某小型水电站施工组织设计.doc

9 施工组织设计 总 工 程师陈 伟(副) 设计总工程师王尚军 龚建华(副) 刘 婷(副) 专业总工程师王尚军 校核张 军 编写唐亚军 王 松 曾令葵 参加工作人员 ： ： ： ： ： ：翟晓斌 目 录 9.1 施工条件 .9-1 9.1.1 地理位置及对外交通9-1 9.1.2 水文气象条件9-1 9.1.3 工程规模9-2 9.1.4 施工布置条件9-5 9.1.5 外来物资供应、水、电和施工通讯条件9-5 9.1.6 天然建筑材料9-5 9.2 施工导流 .9-7 9.2.1 中梁一级电站施工导流9-7 9.2.2 中梁二级电站施工导流.9-19 9.3 主体工程施工.9-22 9.3.1 中梁一级电站主体工程施工.9-22 9.3.2 中梁二级电站主体工程施工.9-27 9.3.3 中梁三级电站主体工程施工.9-28 9.4 料场选择与开采.9-31 9.4.1 土、石料需求总量.9-31 9.4.2 开挖料利用规划.9-31 9.4.3 料场选择及料源总体规划.9-33 9.4.4 料场开采.9-38 9.5 施工工厂设施 9-40 9.5.1 砂石加工系统.9-40 9.5.2 混凝土拌和系统.9-43 9.5.3 其它施工工厂.9-44 9.5.4 风、水、电及施工通讯.9-46 9.6 施工交通运输 9-49 9.6.1 对外交通.9-50 9.6.2 场内交通.9-51 9.7 施工总布置 9-54 9.7.1 一级电站施工总布置.9-54 9.7.2 二级电站施工总布置.9-57 9.7.3 三级电站施工总布置.9-59 9.8 施工总进度 9-61 9.8.1 中梁一级电站施工总进度.9-61 9.8.2 中梁二级电站施工总进度.9-64 9.8.3 中梁三级电站施工总进度.9-66 9.9 主要技术供应 9-68 9.1 施工条件 9.1.1 地理位置及对外交通 中梁水电站位于重庆市巫溪县境内大宁河干流西溪河上，工程开发的主要任 务为以发电为主，兼有防洪等。中梁一级电站坝址位于中梁乡青岩洞桥上游约 200.0m 处，电站厂房为地下厂房，布置在半溪口上游西溪河右岸山体内，距坝址 公路里程 10.0km，中梁二级电站厂房位于下堡镇大水溪左岸，距中梁一级电站厂 房公路里程 9.0km；中梁三级电站厂房布置在西溪河右岸已建西宁电站的上游侧， 距中梁二级电站厂房公路里程 4.0km。 巫溪县城至中梁乡的公路贯穿整个工区，中梁一级电站坝址至县城公路里程 49.0km。巫溪至万州、奉节均有公路相通，公路里程分别为 259.0km、89.0km；经 云阳、万州至重庆的公路里程为 590.0km；由奉节港经长江航道可直达万州、重庆、 宜昌，航运里程分别为 119.0km、446.0km、202.0km，对外交通条件较好。 巫溪县城与巫山县城之间的大宁河航道，为著名的小三峡旅游航道，可通行 小型旅游船只，巫溪县城至坝址不通航，当地交通以公路为主。 9.1.2 水文气象条件 9.1.2.1 水文条件 中梁一级电站坝址控制流域面积 525.0km2，多年平均流量为 17.2m3/s，多年 平均径流量 5.42 亿 m3。大宁河属山溪性河流，洪水由暴雨形成，陡涨陡落。流域 每年 410 月为汛期，59 月为洪水多发季节，其中 78 月为主汛期。洪水过程 有单峰、复峰，单峰过程历时 3d 左右，复峰过程历时较长。 11 月至次年 3 月为 枯水期。 中梁一级坝址以上流域无实测水文资料，设计洪水的推算依据巫溪站成果。 中梁一级、二级电站坝址施工时段频率洪水成果见表 9.1.2-1、表 9.1.2-2。 表 9.1.2-1 中梁一级坝址各施工时段频率洪水成果表 频 率(P) 时 段 1%2%5%10%20% 11.13.31222166112 11.14.30408314222 10.16410.14.30648516386 全 年23902080168013801080 表 9.1.2-2 中梁二级坝址各施工时段频率洪水成果表 频 率(P) 时 段 1%2%5%10%20% 11.13.31248185125 11.14.30456351248 10.14.30724577431 全 年26702320188015401210 9.1.2.2 气象条件 工程所在地区属亚热带暖湿季风气候区，流域降水量丰沛。根据巫溪县气象 站资料统计，流域多年平均降雨量 1333mm，年内降雨主要集中在 410 月，约占 全年降雨量的 90%。当地地势高差悬殊，气候垂直变化明显，多年平均气温 14.7，极端最高气温 41.8，极端最低气温-3.3。 9.1.3 工程规模 中梁水电站由中梁一级电站、中梁二级电站和中梁三级电站三个梯级电站组成。 中梁一级电站主要建筑物包括混凝土面板堆石坝、左岸岸边溢洪道、左岸输 水放空隧洞、右岸引水隧洞、厂房和开关站。混凝土面板堆石坝坝顶高程 630.5m，最大坝高 118.5m，坝顶长 243.0m，坝顶宽 8.0m，上下游坝坡均为 11.4；左岸设 2 孔 12.5m12.0m(宽高)开敞式溢洪道，堰顶高程 613.00m， 泄槽长 118.0m，分设左右两槽，单槽净宽 13.5m，溢洪道最大下泄流量 2610m3/s；输水放空隧洞布置在左岸山体内，由导流隧洞改建而成，进口高程 570.00m，有压段为圆形，洞径 2.5m，无压段为城门洞型，尺寸为 7.0m10.0m(宽高)，最大泄量 111.4m3/s；引水隧洞洞线总长约 8138m，隧洞断 面为内径 4.5m 的圆形。