瀑布沟截流施工组织设计.docx
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瀑布沟截流施工组织设计
四川大渡河
瀑布沟水电站大坝工程
截流施工组织设计
瀑布沟水电站大坝工程葛江津联营体
二00四年七月
目录
1.编制说明1
2.编制依据1
3.工程概况1
4.瀑布沟工程截流特点2
5.截流应具备的条件2
6.截流规划2
6.1截流施工布置2
6.2截流时段和截流流量3
6.3截流方式3
6.4截流备料3
7.截流施工5
7.1截流戗堤布置5
7.2戗堤进占5
7.3龙口段和拢8
7.4混凝土四面体的抛投8
7.5截流施工主要技术要点8
8.施工进度计划9
8.1截流施工控制性工期9
8.2施工进度计划9
8.3合拢段前施工进度与强度分析9
8.4合拢段施工进度与强度分析10
9.截流防汛预案10
10.主要机械设备配置11
10.1机械设备选型11
10.2机械设备布置11
10.3主要机械设备一览表12
10.4设备保障措施12
11.围堰防渗平台的跟进施工13
12.人力资源配置13
12.1劳动力计划13
12.2劳动力保障措施13
13.质量与安全保证措施14
13.1质量保证措施14
13.2安全保证措施14
14.文明施工措施16
15.附图16
1.编制说明
为了保证瀑布沟工程按期截流,保证截流施工的安全和质量,结合施工现场实际情况,编制了本施工组织设计,对截流施工布置、施工进度、施工方法、备料场地、设备配置等作了详细的说明,以指导现场施工,保证截流施工顺利进行。
为满足业主“正点、壮观”截流及对外宣传的需要,我们将龙口最后合拢段定为15m,加大了截流合拢段填筑强度和难度、增加了截流设备投入。
2.编制依据
1、合同文件;
2、业主“安全、正点、壮观、有序”的要求;
3、满足2004年安全渡汛要求;
4、长江科学院宜昌科学研究所《大渡河瀑布沟工程截流模型试验研究报告》;
5、经业主、监理审批的《截流设计》。
3.工程概况
瀑布沟水电站工程位于大渡河中游汉源与甘洛两县境内,是以发电为主,兼有防洪、拦砂等综合利用的大型水电工程。
电站装机容量330万KW。
电站枢纽由砾石土心墙堆石坝、地下厂房系统、开敞式溢洪道、泄洪洞及尼日河引水工程等组成。
挡水建筑物为砾石土心墙堆石坝,最大坝高为186m。
大渡河在坝址处由南北流向急转近东流向,平面上呈“L”型。
上游围堰布置于转弯段,此段附近坡陡流急。
上游围堰河段呈较宽缓的不对称“V”型河谷,河床部位有较深厚覆盖层约60m,自下而上由Q1-14卵砾石层(层厚5~20m)、Q1-24含漂卵石层(层厚20m左右)、Q24漂(块)卵石层(层厚17m左右)三大层组成。
各层渗透系数K值差异不大,渗透系数一般为2.3×10-2~1.04×10-1cm/s,具有强透水性,均属强透水层。
工程采用枯水期戗堤截流挡水、隧洞导流,汛期围堰挡水、隧洞导流、大坝基坑全年施工的导流方式。
初期导流设计标准为30年一遇,设计流量7320m3/s。
上、下游围堰堰顶高程分别为722.5m、682.5m。
工程拟采用立堵截流方式于2004年11月中旬实施河床截流,截流流量选用11月中旬10年一遇旬平均流量1000m3/s。
工程截流期间,主要通过左岸两条导流隧洞导流。
导流洞进口高程673.0m,出口高程668.0m,洞身为马蹄形断面,宽13m、高16.5m,断面面积201m2。
1#导流洞洞长926.43m,底坡5.4‰,2#导流洞洞长1003.44m,底坡为5.0‰。
导流洞进出口围堰残埂对截流的影响较大,进口围堰残埂必须挖除到1m以下。
上游围堰残埂拆除到1.0m以下,相应泄流水位流量关系见表3-1。
表3-1、导流洞泄流流量与截流戗堤上游水位关系表
