芭蕉河一级水电站施工组织设计毕业论文.doc

芭蕉河一级水电站施工组织芭蕉河一级水电站施工组织 设计毕业论文设计毕业论文 前言前言 2 1 施工组织设计施工组织设计 3 1 1 施工条件 4 1 1 1 对外交通 4 1 1 2 工程条件 4 1 1 3 水文气象条件 6 1 1 4 地形地质条件 7 1 1 5 外来物资供应 水 电和施工通讯条件 8 1 1 6 天然建筑材料 8 1 2 施工导流 9 1 2 1 导流标准和导流时段 9 1 2 2 导流方式 13 1 2 3 导流方案的选择 13 1 2 4 导流建筑物设计 19 1 2 5 导流建筑物施工 21 1 2 6 截流与基坑排水 23 1 2 7 下闸蓄水措施 24 1 3 料场选择与开采 25 1 3 1 土 石料需求总量的确定 25 1 3 2 料场选择 26 1 3 3 料场规划 28 1 3 4 料场开采 30 1 4 主体工程施工 31 1 4 1 大坝施工 31 1 4 2 溢洪道施工 34 1 4 3 引水隧洞施工 35 1 4 4 厂房 开关站施工 36 2 1 5 施工交通运输 37 1 5 1 对外交通运输 37 1 5 2 场内交通运输 41 1 6 施工工厂设施 41 1 6 1 砂石加工系统 41 1 6 2 混凝土拌和系统 44 1 6 3 其它施工工厂 46 1 6 4 风 水 电及施工通讯 46 1 7 施工总布置 48 1 7 1 布置条件和原则 48 1 7 2 布置规划 49 1 7 3 土石方平衡与堆 弃渣场地规划 50 1 7 3 施工房建 51 1 7 4 施工占地 52 1 8 施工总进度 52 1 8 1 编制原则和依据 52 1 8 2 控制工期 53 1 8 3 施工总进度安排 53 1 8 4 施工强度和劳动力 56 1 9 主要技术供应 56 3 1 施工组织设计施工组织设计 1 1 施工条件施工条件 1 1 1 对外交通对外交通 芭蕉河一级水电站位于湖北省恩施土家族苗族自治州鹤峰县境内的芭蕉河 上 县城容美镇经北佳镇至坝址上游芭蕉坡现有公路里程 38km 其中县城 至两河口 13km 为省级公路 两河口至北佳镇 19km 为县乡级公路 北佳镇 至坝址上游芭蕉坡 6km 为乡村简易公路 坝址不通公路 正在修建的芭蕉河二级水电站上距芭蕉河一级坝址 7 6km 其间不通公 路 但二级电站至县城的对外交通干道现已贯通 公路里程 3 5km 1 1 2 工程条件工程条件 芭蕉河一级水电站工程枢纽由混凝土面板堆石坝 左岸开敞式溢洪道 左 岸放空洞 右岸引水隧洞及地面厂房和开关站等组成 混凝土面板堆石坝坝 顶高程 651 3m 最大坝高 115 3m 顶宽 8 0m 坝轴线长 285 4m 上下游坝 坡 1 1 4 溢洪道布置在左岸坝肩 为 2 孔 11m 16m 宽 高 开敞式表孔 堰顶高程 631 5m 最大下泄流量 3400m3 s 放空洞由导流隧洞改建而成 放 空管埋于导流洞永久堵头之中 管径 2 0m 管中心高程 546 5m 最大下泄 流量 110 2m3 s 引水系统布置在右岸 由进水口 压力隧洞 高压隧洞和岔 4 管组成 全长 462 9m 进口底板高程 606 0m 压力隧洞及高压隧洞内径 3 8m 岔管内径 2 6m 分别采用钢筋混凝土 钢板及混凝土组合衬砌 厂房 装机 2 台 单机容量 15MW 总装机容量为 30MW 主厂房尺寸为 33 5m 15 4m 31 6m 长 宽 高 开关站布置在厂房上游侧 地面高程 551 35m 面积 58 0m 48 0m 长 宽 主体工程土石方明挖 73 51 万 m3 石方洞挖 5 82 万 m3 土石方填筑 230 43 万 m3 混凝土 10 37 万 m3 各 建筑物主要工程量见表 8 1 1 表 1 1 1 主主 要要 工工 程程 量量 表表 项 目 土石 明挖 万 m3 石方 洞挖 万 m3 土石 填筑 万 m3 混凝 土 万 m3 钢筋 钢材 t 金属 结构 t 帷幕 灌浆 m 固结 灌浆 m 回填 灌浆 m2 砖 万块 大坝29 910 08227 671 911934132542046 溢洪道35 365 241936320694 放空洞0 050 07228 引水隧洞2 600 840 997709339101385 厂房及 开关站 2 451 201 385701118 0 小 计70 320 97228 879 595438424132546650138518 0 导 流3 194 851 560 782201351625 合 计73 515 82230 4310 375658559132546650301018 0 芭蕉河二级电站坝址上距本工程坝址 7 6km 水库正常蓄水位 543 5m 电 站装机 8000kW 目前该电站即将建成投产 芭蕉河一级电站的施工应尽可 能减少对二级电站正常运行的影响 5 1 1 3 水文气象条件水文气象条件 1 1 3 1 水文条件 坝址控制流域面积 303 4km2 多年平均流量为 12 6m3 s 多年平均径流 量 3 97 亿 m3 洪水主要由暴雨形成 流域每年 4 月进入汛期 年最大洪水 均发生在 5 9 月 其中 6 8 月为主汛期 一次洪水过程为 2d 左右 峰型 多以双复峰为主 10 