大型水電站工程大壩施工導流設(shè)計專題研究報

大型水電站工程大壩施工導流設(shè)計專題研 3 8 21 22 23 24 24 25 25 25 32 34 35 40 43 43 43 44 45 47 48 49 49 57 60 63 74 75 76 83 84 85 85 86 87 89 90 91 91 93 95 98 98 99 結(jié)合防洪和攔沙，兼顧灌溉，并且具有為上游梯級進行反調(diào)節(jié)的作用。電站總裝機容導流問題技術(shù)條件復雜、難度大，為搞好施工導流設(shè)計，從預可行性研究到可行性研在以前各階段的研究中，根據(jù)XX工程的特點，先后對分期、明渠和隧洞導流方式進行了研究，經(jīng)預可行性研究審查，同意推薦分期導流方式。預可審查后工作重點放在分期導流方式的研究上，分別對第一期先圍左岸、第一期先圍右岸及一期是否圍左岸壩后廠房和臨時船閘等5種不同組合的分期導推薦的一期圍左岸，二期圍右岸的兩期導流方案；設(shè)計采用的一期50年一遇導流設(shè)計洪水標準偏高、建議適當降低；同意二期導流設(shè)計洪水標準采用50年一遇洪水；站“十五”期間能開工建設(shè)’的精神要求和XX工程目前的各項進展，XX水電站施工一期圍堰防沖保護、二期泄水建筑物、后期導流與度汛、主要導流建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計和截流等問題進行研究，并對二期縱向圍堰上游段地基覆蓋層處理、施工期客貨過壩問2導流特性與條件壩址位于XX峽谷河段出口處，河流大體自西向東流，河谷形態(tài)呈不對稱的“U”壩軸線下游河床右側(cè)分布有一片基巖高漫灘——礁灘，礁頂高程278.00m。壩址兩岸地形整齊，除左岸下游的磨刀溪外無較大沖溝切割。兩岸山勢總體向下游傾斜，岸坡緩坡，陡坡段基巖裸露，緩坡段被第四系崩坡積物或殘坡積物右岸邊坡走向由300°逐漸偏轉(zhuǎn)至340°,向下游敞開，坡頂前緣高程400.00~巖夾薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖，并夾有Ⅳ類。基巖除構(gòu)造破碎帶需局部處理外，承載力均能滿足要求。鉆孔壓水試驗的巖石差，物資組成極不均一。覆蓋層主要為卵礫石夾砂和砂層，含塊(碎)石和崩石、粉砂礫石層，局部地段在底部堆積含卵礫石的砂壤土；②砂層，各處粒度成分懸殊，級配不良，空間分布大都呈透鏡狀，局部夾有透鏡狀砂壤土或淤泥質(zhì)土；③含崩(塊)石的①砂卵礫石層：廣泛分布于左側(cè)大灘壩及主河道表部，一般厚8～26m，層底高程一般在245.00～260.00m，以卵礫石為主，其含砂含量約為20%～30%。該層不均勻系數(shù)大，級巖以灰黑色玄武巖、紫紅或灰白色砂巖、石英砂巖為主。該層的天然干密度一般為1.76～2.11g/cm3，屬中密狀態(tài)，滲②砂層：為黃褐色、黃色或灰白色粉細～中粗砂夾少量卵礫石，部分鉆孔揭露較連續(xù)，往下游呈斷續(xù)的透鏡狀，底板高程一般在230.00～255.00m。砂層總體以中細砂為主，局部含淤泥質(zhì)土，具較好的分選性，部分含有約5%～10%的粘粒及少量礫石。砂層一般呈透鏡狀展布，且不能同時滿足不均勻系數(shù)Cu≥5和曲率系數(shù)Cc=1～3的良好級配標準，屬不良級配砂。天然干密度為1.54g/cm3左右，處于中密狀態(tài)，滲其突出的特點是普遍含有塊徑不等的崩(塊)石。據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計，在左岸大灘壩上的岸谷坡崩塌堆積形成，大都呈微風化到新鮮狀態(tài)。由于崩(塊)石的塊徑大，埋深大，分布范圍廣，對土石圍堰的防滲施工將帶來一定的土的卵礫石、淤泥質(zhì)粘土、含泥質(zhì)淤泥質(zhì)粉細砂層、粘土或含砂質(zhì)粘土，以透鏡狀形土類密度抗剪強度壓縮性允許承載力滲透系數(shù)允許坡降△sρφCa1－2ERKf—g/cm3°MPaMPa-1MPaMPacm/s—卵礫石夾砂2.822.2500.0250.2～0.3100～10-20.1～0.15砂層2.7800.180.110-2～10-40.5～0.76月7月8月9月2月3月4月水文年平均流量3/s)4880943010000992066903460217022404570分配比例8.7717.5218.5717.8312.436.224.033.012.332.432.704.16合計(%)75.1224.88洪水過程具有底水高、歷時長、連續(xù)多峰的特點。根據(jù)年最大洪水統(tǒng)計，單峰出現(xiàn)次XX壩址最大洪峰流量設(shè)計成果見表2.3.2-1，分期時段最大0.1%0.2%0.5%20%洪峰流量(m3/s)437004120037600348003200028200251002180012510月1日～次年4月30日1960018100159001420012300931010月1日～次年5月31日1960018100159001420012300931010月1日～次年6月30日20300188001680015100133001050011月1日～次年4月30日87508100722065105740455011月1日～次年5月31日89308270737066505860465011月1日～次年6月30日1850016900148001310011300853012月1日～次年4月30日41503930363033703090263012月1日～次年5月31日622057605140463040903240注：流量單位m3/s。125266025302360222020702月份20103月份4月份311029302670246022305月份61305660501045003940309010月份1960018000159001420012300929011月份86007990715064705740459012月份396037603490326030102600注：流量單位m3/s。升船機壩段、左岸廠房壩段、泄水壩段及右岸非溢流壩段組成，壩頂高程383.00m；泄水壩段位于主河槽中部略靠右側(cè)，泄洪采用表孔、中孔聯(lián)合泄洪的方式，中表孔間右岸地下廠房、左岸壩后廠房各裝機4臺，單機容量均為750MW。左岸壩后廠房安裝間與通航建筑物立體交叉布置，在導流底孔頂部布置回車場、副廠房及進廠交通根據(jù)國務(wù)院1998年發(fā)布的關(guān)于禁止采伐長江中上游天然森林的決定，XX江上游3導流標準《防洪標準》及DL5180-2003《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標準》的規(guī)定，本項目保護對象失事后果使用年限圍堰工程規(guī)模建筑物堰高(m)庫容(億m3)一期建筑物影響總工期及第1臺機組發(fā)電227.15～28.801.70～1.95Ⅳ二期建筑物并影響工期>347.30～49.804.41～5.09Ⅲ經(jīng)圍堰型式綜合比較，第一期選用土石類圍堰，第二期縱向、橫向分別選用混凝土和土石類圍堰，根據(jù)上述規(guī)范，Ⅲ、Ⅳ級土石類導流擋水建筑物設(shè)計洪水重現(xiàn)期可洪水位的可靠性，XX河段19世紀以來可以確定洪水量級的洪水年份，以大于或等于實測最大的1966年洪水為標準，依其大小順序為1924年、1860年、1892年、1905洪水年份洪峰流量(m3/s)369003500033200307002940029000排位123456重現(xiàn)期(a)69.546.334.827.823.223.335洪峰流量(m3/s)3200029900282002510021800規(guī)模巨大，圍堰一旦失事，不僅對工程造成重大損失，影響發(fā)電工期，還直接影響下28.80m，堰前攔蓄水量較小，故一期圍堰潰決洪水與天然洪水接近。二期圍堰按設(shè)計的大小主要取決于潰堰時的水頭和堰前蓄水量，而3種二期設(shè)計洪水標準時相應(yīng)堰前潰堰風險明顯增加。