精品花坪河水库坝项目建设范本

1、11 工程概况1.1 工程建设必要性花坪河水库坝址位于 XX 县大支坪镇,距离野三河汇合口 12.56km,坝址以上流域面 积 172.4km2, 占支井河流域面积的 71.1%。XX 县电网以水电为主, 自八十年代后期开始,陆续建成了多座小型水电站,大大改善 了 XX 县电网的组成结构。但随着国民经济的高速发展, 电力供需矛盾仍很严重,枯水期 调峰容量依然不足。每年需从州网购电,为此,兴建花坪河水电站,对提高 XX 县用电的保 证率有重要作用。花坪河水电站的兴建,是合理开发利用河流水能资源的需要,工程建成后不仅可增加 XX 县电网的电力供应,缓解电力供需矛盾,而且还可带动和促进本地区经济发展

2、XX 省煤 耗,保护环境,其兴建有很好的经济和社会效益,工程建设是十分必要的。1.2 初步设计审查意见20_年 5 月 14XX 省水利厅印发关于XX 县花坪河水电站工程初步设计报告的审 查意见 ,鄂水利电函 2012334 号文。部分内容如下:四、同意工程开发任务为发电同意发电死水位 640.00 米, 同意设置极限死水位 636.00 米。同意电站装机容量 30 兆瓦。基本同意洪水调节计算方法及成果。同意采用敞泄方式进行洪水调节,水库 50 年一 遇设计洪水位为 670.00 米,1000 年一遇校核洪水位为 672.80 米；厂房 50 年一遇设计洪 水位为 402.07 米,200 年

3、一遇校核洪水位为 404.82 米。五、电站水库总库容2238 万立方米、总装机30 兆瓦,属三等中型工程。大坝、溢洪 道、 引水发电系统、 电站厂房等主要建筑物为 3 级建筑物, 由于大坝最大坝高 97 米(坝高 超过 70 米),按 2 级建筑物设计,但洪水标准不予提高。同意钢筋砼面板堆石坝、溢洪道、 发电隧洞进口按 50 年一遇洪水设计、 1000 年一遇洪水校核, 电站厂房按 50 年一遇洪水2设计、 200 年一遇洪水校核,消能防冲建筑物按 30 年一遇洪水设计。同意报告推荐的上坝线和采用钢筋砼面板堆石坝“全堆石”坝型。同意右岸布置溢洪道,采用一孔 1114.8 米洞式溢洪道泄洪并采

4、用挑流消能方式。同意报告推荐的左岸发电引水系统布置方案和结构布置。同意采用竖井式进水口和压力隧洞衬砌方案。同意采用窑洞式发电厂房。基本同意厂房布置。基本同意工程安全监测设计。同意在锁口坝址的上坝线建砼面板堆石坝挡水成库、右岸洞式溢洪道泄洪、右岸洞 式溢洪道泄洪、 通过左岸约 8 千米压力隧洞引水在老鲁班桥附近支井河左岸建窑洞式厂 房发电的工程总体布置。六、基本同意电站装机容量 215 兆瓦,水轮机为 HLA351-LJ-130 型,配套发电机为 SF15-8/2600 型。九、同意导流方案。上下游围堰及导流隧洞为 4 级临时建筑物。十二、同意概算编制的依据、原则及所采用的定额和取费标准。经复核

5、调整,按 20_年三季度价格水平计算,工程总投资为 39029.85 万元,其中静态 总投资为 35691.73 万元,建设期贷款利息 3338.12 万元。32 水文2.1 流域概况支井河是野三河的一级支流,发源于武陵山支脉 XX 县境内绿葱坡镇的野花坪, 由东 北向西南,在花坪河汇入野三河,进入清江水布垭库区。支井河干流全长 42.58km,全流域 集水面积 242.4km2。2.2 气象支井河流域内山高坡陡,相对高差较大,气侯特性也随高程变化较大,其气温、降水、 日照时数均有明显的差异,支井河流域大部分属高山区,特别是中上游一带,气温偏低、多 雾、多雨,具有明显的高山气候特性。夏季受太平

6、洋季风影响,气候暖湿多雨,雨量较为充 沛；冬季受西伯利亚高压寒潮威胁,气候寒冷,且多雪。流域内无气象观测站,在相邻流域 有建始气象站。据建始气象站资料统计夏 季最高气温为 39.4,冬季最低气温可达 15.2,多年平均气温为 15.4,最大风速为 18m/s。2.3 洪水调节(1)洪水标准花坪河电站为混合式电站,水库总库容 2337 万 m3, 电站初拟装机容量为 30MW,根据 防洪标准 (GB50201-94)、水利水电工程等级划分及洪水标准 (SL252-2000)的规定, 花坪河水电站工程为等工程, 因大坝采用面板堆石坝,最大坝高达 97m,大坝级别提高 为2 级,其他永久建筑物为3

7、级,但洪水标准不变,相应拦河坝按照50 年一遇洪水设计,1000 年一遇洪水校核。电站厂房按 50 年一遇洪水设计,200 年一遇洪水校核。消能防冲建筑 物采用 30 年一遇洪水设计。(2)设计洪水洪水调节采用坝址洪水以静库容计算。水库下游无防洪任务,洪水调节已确保大坝安 全为原则,其调度原则为:以正常蓄水位 670m 为起调水位,当入库流量小于闸门全开下泄4量时,控制闸门开度,使其泄量等于来量,维持正常蓄水位不变；当入库流量大于闸门全开 的下泄流量时,此时溢洪道闸门全开,全力下泄以保大坝安全。调洪计算时不考虑发电引 用流量。厂房的防洪水位受水布垭水库影响,其水位通过推求水面线得到,水布垭水位

8、按同频 率水位考虑(其 50 年一遇水位低于正常蓄水位,按正常蓄水位 398.23m 考虑,200 年一遇库 水位为 398.43m),对应花坪河厂址处同频率洪峰流量,推求河道水面线得到花坪河厂址处 各频率洪峰流量对应水位,作为厂房防洪特征水位。根据调洪原则、库容曲线和泄流曲线,对水库各频率的设计洪水进行调算,计算成果 见表 2.31。大坝 50 年一遇设计洪水位为 670m,1000 年一遇校核洪水位为 672.80m。表 2.31 洪水调节计算成果表项 目坝前洪峰流量(m3/s)坝前洪水位(m)水库相应库容(万 m3)最大下泄流量(m3/s)坝下最高水位(m)厂址洪峰流量(m3/s)天然受