月退出汛期 11 月 次年 3 月为枯水期 芭蕉河流域无实测水文资料 邻近溇水干流鹤峰站为坝址设计洪水的依据 站 该站控制流域面积 647 3km2 坝址洪水采用面积比的 2 3 次方推算获得 1960 1998 年共 39 年资料 坝址施工时段频率洪水成果见表 1 1 2 表 1 1 2 施工时段频率洪水成果表施工时段频率洪水成果表 单位 m3 s 频 率 时 段 1251020 全 年2500208015401150784 4 月291255 5 月549480 6 月821724 11 1 3 3114711076 6 11 1 4 30222185147 10 16 410 1 4 30313250187 1 1 3 2 气象条件 工程所在地区属北亚热带暖湿季风气候区 雨量充沛 气候温和 多年 平均气温 15 4 极端最高气温 40 7 极端最低气温 10 1 流域多年平 均降雨量 1986 4mm 年内降雨主要集中在 4 10 月 约占全年降雨量的 6 85 6 坝址气象要素见表 1 1 3 表 1 1 3 坝坝 址址 气气 象象 要要 素素 表表 序号项 目单位数量备 注 1降雨量 坝址以上流域多年平均降雨量mm1986 4 鹤峰站以上流域多年平均降雨量mm1770 6 2气温 多年平均气温 15 4 极端最高气温 40 7 极端最低气温 10 1 3蒸发 多年平均蒸发量mm1000 5 4风速 多年平均风速m s0 6 历年最大风速m s14 0 鹤峰气象站资料 1 1 4 地形地质条件地形地质条件 工程所在河段位于柳月坪与芭蕉湾之间 长约 1 5km 河谷为深切的 V 型峡谷 河流平面上大致呈弓形 常水位 547 50 535 50m 河面宽度 10 40m 河床坡降 8 覆盖层厚度 3 5m 河谷两岸山体雄厚 岸坡陡峻 岸坡自然坡角 35 60 受结构面控制 悬崖峭壁随处可见 坝段位于八字 山背斜南东翼 出露地层为志留系下统龙马溪组 S1ln 和罗惹坪组 S1lr 段内无大的断裂通过 构造较简单 岩层以单斜为主 产状 N35 50 E SE 30 50 主要岩性为条带状砂岩 石英砂岩和泥质粉砂岩 7 工程所在地区为高山峡谷地形 坝址河谷狭窄 两岸岸坡较陡 施工场 地只能利用坝址下游左岸 1 6km 的落山坝较平缓开阔的阶地及河滩地 以及 进场公路沿线的局部较开阔地带 弃碴场利用坝址上游的柳月坪阶地 施工 布置条件较差 1 1 5 外来物资供应 水 电和施工通讯条件外来物资供应 水 电和施工通讯条件 工程所需水泥部分由鹤峰县水泥厂供应 大坝所用水泥由石门水泥厂供 应 钢材由武钢供应 木材 火工材料 油料 房建材料 生活物资等从当 地采购 施工期生产 生活用水从芭蕉河取水 水质满足用水要求 施工用电结合永久输电线路 从芭蕉河二级电站接线 线路等级 10kV 输电线路长度约 6km 工程对外通讯 结合电站调度运行要求 由鹤峰县城架设通信电缆至施 工场区 场区内部通讯以无线通讯为主 1 1 6 天然建筑材料天然建筑材料 工程所在河段无天然砂砾料可供利用 本阶段重点勘察了 3 个石料场 芭蕉湾石料场位于坝址下游 1 8km 左岸的落山坝村后山 分布高程 550 0 820 0m 料场基岩裸露 残坡积覆盖层稀薄 出露地层为志留系中统 纱帽组 S2s 泥盆系中统云台观组 D2y 和二迭系下统 P1 地层 岩体 8 风化较浅 岩性坚硬 石料总储量 780 0 万 m3 可作为本工程坝体堆石料的 主要料源 芭蕉坡石料场位于坝址上游约 1 5km 左岸 分布高程 700 0 800 0m 料 源层为奥陶系下统红花园组 O1h 灰黑色厚层 巨厚层灰岩 料场基岩裸露 覆盖层稀薄 储量 165 6 万 m3 鱼儿泉石料场位于坝址下游 3 8km 左岸鱼背 状山脊 分布高程 560 0 810 0m 剥离层厚度 4m 左右 料源地层为二迭系 下统茅口组 P1m 灰岩 总储量 313 5 万 m3 两料场料源均为质地较纯净的灰 岩 可作为本工程混凝土骨料料源 坝址附近土料较少 白果堡土料场位于北佳镇至柳月坪新修简易公路旁 距坝址约 4 5km 储量约 3 万 m3 土料属风化坡积土 粗颗粒含量偏高 质 量不够理想 1 2 施工导流施工导流 1 2 1 导流标准和导流时段导流标准和导流时段 1 2 1 1 导流标准 芭蕉河一级水电站为 等中型工程 混凝土面板堆石坝为 3 级建筑物 根 据 水利水电工程施工组织设计规范 SDJ338 89 的规定 相应导流建筑 物级别为 5 级 采用土石围堰结构时 导流建筑物设计洪水标准为 5 10 年 一遇 当坝前拦洪库容在 0 1 1 0 亿 m3时 坝体施工期临时渡汛洪水标准为 50 100 年一遇 9 8 2 1 2 导流时段的选择 芭蕉河属山溪性河流 洪枯流量变化较大 流域洪水主要由降雨形成 每 年 4 月进入汛期 6 8 月为洪水多发季节 对坝址 1960 1998 年共 39 年洪水 系列资料进行统计 坝址各月发生年最大洪水的情况见表 8 2 1 表 8 2 1 坝址年最大洪水发生月份统计表坝址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 月最大洪 m 水流量 3 s 30 879 084 5 227 0 527 0 766 