因此，為減小潰堰風險，二期導一、二期工程采用不同導流標準時的圍堰工程規(guī)模、圍堰主要工程量及圍堰投資10年一遇20年一遇二者差值一期圍堰上游段擋水水位(m)287.42289.13堰頂高程(m)288.79290.50最大堰高(m)18.7920.50一期圍堰下游段擋水水位(m)286.64288.29堰頂高程(m)287.15288.80最大堰高(m)27.1528.80土石填筑工程量(萬m3)113.11130.9217.81高峰月平均填筑強度(萬m3/月)16.7519.722.97高噴體防滲墻(萬m)2.162.160混凝土防滲墻(萬m2)4.524.520圍堰相對投資(萬元)14792.4315469.67677.2420年一遇30年一遇50年一遇二期上游橫向圍堰擋水水位(m)301.03302.26303.56堰頂高程(m)302.50303.70305.00最大堰高(m)47.3048.5049.80二期下游橫向圍堰擋水水位(m)287.35288.20289.23堰頂高程(m)288.62289.50290.50最大堰高(m)35.1236.0037.00橫向圍堰土石填筑量(萬m3)158.12168.33179.30縱向圍堰混凝土量(萬m3)95.6197.22100.64截流后上游圍堰高峰月平均土石填筑強度(萬m3/月)15.5816.3417.11上游圍堰混凝土防滲墻(萬m2)下游圍堰混凝土防滲墻(萬m2)0.900.910.92圍堰相對投資(萬元)61427.4262273.9664061.66相對投資差值(萬元)846.541787.70段圍堰高度增加1.71m，下游段圍堰高度增加1.65m，堰體填筑量二者相差17.81萬m3，圍堰相對投資相差677.24萬元，僅為導流工程投資的0.48%。因此，一期導二期上、下游圍堰必須在主河床截流后至次年汛前完建，施工時段為第3年11很??；截流后上游圍堰堰體的高峰月平均填筑強度分別為：15.58萬m3、16.34萬m3防滲墻施工、土石填筑及混凝土澆筑等強度均能“導流建筑物設(shè)計洪水標準應(yīng)根據(jù)建筑物的類型和級別在表2.2.2規(guī)定幅度內(nèi)選擇，并結(jié)合風險度綜合分析，使所選標準經(jīng)濟合理，對失事后果嚴重的工程，要考慮對超根據(jù)決策目標的不同，又分別開展了單目標和多目標風險決策研究，以求科學地選擇其中多目標風險分析委托武漢大學完成。與導流建筑物損失之和構(gòu)成的總損失期望值最小的方案為最優(yōu)方案。因此，單目標風風險度即指超導流標準洪水發(fā)生的機率，本工程一、二期圍堰風險度指標見表重現(xiàn)期(a)使用年限(a)風險度R重現(xiàn)期(a)使用年限(a)風險度R219.00%314.26%29.75%39.67%———35.88%表3.1.3-1分析，當取上、下限導流標準時，的施工安全保證性相對偏低。因此，綜合一期導流的水力學指標和風險度指標，設(shè)計—圍堰投資作為建筑物費用填入決策樹圖形進—導流建筑物運行期費用則按施工可能發(fā)生的情況填入決策基坑抽水和清淤等工期約需4個月，主汛期7～9月不可能重建圍堰，10洪水發(fā)生的時間，重建圍堰的可能性也不大，工期延誤約9個月左右。地下廠房具備常年施工條件，機組安裝不受影響，首批機組發(fā)電時間完全由大壩蓄水條件控制。受此類推，壩體施工遇超標洪水導致進度推后而影響機組發(fā)電的臺年數(shù)見表3.1.3-2。推遲發(fā)電的損失，近似按所推遲機組的臺年數(shù)進行計算，公式為：推遲發(fā)電損失=所推遲發(fā)電8的總臺年數(shù)×年平均發(fā)電量×上網(wǎng)電價。推遲發(fā)電損失計算見表推遲發(fā)電時間所推遲機組的臺年數(shù)(臺年)推遲發(fā)電損失(億元)2.522.927.5869.52137.524a210.87284.216a357.56基坑潰堰損失分別按基坑開挖和基坑混凝土本工程采用決策樹法計算損失期望值。發(fā)生超標準洪水時的風險損失計算公式基坑開挖時的潰堰損失和推遲6年發(fā)電損失1/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/20基坑開挖時的基坑開挖時的潰堰損失和推遲4年潰堰損失和推遲5年發(fā)電損失3636發(fā)電損失11023636基坑開挖時的潰堰損失和推遲3年發(fā)電損失3636363611021/2036363636 3636基坑開挖時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失6996551102 19823636110219821/203636 19/20 1/20 19/20 1/20 19/20重建圍堰費和導流建筑物維護費3636基坑開挖時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失2336096975153636 1/2019/201982方案1363611021982 1/20 19/20 1/20 19/20 1/20 19/20的潰堰損失和推遲4年發(fā)電損失混凝土澆筑時發(fā)電損失 3636混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲3年3636混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失697515圍堰費44911/2019/20混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失2314696974751982363619821/2019/20697475混凝土澆筑時的潰堰損失和導流建筑物維護費1102推遲1年發(fā)電損失231428 ·重建圍堰費和導流建筑物維護費基坑開挖時的潰堰損失和推遲6年發(fā)電損失1/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/20基坑開挖時的基坑開挖時的潰堰損失和推遲4年潰堰損失和推遲5年發(fā)電損失3636發(fā)電損失11023636基坑開挖時的潰堰損失和推遲3年發(fā)電損失3636363611021/2036363636 3636基坑開挖時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失6996551102 19823636110219821/203636 19/20 1/20 19/20 1/20 19/20重建圍堰費和導流建筑物維護費3636基坑開挖時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失2336096975153636 1/2019/201982方案1363611021982 1/20 19/20 1/20 19/20 1/20 19/20的潰堰損失和推遲4年發(fā)電損失混凝土澆筑時發(fā)電損失 3636混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲3年3636混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失697515圍堰費44911/2019/20混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失2314696974751982363619821/2019/20697475混凝土澆筑時的潰堰損失和導流建筑物維護費1102推遲1年發(fā)電損失231428 ·重建圍堰費和導流建筑物維護費路徑路徑損失路徑概率總風險率損失期望值11.5625E-0814.26%0.1722.9688E-072.1632.9688E-072.1645.6406E-0624.9952.9688E-072.1665.6406E-0624.9975.6406E-0624.9880.248.5092.9688E-072.165.6406E-0624.985.6406E-0624.980.248.545.6406E-0624.970.248.369391030.2012.912.9688E-072.165.6406E-0624.975.6406E-0624.970.248.32205.6406E-0624.97210.248.41229394980.2013.75235.6406E-0624.96240.2482010.12262394480.10264.83272.9688E-072.16285.6406E-0624.96295.6406E-0624.96300.248.18315.6406E-0624.96320.248.27339382120.2011.00345.6406E-0624.96350.248.26369390520.2012.80372406970.10318.38385.6406E-0624.95390.247.99409364770.2007.28412390020.10245.7342669485.74%5738.94損失期望值合計51506.39建筑物損失110155總損失期望值51506+110155=161661（萬元）圖3.1.3.1-1二期導流單目標風險決策樹圖（P=5%）基坑開挖時的潰堰損失和推遲6年發(fā)電損失29/301/3029/301/3029/301/3029/301/3029/30 1/30 29/30 1/30 29/30 1/30基坑開挖時的基坑開挖時的潰堰損失和推遲4年潰堰損失和推遲5年發(fā)電損失37593759發(fā)電損失29/30110829/30基坑開挖時的潰堰損失和推遲3年發(fā)電損失3759375929/3011083759375929/303759基坑開挖時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失69965529/30 110829/30202629/30方案2圍堰費46071/3029/301/3029/301/3029/30 37593759 29/30重建圍堰費和導流建筑物維護費37591108 基坑開挖時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失233609375969751529/30202629/3029/30 1/30202629/30202629/3029/3029/30 1/3029/301/3029/301/3029/30的潰堰損失和推遲4年發(fā)電損失混凝土澆筑時37593759 發(fā)電損失混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲3年29/3011083759混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失69751529/3020263759 ___-————1/3029/30混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失2314692026697475202629/3029/3029/3029/30 1/3029/302026697475混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失23142829/302026導流建筑物維護費110829/30202629/3029/30 重建圍堰費和導流建筑物維護費基坑開挖時的潰堰損失和推遲6年發(fā)電損失29/301/3029/301/3029/301/3029/301/3029/30 1/30 29/30 1/30 29/30 1/30基坑開挖時的基坑開挖時的潰堰損失和推遲4年潰堰損失和推遲5年發(fā)電損失37593759發(fā)電損失29/30110829/30基坑開挖時的潰堰損失和推遲3年發(fā)電損失3759375929/3011083759375929/303759基坑開挖時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失69965529/30 110829/30202629/30方案2圍堰費46071/3029/301/3029/301/3029/30 37593759 29/30重建圍堰費和導流建筑物維護費37591108 基坑開挖時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失233609375969751529/30202629/3029/30 1/30202629/30202629/3029/3029/30 1/3029/301/3029/301/3029/30的潰堰損失和推遲4年發(fā)電損失混凝土澆筑時37593759 發(fā)電損失混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲3年29/3011083759混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失69751529/3020263759 ___-————1/3029/30混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失2314692026697475202629/3029/3029/3029/30 1/3029/302026697475混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失23142829/302026導流建筑物維護費110829/30202629/3029/30 重建圍堰費和導流建筑物維護費路徑路徑損失路徑概率總風險率損失期望值11.3717E-099.67%0.0123.9781E-080.2933.9781E-080.2941.1536E-065.1153.9781E-080.2961.1536E-065.1171.1536E-065.1183.3455E-0577.5893.9781E-080.291.1536E-065.111.1536E-065.113.3455E-0577.601.1536E-065.113.3455E-0577.549392390.942.683.9781E-080.291.1536E-065.111.1536E-065.113.3455E-0577.52201.1536E-065.11213.3455E-0577.55229397500.943.19231.1536E-065.10243.3455E-0577.46259379760.941.41262395840.7213.83273.9781E-080.29281.1536E-065.11291.1536E-065.11303.3455E-0577.48311.1536E-065.11323.3455E-0577.51339384580.941.90341.1536E-065.11353.3455E-0577.51369393350.942.78372409420.7254.75381.1536E-065.10393.3455E-0577.42409366440.940.07412391690.7201.3542682390.33%6163.04損失期望值合計34338.52建筑物損失110801總損失期望值34339+110801=145139（萬元）圖3.1.3.1-2二期導流單目標風險決策樹圖（P=3.33%）基坑開挖時的潰堰損失和推遲6年發(fā)電損失49/501/5049/501/5049/501/5049/501/5049/50 1/50 49/50 1/50 49/50 1/50基坑開挖時的基坑開挖時的潰堰損失和推遲4年潰堰損失和推遲5年發(fā)電損失40384038 發(fā)電損失49/501122 49/50基坑開挖時的潰堰損失和推遲3年發(fā)電損失40384038 49/501122 40384038 