Q(m3/s)
500
750
1000
1500
2000
3000
4000
4800
水位(m)
678.61
679.50
680.81
683.49
685.97
690.31
693.91
698.14
4.瀑布沟工程截流特点
1、大渡河天然河床坡降大,水流湍急,11月中旬截流流量1000m3/s,模型试验戗堤落差达5.69m,最大流速8.61m/s,属大落差、高流速截流,截流难度大。
2、坝址处河床覆盖层厚度一般40~60m,截流动床模型试验中,戗堤下游最大冲坑深度5.41m。
由于河床狭窄,水流流速大,无法进行戗堤龙口护底施工。
3、截流场地较为狭窄、截流料源分散、设备要求较多,安全问题较为突出。
5.截流应具备的条件
1、10月10日前,导流洞完成阶段验收(含闸门槽视槽验收等),具备过流条件;
2、截流设计、度汛方案通过审批;
3、10月30日完成导流洞进出口围堰拆除;
4、10月10日前完成截流各项准备工作:
机械设备配置充足,设备维修、保养完好,截流道路全部形成,道路畅通,截流备料;
6.截流规划
6.1截流施工布置
受场地狭窄、车辆多、干扰大等不利因素的影响,截流施工时,主要考虑设备运行运输方便、因地制宜、经济实用的原则,进行截流施工总体规划与布置。
6.1.1截流现场布置
截流现场设截流指挥中心,右岸设活动房2座(会议室和值班室外)。
指挥中心设有高音喇叭、对讲机、指挥旗、会议桌、办公桌等。
左右岸戗堤下游侧设30×20m(长×宽)作业平台,作为截流车辆、推土机停放、错车和指挥人员工作场地。
按照业主要求,在截流戗堤右端头设截流观礼台,观礼台按照业主的规划施工。
6.1.2截流道路布置
截流施工道路布置遵循合理、快捷、经济、干扰小等原则,按照左右岸进占情况单独规划布置。
左岸截流道路宽8~10m,最大坡比小于8%;右岸截流道路宽度15m,最大坡比小于10%。
截流及围堰施工临时施工道路布置见PBGJL-001。
截流前,各条道路需进行整修、平整,确保路面畅通无阻,并有道路维护小组专门维护。
6.2截流时段和截流流量
根据招标文件要求以及2004年5月5日在宜昌组织的大渡河瀑布沟水电站工程截流模型试验大纲评审会会议纪要精神,截流试验研究以11月中旬截流作为基本研究条件。
截流流量采用11月中旬10年一遇旬平均流量1000m3/s,非龙口段预进占流量采用11月上旬10年一遇旬平均流量1340m3/s,预进占戗堤裹头保护流量采用11月(11月6日~11月30日)20年一遇最大流量1490m3/s。
截流龙口不同流量水力指标及分区抛投料特性见表6-1。
表6-1、截流龙口不同流量水力指标及分区抛投料特性表(11月16日截流)
过流面
项目
预进占顶宽(m)
龙口顶宽(m)
103~70
70~50
50~35
35~20
20~0
分区长度(m)
33
20
15
15
20
水力参数
上游最大水位m
678.74
678.47
679.19
680.40
681.07
最大落差m
0.16
0.60
2.07
4.03
5.69
龙口流量m3/s
950~927
927~677
677~450
450~132
/
轴线平均流速m/s
3.08
3.92
4.65
5.16
/
龙口最大流速m/s
4.54
4.94
6.98
8.61
/
抛石
抛投粒径m
<0.4
<0.4
0.4~0.7
<0.4
0.4~0.7
0.7~1.0
1.0~1.3
<0.4
0.4~0.7
0.7~1.0
1.0~1.3
<0.4
0.4~0.7
0.7~1.0
1.0~1.3
抛投数量m3
4050
4450
750
3550
2200
900
600
3000
2100
1700
2000
2500
1150
750
