围堰导流施工方案Word文件下载.docx
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本标段为新藏水电站首部枢纽工程,主要包括首部枢纽闸坝工程、相邻的引水主洞(0+000~1+914m)工程及相应临时工程等。
(1)首部枢纽
首部枢纽从左至右依次布置有:
进水口、左岸挡水坝段、1孔冲沙闸、3孔泄洪闸、右岸挡水坝段。
闸(坝)顶全长105m,闸顶高程2172.0m,最大闸(坝)高15.5m。
冲沙闸、泄洪闸均为开敞式平底闸,冲沙闸孔口尺寸4.0m×
10.5m(宽×
高),泄洪闸孔口尺寸为9.0m×
高)。
闸基防渗采用灌浆帷幕,左、右岸灌浆平洞长度均为40m。
电站引水隧洞进水口位于河床左岸紧邻冲沙闸上游布置。
进水口由拦污栅闸段、渐缩段及进水闸三部分组成。
拦污栅闸段6孔,尺寸8.0×
7.0×
8.0m(宽×
高×
长),进水闸段尺寸7m×
13.4m×
21.0m(长×
宽×
高),底板高程2154.0m,孔口尺寸8.4×
6.0m(宽×
高),闸后与引水隧洞连接。
(2)引水隧洞
本标段引水隧洞长1914.0m(0+000~1+914),进口底板高程2154.00m,纵坡i=2.267‰。
引水隧洞主洞的开挖断面为6.68~8.2m×
8.2~9.487m(底宽×
高)的马蹄形和城门洞型,隧洞Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段采用锚喷衬砌,Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段采用现浇混凝土衬砌。
根据引水隧洞的布置情况,结合隧洞沿线的地形、地质条件,本标段引水隧洞施工布置1条施工支洞,支洞长768.0m,交主洞桩号0+592.56。
(3)渣场
1#渣场位于首部下游约900m的左岸漫摊,为临河型渣场。
渣场的防洪标准为20年一遇,相应的洪水流量为1050m3/s。
主要堆放首部枢纽及1#支洞的弃渣。
堆渣总量约46.5万m3(松方)。
本工程主要工程量:
土方开挖13.85万m3,石方开挖6.92万m3,石方洞挖16.71万m3,土石方回填7.1万m3,混凝土11.9万m3(含喷混凝土),钢筋制安4010t(含锚喷网片)。
本工程合同金额16180万元。
1.2水文资料
(1)径流
水洛河流域径流主要来源于降雨,其次是冰雪融水和地下水,径流的年内分配和降雨的年内分配基本相应。
本阶段对水洛水文站径流系列复核后,并采用水洛站径流推算至新藏坝址。
据1959年6月~2009年5月坝址径流系列统计,新藏坝址多年平均流量为110m3/s,折合年水量为34.7亿m3,年径流深为454.2mm。
径流年内分配大致分为:
丰水期6月~10月多年平均流量为212m3/s,主要为降雨补给,水量约占全年的80.8%;
枯水期11月~翌年5月多年平均流量为36.9m3/s主要由地下水补给,水量占全年的19.2%。
12月~翌年4月流域呈稳定退水趋势,最小流量一般出现在2月,历年最小月平均流量13.0m3/s(1995年2月);
5月流量增加不明显,多年平均值接近12月份,不少年份还小于4月,个别年份甚至接近最枯月水量,同时年际变化也较大;
11月为汛后过渡期,月平均流量在60m3/s左右。
径流的年际变化,最丰水年的平均流量为202m3/s(1965~1966年),最枯水年为54.3m3/s(1983~1984年),两者的比值为3.72。
