施工导流和水流控制大坝.docx
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施工导流和水流控制大坝
第六章施工导流和水流控制
6.1概述
6.1.1本合同施工导流与水流控制工程包括以下内容:
(1)坝址区的导流和截流;
(2)坝址区上、下游围堰填筑;
(3)坝址区安全度汛及防护工程;
(4)建筑物的基坑排水;
(5)上、下游横向围堰拆除。
6.1.2导流工程的进度控制期限
(1)大坝围堰2007年10月末截流,导流洞开始过流。
(2)2007年10月16日至2008年4月30日修建上下游土石围堰。
(3)2007年11月末完成围堰及其防渗设施、基坑闭气和排水,可进行坝基基坑开挖。
(4)2009年8月大坝土石围堰拆除。
6.1.3导流工程量表
根据大坝围堰结构设计结果,大坝围堰施工主要工程量见6-1表。
大坝上、下游施工围堰主要工程量表表6-1
序号
项目
单位
数量
1
覆盖层开挖
m3
2000
2
石方开挖
m3
3000
3
堆石填筑
104m3
13.14
4
戗堤石方填筑
104m3
0.94
5
反滤料填筑
104m3
4.56
6
风化砂填筑
104m3
4.88
7
钢筋石笼
104m3
0.08
8
戗堤石方填筑
104m3
0.94
9
围堰拆除
104m3
10.35
10
高喷灌浆
m2
3110
6.2导流方式及导流标准
6.2.1导流方式
施工导流采用隧洞导流,挡水围堰一次拦断河床,全年施工的导流方式。
截流采用单戗堤两侧同时进占,立堵、平堵截流,顺序为先上游戗堤进占,上游戗堤合龙后,下游戗堤进占合龙。
6.2.2导流标准
龙江水电站枢纽为一等工程,大坝为Ⅰ级建筑物,根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338-89)规定,Ⅰ级永久建筑物相应的施工导流临时建筑物为Ⅳ级。
本工程大坝上、下游土石围堰的设计洪水标准按大汛10年洪水重现期,相应洪峰流量2140m3/s。
截流设计标准按10月下旬5年重现期,本工程重现期5年~10年月或旬平均流量为328m3/s。
6.3导流工程设计
6.3.1上、下游围堰
6.3.1围堰型式
根据枢纽布置及地形、地质条件,大坝上游围堰轴线布置在距坝轴线约160m,堰顶长138m,上游围堰堰顶高程823.40m,最大堰高约35.40m;大坝下游围堰轴线布置在距坝轴线约420m,堰顶长度105m。
下游围堰堰顶高程798.70m,最大堰高约10.7m;上、下游围堰顶宽均为10m,两侧堆石边坡1:
1.5;风化料两侧填筑边坡1:
0.3,过渡料填筑边坡1:
0.5。
具体布置及围堰断面结构形式详见附图《大坝围堰平面布置图》。
6.4施工程序
导流工程施工主要包括:
戗堤石方填筑、截流护底抛石、覆盖层开挖、石方开挖、高喷灌浆、围堰填筑加高、围堰拆除等。
围堰土石方戗堤填筑截流,可作为后期围堰填筑的一部分。
大坝截流后对基坑进行覆盖层开挖、石方开挖之后,对坝基进行高喷防渗灌浆施工,之后大坝进行堆石填筑、反滤料及风化料的填筑。
上游围堰填筑到823.40高程,下游围堰填筑到798.7高程。
2007年11月末完成围堰及其防渗设施、基坑闭气和排水,可进行坝基基坑开挖。
6.5导流工程的主要施工方法
导流洞施工时,由导流洞进出口预留岩埂及围堰挡水,原河床过流。
在2007年10月31日截流,导流洞过流,在大坝围堰形成后,主体工程施工。
6.5.1土石围堰的施工
