽至基巖回填粘土的方式進(jìn)行處理。由于工程區(qū)土料匱乏，且質(zhì)量較差，為保證圍堰的防滲性能，圍堰采用土工膜心墻防滲。2.1.5.4下游圍堰下游圍堰結(jié)構(gòu)型式與上游圍堰相同，經(jīng)調(diào)洪演算，下游圍堰設(shè)計洪水洪峰流量取1154m3/s，并考慮芭蕉河水庫的壅高，求得下游水位為546.7m，相應(yīng)的圍堰堰頂高程547.5m，堰頂寬6.0m，迎水面邊坡1:2.0，背水面邊坡1:1.5，最大堰高11.5m。2.2截流設(shè)計2.2.1截流方案比選2.2.1.1截流時段與截流流量截流時段盡可能選在河道枯水期較小流量時段。截流時段一般選在當(dāng)年汛后至次年汛前的枯水期，枯水期按水文特性一般可分為：汛后退水期（枯水期前段）、穩(wěn)定枯水期（枯水期中段）、汛前迎水期（枯水期后段）。選在汛后退水期，流量呈遞減趨勢，可降低截流風(fēng)險；選在穩(wěn)定枯水期，河道流量較小且變幅不大，選在枯水期較小流量時段截流最為有利。截流時段的選擇應(yīng)考慮圍堰施工工期，確保圍堰安全度汛。河道截流是圍堰施工的第一道工序，通常在截流后必須在汛前將圍堰修筑至設(shè)計要求的斷面，以確保圍堰度汛安全。截流時段的選擇應(yīng)考慮對河流的綜合利用影響最小。對有通航、灌溉、供水等綜合利用的河流，截流時段的選擇應(yīng)全面兼顧，使截流對河道通航、灌溉、供水等綜合利用影響最小。有冰情的河道截流時段不宜在冰凌期截流。截流時段選定后，可根據(jù)河流水文特性及施工條件選擇截流流量，我國SL303—2004《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：截流流量標(biāo)準(zhǔn)可采用截流時段重現(xiàn)期5~10年的月平均流量。綜合芭蕉河流域的水文特性，選取截流時間為10月，截流流量為10月份的月平均流量20m3/s2.2.2截流方式國內(nèi)外水利水電工程河道截流方式，可歸納為立堵和平堵兩類。立堵截流是將截流材料從龍口的一岸或兩岸拋投進(jìn)占，逐漸束窄龍口直至將河道全部攔斷。截流材料采用自卸汽車在截流戧堤頭部直接卸料拋入水中，或自卸汽車將料卸在截流戧堤頭端部，再用推土機(jī)推入水中。平堵截流需在龍口河面預(yù)先架設(shè)浮橋或棧橋，截流材料用自卸汽車運(yùn)至浮橋或棧橋上拋入水中，均勻地逐層拋填上升，直至拋出水面全部截流河道。立堵截流不需架設(shè)浮橋或棧橋，截流準(zhǔn)備工作較簡單，造價低。立堵截流龍口呈三向水流，水力學(xué)條件較差，流速分布不均，流速較大，河床易遭沖刷，且需要采用重量較大的塊體，另外，截流戧堤頭端部場地狹窄制約了自卸汽車拋投強(qiáng)度。平堵截流龍口流速分布較均勻，流速較小，可使用單個重量較小的截流材料，自卸汽車在浮橋或棧橋上全線拋投截流材料，可加大拋投強(qiáng)度和施工速度。架設(shè)浮橋或修筑棧橋，將增加工程造價，且其可行性受束窄河床（或龍口）水流條件制約，在通航河道上影響航運(yùn)。70年代以后，隨著大型裝載、運(yùn)輸機(jī)械的應(yīng)用，以及立堵截流理論和截流技術(shù)的發(fā)展，趨于立堵法截流。水電站壩址處為山區(qū)河流，架橋流速較大，浮橋運(yùn)行期水位變幅較大，其浮橋架設(shè)和運(yùn)行的技術(shù)安全性尚無把握，加之在浮橋上拋投重型塊體的橋面結(jié)構(gòu)及錨定設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用昂貴，所以浮橋方案不作為設(shè)計研究的截流方案，故采用立堵法截流。根據(jù)壩區(qū)施工道路布置和拋投料的堆積場地，采用由左岸向右岸單向立堵進(jìn)占方式，先截上游圍堰。