49/504038基坑開挖時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失69965549/501122 49/50214249/50 4038 1122 2142 1/502142圍堰費4872方案31/5049/501/5049/501/5049/5049/504038重建圍堰費和導流建筑物維護費4038基坑開挖時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失23360969751549/50403849/5049/5049/5069747549/50214249/5049/504038 2142 4038 11222142 2142214221421/5049/501/5049/501/5049/50混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲4年發(fā)電損失混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲3年發(fā)電損失49/50混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失69751549/50403849/501/5049/50混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失231469697475403849/5049/5049/5049/5069747549/501/5049/50混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失231428導流建筑物維護費112249/50214249/5049/50重建圍堰費和導流建筑物維護費基坑開挖時的潰堰損失和推遲6年發(fā)電損失49/501/5049/501/5049/501/5049/501/5049/50 1/50 49/50 1/50 49/50 1/50基坑開挖時的基坑開挖時的潰堰損失和推遲4年潰堰損失和推遲5年發(fā)電損失40384038 發(fā)電損失49/501122 49/50基坑開挖時的潰堰損失和推遲3年發(fā)電損失40384038 49/501122 40384038 49/504038基坑開挖時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失69965549/501122 49/50214249/50 4038 1122 2142 1/502142圍堰費4872方案31/5049/501/5049/501/5049/5049/504038重建圍堰費和導流建筑物維護費4038基坑開挖時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失23360969751549/50403849/5049/5049/5069747549/50214249/5049/504038 2142 4038 11222142 2142214221421/5049/501/5049/501/5049/50混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲4年發(fā)電損失混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲3年發(fā)電損失49/50混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲2年發(fā)電損失69751549/50403849/501/5049/50混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失231469697475403849/5049/5049/5049/5069747549/501/5049/50混凝土澆筑時的潰堰損失和推遲1年發(fā)電損失231428導流建筑物維護費112249/50214249/5049/50重建圍堰費和導流建筑物維護費路徑路徑損失路徑概率總風險率損失期望值16.4000E-115.88%0.0023.1360E-090.020.020.680.020.680.6817.460.02 0.68 0.6817.47 0.6817.45353.7233.1360E-0941.5366E-0753.1360E-0961.5366E-0771.5366E-0787.5295E-0693.1360E-091.5366E-071.5366E-077.5295E-061.5366E-077.5295E-069395450.3.1360E-090.021.5366E-070.681.5366E-070.687.5295E-0617.45201.5366E-070.68217.5295E-0617.46229403210.354.01231.5366E-070.68247.5295E-0617.44259383860.353.28262398900.4515.65273.1360E-090.02281.5366E-070.68291.5366E-070.68307.5295E-0617.44311.5366E-070.68327.5295E-0617.45339390160.353.52341.5366E-070.68357.5295E-0617.45369399960.353.89372415000.4545.96381.5366E-070.68397.5295E-0617.43409370390.352.77412395650.4509.5342711594.12%6697.02損失期望值合計22574.19建筑物損失112172總損失期望值22574+112171=134746（萬元）圖3.1.3.1-3二期導流單目標風險決策樹圖（P=2%）二期導流方案導流標準潰堰總風險率不計利息的總損失期望值(萬元)計入利息的總損失期望值(萬元)1P=5%14.26%1616612310072P=3.33%9.67%1451392106713P=2%5.88%134746198006其總損失期望值最小，且潰堰總風險率最小。因此，從單目標風險分析，二期導流標堰施工進度、超標準洪水發(fā)生時導流建筑物的損失、發(fā)電工期損失及相應(yīng)的風險度等物泄洪能力不完全確定等條件下，利用仿真和統(tǒng)計方法得出堰前水位分布的概率。本二期導流標準方案1方案2方案3全年20年一遇全年30年一遇全年50年一遇第一年綜合風險4.45%2.65%1.60%第二年綜合風險8.70%5.23%3.17%第三年綜合風險12.76%7.74%4.72%費用和工期損失：費用包括確定型費用和不確定型費用，兩者應(yīng)分別不確定型費用(即潰堰損失費)包括基坑再次抽排水費用、重修圍堰的費用、基坑清淤費用及工期損失導致的發(fā)電損失費等。本工程二期采用不同導流標準的多二期導流標準方案1方案2方案3全年20年一遇全年30年一遇全年50年一遇確定型費用(萬元)147466.20148420.90150198.80不確定型費用(萬元)7922.734685.712899.39根據(jù)工程經(jīng)驗，確定型費用比不確定型費用略重要，對于上述不同類型、不同特將要素的比較判斷量化，采用求和法求解得到排序權(quán)重為：確定型費用＝0.67，不確定型費用＝0.33，然后對于目標權(quán)重作敏感度分析，分析優(yōu)選結(jié)果的穩(wěn)定性。主要研量化1相同重要決策人認為兩個因素同樣重要3略為重要決策人由經(jīng)驗判斷認為一個因素比另一個因素略為重要5相當重要決策人由經(jīng)驗判斷認為一個因素比另一個因素重要7明顯重要決策人深感一個因素比另一個因素重要，已被實踐證實9絕對重要決策人強烈地感到一個因素比另一個因素重要，已被實踐反復證實2，4，6，8相鄰判斷值決策人認為需要取得兩個判斷折中最大正隸屬度μ方案優(yōu)劣排序方案1方案2方案30.330.230.67方案3優(yōu)于方案1優(yōu)于方案20.300.230.70方案3優(yōu)于方案1優(yōu)于方案20.500.37方案3優(yōu)于方案1優(yōu)于方案20.500.320.80方案3優(yōu)于方案1優(yōu)于方案20.500.260.60方案3優(yōu)于方案1優(yōu)于方案20.500.230.50方案3等同于方案1優(yōu)于方案2注：λ1、λ2分別代表確定型費用和不確定型費用對應(yīng)的權(quán)重。