分别为多年平均流量的1.84倍和0.49倍。
(2)洪水
水洛河流域洪水主要由降雨形成。
该地区受高空西风南支气流、西南印度洋季风和东南太平洋季风的影响,从每年6月份开始就有较大的降雨出现,但不会造成大的洪水。
每年7、8月份,随着高空西风带南支北移消失,印度洋与太平洋副高北上加强,流域为西南气流控制,带来的暖湿水汽若与西北不断南下的冷空气相遇,即可形成降水,但在本流域降水量级不大。
据稻城县气象站30年资料统计,最大日雨量仅44.5mm(1972年7月26日),反映出本地区降水雨强不大、历时较长。
本地区洪水洪峰流量不大,洪水以单峰为主,洪水历时一般3~5天,复峰洪水历时一般在10天左右。
年最大洪水一般发生在6~10月,7、8、9月份发生次数最多。
据呷姑水文站资料统计,年最大流量最早出现在6月21日(1994年),最晚出现在10月7日(1979年)。
呷姑站实测洪峰流量最大值为1400m3/s(1974年8月30日),最小值为326m3/s(1994年6月21日)。
呷姑站年最大洪水一般发生在6~10月,7、8、9月份发生次数最多。
据资料统计,8月出现的频次最高,占总数的43.8%,其次为7月出现率35.4%,仅这两个月就占了79.2%,其它月份的频次明显减少,6、9、10月份三个月仅20.8%。
新藏电站分期洪水采用呷姑站为依据站推算。
点绘呷姑水文站的年、月最大流量散布图,分析流域洪水季节变化规律,该流域每年4月份开始,随着气温逐渐回升,上游积雪开始消融,加上少量的降雨,流量开始出现小波动,5月份降水量明显增多,洪水量级也明显增大,4~5月份为汛前过渡期;
6~10月份降雨频繁,持续时间长,雨量最丰,洪水亦大,为主汛期;
12~3月为稳定退水期。
根据其降雨洪水的特性,将全年划分为1~3月,4月,5月,6~10月,11月,12月6个期。
新藏水电站闸址分期设计洪水成果见表1-1
表1-1新藏水电站闸分期洪水可研采用成果
位置
月份
Qp(m3/s)
2%
3.33%
4%
5%
10%
20%
50%
坝址
1~3月
66.2
63.2
62.0
60.7
56.2
51.3
43.4
4
77.4
73.7
72.4
70.7
65.2
59.2
49.5
5
189
171
165
157
132
107
72.5
6~10
1360
1270
1230
1190
1050
890
663
11
156
149
146
143
120
99.6
12
112
108
106
104
96.7
88.6
74.9
(3)闸孔过流水位流量关系曲线见下图。
1.3“三枯”施工安排
1.3.1总体进度要求
根据业主最新进度要求,本工程于2018年底具备发电条件,相应首部枢纽工程应于2018年5月30日前具备下闸蓄水条件。
1.3.2“三枯”主要施工内容
(1)闸坝工程
①冲砂闸、1#泄洪闸、2#泄洪闸浇筑至高程2172.0,金结安装完成;
②冲砂闸、1#泄洪闸、2#泄洪闸下游1#至8#护坦浇筑;
③左岸闸室下游15块海漫浇筑;
④1#挡水坝段浇筑完成;
2#、3#挡水坝段浇筑到设计高程;
左岸冲沙闸、1#泄洪闸、2#坝段、右岸灌浆平洞帷幕灌浆。
(2)电站进水口工程
①进口边坡EL2180至EL2151开挖支护;
②引水主洞0+00.0~0+30.0段(30m)开挖支护及渐变段衬砌15m;
1#至5#铺盖浇筑完成;
进水塔结构混凝土浇筑至EL2172;
进水口拦污栅坝段及渐变段浇筑至EL2172;
进水口拦污栅及进口闸门安装。
