一期导流施工方案.doc

湖南省芷江县七里桥水电站工程 一期导流施工方案第一章综合说明1.1工程概况七里桥水电站工程坝址位于芷江县城城区下游约4km，坝址以上流域面积8227km2，其中上游蟒塘溪水库控制流域面积8182km2。本枢纽属三等中型工程，是一座以发电、供水为主，兼有航运、养殖等综合利用效益的水利水电枢纽工程。本工程水库正常蓄水位244.0m，相应库容为831.0万m3；水库校核洪水位247.32m，相应库容为1731.6万m3。工程永久性建筑物包括挡水坝、电站厂房、升船机为3级建筑物，临时建筑物级别为5级。挡水坝防洪标准为30年一遇洪水设计，100年一遇洪水标准校核。电站厂房为挡水建筑物的一部分，其上游防洪标准与挡水坝相同，下游设计洪水标准儿30年一遇，校核洪水标准为100年一遇，消能防冲建筑物设计洪水标准为20年一遇。本工程枢纽总平面布置按主要建筑物从左至右依次为左岸土坝、左岸重力坝、斜面升船机、溢流闸坝、发电主副厂房、右岸重力坝等。河床段布置溢流闸坝，坝段长214.0m，共设15孔泄水孔，闸孔尺寸为12m7.5m（宽高），溢流堰顶高程236.5m，采用钢质弧门挡水，液压启闭；溢流闸坝左侧布置转盘式斜面升船机，轴线长172.92m，升船机左侧布置左岸重力坝和土坝与左岸G320国道相接，重力坝段长15.0m； 土坝段长11.93m。发电厂房布置在溢流坝右侧，为河床式。主厂房顺水流方向由进水渠、拦污栅、进口检修闸门、主副厂房、下游防洪墙、出口检修闸门及尾水渠组成；主厂房平面尺寸为31.5m170m（长宽），安装2台单机容量6.75MW贯流式式水轮发心机组，水轮机转轮直径4.4m；安装场位于主厂房右侧，平面尺寸为23.8ml7.0m（长宽）；副厂房紧靠主厂房及安装场下游侧，分三层布置：升压站布置在厂区下游侧，采用产内式，平面尺寸为23.8ml7.0m（长宽）。紧邻发电厂房右侧布置右岸重力坝与岸坡相接，坝段长51.6lm。1.2水文、气象条件芷江县城位于湖南省西部，属副热带季风气候区，春夏暴雨多，夏秋季之间偶有台风雨，秋季由于冷空气南下也能造成强烈暴雨，暴雨多集中于5月7月，同期的降水量站全年降水量的81.1。根据芷江气象站实测资料统计，多年平均气温16.5，历年极端最高气温39.1，历年极端最低气温11.5，多年平均相对湿度80，多年平均年降雨量1256.4mm，多年平均蒸发量1185.5mm，多年平均风速1.6m/s，最大风速19.3ms。七里桥水电站坝址位于舞水河中下游，舞水是沅水上游的一级支流，发源于贵州省瓮安县境内，自西南向东流经贵州于新晃进入湖南，再经芷江、怀化等地，于黔城汇入沅水。舞水河位于副热带季风气候区，流域洪水主要由暴雨形成，具有山区性河流陡涨陡落的特点。根据芷江水文站1951年2003年实测资料分析，舞水流域洪水一般发生在49月份，以57月份出现机会最多，出现机率为81.1，其中，6月份出现机率达34.0；并且洪水单峰多于复峰，一次洪水过程多为25天。由于坝址上游于2000年建成蟒塘溪水库，总库容1.53亿m3，有效库容0.85亿m3，为一个季调节水库，对下游洪水有凋节作用。根据蟒塘溪水库调度方式，经相关专业调洪计算，蟒塘溪水库调蓄后，七里桥坝址水位流量关系曲线如下表1：表1：坝址水位流量关系曲线表流量（m3/S）天然水位(m)疏挖后水位(m)20236.78236.7850237.03237.03100237.29237.24200237.69237.59300238.03237.88500238.57238.39750239.08238.871000239.51239.281250239.91239.651500240.27240.002000240.93240.672500241.51241.263000242.13241.883500242.70242.474000243.25243.034500243.79243.585000244.30244.106000245.30245.127000246.26246.098000247.17247.039000248.08247.9510000248.97248.84表2：芷江气象要素各月分布情况表气象要素1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年气温（）4.86.310.516.421.124.527.327.023.117.512.27.116.5降水（mm）40.650.177.5161.2206.1202.2130.3115.566.5102.366.434.61253.3日照（h）57.649.867.496.9127.9150.6242.4236.5172.1123.198.176.11498.6表3：七里桥坝址施工期设计洪水（单位：m3/s）施工期频率（）102033.39月3月175011206949月4月20801520110010月3月150097261910月4月19301430105012月2月449315219坝址分月平均流量频率成果直接采用本次推求坝址天然月平均流量成果分析推求。