9、水 布垭 顶托频率 P()0.516401700404.80404.822118067021581180587.941270401.87402.070.12190672.8023381910590.150.21960671.9322821750589.713.33104067021581040587.42厂址处洪水位(m)(3)施工洪水支井河是清江支流,在花坪河汇入清江水布垭库区。支井河全长 39.10km,流域面积 240.01km2,河道坡度 19.9,流域平均海拔高程 1244m。支井河属山溪性河流,坡陡流急,洪水陡涨陡落,洪枯流量相差悬殊。一般每年 59 月为主汛期,4 月、 10 月

10、分别为汛前期、汛后期,11 月次年 3 月为枯水期。花坪河厂房 位于水布垭水库库区,厂房施工期可能受水布垭水库回水顶托影响。5表 2.32 坝址处分期分月施工洪水 (单位:m3/s)洪水分期103 月104 月113 月114 月全年P(%)101551977516175021180201131525511855651972419420393733.3811164085表 2.33厂址处分期施工洪水(单位:m3/s)5102033.3P()洪水分期66143998.41132469019578848103113 月114 月全年2.4 工程任务和规模县大支坪镇 , 坝址位于支井河下游段 , 距

11、离野三河汇合口花坪河电站地处 XX12.56km,电站尾水进入水布垭水库库区。根据XX 省 XX 县支井河流域水电开发规划 报告 ,流域开发的任务主要任务是发电。沿河两岸均无集镇,无特殊防洪要求,村民均居 住在半山坡及坡缘以上,耕地较高且很分散,难以发展大面积的自流或提水灌溉。根据规划,支井河流域采用 2 库 4 级 5 站梯级开发方案,花坪河电站为支井河干流第 四级,与河段梯级开发任务相应 ,花坪河电站工程以发电为主 ,其坝址具有建高坝的条件 , 正常蓄水位 670m,最大坝高 97m,电站装机容量 30MW,多年平均发电量 7396 万 kW h。花坪水库库区均为林地,无灌溉要求。综上所述

12、,花坪河电站工程开发任务为发电。63 工程地质3.1 区域地质构造与地震本区地处鄂西山地,支井河流域位于长江与清江分水岭的南部,纵观流域地势, 自北向 南倾斜。一般山顶高程均在 1000m 以上,最高可达 1850.2m,属中高山地形。区域内河流 河槽深切,河谷狭窄,常构成“V”字型或“U”字型峡谷,河谷与山地高差达数百米。 清江河床 是区内地表水和地下水的最低侵蚀基准面。经过碳酸盐岩类地层的支流存在有岩溶暗 河。流域地形地貌特征概括地讲 :从鄂西中高山地到江汉平原构成西高东低的区域地貌 格架；以夷平面为主体的层状地貌特征；以清江干流和长江三峡段为主体的深切河谷及 其高陡边坡特征。而山脉总体走

13、向又受区域主要构造线控制。区内地层出露比较齐全,支井河流域内主要出露中生界三迭系碳酸盐岩类地层 ,其次 为上古生界二迭系、 石炭系和泥盆系地层以及少量的下古生界志留系地层。 其中:志留系 地层主要分布在本流域上游的东北角:泥盆、石炭系地层在流域内零星公布,主要出露于 本流域上游的东北角和流域外的西部；二迭系地层主要分布于流域的中、上游和流域外 的西部:三迭系的碳酸盐岩类地层是本流域出露的主要地层 ,在本流域内分布广泛。第四 系松散堆积物在流域内零星分布 ,按其成因主要有河流冲积物 (Q4a1):岩性以全新统砂卵 石为主,厚度各处不一,一般上游较薄,局部基岩裸露,下游较厚,估计厚度 1030m；

14、崩积、 坡积物(QCOl+d1):岩性主要为块石、碎石夹粘性土 ,厚度变化较大,零星分布于平缓的岸坡 或坡脚处；残、坡积物(Qedl):岩性主要为粉质粘土夹碎石,主要分布于岩溶洼地及槽谷中, 厚度 05m。二、地震根据中国地震动参数区划图 (GB183062001),工程区地震动峰值加速度 0.05g, 地震动反应谱特征周期 0.35s,相应的地震基本烈度为度。73.2 各建筑物工程地质条件及评价3.2.1 大坝工程地质条件拟定的上坝线面板堆石坝轴线部位,河床宽约 30m。两岸基岩裸露,左岸坡角 55 ,右 岸坡角平均 50 ,植被覆盖,残坡积层厚约 01.5m,主要成分为粘土夹碎石及少量块石

15、,残 坡积体分布不均, 陡峭处基岩裸露。河床分布第四系冲洪积物,最大厚度 28.63m,最小厚度 12.72m,具较为明显的分层性, 物质组成差异较大。坝基岩体均为三迭系大冶组 (T1d)的灰岩 ,物理力学指标建议 :单轴饱和抗压强度 42.8MPa,饱和弹性模量 17.3GPa,软化系数 0.80,岩体允许承载力 4.5MPa,混凝土/岩体(微 新鲜):抗剪断强度:f0.90,c0.75 MPa。坝址位于支井河向斜南东翼的单斜地层中,岩层走向为NE 向,倾 SE,岩层产状165 1752565。坝区两岸岩层产状在 720m 高程以下较稳定, 以上岩层倾角稍缓。3.2.2 坝基及坝肩稳定1)坝

16、基抗滑稳定坝基岩体为大冶组三迭系大冶组第三段 (T1d3):灰色中至厚层状灰岩 ,偶夹极薄层深 灰色炭质、钙质页岩。岩层走向为 N75E,倾向左岸略偏下游,倾角 45。河流走向由 2 转至 132 ,岩层走向与河流走向夹角由 70转为 17。坝基岩体的抗滑稳定性主要由结构面组合及应力条件来决定。 坝基岩体主要结构面 有:层面 S 。:面平直光滑,延伸长且稳定,密集,产状 1351703250；NE 向陡倾角 裂隙 L1,走向 315345,近于直立,张裂隙,充填铁质薄膜或方解石脉,延伸较长,密度大； NW 向裂隙 L2,走向 4570,倾向 SW,倾角 6390,L1 和 L2 呈现共轭关系。