800
小计m3
4050
5200
7250
8800
5200
合计m3
30500
注:
截流备料按照1.8倍考虑。
6.3截流方式
招标文件中,截流戗堤位于上游围堰堰体内,为大坝的一部分,戗堤轴线平行于大坝轴线。
由于大渡河在该处由南北向急转向东流向,致使戗堤轴线不与主流垂直,截流水力学条件比较复杂。
在截流模型试验大纲评审时,专家们对截流戗堤布置进行了讨论,一致推荐,截流戗堤从原围堰中分离出来,垂直于河床,在不影响导流洞进口流态条件下尽量上移至导流洞进口附近。
既有利于降低截流难度、改善截流水流条件,又有利于缩短戗堤长度,减少龙口合拢时间,同时截流材料的选择也可不受围堰填筑材料和施工工艺要求的限制,结合现场施工条件,确定了截流戗堤采用单戗立堵、双向进占的截流方式。
6.4截流备料
在不考虑抛投材料流失系数的情况下,抛投材料总用量约30500m3,其中小石(0.2m~0.4m)约占57.5%,17550m3;中石(0.4m~0.7m)约占20.3%,6200m3;大石(0.7m~1.0m)约占11%,3350m3;特大石(1.0~1.3m)约占11.2%,3400m3。
用量见表5-2。
备料按照1.8倍考虑,则小石31690m3,中石11160m3,大石6030m3,特大石6120m3,合计55000m3。
根据业主要求,预制20t四面体50块。
戗堤进占抛投料使用情况具体见表6-2。
表6-2、戗堤进占抛投料使用情况表
进占区段(m)
戗堤
进占长度(m)
小石(m3)
中石(m3)
大石(m3)
特大块石(m3)
各区段总量(m3)
103~70
左戗堤
12.0
1550
0
0
0
4100
右戗堤
21.0
2550
0
0
0
70~50
左戗堤
6.7
1600
500
0
0
5200
右戗堤
13.3
2850
250
0
0
50~35
左戗堤
5.0
1150
900
400
300
7250
右戗堤
10.0
2400
1300
500
300
35~20
左戗堤
5.0
1150
900
500
600
8750
右戗堤
10.0
1800
1200
1200
1400
20~0
左戗堤
6.7
800
450
350
100
5200
右戗堤
13.3
1700
700
400
700
小计
-
103
17550
6200
3350
3400
合计
-
30500
30500
各级抛投料占总量的百分比(%)
57.5
20.3
11
11.2
-
备料场地主要有三个:
1、在觉托桥头左岸上游,已经备料1.4万m3(小石0.4万m3,中石0.4万m3,大石0.3万m3,特大石0.3万m3),料源来自左岸加里俄呷料场。
2、在左坝肩,已经备料3.8万m3(小石2.5万m3,中石0.65万m3,大石0.35万m3,特大石0.3万m3),料源主要来自左坝肩开挖料。
3、在右岸DB-H区,备料0.3万m3(小石0.2万m3,特大石0.1万m3)料源主要来自右坝肩的开挖料。
根据左右岸进占截流实际情况,混凝土四面体预制场块布置在右岸上游砾石土转存料场,共预制50块。
布置1台JS350型拌和机,生产能力5~10m3/h,拌制C15混凝土。
备料场地、工程量具体见图PBGJL-001。
7.截流施工
7.1截流戗堤布置
1、戗堤平台顶高程、断面
11月中旬Q=1000m3/s流量截流时,围堰合拢闭气后,围堰上游水位为681.26m,考虑波浪爬高及安全超高,戗堤顶高程定为684m。
戗堤顶面长度103m,戗堤断面为梯形,上下游坡由进占抛投料自然形成。
为满足施工强度要求,同时考虑戗堤防渗,戗堤顶宽定为25m,施工时可满足4~5辆20~32t自卸汽车同时抛投进占,其中上游侧5m采用有利于防渗的土料或小粒径弃渣料跟进。
