沙湾电站二期导流及截流工程专项施工组织设计(精简修改)-百度

沙湾电站二期导流及截流施工专项施工组织设计1工程概述1.1主体工程概述沙湾电站枢纽工程位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇河段,距葫芦镇上游约1.0km。电站枢纽为大渡河干流下游梯级开发中的第一级,枢纽上游11.5km为已建成的铜街子电站,下游为规划的安谷电站,枢纽距乐山市城区44.5km,电站下游约7.0km处有成昆铁路通过(轸溪车站,坝区内有省道S103线通过,交通便利,地理位置优越。该工程以发电为主,兼顾灌溉和航运功能。电站装机容量480MW(4台×120MW/单机装机容量,额定水头24.5m,正常蓄水位▽432.0m,设计引用流量2203.2m3/s(4×550.8m3/s,保证出力151MW,年利用小时数5015h,年发电量24.07亿KW·h,总库容4867万m3,正常蓄水位以下库容4554万m3。枢纽采用一级混合开发方式,即建坝壅水高15.5m,与上游铜街子尾水相衔接,河床式厂房,厂后接长9015m的尾水明渠,尾水渠利用落差14.5m。枢纽区坝(坝2线长699.82m,水工布置从左岸~右岸分别为面板土石坝、左储门槽、泄洪冲砂闸、主厂房、右储门槽及安装间和右岸接头坝。沙湾电站属二等大(2型工程。主要建筑物非溢流面板坝、泄洪冲砂闸坝、电站主、副厂房、尾水渠、升压站等为2级建筑物。次要建筑物拦砂坎、上、下游导墙等为3级,临时建筑物为4级。沙湾电站分两期施工,采用二段二期常规施工导流方式,一期围护右岸,束窄左岸河床导、泄流;二期围护左岸,一期已建成的五孔冲砂闸分流、导泄流。一期主要施工任务为五孔冲砂闸坝、电站主、副厂房、右储门槽、安装间、右岸接头坝、尾水渠、升压站等土建及金属结构安装工程;二期工程主要分标项目施工任务(但不限于:二期五孔泄洪闸工程、左储门槽、左岸非溢流坝(含基础处理、二期纵向围堰加高、二期过水围堰(含基础处理及汛后围堰加高等的土建以及五孔泄洪闸金属结构设备安装等和为完成本合同项目需要的所有临时工程。二期工程计划自2008年9月1日开工,至2010年5月31完工,合同工期21个月。1.2水文条件大渡河流域内的径流主要由降雨补给,径流的年际、年内变化与降雨特性基本保持一致。径流的年际变化较小,枯季径流较为稳定。根据上游铜街子水文站1937~2002年资料统计汇总分析,多年平均流量1490m3/s,系列内最大年平均流量为1990m3/s(1949年,最小年平均流量1130m3/s(1987年,相差仅1.76倍。但径流在年内分配较不均匀,丰水期5月~10月水量占年水量80.1%,11月~4月只占19.7%,而最枯的2月份仅占2.09%,年最小流量一般出现在2月。表1-1沙湾电站分期洪水成果表表1-2沙湾电站坝下150水位流量关系曲线表(节点间距=0.10m表1-3过渡期各月旬平均流量频率计算成果表1.3枢纽地质工程条件枢纽区河床覆盖层深厚,最大厚度高达66.0m。主要由第四系上更新统冲、洪积(Q3al+pl堆积层以及第四系全新统冲积(Q4al堆积层组成。冲洪积堆积层主要分布于河流左岸Ⅱ级阶地及河床内左、右两侧深切河槽中部、下部。物质组成成分:上部为漂砾卵石夹砂,砂夹卵砾石,局部夹砂层透镜体;中部为砾卵石及漂砾卵石夹粉土;下部为砾卵石夹砂,层中夹粉细砂层透镜体;冲积堆积层广泛分布于河床及漫滩中部、上部。按其组成物质差异分为两层,上部Ⅱ-2层为漂卵砾石夹砂,局部夹粉细砂层或砂夹卵砾石透镜体,厚6.6~33.2m,下部Ⅱ-1层为卵砾石夹砂,厚0~26.0m。上游围堰布置在上游侧距坝轴线约76.86~146.64m处。围堰左端头与左岸岸坡相接,岸坡段地表分布第四系人工堆积(Q4γ杂填土,厚0.0~4.4m。河床覆盖层中部、上部地层为第四系全新统现代河流冲积堆积(Q42al层,按物质成分差异性分为两层,上部第Ⅱ层为漂砾卵石夹砂,厚度0.0~30.9m,下部第Ⅰ层为砾卵石夹砂,厚度0.0~17.5m。河床下部为第四系上更新统冲、洪积堆积(Q3al+pl层,物质成份为砾卵石夹砂及砾卵石夹粉土,厚7.3~27.9m,层中局部分布第四系上更新统冰水堆积(Q3fgl之孤块石夹粘土。河床覆盖层中漂卵砾石主要成分为花岗岩、闪长岩、辉绿岩等,粒径一般2~20cm,最大30~35cm,呈次圆~次棱角状,分选性差;砂主要为中细砂,含量约10~20%。下游围堰布置在下游侧距坝轴线约253.5~283.34m处。围堰端头与左岸岸坡相接,该段岸坡地形平缓,地表分布第四系人工堆积(Q4γ之杂填土,厚0~5.6m。河床覆盖层中部、上部地层为第四系全新统现代河流冲积堆积(Q42al层,按物质成份的差异分为两层,上部第Ⅱ层为漂砾卵石夹砂,厚5.5~16.0m,下部第Ⅰ层为砾卵石夹砂,厚度0~17.0m;河床下部为第四系上更新统冲、洪积堆积(Q3al+pl层,物质成份为砾卵石夹粉土,底部为砾卵石夹砂,厚0~48.9m。河床覆盖层中漂卵砾石主要成分及透水性与上游围堰基本相同,仅泥质白云岩透水率为2.0~19.5Lu,以弱透水岩层为主,具有较好的隔水性能。1.4水流控制特点沙湾电站采用二段二期导流方式,一期工程采用全年挡水土石围堰,通过束窄的左岸河床导流;二期工程围堰设计为允许过水土石围堰,枯水期通过已建成的五孔冲砂闸过流、泄流,丰水期二期基坑主动充水,淹没基坑过流、渡汛。下面仅对二期工程水流控制特点进行分析,具体特点如下:⑴因二期围堰设计为允许过水的土石围堰,其挡水围护期间需经历一个汛期(2009年6月~2009年9月,两个枯水期(2008年12月~2009年5月与2009年10月~2010年5月,且汛期期间基坑需主动充水过流防洪、渡汛。为减小汛期围堰过流后恢复工程量,能尽快恢复主体工程施工,则过流前、后必须确保围堰稳定,加强过流面防护,并按设计要求,在洪水红色预警来临前,采取基坑预先充水平压、缓流措施,减小水流冲刷,保证堰体完整和稳定性,避免后期大范围、高强度的维护恢复、返工重筑,增加施工成本投入;⑵围堰下伏砂卵石,属强透水层,渗透量大,而一枯期间基坑内工作任务繁重,施工强度高。为确保基坑能在干地施工,不受高强度经常性排水及渗水影响,需及早进行围堰塑性砼防渗墙的施工。