水井式溢洪道施工方案设计

水井式溢洪道施工方案设计一、工程概况1.1结构组成与设计参数本工程为高水头水利枢纽配套的水井式溢洪道，设计泄洪流量1200立方米/秒，总水头150米。结构体系由环形溢流堰、喇叭口渐变段、竖井、弯管段、泄水隧洞及消能设施六部分组成。环形溢流堰采用圆锥台形实用堰，堰顶高程320.00米，堰顶直径28米，堰高5米，配置6扇弧形闸门（单扇宽4.5米），闸门运行时降入门室内。喇叭口曲线轮廓按水流自由射流轨迹设计，进口半径15米，与竖井连接段采用1:3渐变收缩。竖井为钢筋混凝土圆形结构，上部直径8米，下部收缩至6米，井深65米，底部通过90°弯管与泄水隧洞衔接，弯管中线弯曲半径20米（3.3倍洞径）。泄水隧洞全长480米，采用城门洞型断面（宽×高=6m×7.2m），纵坡1:20，进口段设置通气孔（面积4.5平方米）。消能段采用挑流鼻坎设计，鼻坎高程245.00米，挑射角度15°。1.2工程地质与水文条件场地地层分布自上而下为：①素填土（厚0.5-1.2m）；②中风化砂岩（厚5-8m，饱和抗压强度35MPa）；③微风化花岗岩（揭露厚度>50m，完整性系数0.85）。地下水位埋深12-15m，对混凝土结构具弱腐蚀性。施工期需控制库水位不超过310.00米，非汛期（10月-次年3月）降雨量占全年35%，最大日降雨量150mm。二、施工总体部署2.1施工分区与流程Ⅰ区（地面结构区）：环形堰及闸门室施工，采用"先堰体后闸门"的顺序，优先完成堰体混凝土浇筑，待强度达85%后进行闸门轨道安装。Ⅱ区（地下结构区）：竖井与隧洞施工，采用"自上而下、先井后洞"的顺序，竖井开挖至弯管段时同步进行隧洞导洞施工。Ⅲ区（消能区）：挑流鼻坎及下游护坦施工，安排在隧洞贯通后实施，避免交叉作业干扰。2.2施工平面布置沿溢洪道轴线300米范围设置施工控制网，布设3个GPS基准点和8个高程控制点。在环形堰外侧50米处布置主便道（宽8米，C20混凝土硬化），连接材料堆场与竖井井口。临时设施区设置钢筋加工棚（40m×20m）、模板堆放区（30m×15m）及混凝土搅拌站（HZS90型，生产能力90m³/h），采用2.5米高彩钢板围挡隔离。在竖井井口周边设置环形排水沟（宽0.6m×深0.8m）和集水井（3m×3m×4m），配置4台Φ150mm泥浆泵排水。2.3施工进度计划总工期480天，关键线路为：施工准备→竖井开挖→隧洞贯通→环形堰混凝土浇筑→闸门安装→系统调试。其中竖井开挖（65米）计划60天，平均日进尺1.1米；隧洞开挖（480米）计划150天，平均日进尺3.2米；环形堰混凝土分8仓浇筑，总方量2800m³，计划45天完成。三、主要施工方法3.1测量控制体系采用全站仪按二级导线精度建立平面控制网，测角中误差≤2.5″，边长相对误差≤1/100000。高程控制采用三等水准测量，每公里高差中误差≤6mm。竖井施工中，通过井口设置的强制对中装置进行投点，每50米进行一次井壁铅垂度检测（允许偏差≤50mm/50m）。隧洞施工采用激光导向仪定位，每100米设置一个导线点，贯通误差控制在横向≤150mm、竖向≤50mm。3.2竖井开挖与支护开挖工艺：采用"钻爆法+机械出碴"施工，井口20米范围采用Φ108mm管棚支护（管长6m，环向间距0.5m）。上部30米（直径8米）采用环形开挖预留核心土法，炮孔布置为周边眼（Φ42mm，间距50cm）、辅助眼（间距80cm）、掏槽眼（楔形掏槽，深度2.5m），单循环进尺2.0米，炸药单耗控制在0.8kg/m³。下部35米（直径6米）采用全断面开挖，配备液压抓岩机出碴，有轨运输至井口提升。支护体系：喷射C25混凝土（厚15cm）+Φ25锚杆（长3.5m，间距1.2m×1.2m）+Φ8@200×200钢筋网。在岩层破碎带增设Φ200mm超前注浆管（长5m，注浆压力2.0MPa），止水采用Φ50mm遇水膨胀止水条+双组分聚硫密封胶。3.3环形堰混凝土施工模板工程：采用18mm厚酚醛覆膜胶合板（尺寸2440×1220mm），背楞为100×100mm方木（间距30cm），支撑体系采用Φ48×3.5mm满堂脚手架（立杆间距60×60cm，步距120cm）。堰体曲线段采用定制弧形模板，每块宽度50cm，通过调节丝杆控制弧度（允许偏差±3mm）。