隨著截流戧堤的進(jìn)占，龍口逐漸被束窄，因此分流建筑物和龍口的泄流量是變化的，但二者之和恒等于截流設(shè)計流量。其變化規(guī)律是：截流開始時，大部分截流設(shè)計流量經(jīng)由龍口泄流，隨著截流戧堤的進(jìn)占，龍口斷面不斷縮小，上游水位不斷上升。當(dāng)上游水位高出泄水建筑物以后，經(jīng)由龍口的泄流量越來越小，而經(jīng)由分流建筑物的泄流量則越來越大。龍口合龍閉氣以后，截流設(shè)計流量全部由分流建筑物泄流。2.2.3截流戧堤高程根據(jù)下游水位流量關(guān)系曲線，查得方案的設(shè)計流量時的下游水位分別為Q=20m3/s時，H=540.90m。隨著龍口的束窄，上游水位壅高，龍口合龍閉氣后下上游水位達(dá)到最高，由導(dǎo)流建筑物聯(lián)合泄流曲線查得上游最高水位分別為Q=20m3/s時，H上二547.50m。加上安全超高0.5m，得10月份截流戧堤高程548m，戧堤底板高程540m，戧堤高度為8m。上下游邊坡均設(shè)為1:1.5。堤頂寬度主要根據(jù)戧堤進(jìn)占施工強(qiáng)度的需要及施工車輛行車等要求，經(jīng)分析確定。參考國內(nèi)外立堵截流經(jīng)驗，堤頭有2個卸料點(diǎn)同時供10t級自卸車拋投，頂寬一般為10?15m；堤頭有3個卸料點(diǎn)同時供自卸車(配合使用推土機(jī))拋投，當(dāng)用20?30t自卸汽車時，頂寬一般為15?20m；當(dāng)用30t級以上自卸車時，為20?25m。芭蕉河一級水電站截流戧堤設(shè)計的卸料點(diǎn)少于3個，設(shè)計為兩車道的。所以頂寬設(shè)計為10m。圖解法截流水力計算繪制龍口上游水位流量關(guān)系曲線截流時的水量平衡方程為Q0=Qg+Qd——《水利工程施工》P40????(3-1)式中：Q0——截流設(shè)計流量Qd——分流建筑物的泄流量Qg——龍口泄流量由分流建筑物水位流量關(guān)系曲線和水量平衡方程可得龍口上游水位流量關(guān)系不同龍口寬度泄水能力計算過程河床底部高程540m，底部寬度15m；由于沒有采取預(yù)進(jìn)占，因此截流開始時的最大龍口寬度為39m。假設(shè)不同的截流龍口寬度，根據(jù)不同的上游水位計算出龍口泄水能力，龍口泄流量按下式計算：Q=m五秘Hy--《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊》P534(2-6-12)式中：Qg――龍口流量，m3/s；B--龍口平均過水寬度，m；對于梯形斷面：B=B-2nHB+nH0對于三角形斷面：B=nH0m——流量系數(shù)，按下式計算.Z1 ,，、工當(dāng)——<—，為淹沒流，H03當(dāng)三＞1,為非淹沒流，m=0.385H03Z—龍口上下游水位差，m；H0--龍口上游水頭，m；H0=z上-Z底；Z上--上游水位，m；Z底--龍口處護(hù)底頂部高程，取540m；分析龍口合龍的圖形，當(dāng)龍口寬度在15m—39m之間時，龍口為梯形；當(dāng)龍口寬度在0m—15m時，龍口為三角形。根據(jù)不同的龍口寬度及龍口形狀，計算各不同水位時龍口的泄水流量曲線簇。Qg=20m3/s龍口寬Z上Z下Z底Z水HoZ/HomBQgB=39542.6540.95401.72.60.650.38525.6183.05543540.95402.130.700.38526230.42544540.95403.140.780.38527368.40545540.95404.150.820.38528533.92546540.95405.160.850.38529726.92547540.95406.170.870.38530947.62547.5540.95406.67.50.880.38530.51068.45B=20龍口寬Z上Z下Z底Z水頭差HoZ/HomBQgB=20542.6540.95401.72.60.650.3856.647.19543540.95402.130.700.385762.04544540.95403.140.780.3858109.16