R(1)=4.45%；R(2)=8.70%；R(3R(1)=2.65%；R(2)=5.23%；R(R(1)=1.60%；R(2)=3.17%；R(優(yōu)選方案時，對決策方案進行敏感性分析得到的結(jié)根據(jù)對本工程實測水文資料和歷史洪水的分析，通過不同導流標準的技術(shù)經(jīng)濟比發(fā)電及社會效益顯著，為確保電站的發(fā)電工期，故本階段選根據(jù)SDJ338-89《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范(試行)》中“壩體施工期臨時度汛上旬導流底孔下閘，水庫蓄水，至第8年汛前大壩全5220m3/s；導流底孔封堵施工設(shè)計標準采用時段11月～次年5月10年一遇流量導流分期頻率(%)流量(m3/s)一期圍堰擋水528200截流3500圍堰擋水232000后期壩體擋水度汛134800導流底孔下閘5220導流底孔封堵6650第7年11月中旬～第7年12月上旬852710～2070本工程施工期較長，壩址下游為重要城鎮(zhèn)，若工程失事，將可能對下游城鎮(zhèn)造成一定圍堰頂高程305.00m，圍堰使用時間跨3個汛期，上、下游橫向圍堰為土石圍堰，由壩址上游XX水文站控制流域面積占壩址控制流域小屏)區(qū)間3部分。據(jù)XX水文站多年平均徑流量分析，石鼓以上經(jīng)河道洪水傳播時間的分析計算，干流石鼓至壩址洪水平均傳播時間為81h，支流雅礱江小得石至壩址洪水傳播時間為45h，雅礱江XX水電站本身水情預報時間為24h，因此，在施工期可利用水情自動測報系統(tǒng)采用現(xiàn)時水情預報，當洪水主要來自XX江干流石鼓水文站以上時預見期為81h，當洪水主要來自雅礱江時預見期為69h。流量大，XX工程采用了6條大隧洞導流，泄流能力大，經(jīng)初步計算，當遇到50當超標洪水造成的上游水位增加不超過上游圍堰頂高程305.00m，即相應(yīng)流量不量，則應(yīng)提前在圍堰上形成缺口，提前泄洪，以避免突然缺4導流方式與方案河谷底寬約500m，正常蓄水位380.00m時河谷寬約822m，河谷形態(tài)系數(shù)為5.1，左岸邊坡較緩、右岸邊坡稍陡，河谷形態(tài)呈不對稱的“∪”型，較適合采用分期和明渠導流。2)常年枯水位266.5m，水面寬度160～220m，水深3～10m，主河槽偏右岸。400m，可布置一期土石縱向圍堰，有利快速施工；河床右岸灘地寬約140m，壩軸線下游約200m起灘地逐漸變寬，且礁石出露，但壩軸線以上灘地窄短，其上山坡陡峭，其下即為主河道，如第一期先圍右岸，則縱堰布置條件差。3)壩址基巖地層為三疊系上統(tǒng)須家河組(T3XJ)第二大組T32，河床覆蓋層一般厚度10～50m，主河道一般為10～15m；壩址兩岸及下游出露有T33(含煤巖組)、T34和侏羅系自流井組J1-2Z，兩岸巖層均傾向山里偏下游。4)壩址以上控制流域面積45.88萬km2，設(shè)計洪水峰高量大、歷時長，要求導流泄水建筑物規(guī)模大。5)壩址位于Ⅴ級通航河段上，施工期要解決好客貨過壩問題。6)工程總布置結(jié)合導流規(guī)劃在河床左側(cè)布置有6個非溢流壩段，為分期導流布置二期泄流底孔和缺口創(chuàng)造了條件，有利于缺口的后期快速加高。本工程規(guī)模巨大，其發(fā)電經(jīng)濟效益和社會效益顯著。整個工程控制第一批機組發(fā)電工期的關(guān)鍵線路為大壩施工，而最有利于縮短大壩施工歷時的莫過于一次攔斷河床的隧洞導流方式。但從壩址河谷形態(tài)和地形地質(zhì)條件分析不適宜采用隧洞導流方式，右岸山勢在逐漸向下游敞開、無完整連續(xù)的巖體布置導流隧洞，左岸下游出露的T33含煤巖組和侏羅系自流井組J1-2Z亦不適宜布置本工程所需的大規(guī)模導流隧洞。根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、水文及工程總體布置與施工期通航等施工導流特性，綜合技術(shù)經(jīng)根據(jù)本工程的導流特性，對導流方案進行了全面、深入的研究，導流布置中考慮度；導流泄水建筑物的布置應(yīng)盡量緊縮，以減少臨時建筑占據(jù)河床的寬度，使束窄河4)主河床截流后的圍堰型式和規(guī)模應(yīng)滿足能在一個枯水期內(nèi)建成并達到擋設(shè)過程中，隨著設(shè)計研究、地勘工作的不斷深入和施工期通航要求的變化，研究工作逐步將重點集中在3個較優(yōu)的主要方案上，再遵循質(zhì)條件，導流布置、施工和運行條件、導流工程量、施工總進度和工程投資等方面綜左側(cè)河床泄流及通航；第二期圍泄水壩段、左岸壩后廠房及升船機等壩段，由右岸非溢流壩段內(nèi)設(shè)置的導流底孔和缺口泄流，臨時船閘通航；后期加高缺口，由導流底孔和永久中孔共同泄流，大壩臨時攔洪度汛；汛后封堵臨時船閘孔和導流底孔，水庫蓄體開挖量大，開挖邊坡高，施工難度大的問題，而將臨時船閘移至左岸布置。其導流同時形成兩個一期基坑，在右岸基坑中修建二期導流底孔和缺口，在左岸基坑中修建臨時船閘，由兩岸束窄后的河床泄流及通航；第二期圍河中泄水壩段、左岸壩后廠房及升船機壩段，由右岸非溢流壩段內(nèi)設(shè)置的導流底孔和缺口泄流，左岸非溢流壩段內(nèi)的臨時船閘通航；后期加高缺口，由導流底孔和永久中孔共同泄流，大壩臨時攔洪度其優(yōu)點是充分利用了壩址的地形特征，一期利用左、右岸灘地修建臨時船閘、導流底孔和缺口，減小了導流及臨時通航建筑物一岸布置而帶來的岸坡開挖的高度及工1)受右岸地形條件限制，右岸第一期縱堰上游段約600m已下河，其施工難度有底孔和缺口過水，左岸有臨時船閘通航，河中基坑施工交通條件較差，不利于加快方案3第一期圍左岸，修建左岸導流明渠，圍右岸泄水壩段、左岸壩后廠房及升船機壩段，由左岸渠底寬130m、進口渠底高程由右岸泄水壩段底部設(shè)置的后期導流底孔和永久中孔泄流；汛后封堵導流底孔，水庫其優(yōu)點是：第二期施工利用明渠通航，不設(shè)置臨時船閘，在通航方面可節(jié)省部分圍堰擋水發(fā)電。即使在一個枯水期內(nèi)搶澆明渠內(nèi)非溢流壩至度汛高程，壩體月平均澆5)第三期導流和大壩度汛需要在右岸泄水壩段底部設(shè)置12個后期導流底孔,流底孔占滿了整個泄水壩的泄流通道，需分兩批安排在2方案4采用兩期導流，第一期圍左岸非溢流壩段，在一期基孔、缺口和臨時船閘，由束窄后的主河床泄流及通航；第二期圍右岸泄水壩、左岸壩后廠房及升船機，由河床左側(cè)非溢流壩段內(nèi)設(shè)置的底孔、缺口泄流，臨時船閘通航；后期加高缺口，由導流底孔、臨時船閘孔和永久中孔共同泄流，大壩臨時攔洪度汛；施工條件相對較好，簡化了一期圍堰的施工技術(shù)難度，有利于盡早下河進行主體工程3)充分結(jié)合工程總體布置特點，利用左岸非溢流壩段布置二期導流底孔和缺2)二期導流泄水渠最大開挖邊坡高度雖然相對較低，但由于左岸邊坡涉及T33(含煤巖組)、T34和侏羅系自流井組J1-2Z等巖組，仍要采取適當?shù)倪吰绿幚泶胧?。后廠房壩段和左岸非溢流壩段的大基坑方案。但由于受左岸大灘壩灘地寬度的限制，向土石圍堰改為混凝土重力式圍堰，其地基深厚砂卵礫石覆蓋層采用高噴灌漿加固，同時將左岸壩后廠房改為雙排機布置形式。