施工导流和水流控制.doc

第5章 施工导流和水流控制5.1 水文气象条件铜信溪水电枢纽工程位于湖南省怀化市麻阳县境内的辰水干流上，下距河口距离126km，上距河源168km，坝址控制集雨面积4309km2，占流域面积的57%。坝址各频率洪峰设计值及分期设计洪水成果见表5-1、表5-2。表5-1 铜信溪各频率洪峰流量设计值 单位：m3/sP(%)0.10.20.5125102050Q137001240010600928079406230496037202230设计参数均值：2820m3/s Cv:0.6 Cs/Cv=4表5-2 铜信溪各频率分期设计洪水 单位：m3/s 时期P0.10.20.512510205047月设计洪水(m3/s)1300118001010088307550593047203560212083月627056904920434037502980239018101030103月32602950253022201900150011908824845.2 导流方式及导流标准5.2.1 施工导流方式铜信溪水电站工程等别属等工程。主要建筑物级别为3级，发电厂房工程及其他主要建筑物等别为等，建筑物级别为4级，根据水利水电工程施工组织设计规范（SDJ338-89）规定，相应临时建筑级别为5级。本工程采用分期导流，二期围堰初期挡水发电方式。一期围左岸，利用纵向混凝土围堰及左岸上、下游土石围堰进行挡水，施工左河床的厂房、溢流坝段及重力坝等坝段，由右岸河床导流。二期围右岸，利用纵向混凝土围堰及右岸上、下游土石围堰进行挡水，施工右岸溢流坝段、挡水坝等，由左岸两孔溢流坝段缺口导流。5.2.2 导流标准根据招标文件和水利水电工程施工组织设计规范，本工程的导流标准见表5-3：施工导流设计标准表。表5-3 施工导流设计标准表项目导流时段导流流量上游水位下游水位导流方式一期导流全年2240197.15194.90右岸河床二期导流103月882196.76192.50左岸预留缺口5.3 围堰设计5.3.1 围堰布置围堰防护范围必须满足主体工程施工时的坝基开挖线和砼浇筑轮廓线及施工场地机械、设备、人员活动要求。5.3.1.1 一期围堰布置一期围堰布置详见投标书附图一期导流平面布置图 纵向砼围堰布置：纵向砼围堰轴线布置在中导墙部位，其下游端轴线桩号为坝右0+041000，轴线在桩号坝上0+014000偏向左岸，上游端桩号为坝右0+035000。纵向围堰轴线长度为167.5m，桩号为坝上0+047000坝下0+120000，其中桩号坝上0+006118坝下0+058682为闸墩及导墙。 子围堰布置：纵向子围堰轴线与纵向砼围堰平行，长度184m，即坝上0+059000坝下0+130000。轴线桩号为坝右0+056000。左河床上游横向子围堰为折线形，左端与左岸高程193.86等高线相连。其中左岸坝右0+008500作为上游横向主围堰进占戗堤。左河床下游横向子围堰为折线形，左端与左岸高程191.95等高线相连。其中左岸坝右0+001000作为下游横向主围堰进占戗堤。 横向主围堰布置：上游主围堰为直线形，轴线与纵向砼围堰轴线的交点为坝上0+043500，左端与左岸高程197.90m等高线相连；下游主围堰轴线与纵向砼围堰轴线的交点为坝下0+113500，左端与左岸高程195.65等高线相接。5.3.1.2 二期围堰布置二期围堰布置详见投标书附图：二期导流平面布置图。二期上、下游围堰为土石围堰，上游围堰轴线与纵向砼围堰轴线的交点为坝上0+0435000，右端与等高线相接；下游围堰轴线与纵向砼围堰轴线的交点为坝下0+090000，右端与等高线相接；厂房尾水纵向围堰布置在桩号坝右0+001000。5.3.2 围堰结构5.3.2.1 一期围堰结构一期围堰结构设计详见投标书附图一期导流平面布置图 纵向主围堰：纵向主围堰为一、二期围堰共享，采用砼重力式结构，与横向围堰相接处设混凝土齿墙。堰顶高程为：上游段高程197.90m，下游段高程193.91m，最大堰高11.90m，除闸墩及导墙部位顶宽3.0m外，其它部位顶宽2.0m，纵向围堰两侧边坡均为1:0.3。