B=15龍口寬Z上Z下Z底Z水頭差HoZ/HomBQgB=15542.6540.95401.72.10.810.3852.110.90543540.95402.12.50.840.3852.516.85544540.95403.13.50.890.3853.539.09545540.95404.14.50.910.3854.573.26546540.95405.15.50.930.3855.5121.00547540.95406.16.50.940.3856.5183.72547.5540.95406.670.940.3857221.11B=10龍口寬Z上Z下Z底Z水頭差HoZ/HomBQgB=10543.5540.95402.60.55.200.3850.50.30544540.95403.113.100.38511.71545540.95404.122.050.38529.65546540.95405.131.700.385326.59547540.95406.141.530.385454.58

547.5 540.9 540 6.6 4.5 1.47 0.385 4.5 73.26B=5龍口寬Z上Z下Z底Z水頭差HoZ/HomBQgB-5546.5540.95405.615.600.38511.71546.7540.95405.81.24.830.3851.22.69546.9540.954061.44.290.3851.43.96547.1540.95406.21.63.870.3851.65.52547.2540.95406.31.73.710.3851.76.43547.5540.95406.623.300.38529.65繪制曲線簇讀出龍口泄水曲線與曲線簇交點(diǎn)坐標(biāo)，列表計算上下游落差，龍口平均流速等截流過程中的水力參數(shù)。不同龍口寬度泄水能力計算龍口斷面平均流速計算公式:=Qh--《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊》P533（2-6-13）式中：——龍口計算斷面平均流速；h——龍口計算斷面水深（從護(hù)底頂部算起）；B——龍口平均過水寬度，梯形斷面B=B-2HB+h，三角形斷面B=h；在立堵截流中，常常規(guī)定：當(dāng)出現(xiàn)淹沒流時，h=h,h為龍口底部（或護(hù)底）以上的下游水深；當(dāng)出現(xiàn)非淹沒流時，h=h,,hc為龍口斷面的臨界水深。h的計算按下列四種情況考慮：（1） 梯形斷面淹沒流，h=h，由于進(jìn)占過程中，龍口底部高程不變,.為常數(shù)。（2） 梯形斷面非淹沒流，h=h『七按下式計算，aQ2（B+nh）=1gB3h3c式中，n——戧堤端部邊坡系數(shù)；a——計算斷面動能修正系數(shù)，常取a=1.0計算。按式計算hc需要進(jìn)行試算。有時為了簡化計算，常用矩形斷面臨界水深代替梯形斷面臨界水深，此時（3）三角形斷面淹沒流，h=hs（4）三角形斷面非淹沒流，h=hch=（捋）計算結(jié)果如下表：龍口寬度上游水位龍口平均過水寬度導(dǎo)流洞分流量龍口泄水流量上游水深上下游水位落差判別流態(tài)龍口計算斷面水深龍口計算斷面平均流速流態(tài)BZBQdQgHoZoHo/ZohV15543.12.61.418.63.12.200.852.343.15非淹沒流10545.52.53.1516.855.54.601.842.252.995547.21.713.576.437.26.303.711.532.472.2.5拋投材料龍口段各區(qū)段拋投料物的大?。