为此,在上、下游围堰布置期间,需合理选择戗堤位置及宽度,以能尽早满足为防渗墙施工提供操作平台位置为宜,缩短基础处理与主体工程工期,但相应增加了围堰戗堤进占抛投强度及工程量;⑶二枯期间(2009年10月~2010年5月围堰要求能具有临时挡水发电要求功能,则要求将上游围堰加高到设计高程▽432.7m,并加强防渗处理,保证机组发电正常运行;⑷截流初选设计流量981m3/s(P=10%,水流由一期已建的五孔冲砂闸分流,截流难度大、重要性强、右岸河道因河床疏浚整治不理想,导致分流效果将会很差、风险高,必须经过充分准备、精确计算、辅以模型试验及风险分析,配备足够的施工机械设备及料物,精心组织、时势截流,方能确保截流一次性成功;⑸围堰设计在2009年6月~9月期间允许过水,基坑充水防洪、过流渡汛,由于基坑面积大,辅助设施多,部分永久建筑物被淹没,河沙淘刷,长时间停工水中浸泡,造成基坑清理、清淤工作量巨大,重复投入费用高,恢复极为困难;⑹围堰在整个挡水期间,须作好围堰的维护,加强监测,确保主体工程正常施工及人员设备安全。1.5施工难点结合沙湾电站实际工程地质及水文条件,沙湾电站二期工程导、截流工程有如下几个施工难点:⑴二期工程导流主要采用一期工程已建的五孔冲砂闸分流渲泄流量,且要求一期上、下游围堰拆除及上游河床疏浚工程在二期围堰戗堤截流前完成,满足较好的分、过流条件,目前一期工程剩余的土建及金结安装工程任务均较繁重,工期都极为紧张,施工压力较大,与二期截流工程干扰影响较大,上游河床疏浚效果及冲砂闸分流效果直接影响到截流泄流龙口流量、流速及水深等水力要素,给截流工程增加施工难度;⑵河床多属抗冲刷能力弱的松软砂砾石或砂卵石层,卵石、砾石表面光滑,极容易被高流速水流冲刷掏空,尤其是护底材料可能会全部被冲走,须反复高强度施工护底;戗堤预进占材料、龙口截流抛投材料均难以站稳脚,稳定性较差、冲距大、流失量大,有效利用率较低;且因进占戗堤端头处水流流速集中,戗堤端头极容易坍塌,临时裹头保护工程量大,截流风险及难度均较大。⑶截流流量主要受上游铜街子及龚嘴电站发电调蓄能力影响,需及时了解上游已建的电站发电运行及来水情况,合理选择适当流量,使截流材料备料合理。条件允许的情况下,截流过程中可通过水库调度协调上游电站,将上游来水拦蓄起来,减少发电机组数量,从而减少上游来水流量及降低截流难度。⑷限于附近区域大块石料物(d≥0.4m较少,二期截流工程所需的大块石及特殊料物较多,目前仅能依靠高成本投入加工编制铅丝笼、预制砼杩槎体等特殊料物;有用料场地规划困难,占地范围广,场地平整、临建设施辅助工程量巨大,准备工作工程量大,施工成本高。⑸因左岸河床被束窄到一定距离形成龙口后,流速较高(高达4.0m,落差较大(高达2.4m,普通材料自稳能力差,冲距大,材料流失大,考虑用铅丝笼平面护底或挡坎形式护底,护底工程量较大,且施工极为困难,普通汽车吊、履带吊仅能施工离戗堤端头20m~30m设备旋转空间范围,且动水中摘勾、卸料困难,如无特殊大型驳船配合,龙口中部深水、高流速范围将极难施工。⑹因种种原因,二期工程合同签定有所拖延,上游移民问题至今未及时得到妥善解决,导致二期工程所有前期准备工作迟迟无法正常启动开展,顺利进行,尤其是围堰截流材料备料显得十分仓促,工期压力十分紧张,风险较大,施工成本投入相应大幅度增加。⑺二期截流工程施工道路及施工用电线路规划布置较困难,河床左岸线路、网路较多,负载用户特殊,且大部分网线在二期主体工程坝肩范围内,改建协调困难,施工成本费用较高。⑻二期工程基坑围护围堰设计为过水围堰,需多次加高、培厚,机械使用时间很不均衡;后期维护及清理、设备拆迁及恢复、基坑清理等重复工作量较大,施工组织设计较为困难。2导流施工2.1导流方案二期工程围堰设计为允许过水土石围堰,满足两个枯水期挡水及汛期过流防洪渡汛要求,通过上、下游横向围堰横断原左岸已被束窄河床进行挡水,引导河道水流沿右侧一期已建成的五孔冲砂闸进行分流、泄流。2.2导流标准二期过水土石围堰,使用期间需经历两个枯水期(挡水与一个汛期(过流。其中,一枯挡水时段为2008年12月~2009年5月,二枯挡水时段2009年10月~2010年5月。经水文资料分析,两枯水期导流标准为20年一遇(洪水重现期T=20年,P=5%,相应设计流量为3970m3/s;汛期(2009年6月~2009年9月当超标准洪水(≥3970m3/s来临时,提前红色预警,基坑主动充水,子堰溃堰后淹没基坑过流,防洪渡汛。2.3导流程序沙湾电站二期工程计划从2008年9月1日开工,到2010年5月31日工程完工,合同工期21个月,共经历两个枯水期和一个汛期,根据施工总进度安排,导流程序如下(前期一期工程导流程序及导流标准详见其他相关资料:⑴2008年8月~10月,进行二期截流准备,一期工程过流建筑物完建,期间仍由一期围堰挡水,原左岸束窄河床导流;⑵2008年10月下旬,开始进行二期围堰截流戗堤预进占(采用双戗双向预进占,上下游、左右岸同时施工,初步考虑2008年11月底截流(截流设计流量981m3/s;2009年2月9日前完成围堰防渗墙施工和一期纵向围堰拆除,并开始基坑初期排水,2009年2月中旬至5月底进行二期基坑开挖和底板砼施工;该施工时段由原一期围堰挡水,束窄左河床导流逐渐向二期上、下游围堰挡水,一期已建五孔冲砂闸和厂房机组发电过流过渡,过渡转折点以一期上、下游横向围堰拆除过流(满足过流缺口为界;⑶二期过水围堰保护工程于2009年4月20日前完成;二期过水围堰挡水子堰加高至▽429.0m,并要求于2009年5月1日前完成,挡水设计流量3970m3/s。期间二期围堰挡水,一期已建五孔冲砂闸和厂房机组发电过流。⑷2009年6月1日~2009年9月30日,根据水文站水情预报,当河道来水流量超过3970m3/s(P=5%,预超越5650m3/s(P=50%时,提前进行基坑充水平压,防洪渡汛,基坑项目停工。期间暂无挡水建筑物,河道水流通过漫淹过水围堰,淹没二期基坑泄流及一期已建五孔冲砂闸和厂房机组发电过流渡汛;⑸2009年10月上旬完成上游围堰加高至▽432.7m,形成二枯围堰挡水发电条件。期间二期加高围堰挡水,一期已建五孔冲砂闸和厂房机组发电过流;⑹2010年5月上旬,二期上、下游围堰拆除,期间由原一期已建五孔冲砂闸和厂房机组发电过流逐渐向十孔冲砂、泄洪闸过流,全坝段挡水进行过渡;2.4分流建筑物过流能力及上游河床疏浚宽度保障二期围堰一、二枯挡水期间,河道水流设计流量3970m3/s(P=5%完全(不考虑渗漏靠一期已建的五孔冲砂闸分流宣泄(截流前,须将一期上游横向围堰全部清挖(或清挖一定宽度b的过流缺口至设计底板▽416.5m,至少满足截流期间设计流量981m3/s(P=10%能分流引导至冲砂闸处泄流。