调压井高 107.15m，内径 12.0m。埋藏式高压钢管长 241.044m，主管内径 4.0m；地下厂房装机 3 台，单机容量 2.4 万 kW，总装机容量 为 7.2 万 kW。主体工程土石方明挖 143.11 万 m3，石方洞(井)挖 33.70 万 m3，土 石方回填 231.23 万 m3，混凝土 16.28 万 m3，浆砌石 0.90 万 m3(含施工导流)，坝 基及库区防渗帷幕灌浆 16.81 万 m。各建筑物主要工程量见表 9.1.3-1。 表 9.1.3-1 中梁一级电站主要工程量表 项 目 土石 开挖 石方 洞挖 土石 填筑 混凝土 喷混 凝土 浆砌石 钢筋 钢材 金属 结构 帷幕 灌浆 固结 灌浆 回填 灌浆 单 位万 m3万 m3万 m3万 m3万 m3万 m3tt万 m万 m万 m2 大 坝38.820.45226.041.84 0.04 17245.640.33 溢洪道89.394.32 0.11 0.8515362700.20 输水 隧洞 1.100.540.69 0.01 30671.50.130.12 库区防 渗处理 0.301.750.9911.17 引水 系统 4.9818.486.15 0.02 4467184.52.914.78 厂 房3.108.010.231.58 0.14 119284.50.200.45 小 计137.6929.23226.2715.57 0.32 0.859225610.516.813.765.35 导 流5.424.474.960.71 0.20 0.053911700.17 合 计143.1133.70231.2316.28 0.52 0.909616780.516.813.765.52 中梁二级电站主要建筑物包括混凝土滚水坝、拉沙闸、引水建筑物、厂房及 开关站，滚水坝最低建基面高程 418.40m，堰顶高程 427.40m，坝高 9.0m，拉沙闸 底板高程 422.40m，孔口尺寸为 6.0m5.0m(宽高)，引水隧洞总长 8193m， ，断 面尺寸为 6.0m7.102m(宽高) 城门洞型，厂房装机 3 台，单机容量 0.8 万 kW，总装机容量 2.4 万 kW。主体工程土石方明挖 23.11 万 m3，石方洞挖 29.42 万 m3，混凝土 4.44 万 m3，浆砌石 1.72 万 m3，砂浆 0.46 万 m3 (含施工导流)。各建 筑物主要工程量见表 9.1.3-2。 表 9.1.3-2 中 梁 二 级 电 站 主 要 工 程 量 表 项 目 土石 开挖 石方 洞挖 土石 填筑 混凝土 浆砌石砂浆 铅丝块 石笼 钢筋 钢材 金属 结构 固结 灌浆 单 位万 m3万 m3万 m3万 m3万 m3万 m3万 m3ttm 引水坝7.961.621.441.070.2427841 引水系统8.2129.420.262.230.280.461227181 厂房 及 开关站 4.880.890.7749782.5462 小 计21.0529.422.774.441.350.460.242002304.5462 导 流2.062.760.37 合 计23.1129.425.534.441.720.460.242002304.5462 中梁三级电站直接从二级电站尾水引水，并通过已建西宁电站的引水坝纳入 区间流量，枢纽由引水建筑物、发电厂房及开关站组成。引水线路全长约 3228.218m，其中新建引水隧洞长 1332.475m、扩建引水隧洞长 1597.231m、扩建 原下明渠段长 222.512m，新建厂房装机 2 台，单机容量 1.05 万 kW，连同已建的 0.5 万 kW，总装机容量为 2.6 万 kW。主体工程土石方明挖 23.10 万 m3，石方洞挖 9.49 万 m3，混凝土 2.12 万 m3，浆砌石 1.94 万 m3，砂浆 0.30 万 m3。各建筑物主要工程 量见表 9.1.3-3。 表 9.1.3-3 中 梁 三 级 电 站 主 要 工 程 量 表 项 目 土石 开挖 石方 洞挖 土石 填筑 混凝土浆砌石砂浆 钢筋 钢材 金属 结构 固结 灌浆 单 位万 m3万 m3万 m3万 m3万 m3万 m3ttm 引水系统12.679.491.511.041.940.3057096 厂 房3.770.150.9771924370 总开关站6.660.1163 合 计23.109.491.662.121.940.301352120370 9.1.4 施工布置条件 工程所在地区为山区峡谷地形，施工设施的布置主要受制于地形条件。坝址 下游 1.5km2.6km 的穿心店、尖岔溪附近地势较为平坦，可集中布置施工设施。 中梁二级电站和中梁三级电站施工设施占地面积不大，可分散就近布置。 9.1.5 外来物资供应、水、电和施工通讯条件 工程所需水泥由开县开州水泥厂供应，由公路运输至工地，钢材由重庆钢材 市场供应，从奉节港上岸转汽车运到工地，木材、火工材料、油料等物资由巫溪 县物资部门组织供应，房建材料、生活物资等由承包商从当地自行采购。 