17、坝址内河床基岩面起伏较大,存在深槽。从河床钻孔成果资料看,河床基岩面以下未 见断层、软弱结构面及缓倾角结构面发育,裂隙大多充填方解石脉,胶结好,岩芯中弱风化 岩体有少量溶蚀现象。坝基滑动可能的产生类型有表层滑动和深层滑动。 表层滑动即沿着坝体与岩体接触 面剪切破坏,坝基岩体虽划为三层,但主要以薄层灰岩为主,岩性较单一,完整。 岩石与混凝 土之间的抗剪断强度:f=0.9,c=0.75MPa。82)边坡稳定性评价拟定的堆石坝坝轴线方向为 345350,为顺向谷。左岸坡向 345 ,岩层倾向 130 , 为逆向坡,边坡总体较稳定；右岸坡向 135 ,岩层走向 135 ,为顺向坡,岩层倾角 5265,

18、 大于坡角,顺层滑移可能性较小,无其它缓倾角结构组合,边坡较稳定。3.2.3 坝基处理1)河床覆盖层特征及处理拟定的面板堆石坝基础上、 下游底宽约 285m,河床分布大量的冲洪积堆积物,从勘探 资料揭示,堆积物极不均一。从上至下可分为 5 层,各层的性状如下:卵石夹砂:卵石含量在 4560%,砂含量 1015%,少量漂石。 卵石平均粒径 30mm, 卵石磨园度好。砂粒以粗细砂为主。分布高程 578.5570.90m,最大厚度 9.6m,最小厚度 2.2m 。此层分布稳定。砂夹砾石:砂含量在 6070%,块石、 卵石含量在 10-20%,局部含少量巨块石。 分布 高程 575.08564.0m。

19、最大厚度 10.8m,最小厚度 1.78m。-1 粘土夹砂:黄褐色粘土含量在 60%以上,土质均一,新鲜,树叶为松木枝,新鲜,砂含 量在 10%左右。平均厚度 3.5m 。此层主要分布在坝基下游河床。局部出现。粉细砂夹腐质物:粉细砂含量在 3040%,腐质物含量在 2030%,少量泥质物。 粉 细砂以灰色粉砂为主,腐质物为暗黑腐朽木块、木片、树枝、树叶 ,呈碎片、碎渣状。分 布高程 567.90552.37m。层位较稳定,此层主要集中分布在坝轴线附近,呈透镜状分布。淤泥质土夹腐质物:淤泥质土含量在 4050%,腐质物含量在 1520%,砂含量在 5%左右。淤泥质土为黑色淤泥质粘土,平均含水量

20、35%,土质较均一。腐质物以黑色腐质 木片为主,含在淤泥质土中。分布高程572.06560.00m。平均厚度 6.8m。此层主要分布 在距坝轴线 107m 以下河床。分布较稳定。粉细砂夹粘土:以粉细砂为主,夹少量黄褐色粘土。此层厚约 3.2m,呈透镜状分布, 面积较小,主要集中在坝轴线下游 107m 处。从现场超重型动探成果分析,各层力学性质差异较大,其中第、层承载力明 显偏低,不能直接作为大坝基础。由于河床堆积物较厚,全部开挖清除工程量较大,建议采用振冲碎石桩法和高压喷射9注浆法对基础进行加固处理。2)趾板基础处理左岸沿趾板线从 670m 高程至河床 580m 高程,趾板线长约 200m。沿

21、趾板线方向地 形坡度为 3552,下陡上缓。左岸趾板线基岩裸露,岩性为大冶组第三段第二层(T1d3-2):灰色薄层夹少量中厚层灰 岩,第三层(T1d3-3):灰色中厚层夹少量薄层灰岩。 岩层倾向左岸偏下游,岩层产状为 165 1755265。在左岸趾板线上,仅发育规模较小的 f3,主要构造以裂隙为主,特别是顺河向或与河流 小角度相交的 NW 、NE 裂隙较为发育。趾板线基岩弱风化下限深度约 5.011.0m。建 议左岸趾板基础开挖深度以 35m 为宜,趾板开挖边坡为 1 0.3 左右。右岸沿趾板线从 680m 到 583.0m 高程,沿趾板线方向的长度约 150m。沿趾板线方向 地形坡度约为

22、38。右岸沿趾板线基岩裸露,岩性为大冶组第三段第二层 (T1d3-2):灰色薄层夹少量中厚层 灰岩。岩层产状为 1651854862。右岸趾板线上断层不发育,主要发育为 NE 向且垂直趾板的裂隙(如 L6),岩层的走向 为南东向。建议右岸趾板部位基础开挖深度以见基面下 23m 为宜。由于右岸为顺向坡, 不宜陡于岩层倾角。河床段趾板对深厚层河床覆盖层采取混凝土防渗墙进行截渗处理。 3)两岸基础处理两岸基岩裸露,岩体呈弱风化状,断裂构造不发育,岩体较完整,建议左、 右岸开挖边坡 1:0.75。3.2.4 防渗工程3.2.4.1 趾板地基防渗条件坝区出露的地层为三迭系大冶组第三段薄至中厚层灰岩夹极薄

23、层页岩 ,从地质测绘 及坝址钻探成果看,坝址地表及深部岩溶不发育,坝基及两岸以裂隙性渗漏为主,无岩溶管 道性渗漏。支井河断裂沿河分布,走向为 50-60 度,在锁口坝址区规模趋于减小。为进一步分析10其对大坝的影响,在右坝肩高程 680.2m 布置一条勘探平洞,洞深达 140m,平洞内顺层夹泥 较发育,洞深在 134m 处,顺层充填 0.6m 厚黄褐色粘土,大量的方解石团块,表明存在溶蚀 现象,在 135m 处,发育 F1 断层破碎带,断层带产状为 1551604550。断裂带宽约 1.2 米。断裂带上、下层面为宽 3-8cm 方解石脉大量黄褐色粘土充填,溶蚀产生的方解石 脉,其间为紫红色断层

