学位论文导截流施工组织设计文档格式.docx
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42
3
上游围堰高压旋喷防渗墙
m2
616
二
下游围堰
26961
57
下游围堰高压旋喷防渗墙
936
三
截流戗堤
上游围堰截流戗堤
1.1
块石料
450
1.2
石渣料填筑
5010
下游围堰截流戗堤
m³
6265
2施工总体布置
2.1施工道路布置
结合现场施工实际道路布置情况,上游围堰部分截流料从左岸3号弃渣场经5号支线路运输,运距约1.5-2km,其余材料从左岸2号堆渣场通过右岸3号干线运输,运距约3.0-3.5km;
下游围堰、截流戗堤材料从左岸2号堆渣场经3号干线路运输,运距约2.5-3.0km。
施工平面布置见附图2-1施工导流平面布置示意图。
2.2施工供水
上下游围堰施工用水由A区高位水池供水。
2.3施工供电、照明
上游围堰填筑施工照明、上游围堰高压旋喷施工用电、上游基坑抽水用电主要布置在上游索桥右岸桥头处的由3号供电点承担。
高程1247m,电力变压器容量315KVA,电源直接从10kv高压供电线路接入。
下游围堰处施工抽排水施工用电由布置在大坝下游5号支线公路旁溢洪洞和泄洪放空洞出口之间施工平台的7号供电点承担。
高程1230m,变压器容量1250KVA,从下游10kv高压供电线路接入。
3截流前后主要项目施工规划
根据总进度计划及大坝枢纽工程施工规划,导流工程截流前后主要施工项目包括截流前截流材料及设备人员等资源准备、2011年11月完成上下游围堰截流戗堤合龙、上下游围堰的填筑、围堰防渗墙高压旋喷灌浆施工以及大坝基坑进行初期排水和经常性排水等项目,根据合同文件及工程施工实际,截流前后导流工程主要项目施工程序安排见图3-1所示;
导流工程基本完成后即开始河床段大坝坝基土石方开挖、大坝趾板及下游延长段混凝土浇筑以及大坝坝体填筑等项目施工。
3.1导流方式、标准
本工程采用的导流方式、各阶段导流标准见表3-1。
3.2导流建筑物布置
导流建筑物包括导流隧洞及上、下游围堰。
图3-1上下游围堰施工程序示意图
表3-1导流标准及方式表
导流时段
导流方式
洪水标准
流量
(m3/s)
上游水位
(m)
2011年11月~2012年4月
上下游围堰挡水,右岸导流隧洞导流
10年一遇
253
1196.3
2012年5月~2012年10月
坝体临时拦洪度汛断面挡水,右岸导流隧洞导流
50年一遇
2140
1242.01
2012年11月~2013年4月
2013年5月~2013年10月
坝体挡水,右岸导流隧洞导流
100年一遇
2390
1245.8
3.2.1右岸隧洞导流:
导流隧洞布置于右岸,全长894m,城门洞型,净断面尺寸(宽×
高)为7.5×
10.0m,中心角120°
,进口底板高程1188.0m,出口底板高程1185.0m,底坡坡降0.336%。
右岸隧洞导流工程目前已经完建。
3.2.2上游围堰:
上游围堰布置于面板坝坝轴线上游约420m,围堰堰型采用土石围堰,堰顶长约41m,顶宽4.0m,迎水坡坡比为1:
1.75,背水坡坡比为1:
2.0,设计堰顶高程1198.5m,围堰高11.9m,填筑石渣料为21255m3。
堰基及堰体均采用高压旋喷灌浆防渗。
高压摆喷灌浆防渗施工平台高程为1198.5m。
上游围堰型式见附图3-2上游围堰及截流戗堤横断面图所示。
3.2.3下游围堰:
下游围堰布置于面板坝轴线下游约360~370m处,设计为土石围堰,堰顶宽度9.0m,堰顶长约53m,迎水面坡比为1:
1.75,背水坡坡比1:
2.0,堰顶高程1198.6m,围堰高17.6m,填筑石渣料为26961m3。
详见附图3-3下游围堰及截流戗堤横断面图所示。
3.3导流时段的选择、截流方案与技术措施
3.3.1截流时间
依据合同文件要求及总进度计划安排,截流时间安排在2011年10月下旬,初步确定为2011年10月26日,届时择机实施(截流具体时间依据水文、气象等条件确定),计划当天截流、当天合龙。
3.3.2截流流量的确定
截流时间为2011年10月下旬,截流设计流量为10年一遇11月份平均流量51.9m³
∕s。
3.3.3截流方式