所以,需根据水流流量校核围堰挡水期五孔冲砂闸泄流能力及计算上游河床过流缺口b宽度。经过相关水力计算,五孔冲砂闸完全满足泄流能力;上游河床过流缺口宽度b必须满足三个时间段均能较好条件过流,则b≥MAX{83.5m,98.5m,105.8m}=105.8m,综合考虑最终取b=120m,即自上游右岸临建房处至上游横向围堰段需全部清挖。2.5围堰结构根据沙湾电站水文特性、水文地质条件、导流标准及导流设计流量对围堰结构进行设计,其中堰顶顶部高程以相应设计洪水流量,通过相关水力要素计算,按照导流标准选择一定超高值,并兼顾砼防渗墙施工平台高程综合考虑,计算最终堰顶高程,堰顶宽度、堰身边坡需视通道要求及规范要求选取。⑴根据一枯、二枯挡水期,设计挡水流量3970m3/s,查表1-2,下游水位▽419.50m,考虑波浪爬高、堰体沉陷等因素增加一定超高值,则一枯下游围堰堰顶高程(戗堤高程取▽420.5m;过水期根据河流流速冲刷情况及规范施工过流面板钢筋砼0.8m,则下游围堰最终堰顶高程▽420.5m+0.8m=▽421.3m,堰高4.8m;下游围堰两侧坡面坡比迎水面与背水面均取1:1.5,堰顶宽暂取11.0m,具体见下图2-1;(注:下游围堰堰体要求一直使用到完工拆除,期间允许过流防洪渡汛一次;图2-1下游过水围堰设计断面型式根据导流程序可知,上游围堰须在不同时间段内根据挡水要求、经济投入等情况分期加高,满足不同时段内拦蓄不同来水流量,最终汛期过流后围堰恢复加高须满足挡水发电要求水位(设计水位▽429.95m(P=1%,正常水位▽432.0m及校核水位▽432.95m(P=0.05%,则根据上述三种水位要求,上游围堰最终设计顶高程应高于正常水位▽432.0m,考虑一定超高值与浪高雍水位,堰顶高程取▽432.7m(与兼作二期纵向围堰的冲砂闸导墙高程▽432.7m平齐,堰高16.2m。⑴其中,一枯期间(09年4月以前挡水设计流量3970m3/s,根据挡水期间下游水位▽419.5m,以此水位推算上游围堰拦蓄挡水后雍高水位5.0m~9.0m(部分机组已发电,分流渲泄部分流量,并满足围堰过流面板厚0.8m,则最终取▽426.5m,堰高10.0m;⑵09年4月~09年6月超标洪水来临前,其挡水标准需进一步提高(初步以5650m3/s设计计算子堰尺寸、规模等,拦蓄试验水位▽428.82m,子堰加高至▽429.0m,堰高12.5m(子堰高2.5m,要求满足超标准洪水来临时,子堰主动溃堰,基坑充水过流防洪渡汛;⑶过流防洪渡汛进入二枯期间,修复围堰,并加高培厚至临时发电水位高程▽432.7m,满足挡水发电要求,具体参见下图2-2;图2-2上游过水围堰设计断面型式纵向围堰:前期一期工程施工期间,已经对冲砂泄洪闸孔数进行调整优化,由原设计四孔优化为五孔,进一步确保了冲砂闸分流能力,施工期间并对一期纵向围堰进行了适度瘦身、削薄,然后施工冲砂闸上、下游导墙,现目前已经基本完建,完全满足挡水要求。2.6二期围堰总体布置二期围堰布置在河床左岸,上、下游横向围堰横断左岸河流,纵向围堰沿水流方向布置,上游横向围堰长261.20m(桩号0-099.260,下游横向围堰长264.49m(桩号0+194.180,上游、下游防渗墙桩号位置分别为0-122.460与0+194.180。其围护范围根据基坑内水工建筑物结构尺寸及位置关系,并兼顾围堰填筑量、过流防洪渡汛条件及后期基坑初期排水工程量,综合考虑道路布置及材料堆放空间确定围堰平面位置,具体参见《二期围堰总平面布置图》。2.7围堰工程量根据招标文件内容中的围堰结构型式计算围堰相关工程量,具体详见下表2-5:表2-5沙湾电站二期围堰工程量汇总计算表3截流设计根据二期围堰挡水导流标准、截流设计流量、围堰结构型式及防渗墙施工位置等对围堰戗堤位置及型式、抗冲能力、稳定性、龙口位置及宽度、龙口水力要素、河床抗冲刷护底(厚度、宽度、龙口分区特性、截流材料粒径及重量选择、截流时间及施工抛投强度进行分析计算,确保二期截流一次性成功。3.1截流方案限于施工场地限制及通道布置,上、下游围堰左岸戗堤预进占50.0m,右岸预进占120~150m,初步考虑龙口位置设置在靠左岸河床。截流初步采用双戗堤单向立堵截流方式,非龙口段上、下游两戗堤左、右两侧同时预进占,待龙口形成后,进行河床清理及戗堤端部裹头、龙口护底(仅上游戗提等龙口截流合拢准备工作施工;并通过水力计算选择合理截流方式及抛投材料,截流后立即进行合拢、闭气、砼防渗墙等施工,围堰加高培厚等施工任务;⑴截流方案一(单戗(窄戗提,断面面积约137.5m2单向立堵截流戗堤按照设计图纸样式、断面尺寸(窄及位置布置,采用上、下游戗堤非龙口段左、右侧同时预进占,靠河床左岸侧预留龙口宽度65m,形成龙口后,下游龙口暂停抛投材料进占,然后进行上、下游戗堤端头钢筋笼裹头及上游龙口段护底施工;最后采用上游龙口单戗堤单向(从左至右进占立堵方式截流合拢,待上游戗堤截流合拢闭气后,再在静水流中进行下游戗堤预留龙口进占合拢。优点:预进占及截流合拢工程量较小,截流材料备料工程量及抛投强度小,单戗堤截流合拢施工组织方便,前期工期轻松;上游戗堤截流合拢拦断上游来水后下游戗堤将形成在静水位中进占合拢,上游围堰抛投施工变得较为容易。缺点:上游戗堤合拢过程中,水位不断雍高,流速高,落差高达4.0m,窄戗堤端头抗冲刷能力弱,极易坍塌,通道宽度受限,并且截流特殊材料备料需较多,粒径大,截流风险很大;上游围堰体截流后期堆筑量大,强度高,且不能尽早提供砼防渗墙施工操作平台,后期工期较为紧张,前期富裕工期利用率低。⑵截流方案二(提前全断面预进占,单戗(窄戗或宽戗单向立堵截流将上游围堰体整个全断面作为戗堤同时(采用上、下游挑角法预进占,下游跟进,形成龙口后,下游暂停进占,进行裹头及上游龙口护底,然后采用上游戗堤原设计窄断面(断面面积约137.5m2单向(从左至右立堵合拢或采用“上挑角法”宽断面(断面面积约314m2截流合拢,通过宽戗堤增加前沿摩阻,分散落差,最后进行下游戗堤在静水流中进占合拢。优点:后期围堰施工填筑工程任务减轻,能尽早提供一部分围堰施工砼防渗墙,工期得到有效保证;宽戗堤截流可分散落差,增加前沿摩阻,截流变得较为容易,但因前期种种原因,导致截流策划、组织、准备、备料等均显得极为仓促,短时间内难以储备大量特殊料物,所以暂不考虑宽断面截流。缺点:前期预进占工程量巨大,落差仍较大,截流工程量大,特殊料物备料较多,经济成本投入较高。