施工期生产、生活用水从西溪河取水，水质、水量均可满足施工用水要求。 施工用电由地方电网供应，从西宁电站接线，输电线路长度 21km,其中 35kV 线路 12km，10kV 线路 9km。 工程对外通讯，由下堡镇接入电信及宽带网络，场区内部通讯结合永久通信 要求设 100 门总机一座。 9.1.6 天然建筑材料 本阶段对一级坝址上游 8.0km 的扬池坝砂砾料场和下游 17.0km 的下堡砂砾料 场进行了详查，两料场均有公路相通，开采运输便利，扬池坝料场储量约为 24.48 万 m3，下堡料场储量约为 35.30 万 m3，但两料场砾石级配均不甚理想，砂页岩等 软弱针片状含量偏高，砂量不足，下堡料场砂偏细，储量不能满足要求。 石料场共勘查了 5 处。甲鱼溪石料场位于一级坝址下游右岸 1.2km 的甲鱼溪， 分布高程 760m 以上，为三叠系下统大冶组灰岩，有用层储量在 1078 万 m3，料场 山高坡陡，场地狭窄，采运条件较差，上坝运距约 4.1km。 穿心店石料场位于一级坝址下游右岸 1.5km 处，紧临公路，岸坡基岩裸露， 坡顶有 0.21.0m 覆盖层。岩石为三叠系下统嘉陵江组中厚层白云质灰岩，岩石 坚硬，有用层储量 150.0 万 m3，运输方便，但开采对现有交通及上坝公路影响较 大，储量也略显不足。 尖岔溪石料场位于一级坝址下游右岸 2.6km 的尖岔溪沟口附近，岩石为三叠 系下统嘉陵江组中厚层白云岩与白云质灰岩、泥晶白云岩。泥晶白云岩软弱，质 量差；白云岩与白云质灰岩质量好，可满足工程要求，有用层储量 500 万 m3，有 开采工作面，运输方便，但要开采分选，剔除无用层。 百丈溪石料场位于坝址下游河流左岸的百丈溪沟口，距坝址 2.8km，被百丈溪 沟分割成两部分，沿西溪河上、下游分别称为区、区。区地表第四系残、 坡积物分布广泛，岩石风化深度大，无用层厚度约 20m，剥离量较大，部分层位岩 质不纯，夹薄层状白云岩与泥质灰岩，不宜作为堆石料，区基岩裸露，岩性以 中厚层灰岩为主，夹薄层灰岩。岩石物理力学性能可满足混凝土骨料及堆石料要 求。但由于山高坡陡，且在构造上位于向斜转折端，岩体卸荷带深度与风化深度 较大，完整性差，开采剥离量也较大，石料质量相对以区为优，区有用储量 487 万 m3。可沿百丈溪沟布置开采工作面，利用溪沟地形，设置排水系统后，形成 弃渣及备料场地，上坝运距约 4.5km。 西家岩石料场位于一级坝址下游 5.0km 的西家岩与白鹤溪之间，岩性为三叠 系下统大冶组中厚层灰岩与含泥质灰岩，岩石质量好，无用层薄，有用储量在 2000.0 万 m3以上，运输方便，但开采对河道及现有公路影响大。 坝址附近土料较少，勘查土料场有坝址下游 1.5km 的穿心店土料场、下游 4.7km 的西家岩土料场，坝址上游库区杜家坪、王爷庙、中梁小学共 5 个土料场， 均属于残坡积土，开采运输方便。穿心店与西家岩土料场探明有用层厚度 2.7m3.2m，个别地段 6m 以上，有用层总储量 10.5 万 m3；杜家坪、王爷庙、中 梁小学等土料场土层厚度0.5m4.3m，有用层总储量约6.3 万 m3。土料质量、数量 基本可满足工程要求。 9.2 施工导流 9.2.1 中梁一级电站施工导流 9.2.1.1 导流标准及导流时段 a) 导流标准 中梁一级电站为等中型工程，混凝土面板堆石坝为 2 级建筑物，根据 SL3032004水利水电工程施工组织设计规范规定，相应导流建筑物等级为 4 级，土石围堰设计洪水标准为 1020 年一遇，当坝前拦洪库容在 0.11.0 亿 m3 时，坝体施工期临时度汛洪水标准为 50100 年一遇。 b) 导流时段选择 大宁河系山溪性河流，流域洪水主要由降雨形成，每年 4 月进入汛期，59 月为洪水多发季节，78 月为主汛期。经对巫溪站 19722004 年 33 年洪水系列 资料和宁桥站 19902004 年 15 年洪水系列资料进行统计，历年各月发生年最大 洪水的情况见表 9.2.11 和表 9.2.12。 表 9.2.11 巫溪站年最大洪水发生月份统计表 月 份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月 年最大洪水发生 次数(次) 0000441473100 百分比(%)000012.112.142.521.29.1300 表 9.2.12 宁桥站年最大洪水发生月份统计表 月 份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月 年最大洪水发生 次数(次) 000013641000 百分比(%)00006.7204026.66.7000 根据表 9.2.11 和表 9.2.12 的统计结果，提出 11 月 1 日次年 3 月 31 日、11 月 1 日次年 4 月 30 日、10 月 16 日次年 4 月 15 日、10 月 1 日次年 4 月 30 日及全年 5 个导流时段进行分析比较，各时段的施工频率洪水见表 9.1.2- 1。 