第07章-施工导流与基坑排水-正稿

第07章施工导流与基坑排水07.1流域水文特征本流域地处中亚热带，东距太平洋西海岸约80km，由于受高山的影响兼有山地气候的特点，受海洋季风和山地地形影响，气候湿润、温和，属中亚热带山地气候，其特点是夏季不酷热，冬短少严寒，一年四季分明，干季雨季明显，海洋性、大陆性气候兼具。灾害性天气主要有台风、暴雨、洪涝、干旱、冰雹、雷暴、雷击和低温寒害等。流域受锋面雨和台风雨影响，降雨集中在汛期4-10月，金钟坝址多年平均年降雨量1800mm。坝址年平均气温16.9℃，年平均风速1.8m/s，最大风速18m/工程所在河流为典型的山区性河流，洪水暴涨暴落，有关的水文资料见表1-1和表1-2。坝址全年及不同时段洪水流量表单位：m3/s表07.1-1频率时段1%2%5%10%20%33.3%50%9月-2月//45330318310069.710月-3月//15788.954.539.234.811月-4月//11289.365.850.537.29月-3月//45330318310069.710月-4月//16111384.965.349.7全年21401880155012901040857698坝址不同频率月平均流量表单位：m3/s表07.1-2月份频率P1234567891011125%4.549.6210.311.219.324.319.227.525.58.824.23.110%3.956.049.7010.615.922.215.726.620.97.474.072.9420%2.773.796.118.7712.719.612.719.613.66.453.462.68多年平均2.142.924.546.129.7414.19.6113.010.54.772.732.0907.2导流方式及导流标准07.本工程施工导流方式采用上下游围堰一次性断流、隧洞导流的方式，导流分四个阶段：(1)第一阶段，自2007年10月截流后至2008年4月底，为围堰挡水阶段，围堰挡枯水期洪水，来水由导流洞下泄，挡水标准为10～次年4月枯水期10年一遇，相应设计洪水流量113m3/s。2008年4月30日之前坝体（满足拦洪度汛要求的断面）填至202(2)第二阶段，自2008年5月至2008年9月，为坝体及下游围堰挡水阶段，来水由导流遂洞下泄，度汛标准为全年50年一遇洪水流量1880m(3)第三阶段，自2008年10月至2009年3月，为围堰挡水阶段，围堰挡枯水期洪水，来水由导流洞下泄，挡水标准为10～次年4月枯水期10年一遇。此阶段主要工程项目为混凝土面板、止水及坝前铺盖填筑施工。(4)第四阶段，自2009年4月导流洞下闸封堵至大坝全面完工，该阶段为初期蓄水发电期，由坝体挡水、溢洪道泄洪，采用500年一遇洪水设计。这个时段为大坝施工收尾阶段，坝顶防浪墙施工及导流洞封堵为此阶段的主要工作。各期施工导流及度汛设计标准见表07.2-1所示。施工导流及度汛设计标准表表07.2-1导流阶段导流、度汛标准设计流量(m3/s)上游水位(m)下游水位(m)泄流建筑物围堰挡水时段：2007年10月至2008年4月及2008年10月至2009年3月10～4月时段P=10%113162.0导流隧洞泄流坝体临时断面及下游围堰挡水时段：2008年5月至2008年9月全年P=2%1880201.5162.1导流隧洞泄流07.2.2(1)上游围堰挡水设计标准为枯水期10-4月时段10年一遇洪水，相应流量为113m3/(2)下游围堰挡水设计标准为全年50年一遇洪水，相应流量为1880m3/(3)坝体临时断面挡水设计标准为全年50年一遇洪水，相应流量为1880m3/07.3工作项目及进度计划安排根据施工总进度计划的安排，合理安排各分项工程，对于结构较为复杂的、施工耗时较多的、或对后续项目施工有干扰的项目尽可能赶前施工。