24、破碎岩,为碎块状岩体夹泥,胶结一般,见溶蚀和渗水现象。 断层两侧 岩体连续完整,未见相关挤压破碎带迹象。 距离坝肩 134m 左右。 向坝址上游延伸,在地表 迹象不明。 总体来讲,F1 断裂对坝肩影响不大,平洞内岩体溶蚀虽较强烈,但均为顺层裂隙 性溶蚀,而且裂隙均为泥质充填 ,坝肩不存在岩溶管道性渗漏通道。根据钻孔资料:岩层中 裂隙较发育,但裂隙面多充填方解石脉且胶结较好。基岩中存在溶蚀现象 ,主要分布于强 至弱风化岩体中,微风化至新鲜岩体,完整性较好。从两岸钻探揭示的钻孔地下水位分析, 两岸地下水位较高(见表 3-2),地下水位水力坡降与地表坡降呈正相关系,无陡降与异常现 象。坝肩渗漏以裂隙

25、性为主。坝址区岩性以薄层灰岩为主,无隔水岩组分布,从地勘资料分析,将透水率小于 3Lu 的 岩体作为相对隔水岩组,结合勘探期间地下水位,和水工渗流计算,综合确定趾板防渗帷幕 下限。3.2.4.1.1 河床段根据上述,河床砂卵石层经加固处理后,坝基直接座落在河床砂卵石上,采取冲击钻成 墙防渗,防渗墙厚 100cm,基岩以下采取帷幕灌浆。河床坝基岩体透水率均下于 3Lu,大部 分为微透水层 , 结合水工渗流设计 , 建议坝基防渗帷幕深度为 3035m,帷幕下限为 524.1521.1m。3.2.4.1.2 左岸段从(堆石坝趾板轴线渗透剖面图)可以看出:左岸仅在 632.0672.8m 高程为 中等

26、透水和弱透水上段岩体 ,岩体透水率大于 3.55Lu,为弱风化上部岩体 ,下部 632.0 605.71m 高程以弱透水岩体为主；其它均为微透水岩体。左坝肩 ZK08 号孔地下水位高 程为 657.80m,ZK05 号孔地下水位高程为 637.60m,地下水位水力坡降约 0.36。因此建议 左岸防渗帷幕端点以接正常蓄水位与地下水位线交点为原则。根据水力坡降 0.36 推算, 正常蓄水位 670m 高程地下水位线距ZK08 水平深度 15m(距 670m 高程水平深度约 62m),11因此左岸防渗帷幕端点以 670m 高程,防渗帷幕下限高程为 595645m。3.2.4.1.3 右岸段右岸山体雄

27、厚,670m595m 高程岩体以弱透水层为主,局部为微透水岩体,ZK07 号 孔揭示高程 627.2632.8m 为一裂隙性溶洞,泥质充填。 ZK07 钻孔地下水位 629.40m,分 布在溶洞以下, 比水库正常蓄水位略低。右岸地下水水力坡降约 0.29,按此推算,地下水位 与 670m 正常蓄水位衔接。 右岸防渗帷幕从高程 670m 深度按 3Lu 上限控制,帷幕下限高 程约 605564m。3.2.4.2 两岸绕坝防渗工程根据地形条件及地下水位高程,地下水位与地形坡度呈正相关关系,地下水位会越来 越高,采用帷幕延长后,其绕坝渗漏可能性较小。从670m 高程起,采取平洞帷幕灌浆方式,沿坝轴线

28、向两岸山体内延伸,左岸延长79m； 右岸根据 PD03 号平洞揭示的岩体分析,延长 136m。帷幕深度按 1/2 水头考虑。具体深 度和范围建议在施工期根据先导孔试验确定。3.2.5 溢洪工程洞室溢洪道布置在右岸山体内,轴向 222 。溢洪道堰定高程 656.0m,宽 12m,由进水 渠、闸室、明流洞身和鼻坎段组成,其平面投影总长为 268.07m,其中闸室段长 29m,明流 洞深长 199.07m。穿越地层为三迭系大冶组第三段薄至中厚层灰岩夹极薄层页岩 ,岩层产状 175 4870。洞轴线与岩层走向夹角大于 30 度,岩层倾角较陡,洞室总体稳定性较强。据地表测绘,右坝肩受 F1 断裂影响,岩

29、体挤压变形强烈,在 PD03 号平洞揭示,从地表 进入山体约 45m,岩体层间挤压较强,薄层页岩呈碎块、薄片状,局部存在掉块现象。洞室 溢洪道推测在洞深 140m 可能进入挤压变形区,建议对此段,重点是顶拱进行钢衬。洞室溢洪道进口至桩号 140m 左右, 围岩类别类。推测在洞深 140m 左右可能进入 岩体挤压变形区, 围岩类别- 类。施工时可能出现顶拱坍塌,建议对此段进行系统锚杆 加混凝土衬砌处理,重点部位进行钢衬。桩号 140m 至出口, 围岩类别类。123.2.6 发电引水工程拟定的发电引水线路布置在左岸。 引水隧洞自左岸坝前取水王家台老鲁班桥出 口,隧洞全长 7969.316m,厂房位

30、于老鲁班桥边,发电引水隧洞进口底板高程 645m,出口高 程 380m。设计引用流量 14.186m3/s。1)地形地貌引水线路分布于河流左岸岸坡,所经地段为溶蚀、剥蚀褶皱中低山地貌, 山脉延伸总 体与河流走向一致,为近南北向。河段处于碳酸盐岩区,主要为陡崖、溶沟、溶糟、溶洞 及落水洞等岩溶地貌景观。山顶高程 8001300m 左右,相对高差约 400600m 不等。 岩溶槽谷从两岸斜切至岸坡,两岸未见深切冲沟。但地形略低的小冲沟较发育 ,冲沟切割 深度约 1030m,平均纵坡降 50% 。支洞口的布置充分利用较低高程的冲沟点。2)地层岩性发电引水线路沿线穿越地层较单一 ,主要为:三叠系大冶组