2、戗堤位置
在模型试验中,经多轴线方案对比,发现截流戗堤距导流洞进口约70m时,进入上围堰防渗墙施工部位的抛投料流失料极少,大石和中石更少;同时导流洞进口水流流态也没有明显变化;另外,戗堤轴线再往上移的余地极小。
因此,截流戗堤轴线最终定在距导流洞进口约70m处。
轴线控制点坐标见表7-1。
表7-1、戗堤轴线控制点坐标表
轴线控制点
X
Y
左岸
34581155.00
3233267.50
右岸
34581053.80
3233250.50
3、龙口位置及龙口宽度
截流戗堤轴线全长约103m,现有河床水面线宽度70m左右。
地质资料表明,戗堤位置无适合最终合拢的浅薄覆盖层地段。
综合考虑截流戗堤备料基本在左岸和右岸截流戗堤地势开阔等因素,选定的龙口位置位于河床偏左岸,以利两岸同时进占,均衡抛投。
截流戗堤龙口划分为4个区段,见图1,具体详见PBGJL-003。
图1、截流戗堤区段划分
7.2戗堤进占
7.2.1施工程序
截流进占采取双向进占。
进占左、右岸堤头进占长度按1:
2控制。
测量放样→非龙口段预进占→戗堤裹头保护→龙口合拢。
7.2.2施工方法
1、测量放样
戗堤进占施工前,首先按设计坐标现场测量放样,将截流戗堤轴线及边线、顶高程、顶宽在现场用彩旗作好标识。
2、非龙口段预进占
导流洞具备分流条件后,开始非龙口段预进占,形成70m宽龙口,填筑总量4050m3。
戗堤预进占采取两岸同时进占,左岸进占12m,右岸进占21m,形成宽70m左右龙口。
此时龙口流量950~927m3/s,轴线平均流速3.08m/s,落差为0.16m左右。
(1)填筑料采用自卸汽车运输,全断面端进法抛填,推土机配合施工;深水区域采取堤头集料、推土机推料抛投。
(2)进占过程中,如发现堤头抛投料有流失现象,则在堤头进占前沿的上游角先抛投一部分大、中石,在其保护下,再将石碴抛填在戗堤下游侧。
(3)必要时抛投大石、中石进行裹头防冲保护。
(4)特大石、大石运输至堤头卸料,再用大型推土机推至堤头前沿抛投。
(5)派专用设备和人员养护截流道路路面、平整场地,确保大型车辆畅通无阻。
3、龙口段进占
11月10日~11月13日,形成15m宽小龙口,填筑总量25050m3。
(1)戗堤堤头车辆行驶线路布置
在戗堤堤头分成三路纵队,其中靠上游侧一路,下游侧一路,中间留一条空车退场道。
堤头线路布置共分为三个区:
抛投区长1020m,编队区长2025m和回车区。
为减少倒车距离,加快抛填速度,左、右岸利用跟进填筑的戗堤部位进行回车。
为满足强度要求,在单戗堤堤头布置3个卸料点,戗堤轴线及上、下游侧各1个。
另根据不同部位填料的要求,采用不同的编队方式。
一路(32t)靠上游2区抛填特大石、大石,另一路(1532t)在中间及靠下游的3区抛填中石、石碴,最后填筑上游1区。
为确保堤头车辆安全,汽车轮缘距戗堤边缘不少于3.0m,并安排专人布置标识、堤头警戒和观察堤头冲刷情况。
不同材料车队分别配以不同颜色、数码标志,堤头指挥人员以相应颜色的旗帜分区段按要求指挥编队和卸料。
具体见PBGJL-005截流戗堤堤头布置示意图
(2)堤头抛投方式
主要采用凸出上挑角的进占方式,截流设计详见附图3;水力学主要参数见表6-2。
①B=70m~50m进占
本进占段左堤头共进占6.7m,右堤头共进占13.3m。
左堤头小石全断面进占5m后,上挑角采用小石进占中石突前进占,其它部位小石进占。
右堤头小石全断面进占。
形成B=50m龙口时,戗堤最大落差2.07m。
龙口最大流速4.94m/s。
表7-2、截流水力学参数表
龙口宽(m)
戗堤上游水位(m)
戗堤落差
(m)
左堤头最大流速(m/s)
右堤头最大流速(m/s)
龙口最大流量(m3/s)
龙口最大流速(m/s)
70