方案4第一期土石縱河床前緣寬度80m，但左岸壩后廠房(雙排機布置方案)寬度為106m，因此，混凝土重其優(yōu)點是一期基坑內(nèi)圍有左岸壩后廠房，該廠房一期即可開始施工，有可能實現(xiàn)1)由于第一期圍堰采用高噴灌漿對其地基進行加固處理后再修建重力式混凝式解決客貨過壩問題，一期基坑不設(shè)置臨時船閘，但增設(shè)一個導流底孔，一、二期擋少，施工干擾小、工期更有保證；二期導流泄流能力更大，降低了第二期擋水圍堰高第二期施工利用小明渠通航，通航保證率低；第三期攔截明渠后，河道客、貨過壩需河床中填筑土石子圍堰，再在其保護下修筑序復雜、難度大；方案5第一期縱向圍堰采用高噴灌主河道，施工條件不利；其它幾個方案第一期土石圍堰基本位于左側(cè)砂礫石漫灘上，同樣涉及到T33、T34和侏羅系自流井組J1-2Z等軟弱巖組,但開挖支護難度相對小一些。/s)開挖)填筑))灌漿1234567的設(shè)備多；其他方案一期基坑內(nèi)開挖強度在40水期從明渠底部高程260.00m澆筑至攔洪高程,月平均升高速度達13.10m，常態(tài)混凝4)從下閘封堵分析：方案3與方案7均需在右側(cè)設(shè)置125)從施工期通航條件看，一期均由束窄河床通航，二期和后期通航或為臨時4.3.1一期圍左岸、二期圍右岸，設(shè)臨時船閘方案地上修筑第一期土石圍堰。在一期圍堰圍護下，進行左岸非溢流壩段及沖沙孔壩段的在一期基坑中進行第二期混凝土縱向圍堰、上下游引航道、上下游引泄水渠等項目的壩、泄水壩、消力池、壩后廠房及升船機等建筑物的施工，由左岸非溢流壩段內(nèi)的5個導流底孔及高程280m、寬115m的缺口泄流，臨時船閘通航。地下廠房的施工不受導流程序的影響，進水口底板高程321.50m，工程開工后，便具備常年施工條件。該方案施工導流特性見表4.3-1，一、二期導流布置見本專題單位施工程序一期圍左岸二期圍右岸泄水建筑物右側(cè)束窄主河床5個導流底孔+115m寬缺口通航建筑物右側(cè)束窄主河床臨時船閘導流標準全年20年一遇全年50年一遇導流流量m3/s2820032000上游圍堰頂高程m290.50306.50最大堰高m20.551.3下游圍堰頂高程m288.80290.50最大堰高m28.837.04.3.2一期圍左岸、二期圍右岸，不設(shè)同時在一期基坑中進行第二期混凝土縱向圍堰、上下游引泄水渠等項目的施工，由束壩、泄水壩、消力池、左岸壩后廠房及升船機等建筑物的施工，由左岸一期基坑內(nèi)留單位施工程序一期圍左岸二期圍右岸泄水建筑物右側(cè)束窄主河床6個導流底孔+115m寬缺口通航方式航運(右側(cè)束窄主河床)駁運導流標準全年20年一遇全年50年一遇導流流量m3/s2820032000上游圍堰頂高程m290.50305.00最大堰高m20.549.8下游圍堰頂高程m288.80290.50最大堰高m28.837.0溢流壩段上，在一期基坑內(nèi)將這5個壩段澆筑至明渠底板高程260.00m。明渠上、下游段的布置和方案6上、下游引泄水渠基本相同，明導墻和二期縱堰的一部分，一期工程施工的控制性項目是一期基坑內(nèi)明渠上、下游導墻，即二期縱向混凝土圍堰的地基處理和混凝土澆筑。一期由束窄后的右側(cè)主河床泄第二期圍右岸，待左岸導流明渠具備運行條件后，于第3年11月下旬進行二期第6年11月下旬進行第三期左岸明渠截流，圍堰形成后，開始澆筑明渠占壓的一側(cè)的5個永久中孔和6個表孔泄流。個導流底孔未及回填，初期發(fā)電度汛時，泄洪地下廠房的施工不受導流程序的影響，進水口底板高程321.50m，工程開工后，便具備常年施工條件。該方案施工導流特性見表4.3-3，各期導流布置見本專題報告單位施工程序一期圍左岸二期圍右岸三期圍明渠泄水建筑物右側(cè)束窄主河床左岸明渠右岸導流底孔通航方式右側(cè)束窄主河床明渠+駁運駁運導流時段全年全年時段12月1日~導流標準20年一遇50年一遇10年一遇導流流量m3/s28200320004630上游圍堰頂高程m290.50297.00278.25最大堰高m20.541.8下游圍堰頂高程m288.80290.5272.51最大堰高m28.837.03個導流方案第一期圍堰的布置基本相同，第一期工程施工的控制性項目同為二期縱向混凝土圍堰的地基處理和混凝土澆筑，工程施工控制工期亦基本相同。主要不期縱向混凝土圍堰左側(cè)需留足5個導流底孔沙孔壩段內(nèi)的臨時船閘孔改為導流底孔，因此，二期導流泄施工強度降低，同時二期縱向圍堰可相對向左移動，一、二期縱向圍堰距離加大，圍墻，不再設(shè)船閘孔或?qū)Я鞯卓?。因此，二期縱向圍堰亦可左移，一、二期縱向圍堰施時溫控要求也更為嚴格，施工程序復雜，對混凝土澆筑進度有一定影響。從二期基坑壩后廠房有關(guān)埋件的運輸、升船機的塔樓及閘首的澆筑都可以利用右岸基坑，時間上為此必須增加更多設(shè)備以保證進度；特別是基坑內(nèi)37#～40#壩段地基硐塞的處理，由第7年汛期壩體度汛，要求壩體全線上升到攔洪高程，后期導流相關(guān)指標比較見表單位方案4方案6方案7第7年度汛泄流建筑物10個永久中孔+左5個導流底孔+臨時船閘孔10個永久中孔+左6個導流底孔10個永久中孔+右12個導流底孔度汛上游水位m329.40338.57337.17壩體攔洪高程m330.83340.00338.60缺口填筑月平均上升高度m6.357.5013.10缺口月平均澆筑強度萬m3/月4.645.1010.65底孔封堵回填需要時間1個枯水期1個枯水期2個枯水期前將壩體搶至度汛高程。而且即使采用碾壓混凝土，對于永久大壩工程，這樣的上升速度亦遠遠超出國內(nèi)現(xiàn)有水平，同時因澆筑強度大，必須為明渠壩段的施工至少增加根據(jù)施工總進度計劃，3個方案第一批機組發(fā)電時間相同，均為第7年底首臺機組安裝時，因進廠道路形成的時間各不相同，各方案壩后廠房機組發(fā)電時間存首臺機組大件通過右岸基坑從壩后廠房右端為第9年3月，其他機組發(fā)電時間見不同導流方式壩后廠房機組發(fā)電時間比較表方案⑤機組⑥機組⑦機組⑧機組發(fā)電時間推遲值方案4方案60方案70段靠近導流底孔出口的部位澆筑混凝土擋水墻，并進行安裝間和進廠道路的施工，由方案7左岸不存在臨時船閘，第6年11月明渠截泄水壩段中導墻為界，將一側(cè)作為底孔封堵期設(shè)計洪水的下泄通道，以保證另一側(cè)底孔未回填混凝土，泄洪消能運行工況不利，結(jié)構(gòu)工況從施工期通航條件看，這3個方案第一期導流期歷時同為24個月，均由束窄河XX江XX壩址上游河段航運日趨萎縮，通航問題已不成為導流方案選擇的制約因素，單位方案4方案6方案7施工導流分期一期導流上游圍堰頂高程m290.50290.50290.50二期導流上游圍堰頂高程m306.50305.00297.00后期度汛上游水位m329.40338.57337.17缺口填筑月平均上升高度m6.357.5013.10缺口月平均澆筑強度萬m3/月4.645.1010.65下閘封堵孔數(shù)孔66底孔封堵回填需要時間1個枯水期1個枯水期2個枯水期施工期客貨過壩方式一期束窄河床通航束窄河床通航束窄河床通航二期臨時船閘通航駁運明渠+駁運后期駁運駁運駁運壩后廠房發(fā)電時間⑤機組⑥機組⑦機組⑧機組發(fā)電時間推遲00干擾大；從二期基坑內(nèi)有關(guān)建筑物的工期分析，小明渠方案保證性較差；從壩后廠房和后期度汛的風險亦最小，方案4次之，方案7風險小明渠方案雖然采用碾壓混凝土理論上能實現(xiàn)，但對于永久大壩工程，這樣的上升速單位泄水建筑物右側(cè)束窄主河床6個導流底孔+115m寬缺口10個永久中孔+6個導流底孔擋水建筑物一期土石圍堰二期橫向土石圍堰+縱向混凝土圍堰大壩通航方式右側(cè)束窄主河床駁運駁運導流標準全年20年一遇全年50年一遇全年100年一遇導流流量m3/s282003200034800上游圍堰頂高程m290.50305.00340.00(壩體攔洪高程)最大堰高m20.549.8—下游圍堰頂高程m288.80290.50—最大堰高m28.837.0—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————混凝土———————————————————————t———根——————根——————根——————t————拆除————————案各期導流泄水建筑物泄流能力、進出口泄流流態(tài)、空蝕、沖刷及沖淤變化情況，本階段進行了定床和清水動床的整體模型試驗和況。