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水利工程论文-明渠截流与土石围堰工程施工关键技术.doc

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水利工程论文-明渠截流与土石围堰工程施工关键技术.doc

水利工程论文明渠截流与土石围堰工程施工关键技术摘要三峡三期截流与土石围堰工程关键技术主要有料源平衡与确定备料量,解决垫底加糙施工受安全通航制约的影响,安全进占与龙口段施工以及上、下游土石围堰防渗工程快速施工等等。通过对施工重点、难点及可能出现的各种情况进行深入细致研究,制定了周密、可靠的施工计划和措施,确保三期截流工程成功。关键词明渠截流土石围堰关键技术措施及对策预案三峡工程三期上、下游土石围堰分别为Ⅳ、Ⅲ级临时建筑物,围堰顶高程分别为83.0m、81.5m,围堰轴线全长分别为441.28m、447.45m,顶宽15m。围堰主要由风化砂、反滤料、石渣、石渣混合料和块石填筑而成。上下游围堰填筑工程量分别为154.59万m3、169.94万m3。围堰防渗采用高压旋喷灌浆上接土石合成材料心墙型式,高压旋喷墙上游为单排,下游双排,上下游墙厚分别为0.8m、1.0m,上下游高压旋喷墙面积分别为1.02m2、0.99m2,高压旋喷防渗墙下部设帷幕灌浆钻灌至岩体透水率q≤50lu止。三期导流明渠截流,采用双戗双向立堵截流方式,截流合拢时段选在2002年11月下半月,截流设计流量为10300m3/s,相应截流总落差为4.11m。上、下游截流龙口宽分别为150m和125m,上、下游龙口部位均设置垫底加糙拦石坎。1三期截流与土石围堰工程关键技术的主要内容1.1料源平衡与备料量的确定供三期截流和围堰填筑施工的料场有18个,分布在导流明渠左、右侧,需要根据工程进展,对各料场料源的调用做好规划。规划既要满足导流明渠截流进占强度与抛投料种类和规格,并留有余地,又要满足土石围堰填筑的施工进度要求因此要求其运输距离最短、耗用时间最少。1.2垫底加糙拦石坎施工与安全通航明渠截流进占前需进行水下垫底加糙拦石坎施工,上游抛投25t重的钢架石笼,下游抛投8t重的合金钢网石兜。抛石加糙施工于2002年9月下旬开始,在2000年11月1日明渠断航前的通航条件下进行,这样势必增大加糙拦石坎水上作业难度。1.3安全进占与龙口段施工三峡工程大江截流非龙口段和龙口段施工中,多次发生堤头塌滑,且范围大,由于采取了综合性防止堤头塌滑事故的措施,未造成任何安全事故。三期围堰施工水深达2224m,且流速大,需在借鉴三峡大江截流成功经验的基础上,采取各种措施进行堤头防护,确保安全进占。三期截流采用双戗立堵截流方案,上游双向进占,下游单向从右端进占,按上游戗堤承担2/3落差,下游戗堤承担1/3落差控制上、下游口门进占宽度,严格同步控制。上下游戗堤进占的口门宽度是达到分担截流落差的关键,实施中双戗进占适时配合难度很大,涉及信息、决策、指挥、反馈等诸方面的组织管理和技术手段,加大了截流施工组织和协调难度。1.4上、下游围堰防渗工程快速施工三期上、下游土石围堰要实现2002年12月20日闭气目标,必须在1个月左右完成2.01万m2的高压旋喷防渗墙和0.3万m的帷幕灌浆施工。高压旋喷墙施工强度在同类工程中没有先例,其最大深度达35.5m,在同类工程中最深实例仅22m且上游围堰为单排墙,堰体填筑水下风化砂限于工期固结时间短,要在满足质量要求前提下,保证施工进度是该项目的重点。其机具选型、施工工艺选择都必须慎重考虑。2主要施工措施及对策2.1合理进行料源的时空平衡为确保施工强度,节省运距,基本按上游备料运至上游围堰,下游备料运至下游围堰的原则进行平衡,并尽量利用现有备料,减少新开采备料量。将各堤头需要的各种填料细化到每一天,每一个料场。确定备料量时,根据不同的料种在不同填筑部位的流失情况,备料转运的损失情况,堰体填料压实方与堆存松散方的比例关系,采用不同的备料系数。堰体填筑部分考虑10损耗量,非龙口段考虑10流失量,龙口段考虑20流失量,在充分考虑截流风险的前提下,戗堤备料系数取1.8,四面体为2.0,堰体填筑料取值1.31.5。2.2确保垫底加糙拦石坎施工质量9月下旬进场开始进行抛投试验,包括钢架石笼、合金钢网石兜吊抛物在不同流量、流速等情况下的漂距参数、流失损耗等项目。抛投试验时,上游用抓斗船定位,GPS定位系统配合定点吊抛钢架石笼,下游用链斗船定位,拖轮拖底开驳投合金钢网石兜。定位船的水下锚,均设有水深4m以下的压缆装置,便于航行安全。试验完成后,10月11日开始从左向右施工,10月25日前上、下龙口段加糙拦石坎施工完毕。2.3确保龙口段抛投强度2.3.1设备选型优先选用大容量、高效率、机动性好的设备。挖装主要选用49.6m3的挖掘设备及9.6m3以上的装载机,特大石、大石选用1.8m3反铲和H135正铲挖装,钢架石笼、合金钢网石兜、混凝土四面体选用16t、40t的汽车吊吊装。运输主要选用4585t的大型载重自卸汽车,上游左岸截流基地则因场地限制,采用2032t的自卸汽车,钢架石笼、混凝土四面体采用32t经过改装的自卸汽车。推运主要选用大马力的推土机。2.3.2抛投演习在上、下游戗堤非龙口段进占过程中,选择适当时机,按截流高峰强度模拟组织实战抛投演习,以检查机械设备、运输车辆、道路通行能力、交通指挥、通讯联络、施工组织、现场指挥、戗堤进占速度和安全保障措施等。2.3.3戗堤堤头车辆行驶线路布置预先做好截流抛投车辆行车线路规划。抛投车辆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,右岸利用跟进填筑的堰体部分进行回车。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(85t、77t)靠上游侧抛填四面体、特大石、大石,另一路77t、45t、32t、20t在中间及靠下游侧抛填中小石、石渣。上游左岸考虑场地道路比较狭窄,使用20t、32t自卸汽车作为运输设备。2.3.4戗堤稳定情况的判断为了确保安全施工,避免发生大规模的塌滑,造成人、车落水事故,特别是在塌滑多发段,正确地判断抛投料的稳定性十分重要,结合三峡二期大江截流和葛洲坝大江截流经验,从以下几个方面进行判断(1)堤头纵向边坡的坡比变化堤头纵向坡度在正常无流失的情况下约为11.3左右,当纵向坡比逐渐变陡达到11或更陡时,将会发生坍塌。(2)流态变化采用上挑角进占,若抛投料能在水中站稳,这时必然形成急流并挑出去,在挑角下游形成回流区,而且有小跌水现象,当抛投料粒径较大而水深较浅时,跌水现象更加明显,若填料抛投下去后,见到跌水顺水流由上而下移动,则说明抛投的块体正被急流冲走。(3)进占速度按戗堤的实际断面计算,每进占1m,上游约需抛投料1130.8m3,下游约需抛投料1291.2m3,如抛下一定数量填料不见堤头向前延伸,则说明抛投的块体正被急流冲走。

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