6.5.1.1施工条件
(1)大坝填筑料到指定料场取料,用20T自卸车将开挖料直接运至填筑面,围堰填筑高程823.4m。
(2)根据现场道路,右岸围堰回填道路由导流洞出口下游暂存场至右坝肩临时施工道路,左岸围堰回填道路由下游暂存场经跨江桥至左坝肩道路。
6.5.1.2围堰料场
大坝围堰填筑料取自导流洞出口下游暂存场料和1#弃渣场料,围堰所需的反滤料取自坝址上游约3km的江心砂砾石料场,围堰所需的防渗料取自坝址上游右岸的临时弃渣场,围堰土石方回填储备料满足施工用量要求。
6.5.1.3围堰填筑
(1)戗堤施工
戗堤施工方法
戗堤施工用大块石进行填筑施工,采用3m3装载机装车,用20t自卸汽车运到施工现场后以进占法铺料进行施工,卸料后用推土机平料。
水上部分填筑采用测量放线后按设计的坡比人工配合1.6m3反铲码放,戗堤填筑高程为796.4m。
施工截流
a、截流时段的选择及标准
根据招标文件及施工进度计划安排,截流时段选择在汛后期2007年10月31日截流。
根据龙江水电站枢纽工程大坝建筑及安装工程澄清函
(二),提供本工程采用截流时段在汛后期(10月下旬)重现期5年旬平均流量,按招标文件提供戗堤进占采用重现期5年旬平均流量为Q=328m3/s。
b、龙口宽度及位置
根据本工程枢纽布置及提供填筑料场位置,上游围堰龙口选择江心位置,填筑顺序为先上游戗堤进占,戗堤合龙后,下游围堰戗堤进占合龙。
按招标文件提供流量数据,经计算比较确定进占戗堤龙口底宽度为60m。
c、龙口流量及截流材料
结合给定的条件及现场实际情况,龙口位置选择在上下游围堰上,龙口底宽60m。
根据截流设计,上游龙口合龙初步按30小时合拢,小时抛投强度约560m3/h。
(备料系数为1.3),经计算护底块石粒径最小为0.25m,实际抛投块石选为0.25~0.5m。
考虑龙口宽度变小时,局部流速逐渐增大,按龙口宽度5~10米进行校核其计算最大流速约为3.5~4.0m/s,按最大流速计算抛投石料的粒径,截流抛投护底块石计算为0.4-0.7m的块石。
考虑龙口合龙料流失和施工备用,缩短截流时间,可在戗堤左岸施工现场附近规划备料场地备3000m3的截流块石,大块石预先在渣场挑拣,集中堆放。
d、截流施工
截流设计采用单戗堤两侧同时进占,立堵、平堵截流方式,为改善截流条件,在龙口形成前,需预先对龙口位置进行抛石护底,采用驳船按预定位置向龙口底部抛土工布护底,压底采用0.4~0.7m块石,块石护底高度为2m。
见《大坝围堰双侧进占施工示意图》。
e、截流抛投设备的配备
考虑龙口水流冲刷及预先平抛护底因素,截流小时抛投强度约560m3/h。
(备料系数为1.3),上游龙口合龙初步按30小时合龙,则需配备的设备为3m3装载机3台,推土机2台,20t自卸汽车12台(备用2台)。
f、下游围堰施工截流
上游围堰龙口合拢后,再进行下游围堰的合拢。
下游围堰也采用两侧进占的方法,施工机械与上游围堰相同。
上游围堰的龙口合拢后,下游围堰的龙口主要受下游回水的影响,其流速很小,很容易截流。
g、截流施工保证措施
首先做好抛投备料工作,按设计计算的工程量再加上安全储备好截流块石等材料,合理地进行组织。
保证截流运输线路畅通无阻,做好水文、气象预报,保证截流不受洪水的影响。
保证设备配备充足,并考虑一定的备用,同时设备状况要求良好,满足截流施工。
(2)围堰土方石填筑施工
①填筑前的准备工作测量放线:
工作内容包括围堰所在位置的地形、地质复测、复勘及表层开挖清理等。
在接到监理单位提供的测量基本数据后,校测基本控制点和基线的测量精度,并复核其资料和数据的准确性。