31、第三段 (T1d3)薄层微晶灰 岩、泥灰岩夹页岩；嘉陵江组第一段(T1j 1)微晶灰岩、含生物屑、砂屑亮晶鲕粒灰岩、微 晶白云岩。3)地质构造引水线路纵穿支井河宽缓向斜的南东翼。支井河向斜轴迹约25, 引水线路总体走向17。支井河断裂 F1 位于下游右岸,隧洞未切穿该断裂。4)水文地质条件引水线路穿过碳酸盐岩地区。 主要为强岩溶化强透水岩组。 水文地质条件较为复杂, 洞线沿线可见到溶洞、岩溶洼地、落水洞、漏斗和岩溶管道等岩溶地貌。地下水以岩溶 水为主,表现形式为上层潜水、 裂隙性岩溶地下水和岩溶管道式地下水。 隧洞开挖可能遇 到多层地下水,而岩溶管道式地下水一般流量较大,稳定,对施工影响较大。

32、施工时局部洞 段可能会遇到岩溶涌水问题,尤其是 W11、W12 附近,应引起高度重视。3.2.6.1 进口段进水口距左坝肩 170m,桩号0+0000-50.27m,为竖井式进水口, 出露岩性为三叠系大冶组第三段(T1d3)薄层微晶灰岩、泥灰岩夹页岩。裂隙发育,裂隙特征为:(1)走向 310 ,倾向东北,倾角 54 ,面较为平直,张开 13cm,大部分附泥质、 铁质薄膜,13为切层发育裂隙, 间距 3050cm。(2)、走向 60 ,倾向东北,倾角 45 ,为垂直层面发育的裂隙,面较为平直,张开 15cm, 大部分附铁质、泥质薄膜,发育间距 2050cm,(3)、走向 75,倾向东南,倾角 5

33、0 ,为顺层发育裂隙,面较为平直,张开 1-10cm,大部分附 铁质、泥质薄膜,局部充填泥质,延伸长度 2-5m,发育间距 2-30cm,(4)、走向 5565,倾向西,倾角 6575,面较为平直,局部稍弯曲,张开 0.51cm, 无充填,大部分延伸较长,一般大于 10m,少数延伸较短,延伸长度在 1m 左右,(5)、走向 0 ,倾向东,倾角 80 ,面较为平直,延伸较长,张开,延伸长度一般在 5m 左右, 发育间距 11.5m。进口边坡岩体较破碎,裂隙发育,其中第(4)、(5)组裂隙延伸长,无充填,与进口边坡倾 向基本一致,建议边坡呈阶梯状开挖,开挖坡角小于此组裂隙倾角,并对进口边坡进行喷锚

34、 支护, 以利进口边坡稳定。竖井式进水口段围岩为类,建议全断面混凝土衬砌。3.2.6.2 引水隧洞3.2.6.2.1 洞身段引水隧洞布置在左岸,轴线方向近 SN 向。全长 7969.316m,隧洞穿过岩体为三叠系大 冶组第三段(T1d3)薄层微晶灰岩、泥灰岩夹页岩。岩体较完整。岩层产状变化较大 ,长潭 以下倾向 NW,以上倾向 SE；倾角 3550,倾角较平缓。岩层走向与洞轴线斜交,局部与 洞轴线走向近一致。据地表测绘,倾向 NNW 或 NNE 两组裂隙较为发育,倾角较陡,东西走 向的次生小断裂较为发育。围岩多为弱透水岩体,隧洞大部分处于地下水位以下。桩号 0+0000+950,此段长 950

35、.0m,岩性为三迭系大冶组上段(T1d )灰色薄至中厚 层灰岩夹极薄层灰岩,局部夹黄绿色钙质页岩,属类围岩。洞身围岩总体稳定性较好。 局部稳定性较差。本段虽属弱岩溶化弱透水岩组,但不排除局部出现充水充泥溶隙和小溶 洞,应对局部进行全断面衬砌。 岩层产状:走向北东 6080,倾向南东,倾角 4249。岩 层走向与洞向夹角 1030,交角较小, 因此局部可能出现掉块或小规模洞顶塌顶现象。桩号:0+9501+400 段:此段长 450.0m,埋深 50150m。岩性为三迭系嘉陵江组下 段(T j )浅灰色微晶灰岩,含生物屑、砂屑亮晶鲕粒灰岩,微晶白云岩,属类围岩。岩层产 状:走向北东 3060,倾向

36、北西,倾角 5156。岩层走向与洞向夹角 2040,交角较小,14因此局部可能出现掉块或小规模洞顶塌顶现象。桩号:1+4002+700 段:此段长 1300.0m,桩号 1+4002+100 洞线走向 178 ,桩号 2+1002+700 洞线走向 211 ,埋深 100250m。岩性为三迭系大冶组上段(T d )灰色薄至 中厚层灰岩夹极薄层灰岩,局部夹黄绿色钙质页岩,属类围岩。洞身围岩总体稳定性较 好。本段虽属弱岩溶化弱透水岩组,但可能出现溶洞和充水充泥溶隙,应对局部进行全断 面衬砌。岩层产状:走向北东 2555,倾向北西,倾角 3945。岩层走向与洞向夹角 2035,交角较小, 因此局部可

37、能出现掉块或小规模洞顶塌顶现象。桩号:2+7007+919.0 段:此段长5219.0m,桩号2+7006+900 洞线走向 198217, 桩号 6+9007+600 洞线走向 256 ,桩号 7+6007+919 洞线走向 312 ,埋深 70250m 。 岩性为三迭系大冶组上段 (T1d 3)灰色薄至中厚层灰岩夹极薄层灰岩 ,局部夹黄绿色钙质 页岩,属类围岩。洞身围岩总体稳定性较好。本段虽属弱岩溶化弱透水岩组 ,但不排除 局部出现充水充泥溶隙和小溶洞,应对局部进行全断面衬砌。岩层产状 :走向北东 20 55 ,倾向北西,倾角 3645。岩层走向与洞向夹角 1550,交角较小, 因此局部可