当导流隧洞断面尺寸为 7.0m10.0m(宽高)时，经调洪演算，坝体 100 年一 遇拦洪度汛高程为 588.00m，采用经济断面时的坝体填筑总方量为 110.12 万 m3， 考虑河床坝基开挖、基础处理和趾板浇筑占用直线工期为 1 个月，则不同导流时 段坝体填筑时间和强度见表 9.2.1-3。 表 9.2.1-3 不同导流时段坝体填筑强度表 导流时段 11 月 1 日次 年 3 月 31 日 11 月 1 日 次年 4 月 30 日 10 月 16 日 次年 4 月 15 日 10 月 1 日次 年 4 月 30 日 坝体填筑时间4 个月5 个月5 个月6 个月 月平均27.5322.0222.0218.35 坝体填筑 强 度 (万 m3/月) 月最大34.4127.5327.5322.94 对于同一种断面尺寸 7.0m10.0m(宽高)的导流隧洞，对各导流时段的 10 年一遇洪水进行水力学计算，计算成果列于表 9.2.1-4。 表 9.2.1-4 不同导流时段初期导流水力学计算成果表 隧洞尺寸1 条7.0m10.0m(宽高) 时 段 11 月 1 日次年 3 月 31 日 11 月 1 日次年 4 月 30 日 10 月 16 日次 年 4 月 15 日 10 月 1 日次 年 4 月 30 日 全年 导流标准 频 率P=10%P=10%P=10%P=10%P=10% 导流流量(m3/s)1663143615161380 最大下泄流量(m3/s)166314361516889.4 上游水位(m)533.54537.01537.98542.13562.65 上游围堰堰顶高程(m)535.1538.7539.7544.0565.2 最大堰高(m)11.114.715.720.041.2 根据水力学计算成果，当选用全年不过水的导流时段时，上游围堰高度达 41.2m，导流隧洞洞线长度将增加近 100.0m，而面板坝坝高也仅 118.5m，导流工 程投资明显与主体工程规模不相称。对于各枯水时段，经对本工程料场开采和坝 料上坝条件进行分析，并参照国内已建类似工程的经验，导流时段 11 月 1 日次 年 3 月 31 日、11 月 1 日次年 4 月 30 日和 10 月 16 日次年 4 月 15 日的坝体填 筑强度均显偏大，唯时段 10 月 1 日次年 4 月 30 日的填筑强度相对于本工程的 施工条件较为合理，且该时段相对于其他三个时段，上游围堰高度增加不大，导 流工程投资增加十分有限。因此，导流时段选择为枯水时段 10 月 1 日次年 4 月 30 日。 c) 导流流量的选择 对于选定的导流时段 10 月 1 日次年 4 月 30 日，其 10 年一遇洪峰流量为 516m3/s，20 年一遇洪峰流量为 648m3/s，流量相差 132m3/s，当导流隧洞断面尺寸 为 7.0m10.0m(宽高)时，两者上游围堰堰顶高程分别为 544.0m、546.0m，围 堰高度相差 2.0m，为节约导流工程投资，导流流量采用时段 10 年一遇洪峰流量 516m3/s。 由于本工程拦河坝为混凝土面板堆石坝，拦洪库容介于 0.11.0 亿 m3之间， 考虑坝体临时拦洪度汛时下游巫溪县城的防洪安全，坝体临时度汛洪水标准采用 全年 100 年一遇，相应的洪峰流量为 2390m3/s。 9.2.1.2 导流方式 本工程坝址河谷形状系数为 2.05，属狭窄形河谷，施工导流采用河床一次拦 断，旁侧隧洞导流的导流方式。 9.2.1.3 导流方案的选择 a) 导流方案的拟定 根据坝址区地形地质条件和工程枢纽布置特点，本阶段拟定两种可能的导流 方案进行比选。 方案一：枯水期围堰挡水，隧洞导流，第一个汛期坝体临时断面拦洪度汛方 案。 该方案导流隧洞布置在左岸，全长 544.924m，隧洞采用城门洞型，断面尺寸 7.0m10.0m(宽高)，进口底板高程 527.00m，出口底板高程 515.00m，纵坡 i=0.022645。第一个枯水期由围堰挡水，经水力学计算，当 Q=516m3/s 时，上游水 位 542.13m，相应的上游围堰堰顶高程 544.0m；汛期由坝体临时断面拦洪度汛， 度汛标准为 100 年一遇，经调洪演算，求得拦洪水位为 582.52m，拦洪库容0.18 亿 m3，坝体临时断面顶部高程 588.0m，水力学计算成果见表 9.2.1-5。坝体临时 断面填筑总方量 110.12 万 m3，月平均填筑强度 18.35 万 m3，经对施工布置、施工 道路、料场开采条件及施工方法进行研究分析，这一强度完全可以做到。 表 9.2.1-5 方案一水力学计算成果表 项 目单位第 1 个枯水期第 1 个汛期备 注 时 段 10 月 1 日次 年 4 月 30 日 全年全年 洪水重现期年1050100 设计标准 洪峰流量m3/s51620802390 泄流方式导流隧洞 过水断面尺寸m7.010.0(宽高)城门洞型 进口高程m527.0 出口高程m515.0 泄 洪 建 筑 物 洞 长m544.924 下泄流量m3/s51610371094 拦洪库容亿 m30.140.18 上游水位m542.13576.46582.52 泄洪指标 最大流速m/s7.8315.7416.60 拦洪方式上游围堰坝体临时断面拦洪 顶部高程m544.0582.0588.0 挡水建筑物特性 最大高度m20.070.076.0 坝体建基面 高程 512.0m 施工程序安排： 第 1 年 2 月开始导流隧洞的开挖，9 月中旬具备过流条件，河道 10 月初截流， 修建上下游土石围堰，同期进行河床常水位以下坝基开挖和趾板混凝土浇筑，11 月初开始坝体填筑，第 2 年 4 月底坝体临时断面上升至全年 100 年一遇拦洪高程 588.0m，期间坝体填筑方量 110.12 万 m3，月平均填筑强度 18.35 万 m3/月。