ㄖ亓浚┌丛搮^(qū)段最不利的水力條件估算，參照國內(nèi)外類似工程經(jīng)驗，結(jié)合本工程施工設(shè)備和拋投技術(shù)條件，并通過水工模型試驗，經(jīng)綜合分析確定拋投料物應(yīng)先選用石料。立堵截流時截流材料塊石徑可按下式計算：1 （V\2 一一 一d= 《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊》P537（2-6-15）2g或KJY式中：d—石塊化引為球體的當(dāng)量直徑，m；Y]--塊石的容重，取26KN/m3；--水的容重，取10KN/m3；v--計算流速，m3/s；K--穩(wěn)定系數(shù)，取1.1由于截流工程量較小，所以采用不分區(qū)的進(jìn)占方式。計算得到工程量為3696m3v(m3/s)KY1Yd(m)3.051.126100.252.991.126100.232.471.126100.16V(m3)36963混凝土面板的施工設(shè)計一般面板壩的施工程序為：岸坡壩基開始清理，趾板基礎(chǔ)及壩基開挖，趾板混凝土澆筑，基礎(chǔ)灌漿，分期分塊填筑堆石料，墊層料必須與部分主堆石料平齊上升，填至分期高度時用滑模澆筑面板，同時填筑下期壩體，再澆混凝土面板，直到壩頂。混凝土面板堆石壩壩頂高程651.3m，最大壩高115.3m，頂寬8.0m，壩軸線長285.4m，上下游壩坡1:1.4.壩體總填筑方量227.67萬m3。鋼筋混凝土面板是剛性面板堆石壩的主要防滲結(jié)構(gòu)，厚度薄、面積大，在滿足抗?jié)B性和耐久性條件下，要求具有一定的柔性，以適應(yīng)堆石體的變形。面板澆筑一般在堆石壩體填筑完成或至某一高度后，氣溫適當(dāng)?shù)募竟?jié)內(nèi)集中進(jìn)行，由于汛期限制，工期往往很緊。面板由起始板及主面板組成。起始板可以采用固定模版或翻轉(zhuǎn)模版澆鑄，也可用滑模澆筑。當(dāng)起始板不采用滑模澆筑時應(yīng)盡量在壩體填筑時創(chuàng)造條件提前澆筑。中等高度以下的壩，面板混凝土不宜設(shè)置水平縫，高壩和要求施工期蓄水的壩，面板可以設(shè)1?2條水平工作縫，分期澆筑。垂直縫分縫寬度應(yīng)據(jù)滑模結(jié)構(gòu)，以易于操作、便于倉面組織等原則確定，一般為12?16m。3.1面板基本尺寸的擬定設(shè)置在堆石壩體的上游面，其主要作用是防滲。所以要求具有較高的耐久性，抗?jié)B性，抗裂性和施工和易性，一般頂部厚度宜取為0.3m，并向底部逐漸增加。根據(jù)我國《混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范DL/T5016-1999》推薦的面板底部厚度公式：t=0.3+(0.002?0.0035)H；t=0.3+0.003*115=0.645m計算得出，面板壩的底部厚度為0.645m。取0.65m。本工程經(jīng)驗頂部面板厚度取為0.3m并向底部逐漸增加至0.65m。3.2面板的板布置混凝土面板是壩體防滲的主要結(jié)構(gòu)，布置在墊層的上游面，是壩體與庫水和大氣的界面。為適應(yīng)壩體變形、氣溫變化和滿足施工要求對面板及周邊進(jìn)行分縫，以增加面板整體柔性。垂直逢間距國內(nèi)外一般采用12?16m，對于該工程，考慮壩基地形，施工設(shè)備及施工進(jìn)度要求等因素，為便于滑動模板快速施工，面板垂直逢間距采用12m的等寬布置。