主要结构的施工时段安排见下：1.截流戗体填筑：2007年9月11日开始至2007年10月1日2.围堰填筑及安全防护：2007年10月6日开始至2008年1月30日前完成。3.下游围堰拆除：2009年4月1日开始至2009年04月15日前完成。4.C15堵头混凝土浇筑：2009年4月15日开始至2009年5月9日前完成。5.放空钢管及闸阀安装：2009年4月1日开始至2009年4月30日前完成。6.放空管外包混凝土浇筑：2009年4月16日开始至2009年5月15日前完成。07.4导流建筑物布置及围堰设计07.4.1导流洞布置在大坝右岸，全长420m，过水断面6.5m×8.5m(宽×高)，城门洞形断面，进口底板高程157m07.4.一、围堰设计标准及地质情况上游围堰挡水设计标准为枯水期10-4月时段10年一遇洪水，相应流量为113m3/s；下游围堰挡水设计标准为全年50年一遇洪水，相应流量为1880m上游围堰轴线位置处于河道拐角处，堰顶高程162.50m时，河谷宽57.75m，堰体位于山坡坡脚和河滩地段，围堰底高程152m。左岸高程155m以下坡度20°～30°，高程155m以上及堰顶以下坡度10°～20°，覆盖层浅薄，零星分布，地表坡残积含碎石粘土层厚左岸1～2m，砂卵石层0.5～1.0m；左岸165m高程以下，地表弱风化基岩出露,基岩岩性为侏罗系南园组流纹质熔结凝灰岩；辉绿岩脉βμ2宽0.2～1.0m，高倾角与母岩接触良好。右岸坡度30°～50°，地表坡残积含碎石粘土层厚右岸1～3m，砂卵石层0.5～1.0m；右岸170m高程以下地表弱风化基岩出露，基岩岩性为侏罗系南园组流纹质熔结凝灰岩；辉绿岩脉βμ2宽0.2～1.0m下游围堰河道较顺直，堰顶高程162.6m时，河谷宽43.3m，呈“Ｖ”型，两岸山体略显不对称。河流流向北西，河床底高程152m，河边弱风化基岩出露,基岩岩性为燕山晚期钾长花岗岩。山体地形较平顺，地表坡度30°左右。二、上、下游围堰堰体设计依据上、下游围堰断面结构设计根据标书提供坝址处的地质及水文情况，结合类似工程围堰断面设计成功的经验，初步设计上、下游围堰断面结构尺寸。三、上游围堰堰体设计上游围堰采用土石围堰形式，堰顶高程162.5m，最大堰高约10.5m，顶宽7m，堰长约57.8m。围堰基础置于河床覆盖层上，堰体采用粘土心墙防渗，心墙坡度为1：0.2，顶宽1m，心墙基础开挖到基岩面。堰体上游边坡为1:2.5，下游边坡取1：2，上游边坡采用40cm厚干砌块石护坡。截流戗体设置在上游侧，按10月份10年一遇月平均流量估算，确定戗堤顶高程为159m四、下游围堰堰体设计下游围堰采用土石围堰，堰顶高程162.6m，最大堰高约10.6m，顶宽7m，堰长43.3m。上、下游边坡均为1:2，堰体采用粘土心墙防渗，心墙坡度为1：0.2，顶宽1m。