第 2 年 5 月至第 3 年 1 月对临时断面下游坝体进行填平补齐，第 2 年 10 月第 3 年 1 月完成一期面板混凝土的浇筑，第 3 年 2 月9 月坝体全断面上升至 626.0m 高程， 10 月开始二期面板混凝土的施工，第 4 年 1 月底完成；导流洞于第 4 年 2 月初下 闸封堵，水库开始蓄水，3 月底首批 2 台机组投产发电。 坝体临时断面及填筑程序见图 9.2.1-1。 3 T=8.0万万2.1万9.30万 3 T=9.0万万5.1万1.31万 Q=18.35万m3 T=6.0万万11.1万4.30万 3 3 3 V=110.12万m 3 2 1 1:1.4 540.0 1:1.4 万3万1万31万万2万4万30万 万3万9万30万 1:1.4 1:1.4 1:1.4 15.0 20.0 626.0 524.0 560.0 588.0 512.0 V=57.12万m Q=6.35万m V=44.42万m Q=5.55万m 图 9.2.1-1 方案一坝体临时断面及填筑程序示意图 方案二：枯水期围堰挡水，隧洞导流，第一个汛期坝体过水，第二个汛期坝 体拦洪度汛方案。 本方案共研究了 2 个导流隧洞断面尺寸方案，导流隧洞断面尺寸分别为 6.0m9.0m(宽高)、5.5m7.0m(宽高)。 1) 导流隧洞断面 6.0m9.0m(宽高)方案 该方案导流隧洞洞线布置与方案一相同，全长 544.924m，进口底板高程 527.0m，出口底板高程 515.0m，纵坡 i=0.022645。 水力学计算成果见表 9.2.1-6。 表 9.2.1-6 方案二(6.0m9.0m)水力学计算成果表 项 目单位第 1 个枯水期第 1 个汛期第 2 个汛期 时 段 10 月 16 日次 年 4 月 15 日 全年全年全年全年 洪水重现期年10205050100 设计标准 洪峰流量m3/s3611680208020802390 表 9.2.1-6(续) 项 目单位第 1 个枯水期第 1 个汛期第 2 个汛期 泄流方式导流隧洞导流隧洞+临时坝体导流隧洞 过水断面尺寸m6.09.0(宽高) 导流洞 6.09.0 坝体过流前沿 宽度 115.0m 6.09.0(宽高) 进口高程m527.0 导流洞 527.0 坝面过水堰体 548.5 527.0 出口高程m515.0515.0515.0 泄洪建筑物 洞 长m544.924544.924544.924 下泄流量m3/s361.0 543/1137 (导流洞/坝体) 556/1524(导流 洞/坝体) 810844 拦洪库容亿 m30.020.030.220.29 上游水位m539.95551.20552.63586.82592.44 泄洪指标 最大流速m/s7.08 10.65/17.90 (导流洞/坝体) 10.91/19.70 (导流洞/坝体) 15.8916.56 拦洪方式上游围堰坝体过水 坝体临时断面拦 洪 顶部高程m541.40547.00592.00598.00 挡水建筑物 最大高度m17.435.080.086.0 施工程序安排： 初期导流时段采用 10 月 16 日次年 4 月 15 日，导流洞于第 1 年 9 月中旬建 成，10 月中旬截流，随即修建上下游围堰，同时进行坝基开挖，浇筑趾板混凝土， 11 月中旬开始坝体填筑，第 2 年 3 月底坝体全断面上升至高程 547.0m，该时段完 成坝体填筑方量 73.57 万 m3，月平均填筑强度 16.35 万 m3/月，4 月中旬做好坝面 过水保护。 第 2 年 4 月 16 日10 月 15 日：坝面过水，不考虑坝体施工。 第 2 年 10 月 16 日第 3 年 4 月 15 日：完成坝体过水后的清淤修补，随即开 始坝体临时断面的填筑，第 3 年 4 月 15 日前坝体临时断面上升至拦洪度汛高程 598.0m，期间完成坝体填筑方量 101.09 万 m3，月平均填筑强度 18.38 万 m3/月。 第 3 年 4 月 16 日9 月 30 日：完成临时断面下游的填平补齐，坝体全面上升 至 626.0m 高程。 3 年 10 月 16 日第 4 年 4 月：进行坝前清淤和面板混凝土的浇筑，4 月底面 板浇完。届时永久泄洪建筑物已建成，洪水不再威胁大坝的安全，导流隧洞于 5 月初下闸封堵。水库开始蓄水，5 月底机组投产发电。 坝体临时断面及填筑程序见图 9.2.1-2。 