围堰上、下游段全为混凝土，中段围堰利用闸墩和导墙混凝土作为心墙，两侧砌浆砌石，边坡1：0.3。在坝下0+100000处预留5m宽缺口，缺口底高程为高程190.00m，缺口采用M7.5浆砌石填筑。 上游围堰：上游主围堰采用土石过水围堰，粘土心墙防渗，心墙两侧设0.3m厚砂砾石反滤层；围堰上游侧利用子围堰作为低水围堰，迎水面设1.0m厚块石护面；主堰堰顶及下游坡面设0.5m厚C20混凝土护面，堰顶采用袋装土及粘土作1.5m高子堰，下游坡脚采用1.01.02.0钢筋石笼护脚，护脚顶部高程191.50m。围堰顶采用宽顶堰，堰顶宽10.0m。迎水面边坡均为1：1.5，背水面边坡为1：2.0。围堰堰顶高程196.40m，子堰顶高197.90m，最大堰高8.4m，长度约111m。堰头混凝土厚度设为0.5m，混凝土底部设5cm厚砂砾石垫层。堰头与堰体采用齿墙加外贴沥青麻袋连接，增强结合部位的抗渗性。堰头每1015m设置沉陷、温度缝，与下游护面混凝土面板连接处设缝分开，缝间嵌2cm厚沥青杉木板。下游坡面混凝土面板厚度为0.5m，为防因沉陷、温度收缩产生裂缝，面板分块、分缝（5m5m），缝间嵌入沥青木板。板内配置6温度钢筋，板下设置5cm厚砂砾石垫层。面板分缝块板之间设置10联系钢筋，每块板四边各安放4根。水位线以下面板上设置排水孔，孔间距2.0m，孔径5cm。 下游围堰：下游主围堰采用土石过水围堰，粘土心墙防渗，心墙两侧设0.3m厚砂砾石反滤层；主堰全断面采用0.5m厚C20混凝土护面。围堰顶宽6.0m。迎水面边坡为1：2.0，背水面边坡为1：1.5。围堰堰顶高程195.65m，最大堰高8.15m，长度约84.5m。混凝土面板设计同上游围堰。 子围堰：子围堰为土石结构，顶宽3.5m，围堰两侧边坡均为1：1.5，采用粘土斜墙防渗，大块石护面。围堰高程上游段为193.86m，下游段为191.95m，长度约286m。5.3.2.2 二期围堰结构二期围堰为土石围堰。围堰挡水标准为枯水期103月，P=20%，Q=882m3/s。二期围堰结构设计详见投标书附图：二期导流平面布置图 上游围堰结构二期上游围堰采用粘土斜墙防渗，斜墙与堰体石渣料间设1.0m厚砂砾石反滤层；围堰上游迎水面设1.0m厚块石护面；围堰顶宽6.0m，迎水面边坡为1：2.0，背水面边坡为1：1.5。围堰堰顶高程197.50m，最大堰高12.5m，长度约83.5m。 下游围堰结构二期下游围堰为土石结构，粘土斜墙防渗，斜墙与堰体石渣料间设1.0m厚砂砾石反滤层，迎水面设1.0m厚块石护面；围堰顶宽6.0m，迎水面边坡为1：2.0，背水面边坡为1：1.5。围堰堰顶高程193.00m，最大堰高5.5m，长度约76.5m。5.3.2.3 厂房尾水纵向围堰厂房尾水纵向围堰挡水标准同二期围堰，采用混凝土重力式结构，堰顶高程193.00m，边坡1：0.6，长度约30m。5.4 主河床截流5.5.1 截流前一期工程形象进度根据施工总进度计划，2004年10月上旬二期截流合龙。截流前一期工程达到如下形象进度： 厂区及开关站土建工程全部竣工，并已进行设备安装。 左岸挡水坝已全部竣工。 左岸2孔泄水闸预留缺口形成，具备分流条件。 2005年3月31日，开始拆除一期上、下游土石围堰，分水上、水下两层从右向左拆除，5月30日前拆除完毕。5.5.2 截流时间与截流标准根据招标文件及本合同工程的施工总进度计划，主河床截流时间安排在2004年的10月上旬，截流标准为103月份5年一遇设计洪水流量484m3/s，围堰合龙后相应上游水位高程194.37m，下游水位高程191.44m。5.5.3 截流设计主河床截流在二期上游围堰轴线进行，由左岸2孔溢流堰预留缺口过流，缺口底板高程188.00m。戗堤轴线总长82m，预进占戗堤顶高程195.00m，顶宽10m，戗堤上下游边坡均为1:1.5，堤头推进边坡坡比为1:1.3，根据水力学计算成果分析，戗堤从左至右预进占52m，预留龙口顶宽30m，为防止水流冲刷，截流前龙口抛大块石形成裹头保护。