截流戗体设置在下游侧，经估算确定戗堤顶高程为围堰平面布置及结构详见《导流平面布置图》(XYJZ/C7-07-01)、《围堰典型断面图》(XYJZ/C7五、围堰主要工程量堰体施工工程量表07.4-1名称工作项目工程量单位数量上游围堰覆盖层开挖m3191堰体填筑m35363粘土填筑m31236反滤层填筑m3309戗体填筑m33781干砌块石m3371下游围堰覆盖层开挖m3146堰体填筑m35455粘土填筑m3953反滤层填筑m3237戗体填筑m336507.5截流07.5根据施工总进度安排，截流时间安排在2007年10月1日，10月3日前闭气。根据《规范》SDJ338-89的规定，截流标准采用截流时段重现期5～10年的月或旬平均流量。本工程采用10月份时段10年一遇平均流量Q=7.47m07.5根据导流隧洞及围堰的布置情况，以及两岸交通条件，选择上游围堰进行截流。覆盖层为砂卵石，厚度0.5m-1m，龙口流速不大，可直接填筑，不须预抛块石。截流采用左岸向右岸单向立堵进占方式，龙口位置选在右岸，非龙口段戗堤提前进占截流戗堤与上游围堰结合，顶高程为159.0m，顶宽6.0m，上游边坡为1：2.0，下游边坡为1：1.5。由于截流设计流量很小，截流时龙口可以做到快速闭合，对截流材料没有特别要求，考虑到龙口临近闭合时流速变化较大，为减少填筑料的冲刷，龙口抛填材料粒径不小于20cm07.5一、上游围堰非龙口段施工戗堤总长约41.7米，戗堤进占由河床左岸向右岸单向进占形成龙口，根据截流后的水位，确定戗堤顶面高程159m,顶宽6m，预留龙口宽度10m。戗堤最大堤高约7m，非龙口段长约31.7米，上游坡比1:2戗堤石渣填筑工程量约3781m3,非龙口段石碴填筑约3288m3,龙口段填筑约507m进占石渣料取自左岸大坝岸坡石方开挖弃料，土料取自左岸土Ⅰ料场。沿左岸现有通往仙游城关175公路下卧至152m高程的下基坑道路进行戗体填筑。根据施工强度，机械设备拟采用1台PC220挖掘机进行修坡，配3辆自卸汽车，抛填现场TY220推土机进行推铺。在非龙口段进占将至龙口位置时，抛填物料为粒径0.2m～0.4m左右的二、下游围堰戗堤施工下游围堰石碴戗堤进占取料运输道路从现有通往仙游城关175公路引出下游左岸158施工道路。施工自2007年9月11日开始进行左岸非龙口段戗堤石碴的填筑，由左向右岸进占，预留10m长度的缺口。戗堤高程155m，戗堤总长约19m。截流后再进行缺口段的施工，戗体总工程量975m3，非龙口段填筑施工方量764m3，非龙口段提前填筑；缺口段填筑施工方量211m根据施工强度，机械设备拟采用1台PC220挖掘机进行修坡，配3辆自卸汽车，抛填现场TY220推土机进行推铺。上、下游非龙口段的施工强度不大，根据填筑来料的便利情况，可考虑上、下游围堰的非龙口段同时填筑。07.5.4龙口位置抛填物料考虑部分使用上游B#弃渣场弃料，龙口段截流需约507m3抛填物料，考虑允许流失料及备用料，共需料710m07.5.合龙计划完成时间4h，其抛投强度约为127m3/h。龙口合拢施工，石渣采用1台PC220反铲挖掘机，6辆15t自卸车装卸，龙口段配置1台207.6上、下游围堰施工07.6.1围堰施工流程截流戗体填筑施工覆盖层开挖截流戗体填筑施工覆盖层开挖心墙基础开挖粘土心墙与堰体填筑同步施工迎水面干砌块石护坡施工围堰施工流程07.6.2一、围堰粘土心墙施工由于堰基河床覆盖层厚度仅1～2m，河水不深，考虑先填戗堤及常水位以下的堰体，然后开挖围堰心墙基础的方式施工，戗堤以下粘土心墙基础开挖到基岩，上游围堰戗体的背水侧适当削坡。