⑶截流方案三(双戗单向(或双向立堵截流将上游围堰体整个断面作为戗堤同时(采用上、下游挑角法预进占,下游围堰跟进,形成龙口后,进行裹头及上游龙口护底,然后将上游戗堤作为主导戗堤按原设计小断面单向(从左至右立堵截流合拢,过程中右侧可通过坝顶公路通道运输材料,右侧辅助抛投材料,短时间内变单向为双向进占,间接增加抛投强度,在上游戗堤截流最困难的时候,下游戗堤龙口继续进占,缩窄河床,超前上游戗提,雍高两戗提间中间水位,使上游龙口断面处水流成“淹没流”状态,降低流速,并在雍水影响时间内协助上游戗堤渡过进占困难区段;上游戗提合拢后,下游龙口尾随跟进进占截流合拢,通过多戗堤相互按照设计落差分配比分散一定落差,雍高水位、改变流态、降低流速,使截流变得较为容易,风险进一步减小。优点:能尽早提供砼防渗施工平台,工期得到有效保证;采用多戗堤分散落差、降低流速,且右侧戗堤协助变单向进占为双向进占立堵截流,增加抛投强度,截流风险降低。缺点:预进占工程量较大,且双戗堤龙口同时进行,施工机械投入量较大,道路布置较为困难,施工干扰较大;截流特殊材料备料量大,且装车、抛投等施工强度较高;理论计算烦琐,流态变化复杂,分界点难以控制,上、下游戗堤具体分散落差值难以精确计算,仅能分析预估,下游戗堤进占具体数值宽度、超前量计算极为复杂,且下游戗堤需在高流速动水中进占合拢。经计算及分析比较,方案二与方案三作为选用方案,优先选用截流方案二,应急备用方案三。优先采用方案二,即先施工上、下游戗堤预进占(左岸预进占50m,右岸预进占120~150m,缩窄原左岸河床导流,河床中部靠左岸形成65m龙口后,立即进行上、下游左、右侧戗堤端头裹头(视戗提端头流速实际大小情况,左侧戗提裹头可用大块石、挑角法代替,右侧则必须用铅丝笼施工裹头及上游龙口河床护底,然后进行上游龙口戗堤进占截流合拢。截流过程中,上游龙口截流最困难区段(梯形断面向倒三角形断面过渡段因受大落差及高流速影响,即使特殊料物也有可能无法满足继续抛投特殊料物进占前行,此时需考虑采用方案三作为应急预案,即上游戗堤龙口作为主导截流抛投点,通过存在一定距离的上、下游戗堤同时分散落差,降低龙口流速。要求下游戗堤龙口抛投材料进占,超前上游戗提一定距离,并满足雍高两戗堤中间水位高程,使上游戗堤龙口轴线处水流流态呈“淹没流”,从而降低流速,然后在高水位、低流速情况下,高强度抛投特殊材料,使上游龙口截流困难区段一气呵成的截断水流,最后在静水流中完成下游戗堤剩余龙口段进占截流合拢。根据一期工程完建情况及一期围堰拆除料物就近堆存点位置,建议增加形成一条横穿右岸上坝公路至纵向围堰的通道(3#路,以“手肘形”样式从8#闸墩放坡至纵向围堰上。其优点主要有以下四点:其一,截流期间使右侧辅助抛投部分材料,间接变单戗单向立堵截流方式为上、下游双戗(根据道路布置情况,从左至右,右侧辅助单向(或双向立堵截流方式,从而增加抛投强度;其二,截流期间一期上游横向围堰及下游尾水渠纵向围堰(栈桥以上已完成清挖,戗提贯通前无施工通道连通纵向围堰与其他周边区域,期间使纵向围堰单独孤立,右侧人员、设备无法就位,所有施工项目不得不停工;其三,形成3#施工通道后,可考虑将一期围堰拆除有用料物(如大块石、砼防渗墙拆除料等直接堆放在纵向围堰规划料场内,或直接用于预进占及截流,减少弃料运距,且不至于因通道被挖断后,不得已将部分机械空闲在纵堰上;其四,形成3#通道后,可降低一期围堰前期拆除工程量,缓解工期,后期利用该通道运输围堰弃料。3.2截流时段及截流标准⑴截流时段选择根据截流时段选择原则,结合二期工程总体进度计划及枢纽水文情况(尤其过渡期各月旬平均流量频率计算成果表合理选择截流时间,尽量选择枯水期小流量时段(但此时不一定选最小流量,经过咨询业主、设计、监理等单位,最终确定在2008年10月下旬开始上、下游戗堤非龙口段预进占,11月底(初步计划11月30日截流进行戗堤截流合拢,具体时间可根据水文站水文预报及监测情况分析选择后期小流量时间进行(如12月份中下旬。⑵根据截流时间(2008年11月底,采用该时段内一定频率的某种特征流量值作为设计流量。根据类似工程经验一般采用P=5%~10%的频率设计,本工程取频率P=10%,查表1-3可得,截流设计流量为981m3/s,实际操作时可协调上游龚嘴、铜街子电站水库调度、调控发电机组数目来改变上游河床来水流量,使其更有利于截流施工。3.3戗堤设计戗堤的布置位置及结构体型选择原则需综合考虑防渗墙施工平台位置及抛投填筑工程量。将截流戗堤作为围堰堰体的组成部分,确保戗堤在堰体内的位置有利于围堰的渗透稳定,减少截流过程中堰体基础覆盖层的冲刷,并避免大块体流失到防渗轴线范围内,增加防渗墙施工难度。⑴下游戗堤轴线基本与防渗墙中轴线一致(0+194.180,戗堤设计全长264.49m(含一期纵向土石围堰宽度,戗堤顶高程▽420.5m(按挡水期设计挡水流量查下游流量及水位曲线,加一定安全超高值,底板平均高程▽416.5m,戗堤顶宽11m(满足两辆车同时进占抛投,上、下游边坡坡面坡比设计为1:1.5。⑵上游戗堤轴线靠防渗轴线(0-122.460的下游侧(0-099.260,戗堤全长261.20m(含一期纵向土石围堰宽度,戗堤顶高程▽421.5m(按下游固定水位推算上游戗堤河床水面线计算出雍高水位,加一定超高值,河床底板平均高程▽416.5m,戗堤顶宽20m,上、下游坡面边坡1:1.5;⑴上游戗堤为尽早提供砼防渗墙施工操作平台,上游非龙口段戗堤填筑至整个围堰宽度,仅龙口截流段缩窄至标准断面,减少龙口段抛投强度工程量。见下图3-1;图3-1上游围堰戗堤非龙口段/龙口段截面型式⑵下游戗堤下游戗堤非龙口预进占段与龙口截流段戗堤断面型式保持一致,见图3-2;图3-2下游围堰戗堤非龙口段/龙口段截面型式戗堤顶高程的确定须结合挡水设计流量3970m3/s查表1-3流量~水位曲线(▽419.5m,并考虑一定超高值,结合砼防渗墙施工平台高程及围堰最终成型设计断面型式综合考虑确定顶高程。先计算确定出下游戗堤顶高程▽420.5m(▽419.5m+1.0m,然后推算上游戗堤挡水雍高水位3.75m及挡水要求确定上游截流戗堤顶高程(▽417.09+3.75m=▽420.83m,取▽421.50m,考虑后期一枯挡水五孔冲砂闸分流能力及防渗墙施工操作平台,上游宽戗堤预进占期间将按照▽424.70m进行控制,与戗提同步预进占(除截流龙口段外,最终将施工至▽426.5m,后期再堆筑施工围堰上部子堰至▽429.0m。3.4截流水力学计算通过相关水力学计算理论知识推算龙口不同宽度时落差Z及流速v,以此作为选择合理的截流方式、截流龙口段分区特性、截流材料粒径及重量选择,截流抛投材料备料等理论依据。