0 1180 0 1040 0 444 0 244 0 155 0 41 7 年最大洪 水发生次 数 次 0000491772000 百分比 000010 323 143 617 95 1000 根据表 8 2 1 中的统计结果 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 1 1 2 经施工总进行安排 一个枯水时段内难以将坝体经济断面抢至 100 年一 遇拦洪渡汛高程 需利用 5 6 月进行坝体拦洪断面的施工 从表 8 1 2 中可 以看出 5 6 月份年最大洪水发生次数虽较多 但洪水峰值却不大 参照类 似土石坝的施工经验 可利用 5 6 月份作为拦洪过渡期抢筑坝体拦洪断面 拦洪过渡期内要求 5 月底坝体经济断面与全年 50 年一遇拦洪水位 607 26m 齐平 6 月中旬达到全年 100 年一遇拦洪高程 615 3m 坝体的填筑强度以 5 10 月底坝体拦挡全年 50 年一遇洪水为控制 不同导流时段坝体填筑强度见表 1 2 2 表 1 2 2 不同导流时段坝体填筑强度表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 坝体施工时段 11 月 1 日 次 年 6 月 15 日 11 月 1 日 次 年 6 月 15 日 10 月 16 日 次年 6 月 15 日 10 月 1 日 次 年 6 月 15 日 施工时间7 5 个月7 5 个月8 0 个月8 5 个月 月平均15 4515 4514 2613 24 坝体填 筑强 度 万 m3 月 月最大19 3119 3117 8316 55 经对本工程料场开采和坝料上坝条件进行分析 除导流时段 11 月 1 日 次年 3 月 31 日 11 月 1 日 次年 4 月 30 日的坝体填筑强度略显偏大外 其 余时段的填筑强度相对于本工程的施工条件均比较合理 针对同一种导流隧洞洞径 7 0m 9 0m 宽 高 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 1 2 3 表 1 2 3 不同导流时段水力学计算成果表不同导流时段水力学计算成果表 隧洞尺寸1 条 7 0m 9 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 1101851412501150 最大下泄流量 m3 s 110185141250656 5 上游水位 m 551 13553 35552 20555 15583 78 11 上游围堰堰顶高 程 m 552 2554 4553 1556 2586 0 最大堰高 m 12 214 413 116 246 0 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 46 0 m 导流隧洞洞线长度将增加近 120 0m 而面板坝坝高也仅 115 3 m 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 由于本工 程考虑利用 5 6 月作为拦洪过渡期进行坝体拦洪断面的填筑 且坝体各月的 上升高程主要由填筑强度控制 导流时段往后延长对增加施工时间 降低填 筑强度已无实际意义 导流时段往前延展虽可争取一部分坝体拦洪断面的施 工时间 但由于 9 10 月为汛末 相应的施工导流流量量级增加较快 必然 会导致导流建筑物规模和工程截流难度的增加 因此 经过分析现场施工条 件和可能达到的施工强度 在满足施工总进度要求的前提下 为节省导流工 程投资 降低导流工程规模 导流时段选择为枯水时段 10 月 16 日 次年 4 月 15 日 1 2 1 3 导流流量的选择 对于选定的导流时段 10 月 16 日 次年 4 月 15 日 其 10 年一遇洪峰流 量为 141m3 s 5 年一遇洪峰流量为 107 m3 s 流量相差 34m3 s 当导流隧洞 洞径为 7 0m 9 0m 宽 高 时 两者上游围堰高度相差仅 1m 为安全计 导流流量采用时段 10 年一遇洪峰流量 141 m3 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 1 1 0 亿 m3之 间 考虑坝体临时拦洪渡汛时 下游 7 6km 的芭蕉河二级电站及下游 11km 12 的鹤峰县城防洪安全 坝体临时渡汛洪水标准采用全年 100 年一遇 洪峰流量 2500 m3 s 1 2 2 导流方式导流方式 本工程坝址河谷形状系数为 2 53 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 1 2 3 导流方案的选择导流方案的选择 1 2 3 1 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渡 汛方案 该方案导流隧洞布置在左岸 全长 688 896m 隧洞采用城门洞型 断面 尺寸 7 0m 9 0m 宽 高 进口底板高程 546 00m 出口底板高程 542 50m 纵坡 i 0 005217 第一个枯水期由围堰挡水 经水力学计算 当 Q 141 m3 s 时 上游水位 552 08m 相应的上游围堰堰顶高程 553 