1.3.3计划完成主要工程量
见表1-2。
表1-2首部枢纽“三枯”计划完成主要工程量
序号
工作名称
单位
工程量
备注
闸坝
进水口
合计
1
土石方开挖
m3
15900
15000
30900
2
混凝土
12548
17309
29857
3
钢筋制安
t
340
235
575
帷幕灌浆
m
168
固结灌浆
151
6
金属结构安装
43
508
551
1.3.4“三枯”工程施工组织特点
本工程剩余工程主要包括首部枢纽及引水隧洞。
引水隧洞剩余1814m,其中施工支洞上游侧剩余513m,施工支洞下游侧剩余1301m,目前引水隧洞工程施工组织已逐步正常,且不受汛期等其他因素干扰,按每120m/月进尺,可与2017年10月开挖支护完成。
其间可穿插Ⅳ、Ⅴ类围岩混凝土衬砌,可于2017年4月底完工。
首部枢纽形象及混凝土完成量20.5%,尚余大量金属结构、机电设备安装。
剩余施工项目多、工程量大、结构复杂,相互制约、受汛期影响大,如要完成合同进度目标,必须背水一战,在2016年~2017年枯水施工期全部完成。
首部枢纽河道狭窄、导流难度大,如何实现快速、安全导流,为主体工程施工提供更多有效施工时间是剩余工程施工组织的关键。
2导流及度汛标准
招标文件导流标准:
首部导流建筑物为5级,导流标准采用十年一遇,导流时段为11月~翌年4月,相应的流量为132m3/s。
首部度汛标准为全年P=10%,度汛流量为1050m3/s。
考虑到本枯水期导流难度,分析《表1-1新藏水电站闸分期洪水可研采用成果》,每年1~4月十年一遇洪水流量在65.2以下。
导流工程施工时段为2016年11月至12月20日,混凝土工程开始时间为2017年1月,计划完成时间为2017年4月底。
综合分析围堰导流工程等临时工程施工导流标准按每年12月份五年一遇洪水标准,相应流量88.6m3/s;
主体工程施工导流标准按每年1~4月十年一遇洪水标准,相应流量65.2m3/s。
3导流工程设计
3.1设计思路
首部枢纽3#泄洪闸已具备过流条件,上游铺盖及右岸护岸混凝土已施工完成,该闸孔对应下游护坦、海漫已施工完成。
沿3#泄洪闸左侧闸墩在下游护坦、海漫修筑混凝土重力式挡水墙(纵向围堰)形成泄水槽进行导流。
混凝土纵向围堰按过水围堰设计,在洪水流量65.2m3/s以下时不过水,在洪水流量超过65.2m3/s时堰顶漫水但围堰稳定不损坏,该方案需采取水位预警机制,加强对上游水位观测,一旦发生围堰漫流水位,及时撤出基坑人员、设备、材料。
基坑上下游横向围堰采用土石围堰,导流工程完成后可全面展开首部枢纽左岸工程施工。
导流主要建筑物包括:
闸孔上游纵向围堰、闸孔下游纵向围堰、上游横向围堰、下游横向围堰等。
3.2下游纵向围堰
3.2.1围堰参数拟定
下游纵向围堰设计综合考虑围堰内过流能力及自身结构稳定确定,经试算初步拟定围堰参数:
顶高程EL2161.0m,围堰高度4.0m(底面高程EL2157.0m),迎水面坡度1:
0.3,背水面坡度1:
0.6,堰底宽度5.1m。
围堰右岸形成过流断面底宽9.5m,顶宽11.9m(右岸现状岩石边坡按1:
0.3计算)。
围堰长度:
护坦、海漫范围65m,下游增加22m与横向围堰相接。
围堰分段长度与护坦分缝相适应,其余分缝长度10.0~12.0m,段间采用铁皮止水,铁皮厚度1mm,宽度40cm,止水距迎水面50cm。
围堰基底排水管口采用土工布封堵,防止混凝土堵塞,后期清孔。
围堰混凝土强度等级C20,二级配。
3.2.2过流能力复核