围堰左右两侧预进占后,形成龙口,上游水位逐渐雍高,随着龙口宽度的缩窄及抛石体的堆筑,龙口流量和冲砂闸泄水建筑物的分流量都在随时间而变化,在截流所划分的时段内,可近似按照恒定流计算。截流过程中,河道来水流量分四部分:srdgQQQQQ+++=其中:---Q河道来水流量(截流设计流量981m3/s;---gQ龙口泄流量;---dQ分流建筑物冲砂闸泄流量;---rQ上游河床调蓄流量;---sQ戗堤渗流量;为计算方便,上游河床调蓄流量rQ,戗堤渗流量sQ忽略不计,则dgQQQ+=单戗单向立堵方式需按照宽顶堰公式2302HgBmQnε=进行计算,计算出龙口不同口门宽度B上、下游水位,然后判断流态,最后推求龙口轴线水深h、落差Z0、流速v及其他水力要素。⑴上、下游水位落差高,考虑双戗堤截流,靠双戗堤分散落差,使下游戗堤进占到一定距离,确保上游戗堤进占到最困难的时候,受到下游戗堤雍水使上游戗堤龙口轴线上水流为缓流,关键是上下戗堤进占配合计算和上戗堤困难时,下戗堤及时壅水为上戗“解危”的壅水时间计算。⑵要充分发挥双戗堤立堵截流的优越性,必须解决两个问题:落差的分配与控制问题。影响落差分配的因素很多,如截流河段的比降、护底条件及可靠性、两个戗堤之间的距离及水下的复杂地形、两个戗堤进占的速度配合、截流的总落差大小和两个戗堤之间的岸坡条件及流态变化等。在选定一种落差分配方式后的上、下戗堤口门水力计算时,就应综合考虑以上因素,从理论推导及现场观测方面分析,落差的控制主要还是表现为上、下游戗堤口门宽度配合比下上B上。⑶通过选用设计不同龙口落差比(小于1.0的数值计算,截流龙口水力计算按照通过上、下游龙口流量相等(不考虑戗堤渗漏量的相互关系,视龙口为梯形或倒三角形过水断面的宽顶堰,用简化的宽顶堰公式2302HgQεσ=计算龙口泄流量。计算时水位由下游逐渐推至上游,下游水位取截流设计流量相应水位,经下游龙口水位雍高,然后将下游龙口的上游水位作为上游龙口的下游水位(该水位即为两龙口中间水位,由上游龙口水位雍高而推算龙口上游水位,并假设上游龙口上游水位与冲砂闸进口水位相等,最后以此次上游水位求出截流龙口泄流量及冲砂闸分流量。⑷保证双戗堤立堵截流效果优越于单戗立堵截流方式,需校核双戗堤立堵截流的水力控制条件,并计算出下戗堤至少需要进占多少米与雍水时间,才能使下戗堤的上游水位达到某一特征值,使上戗堤龙口轴线处水流形成淹没流,降低上游戗堤截流难度。单戗单向截流方式计算过程较为简单,视下游水位为定值(▽417.09m,推算上游水位即可求得相关水力要素,下面以备用方案双戗单向立堵计算为例,下图为水力计算图解法计算模型:图3-3计算模型示意图图解法计算步骤:单戗单向截流方式计算模型及计算过程较为简单,只需通过固定戗堤下游水位,然后通过相关水力计算推算戗堤上游水位,绘制冲砂闸分流量、龙口泄流量及上游水位曲线簇,从而计算其他水力要素。双戗双向截流方式计算较复杂,可简单分为两个单戗堤进行计算,具体如下:⑴计算上、下游龙口不同宽度的泄水曲线假设上、下游龙口宽度....1,0(nnBn,下游水位取截流设计流量相应的水位,按照拟定的落差分配比(1/4~1/2最为理想,本例按0.5设计计算推算两戗堤龙口中间水位(下游戗堤龙口上游水位,并绘制上游水位~两戗堤龙口中间水位~流量关系曲线;⑵绘制右岸泄洪冲砂闸联合分流泄流曲线;⑶将上游龙口泄水曲线及冲砂闸泄流曲线组合为联合泄流曲线,按截流设计流量,求出不同龙口宽度的泄流量及相应的上游水位;⑷由上游龙口分流量及上游水位计算其龙口水力学指标;⑸按上游水位~两戗堤龙口中间水位~流量关系曲线查得两戗堤龙口中间水位,并以此水位及龙口分流量计算下游龙口水力学指标。图3-4联合泄流曲线簇表3-1二期工程截流单戗堤立堵水力指标计算比较汇总表表3-2二期工程上/下游截流双戗堤立堵水力指标计算比较汇总表(仅供参考3.5龙口位置及宽度B选择⑴按照单戗单向立堵方式进占时,根据龙口位置及宽度选择标准选择龙口宽度B为65m,平均速度4.05m/s,龙口分流量为407.44m3/s;⑵按照双戗单向立堵方式选择时,截流采用上、下游戗堤同时抛投进占,上游作为主导截流戗堤,下游尾随进占(但需高强度抛投,超前上游戗堤进占一个特征值后停止。通过下游龙口拦蓄上游龙口来水雍高两龙口中间水位,待下游戗堤进占到一定数值后,使中间水位逐渐雍高到一定水位后(满足淹没出流条件08.0Hhs>或Hhk25.1≥使上游龙口形成淹没水流。龙口宽度仍为65m,此时上游龙口平均流速4.05m/s,下游龙口平均流速4.02m/s,流量407.44m3/s,具体请参见《二期工程围堰上、下游戗堤龙口布置示意图》。3.6龙口段分区及材料选择根据截流合龙过程中的水力条件变化情况,各区抛投料物块体粒径按该区段可能出现的最不利水力条件计算,参照国内类似工程实际经验,结合本标施工机械及抛投技术条件确定。⑴由伊兹巴什公式推导可得:2(21Kvrrrgds-=;其中K值按照θφθ22cos2tgtg-查司特芬逊公式曲线表图选取,一般取K=0.90;---sr石料容重2.6t/m3;---r水容重1.0t/m3;⑵混凝土杩槎体重量公式:63dGπγ=式中:---sr混凝土容重,取2.4t/m3;---d混凝土杩槎体折算为球体直径m,按上述伊兹巴什公式计算;---v束窄龙口轴线断面最大平均流速m/s;其他同上;按最大流速4.72m/s进行计算得G=4.70t,本工程设计砼杩槎体重量约5.25t,若实际施工时不满足施工稳定,则需要考虑将多个(两个或三个预制砼杩槎体串接起来一起形成杩槎体串体同时抛投。表3-3上游龙口段单戗堤截流分区及材料粒径计算表(单戗单向进占表3-4上/下游双戗堤龙口段截流分区及材料粒径计算表(双戗双向进占截流戗堤龙口均从左岸向右岸单向立堵进占,为便于施工时控制抛投材料,根据合龙过程中不同龙口宽度的流速v、落差z等水力学指标,单戗单向进占时将龙口划分为三个施工区段,上游戗堤龙口区段划分及抛投料物数量如下图3-5及表3-5(上、下游戗堤均按单戗单向进占方式进行备料,满足单戗和双戗单向进占,现场实际实施时可根据理论计算量分批次加工。第一区段:龙口宽65m~35m,龙口平均流速4.41m/s,落差3.00m。抛投材料为直径0.4m以下石碴,直径0.4m~0.8m石料、铅丝石笼和砼杩槎体;第二区段:龙口宽35m~15m,龙口平均流速4.72m/s,落差3.53m。