截流从右至左，单向单戗立堵进占截流，根据水力学计算成果分析，龙口分、三区抛投合龙，各区长度均为10m，龙口最终落差2.93m，最大平均流速2.91m/s。截流龙口水力学计算成果见表5-4，根据截流计算，截流抛投材料用量见表5-5。表5-4 截流龙口水力学计算成果表项 目单 位龙口宽度（轴线宽度m）302010龙口分流量m3/s235190121溢流堰分流量m3/s249294363上游水位m192.27192.71193.35下游水位m191.44191.44191.44龙口落差m0.831.271.91单宽流量m3/s.m7.859.5012.06龙口平均流速m/s2.402.562.77单宽功率t.m/s.m6.5012.1023.065.5.4 截流材料预进占料利用左岸围堰拆除的石渣，由左岸运输至截流戗堤直接填筑，预进占石渣料2803m3。截流龙口备料场设在左岸下游约1.5Km内的土料场内，龙口抛投工程量1217m3，考虑备料安全系数，共备料1582m3。备料时将不同粒径的料子分区堆放，截流前在戗堤的左端头设汽车回转平台。表5-5 截流抛投材料用量表戗堤分区单位预进占区分区长度m52101010进占长度m52627282平均流速m/s2.402.402.562.562.772.770抛投材料一般石渣0.6mm310510535抛投工程量m32803523523171截流备料量m36806802225.5.5 截流施工本工程截流在二期上游围堰进行，截流后上、下游围堰与纵向围堰形成二期基坑。截流采用从右向左单向立堵的截流方式，预进占石渣采用弃渣场石渣料运至堤头填筑，龙口段抛投料利用反铲、装载机在备料场装料，15t自卸汽车运料至堤头卸料，堤头布置推土机，将渣料推入水中，龙口抛投料粒径主要视流速而定，抛投重点放在上游侧，在龙口推进到困难时，采用上游挑角法抛投，在上游角集中抛投大块渣料，下游低速回流区抛投块径较小的石渣跟进直至合龙，截流抛投总工程量1217m3，拟采用8小时截流，平均抛投强度152m3/h。下游围堰由左向右尾随上游戗堤进占，进占顶高程192.00m，并在上游围堰戗堤合龙后在静水中合龙。5.5.6 截流施工设备截流施工所需的主要机械设备见表5-6。表5-6 截流施工设备表名 称规格型号单位数 量备 注运输车辆15t辆11推土机TY220台2堤头和备料场各一台装载机ZL50台1备料场挖掘机CAT365台2备料场5.5 导流建筑物的施工本工程围堰分两期施工，围堰工程量详见表5-7表5-7 围堰工程量表项 目单位一期围堰二期围堰厂房尾水围堰子围堰纵向围堰上游围堰下游围堰上游围堰下游围堰合计开 挖M36406084703602078袋装土M3167167石渣填筑M31052412803772010170187143088反滤料填 筑M34313826332871733粘土填筑M3261444702847288979313613块石填筑M3610610块石护坡M323036544606322884337C20混凝土护面M3123411952429C15混凝土M324953142809浆砌石M313221322钢筋石笼M3556556围堰拆除M31544138171967511996138543489314685865.5.1 围堰施工计划安排根据施工总进度计划安排，一期围堰施工期从2004年1月4日上下游围堰填筑开始至2004年3月30日完成。二期围堰施工从2004年9月16日开始至2004年10月15日完工。其主要项目安排如下： 2004年1月4日至2004年4月30日，修建临时土石子围堰，进行基坑初期排水。 2004年1月4日2004年4月30日，修建一期上下游土石围堰； 2003年12月25日2005年2月28日，完成左岸基坑开挖，左溢流坝段、冲砂孔坝段混凝土浇筑以及厂房混凝土的浇筑任务； 2004年8月10日2005年9月15日，拆除一期上下游土石围堰至河床高程。 