两侧边坡坡比均为1：0.2，粘土心墙与堆石体之间设置50cm反滤过渡层，基础开挖采用PC220反铲挖掘机，开挖顺序考虑从岸坡连接处开始，边挖边退，开挖的石渣用于两侧戗体的加高填筑，基础开挖到基岩后，两侧先填50cm反滤过渡层，采用自卸汽车卸料，推土机推入按设计尺寸填筑好的坑槽，人工配合平整，压实采用小型夯实机具进行。粘土一次性填到常水位的高程，然后随堰体填筑的升高而加高，粘土取自土Ⅰ料场，配置2辆自卸汽车。二、围堰的开挖、修坡及填筑闭气排水后，上、下游围堰的堰体填筑在干地上施工。首先完成自然河床面以下的堰坡开挖及修规施工，采用PC220挖掘机开挖及修坡，上游围堰填筑料主要利用坝基及岸坡开挖弃料，上、下游围堰石碴填筑工程量总计约10818m3，填筑料用PC220反铲挖装，配三、围堰干砌块石护坡施工自卸汽车运到堰顶自卸汽车运到堰顶PC220挖掘机理面人工配合整形施工工艺流程图迎水面采用超径块石抛石护面，护面块石体施工在截流戗体填筑完成后进行，砌筑石料利用基坑开挖的块石从堰顶坡面上卸入，采用长臂反铲挖掘机进行理砌到设计坡面，水面以上位置，必要时由人工理砌完成。干砌块石工程量371m3，方量不大。07.7基坑排水07.7.1基坑初期排水在上、下游围堰截流完成(闭气)后进行，经估算，截流闭气后基坑初期排水总量约为15600m3，土石围堰控制基坑水位下降速度1.5m/d以下，按2d泵站的设置应做到扬程低、管路短、少迁移、基础牢、便于管理、施工干扰少。本工程基坑深度3m，在上游围堰附近设2台IS100-80-125型水泵(排水量125m3/h，扬程18m)，在下游围堰附近设1台IS100-80-125型水泵(排水量100m07.7.2经常性排水主要由围堰渗水、施工弃水及雨水组成，采用水泵抽排与明沟截水相结合的方式，利用两岸山坡开挖施工道路内侧设截水沟，山坡雨水直接引出基坑。经估算，围堰基坑经常性排水强度为200m3/h，在上游围堰与大坝形成的基坑底部设一集水坑，配置2台IS100-80-125型水泵(排水量125m3/h，扬程18m)，其中一台备用；下游配置IS100-80-125型1台水泵(排水量100m除在坝基垫层处理设必要的反向排水管外，基坑经常性排水应尽可能保持下游侧优先于上游侧，防止反向渗水。07.7.2008年汛后基坑排水总量约5.7万m3，上游围堰过水，坝体及下游围堰挡水，土石围堰控制基坑水位下降速度1.5m/d以下，按7d抽干，基坑积水排水强度为340m3/h。汛期如果基坑不需要施工，可不抽水，以免下次洪水再次到来淹掉基坑还得抽水；如果基坑需要施工，可提前7-10天抽水。上游围堰配置2台IS100-80-125型水泵(排水量125m3/h，扬程18m07.8下游围堰拆除下游围堰全部折除，拆除总工程量约7600m3，安排2009年1月1日开始施工，围堰拆除2009年4月15日全部结束。下游围堰拆除时，水库已下闸蓄水，下游河道基本处于无水状态，土石围堰的拆除分层进行，用1台PC220反铲挖掘机从右至左后退挖装，配置4台1507.9导流洞下闸封堵07.9.1下导流洞下闸之前，对门槽处底坎进行人工清理，同时制作简易钢结构架，对门槽进行试槽，确保导流洞下闸封堵的顺利进行。撤离淹没线以下设备及人员。堵头封堵施工自2009年4月15日至5月09日，堵头混凝土施工总工期25天。导流洞进口下闸后，对闸门用棉絮等材料进行嵌缝止漏工作，若有少量渗水，在堵头混凝土施工前，在洞内堵头段上游侧用沙袋、粘土包等拦堵门体渗漏水，并用管道将上游渗水引至堵头下游侧，以保证堵头混凝土在干地施工。