成果见下表4。表4:七里桥坝址施工分月平均流量（单位：m3/s）月份频率（）10207585177.836.229.7294.740.732.9311850.741.0423710585.653811901596416215181734510379.3823176.058.7914057.446.11015250.138.61113754.243.21283.845.538.8年平均189172121108第二章一期施工导流方案2.1导流标准七里桥水电站为等中型工程，主要建筑物拦河闸坝、电站厂房和升船机为4级。根据水利水电工程施工组织设计规范（SL3032004），本工程相应导流建筑物为级。导流标准：土石围堰洪水重现期为105年，混凝土围堰洪水重现期为53年。本工程采用土石围堰，设计洪水标准选用5年一遇导流标准，导流流量为1520 m3/s。2.2导流方式及时段根据主体工程建筑物布置特点、坝址地形地质及水文条件，本工程适宜采用分期导流方式。发电厂房布置在右岸，由于厂房土石方开挖及混凝土浇筑量较大，结构复杂，施工程序多，施工期较长，是整个工程施工工期的控制性单项工程；为保证两期工程的施工连续性、均衡性，尽早建成受益，本合同工程采用招标文件推荐的分期导流方式，即分期（枯期）大基坑加厂房全年小围堰型式。一期先围右岸厂房段和右岸6.5孔溢流坝段，枯水期利用左岸束窄河床导流；第二年汛期停止溢流坝段主体工程施工，并利用右岸已建成的5孔溢流坝和左岸束窄河床导流；二期围剩余的8.5孔溢流坝，枯水期利用右岸已建成的5孔溢流坝过流。一期导流工程按2006年9月份至2007年4月份枯水期时段的洪峰流量进行设计，围堰型式为低水土石围堰，相应导流设计流量为1520m3/。二期导流按2007年9月份2008年4月份枯水期时段进行施工，相应设计导流流量为1520m3/。厂房小基坑围堰按全年渡汛设计，相应流量为3620m3/。2.4导流水力计算一期导流由左侧河床过流，根据我部进场后对坝轴线天然河床高程实测和上述导流方式计算，一期导流实际河床束窄率小于预测值。主要是因为左岸河床天然底高程较右岸河床低，这将能在一定程度上减轻一期导流施工期间的枯期渡汛压力。根据设计导流流量1520m3/s相应水位240.30m和实测天然河床底高程推算，天然河道过流面积为673.43 m2，左岸河床过流面积为321.53m2，相应平均流速为4.73m/s。相关计算公式如下：上游水深：H=240.30-237.32(实测河床底高程)=2.98 m，为明渠导流L：纵向围堰长度雍高水位为：VC=Q/B1V0=Q/B式中：VC 为收缩断面流速，按束窄河床平均流速计算（m/s），取0.9安全系统；Q 设计导流流量（m3/s）,Q=1520 m3/；B1束窄河床(左岸)断面面积（m2），B1=321.53 m2；B河床断面面积（m2），B=673.43 m2；Z 雍高（m）；流速系数，取0.85；V0行近流速（m/s）；g 重力加速度（取9.8m/s2）；根据上述公式计算如下：V0=Q/B=1520/673.43=2.26 m/VC=（Q/B1）/0.9=(1520/321.53)/0.9=4.73/0.9=5.25 m/上游水头H0=H+V02/2g=2.98+2.262/(2*9.8)=3.24m雍高水位为：=1*5.252/(0.852*2*9.8)-2.262/(2*9.8)=1.72 m上游围堰堰高程=上游水头+雍高水位+安全超高+实测河床底高程 =3.24+1.72+0.6+237.32=242.88 m下游围高程=下游水位(查水位流量计算表)+安全超高=240.27+0.6=240.87m根据上述公式计算的导流水力特性如下表5：表5：导流水力特性表分 期分 项一期导流备注设计洪水标准（P）20%导流时段94月导流流量（m3/s）1520围堰型式不过水土石围堰上游围堰挡水水位（m）242.28下游围堰挡水水位（m）240.27安全超高（m）0.6上游堰顶高程（m）242.88下游堰顶高程（m）240.87束窄率（）47.8雍高水位Z（m）1.72束窄河床最大平均流速（m/s）4.73鉴于一期导流较为简单，左岸过流河道导流能力远远大于枯期过流流量标准，因此暂不进行过流能力验算。