512.0 598.0 570.0 626.0 20.0 1:1.4 1:1.4 万3万9万30万 万3万4万15万 万2万3万31万 1:1.4 540.0 1:1.4 1 3 3 V=101.09万m 3 3 T=4.5万万11.16万3.31万 3 T=5.5万万11.1万4.15万 Q=18.38万m 3 3 2 547.0 V=73.57万m Q=16.35万m T=5.5万万4.16万9.30万 Q=6.73万m V=37.00万m 图 9.2.1-2 方案二(6.0m9.0m)坝体临时断面及填筑程序示意图 2) 导流隧洞断面 5.5m7.0m(宽高)方案 由于上游围堰高度较大，该方案导流隧洞进口向上游平移 40.0m，其余洞线布 置与方案一相同，隧洞全长 579.261m，进口底板高程 527.0m，出口底板高程 515.0m，纵坡 i=0.021268。 水力学计算成果见表 9.2.1-7。 表 9.2.1-7 方案二(5.5m7.0m)水力学计算成果表 项 目单位第 1 个枯水期第 1 个汛期第 2 个汛期 时 段 10 月 16 日 次年 4 月 15 日 全年全年全年全年 洪水重现期年10205050100 设计标准 洪峰流量m3/s3611680208020802390 泄洪 建筑 物 泄流方式导流隧洞导流隧洞+临时坝体导流隧洞 过水断面尺寸m5.57.0(宽高) 导流洞 5.57.0 坝体过流前沿宽 度 115.0m 5.57.0(宽高) 进口高程m527.0 导流洞 527.0 坝面过水堰体 551.5 527.0 出口高程m515.0515.0515.0 洞 长m579.261579.261579.261 表 9.2.1-7(续) 项 目单位第 1 个枯水期第 1 个汛期第 2 个汛期 下泄流量m3/s361.0 392/1288(导流 洞/坝体) 395/1685(导流 洞/坝体) 582605 拦洪库容亿 m30.030.030.370.46 上游水位m550.33555.54556.12598.38604.14 泄洪指标 最大流速m/s10.04 10.90/18.70 (导流洞/坝体) 10.98/20.00 (导流洞/坝体) 16.1816.82 拦洪方式上游围堰坝体过水坝体临时断面拦洪 顶部高程m551.70550.0603.5610.00 挡水建筑物 最大高度m27.738.091.598.0 施工程序安排： 基本与导流隧洞断面 6.0m9.0m 方案一致，两者发电工期相同，第 2 年 3 月 底坝体全断面上升至高程550.0 后坝面保护过水，期间月平均填筑强度 18.22 万m3/月， 第 3 年 4 月 15 日之前坝体临时断面上升至拦洪度汛高程 610.0m，月平均填筑强度 20.00 万 m3/月。 坝体临时断面及填筑程序见图 9.2.1-3。 512.0 610.0 570.0 626.0 20.0 1:1.4 1:1.4 万3万9万30万 万3万4万15万 万2万3万31万 1:1.4 540.0 1:1.4 1 3 3 3 3 T=4.5万万11.16万3.31万 3 3 T=5.5万万4.16万9.30万 3 2 550.0 V=81.99万m Q=18.22万m T=5.5万万11.1万4.15万 V=109.48万m Q=20.00万m V=20.19万m Q=3.67万m 图 9.2.1-3 方案二(5.5m7.0m)坝体临时断面及填筑程序示意图 3) 适宜的洞径方案 由图 9.2.1-2、9.2.1-3 可知，导流隧洞断面尺寸 5.5m7.0m 方案由于拦洪 度汛断面顶部高程较高，坝体、期填筑强度均较大，而导流隧洞断面尺寸 6.0m9.0m 方案坝体、期填筑强度均在 18.0 万 m3/月左右，相对于本工程的 施工条件较为合适，且与方案一的填筑强度相当，故对于第一汛坝体保护过水方 案，较为适宜的导流隧洞洞径为 6.0m9.0m(宽高)，以下即按此洞径方案进行 两个导流方案的比选。 b) 导流方案的比较 两方案技术指标比较见表 9.2.1-8，工程量及投资比较见表 9.2.1-9。 通过上述比较可知：方案一直接抢筑临时断面拦洪度汛，施工简单可靠，首 台机组发电工期较方案二可提前 2 个月。而方案二第 1 汛采用坝体保护过水，坝 面过水最大单宽流量 9.89m3/(s.m)，坡面最大流速达 17.90m/s，坝体过水保护难 度较大。方案二虽导流隧洞工程量较小，但计入坝体过水保护费用后，导流工程 投资反而较高，因而本工程导流方案推荐采用方案一。 表 9.2.1-8 导流方案技术指标比较表 项 目单位方案一方案二备 注 导流隧洞尺寸m7.010.06.09.0城门洞型 导流时段及标准 10 月 1 日次年 4 月 30 日时段 10 年一遇 10 月 16 日次年 4 月 15 日时段 10 年一遇 最大堰高m20.017.4 坝体过水保护不过水过水保护 设计标准全年 100 年一遇全年 100 年一遇 设计流量m3/s23902390 临时断面高程m588.0598.0 最大断面高度m76.086.0 坝基建基面高 程 512.0m 拦洪度汛临时断面 高峰时段月平均 填筑强度 万 m3/月18.3518.38 发电工期月3941 表 9.2.1-9 导流方案工程量及投资比较表 项 目单 位方案一方案二 覆盖层开挖m32042920526 石方明挖m33373124859 开 挖 石方洞挖m34471836757 粘土填筑m3131249604 反滤料m316251093 石渣填筑m33414523122 粘土草袋m3660578 填 筑 围堰过水保护钢筋石笼4417 衬砌混凝土m359744865 封堵混凝土m31130796 喷护混凝土m320181792 混凝土 坝体过水防护混凝土m311463 浆砌块石m34951285 钢 筋t391424 锚 筋根29892657 钢 材t170134 回填灌浆m217481523 投 资万元17371980 9.2.1.4 导流建筑物设计 a) 导流隧洞 坝址右岸为凹岸，坝前发育一深切冲沟石盘沟，坝址下游分布有大范围 的崩塌堆积体乱石岗，布置导流隧洞较为困难；坝址左岸为凸岸，隧洞进口 部位虽有小范围的覆盖层分布，全部清除工程量不大，出口部位基岩裸露，故导 流隧洞布置在左岸，分进口明渠段、洞身段及出口明渠段三部分。 