2004年9月26日2004年10月15日，进行二期上下游土石围堰的修建，完成主河床截流、闭气，二期基坑初期排水； 2004年10月16日右岸基坑开始开挖，2005年3月29日，右岸土建工程全部完工； 2005年3月31日同年5月30日拆除纵向混凝土围堰及二期上、下游土石围堰。 2005年10月23日，下放叠梁门，浇筑左岸两孔预留缺口混凝土，11月21日，土建工程全部完工。5.5.2 一期围堰施工5.5.2.1 一期围堰施工布置 施工道路布置：从左岸开挖道路分叉修筑施工道路与上下游围堰的左端相连，路面宽度为7m，坡度不大于10%，泥结石路面。具体布置见投标文件第七章相关内容。 料场1）土料场：围堰的防渗土料选用左岸下游1.2Km处的土料场。2）砂卵石：选用下游1.2Km处砂石料场沙砾石。3）混合料（石渣）：子围堰填筑石渣料采用开挖料，一期围堰加高加宽石渣采用左岸坝肩及料场混合料。4）块石：施工所需块石采用左岸下游1.2Km处石料场材料，优先使用基坑开挖块石。5.5.2.2 临时子围堰施工临时子围堰设计采用土石围堰形式，粘土斜墙防渗。围堰两侧边坡比均1：1.5，迎水边坡采用抛填大石块护坡。子堰石渣工程量为10524m3(未包括上下游围堰进占戗堤石渣工程量)，粘土斜墙2614m3，块石护面2303m3，堰顶高程191.95193.86m。子堰施工：先从上、下游主围堰左端向河中心用石渣填筑围堰进占戗堤至与子堰相交处，主围堰的反滤层砂卵石及斜墙防渗粘土跟进填筑，并抛块石护面。再填筑横向子围堰至纵向子围堰端头，然后从纵向子堰上下游两端相向用石渣填筑，并进行粘土斜墙填筑及块石护面。上游填筑高程为193.86m，下游填筑高程为191.95m。粘土从左岸下游土料场采运，自卸汽车运输至堰顶直接填筑。子堰施工时，于纵向子堰上下游端头各设一会车平台，便于施工。5.5.2.3 纵向围堰砼和砌石施工一期纵向围堰利用闸墩及导墙兼作纵向围堰，砼围堰工程量为C15砼2495m3（未包括永久建筑物工程量），M7.5浆砌石：1322m3。 砼拌和系统：围堰施工初期，拌和系统未投产，临时拌合站设在左岸施工场地内，拌和站安装2台0.5m3强制式拌和机和相应的水泥库和堆料场。拌和系统投产后，使用拌和楼混凝土产品。 砼级配试验：C15砼采用普硅425#水泥拌制，骨料采用砂石料场成品料，级配试验从料场取料进行砼级配试验，现场试验根据级配单进行配料拌制。 浇筑分块：纵向围堰总长167.5m（包括永久建筑物段），采取分段、分块浇筑，分块长度：上游段从坝上0+006188至坝上0+047000分3段；中段（坝上0+006188至坝下0+058682）分3段，其中闸墩段为整体浇筑，消力池段每段长为18m；下游段（坝下0+058682至坝下0+120000）共分4段，每段长为15m左右，详见投标书附图砼纵向围堰浇筑分段图。砼浇筑分层厚度为13m。 模板：围堰模板采用散装钢模板。 砼入仓方式：纵向砼围堰砼浇筑施工采用自卸车运输，一台WK4电铲（我局自行研制改装）配合入仓的方式浇筑。 砼浇筑顺序：优先浇筑与土石围堰接合部，为加快砼施工速度，砼浇筑采用跳仓浇筑，多个堰段可同时进行浇筑。 分块止水施工：分块缝采用橡胶止水带，止水带埋入基岩下25cm，随着堰体浇筑的升高，逐渐延伸至堰顶。共橡胶止水带85m。 砼的平仓、振捣和养护：砼的平仓、振捣和养护严格按相关技术文件和规范执行。 砌石施工纵向砼围堰两侧及预留冲水口为M7.5浆砌块石，石料首选坝基开挖的块石。1）石料要求：外形较为方正且具有大致平行铺砌面的块石，其厚度不小于20cm，长度不超过厚度的3倍。2）石质要求：完整坚硬、新鲜且强度高，吸水率小的岩石。3）砂浆：选用425#水泥拌制砂浆，配合比经试验确定。4）砌石施工要求：砌筑前在砼面铺上3cm左右水泥砂浆，才能进行第一层砌石施工，砌石加高采用错缝砌筑，要求座浆饱满，填缝密实。5.5.2.4 上、下游围堰施工因子堰施工时，上、下游围堰已填筑进占戗堤，在纵向砼围堰施工的同时，根据进占戗堤高程，将上、下游土石围堰填筑至设计轴线长度。5.5.2.5 一期围堰闭气、防渗与加高一期围堰为粘土心墙防渗，粘土填筑施工跟进石渣填筑进行。粘土由左岸下游土料场采运，用挖掘机装土，自卸汽车运输至施工面卸料，采用D80碾压密实。