根据业主要求将截流龙口位置设在戗堤中间,采用从两边向中间进占的单戗双向立堵法截流,结合现场施工实际道路布置情况,上游围堰截流戗堤填筑利用右岸3号干线和左岸5号支线施工道路。
根据施工需要确定截流戗堤顶宽12.0m,上游边坡系数为1:
1.5,下游边坡系数为1:
1.5,堤头1:
1,截流戗堤合龙后堰前水位1190.6m,戗堤高程为1191.5m,戗堤最大高度7.0m,戗堤总长约36m,详见附图3-4上游围堰截流戗堤分区示意图。
下游截流戗堤在上游截流戗堤合龙后从右岸向左岸单戗立堵截流。
3.3.4截流龙口水力特性计算
依据相关施工规范,截流龙口水力特性采用图解法计算。
3.3.4.1截流设计流量在截流中分为四部分
Q=Qg+Qd+Qr+Qs式3-1
其中:
Q——截流设计流量
Qg——龙口流量
Qd——分流建筑物泄流量(本次计算按宽顶堰公式推算)
Qr——上游河道调蓄流量
Qs——截流基坑渗流量
截流时将Qr和Qs作为安全裕度不予考虑。
则Q=Qg+Qd
3.3.4.2不同龙口宽度水力学特性计算
龙口宽度根据不同流态采用不同公式分别计算。
计算基本假定:
视龙口为梯形或三角形过水的宽顶堰;
堰顶水面是平的,忽略坡状水面影响;
淹没流时上游水深等于下游水深,不计回弹落差;
非淹没流时上游水深为临界水深。
淹没流时龙口泄流量用式3-2计算:
式3-2
式中:
m———流量系数,采用0.30~0.32;
本次计算m=0.31;
———淹没系数,龙口呈梯形断面时,hn/H≥0.7时为淹没流,
查巴浦洛夫斯基淹没系数表;
龙口呈三角形断面时,hn/H≥0.8时为淹没流,
查别列津斯基淹没系数表
Bcp———龙口平均宽度,Bcp=Shn+b
b———龙口底部宽度(m);
———龙口下游水位(m);
0———龙口上游水头(m)(包括流速水头)
非淹没流时龙口泄流量用式3-3计算:
式3-3
m———流量系数,采用0.30~0.32,本次计算m=0.31;
———龙口断面平均宽度,Bcp=Shk+b
———临界水深(m);
其它符号同式3-2
根据龙口流量判别流态,相应选取式3-2、3-3进行不同龙口水力特性计算。
3.3.4.3龙口平均流速计算
龙口平均流速按下式计算:
式3-4
其中hp———临界水深(m);
3.3.4.4龙口抛投材料计算
龙口抛投材料块径按下式计算:
式3-5
d———石块折算为球体的直径(m);
vmax———最大流速,计算时取龙口最大平均流速,m/s
g———重力加速度,取9.81m/s2
———抛投体密度
———水密度,取1t/m3
k———稳定系数,本次计算取k=0.72。
3.3.4.5水力特性计算成果
从计算结果看,按照式3-5计算的块体粒径和以往资料比较接近。
截流龙口水力计算见图3-5,截流龙口各水力参数变化曲线见图3-6。
截流水力特性计算结果见表3-3。
表3-3截流水力特性计算结果
分流建筑物
导流洞导流,进口底板高程1188.0m
截流流量
51.9m3/s
龙口宽度m
30
25
20
15
10
5
水面平均宽度m
24.1
19
14.2
9.3
3.9
2.4
上游水位m
1188.6
1188.7
1188.9
1189.2
1189.7
1190.1
1190.6
分流流量m3/s
4.79
6.03
8.79
13.54
22.83
32.35
51.9
龙口流量m3/s
47.11
45.87
43.11
38.36
29.07
19.55
龙口落差m
0.15
0.22
0.56
0.89
1.16
1.51
龙口平均流速m/s
1.38
1.67
2.21
2.84
3.22
2.33
龙口单宽流量m2/s
1.95
2.41
3.04
4.12
7.36
8.15
龙口单宽功率N
0.29
0.53
1.70
3.67
8.54
12.30
截流块石粒径m
0.14
0.21
0.37
0.61
0.78
0.41
3.3.5截流戗堤主要工程量
依据我局多年类似工程经验并参照国内外类似截流工程的经验及水力学计算成果,大块石需要最大粒径80cm,根据相关计算,及现场实际情况,戗堤需要块石450m³
。
石渣料或砂砾石料抛填流失量为抛投料的20%,砂砾石、石渣的备料利用系数为0.98。