进口明渠段轴线长 87.59m，两侧以 5扩散角对称向上游扩散，最小底宽 10.0m，底板高程 527.00m，为一平坡明渠。 洞身段全长 544.924m，其中进口喇叭口段长 9.0m，顶拱采用椭圆曲线，曲线 方程为。其后设置封堵闸门井，闸门井段长 6.0m，封堵闸门采用滑动 22 22 1 93 xy 平板钢闸门，井内组装，闸门竖井平台高程 555.0m。洞身标准断面 7.0m10.0m(宽高)，城门洞型，过水面积 65.89m2，隧洞设有两个转弯段，第一 转弯段起止桩号为 0+037.030m、0+085.812m，转弯半径 100.0m，转角 27570.48、第二转弯段起止桩号为 0+253.393m、0+271.878m，转弯半径 115.0m，转角 91234.5。 隧洞出口地形陡峭，且为顺向坡，考虑提前进洞，以尽量减少石方明挖，出 口明渠段轴线长度 2.64m，最小底宽 7.0m，底板高程 515.0m，为平坡明渠。 导流隧洞经初期导流和坝体度汛两个阶段，历时两年零 4 个月，最高运行水 位 582.52m，洞内最大流速 16.60m/s。 导流隧洞沿线穿过地层为三叠系下统大冶组灰岩，大部分洞段围岩类别为 级，根据导流隧洞运行特点和地质条件，导流隧洞采用以喷锚为主的衬砌 结构形式，进口段 72m、出口段 36m 及洞身穿越断层破碎带采用全断面钢筋混凝土 衬砌，衬砌厚度 60cm，其余部位底板浇 30cm 厚混凝土，顶拱和侧墙挂网喷 15cm 厚混凝土。 b) 上游围堰 上游围堰采用粘土心墙堆石围堰，堰顶高程 544.00m，最大堰高 20.0m，围堰 轴线长 94.0m，堰顶宽 6.0m，迎水面边坡 12.0，背水面边坡 11.5。河床覆盖 层采用抽槽至基岩回填粘土的方式进行防渗。 c) 下游围堰 下游围堰采用粘土草袋砌筑，堰顶高程 521.70m，堰高 3.7m，堰轴线长 60.0m，堰顶宽 3.0m，迎、背水面边坡均为 10.3。基础覆盖层采用抽槽回填粘 土的方式进行防渗。 9.2.1.5 导流建筑物施工 a) 导流隧洞 进出口石方明挖采用先预裂后松动，由上而下分层进行开挖，预裂孔和松动 爆破孔采用 YQ-100 型潜孔钻钻孔，毫秒微差爆破，3m3装载机装 15t 自卸汽车运 往上游黄连溪弃渣场。 洞身开挖分上下两层开挖，上下两层高度均控制在 5.06.0m，上平洞用气腿 钻钻孔，周边光面爆破，下平洞用潜孔钻钻孔，周边预裂爆破，1.7m3侧卸式装岩 机装 12t 自卸汽车运往右岸甲鱼溪备料场。 洞身混凝土浇筑采用人工立模，5t 自卸汽车运混凝土至洞口，转混凝土泵压 送入仓，插入式振捣器振实。洞身顶拱和侧墙的混凝土喷护，采用 HP-型混凝土 喷射机分三层喷护。 b) 上下游围堰 覆盖层抽槽采用 1m3反铲开挖，回填粘土由西家岩土料场开采，3m3装载机装 1520t 自卸汽车运料至填筑部位，水下部分采用抛填，水上部分分层填筑碾压， 堆石体采用基坑开挖石渣直接运料上堰，88kW 推土机平料，12t 振动碾碾压，粘 土草袋由现场人工装袋砌筑。 9.2.1.6 截流及基坑排水 根据施工总进度安排，截流时间为 10 月初，截流流量为 10 月份 10 年一遇月 平均流量 35.7m3/s。采用由左岸向右岸单向立堵进占方式，先截上游围堰，戗堤 高程 530.0m，顶宽 10.0m，上下游边坡 11.3。经截流水力学计算，龙口最大落 差 2.0m，最大流速 3.55m/s，抛投体最大块石粒径 0.50m，最大重量 167kg。 基坑排水包括初期排水及经常性排水。截流戗堤闭气完成后，安排进行基坑 初期排水，基坑初期积水量约 8000m3，考虑 2d 内排完，计入戗堤渗漏量后，日排 水总量 6000m3/d，对应初期排水强度 250m3/h，经常性排水包括施工废水、围堰渗 水及施工过程中的降雨的排除，最大日排水总量 17500m3/d，对应排水强度 730m3/h。排水泵站设在上下游土石围堰的堰脚处，共选用 3 台 IS200-150-250A 型 水泵。 9.2.1.7 下闸蓄水 为保证顺利下闸，在导流隧洞进口设置闸门竖井，井顶高程按满足闸门在井 内组装和下闸的要求，定为 555.00m，闸门的设计水头按封堵时段 20 年一遇洪水 标准，流量为 222m3/s，水库的起调水位为 613.00m，经计算，闸门的设计水位为 614.94m，中心水头 82.94m，封堵门采用滑动平板钢闸门。 