围堰填筑前,首先由测量人员对水下原始地形进行测量,并按图纸及工程测量精度要求进行测量放线,在围堰上设置明显的标志,标明上、下游围堰的中心线的位置及堰顶宽度。
水上部分围堰填筑,由测量人员沿堰轴线方向每隔一定距离施设样架。
②覆盖层开挖清理:
围堰覆盖层及河床冲积层清理采用1.6m3反铲挖装,20t自卸汽车运往弃渣场堆存。
③碾压施工:
在堰面上布置水管进行洒水作业,先洒水后碾压。
振动碾的行驶方向平行于堰轴线,碾压方法为进退错距法,相邻作业面的搭接接缝处设定标记,以防漏压、欠压和过压。
相邻作业面进行骑缝碾压,碾压宽度平行于堰轴线方向不小于50cm,垂直堰轴线方向不小于1.5m,碾压边搭接宽度大于40cm。
每段碾压结束后,进行碾压取样检测,达到合格后方可进行上一层的填筑施工。
详见《大坝围堰填筑施工方法示意图》。
④雨天填筑
在雨天填筑时,根据施工条件采取适当措施,防止施工过程中含水量增加,填筑面稍向上、下游倾斜,中央凸起,以利排泄雨水,倾斜度一般取2~4%。
雨后填筑面晾晒或处理,经检查合格后,方可施工。
6.5.2高压喷射灌浆防渗对围堰基础进行。
按招标文件要求,大坝围堰基础采取高压喷射灌浆防渗处理,施工不分序,采用单排孔对接方式成墙。
高压喷射灌浆施工前先进行水泥浆液配合比试验和现场高压喷射注浆试验,施工过程中严格按照试验取得的参数控制施工生产。
①施工准备
a、高压喷射注浆的施工场地应平整、稳固,凡遇有低洼、表土松散、紧邻边坡的区域,采用回填、夯实、加固和边坡坡角保护措施。
风、水、电设置专用管路。
b、施工现场布置进行全面规划,开挖排浆沟和集浆池,作好冒浆排放措施和环境保护措施。
c、在喷射注浆施工前,进行施工机械设备试运行。
d、高喷板墙轴线、孔位的放样和孔口高程的测量依据设计文件和测量基准点进行。
e、在开工前作好对操作人员进行技术交底和培训工作。
②高喷施工的工艺与流程,高喷灌浆工艺流程见图6-1
高喷灌浆工艺流程图(框图6-1)
试喷
施工放样试验提供浆液配比
提供工艺参数高喷机械就位调整报监理工程师批准
报监理工程师批准
地面试喷水、气、浆
制供浆、供气、供水
低压喷射、插管造孔
孔深检查
注浆、提升成墙
注浆结束、回灌
清洗器械
监理、业主单位组织验收承包商提出验收申请质量检测、验收
a、施工工艺
由测量技术人员根据施工图进行孔位放样,作好标记及编号。
施工中操作人员准确定位,定位误差不超过5cm。
当班质检员检查每个孔的定位准确性,确认满足要求后,方可施工。
调整喷管的垂直度:
高喷机定位后由操作班长调整高喷机的水平度和高喷管的垂直度,质检员检查确认在控制指针内,即可进行振孔操作,并作好记录。
地面试喷:
振孔之前先在地面试喷,当水、气、浆达到要求后,即可振孔。
振孔深度控制:
防渗墙孔深控制在12~15m,施工中量测好孔深,做好记录。
b、制浆:
按设计要求拌制浆液,随时抽查浆液比重,喷射过程中发生故障立即通知井口人员停喷,高喷结束后核实材料用量。
在制浆过程中应注意以下几点:
制浆材料采用质量计量法用磅秤称量,其误差不大于5%;拌制水泥浆液按设计配比进行,顺序为先加水,后加水泥,浆液搅拌均匀。
始终处于悬浮状态,定时检测其密度并作好记录,其误差不大于5%。
水泥浆的搅拌时间,使用高速搅拌机不少于30s;自制备至用完的时间不大于4h。
水泥浆液进行严格的过滤,防止喷嘴在喷射作业时堵塞。
c、灌浆:
振孔插管至预定深度后,将水、气调到设计值,在孔底喷射灌浆,待孔口返浆正常后,按设计参数提升灌浆至终喷高度。