模型試驗中對一期圍堰不護腳、大塊石護腳和鉛絲籠護腳等型式進行了研究，通過試驗同時從經(jīng)濟和施工方便的角度考慮，推薦采用大塊石護腳型式；試驗中大塊石位置一般出現(xiàn)在縱向土石圍堰頭部附近，當流量達到設(shè)計擋水流量28200m3/s時，最試驗證明該方案能保證圍堰的安全運行，束窄河床泄流能力滿足一期泄流設(shè)計要求。二期導流泄水建筑物為6個10m×14m底孔和115m寬缺口，二期導流設(shè)計流量后期參與度汛的泄流建筑物為6個導流底孔和10個永久中孔，經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)后期度汛底孔超泄能力比較大，泄流能力滿足度汛設(shè)計要求；底孔出口最大底部流速28.57m/s，在下游泄水渠壩下0+250.000～0+45推薦導流方案的優(yōu)化一期圍堰總長1268.75m，布置于左岸砂礫石大灘壩上，縱向段基本布置于常水筑物的布置自左至右依次為：二期引(泄)水渠、二期縱向混凝土圍堰、一期縱向土石圍堰上游橫向段處河床寬約400m，且河床覆蓋層較深，土石圍堰的布置受到地形、地質(zhì)、水文、二期導流建筑物的布置及水工樞紐總布置等諸多因素的影響，第一期圍堰布置位置的選擇余地非常有限。在最終選定的布置格局基礎(chǔ)上，若將壩軸線上游段一必須擴挖右側(cè)河床，這不僅增加了一期導流的投資，而且圍堰移向河中加大了圍堰防沖保護和基礎(chǔ)防滲體施工的難度。若將一、二期縱向圍堰結(jié)合，圍堰需要雙向擋水，且必須建筑在深厚覆蓋層上，結(jié)構(gòu)要求高，堰基處理規(guī)模和難度均較大，同時延長一二期基坑形成后，二期泄水通道由上游引水渠、導流底孔與缺口、下游泄水渠共同組成，由于上、下游引泄水渠寬度均相對較大，二期導流泄水建筑物的泄流能力將根據(jù)右岸主河床河底高程，結(jié)合二期截流施工難度，上、下游引泄水渠及底孔底者之一；為了充分利用左岸非溢流壩段的前緣寬度，滿足二期泄流的要求，同時降低二期截流難度和建筑在深厚覆蓋層上二期圍堰的高度，本階段重點對不同泄洪缺口寬孔尺寸為8m×12m、相應(yīng)缺口高程278.00m(稱小底孔方案)和底孔尺寸為10m×14m、相應(yīng)缺口高程280.00m(稱大底孔方案)兩方案進行比較研究，小底孔方案設(shè)計上游水閘時應(yīng)盡可能降低閘門操作水頭，以使閘門依靠自重下閘。在選定的下閘流量標準和相同的下閘方案情況下，不同尺寸底孔下閘相關(guān)指標比較如表5.2.1.1-1，大、小底孔方案均可依靠閘門自重下閘，但大底孔方案孔口尺寸大，操作水頭略低，對下閘有利。兩閘門擋水水頭相同，但跨度不同，因此，閘門和底單位小底孔方案大底孔方案底孔尺寸(寬×高)m×m8×1210×14下閘最大設(shè)計水頭m25.9223.19閘門擋水水頭m97.0097.00啟閉機容量kN2×30002×4000門葉重量t220300金結(jié)工程量t26403450工程名壩段寬孔口或閘門尺寸下閘水頭XX水電站—17m×21m—2個導流洞XX水電站—13.84m×15.20m3個導流洞XX水電站20m10m×13m—3個導流底孔，跨中布置XX水電站24.5m8.5m×10m+7.5m×10m5個導流底孔，跨縫+跨中布置XX水電站8.4m×20m30m跨中布置XX水電站20m10m×14m23.19m跨中布置注：下閘水頭均指設(shè)計值。未回填，上游水位已上升至初期發(fā)電水位354.00m。表5.2.1.2為大、小底孔在控制工況的進出口最大拉應(yīng)力比較表，大底孔由于跨度大，進口底部、頂部、出口頂部的拉應(yīng)力都比小底孔大，但相差并不大，且都屬底孔尺寸底孔進口頂部底孔進口底部底孔出口頂部底孔出口底部8m×12m2.482.000.9110m×14m2.582.173.270.81注：應(yīng)力單位MPa。小底孔方案戧堤頂高程高1.55m，進占過程中，戧堤軸線方向大于4m/s流速的范圍達單位小底孔方案大底孔方案底孔尺寸(寬×高)m×m8×1210×14上游水位m273.55272.00最大落差m3.45最大平均流速m/s5.404.40戧堤軸線平均流速大于4m/s范圍m6040注：截流流量3500m3/s。高時段為第6年枯水期，從缺口加高的起始時間來分析，小底孔方案缺口高程為單位小底孔方案大底孔方案度汛上游水位m354.45338.57后期度汛高程m356.00340.00缺口澆筑月平均上升速度m/月9.757.50底孔平均流速m/s29.4725.76相應(yīng)缺口高程水位時底孔泄流量m3/s48507200孔方案如采用常態(tài)混凝土月平均上升速度為9.75m，難度較大，同時該方案底孔平均小底孔無明顯差別；從底孔的結(jié)構(gòu)應(yīng)力來看，小底孔微優(yōu)；綜合以上分析，本階段推在可研中間階段施工組織專題研究中，對80m寬缺口+4個底孔、100m寬缺口+5緊臨左岸非溢流壩段右側(cè)；增加的15m寬缺口靠近左岸坡，缺口高程均為280.00m。這樣既可以避免對左岸山體的擴挖，又可以起到加大泄量的目的。當來流量為設(shè)計洪單位115m寬缺口+6個底孔100m寬缺口+5個底孔上游水位m303.56306.77引水渠進口平均流速m/s4.644.21壩上0-210m泄水渠平均流速m/s9.639.63壩下0+357m下游水位m289.23289.23壩下1+000m速變化較小，這樣既可以降低二期圍堰的高度，又不需為此增加左岸的擴挖，因此，期導流標準(Q=32000m3/s)下，水力學計算成果見表5.2.3-1，上游橫表5.2.3－1不同高程底孔與缺口泄流單位底孔高程260.00m底孔高程261.50m底孔高程263.00m上游水位m303.56304.89306.04引水渠平均流速m/s4.644.474.31壩上0-210m下游水位m289.23壩下1+000m表5.2.3－2不同高程底孔與缺口泄流時上游圍堰單位底孔高程260.00m底孔高程261.50m底孔高程263.00m二期上游圍堰頂高程m305.00306.20307.30二期上游橫向土石圍堰填筑量萬m3117.18123.98131.56二期縱向圍堰上游段混凝土量(堰體部分)萬m352.8655.9659.42線達到壩頂高程，汛期度汛按初期發(fā)電壩體度汛標準全年200年一遇洪峰流量達到100年一遇洪水時，經(jīng)調(diào)洪演算上游水位達338.57m；為研究降低度汛水位的可能性，比較了在右岸增設(shè)2個6m×12m(寬×高)3種度汛方案因為泄流能力的不同，其度汛上游水位等也不同，見第7年度汛方單位方案1方案2方案3度汛泄流建筑物(均含10個永久中孔)左岸6個底孔左岸6個底孔+右岸2個底孔左岸6個底孔+右岸4個底孔度汛上游水位m338.57332.24327.14汛期要求缺口達到高程m340.00333.67328.57缺口澆筑月平均上升速度m/月7.506.716.07由于115m寬缺口需在一個枯水期內(nèi)搶至度汛水位以上，從缺口月平均上升速度泄水壩段上部有跨縫布置的溢流表孔，下部有跨中布置的永久泄洪中孔，底部再布置下閘和封堵回填工作時間較長、工程量也加大，因此綜合以上分析比較，推薦左岸6個導流底孔和10個永久中孔6導流建筑物的設(shè)計最大堰高20.50m；圍堰下游段擋水水位為288.29m，堰頂高程288.80m，最大堰高第一期土石圍堰布置于左岸砂礫石大灘壩上，布置時主要從滿足一期基坑內(nèi)永久建筑物和二期混凝土縱向圍堰的施工要求、保證一期束窄河道的通航、有利于一期圍堰迎水面防沖保護等方面進行了比較研究，因此，一期土石圍堰縱向段基本布置于常水位以上的大灘壩邊緣。一期土石圍堰下游段(即下游橫向段)布置在下游開挖形成的二期泄水渠內(nèi)，堰體在基巖上填筑。一期基坑內(nèi)主要包括左岸非溢流壩段、沖沙孔壩段和二期縱向混凝土圍堰，二期導流底孔及由于一期土石圍堰邊坡坡度受到河谷寬度等的限制，背水側(cè)填筑邊坡與基坑覆蓋層從滲流、穩(wěn)定和應(yīng)力應(yīng)變以及防沖刷來看，一期土石圍堰比二期上、下游橫向土石圍一期圍堰地基覆蓋層沿縱向厚度變化較大，上游段較厚，一般為40～60m，下游段僅為20～30m。