1m 汛期 由坝体临时断面拦洪渡汛 渡汛标准为 100 年一遇 经调洪演算 求得拦洪 水位为 613 43m 拦洪库容 0 29 亿 m3 坝体拦洪高程 615 3m 水力学计算 成果见表 8 2 4 经施工总进度安排 坝体全断面施工 填筑总方量 169 49 万 m3 一个枯水期难以完成 采用经济断面拦洪 坝体填筑总方量 97 78 万 13 m3 5 月底达到 607 3m 6 月中旬达到 615 3m 月平均填筑强度 14 26 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 这一强 度完全可以做到 表 1 2 4 方案一水力学计算成果表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 16 日 次年 4 月 15 日 全年全年 洪水重现期年1050100 设计标准 洪峰流量m3 泄流方式导流隧洞导流隧洞 过水断面尺 寸 m7 0 9 0 宽 高 7 0 9 0 宽 高 城门洞型 进口高程m546 0546 0 出口高程m542 5542 5 泄 洪 建 筑 物 洞 长m688 896688 896 下泄流量m3 s141841 3885 5 拦洪库容亿 m3 0 220 29 上游水位m552 08607 26613 43 泄洪指标 最大流速m s4 1414 2915 04 拦洪方式上游围堰坝体经济断面拦洪 顶部高程m553 1609 0615 3 最大高度m13 173 079 3 坝体建基面高 程 536 0m 挡水建筑物特性 最大顶长m59 0136 0174 0 14 施工程序安排 第 1 年 1 月开始导流隧洞的开挖 10 月初具备过流条件 10 月中旬截 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 月中旬开始坝体填筑 第 2 年 5 月底坝体经济断面抢至与全年 50 年一遇拦洪水位 607 26m 齐平 6 月中旬经济断面上升至全年 100 年一遇拦 洪高程 615 3m 第 2 年 6 月中旬至第 3 年 2 月对经济断面下游坝体进行填平 补齐 第 2 年 10 月中旬 第 3 年 3 月中旬完成一期面板混凝土的浇筑 第 3 年 3 月 9 月坝体全断面上升至 648 5m 高程 10 月开始二期面板混凝土的施 工 12 月底完成 导流洞于第 4 年 1 月底下闸封堵 水库进行蓄水 4 月底 机组投产发电 坝体经济断面及填筑程序示意见图 1 2 1 1 2 1 方案一 坝体经济断面及填筑示意图 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 15 期坝体拦洪渡汛方案 对于该方案研究了两种可能的情况 第一种情况 第一个汛期坝体全断面上升至 567 5m 高程后保护过水 第二个汛期坝体全断面上升至全年 100 年一遇拦洪高程 615 3m 月平均填筑 强度控制在 14 万 m3 月左右 经水力学计算 所需导流隧洞断面尺寸与方案 一相同 为 7 0m 9 0m 宽 高 坝体拦洪渡汛高程 615 3m 第二种情况 为研究缩小导流隧洞洞径的可能性 第二个汛期坝体采用 经济断面拦洪渡汛 坝体填筑强度要求同第一种情况 经水力学计算 所需 导流隧洞断面尺寸为 5 5m 7 0m 宽 高 坝体拦洪渡汛高程 627 00m 经施工总进度安排 两种情况的坝体完建工期相同 但第一种情况的导 流工程费用比第二种情况的导流工程费用多 340 万元 因此本阶段以第二种 情况参与导流方案的比较 并分述如下 导流隧洞洞线布置与方案一相同 断面尺寸为 5 5m 7 0m 宽 高 城门洞型 进口底板高程 546 0m 出口底板高程 542 5m 纵坡 i 0 005217 水力学计算成果见表 8 2 5 表 1 2 5 方案二水力学计算成果表方案二水力学计算成果表 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 s1411540208020802500 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 16 过水断面尺 寸 m 5 5 7 0 宽 高 导流洞 5 5 7 0 坝体过流前沿宽度 77 0m 5 5 7 0 宽 高 进口高程m546 0 导流洞 546 0 坝 体 567 5 546 0 出口高程m542 5542 5542 5 洞 长m688 896688 896688 896 下泄流量m3 s141 311 1150 导流洞 坝体 319 2688 导流洞 坝体 496 7518 7 拦洪库容 亿 m3 0 040 050 350 43 上游水位m553 87573 81575 21618 39624 35 泄洪指标 最大流速m s3 96 8 65 17 1 5 导流洞 坝体 8 87 19 40 导流洞 坝体 13 8114 42 拦洪方式上游围堰坝体过水 坝体经济断面拦 洪 顶部高程m554 9567 5621 00627 00 最大高度m14 933 085 091 0 挡水建筑物特 性 最大顶长m63 077 0192 0222 0 施工程序安排 第 1 年 