38、能出 现掉块或小规模洞顶塌顶现象。支 洞 段 : 根 据 隧 洞 经 过 的 地 形 地 貌 , 选 择 在 桩 号 1+350 1+450m,3+200 3+400m,5+6005+800 和 7+6007+800m 共四处连接支洞,支洞进口地表均为冲沟所在 地,地表高于发电洞顶板约 3050m,支洞进洞时注意角度, 以斜坡形式与主洞相联。发电引水隧洞围岩微风化新鲜岩体属基本稳定的类 ,弱风化岩体属局部稳定性 差的类,强风化岩体、断层破碎带和岩溶发育地段属稳定情况较差的- 类。岩石的坚固系数(f)值按单轴湿抗压强度(Rc)确定, 即 f=(1/61/8)Rc,建议岩石坚固系 数 f=35。新

39、鲜岩石单位弹性抗力系数建议 K0=4560MPa/cm。外水压力系数:0.50.7。3.2.6.2.2 调压井调压室段:桩号:7+9197+939。该段长 20.0m,采取竖井式。埋深 100200m。岩性 为三迭系大冶组上段(T1d 3)灰色薄至中厚层灰岩夹极薄层灰岩,局部夹黄绿色钙质页岩, 岩层产状:走向北东 5070,倾向北西,倾角 3240,属类围岩。洞身围岩总体稳定性15一般。本段虽属弱岩溶化弱透水岩组,但不排除局部出现充水充泥溶隙和溶洞 ,局部可能 出现掉块现象。建议此段全断面混凝土衬砌。3.2.6.2.3 压力隧洞、尾水洞压力隧洞段:轴线高程 631.35m558.05m,岩性为

40、三迭系大冶组上段(T1d 3)灰色薄至 中厚层灰岩夹极薄层灰岩。围岩类别类。建议此段全断面混凝土衬砌。尾水洞段:岩性为三迭系大冶组上段(T1d 3)灰色薄至中厚层灰岩夹极薄层灰岩。 围岩 类别类。建议此段全断面混凝土衬砌。3.2.6.3 电站厂房厂址厂房设置在左岸,支井河左岸一凹地上。河床宽约 10m。河床高程 386m 左右, 砂卵石厚约 35m,高程 400m 以下两岸陡峻。靠近河流侧为老鲁班桥 石拱桥,距下 游新建鲁班桥(铁锁桥)约 600m。厂址地形呈斜坡,坡向 349 ,地面高程 445m402m,高程 516.0m 以上坡角 46。自然边坡坡角上陡下缓,为逆向坡。地表覆盖第四系壤土

41、夹块石, 厚约 0.52.8 m 不等,局部较厚。下部基岩为大冶组薄至中厚层灰岩,岩体较完整。岩层 产状为 16545,岩石多呈弱风化状。厂房处于一低凹地,地表覆盖 1.52.8m 厚土夹石。下部为较完整中厚层基岩。由于 厂房处于深山峡谷地貌中, 山体垂直高差达 600m 以上,厂房后边坡陡峻,采取地面厂房方 案,存在运行期安全隐患。可考虑半窑洞式方案。由于地处峡谷边缘 , 山体地应力基本以自重应力场为主 ,地应力值不大 ,岩层产状为 16545,半窑洞式厂房轴线易尽可能垂直岩层走向。围岩主要为大冶组薄至中厚层灰 岩, 围岩类别为-类,岩体较完整,具有较好的稳定性,建议施工时根据开挖揭示的地质

42、 情况,对存在地质缺陷部位做出加固处理方案。厂房洞脸上部受裂隙切割和风化卸荷影响,存在不稳定危石或块体,建议加固处理。3.2.7 施工导流工程3.2.7.1 导流隧洞导流隧洞布置在右岸,横断面为圆拱直墙城门型,宽、高为5x6m。进出口段底板高程 分别为 582.0m 及 580.00m,全隧洞为直线,方向 222 ,洞身全长 340m。16隧洞沿线穿越右岸坝肩山体,进口在上坝线右岸陡壁处。进口岩体完整,断层、裂隙 不发育,成洞条件较好。因进口洞壁陡峻,施工时应注意上部落石对施工安全的影响。出 口边坡坡角 12 ,覆盖第四系崩坡积(Q4col+dl)粘土夹孤块石。厚约 0.86.2m,岩层产状

43、185 57 60,岩层倾角大于坡角,岩质边坡总体稳定, 出口岩体属类围岩 ,应进行全断面 衬砌。对上覆松散崩坡积应适当清除。隧洞穿越大冶组第三段第一层(T1d3- 1):灰色中厚层灰岩夹薄层灰岩,第二层(T1d3-2): 灰色薄层夹少量中厚层灰岩,岩层走向与洞轴线夹角 38。岩体以类围岩为主,局部为 类。岩石湿抗压强度约 42.8MPa,较坚硬完整,变形模量 912GPa,岩体完整性系数0.58 0.63,属较完整岩体。 未见性状较差的软弱夹层以及断裂,顺层及顺河向裂隙较发育。 隧洞 位于地下水位以下,岩溶不发育。成洞条件总体较好。3.2.7.2 上游围堰上游围堰分布在锁口处,河床宽 17.

44、5m,两岸基岩裸露,河床覆盖层厚度 20.95m,基岩 面高程 568.55m,主要为卵砾石,粒径 15cm 约占 60%,主要成分为灰岩,稍密,渗透系数为 2.410- 14.710-2cm/s。围堰基础岩石为 T1d3- 1 灰色中厚层灰岩夹薄层灰岩。3.2.7.3 下游围堰下游围堰分布在河流转弯处 ,距下坝线 210m,河谷顺直 ,河床宽 50m,覆盖层厚度 17.5m,由砂卵石、 粘土夹腐质物、 粉细砂夹粘土等组成,物质成分复杂,分布极不均一。 河 床基岩面高程 561.0m,左岸基岩裸露 ,右岸平缓,分布第四系崩坡积 (Q4col+dl)粘土夹孤块石。围堰基础岩石为第三层(T1d3-

45、3)灰色中厚层夹少量薄层灰岩。上,下游围堰河床覆盖层较厚,透水性强,建议采取防渗墙处理基础。3.3 天然建筑材料本阶段按设计要求,需提供上坝填料、 混凝土骨料及围堰土料等相关参数。 根据现场 地形地貌、岩性特征,初步确定了 2 个石料场、 1 个土料场和 16 个砂卵石料场。石料主要作为面板堆石坝的上坝填料以及混凝土骨料使用 ,本阶段在坝址下游近 5km 范围内进行普查。 根据岩石特征、 开采条件、储量、运距等综合比较,选择了 2 个石 料场。总储量达 2956.0104m3,大于堆石料、人工骨料总和的 3 倍以上,储量满足要求。17K1 :板莲河石料场,分布锁口上坝址下游河床右岸,分布高程