678.74
0.16
2.70
2.35
950
4.54
50
678.47
2.07
4.27
4.40
927
4.94
35
679.19
4.03
6.71
6.71
677
6.98
20
680.40
5.69
7.78
7.78
450
8.61
0
681.07
-
-
-
-
-
②B=50m~35m进占
本进占段左堤头共进占5m,右堤头共进占10m。
此区段开始B=50m时,左堤头采用中石进占4.3m后,上挑角用大石配合中石进占,轴线以下仍用小石滞后2m进占。
左堤头大石进占2m(此时B=44m)时,换用特大块石于上挑角突前进占。
左堤头进占3m(此时B=41m)时,流失料堆积体与左堤头下坡脚相接,此时戗堤轴线以下部位适当使用中石配合小石进占。
右堤头上挑角中石突前进占4m(此时B=44m)时,换用大块石于上挑角突前进占,轴线以下仍用小石滞后2m进占。
右堤头进占6m(此时B=41m)后,戗堤轴线以下部位进占适当使用中石配合小石进占。
形成B=35m龙口时,戗堤最大落差4.03m。
龙口最大流速6.98m/s。
③B=35m~20m进占
本进占段左堤头共进占5m,右堤头共进占10m。
左右堤头均采用少量特大块石配合大石突前进占,抛投料一部分于堤头坡面累积,一部分随水流滚动,于戗堤下坡脚处的堆积料表面及上游停留。
上挑角进占比较缓慢,但龙口堆积体在不断向上游延伸,龙口底部也在不断抬升。
此时应加大进占抛投强度,以减小抛投料的流失量。
戗堤轴线以下进占抛投材料应以中石和大石为主,少量小石、特大块石配合进占。
B=28m时,戗堤轴线处龙口已形成三角形断面。
在戗堤轴线处加大特大块石的抛投量,以便保证更多的抛投材料稳定在龙口戗堤范围内,减少流失量。
形成B=20m龙口时,戗堤落差5.69m。
龙口最大流速8.61m/s。
④B=20m~15m进占
左、右堤头进占端面抛投材料均以大石为主,部分中、小石配合进占。
7.3龙口段和拢
龙口合拢段主要指截流戗堤15m~0m段的填筑。
进占至B=10m时,龙口抛投材料露出水面,采用小石进占直至合拢。
龙口段进占合拢过程中,戗堤上游面约5m宽采用小石、石渣料始终滞后进占戗堤3~5m跟进,以增强戗堤防渗能力,避免因渗流量过大造成戗堤下游侧坍塌。
戗堤合拢后,戗堤上游为大片顺时针方向的回流区,上游坡脚处最大回流流速0.82m/s,坡脚外8m处最大回流流速0.71m/s。
7.4混凝土四面体的抛投
在截流进占过程中,由于龙口落差大、流速大,抛投材料产生一定的流失,为减少流失量,确保截流一举成功,根据业主要求,预制50个20吨砼四面体,在龙口段进占过程中进行抛投,起到拦石坎的作用;根据实际情况选择抛投时机。
1、在B=45m左右时,在左、右堤头戗堤轴线处开始抛投砼四面体,以起到拦石的作用,减少后续抛投材料的流失量。
2、随着龙口缩小,根据现场水利条件的变化情况,继续抛投砼四面体,直至抛投的大中块石基本稳定为止。
7.5截流施工主要技术要点
1、戗堤非龙口段进占抛投一般为小粒径料全断面抛投施工,进占过程中,如发现堤头抛投材料有流失现象,则在堤头进占前沿的上游挑角先抛投一部分大中块石,在其保护下,使堤头水流在下游侧形成回流缓流区,再将中小石抛填在戗堤轴线的下游侧和上游侧。
截流抛投材料规格及备料数量须满足设计要求。
2、在进占过程中,抛投料出水面后,及时采用石碴加高,戗堤顶用碎石进行铺筑施工,并安排专人养护路面,确保截流施工道路满足大型车辆阴雨天畅通无阻的要求。
3、龙口合龙采用单戗双向立堵进占,控制戗堤顶面高出水面1m左右。
抛投进占过程中,视堤头边坡稳定情况,自卸汽车将大石尽量直接抛入水中,同时,对卸在堤头前沿上的四面体、特大石、大石,用大马力推土机推入水中,每个堤头配备2台大马力推土机。