围堰内流量采用宽顶堰淹没流量公式进行计算:
Q——宽顶堰过流量。
σ—无坎宽顶堰淹没系数(已考虑侧向收缩),和下游水深与堰前水深的比值有关,假定设计边墙顶高与水面线平行,可计算出σ=0.9,考虑到河道现状情况及实际泄流量要小于以此计算的泄流量,考虑富裕度σ值取0.7。
m—流量系数,m=0.32。
B——堰宽,水深按3.5m计算,B取水深以下平均宽度10.55m。
将以上数据带入上式,Q=68.5m3/s,满足过流要求。
3.2.3围堰稳定性验算
(1)荷载组合
纵向围堰作为施工期临时挡水建筑物,根据水工建筑物荷载规范,荷载组合:
堰体自重、静水压力、扬压力。
假定工况,围堰内水深按4.0m计算,单位长度围堰荷载:
堰体自重:
W=24*13.2=316.8kN;
静水压重:
压在迎水面坡体上,N=24KN;
静水压力:
按墙体全高计算,底部p=40kN/m,P=80KN;
扬压力折减系数0.8,迎水面最大u=42N/m,U=107.1KN。
0.5x9.8x4x5.1=100
(3)抗滑稳定性验算
①按抗剪强度公式
应该为减号
式中:
Ks——按抗剪强度计算的抗滑稳定系数,基本荷载组合的Ks值不得低于1.05。
ΣN——法向力之和,为堰体自重N=316.8kN。
ΣU——扬压力之和,U=107.1KN。
ΣV——水平剪力之和,V=80KN;
f——摩察系数,查参考资料,混凝土面之间摩擦系数f=0.5~0.7,考虑堰体与护坦混凝土不考虑凿毛处理,摩擦系数折减按0.4计算,施工时必须保证混凝土基面清理干净。
代入上式,KS=1.18(1.17),抗滑稳定满足要求。
②抗剪断公式
Kn——按抗剪断强度公式计算的抗滑稳定系数,基本荷载组合的Kn值不得小于3.0;
C——堰基接触面抗剪断粘聚力,根据规范,混凝土与基岩的C值0.2~0.4MPa,常态混凝土结合面层C值1.16~1.45,本次计算取0.1MPa;
A——堰体底面面积,A=5.1m2,
f1——堰基接触面抗剪断摩察系数,根据规范,混凝土与基岩f1值0.7~1.0,常态混凝土结合面层f1值1.05~1.08,本次计算取0.5。
其他荷载同前。
代入上式,Kn=7.97(7.88),大于3.0,抗滑稳定满足要求。
(4)抗倾覆稳定
式中
K0——抗倾覆稳定安全系数,基本荷载组合的K0值不得小于1.5。
ΣMY——抗倾覆力矩,包括堰体自重力矩。
ΣMH——倾覆力矩,静水压力力矩及扬压力产生的力矩。
K0=2.25(2.29),满足抗倾覆稳定要求。
(5)堰基应力复核
δmax/δmin=(ΣW/A)+(6ΣWx/AL)
式中,δmax/δmin----计算段基础面上的最大、最小垂直正应力;
ΣW----作用于计算段所有垂直力的代数和;
ΣWx----作用于计算段上的所有荷载对堰基计算截面形心轴的力矩总和;
B----基础面的计算截面宽度,B=1.0m;
L----基础面的计算截面长度,L=5.1m;
A---基础面的计算截面积,5.1m2。
经过计算,δmax=89.90Kpa,δmin=0.58Kpa,堰基面未出现拉应力,满足要求。
3.2.4过流能力保证措施
(1)16#护坦下游海漫右岸岸坡深入导流渠中,影响过流,须挖除平顺,保证过流宽度。
(2)对围堰下游河道进行疏浚,不因壅水而降低纵向围堰右侧渠道过流能力。
3.2.5堰体稳定措施
(1)建基面清理
为保证纵向围堰与建基面结合紧密,增加摩擦力,混凝土浇筑前对建基面清理干净,浇筑时缝面铺2cm厚同标号砂浆。
(2)插筋