截流工程需准备的材料见表3-4、表3-5。
表3-4上游戗堤工程材料表
截流分区
石渣料m3
块石m3
龙口Ⅰ区
1650
100
龙口Ⅱ区
1874
200
龙口Ⅲ区
1486
150
合计
表3-5下游戗堤工程材料表
2461
2343
1461
图3-5截流龙口水力计算简图
4主河床截流工程施工
4.1主河床截流戗堤的准备工作
在主河床截流前,首先完成截流施工的组织准备、技术准备、岸坡清理、截流材料设备等资源准备。
4.1.1截流施工组织准备
为确保截流施工的顺利进行,在截流前成立截流施工现场指挥部,并将组织机构上报监理工程师。
主要内容包括截流施工组织机构设置、人员分工和责任范围、信息交换方式等。
在截流施工前,由截流施工指挥部组织对截流施工的人员进行技术交底培训,明确责任和任务,对截流材料、设备进行检查,达到要求后申请监理工程师验收。
截流施工现场指挥部负责保持与监理工程师、业主的联系。
黔中水利枢纽工程截流施工现场指挥部安排如下:
4.1.2截流施工的技术准备
在截流施工准备工作实施前先完成截流施工方案的设计,并报监理工程师审批。
截流当天,根据填筑强度分析,我局拟投入2.0m³
液压反铲3台,3.0m³
装载机2台,320HP推土机2台,18t自行碾1台,20t自卸汽车18辆,洒水车1辆。
4.2截流材料准备
4.2.1块石备料:
利用堆存在左岸2号堆渣场的块石,2011年9月31日前计划完成工程量450m3。
4.2.2石渣料:
利用左岸2号堆渣场堆存在的石渣料,储量满足施工需要。
4.3截流戗堤施工方案
4.3.1上游戗堤
上游截流戗堤顶高程为1191.5m,戗堤轴线距上游围堰轴线约21.0m,堤顶轴线长约36m,最大填筑高度约4.9m。
为满足截流抛投强度及施工现场交通要求和截流设备布设需要,戗堤顶宽度12.0m,满足2辆20t自卸汽车卸料及其它辅助作业机械运行。
按照截流水力特性计算,根据水力特性的变化规律及截流方式,将龙口分为3个区,详见附图3-4上游围堰截流戗堤分区示意图。
戗堤抛填块石料及砂砾石料采用2.0m3液压反铲/3.0m3装载机装车,20t自卸汽车运输,320HP推土机赶料抛填。
(1)龙口I区
I区进占长度10m,堤顶宽度为12m,顶部高程为1191.5m。
经水力计算,在此区段内最大平均流速为2.21m/s。
采用石渣料、大块石料抛填。
(2)龙口Ⅱ区
Ⅱ区长度为10m,堤顶宽度为12m,堤顶高程1191.5m。
经水力计算,在此区段内最大平均流速为2.84m/s。
采用石渣料、大块石进行抛填。
(3)龙口Ⅲ区
Ⅲ区为龙口合龙区,此区长度为16m,堤顶宽度为12m,堤顶高程1191.5m。
经水力计算,在此区段内最大平均流速为3.22m/s。
该区是截流进入最后时期,抛投事先备好的石渣和块石直至合龙。
(4)截流戗堤闭气
截流戗堤闭气材料选用左岸3号弃渣场堆存的石渣料和土料。
闭气施工方法:
采用左岸灌浆平洞开挖的石渣料向截流戗堤上游(迎水面)抛填,戗堤渗水明显减少或抛填宽度大于4.0m时抛填粘土,直至渗水基本消除为止。
4.3.2下游戗堤
下游截流戗堤顶高程为1190m,戗堤轴线距上游围堰轴线约17.5m,堤顶轴线长约40m,最大填筑高度约9.0m。
为满足截流抛投强度及施工现场交通要求和截流设备布设需要,戗堤顶宽度9.0m,满足2辆20t自卸汽车卸料及其它辅助作业机械运行。
按照截流水力特性计算,根据水力特性的变化规律及截流方式,将龙口分为3个区,详见附图3-5下游围堰截流戗堤分区示意图。
I区进占长度13m,堤顶宽度为9m,顶部高程为1190m,采用石渣料抛填。
Ⅱ区长度为13m,堤顶宽度为9m,堤顶高程1190m,采用石渣料抛填。
Ⅲ区为龙口合龙区,此区进占长度为14m,堤顶宽度为9m,堤顶高程1190m,采用石渣料抛填。
4.4截流戗堤施工强度分析
截流戗堤各个分区工程量及施工强度计算见表4-5、表4-6。
表4-5上游截流戗堤工程量及施工强度计算表
分区
截流分区
单位
粘土
石渣料
合计
备注
龙口Ⅰ区
1650
1750
进占时戗堤顶宽度12.0m,初步计划于2011年10月22日开始截流
计划施工时间
h
24
平均施工强度
m3/h
82.5
最大施工强度
120
99
最大班施工强度
m3/b