抛投材料为直径0.4m以下石碴,直径0.4m~1.1m石料、铅丝石笼和砼杩槎体;第三区段:龙口宽15m~0m,龙口平均流速4.27m/s,落差3.75m。抛投材料为直径0.4m以下石碴,直径0.4m~0.9m石料、铅丝石笼和砼杩槎体。表3-5上游戗堤龙口抛投材料数量表(按单戗单向进占计算图3-5上游围堰截流龙口分区示意图(单戗单向进占同理可得若采用双戗堤时下游龙口截流分区及材料备料情况,详见下图3-6及表3-6:表3-6下游戗堤龙口抛投材料数量表(若采用双戗单向进占图3-6下游戗堤龙口截流分区示意图(若双戗单向进占3.7截流材料及备料龙口段根据河床原始断面计算出的净抛投材料总量单戗单向进占时设计抛投量7813m3,储备量13944m3;如按双戗单向进占时(未计入流失量及河床覆盖层冲刷量设计抛投量11777m3,储备量20683m3。龙口抛投料物石碴(d≤0.4m、大石料(d=0.4m~0.8m、超大块石料(d=0.8m~1.1m、铅丝笼、砼杩槎体按富裕系数1.7备用,护底及裹头铅丝石笼按富裕系数1.5备用,材料量见下表:砼杩槎体备料621m3(其中含护底270m3,铅丝石笼备料3415m3(其中含裹头防护2752m3,大石料(d=0.4m~0.8m、大石料(d=0.8m~1.1m单戗单向进占时备料总计12891m3,(双戗单向进占时需储备19629m3。(储备料直接堆存于王坝子碴场内或有用料场。表3-6龙口段截流材料备料表3.8截流施工考虑石料来源、戗堤区段材料、场地平整和临时施工道路等辅助工程量、铅丝石笼加工及砼杩槎体预制方法及堆放位置等因素,尽量将戗堤龙口段抛投的大石料、铅丝石笼及砼杩槎体堆放在距截流戗堤较近的场地,以缩短合拢时抛投车辆的运距、减少机械投入量,提高堤头进占抛投强度;并且规划的料场后期可用于主体工程施工材料临时堆放点或加工堆放点,增强其使用功能,避免重复经济投入,减少施工成本。⑴有用料场规划截流料物除石渣料直接从王坝子渣场取料外,其它特殊截流料物均堆存在备料场内,初步考虑全部堆存在左岸(靠业主办公楼外一线,具体位置根据现场实际地形选取,将准备的特殊截流料物(主要指大石0.4m~1.1m按照不同尺寸大小、重量、材源等分门别类进行堆放,并预留出施工通道,便于后期截流期间机械吊装、挖运、运输等。⑵现场临时备料场布置因河床左岸地形宽阔、交通便利,所以在左岸上、下游2#公路附近区域各设一个截流临时备料场,上游布置在2#公路有用料堆场内,下游布置在下游围堰头2#公路旁(靠业主办公楼处。⑶一期围堰拆除有用料规划一期围堰拆除料物满足条件的材料(部分砂卵石、砼防渗墙爆破拆除有用料,抗冲刷能力强,满足戗堤预进占的砂砾石或砂卵石和大直径爆破碎砼块直接堆存在原一期纵向土石围堰上或建议上游围堰提前宽戗堤进占,直接作为临时堆存点(但不得干扰一期围堰拆除及截流抛投运输通道,该部位的堆存料部分料用于戗堤右岸预进占材料,特殊直径材料可用于截流龙口不同分区特殊材料。⑷铅丝笼加工场地规划根据围堰体所需要的铅丝笼工程量及占地面积大小在现场选取,初步考虑在河床左岸靠业主办公楼外河边空旷场地内临时堆料场(需预留上、下游戗堤预进占及截流行车通道,将卵石成堆堆放,然后组织人员编制铅丝笼(2#施工营地钢筋厂内,并在临时堆存料场内砂卵石装笼,成品整齐码放在成品料区。⑸砼预制厂规划砼预制厂初步考虑布置在左岸上游王坝子碴场内,主要用于堆放截流期间特殊材料砼杩槎体预制及堆放(5486m2、上、下游围堰加高培厚砼预制体加工及堆放(5446.55m2、后期泄洪闸坝顶交通桥预制梁预制及堆放空间(5180m2等,MAX(5486m2、5446.55m2、5180m2=5486m2,便于施工规划,最终占地规划面积取6000m2,其中仅加工场地及临建设施场地需用C15素砼找平(可考虑分期找平,厚度控制在15~20cm,确保场坪平整,保证砼预制块及梁、板浇筑质量及成型效果,堆码场地可用推土机或装载机推平整修、碾压,满足场地平整。具体规划形式及位置选择请参见《二期围堰截流总布置平面示意图》。一期工程施工主要以砂卵石开挖为主,石块块石开挖量较小、且块度小、重量轻、抗冲刷能力弱,表面光滑,自稳能力差,部分普通块石并不能满足截流抛投或戗堤进占稳定性,水流冲刷流失严重,甚至影响截流成功。经工程量计算,截流期间大块石(d≥0.4m需求量较多,且附近区域难以找到大量成品料,大部分需要人工开采或从外工地其他弃料场远距离运输大直径石料、编制铅丝笼、预制特殊、异形预制件。为确保截流一次性成功,减少特殊料物备料量备料及降低施工成本,特殊料物料源初步从以下几点考虑:⑴一期围堰拆除料满足(但预计利用率较低戗堤提前预进占料可直接作为上、下游戗堤右岸预进占抛投材料,多余料物预留部分堆存在就近有用料场内,作为后期围堰闭气或加高、培厚材料;⑵提前组织策划,安排人员收集施工区域附近大块石,并分类集中堆放,组织人员编制铅丝笼备料,预制特殊预制件(砼杩槎体及砼预制件;⑶一期工程临建设施(如砼集水池、房屋、网格梁等拆除废弃块石集中堆放在现场临时堆放点;⑷对一期围堰拆除料(主要指防渗墙塑性砼及导向槽、钢筋笼等进行筛分,挑选出大块石、钢筋笼等分类集中堆放;⑸根据上述材料准备量及总需求量,推求剩余需求量,策划就近开山取料(已经策划在右岸沫江堰内山山体内削峰取料、或从其他弃碴场远距离运输大直径块石(如铜街子电站附近弃料;表3-6上、下游围堰戗堤施工工程量计算表表3-7附近区域取料特性表截流施工道路布置考虑与围堰填筑施工道路相结合,并尽量利用场内现有施工道路,因截流施工运输车辆吨位大、数量多、车次流量大,故要求主要截流道路路基夯实坚固,路面平整,宽度满足车流量要求,各施工道路特见下表。表3-8截流施工道路布置特性表⑴截流合拢时间初步按T=18小时计算,以工程量及截流历时选择机械设备,并校核施工强度。根据施工方案在现有设备(或准备新进场设备进行筛选,按双戗单向立堵截流配置机械设备,具体配置详见下表:表3-9机械设备配置表为避免截流过程中出现不可控因素造成截流失败,需采取以下紧急应急措施:⑴为确保截流一次性成功,要求做到“高度重视、精心组织、狠抓准备、时势截流”,高度重视截流工程重要性,及时了解截流前水情预报、调整计算成果、作好充分准备、精确计算校核,备足截流材料,合理配置机械设备,精心组织、建立专门组织指挥机构,各司其职,时势截流,有条件情况下可建立实验模型及水情预报和提前抛投预演习。⑵组织协调了解上游铜街子电站、龚嘴电站水库调蓄作用,使上游来水流量较小,降低截流难度。⑶抛投材料截流过程中需视戗堤进占前进困难程度、戗堤头坍塌程度决定是否停止戗堤进占,做临时裹头、抛投大块径及大重量级预制件或采取非常措施。