10 月 16 日 第 2 年 4 月 15 日 导流洞于第 1 年 10 月底建成通 水 10 月中旬截流 随即修建上下游围堰 同时完成坝基开挖 趾板混凝土 浇筑 坝体全断面上升至 567 5m 高程 并做好坝面过水保护 该时段完成 坝体填筑方量约 54 万 m3 第 2 年 4 月 16 日 9 月 30 日 坝面过水 不考虑坝体施工 第 2 年 10 月 1 日 第 3 年 6 月 15 日 完成坝体过水后的清淤修补 随 即开始坝体经济断面的填筑 第 3 年 6 月 15 日前坝体经济断面上升至拦洪 渡汛高程 627 00m 期间完成坝体填筑方量 114 万 m3 17 第 3 年 6 月 16 日 11 月 30 日 完成经济断面下游的填平补齐 坝体全 面上升至 648 5m 高程 填筑方量 54 万 m3 第 3 年 12 月 第 4 年 5 月 进行坝前清淤和面板混凝土的浇筑 5 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 6 月底下闸封堵 水库开始蓄水 7 月底机组投产发电 坝体经济断面及填筑程序示意见图 1 2 2 1 2 2 坝体经济断面及填筑程序示意图 1 2 3 2 导流方案的比较 两方案技术指标比较见表 1 2 6 工程量及投资比较见表 1 2 7 表 1 2 6 导流方案技术指标比较表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m 7 0 9 05 5 7 0城门洞型 最大堰高m13 114 9 设计标准为时 段 10 年一遇 18 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 s25002500 临时断面高程m615 3627 0 最大断面高度m79 391 坝基建基面高 程 536 0m 拦洪渡汛临时断面 高峰月平均填 筑强度 万 m3 月14 2614 25 发电工期月4043 表 1 2 7 导流方案工程量及投资比较表导流方案工程量及投资比较表 项 目单位方案一方案二 土石方明挖 m3 3188028865 开 挖 石方洞挖 m3 4854331006 粘土填筑 m3 12981434 垫层 m3 365442填 筑 土石填筑 m3 1396318915 衬砌混凝土 m3 46903839 封堵混凝土 m3 981643 喷护混凝土 m3 21021768 混凝土 坝体过水防护混凝土 m3 8565 土工防渗膜 m2 806957 钢 筋t220174 钢 材t135100 回填灌浆 m2 16251378 19 投 资万元12651213 通过上述比较可知 方案一直接抢筑临时断面拦洪渡汛 施工简单可靠 而方案二第 1 汛采用坝体保护过水 坝面最大单宽流量 14 9m3 s m 坡面 最大流速达 17 15m s 过水保护难度较大 方案一虽导流工程投资略高 但 其发电工期较方案二可提前 3 个月 发电效益较显著 因而本阶段导流方案 推荐采用方案一 1 2 4 导流建筑物设计导流建筑物设计 1 2 4 1 导流隧洞 根据坝址地形地质条件及工程枢纽布置特点 导流隧洞只能布置在左岸 分进口明渠扩散段 洞身段及出口明渠扩散段三部分 进口明渠扩散段轴线长 50 3m 两侧以 6 扩散角对称向上游扩散 最小底 宽 7 0m 底板高程 546 0m 为一平坡明渠 洞身段全长 688 896m 其中进口喇叭口段长 12 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1 48 2 2 2 2 yx 采用滑动平板钢闸门 井内组装 闸门竖井平台高程 570 00m 洞身标准断 面 7 0m 9 0m 宽 高 城门洞型 过水面积 58 88m2 隧洞在桩号 0 096 982 0 179 629m 段设置弯道 转弯半径 105 0m 转角 45 05 54 43 出口明渠扩散段轴线长 26 1m 以 6 扩散角对称向下游扩散 最小底宽 20 7 0m 底板高程 542 50m 为平坡明渠 导流隧洞经初期导流和坝体渡汛两个阶段 历时两年零 4 个月 最高运 行水位 613 43m 洞内最大流速 15 04m s 导流隧洞穿过的岩层为志留系下统龙马溪组和罗惹坪组砂页岩 大部分 洞段岩体基本质量级别为 级 构造简单 仅进出口段穿越 F2 F1断层 根据导流隧洞运行特点和地质条件 进口洞身段 50m 含喇叭口段和闸门井 段 和出口洞身段 90m 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 出口明渠 段岩体较软弱 崩解性强 为防止表面岩体崩解风化失稳而堵塞导流洞 运 行水位以下采用 30cm 厚钢筋混凝土薄衬 运行水位以上采用挂网喷 15cm 厚混凝土 导流隧洞出口底板距河底高差 6 0m 水流出洞流速较大 为防止出流对 隧洞出口岸坡造成冲刷破坏 对该部位的岸坡采用钢筋笼护底保护 1 2 4 2 上游围堰 受导流隧洞进口布置的制约 上游围堰的布置空间极为有限 加上隧洞 进口距河底高差 3 5 4 0m 河床覆盖层厚 2 4m 工程截流后难以保证浆砌 石围堰的干地施工 施工难度较大 为缩短临建工程工期 尽快进入主体工 