堵头段隧洞扩挖采用手风钻钻孔爆破，扩挖到设计规定的开挖断面后，清除洞壁周边所有松动的岩石，若有岩石裂缝存在，则必须清除缝隙破碎物，若遇断层带则先进行断层槽扩挖并采用混凝土岩塞处理，最后经地质验收后进行混凝土浇筑。堵头段扩挖完后，采用手风钻打锚孔，注砂浆，插锚杆，锚杆入岩深度1.5m，锚杆直径25mm，长度2.5m。07.9.2一、砼分层分块及强度分析导流洞断面尺寸6.5m×8.5m，封堵长度20m，混凝土工程量2008m3，依据设计图，对砼浇筑进行分层，堵头施工考虑整段浇筑，不设施工横缝。施工分层：全断面分成三层施工，按3m左右层高分层，浇筑仓面面积按照最大浇筑仓面确定的砼浇筑能力为：Vh=最大仓面面积*浇筑层厚/砼初凝时间=16m3/h(浇筑层厚按根据现场情况及浇筑强度，砼的入仓采用砼泵送入仓，分层浇筑至封顶。堵头混凝土施工时段2009年4月15日至2009年5月9日。二、砼浇筑运输砼由右岸拌和系统生产，运输采用混凝土搅拌车，运至浇筑地点再经混凝土泵车送入仓。三、水电布置施工用电就近变压器接线采用低压电缆接入洞内，施工用水直接取用江水。动力与照明线路分开布置，浇筑底板前动力线固定在底板以上1.8m高岩壁处，照明电缆固定在左右侧墙2.0m高处。浇筑边拱时重新布置。洞内沿线照明采用低压100W白炽灯，间距四、模板工程模板采用竹胶大模板施工，用12mm厚竹胶板制作，外围柃用6×12cm的方木组成，直立墙模板之间设外侧钢管支撑，内侧设拉条固定，基础面立模，预先在基础面打入锚筋作为拉条受力点，下层混凝土浇筑时，预先埋设“S”型钢筋钩，作为拉条受力点，模板分三层外侧设支撑及内侧设拉条。五、砼浇筑砼浇筑前，仓面经内部三检和监理工程师验收合格后,即进行砼浇捣,采用砼泵送入仓，混凝土入仓的铺料方式拟采用分层铺筑法，单层厚度50cm基础面及施工缝面浇捣时，必须先铺2～3cm厚水泥砂浆，一次性铺浆范围必须保证30min内上层砼能完全覆盖。为避免入仓面的砼堆积,需随浇随平仓,用高频振捣器及插入式振捣器结合进行振捣,振捣排列呈梅花型布置,每一位置的振捣时间以砼不再显著下沉、不出现气泡、并开始泛浆为止,振捣器位置移动不超过有效半径的1.5倍,为保证砼上下层完整结合,需插入下层砼5～10cm,浇捣过程中,做好振捣记录作为原始资料，砼浇筑保持连续进行，砼的允许间隙时间根据试验确定，若超过规定时间，严格按施工缝要求处理。有冷却水管时，覆盖混凝土要严格控制下料高度，防止冷却水管破坏，浇筑时防止碰撞灌浆管使其挪位，测缝计及测温计埋设在浇筑时按要求及时埋设。砼施工缝处理,水平施工缝采用高压水冲毛,人工凿毛辅助的处理办法，浇捣前,摊铺2～3cm水泥砂浆后进行覆盖，横缝需冲洗干净，以利接缝灌浆。六、堵头冷却埋设时水管按设计图纸布置埋设。水管埋设根据通水计划就近引入堵头下游侧，引入的水管应排列有序，作好标记记录。引入的主管布置不得过于集中，以免混凝土局部超冷。冷却水管采用φ25mm的镀锌钢管，砼内预埋冷却水管间距按2×3m考虑，离侧面1m，第二层以上冷却水管埋设与混凝土浇筑交替进行，即当混凝土浇筑到预埋位置时，现场埋设冷却水管，避免提前埋好管子在混凝土浇筑过程中很容易损坏，冷却水管统一引到堵头的外侧。管口朝下弯，管口长度不小于0.15m，并对管口妥善保护，防止堵塞。所有立管均引至模板附近，立管管间间距不小于1.0m。，每个浇筑块的冷却水管独立通长布设。混凝土浇筑前和在浇筑过程中对已安装好的冷却水管进水通水检查，通水压力0.3～0.4Mpa，如发现堵塞及漏水现象，立即处理。在混凝土浇筑过程中，设专人值班监视，避免水管受损、堵塞。