d、回灌:
作业完成后,将冒浆回灌至孔内,或在喷射下孔时用孔口冒浆回灌上个孔,直到浆液面不下降为止。
③特殊情况处理
a、因故停喷后重新恢复施工前,将喷头下放30cm,采取重迭搭接喷射处理后,继续向上提升及喷射注浆,并记录喷射深度和时间。
停机超过3h时,对泵体输浆管进行清洗后方可继续施工。
b、施工过程中,当冒浆量超过注浆量的20%或完全不冒浆时,按有关规定及时进行处理。
c、经常检查泥浆(水)泵的压力、浆液流量、空压机的风量、摆动角度、提升速度及耗浆量。
d、高喷灌浆过程中,孔内严重漏浆,采取以下措施处理:
孔口不返浆时,立即停止提升;孔口少量返浆时,降低提升速度、降低喷水压力、流量,进行原位注浆。
6.6基坑排水
基坑排水由初期一次性基坑排水和施工期经常性基坑排水两部分组成。
6.6.1初期排水
本工程初期排水主要指:
围堰截流闭气后基坑内水的排除。
根据招标文件提供的水文气象资料,大坝围堰进占流量为328m3/s,进占水位为791.48m,合龙闭气时最大水深3.48m,初期基坑排水量为15.59×104m3,按每天水位下降0.5m以下控制排水,则平均排水强度为930m3/h。
根据排水强度初期基坑排水选择4台4B91型水泵(每台水泵流量115m3,扬程81m)和5台3BA-6型水泵(每台水泵流量115m3,扬程47.6m)。
在基坑排水时将抽水泵固定放置在木排架上,待初期基坑水位下降到一定高度时,将水泵放置在基坑底洼处进行排抽降水,将基坑积水抽排至上游围堰处。
在排水过程中对基坑渗水进行勘察,如发现渗漏通道,采取措施进行封堵或引排。
6.6.2施工期排水
由于围堰基础防渗采用高喷灌浆防渗,施工中产生废水,堰体及其防渗基础渗流量较小。
只考虑混凝土养护用水和围堰接头施工原因漏水,将一次性排水设备用于经常性排水,排水强度为540m3/h。
配备安装5台水泵,将积水排至围堰处。
见《大坝基坑截水沟及集水井布置示意图》。
沿施工边坡外围修建截水沟,防止地面水流汇入基坑。
在上、下游各设截水沟井底尺寸为1.0×1.0m,深1m,边坡1:
0.75,抽水泵抽排至围堰处。
基坑内排水可在基坑上、下游处各设集水井井底尺寸为1.5×2.0m、深1.0m、边坡1:
0.75,水泵抽排至围堰处。
施工区经常性排水采用截水沟与集水井相结合的排水系统进行排水,见基坑排水设备表6-2。
基坑排水设备表表6-2
排水时段
排水强度
(m3/h)
水泵型号
扬程
(m)
流量
(m3/h)
台数
备用台数
合计
(台)
一次性排水
930
4B91
81
115
4
4
3BA-6
47.6
109
5
5
经常性排水
540
4B91
81
115
3
1
4
3BA-6
47.6
109
2
1
3
6.7大坝上、下游围堰拆除
根据招标文件及水工建筑物运行的要求,上游围堰拆除至高程808.00m,下游围堰全部拆除,共计拆除土石方10.04×104m3。
围堰拆除采用1.6m3反铲挖掘机挖装,20t自卸汽车运输至弃渣场。
围堰在拆除过程中利用液压反铲将各层钢筋石笼同时吊拆。
6.8质量保证措施
(1)施工中实行全面质量管理,每一道工序严把质量关,试验员跟班作业,随时抽检填筑料质量,发现不合格填筑料及时清除。
(2)为保证围堰质量,用于堰坡护层的石料,质地坚硬,填筑料粒径级配要满足要求。
(3)对围堰防渗心墙风化料的铺土厚度、碾压遍数、填筑含水量、压实干密度等进行碾压试验。
(4)反滤层与相邻层次之间的材料界线应分明。