程的施工 上游围堰采用土工膜心墙堆石围堰 堰顶高程 553 1m 最大堰高 13 1m 堰顶宽 6 0m 迎水面边坡 1 2 0 背水面边坡 1 1 5 基础覆盖层厚度 小于 5 0m 主要由砂卵砾石和崩积 洪积巨块石混合而成 防渗性能较差 对覆盖层采用抽槽至基岩回填粘土的方式进行处理 由于工程区土料匮乏 21 且质量较差 为保证围堰的防渗性能 围堰采用土工膜心墙防渗 1 2 4 3 下游围堰 下游围堰结构型式与上游围堰相同 为保证引水隧洞和厂房全年施工 下游围堰设计洪水标准采用全年 10 年一遇 洪峰流量为 1150m3 s 经调洪 演算 并考虑芭蕉河二级水库的壅高 求得下游水位为 545 0m 相应的围堰 堰顶高程 545 5m 堰顶宽 6 0m 迎水面边坡 1 2 0 背水面边坡 1 1 5 最大 堰高 11 5m 1 2 5 导流建筑物施工导流建筑物施工 1 2 5 1 导流隧洞施工 a 基本情况 导流隧洞全长 688 896m 设计断面为 7 0m 9 0m 宽 高 城门洞型 混凝土衬砌段 混凝土喷护段的开挖断面分别为 8 2m 10 2m 宽 高 7 3m 9 45m 宽 高 城门洞型 进出口明挖量 3 05 万 m3 洞挖量 4 85 万 m3 衬砌混凝土 0 47 万 m3 钢筋混凝土喷护 0 21 万 m3 导流隧洞施工安排 9 个月完成 由于洞线较长 工期紧 需开设一施工 支洞 由三个工作面同时掘进 b 进出口石方明挖 进出口石方明挖采用先预裂后松动 由上而下 由外至内分层分段进行 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 自卸汽车运往上游柳月坪弃渣场 22 c 石方洞挖 洞身开挖分上下两台阶钻孔 全断面开挖 用气腿钻钻孔 周边光面爆 破 1 7m3侧卸式装岩机装 10t 自卸汽车运往下游指定备料场 d 混凝土浇筑 洞身混凝土浇筑 采用人工立模 5t 自卸汽车运混凝土转混凝土泵压送 入仓 插入式振捣器振实 e 混凝土喷护 洞身顶拱和侧墙的混凝土喷护 采用 HP 74 型混凝土喷射机分三层喷护 1 2 5 2 上下游围堰施工 a 基本情况 上下游围堰均采用土工膜心墙堆石围堰 砂砾石基础采用抽槽回填粘土 防渗 土石方填筑量 1 56 万 m3 上下游围堰安排 1 个月完建 b 围堰施工 覆盖层抽槽采用 1m3反铲开挖 粘土用量较小 可预先备料 由 10t 自 卸汽车运至现场抛填 堆石体采用 3m3装载机装 15t 自卸汽车运料上堰 推 土机平料 10t 振动碾碾压 土工膜由人工现场铺装 1 2 6 截流与基坑排水截流与基坑排水 1 2 6 1 截流 23 a 截流时间和截流流量 根据施工总进度安排 为保证坝体第 2 年 6 月底以前能填筑至 100 年一 遇拦洪高程 工程截流宜愈早愈好 综合芭蕉河流域的水文特性 最终选定 截流时间为 10 月中旬 截流流量为 10 月份 10 年一遇月平均流量 20m3 s b 截流方式 根据坝区施工道路布置和抛投料的堆积场地 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 548 10m 顶宽 10m 上下游边坡 1 1 3 经截流水力学计算 龙口最大落差 1 42m 最大流速 2 99m s 抛投体最 大块石粒径 0 35m 最大重量 60kg 1 2 6 2 基坑排水 在上下游围堰截流 加高 培厚 闭气完成后 进行基坑排水 排水量 包括基坑积水 堰身及覆盖层渗水 覆盖层含水及排水过程中可能的降水 排水总量 5 50 万 m3 采用排水容量 0 21m3 s 3 天内排完 经常性排水 由于上下游围堰的防渗系统均直接与基岩相接 渗水量小 因而经常性排水仅考虑降雨和施工弃水 厂房上游冲沟汇水面积较大 施工 期间设排水沟将雨水直接引至下游围堰以外 经计算 日排水总量 3 14 万 m3 采用排水容量 0 36m3 s 排水泵站设在上下游土石围堰的堰脚处 共选用 5 台 IS200 150 250A 型 水泵 24 1 2 7 下闸蓄水措施下闸蓄水措施 为保证顺利下闸 在导流隧洞进口设置闸门竖井 井顶高程满足闸门在 井内组装的要求 定为 570 00m 闸门的设计水头按 20 年一遇洪水标准 流 量为 1540m3 s 水库的起调水位为 631 5m 经计算 闸门的设计水位为 639 54m 中心水头 89 0m 导流隧洞封堵门为滑动平板钢闸门 闸门及埋件总重 135 t 根据施工总进度的安排 大坝于第 3 年 12 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 汛期洪水不再威胁大坝的安全 为早日发 电 下闸时间选在第 4 年 1 月下旬 下闸流量选用 1 月份 10 年一遇月平均 流量 4 27m3 s 下闸水位 546 6m 本工程初期发电水位为 616 00m 相应库容 3200 万 m3 蓄水计算中不 考虑下游的供水要求 根据推算的芭蕉河一级坝址 1960 1997 年共 38 年月 平均径流资料统计 蓄水保证率按 80 计算 可于 4 月下旬蓄到初期发电水 位 1 3 料场选择与开采料场选择与开采 1 3 1 土 石料需求总量的确定土 石料需求总量的确定 1 3 1 1 石料需求量 