在基坑排水的同时，对围堰加高加宽至设计断面。土石料用PC300挖土装车，10t自卸汽车运输。围堰加高加宽及防护施工在2004年3月30日前完成。5.5.2.6 混凝土施工围堰加高加宽至设计断面后，既进行混凝土施工，混凝土采用二级配粗骨料和天然砂生产，拌和系统利用左岸布置的临时拌和站进行混凝土生产，施工中采用经检验合格的原材料严格按试验确定的配合比进行配料拌制。水下混凝土面板及素混凝土墩按设计分缝、分块施工；混凝土浇筑模板采用沉箱模板，在模板安装时，要求接缝严密，防止漏降，如模板与基础之间接合不严，在浇筑前用袋装混凝土或粘土在外进行封堵；混凝土浇筑采用导管法浇筑，在导管安装前，进行压水试验，须符合要求才能进行浇筑，在浇筑过程中，混凝土应连续浇筑完毕，如间隙时间过长，则按施工缝进行处理。 水上混凝土面板按设计分缝、分块施工，施工由测量放样，架设样架。混凝土模板采用标准小钢模板现场拼装，模板表面平整光洁，使用时涂刷脱模剂，模板安装牢固，位置准确。为防止浇筑混凝土时浆液大量深入下层干砌石过渡层缝隙，混凝土开浇前先在干砌石面上铺一层5cm厚砂砾石。混凝土用胶轮斗车从拌和站运至浇捣点直接入仓，采用手持插入式振捣器和小型平板振捣器捣实，表面用人工抹平。水上混凝土在浇筑后1218小时内开始洒水养护，持续养护时间14天。当气温降至5以下及昼夜温差较大时，覆盖草袋等保温材料。当气温在5以下时停止混凝土生产。为确保低温季节质量达到设计规定的强度、抗冻、抗裂等各项技术要求，施工时考虑采取提高混凝土拌和温度的方法加热拌和用水，掺加防冻剂以降低水的冰点、提高混凝土的早期强度，并适当延长拆模时间5.5.3 二期围堰施工5.5.3.1 二期围堰施工布置 施工道路布置：从下游施工栈桥修筑施工道路至上下游围堰右端头，路面宽7m，坡度小于10%。 料场二期围堰施工所需填筑料均利用左岸围堰拆除料，围堰自左岸下游弃渣场取料，运距均在1.5km以内。5.5.3.2 二期围堰施工二期围堰包括上、下游土石围堰，按照投标进度安排，2004年8月10日开始一期上、下游土石围堰的拆除，2004年9月16日开始二期上、下围堰戗堤施工，戗堤预进占用石渣由一期围堰拆除料填筑，一期围堰于9月16日拆除完成，主河床截流合龙定于10月初。合龙后，进行反滤层和粘土斜墙填筑施工，最后施工迎水面的抛石护坡。施工顺序为：过滤料填筑水下粘土抛填水上粘土填筑压实大块石护面。在基坑排水的同时，对围堰加宽加高至设计断面。 5.5.4施工期观测为保证土石围堰在施工期内的安全运行，将设置相应的安全监测设施对其工作形态进行监测，获取相关资料。 堰顶垂直位移观测：埋设水准标点，利用坝区的水准基点为基准点，采用二等水准测量进行垂直位移监测。 坝体渗流监测：在关键断面布设测压管，用电测水位计监测堰体内渗流情况。 由经验丰富的观测人员进行日常巡视并在汛期加密，直观的检查围堰情况。5.6 施工排水基坑施工排水分初期排水和经常性排水。5.6.1 初期排水初期排水主要排基坑积水、围堰渗水及可能降水，一期基坑积水按12小时排干考虑，排水强度700m3/h，排水设备布置在下游围堰右端内侧搭设的浮排上，二期基坑积水按4天排干考虑，排水强度600m3/h，排水设备布置在下游围堰左端内侧搭设的浮排上。一、二期基坑初期排水设备配置见表5-8。表5-8 基坑初期排水设备表排水时间（d）排水强度（m3/h）设备型号台数单机排量（m3/h）备注一期基坑1350IS200150400A2（1）380括号内为备用二期基坑46003（1）5.6.2 经常性排水经常性排水主要排降水、渗水及施工弃水。降水按抽水时段内最大日降水量在当天排干考虑，施工弃水不叠加。对于降雨，为避免两岸雨水和生活用水直接流入基坑，在两岸边坡设置必要的排、截水沟或渡槽，使其直接引入基坑以外，仅考虑基坑范围内的降雨排除。基坑排水采用明沟排水系统，布置排水干支沟及集水井，排水设备布置在集水井中。大坝基坑经常性排水强度按600m3/h考虑，一、二期基坑经常性排水设备配置见表5-9。实际施工中，如围堰