覆蓋層具有三層構(gòu)造，上部的砂卵礫石層廣泛分布于圍堰地基的表質(zhì)土，具較好的分選性，少數(shù)含有約5%～10%的粘粒及少量礫石，部分鉆孔揭露為粉以下則呈斷續(xù)的透鏡狀，頂板高程一般在255.00～264.00m，局部可分為二個層位，c)圍堰縱向段背水側(cè)填筑邊坡與基坑覆蓋層開挖邊坡直接相連，增加了圍堰背防滲等方面的設(shè)計要求均易滿足。但由于斜墻圍堰斷面相對較大，河床束窄率也隨之加大，迎水面的防沖保護較為困難，同時一期束窄河床通航保證率會降低。因此，確定選用斷面底寬相對較小、工程量相對較省的心墻或斜心墻圍堰進行分析比較，圖6.1.2-1～4為復合土工膜或粘土與斜心墻或心墻組合成的4種圍堰典型斷面圖。堰體防滲材料的選擇，比較了粘土和復合土工膜兩種。粘土防滲本身可行，但粘土心墻或斜墻的圍堰底寬均較大，考慮到本工程圍堰的布17km，運距較遠，且填筑施工受降雨影響較大，圍堰必須在一個枯水期內(nèi)建成，施工工期較緊；而土工膜防滲在土石壩和圍堰中得到廣泛應(yīng)用，具有施工速度快、工期有保證、質(zhì)量易控制、設(shè)計和施工經(jīng)驗較多、也較為經(jīng)濟等優(yōu)點，且本工程作用水頭不大。國內(nèi)應(yīng)用復合土工膜防滲的部分工程實例見表6.1.2，因此，本工程推薦選用復工程項目甘肅夾山子水庫水口水電站上游圍堰寶珠寺水電站上游圍堰泰安抽水蓄能電站XX紅口箐水庫土壩承壓水頭(m)38.520.2225.5防滲型式與材料復合土工膜斜墻復合土工膜心墻復合土工膜斜墻庫底復合土工膜防滲均質(zhì)土壩，上游壩坡防滲由復合土工膜、保護層及護坡3部分組成滲墻或高噴體防滲墻，墻的變形能與周圍土體變形協(xié)調(diào)，上覆荷載基本由墻與周圍土混凝土防滲墻和深度小于40m的高噴體防滲墻在設(shè)計和施工上都有比較成熟的經(jīng)驗。塑性混凝土防滲墻連續(xù)性易得到保證，施工過程中易檢查，三峽工程二期圍堰混凝土防滲墻最深達84.5m；高噴體防滲墻施工速度較快，但在覆蓋層中有大孤石或漂石的由于XX工程一期圍堰防滲及一期基坑內(nèi)二期縱向圍堰堰基處理工程量較大，工成分段采用：對堰基覆蓋層深度不大于30m，且不含有孤石或大塊石的地段，其圍堰地基采用高噴體防滲墻防滲，其他部位采用塑性混凝土防滲墻防滲。根據(jù)上述原則確用高噴體防滲墻防滲，樁號一縱0+100.000～0+93高噴體防滲墻參照XX等水電站圍堰工程的經(jīng)驗，采用兩排高噴灌漿，排距0.8m，孔的；從布置和工程量上，心墻和斜心墻型式的堰體緊湊，工程量相差無幾；從布置和施工角度考慮，由于二期縱堰沉井緊臨一期圍堰堰腳，一期圍堰采用斜心墻方案，防滲墻軸線右移，以便于防滲墻及平臺施工完后，有足夠的場地來進行沉井的施工和堰在天然情況下，壩址通過設(shè)計流量時原河床斷面平均流速為3.45m/s；本工程一期圍堰形成后，最窄處原河床束窄率達46%，束窄后通過設(shè)計流量時河床斷面平均流在進行圍堰的布置時從滿足水流平順，盡量避免堰體進入主河槽深水區(qū)，以利圍堰防一期工程的河床束窄率較大，經(jīng)動床水力模型試驗測得堰腳處流速為6.0~6.5m/s；參照國內(nèi)類似圍堰工程防沖保護經(jīng)驗(見表6.1.3.1)，本工程一期圍堰縱向段迎水面采用混凝土柔性板防護，并根據(jù)不同部位的流速值計算出不同段的混凝土面板厚度，樁號一縱0+215.000～0+636.894m段混凝土面板厚度1.4m，樁號一縱厚度0.9m。上游橫向段樁號一縱0+000.000～0+215.000m及下游橫向段樁號一縱1+129.614m～1+268.747m段迎水面流速較小，且主要為回流，均采用1m厚干砌塊石工程名堰腳流速堰面保護措施坡腳保護措施地基飛來峽水利樞紐表3.1m/s厚0.7～1.0m混凝土柔性排寬50m平拋塊石疊加30m鉛絲籠堰腳為砂質(zhì)覆蓋層地基三峽水電站4.0～5.0m/s堆石體D>0.8m堆石體淤積層葛洲壩水電站5.0～7.0m/s厚0.8～1.3m混凝土板寬40～50m厚1.0~1.7m混凝土柔性排堰腳為砂礫石覆蓋層地基腳和鉛絲石籠護腳兩種型式，通過理論計算和試驗論證認為兩種護腳型式均可保證圍臺的鉛絲籠反而會影響底部水流流態(tài)而造成沖刷，同時大塊石方案從經(jīng)濟和施工的角度與鉛絲籠方案比具有優(yōu)越性，因此，推薦采用在動床試驗中，一期圍堰上游段樁號一縱0+215～0+741.180m段堰腳保護為平拋試驗驗證，能保證圍堰的安全?？紤]到室內(nèi)試驗在邊界條件和相似性上與實際存在著差距，同時參考同類工程經(jīng)驗，確定在圍堰樁號一縱0+215.0的迎水側(cè)平拋塊石寬20m，厚度1.5～3.0m，見圍堰斷面圖6.1.3；樁號一縱0+100~滲流計算采用中國水利水電科學研究院研究開發(fā)并經(jīng)原水利水電規(guī)劃設(shè)計總院鑒定推廣的STSE二維滲流有限元分析程序。變形分析提供有關(guān)數(shù)據(jù)；2)分析防滲墻入巖深度對防滲效果的影響，從防滲角度提出合理的插入深度；3)了解圍堰的滲流量和覆蓋層的滲流出逸比降，為基坑抽排水設(shè)計一期土石圍堰建造在河床覆蓋層上，防滲采用地基防滲墻與堰體復合土工膜(土透系數(shù)組合成6種方案進行滲流計算，各方案計算成果見滲流計算比較表6.1.4-1，防滲墻厚1.20m防滲墻厚0.80m方案1方案2方案3方案4方案5方案6滲透系數(shù)混凝土防滲墻1.0×10-71.0×10-71.0×10-51.0×10-71.0×10-71.0×10-5基巖1.0×10-51.0×10-41.0×10-41.0×10-51.0×10-41.0×10-4滲流量(m3/s.m)1.28×10-56.03×10-51.24×10-42.08×10-56.15×10-51.26×10-4浸潤線位置245.04248.09253.68246.30248.16253.68238.51239.01240.54237.37239.03240.540.530.530.540.500.510.54混凝土面板護坡厚1.4m平拋塊石寬20m、厚1.5～3.0m堆石砂卵石過渡料厚2.0m土工膜混凝土面板護坡厚1.4m平拋塊石寬20m、厚1.5～3.0m堆石砂卵石砂卵礫石砂卵礫石混凝土防滲墻0.80m砂卵礫石混凝土防滲墻0.80m砂卵礫石浸潤線含崩石砂卵礫石粉細砂基巖基巖混凝土面板護坡厚1.4m平拋塊石寬20m、厚1.5～3.0m石渣料堆石過渡料厚2.0m土工膜混凝土面板護坡厚1.4m平拋塊石寬20m、厚1.5～3.0m石渣料堆石砂卵礫石砂卵礫石混凝土防滲墻0.80m砂卵礫石混凝土防滲墻0.80m砂卵礫石浸潤線含崩石砂卵礫石粉細砂基巖基巖防滲墻入巖深度(m)0.02.03.04.05.0滲流量(10-5m3/s.m)7.6916.0285.9385.8695.8075.756防滲墻結(jié)構(gòu)后浸潤線位置防滲墻處高程(m)249.53248.09248.09248.09248.09248.09逸出點高程(m)239.31239.01238.99238.98238.96238.96Qx/Q0Qx/Q00.80.60.40.20入巖深度(m)Qx-入巖深度為x時的滲流量Q0-入巖深度為0.0m時的滲流量通過對防滲墻入巖深度為0.0m、1.0m、2.0m、3.0m、4.0m、5.0m的情況分別進通過計算說明，一期土石圍堰采用防滲墻與復合土工膜聯(lián)合防滲的形式是可行的。圍堰堰體內(nèi)水力坡降都很小，各種方案的水頭損失主要集中在防滲結(jié)構(gòu)內(nèi)，防滲結(jié)構(gòu)后的浸潤線較為平直，浸潤線差別不大，都處于覆蓋層內(nèi)。對于同一種圍堰結(jié)構(gòu)型式，防滲結(jié)構(gòu)(包括堰體防滲體和防滲墻)材料滲透系數(shù)越小，浸潤線位置越低。逸采用園弧滑裂面畢肖普法進行邊坡穩(wěn)定分析，使用STAB9