本工程拦河大坝采用混凝土面板堆石坝 堆石填筑总方量 227 67 万 m3 由 10 种不同要求的料物构成 坝体各区的材料要求及工程量见表 1 3 25 1 经估算 坝体填筑需石料 172 84 万 m3 自然方 其中灰岩料 12 28 万 m3 砂岩料 160 56 万 m3 工程混凝土总量为 10 37 万 m3 骨料采用灰岩人 工轧制而成 需要的石料为 11 52 万 m3 自然方 因此本工程石料需求总 量为 184 36 万 m3 自然方 其中砂岩 160 56 万 m3 灰岩 23 80 万 m3 表 8 3 1 坝料分区工程量及技术要求坝料分区工程量及技术要求 坝料 分区 编号 工程量 万 m3 填筑材料及来源 最大 粒径 mm 铺层 厚度 cm 备注 2A5 65 级配灰岩料 由料场开 采经破碎加工制成 8040 垫层区 2B0 28 级配灰岩料 由料场开 采经破碎加工制成 4020 过渡区3A10 03料场开采的灰岩料30040含坝顶石料 3B111 68料场开采的砂岩料60080 3C35 99利用开挖石碴60080 主 堆 石 区 3D52 03 料场开采的砂岩 粉砂 岩料 60080 护坡区F4 33坝面超径大块石 抛石区3E2 58料场开采的超径石 800 150 1A2 98粘质土 盖重区 1B2 12利用开挖石碴 1 3 1 2 土料需求量 大坝坝前粘土铺盖工程量为 2 98 万 m3 围堰土料填筑量 0 13 万 m3 土 料总需求量为 3 11 万 m3 26 1 3 2 料场选择料场选择 1 3 2 1 石料场选择 由于坝址及周围地区无天然砂砾石料可资利用 大坝堆石料和混凝土骨 料均需从石料场开采 本阶段共勘探了三个石料场 分别为芭蕉坡灰岩料场 芭蕉湾砂岩料场和鱼儿泉灰岩料场 3 个料场的位置 岩性 储量及开采运 输条件等特性指标见表 1 3 2 通过上述分析可看出 芭蕉湾料场的储量和质量满足大坝主堆石区料物 的设计要求 且开采运输条件较好 上坝运距较近 因此 大坝主堆石料场 选用芭蕉湾砂岩料场 表 1 3 2 石料场综合特性比较表石料场综合特性比较表 项 目芭蕉坡料场芭蕉湾料场鱼儿泉料场 料场位置坝址上游左岸 1 5km坝址下游左岸 1 8km坝址下游左岸 3 8km 料场高程 m 700 00 800 00550 00 820 00560 00 810 00 自然坡度20 25 45 55 上游侧 西侧 反向坡 45 70 下游侧 东侧 顺向坡 38 40 储 量 万 m3 165 6780 0313 5 岩石名称 奥陶系下统红花园组 厚 巨厚层灰岩 志留系中统砂帽组石英 质粉细砂岩 泥盆系中 统云台观组石英砂岩 二迭系下统茅口组巨厚 层灰岩 岩 性 岩性坚硬 质地纯净 但岩溶发育 岩性坚硬 多为 厚 巨厚层 岩性坚硬 质地纯净 岩溶相对较弱 覆盖层厚度 m 4 0强风化 1 7 12 954 0 料场地形 南侧临河 为高达百米 的悬崖峭壁 东侧发育 一规模较大的冲沟 料场内发育一条反 L 形冲沟 710 00m 高程有 一级平台 上游为落山 坝台地 但临河侧边坡 陡峭 鱼背状山脊地形 下游 侧 东侧 有一冲沟 临河侧岸坡陡峭 布置场地 料场东侧冲沟可作布置 场地 有布置场地 料场下游 200m 有布置场 地 27 道 路有简易公路 有工程对外交通道路通 过 有工程对外交通道路通 过 上坝条件 上坝运料道路需跨越沿 岸多道冲沟 坝体填筑 中后期需绕行至下游上 坝 上坝距离较远 平 均约为 6km 上坝运距相对较近 平 均 1 8km 可结合永久上 坝道路和进场公路 上 坝条件较好 运距 3 8km 其他条件同 芭蕉湾料场 施工干扰 坝料初期上坝需跨越趾 板 与大坝施工有干扰 无干扰无干扰 对于坝体灰岩料和混凝土骨料 芭蕉坡和鱼儿泉两个灰岩料场的质量和 储量都可满足工程需要 但芭蕉坡灰岩料场由于位于坝址上游 而混凝土系 统布置在坝址下游左岸的落山坝 混凝土骨料经坝址上游料场 坝址下游混 凝土拌和系统 上坝 运距增加较多 工艺流程明显不合理 坝体灰岩料上 坝条件也相对较差 加之该料场岩溶发育 溶沟 溶槽内多有黄泥充填 对 料源开采和料物的含泥量控制均不利 而鱼儿泉灰岩料场紧邻进场道路 工 艺流程和上坝条件均优于芭蕉坡料场 因而坝体灰岩料和混凝土骨料选用下 游鱼儿泉料场 1 3 2 2 土料场 工程所需土料主要用于坝前铺盖 另有少量导流工程用料 土料总用量 不大 坝址附近土料较少 勘探土料场位于北佳镇至柳月坪简易公路旁的白 果堡 距坝址 4 5km 储量 3 0 万 m3 土料中大于 5mm 的粗粒含量为 33 9 49 8 土料储量及质量均不够理想 需考虑外购土料等措施以弥补 土料储量和质量的不足 28 1 3 3 料场规划料场规划 1 3 3 1 料场规划原则 a 为节省工程投资 应优先考虑利用建筑物开挖石碴料 并尽可能使 其直接上坝填筑 b 爆破作业面的规划设置 一方面与道路规划相结合 另一方面其开 采强度应满足坝体填筑强度的要求 确保工程进度 c 根据各料场坝料的性质 分别开采和制备 以满足坝体分区设计在 质量上的要求 1 3 3 2 料场规划 a 开挖石碴的利用 本工程溢洪道开挖总方量 35 36 万 m3 开挖深度 15 45m 经剥离上部 覆盖层及风化岩层后 下层新鲜及微风化条带状砂岩 