1440
1188
2074
进占时戗堤顶宽度12.0m
24
78
94
1128
龙口Ⅲ区
1636
进占时戗堤顶宽度12.0m,计划于2011年10月26日
8
90
308
108
370
1296
4440
戗堤闭气
3988
1247
5235
166
125
199
2388
1800
工程量合计
6257
10695
表4-6下游截流戗堤工程量及施工强度计算表
进占时戗堤顶宽度9.0m,初步计划于2011年10月22日开始截流
30
82
1200
进占时戗堤顶宽度9.0m
20
117
140
1680
进占时戗堤顶宽度
6
0
292
9.0m,计划于2011年10月26日
350
4200
6265
5导流工程施工
5.1上、下游围堰工程施工
5.1.1上、下游围堰施工程序
施工准备→主河床截流→上、下游围堰石渣料填筑→盖重砼施工→上、下游围堰防渗墙施工→基坑初期排水
5.1.2上、下游围堰堰体填筑施工
上游围堰部分截流材料从左岸3号弃渣场经左岸5号支线路运输,运距约1.5-2km,其余材料从左岸2号堆渣场通过右岸3号干线运输,运距约3.0-3.5km;
下游围堰截流戗堤材料从左岸2号堆渣场经3号干线路运输,运距约2.5-3.0km。
填筑料采用2m3挖掘机挖装、20t自卸汽车运输、320HP推土机摊铺推平、18t自行式振动碾压实的施工方法。
水下直接石渣料抛填,水上按照坝体填筑施工工艺分层填筑,铺层厚60-80cm,18t自行式振动碾碾压6-8遍,局部振动碾碾压不到的部位用1t液压振动夯板夯实。
在堰体填筑过程中,由人工配合1.2m3挖掘机在堰体填筑面上按设计坡比进行削坡。
在上游围堰1194.2m高程处埋设两根直径1.2m承插管,用于2012年汛期向基坑充水,保护围堰安全。
在跨过围堰的时候,以高喷防渗墙为界,先埋设防渗墙下游段承插管,上游段先用石渣回填,在跨过防渗墙段用粘土替换,当需要向围堰内注水时,迅速挖除粘土和石渣,连通上下游承插管。
详见附图。
高喷防渗墙为特殊料(细混合料或土料),其分区宽度为高喷防渗墙轴线上下游均1.0m,采用先填两侧石渣料后填特殊料的方法,与围堰石渣料平起施工,特殊料堆存在左岸3号弃渣场,由2.0m3挖掘机挖装、20t自卸汽车运至作业面,进占法卸料,人工配合220HP推土机摊铺整平,其摊铺厚度为25cm,并由18t自行式振动碾碾压6-8遍,对振动碾无法到达的边角部位采用1t振动夯板夯实。
5.1.3堰体填筑与截流戗堤施工质量控制
5.1.3.1堰体各部位的填筑,必须按施工图纸要求进行,严密组织,流水作业,保证工序衔接,堰体均衡上升。
5.1.3.2水下部分填料的填筑应采用20t自卸汽车端抛,320HP推土机平料压实,并控制堰面高出水面l.0m左右。
5.1.3.3在完成水下堰体填筑并经监理工程师验收合格后,填筑水上堰体。
5.1.3.4堰体尾随戗堤进占填筑时,须在戗堤过渡料填筑并经过验收后,才能填筑其它填筑材料,并且控制堰体进占长度滞后戗堤堤头20m以上。
5.1.3.5所有填筑料压实下干密度合格率应在95%以上。
5.1.3.6围堰压实控制标准
采用石渣填筑时干密度不小于2.11t/m3;
采用砂砾石填筑时相对密度不小于0.80,干密度不小于2.08t/m3。
5.1.3.7主要检测项目
围堰填筑依据质量检测“三检制”,主要检测/检查项目有:
石渣料的干密度不小于2.11t/m3,砂砾石的相对密度不小于0.80、干密度不小于2.08t/m3;
填筑料的铺料厚度与碾压遍数根据现场试验确定;
填筑料的取样频率按照合同文件要求每层检测一次压实度、干容重。
5.2防渗墙施工
5.2.1概述
上游围堰河床覆盖层厚约4m,上游围堰防渗墙高压旋喷施工平台高程为1198.5m,宽度为4m;
下游围堰河床覆盖层厚约为6.5m,下游施工平台高程为1198.6m,宽度为9m。
防渗墙施工工程量为1552m2,最大钻孔深度约为24.6m。
5.2.2施工方案
由于目前河床右岸临时施工道路全部为前期施工临时用石渣填筑,内含大量块石,在该部位采用高喷灌浆根本不能达到防渗效果,因此围堰填筑前首先要将
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