后期冷却通水前一个月对埋设的冷却水管进行通水检查，对不通或微通的水管作处理。初期通水冷却控制混凝土内部最高温度不超过设计规范允许值，通水直接取用江水，冷却时控制混凝土与冷却水之间的温差不大于20℃，控制堵头混凝土降温速度每天不大于1℃。在混凝土浇筑收仓后12小时内开始通水，水管通水流量不小于18升/分，通水时间10～15d堵头灌浆前，对堵头混凝土需进行后期通水冷却，后期通水冷却要求如下：(1)后期通水冷却一般在堵头混凝土一期冷却后进行，通水时间以堵头达到灌浆温度为准。(2)通水冷却后的温度需达到设计规定的堵头混凝土接缝灌浆温度，控制堵头实际接缝灌浆温度与设计接缝灌浆温度的差值在+1℃和-2(3)后期通水冷却结束后，需检查横缝的张开度(不小于0.5mm)，以满足灌浆要求。七、堵头灌浆堵头灌浆按照先回填、固结后接缝灌浆的顺序施工，灌浆严格按照设计图纸明确的灌浆压力进行作业，接缝灌浆开始作业的时间及堵头混凝土冷却的时间和达到的温度按设计的要求进行。07.9.3启闭机回收在导流洞进口门槽左侧169m高程设置平台，在导流洞下闸之前，准备好一台轮胎式25t汽车吊机和一辆20t自卸车，相关工作人员就位，导流洞钢闸门下放后，立即折除启闭机，汽车吊吊运启闭机至20t自卸车，沿右岸170m施工道路接上坝顶公路撤离，启闭机运往业主指定地点。07.10放空管埋设07.10.1放空管进口排架混凝土浇筑于08年2月1日开始至03月31日结束；出口混凝土及启闭房混凝土浇筑于09年5月1日开始至6月12日砼由右岸拌和系统生产，运输采用汽车或6m插入式振捣器振捣混凝土，工人应按操作规程操作，确保混凝土密实。混凝土标号为C20，采用3级配，混凝土浇筑完毕后应及时洒水养护。07.导流洞下闸蓄水后，开始放空管及闸阀安装，于2009年4月1日开工至4月30日。外包混凝土浇筑于2009年4月16日开工至5月15日完工。外包混凝土标号C15，方量2636m3，混凝土在放空管安装完成后，常规人工立模，施工由里到外逐个浇筑，模板采用木模。运输采用07.11施工期度汛07.11.12008年汛期，上游围堰过流，大坝采用临时度汛断面挡水，来水由导流隧洞泄流，度汛标准采用全年50年一遇洪水，流量Q=1880m3/s，相应上游水位为201.5m，下游水位为162.107.11.2度汛保证措施1.汛前成立防汛小组，负责防洪工作，保证24小时有人值班，准备必要的人员、材料、设备，并保证人员材料设备能及时调用。2.严格按照工程度汛面貌要求，监督检查与施工度汛有关的各项工作是否已达到度汛面貌要求，确保度汛安全。3.按照《水电基本建设工程防汛管理暂行条例》，承担防汛责任和义务。积极与气象、水文部门取得联系，建立完善的水情、气象预报系统。4.汛前应组织人力对坝前的施工排水设施进行全面检查和疏通，保证排水设施畅通。07.12质量保证要求07.12(1)认真做好围堰的粘土心墙基础截水槽清挖工作，特别是上游围堰，挡水高度较高，心墙基础截水槽基础应在施工员的监护下进行开挖；(2)两岸边坡与粘土心墙的结合处应挖斜槽，使防渗体嵌入山体以确保防渗效果；粘土料应认真选好，并做粘土料的土工试验，确保渗透系数满足设计要求；(3)围堰的填筑采用分层压实的方式填筑，确保堰体填筑料的压实干容重指标符合设计要求；(4)认真做好围堰迎水面的护面结构施工，每年的汛前或每次洪水过后，由专人对围堰结构进行检查，有冲损的部位要及时修复。07.12砼浇筑过程中，其分层、分块，浇筑顺序、铺料厚度