4、截流前,所有投入的各种大型机械设备(自卸汽车、挖掘机、装载机、推土机、吊车等)必须检修、保养,以保证设备的性能完好,操作人员必须经过培训后持证上岗。
5、加强对戗堤上的施工机械及工作人员统一指挥,为防止堤头坍塌危及汽车及施工人员的安全,在堤头前沿设置一排石碴埂,并配备专职安全员巡视堤头边坡变化,观察堤头前沿有无裂缝出现,发现异常情况及时处理以防患于未然。
6、抛投过程中,自卸汽车后轮至堤头前沿距离通过水上斜坡抛投试验确定。
7、鉴于龙口合拢抛投强度较大,抛投材料多,对抛投同一种材料的汽车须作上相同标记,并分队编号,以便于指挥。
一个车队的车辆尽量装运固定料场的抛投料。
8.施工进度计划
8.1截流施工控制性工期
根据业主的总进度安排,以今年11月16日截流为目标,满足明年安全渡汛的要求,提出截流施工控制里程碑。
其控制性工期如下:
1、2004年3月~7月15日完成截流模型试验、提交报告
2、2004年7月16日~7月25日完成截流设计
3、2004年7月25日~7月29日完成截流施工组织设计
4、2004年5月1~日7月31日完成截流道路和截流备料
5、2004年10月10日~10月30日完成导流洞进出口围堰拆除
6、2004年11月10日截流演习
7、2004年11月10日~11月13日形成龙口15m宽的合拢段
8、2004年11月16日主河床截流成功
8.2施工进度计划
根据总进度计划安排和控制性工期要求,结合实际编制了截流施工横道图,具体见图PBGJL-002。
8.3合拢段前施工进度与强度分析
左、右岸堤头进占长度和强度按1:
2控制;其中,龙口段50m~35m进占抛投强度15000m3/d(重点叙述)。
1、非龙口段总填筑方量为4050m3,施工时段为2004年11月10日8时~10日20时,历时12h,平均抛投强度为338m3/h,施工强度不高,左右岸都从左坝肩备料场取料,主要采用15t~20t自卸汽车运输。
2、龙口段宽度70m~50m总填筑方量为5200m3,施工时段为2004年11月11日8时~11日20时,历时12h,平均抛投强度为433m3/h,施工强度不高,左右岸都从左坝肩备料场取料,主要采用15t~20t自卸汽车运输。
3、龙口段宽度50m~35m总填筑方量为7250m3,施工时段为2004年11月12日8时~12日17时,历时9h,该段填筑力求连续不间断抛填,以减少河床冲刷对截流带来的不利影响。
平均抛投强度为750m3/h,主要采用20t~32t自卸汽车运输。
左堤头强度250m3/h,从左坝肩备料场取料2420m3;右堤头强度500m3/h,从觉托备料场取料4830m3。
4、龙口段宽度35m~15m总填筑方量为12600m3,施工时段为2004年11月12日17时~11月13日17时,历时24h,平均抛投强度为438m3/h,施工强度不高,右岸从觉托备料场取料,左岸从左坝肩备料场取料,主要采用15t~20t自卸汽车运输,32t自卸车运输四面体。
8.4合拢段施工进度与强度分析
合拢段15m~0m宽龙口总填筑方量为1400m3,进占抛投强度按2100m3/h控制,左堤头抛投强度700m3/h,右堤头抛投强度1400m3/h,11月16日上午9:
30开始填筑,10:
10挑角正式合拢,历时40min,主要采用20t~32t自卸汽车运输,细料采用20t自卸汽车运输。
为确保准时完成戗堤合拢,应提前组织足够的车辆装车备料,集中抛投。
9.截流防汛预案
模型试验中,河床水力学参数是按照设计提供的参数确定的,是河床没有束窄或抬高的天然河床。
瀑布沟工程前期施工已经使河床水力学条件发生变化,因此,在截流设计
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