作为安全储备,在围堰建基面布置两排插筋,迎水面布置距混凝土面150cm,排距2.0m,间距1.0m。
插筋采用Φ25钢筋,长度2.0m,锚入建基面及围堰各1.0m,建基面造孔孔径不小于40mm,锚固砂浆M20。
插筋在围堰拆除后割除,护坦表面外露钢筋头采用取芯钻钻孔,深度3cm以上,切除钢筋头,钻孔用高强砂浆修补。
(3)排水措施
堰体下护坦、海漫布置有排水孔,如排水孔内水位升高则加大堰基扬压力,如及时排数则降低堰基扬压力,排水孔与基坑覆盖层连通,应加强基坑排水措施,降低基坑水位不超过护坦顶面,则可降低扬压力。
3.3下游横向围堰
下游横向围堰采用砂砾石围堰,混凝土面板防渗。
(1)围堰顶高程
围堰顶高程确定以导流标准流量下河道水位确定。
因未提供河道流量水位关系,围堰下游河道过流能力强于护坦段,偏于安全考虑下游横向围堰顶高程与纵向混凝土围堰相平即为2161.0。
(2)围堰结构
顶宽3.0m,边坡坡比1:
1.5。
(3)围堰位置
围堰内侧距基坑开口线10.0m,围堰斜向修筑,右岸最近点距坝轴线120m,左岸围住下游挡墙。
围堰长度65.0m。
(4)围堰防渗
参照前两个枯水期土石围堰防渗设计,在围堰外侧浇筑混凝土防渗面板,厚度30cm,混凝土强度等级C20。
3.4上游纵向围堰
(1)围堰结构
上游纵向围堰为混凝土围堰,顶高程以导流标准流量下单孔泄水闸闸前水位确定,流量65m3/s时,闸前水位2161.8m,该段渠道底部不平整造成浪涌,考虑安全超高,围堰顶高程确定为2163.0。
现状高程2162.0m,需加高1.0m,对现状围堰顶面凿毛处理,新老围堰采用插筋连接,插筋布置在迎水面侧,保护层10cm,间距50cm;
插筋采用Φ16钢筋,间距50cm。
现状围堰宽度仅有50cm,在背水一侧填筑石渣形成复合围堰石渣顶宽4.0m,,与混凝土同高,坡度1:
(2)过流能力保证措施
①对该段河道下部阻水障碍物清除,并疏通河道。
②跨上游铺盖施工便桥阻水,对其进行抬高处理,桥面高程2164.0。
3.5上游横向围堰
现状围堰为土石围堰、混凝土防渗,上游段占压隧洞进水口部分建筑物,需进行改线,向上游偏移。
改线围堰与原围堰结构相同,顶宽4.0m,边坡坡比1:
1.5,边坡坡脚线控制在结构物外边线2m处,围堰内浇筑混凝土防渗墙,或根据河道束窄情况采取幕墙方式进行防渗。
3.6施工临时围堰
施工临时围堰主要用于围护护坦混凝土纵向围堰基坑,将水流导至左岸,包括纵向围堰与下游横向围堰。
该围堰使用时段为2016年11月至12月初,为减小施工难度并及早施工,导流标准采用每年12月份至次年5月份期间5年一遇标准,导流流量88.6m3/s。
纵向围堰上游接2#泄水闸左墩,下游出海漫30m与横向围堰相接,纵向围堰长度约90m,横向围堰长度15m,全长105.0m。
围堰顶高程2161.0,顶宽2.0m,边坡坡比1:
1.5,在围堰背水侧采用30cm厚混凝土板防渗,混凝土强度等级C20。
3.7主要工程量
见表3-1。
表3-13#泄洪闸单孔导流方案主要工程量表
项目名称
数量
临时围堰回填
3200
下游横向围堰回填
3500
上游横向围堰改线回填
1000
临时围堰防渗混凝土面板
90
C20
下游横向围堰防渗混凝土面板
60
上游围堰混凝土防渗墙
50
7
下游纵向混凝土围堰
1180
8
上游纵向混凝土围堰加高
20
9
插筋Φ25,L=2.0m
根
130
护坦、海漫段
10
插筋Φ16,L=1.2m
160
上游纵向混凝土围堰加高段
4导流工程施工
4.1施工程序