S1lr 可用于大坝次堆石 区填筑 可利用料约 21 95 万 m3 自然方 导流隧洞 引水隧洞等洞挖石料为志留系下统龙马溪组 S1ln 罗惹坪组 S1lr 新鲜及微风化砂岩及砂页岩 亦可用于大坝次堆石区填筑 可利用料约 5 73 万 m3 自然方 大坝堆石体填筑利用料见表 1 3 3 表 1 3 3 大坝堆石体填筑利用料表大坝堆石体填筑利用料表 利用量 万 m3 开挖部位 直接上坝转运上坝 29 溢洪道石方开挖18 2510 29 导流洞及放空洞石方洞挖6 37 引水洞石方洞挖0 98 灌浆平洞石方洞挖0 10 合 计18 3517 64 注 表中数值为压实方 石方自然方折算为压实方系数采用 1 3 大坝坝前铺盖石渣 厂房及开关站 围堰填筑用石料均采用大坝开挖料 b 料源规划 根据建筑物各部位用料的数量和技术要求 结合选定料场 的料源条件 进行料源规划 料源规划成果见表 1 3 4 表 1 3 4 料料 源源 规规 划划 总总 表表 料 源 万 m3 需料部位 芭蕉湾砂岩料场开挖利用料白果堡土料场 外购土料鱼儿泉灰岩料场 垫层5 93 过渡区10 03 主堆石区111 68 次堆石区52 0335 99 抛石区2 58 下游护坡4 33 坝前粉土2 98 大 坝 坝前盖重区2 12 厂房及开关站1 20 围堰1 400 13 混凝土骨料14 26 成品料 合计170 6240 713 1130 22 注 表中土石方填筑量为压实方 c 料场开采规划 30 根据料源规划成果 并考虑各种损耗后 各料场的开采规划如下 1 芭蕉湾料场 该料场需开采坝体堆石料 137 81 万 m3 自然方 以下同 剥离无用料 15 15 万 m3 剥采比 0 11 开采面积 2 33 万 m2 开采最终边坡 弱风化岩石 1 0 5 微风化与新鲜岩石 1 0 3 每隔 15 0m 高差设一条马道 马道宽度 2 0m 根据施工进度安排 大坝月最大填筑强度为 17 83 万 m3 料场开采月 最大强度为 13 72 万 m3 2 鱼儿泉料场 该料场需开采有用石料 23 80 万 m3 剥除无用料 3 16 万 m3 剥采比 0 13 开采面积 0 79 万 m2 料场作业面为顺向坡 为保证边坡的稳定 采用 自上而下分层开采 侧向边坡按 1 0 5 控制 顺层边坡按岩层层面控制 根 据施工进度安排 混凝土月浇筑强度为 0 59 万 m3 对应的垫层料及过渡层 料月填筑强度 1 59 万 m3 料场开采月最大强度为 1 8 万 m3 1 3 4 料场开采料场开采 1 3 4 1 芭蕉湾料场 芭蕉湾料场为坝体主堆石料场 料场基岩裸露 无用层厚度 1 7 12 95m 首先用手风钻钻孔爆破 揭除无用层 形成工作面 无用料用 132kW 推土机集碴 4m3电铲装 20t 自卸汽车运至弃碴场 然后自上而下采 用 YQ 100 型潜孔钻钻孔 深孔梯段微差挤压爆破 梯段高度 10m 4m3电 铲装 20t 自卸汽车运往坝体填筑面或各备料场 31 1 3 4 2 鱼儿泉料场 鱼儿泉料场主要为混凝土骨料场和坝体垫层 过渡层的灰岩料场 剥离 层厚度 4m 左右 采用 YQ 100 型潜孔钻钻孔 深孔梯段微差挤压爆破 混 凝土骨料和垫层料加工所用石料采用 2m3电铲装 15t 自卸汽车运往砂石加工 系统进行加工 控制爆破最大粒径为 50cm 过渡层料则采用 m 电铲装 15 20t 自卸汽车直接上坝 控制爆破粒径为 30cm 8 3 4 3 土料场 土料场采用 132kw 推土机清除覆盖物 推土机集料 3m3装载机装 15 0t 自卸汽车运输 1 4 主体工程施工主体工程施工 1 4 1 大坝施工大坝施工 1 4 1 1 坝基开挖 坝基开挖分两期进行 工程截流之前完成常水位 545m 以上的两岸岸坡 开挖 截流之后进行河床坝基开挖 岸坡及河床覆盖层直接由 132kW 推土机集渣 2m3电铲装 15 20t 自卸 汽车运至上游柳月坪弃渣场 弃渣运距 800m 岸坡趾板部位石方开挖自上而下分层进行 采用 YQ 100 型潜孔钻钻孔 周边预裂爆破 梯段高度 8 10m 趾板建基面以上预留 2m 作为保护层 保 护层开挖采用手风钻钻孔 浅孔爆破 两岸岸坡除趾板附近的岸坡需按设计 32 要求进行开挖外 一般不做大量开挖 仅局部用人工或浅孔爆破清除松动 突起 倒悬的岩体 岸坡开挖在高程 545m 设出渣平台 开挖石渣溜至出渣 平台 分别由左右两岸向上游出渣 剥除堆积物及覆盖层以后 河床趾板开 挖深度一般在 3m 左右 直接按保护层进行开挖 开挖石渣由推土机集渣 2m3电铲装 15 20t 自卸汽车运输 一部分用作上下游围堰填筑料 剩余部分 作为弃料运至上游柳月坪弃渣场堆弃 1 4 1 2 大坝填筑 a 道路布置 坝址两岸地形陡峻 无论哪一岸布置大坝填筑进料道路难度都较大 为 了适应场内主干交通布置 与永久道路相结合 大坝填筑道路集中布置在左 岸 分别在高程 651 3m 610m 562 5m 布置 3 条主干进料道路 其中 651 3m 562 5m 道路分别为永久上坝公路和永久进厂公路 610m 道路需跨 越溢洪道泄槽 溢洪道开挖时通过分期开挖或预留岩梗予以解决 562 5m 道 路在交通洞出口处分为两条支道 上坝高程分别为 555m 575m 另外 施 工期间在下游坝坡面