分段铺筑时,必须做好接缝处各层之间的连接,填筑上层之前,将压实层表面残留的、被碾子凸块翻松的半压实料层进行处理,以免形成料层间结合不良的现象。
(5)填筑施工过程中严格按设计施工图纸及施工规范施工,经检查验收符合要求后,进行下一道工序施工。
(6)高喷注浆工程开工前,对高喷施工设备、材料、人员等的配备情况进行检查。
对记录人员进行业务培训,合格后方能上岗。
(7)高喷注浆工程开工前,提出具体施工措施,绘出布孔图,报监理工程师审批。
每道工序严格执行施工质量“三检制”,经监理人签字验收后,进行下一道工序。
(8)对水泥、外加剂、水、骨料等原材料的质量严格把关,按规定进行检验。
混凝土配合比由试验室确定,报监理人审批后执行。
认真做好各项报表的原始记录工作
(9)在填筑前按要求开挖清理完毕。
清除出的废料全部运出坝基范围以外,堆放在指定位置。
(10)填筑过程中随时校核测量平面位置、水平标高、控制桩号、水准点等,随时纠偏,并按图纸要求检查开挖边坡的坡度和平整度。
(11)做好施工期排水,修建集水井及截水沟,并有效排除积水,使主体工程基础开挖均保证在旱地施工。
6.9施工期安全度汛及防护措施
本工程施工经历2008年、2009年个汛期,为保证汛期基坑内人员和机械设备的安全,减少洪水对施工的影响,采用如下的措施以加强防护。
(1)合理组织主体工程施工,确保防汛关键项目按期达到规定的形象面貌。
(2)在施工区外围设截水沟,场内设排水沟及时排除积水,确保汛期生产正常进行。
(3)汛期建立防汛指挥部,积极与地方和业主防汛部门联系,密切注意水情,妥善做好劳动力安排。
在汛期中进行统一指挥、统一协调,做到抗洪抢险组织落实。
(4)汛期建立24小时值班制度,与抗洪抢险领导小组保持联系,现场设人看护,做到及时发现、及时处理险情。
(5)准备各种防汛物质如卵石料、反滤料、编织袋、铅丝笼等,做好围堰加高准备工作。
(6)发生超标准洪水时,积极转移人员和设备,妥善安置到安全地带,确保汛期生产正常进行。
6.10施工导流及水流控制施工设备
主要施工机械设备表表6-3
序号
设备名称
型号或规格
单位
数量
备注
1
液压反铲
1.6m3
台
2
2
装载机
3.0m3
台
3
3
推土机
D85
台
2
4
自卸汽车
20t
台
12
两台备用
5
振动碾
16t
台
2
6
高压喷射灌浆机
GS500-4
台
4
2(专配变压器)
7
高压注塞泵
3XB-75/500
台
4
9
立式高速搅拌机
DLJ-300
台
6
10
灌浆泵
3SNS
台
4
11
空压机
1V3-2.8/8
台
6
12
立式储浆桶
1000L
台
6
13
洒水车
8t
台
1
14
水泵
4B91
台
5
一台备用
15
水泵
3BA-6
台
4
一台备用
16
钢管
6″
米
1200
17
塑料管料管
4″
米
100
6.11劳动力组合
施工导流及水流控制施工主要劳动力见表6-4。
劳动力组合表表6-4
工种
工长
司机
测量
普工
试验
机修
合计
人数
2
20
3
50
4
3
82
6.12施工进度计划
根据施工总进度计划安排,大坝上、下游围堰填筑施工工期约6.5个月。
2007年10月15日大坝上游围堰戗堤开始进占,2007年10日31日完成大江截流,2008年5月1日完成大坝上、下游围堰填筑,2009年8月大坝围堰开始拆除。
大坝围堰拆除弃渣堆于大坝上游约2km处的#4弃渣场。
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