填筑临时围堰(左侧过流)→围堰混凝土防渗面板施工→混凝土纵向围堰施工(3#孔单孔过流)→恢复左岸上游横向围堰,将水流导至右岸→填筑下游横向围堰及防渗处理→基坑排水→基坑开挖→主体建筑物施工。
4.2施工布置
(1)施工道路
除用现有工程区道路外,现场布置以下道路
①自上游围堰平台在2号闸孔填筑石渣坡道,用于2号孔左临时围堰填筑。
②自上游2167平台在3号闸孔填筑石渣坡道,用于3号孔淤积物开挖及纵向围堰混凝土施工。
③左岸下游沿渠道路,起点为1号施工支洞洞口平台,终点至下游横向围堰左岸堰肩部位。
(2)围堰料源
土石围堰主料源来自1#渣场洞渣料及左岸边坡开挖碎石土料。
4.3土石围堰施工
临时围堰施工包括:
石渣填筑、铅丝笼块石护坡、块石护底等项目。
4.3.1围堰填筑
(1)石渣填筑
受场内交通条件限制,石渣填筑只能从上游向下游进占的施工方式,最后在下游向右岸安排占进。
石渣填筑采用反铲装15~20t自卸汽车,运至工作面。
石渣回填分水上和水下两部分。
水下部分石渣回填采用进占法卸料,沿平行堰轴线方向进行,反铲平料碾压。
(2)块石护坡
对于上游横向围堰,迎水面采用块石防冲护坡。
块石通过反铲装15~20t自卸汽车,运至工作面,然后人工配合反铲摊铺。
(3)钢筋石笼护坡
临时纵向围堰迎水面局部采用钢筋石笼防护。
在现场提前焊制钢筋笼,人工码放块石,焊接封口。
水下较远部位用反铲配合放到坡面预定位置。
钢筋石笼尺寸为长1.2m*宽0.5m*高1.5m,主筋为12mm,辅筋为8mm,石笼与石笼之间分层错缝铺设,笼间用8mm钢筋焊接,每层迎水面通过2根16钢筋将钢筋笼连成一个整体。
摆放块石时,靠水面采用不小于20cm块石,靠水面钢筋网格为15cm,其余为20cm。
4.3.2混凝土防渗
水下部分浇筑水下混凝土,水面以上采用模筑法。
4.4混凝土纵向围堰施工
4.4.1施工程序
基础清理→测量放线→插筋制安→模板安装→仓面清理→止水施工→混凝土浇筑。
4.4.2施工方法
(1)基础清理
混凝土浇筑前,清除建基面上的杂物、泥土等,并用压力水冲洗干净,在混凝土浇筑前保持清洁、湿润。
(2)测量放线
基面处理合格后,用全站仪进行测量放线。
放线时,标示出模板内边线。
模板就位后,进行校核,保证结构体形,纵向围堰初步分10m一段。
(3)插筋施工
采用手风钻进行插筋造孔,孔径42m,孔深不小于锚固深度。
钢筋在钢筋加工厂进行加工,严格按照要求下料,加工完毕经检查验收合格后,方可进行制安,如表面有油渍、漆污、锈皮等应在使用前清除干净。
钻孔采用风水枪清洗干净,风吹干,注入锚固砂浆,将钢筋插入孔内固定。
(4)模板施工
纵向围堰分段一次浇筑完成,采用大面钢模板。
模板在每次使用前应清洗干净,检查面板的平整度,面板不平整、不光滑,达不到要求的不得使用,面板涂刷脱模剂,浇筑前测量控制好结构体型,模板接缝处必须加固牢靠,模板加固主要采用内拉方式加固定型。
纵向围堰因带坡面,模板内侧采用1.5寸钢管临时支撑。
模板拆除时,遵循下列规定:
在其强度不低于2.5MPa时,方可拆除。
(5)止水施工
因纵向围堰使用时间较短,止水采用16cm宽的1mm厚铁皮,两端混凝土各镶嵌20cm,安装位置平行迎水面侧50cm。
在先浇块,止水折成L形贴紧模板,后浇块抠出稍作调整即可满足要求;
止水片搭接10cm用铆钉连接;
止水下部贴紧下部混凝土面不需要锚固。
(
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