根据施工总进度的安排，大坝于第 4 年 1 月底浇完面板混凝土，届时永久泄 水建筑物已具备泄洪条件，下闸时间选在第 4 年 2 月初，下闸流量选用 2 月份 10 年一遇月平均流量 6.34m3/s，下闸水位 527.74m。 工程初期发电水位为 590.00m，相应库容 2570 万 m3，蓄水计算中不考虑下游 的供水要求，根据推算的中梁一级坝址 19722004 年共 33 年月平均径流资料统 计，蓄水保证率按 80%计算，可于 3 月底蓄到初期发电水位。 9.2.2 中梁二级电站施工导流 9.2.2.1 导流标准及导流时段 a) 导流标准 中梁二级电站属等小(1)型工程，泄水闸为 4 级建筑物，根据 SL303 2004水利水电工程施工组织设计规范的规定，相应的临时建筑物为 5 级。当 导流建筑物为土石围堰时，设计洪水的重现期 510 年。当坝前拦洪库容在 0.1 亿 m3以下时，坝体施工期临时度汛洪水标准为 1020 年一遇。 b) 导流时段和导流流量 西溪河为山溪性河流，洪水暴涨暴落，历时较短，汛期洪水变化具有洪中有 枯的特点，显然不宜采用全年挡水围堰。每年的 4 月和 10 月为汛期的首尾季节， 年最大洪水一般发生在 5 月 1 日以后和 10 月份之前，故提出 11 月 1 日至次年 3 月 31 日，11 月 1 日至次年 4 月 30 日，10 月 1 日至次年 4 月 30 日共三个枯水时 段进行比较，各施工时段频率洪水成果见表 9.1.2-2。 枯水时段 11 月 1 日至次年 3 月 31 日，施工时间为 5 个月，经施工进度安排， 该时段可满足各期基坑施工进度的要求。对于其余二个枯水时段，施工时间分别 为 6 个月和 7 个月，基坑施工时间虽较为充裕，但其 5 年一遇频率洪水峰值，相 对于枯水时段 11 月 1 日至次年 3 月 31 日，增幅均在 98%以上。为节省导流工程投 资，降低导流建筑物规模，导流时段选定为枯水时段 11 月 1 日至次年 3 月 31 日。 本工程围堰采用土石围堰，根据规范规定，土石围堰的挡水标准为枯水期 510 年一遇，相应的洪峰流量为 125185m3/s，由于围堰只运行一个枯水期，且 本工程规模较小，为节省导流工程量，集中力量进行主体工程的施工，导流标准 采用枯水期 5 年一遇，相应的洪峰流量为 125m3/s 第 2 年汛期坝体临时度汛标准采用全年 10 年一遇洪水，相应的洪峰流量为 1540m3/s。 9.2.2.2 导流方案 坝址河谷较为开阔，首部建筑物包括右岸 1 孔拉砂闸、长 92.0m 的滚水坝和 左岸 5.0m 长的非溢流坝，工程施工适于采用分期导流。首部枢纽分为两期施工， 一期先围右岸 1 孔拉砂闸，为了均衡施工强度，一期施工范围尚包括一段长 18m 的滚水坝，施工期洪水由左岸束窄河道宣泄，经水力学计算，当 Q=125m3/s 时，上 游水位 425.10m，下游水位 423.10m，束窄河床平均流速 3.32m/s；二期施工左岸 剩余坝段，水流由右岸拉砂闸通过，经水力学计算，当 Q=125m3/s 时，上游水位 427.93m，下游水位 423.10m。各期施工导流水力要素见表 9.2.2-1。 表 9.2.2-1 施工导流水力要素表 项 目单位一期导流二期导流 施工期坝体 临时度汛 导流时段 11 月 1 日次年 3 月 31 日 11 月 1 日次年 3 月 31 日 全 年 导流标准5 年一遇5 年一遇10 年一遇 导流流量m3/s1251251540 泄水建筑物左岸河床拉砂闸 拉砂闸与左岸 河床联合泄流 最大泄量m3/s1251251540 最大流速m/s3.32 上游水位m425.10427.93427.95 上游围堰堰顶高程m426.10429.00 上游围堰最大堰高m5.456.50 下 游 水 位m423.10423.10425.65 下游围堰堰顶高程m423.60423.60 下游围堰最大堰高2.953.60 施工程序安排如下： 第 1 年 11 月初开始一期围堰修建及右岸河床部位开挖施工，11 月中旬完成一 期围堰，形成一期基坑，11 月底完成坝基覆盖层及少部分岩石开挖，12 月第 2 年 2 月浇筑拉砂闸及滚水坝的混凝土，第 2 年 3 月底完成上游粘土铺盖、铺盖顶 部浆砌块石防护、二期围堰浆砌石结构、下游铅丝块石笼防护以及已施工坝段沿 河床纵向临时防护，4 月初拆除一期围堰，汛期洪水由已建右岸 1 孔拉砂闸和左岸 河床宣泄。 第 2 年 11 月初修建二期上下游土石围堰，利用右岸 1 孔拉砂闸的上下游导墙 及其延伸段与二期上下游围堰形成二期基坑，进行左岸坝段的施工，第 3 年 3 月 底完工。 9.2.2.3 导流建筑物 a) 一期围堰 一期上下游围堰和纵向围堰均采用粘土草袋围堰，围堰顶宽 3.0m，迎背水面 边坡 10.3。一期围堰全长 316.76m，其中上游围堰轴线长 62.73m，堰顶高程 426.10m，最大堰高 5.95m；纵向围堰轴线长 212.68m，下游围堰轴线长 51.43m， 堰顶高程 423.60 m，最大堰高 3.45m； b) 二期围堰 二期上游横向围堰采用粘土斜墙堆石式，堰顶高程 429.00m，最大堰高 6.50m，堰顶宽 6.0m，迎水边坡 12.0，背水边坡 11.5。 二期下游横向围堰采用粘土草袋围堰，围堰结构形式同一期下游横向围堰。 堰顶高程