混凝土工程：采用P.O42.5R水泥，骨料为5-20mm连续级配碎石，掺加粉煤灰（掺量15%）和聚羧酸减水剂（掺量0.8%）。混凝土坍落度控制在180±20mm，采用溜槽入仓，分层厚度50cm，使用Φ50mm插入式振捣器（振捣时间20-30s）。在堰体与地基接触面设置30cm厚C20混凝土找平层，铺设Φ16@200双向钢筋网，沿环向每15米设置伸缩缝（宽2cm，填塞沥青木板）。3.4闸门安装工艺闸门轨道安装采用"三线控制法"，即中心线、高程线、垂直度控制线，轨道安装偏差：高程±3mm，侧向弯曲≤1mm/2m，接头错位≤0.5mm。弧形闸门吊装采用250t汽车吊（主臂长36m，作业半径8m），吊装前进行门叶整体组拼（偏差≤2mm），安装后做无水启闭试验（全行程3次，记录启闭力与时间）。液压启闭系统安装包括6台双作用液压缸（缸径200mm，行程5m）及PLC控制系统，同步误差控制在±50mm以内。3.5隧洞施工关键技术开挖方法：泄水隧洞采用新奥法施工，导洞（2.5m×2.5m）超前主洞15-20m，主洞开挖采用光面爆破，周边眼间距45cm，抵抗线60cm，装药集中度0.25kg/m，开挖轮廓平整度≤150mm。衬砌施工：采用12m长钢模台车（面板厚10mm），混凝土分两次浇筑（底板→边顶拱），底板浇筑后养护7天再进行边顶拱施工。施工缝设置Φ100mm遇水膨胀止水环，环向间距30m设置变形缝（宽3cm，内填SR塑性止水材料）。四、质量控制标准4.1关键工序质量要求项目允许偏差检验方法检验频率环形堰轴线±5mm全站仪每10m测一点竖井铅垂度≤50mm/全高测斜仪每20m测一次隧洞断面尺寸+150mm,-50mm激光断面仪每50m测一个断面混凝土抗压强度≥设计值95%回弹法+钻芯取样每500m³一组试块闸门启闭力≤设计值110%拉力计启闭试验时测量4.2特殊过程控制大体积混凝土施工：环形堰基础混凝土（最大仓面300m³）采用"双掺技术"（粉煤灰+矿粉），水泥用量控制在280kg/m³，入仓温度≤28℃，内外温差≤25℃，预埋DTS分布式光纤测温系统（测温点间距1.5m），当温升超过35℃时启动通水冷却（流量15m³/h）。空蚀防护处理：对竖井底部及弯管段采用"环氧砂浆+不锈钢复合钢板"防护，钢板厚度3mm，采用螺栓固定（间距20cm×20cm），接缝处用环氧胶泥密封。五、安全文明施工5.1高风险作业管控竖井作业安全：井口设置1.2m高防护栏杆，配备防坠器（承载能力≥15kN），井内每10m设置避难平台。提升系统采用双滚筒卷扬机（容绳量200m），设置过卷保护装置（动作行程0.5m）。爆破作业采用电雷管起爆网络，起爆前撤离半径≥300m，爆破后通风30分钟方可进入工作面。有限空间作业：隧洞施工配备四合一气体检测仪（O2、CO、H2S、可燃气体），O2浓度低于19.5%时启动轴流风机（风量≥200m³/min），作业人员配备自吸式长管呼吸器。5.2环境保护措施施工废水处理采用"三级沉淀+一体化净水器"工艺，处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。弃渣场设置挡渣墙（高3m，顶宽1m）和截排水沟（梯形断面，底宽0.8m），弃渣分层碾压（压实度≥90%），表面覆盖20cm厚耕植土并播撒草籽绿化。六、应急预案6.1地质灾害应急成立边坡监测小组，在竖井周边布设12个沉降观测点，监测频率1次/天，当日变形量超过5mm时启动预警。储备应急物资：编织袋5000条、Φ200mm钢管200m、柴油发电机（200kW）2台，应急响应时间≤30分钟。6.2设备故障应急针对竖井提升系统故障，配备备用提升设备（5t手拉葫芦2台），制定"三步救援法"：①立即启动通讯系统（井下设置声光报警器）；②下放救生吊篮（承载能力500kg）；③启用备用电源系统。七、验收标准与流程7.1分部分项验收隐蔽工程验收：包括地基处理、锚杆抗拔力（设计值150kN，检测数量5%）、止水安装等，验收前需提供地质雷达检测报告（扫描分辨率≤2cm）。功能性试验：泄水隧洞进行充水试验（设计水头1.1倍，持压30分钟），渗水量≤20L/min·km；闸门进行动水启闭试验（流量500m³/s时测试），记录启闭时间与振动参数。7.2竣工验收资料需提交的关键资料包括：①施工测量成果表（含竖井、隧洞贯通测量报告）；②混凝土抗压强度