面板的分序與分期：根據(jù)《混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》DL/5128-2001要求，壩高大于70m時，施工安排和提前蓄水需要面板分為二期澆筑，否則會因壩體太長給施工帶來較大困難，同時也不便于組織流水作業(yè)。面板施工安排在旱季月平均溫度低于年平均溫度月份進(jìn)行，以利于面板裂縫的減少及雨水澆筑的影響。面板工程量計算：S總=(0.3+0.65)*115/2=55m2V總二10900m3施工進(jìn)度安排：第2年9月中旬?第2年12月中旬進(jìn)行一期面板施工，澆筑至高程617m。第3年8月初進(jìn)行二期面板施工，且進(jìn)行防浪墻與大壩整修及道路鋪設(shè)的施工。3.3面板混凝土施工工藝3.3.1施工內(nèi)容及工藝流程:各期面板混凝土施工的作業(yè)內(nèi)容：測量放樣、架立筋、面板鋼筋、止水片、側(cè)模等安裝、砂漿條帶施工、坡面清理、卷揚(yáng)機(jī)安裝、滑模就位、溜槽安裝、混凝土澆筑、壓抹面及養(yǎng)護(hù)、卷揚(yáng)機(jī)和滑模的移位、側(cè)模拆除?；炷翝仓暗臏?zhǔn)備工作.測量放樣：在墊層面上用白粉布設(shè)面板的尺寸開挖控制點(diǎn)及邊緣線。垂直縫基礎(chǔ)修理：面板澆筑前，對垂直縫的修理。采用擠壓式邊墻施工，坡面澆筑了混凝土，不適合開挖，所以采用貼坡法在縫面上澆筑厚2?5m，寬60cm的沙漿進(jìn)行人工整平安裝止水片。3.3.2鋼筋加工與安裝工藝。、安裝方式：鋼筋綁扎和焊接：用鋼筋臺車將綁扎好的鋼筋網(wǎng)送至坡面。采用在平地上綁扎鋼筋的方法比較方便，施工速度快。但是采用這種方法需要大噸位的卷揚(yáng)機(jī)和吊車將鋼筋網(wǎng)送至坡面。臺車軌道安裝：臺車軌道一節(jié)長3m,一端底部焊有30X30cm錨固板，雙孔錨釬固定。錨釬長30cm，直徑20mm鋼筋制作，為使兩節(jié)軌道端部連接平順，在軌道兩側(cè)端部焊有限拉桿，限拉桿用直徑16mm鋼筋制作，有效長度為5cm。網(wǎng)片坡面運(yùn)輸。鋼筋臺車吊裝就位：用3?5噸慢速卷揚(yáng)機(jī)牽引，卷揚(yáng)機(jī)地錨錨固。網(wǎng)片用25噸吊車吊裝至臺車上，網(wǎng)片中心線必須與臺車中心線重合，并用8號鐵絲將網(wǎng)片用6?7個點(diǎn)固定于臺車之上。由專人用三色旗指揮卷揚(yáng)機(jī)的操作。網(wǎng)片的固定：網(wǎng)片到位之后，先檢查縱向搭接長度30cm左右垂直縫的距離是否達(dá)到要求。按自下而上逐排設(shè)置架立筋，人工撬杠臺起網(wǎng)片卸車，點(diǎn)焊固定網(wǎng)片，逐排依次退出鋼筋臺車并固定。人工調(diào)節(jié)網(wǎng)片平面高程。最底部位網(wǎng)片的最下排架立筋應(yīng)適當(dāng)加密1到2根，防止首次臺車退出后網(wǎng)片游走。3.3.3無軌滑模每塊面板寬為12m，最大滑行速度為2m/h的要求，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受混凝土澆筑和振搗的側(cè)向壓力和振動力，防止產(chǎn)生位移，以保證混凝土結(jié)構(gòu)外形尺寸的準(zhǔn)確，并應(yīng)有密封性，防止漏漿。模板和支架材料應(yīng)優(yōu)先選用鋼材，模板材料的質(zhì)量符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；鋼模板的厚度應(yīng)不小于3mm，鋼板表面光滑，不允許有凹坑、鄒折或其他表面缺陷；模板制作及安裝的允許偏差不應(yīng)超過SDJ207-82中的規(guī)定。