46、600750.1m。距离坝址 0.9km,岩性为三叠系嘉陵江组第一段 (T1j1)微晶灰岩。岩石湿抗压强度为 54.8MPa,容重 2.75g/cm3,软化系数 0.82,密度范围 2.692.71g/cm3,建议值 2.70g/cm3。干燥块体密度范围 2.672.69 g/cm3,建议值 2.68g/cm3 ；饱和吸水率范围 0.160.29%,建议值 0.24%。可作为混凝土骨料使用,也满足堆石料使用技术要求。K2 :奔家冲料场:分布在锁口上坝址下游左岸。分布高程 580m720.5m。距坝址 1.0km, 岩性为三叠系大冶组第三段(T1d3)薄层微晶灰岩。其原岩物理力学指标与K1 一致

47、。均可 作为人工骨料和堆石料使用。K1、K2 两石料场储量统计见表 3.5-3,总储量远大于设计所需。 质量均满足要求。 由 于坝区为峡谷型地貌,难以选择地势平缓之处开采石料。本次选取的两石料场均分布于山 坡沟槽洼地,地形较开阔,便于开采、堆积、以及骨料的筛、拌系统的布置。岩性较坚硬, 质量较好。 但由于处于岩溶较为发育的地区。 溶蚀较为强烈。 裂隙,溶洞充填粘土等较为 普遍,开采时应注意清除。 另外,两料场虽距坝址直线距离较近,但山高坡陡,应修建沿岸坡 公路至坝区,解决运输问题。由于溢洪道和导流洞开挖弃料为薄层大冶组灰岩,夹有少量页岩。不宜作为混凝土骨 料使用。作为上坝堆石料可选取部分填筑于

48、大坝浸润线以上部分。坝址区砂卵石的勘察分布范围,主要集中在坝址区沿河床上、下游 10km 范围,考虑施 工阶段开采困难等因素,按上、下游及坝区均匀布置。对出露面积大 ,有开采价值的河床 砂卵石料进行了勘察,共选取了 10 个料场,并作了相关的试验工作与电法勘探,查明勘探总储量 179.88104m3,坝址上游河床石料(粗骨料)取样 6 组,其表观密度范围 2.692.71 g/cm3,吸水率范围 0.70.9%,压碎指标范围 3.24.1%,各个取样点含泥量范围 0.20.9%,针片状颗粒含量 范围 6.911.8%,石料(粗骨料)各项指标均符合水利水电工程天然建材勘察规程 (SL251 -2

49、000)的质量要求。上游河床砂料(细骨料)试验取样 6 组,其表观密度代表值 2.71 g/cm3,堆积密度范围 1.591.72 g/cm3,含泥量范围 0.61.9%,无泥块存在,无云母存在,细 度模数范围 3.033.82,属粗砂范畴。砂料(细骨料)各项指标除了细度模数外均符合天 然建材勘察规程 (SL251 -2000)的质量要求。坝址下游河床石料(粗骨料)取样 12 组,其表观密度范围 2.702.72 g/cm3,吸水率范围180.91.1%,压碎指标范围 3.04.6%,各个取样点含泥量范围 0.61.1%,针片状颗粒含量 范围 7.510.7%,石料(粗骨料)各项指标均符合天然

50、建材勘察规程 (SL251 -2000)的质 量要求。 下游河床砂料(细骨料)试验取样 12 组,其表观密度范围 2.702.71 g/cm3,堆积密 度范围 1.611.73 g/cm3,含泥量范围 1.14.7%,无泥块存在,无云母存在,细度模数范围 2.364.15,属中粗砂范畴。砂料(细骨料)各项指标除了含泥量、细度模数外均符合天 然建材勘察规程 (SL251 -2000)的质量要求。上、下游河床石料(粗骨料)试验成果详见专题报告。河床砂卵石用于面板坝堆石料,本次地勘进行了颗分,压缩等试验。 大于 5mm 的粗粒 含量均大于 60%,含泥量 0.7。不均匀系数在 10.248.2,曲率

51、系数在 0.72.7 之间。渗 透系数大于 110-3cm/s,碾压后紧密密度 1.9962.167g/cm3,击实后最大干密度 2.07 2.28g/cm3,压缩系数在 0.01090.0128MPa- 1 之间,压缩模量在 82.8123.3MPa,内摩擦角 37.140.7 。可用于堆石填筑料使用。作为填筑标准。对应的干密度可直接作为设计 干密度使用,坝区分层碾压时,均采用重型振动碾,其密实性可提高 10%,因此砂砾石料可 用于坝区堆石区部位填筑。本次地勘对河床砂砾石层可利用程度进行了极为详细的地勘与试验工作 ,从以上成 果总结认为:1)本次选取的 16 个砂卵石料场,质量均较好,除 S

52、8 料场表层有较大的山顶崩 塌下来的孤块石外,其余料场均可直接开采。 2)砂卵石料场可作为混凝土粗细料及垫层料 使用。 3)主要适用于面板堆石坝次堆石区。 4)工程区河床狭窄,砂卵石料虽然厚度较大, 但由于绝大部分储量在河水位以下。特别是围堰形成后,上游河床砂卵石难以开采和运输 至坝上,影响坝体填筑工期,应合理安排施工。 5)由于近坝库岸右岸分布有 1#堆积体,为了 不影响其稳定性,该段河床砂砾石不宜开采。支井河河流域两岸多为延绵高山 ,河道多为 “V”字型深切峡谷,河谷阶地很少,两岸可 耕地不多。根据设计使用围堰土料量,本次选取了上坪坡地作为土料场。该料场位于支井河右岸西流水岸坡,地形较开阔