在防洪渡汛方案中，我部将根据左岸疏挖后的实际河床糙率等参数计算出1000m3/s5500m3/s间不同流量的相应水位和洪水水面线、上游水深等具体参数。2.5导流建筑物设计根据分期导流施工需要、基坑施工干道布置和相应挡水要求，一期上游横向围堰与纵向围堰交汇处布置在距坝轴线L0-45.78，K0+149.56桩号处（1#点），一期下游游横向围堰与纵向围堰交汇处布置在距坝轴线L0+83.47，K0+149.56桩号处（2#点）；上下游围堰与公路连接端距离坝轴线长度分别为111.86m和133.87m。纵向围堰布置于7#孔9#孔之间，其中心线距离厂房与安装间分缝线（即K0+0.00桩号处）为149.56m。这主要是因为考虑到尽最大程度增加左岸束窄河道的过流断面，以充分降低一期导流期间右岸主体工程的施工风险。根据上述布设，纵向围堰其背水坡坡脚距离7#孔分缝处有15m，根据相关规范规定，满足闸坝二期土石方工程爆破安全距离要求（该距离远大于规范提供的经验值爆破区距离新砼10m以上的，可采用0.5m的浅孔小炮爆破）。由于施工工期紧，目前离业主提出的8.28主体工程基坑开挖这一目标工期仅有24天，而坝址及上、下游围堰所处位置的河床覆盖层虽然渗透系数较大，但覆盖层不厚、处理相对简单。因此采用施工难度相对较小和施工工期较短的土石围堰配合防渗心墙较为适宜。考虑到砂砾石覆盖层的特点，结合现有施工机械设备的性能，围堰基础防渗采用在戗堤上开挖截水沟并进行粘土心墙防渗处理，不另行作灌浆防渗处理。根据拟定的施工导流方案，一期导流束窄率虽然不大，但相应的束窄河床段流速最大平均流速（4.73m/s）较大，因此一期围堰迎水面（特别是纵向围堰迎水面）将采用抛石护面防冲。而为了保证一期导流期间左岸束窄河床达到较好的过流效果，上游横向围堰与纵向围堰形成115内角，下游围堰与纵向围堰内角为115。鉴于河床最大底流流速一般产生于上游围堰的转角处，对此，拟在上游围堰和纵向围堰裹头处向上游方向做一个小型顺水堆石丁坝，与纵向围堰形成110外角。这样可大大降低上游围堰与纵向围堰交接裹头处的流速，以尽量降低水流对堰脚的淘刷。围堰具体结构型式见上游围堰标准断面图和下游围堰标准断面图，围堰布置见一期施工导流总平面布置图。表6：一期导流建筑物结构特性表分期分项部位围堰型式迎水面坡比背水面坡比堰顶高程（m）顶宽（m）底宽（m）堰体高度（m）围堰长度（m）一期上游横向心墙土石围堰1211.5242.886.027.106.03141.09下游横向心墙土石围堰1211.5240.876.023.154.90154.14纵向上游心墙土石围堰1211.5242.886.027.106.03156.48纵向下游心墙土石围堰1211.5240.876.023.154.90表7：一期导流工程量汇总表（单位：m3）序号项目名称一期围堰合计上游横向纵向下游横向1堰体石渣16356.317562.111246.545164.92截水沟开挖7157.48079.95546.120783.43粘土心墙7157.48079.95546.120783.44抛石护坡968.61106.8450.02525.45围堰拆除31639.734828.722788.789257.1备注其中填筑料65948.3m3；心墙截水沟开挖为20783.4m3，预计可利用砂砾石料约6000m3。第三章导流建筑物施工3.1堰体施工戗堤进占填筑按七里桥坝址8月份月平均洪水流量（P=20%）231m3/s计，考虑上游电站发电等对水位和影响，因此相应的戗堤设计高程为240.00m。考虑到七里桥水电站与坝址上游的蟒塘溪电站为兄弟单位，本项目工程一期围堰施工期间可联系蟒塘溪电站进行下泄流量调节，这将在一定程度上降低戗堤设计高程（具体根据协调结果进行临时调整，但须报监理、业主同意），减少戗堤形成后，堰体底部河床砂砾石透水层的开挖和填筑防渗心墙的施工难度，最大程度上杜绝围堰渗漏。本地土石料场虽多，但多为民居地或农业用地，征地及开采极不方便，且费用较高。对此，根据本项目工程实际情况，将充分利用宅基地开挖土石弃渣作为一期围堰戗堤填筑用料。戗堤施工分别从上下游围堰同时进占，进占顺序按从右岸往河床中部方向进行，最后在纵向围堰合拢。戗堤进占施工采用反铲挖掘机装车4台，15T自卸汽车运输8台， ZL50装载机平整2台。粘土心墙用料利用坝址下游永久性征地范围内的粘土。心墙施工方法同样采用反铲挖掘机装车，15T自卸汽车运输，ZL50装载机平整、振动碾碾压或载重汽车碾压。戗堤合拢闭气后，应首先完成240.3m高程以下部分堰体的加高培厚和上游丁坝的填筑，然后进行截水沟开挖和粘土心墙填筑。240.3m高程以下防渗体施工完成后，堰体继续加高上升至设计高程。堰体施工严格按0.5m每层进行分层填筑、碾