根據(jù)其他水電站等同類工程的經(jīng)驗可得，本工程滑模采用無軌滑模?；瑒幽０宓拈L度由面板的縱縫距離而定，宜選用3的倍數(shù)。為便于運(yùn)輸和適應(yīng)面板不同寬度的要求，模板采用分段組合式，以3為設(shè)計模數(shù)拼裝組合成各種長度的模板?；挾纫话?.0?1.2m，有時達(dá)1.5m，寬度為1.2m的滑模一幫可滿足每小時滑升1.1?2.2m的要求?；瑒幽０迳系匿伭?、振搗的操作平臺寬度應(yīng)大子60cm?；Ｎ膊繎?yīng)具有修整平臺，修整平臺應(yīng)采用型鋼三角架，懸吊在滑模桁架梁上，隨滑模一起提升，三角鋪木板；也可采用臺車，系掛在滑模后面并在軌道上行走。操作平臺與修整平臺應(yīng)呈水平狀態(tài)，并設(shè)有欄桿，以保證操作人員的正常工作與安全。無軌滑模施工特點(diǎn)：滑模在已澆混凝土面板的側(cè)面板頂面滑動，在開澆前滑動模板利用側(cè)模支撐，在混凝土澆筑過程之中則利用混凝土的浮托力支撐滑模的法向重力。（2） 滑?；杏稍O(shè)在壩頂?shù)木頁P(yáng)機(jī)牽引與控制。（3） 依靠側(cè)模模板保持滑模面的平直。無軌滑模的主要優(yōu)點(diǎn)：（1） 重量較輕，造價較低；（2） 壩頂使用的設(shè)備較少，一套滑模只需要2臺卷揚(yáng)機(jī)牽引，用普通吊機(jī)就位即可，工作場地寬度只要8m（3） 澆筑前的準(zhǔn)備工作簡單；（4） 使用方便，澆筑速度快；（5） 起始塊和主面板可以同時澆筑；（6） 對于不同坡角的岸坡段混凝土板塊，均可轉(zhuǎn)向上升澆筑相當(dāng)方便。3.4混凝土的制備和運(yùn)輸面板混凝土生產(chǎn)采用拌合樓或集中的拌合站，易于保證混凝土的質(zhì)量。拌合樓或拌臺站宜與壩面盡量靠近，以縮短運(yùn)輸距離。為充分引氣，面板混凝土拌和采用自由跌落式攪拌機(jī)，并適當(dāng)延長拌和時問。在壩面上布置幾臺（根據(jù)施工強(qiáng)度大小情況確定）拌和機(jī)及皮帶進(jìn)料系統(tǒng)，就近沒置水泥庫及砂石料場，形成一套完整的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)輸距離短，轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)少，指揮調(diào)度靈活，避免了長距離運(yùn)輸帶來的骨料分離、坍落度損失、砂漿流失等問題.有效地控制了混凝土質(zhì)量。拌和系統(tǒng)試運(yùn)行正常后，進(jìn)行混凝土拌和物的試拌。本工程混凝土澆筑總量為10.37萬m3,混凝土澆筑歷時3年，高峰月平均強(qiáng)度為0.64萬m3。由于考慮采用臺階法澆筑，所以要求拌和能力不小于31m3/h?；炷涟韬驮O(shè)備選用2X1m3拌和站一座，生產(chǎn)能力為40m3/h混凝土的運(yùn)輸一般由皮帶運(yùn)輸，混凝土拌車運(yùn)輸。3.5面板混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土面板由于其超薄結(jié)構(gòu)且暴露面大，所以面板混凝土的水化熱溫升階段短；最高溫度值出現(xiàn)較早，隨后很快出現(xiàn)降溫趨勢。面板表面及剛連續(xù)保濕保溫，有利于降低混凝土的熱交換系數(shù)，減緩沉降和干縮變形，從而減少形成裂縫的破壞力?；炷琉B(yǎng)護(hù)期一般不少于90d，最好保濕養(yǎng)護(hù)至水庫蓄水。二次壓面結(jié)束后，在滑模架后部拖掛長為12m左右的，比面板略寬的塑料布，防止表面水分過快蒸發(fā)而產(chǎn)生十縮裂縫。混凝土終