53、,地形坡度 25 度,现多为耕地或民居 点,分布高程为 601780m。与坝区运距约 4.0km。拟采料层为第四系残坡积层,为含碎块石粘性土,粘性土呈灰黄或黄色,主要为粉质粘 土,夹少许粘土及粉土,砂感较强,多呈可塑状态。所含碎块石主要为灰岩,多呈棱角状,粒径 大小不等,一般为 20300mm,少数大于 300mm。碎块石含量约占 2025%。19料场有用层厚度分布不均,总体而言,地势低洼处土层厚度反而较大。最大厚度超过 6m,平均厚度 23m,可采有用层总方量约 1.65104m3,剥离层平均厚度为 0.2m,总方量约 0.3103m3。204 工程布置及主要建筑物4.1 工程等别和标准花坪

54、河水电站总装机容量 30MW,水库正常蓄水位 670.00m 时,最大坝高 97m,水库总 库容 2238 万 m3,根据中华人民共和国国家标准防洪标准(GB5020194)和 水利水 电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)的规定,本工程规模属中型,工程等别为等, 本工程面板坝最大坝高 97m,超过 70m,故大坝级别提高一级,面板坝为 2 级建筑物,其它主 要建筑物:左岸岸边溢洪道、发电引水隧洞、调压井、压力管道、厂房和升压站等均属3 级建筑物,次要建筑物属 4 级建筑物。本工程永久性水工建筑物洪水标准分别为:(1)设计情况本枢纽工程挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物及电站厂房均按

55、50 年一遇洪水 标准设计,消能防冲建筑物按 30 年一遇洪水标准设计。(2)校核情况本枢纽工程挡水建筑物、泄水建筑物, 引水建筑物均采用 1000 年一遇洪水校核；电 站厂房采用 200 年一遇洪水校核。4.2 工程总体布置锁口坝址的上坝线建砼面板堆石坝挡水成库、右岸洞式溢洪道泄洪、右岸洞式溢洪 道泄洪、 通过左岸约 8 千米压力隧洞引水在老鲁班桥附近支井河左岸建窑洞式厂房发电 的工程总体布置。4.3 挡水建筑物4.3.1 坝体设计(1)结构布置和材料混凝土面板堆石坝坝轴线 A 点坐标 XA= 3384232.2764m,YA=422482.5319m；B 点坐21标 XB=3384359.

56、5287m,YB=422401.9853m。坝轴线以上坝体通过趾板与岸坡连接,河床趾板落于砂卵石层上,两岸趾板座落在微 风化或弱风化岩基上,坝轴线以下坝体与两岸的连接按规范要求削坡。根据调洪演算成果,1000 年一遇校核洪水位 672.80m 为坝顶高程控制组合,经计算选 定坝顶高程 675.00m,防浪墙顶高程 676.20m,设高 5.7m 的 U 型钢筋混凝土防浪墙,墙底高 程 670.50m,高于正常蓄水位 670.00m。坝顶宽 6m,坝顶长度 173m。河床趾板建基面高程 578.00m,最大坝高 97m,最大坝底宽 290m。上游坝坡 1 1.4；下游设有 3 级马道,第一道 马

57、道高程 650.50m,马道宽 2.0m,坝坡为 1 1.3；第二道马道宽 2.0m,马道高程 630.50m, 坝坡 1 1.3；第三道马道宽 2.0m,马道高程 610.50m,坝坡 1 1.3。下游坝脚设有堆石棱 体回填,平台高程 593.00m,高于下游校核尾水位,平台宽度 15m,边坡为 1 1.5。大坝上游 设有粉质粘土铺盖和石碴盖重,粉质粘土铺盖顶高程为 593.00m,顶宽 5m,边坡为 1 2.0； 石碴盖重顶高程 595.00m,顶宽 8m,边坡为 1 2.5。坝体总填筑量约 92 万 m3,筑坝材料主要为微晶灰岩,施工铺层厚 80cm。大坝下游堆 石,主要利用溢洪道引水渠

58、道和闸室段开挖的新鲜微晶灰岩。(2)坝体填料分区根据坝体标准剖面,从上游至下游依次分为:上游粉质粘土铺盖、混凝土面板、垫层 区、上游堆石区、下游堆石区、下游护坡及超径石回填等八个区。1)上游粉质粘土铺盖:粉质粘土铺盖顶高程为 593.00m ,顶宽 5m,控制边坡为 1 2.0, 下设 1m 厚级粉煤灰。2)混凝土面板:顶部厚 30cm,底部厚 60cm,其间按 t=0.3+0.00335H(H 以 m 计)变截面。3)垫层料区:面板下为半透水性垫层,控制边坡 1 1.4,水平宽度 3m,采用加工后合乎 级配要求的碎石和人工砂,适当掺配满足级配要求的河床砂卵石。4)主堆石区:采用满足级配要求并

59、有连续级配的开挖石渣料作为大坝上游主堆石区 料,上游堆石区与下游堆石区从坝顶下游侧以 1 0.25 倾向下游的坡线为分界线。5)下游堆石区:主要为溢洪道及发电洞开挖的部分满足级配和强度要求的石碴料 ,允 许部分弱风化岩石分散填筑,为充分利用河床砂砾石,在次堆石区下游坝基以上划分一块 砂砾石区,采用满足级配要求并有连续级配的砂砾石料。6)坝脚为堆石棱体区,顶部高程 593.0m,顶宽 15m,边坡为 1:1.5,超径石回填。227)下游坝面设 0.5m 厚干砌块石护坡。考虑到混凝土面板浇筑前利用坝体临时断面挡水渡汛 ,面板堆石坝上游坡面的垫层 料施工,一般在上游面超填 50cm 左右,先进行水平

60、分层碾压,待垫层料铺填至一定高度后, 再用机械和人工进行削坡、 整理并进行斜坡碾压,削坡、 整理需反复多次才能满足设计要 求,然后,根据面板分期情况,分次对坡面采用碾压砂浆或喷混凝土防护。这样的施工方法 难以保证垫层区坡面的密实度和平整度,坡面作业工序复杂,坡面长期无防护,面板混凝土 施工期的选择受制约,对工程进度、工程质量和经济性都有负面影响。因此,本工程设计中拟采用挤压式混凝土边墙, 即在每填筑一层垫层料之前,用边墙机 挤压制作出一个近似于三角形的半透水混凝土小墙 ,然后在其内侧按设计要求铺设垫层 料,用振动碾平面碾压,合格后重复以上工序,一个循环可以在很短时间内完成。此方法可 减少作业人