⑷若采取相应补救措施还是无法满足截流要求,可将戗堤端头做好临时裹头保护,暂停施工,等待12月份小流量时再次重复截流。⑸限于龙口段宽度过宽(超过40~65m,现有机械设备(汽车吊、履带吊等施工龙口段护底难度极大;为此,建议根据水文资料通过相应水力计算选择更小的截流设计流量(如12月份更小流量时势截流,另外通过上游铜街子电站水库发电、调蓄作用实现小流量截流。为确保二期截流工程顺利完成,需建立完善的指挥组织机构。为确保截流一根据类似工程的经验,截流材料备料一般是按比例1.5~2.0进行备料,截流使用后一般会比预期计划量要多,截流完成后需对多余材料进行相应处理:⑴砂卵石、大块径料石料:多余的砂卵石及大块径料石料可用于后期围堰加高培厚、二期基坑回填等;⑵铅丝笼、杩槎体:多余的铅丝笼及杩槎体等预制件特殊料物可用于后期主体工程及河岸护坡等施工;⑶经过上述方式处理后仍多余的料物可堆弃在废弃碴场内,以备后用。4围堰施工围堰施工包含一期围堰拆除及二期围堰戗堤预进占施工、截流合拢及后期加高培厚至设计断面型式;⑴一期围堰拆除主要思路:先进行上游横向围堰背水侧瘦身(以砼防渗墙为界,但暂不过流,再择时进行上游横向围堰迎水侧拆除清挖(及上游河床疏浚暂考虑挖除缺口满足过流要求,此部分拆除料主要用于二期围堰右侧戗堤预进占;二期围堰预进占完成后接着拆除下游横向围堰和尾水渠局部纵向围堰,最后利用二期围堰上、下游横向围堰作为施工道路,在二期基坑排水过程中逐层或随同二期基坑一并开挖、拆除一期剩余纵向土石围堰、上游横向围堰及上游河道河床疏浚剩余工程量。⑵戗堤及截流施工主要包含上、下游围堰戗堤非龙口段左右侧预进占施工、戗堤裹头、龙口段护底施工、龙口段施工、合拢闭气等施工;⑶围堰(主要指上游围堰后期加高培厚主要指上、下游围堰过流面施工、子堰施工等;表4-1二期围堰一枯主要工程量计算表4.1一期围堰拆除⑴分层、分区围堰拆除立面上分水上、水下两部分进行,以实际水面为界,水上部分主要材料为抛投的砂卵石、钢筋笼护坡、砼防渗墙等;水下部分主要为抛投的砂卵石、原河床软弱砂砾层、钢筋笼护坡及护脚、砼防渗墙等;围堰拆除横截面上分背水、迎水侧,以砼防渗墙为界。⑵拆除原则⑴上游横向围堰原河床堆碴及上游横向围堰(含背、水侧拆除、清挖道路分两种情况:满足堆筑要求的有用料道路为上游横向围堰→纵向围堰→右侧上、下游戗堤第一次预进占(或堆存在纵向围堰临时堆存点;不满足堆筑要求的弃料道路为上游横向围堰→纵向围堰→下游横向围堰→尾水渠纵向围堰→施工栈桥→2#公路→王坝子碴场。⑵下游横向围堰及尾水渠纵向围堰弃料施工道路为:施工栈桥→2#公路→王坝子碴场;⑶剩余纵向围堰、局部上游横向围堰剩余部分及上游河床整治疏浚施工道路为:二期上(下游横向围堰→2#道路→王坝子碴场。一期围堰拆除料主要用于前池、海漫及二期围堰上、下游右侧戗堤两个时间段的预进占:⑴9月中旬开始进行一期上、下游横向围堰内侧瘦身,上游围堰内侧“瘦身”拆除的普通砂卵石料直接运输至进口前池内回填,下游围堰内侧“瘦身”拆除的普通砂卵石料直接运输至海漫内回填;⑵10月中下旬将一期围堰剩余水上部分及水下部分(满足过流缺口宽度拆除料直接用于二期围堰右侧戗堤预进占,进占具体长度以普通粒径砂卵石不满足进占要求后暂停,然后进行上游河床疏浚,退挖拆除清理上游过流缺口宽度b,形成“侧堰”过流,引导水流通过已建的五孔冲砂闸分流,此部分拆除料可视粒径大小和抗冲刷能力情况用于戗堤二次预进占(或堆放在临时料场内或作为弃料处理。⑶待上游河床疏浚过流宽度b满足条件及五孔冲砂闸分流后,再高强度施工二期围堰右侧戗堤第二次预进占,完成戗堤预进占剩余部分。⑷考虑一期围堰拆除工程量较大,且二期围堰截流难度及风险较大,为确保二期截流一次性成功,除左岸高强度抛投材料进占截流外,还需考虑右侧辅助抛投材料作为安全可靠储备,建议形成右侧施工通道自8#闸墩接纵向围堰的3#“手肘形”道路,并且将部分有用料堆存在纵向围堰临时堆存点,用于截流施工;4.2二期围堰非龙口段戗堤施工二期围堰非龙口段施工主要指上、下游戗堤左、右岸双戗双向预进占,考虑上、下游及左右侧四个工作面同时预进占,预进占又分两个时间段进行(以过流为界。⑴戗堤预进占前力争上游河床疏浚(满足一定宽度b完成,且一期上游横向围堰及下游围堰过流缺口形成,满足五孔冲砂闸分流要求。初步考虑预进占时间为10月上旬至11月上旬,如因一期工程未按时完建,不满足冲砂闸分流的情况下,须考虑分两期进行预进占。⑵抛投料主要选用石碴料(d≤0.4m、大石料(d=0.4~0.7m,因预进占过程中河床逐渐缩窄,戗堤前沿流速逐渐增高,按司特芬逊变换公式drrrgtgtgvs--=2cos222θφθ计算,当d≤0.4m时,流速要求低于3.19m/s;当d≤0.7m时,流速要求低于4.21m/s;当d≤1.1m时,流速要求低于5.29m/s;表4-2-1非龙口段预进占粒径计算表(未考虑冲砂闸分流根据上述计算对比,在10月下旬小流量,且满足上游河床疏浚完成,五孔冲砂闸过流后预进占条件会更加优越;条件不允许情况下,只能将右侧戗堤预进占分两个时间段进行。⑶根据水力计算结果可知,在戗堤不断缩窄,流速不断增加,在冲砂闸已分流情况下,戗堤龙口65m处时流速已达到4.0m/s,即预进占前进到一定距离缩窄河床后,一般石碴料基本无法满足抛投稳定,此时需采用上、下挑角法,先在戗堤上沿(或下沿抛投大块径石(0.4m≤d≤0.8m或钢筋笼,使水流挑出一部分,然后在中下部(或中上部回水小流速区内抛投一般石碴料(d≤0.4m,同步推进的方式进行抛投。⑷预进占所抛投的料物直接在王坝子碴场内或临时备料场内取料,采用ZL50(3.0m3装载机或CAT330C(1.6m3反铲挖装,20t自卸汽车运输至施工现场,然后直接倾倒入河流中或采用CAT330C(1.6m3反铲、ZL50(3.0m3装载机和TY320推土机卸料、堆筑施工。⑸考虑到预进占期间多属砂卵石材料,透水性强,极易沉陷,进占前沿容易坍塌,且重型汽车卸料和进占期间容易被卡陷,要求先用反铲压实戗堤顶部,满足路宽及路基稳固,且用反铲斗夯实戗堤前沿,然后汽车才能上戗堤行车卸料,一步一步循环(按10m一循环向前推进,保证戗堤稳固坚实,不发生安全事故。⑹测量在现场实地放样,放出上、下游戗堤(0-099.260,0+194.180具体位置及砼防渗墙位置(0-122.460、0+194.180,然后在河床两岸插上红色旗子,然后机械操作手根据现场指挥员进行进占,卸料。⑴道路布置:上下戗堤右侧预进占要求从二期纵向围堰(一期纵向土石围堰接头,围堰平均宽度约20m开始向河床左岸推进进占;限于预进占期间一期上下游围堰通道基本被挖断,无施工通道。因此,建议布置一条从上坝公路横穿坝顶公路,沿冲砂闸8#闸墩与导墙布置一条“手肘形”3#道路至一期纵向围堰上,分上、下游两条通道至上、下游戗堤。⑵施工方法:将一期上游围堰及上游河床疏浚砂卵石石碴挖除运输至纵向围堰上堆存,择时填筑压实形成“手肘形”3#道路,然后再用一期围堰拆除有用料直接进行上、下游戗堤预进占一定距离(此时可能上、下游围堰还没过流,河流流量较大,流速较高后暂停,其他剩余有用料(大块石、铅丝笼、砼防渗墙碎块等可堆存在纵向围堰上游端及下游端临时有用料场地内,以备截流龙口段使用,多余料运输至弃碴场内;待上游河床疏浚及上下游围堰过流分流后,河床流量减小,继续右侧戗堤预进占,完成至设计龙口右戗堤位置,为戗堤端头作钢筋铅丝笼裹头提供工作面。⑶施工工艺:上、下游戗堤同时预进占,采用大块石(砼防渗墙拆除碎料或铅丝笼“上、下挑角法”将急流挑出一部分,然后紧跟中下部(中上部在回水缓流中抛投普通砂卵石料,步步前进进占。预进占分冲砂闸分流前后两期进行,过流前在大流量、高流速中预进尺小部分(约30m~50m,然后在上挑角临时裹头形成后暂停预进占,待冲砂闸过流后再继续完成剩余段戗堤预进占。⑷料源:上、下游围堰戗堤右岸预进占抛投材料主要来源于一期上、下游围堰填筑拆除料,根据围堰拆除进度(过流条件形成为界分两次进行预进占推进施工,多余有用料(满足粒径的砂卵石和防渗墙拆除料等堆存在纵向围堰两端头临时有用料场内,以备龙口截流右岸辅助抛投使用。右岸上、下游戗堤两次预进占过程中需做临时裹头及龙口戗堤裹头各一次。⑴临时裹头保护采用进占过程中的“上挑角法”所需的大块石或铅丝笼直接承担,不再单独用铅丝笼制作裹头。⑵戗堤龙口端部裹头:采用铅丝石笼对戗堤裹头进行防护,裹头防护范围为上、下游戗堤龙口位置,戗堤上游迎水面宽5m、下游宽10m,裹头防护见下图所示,在龙口处的裹头施工时,为减小后期防渗墙施工造成难度,防渗墙轴线位置1.5m左右不采用铅丝笼,而采用大块石进行防护。表4-3戗堤裹头工程量图4-1上、下游戗堤龙口处裹头施工示意图图4-2上、下游右戗堤龙口处裹头平面示意图⑴道路布置:上、下戗堤左侧预进占要求从左河岸开始向河床右岸推进进占50m;道路主要利用现早已形成的通往王坝子碴场的2#道路,在河岸边各设置一卸料回车平台。⑵施工方法:仍利用上挑角法进行施工,一直向河对岸(右岸进占,直到预进占50m形成龙口后停止进占,施工龙口戗堤裹头。⑶施工工艺:上、下游戗堤同时预进占,采用大块石(砼防渗墙拆除碎料或铅丝笼“上、下挑角法”将水流挑出一部分急流,然后紧跟中下部(中上部在回水缓流中抛投普通砂卵石料,步步前进进占,直到完成左岸50m预进占。⑷料源:上、下游围堰戗堤左岸预进占抛投材料主要来源于王坝子碴场内堆碴和对岸一期上、下游围堰填筑料。⑸裹头施工方法同上,见下图平面示意图。图4-3上、下游左戗堤龙口处裹头平面示意图4.3龙口段施工龙口段施工主要是指龙口段实际基础资料收集、河床清理及铅丝笼护底施工,河床清理视河床覆盖层及工期具体情况决定是否进行,根据水力计算结果显示,龙口段流速都达到4.0m/s,须对上游龙口进行护底。⑴根据龙口成型情况,实测龙口段河床地形,计算龙口段实际所需抛投材料工程量,比较备料储备量充足,以作到心中有数;⑵实测龙口段龙口轴线实际流速、落差等水力要素,观察右岸冲砂闸分流效果是否与计算结果偏差很大,及时调整计算结果,完善基础资料,便于总结;⑴护底厚度、长度及位置选择护底工作必须在合拢以前完成,其块体尺寸需满足抛投施工期间稳定及截流期间不被冲刷,根据水力计算结果单戗单向立堵截流最大流速高达4.72m/s,抛石块径按照公式2(21Kvrgds=,计算可得:d=0.88m,则护底厚度取1.0m,用铅丝笼(1.0m×1.5m平面护底;利用冲距公式2/15.2dvHL=或92.0GvHL=中63rdGπ=,.1abcd=,计算可得L=4.75m,龙口轴线上游护底长度为龙口最大水深Hmax的2~3倍,即2.5×4.75m=11.88m,取15.0m;龙口轴线下游护底长度为龙口最大水深的3~4倍,即3.5×4.75m=16.63m,取20m;则上游龙口护底总长度为35.0m(计最大水深的5~6倍。选择在龙口轴线上、下游侧,样式及位置见如下示意图。图4-4铅丝笼护底平面示意图⑵施工方法采用在上游龙口段戗堤下游侧布置一道梯形断面的拦砂坎,一是阻挡龙口段截流进占材料流失,二是雍高上游水位,使水流变急流为缓流,降低截流难度。挡坎应在预进占前进行施工,此时水位较浅,用汽车吊、履带吊和一般的小型机动船就可满足施工要求,挡坎长90m,顶宽5.0m,底宽11.0m,高3.0m,挑流坎后设置消能防冲平面护面,护面宽约3.0m。具体样式见下图。图4-5铅丝笼挡坎平面示意图采用在上游龙口段戗堤下游侧布置一道砼杩槎体的拦砂坎,一是阻挡龙口段截流进占材料流失,二是雍高上游水位,使水流变急流为缓流,降低截流难度。挡坎应在预进占前进行施工,此时水位较浅,用汽车吊、履带吊和一般的小型机动船就可满足施工要求,砼杩槎体护底及杩槎体具体样式见下图。图4-6砼杩槎体挡坎平面示意图经过三种样式及工程量比较分析,最终选用砼杩槎体挡坎样式,施工时用汽车吊直接座在戗堤上吊卸至河床内搁放,利用小型机动船在河中人工配合卸勾。表4-4护底工程量表4.4截流段施工龙口护底完成后,视上游实际来水流量“时势截流”,从左至右按龙口分区特性及料径大小逐步向前(右岸推进,直至合拢。⑴截流龙口料物平均运距约300m,戗堤顶宽20m(下游11m,设置3个卸车点同时卸料,车辆运输能力按8.0m3/车考虑,抛投强度为90车次/h;⑵截流龙口施工初始阶段,由于流速较小,采用堤头全断面推进的抛投方式,当龙口宽度30m左右时,为合龙的困难区段,采用凸出上挑角抛投法进占,在戗堤上游堤头突出抛投特大石料、铅丝石笼串体、砼杩槎体串体等,稳定堤角。⑶龙口段抛石渣料、大石料采用CAT330C(1.6m3液压反铲或ZL50(3.0m3,选用1.6m3的液压挖掘机及3.0m3的装载机进行挖装,选用20t的自卸汽车运输,在堤头上选用TY320等大功率的推土机,保证高强度连续作业。⑷龙口段抛投强度高,施工场地相对狭窄,材料使用复杂,所有车辆必须在重车编队场编队复核,确保高强度施工和抛投料正确。4.5合拢闭气龙口段基本截断水流后,水流被拦蓄在上游戗堤上方库区内,一