电站配套水库工程施工工序和特殊工序的施工方法.doc
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1、电站配套水库工程施工工序和特殊工序的施工方法1.1 施工导流与水流控制1.1.1 导流方式及导流标准(1)导流方式:本工程河床较窄,河床呈不对称“V”型,左陡右缓,采用隧洞方式导流。(2)施工导流布置原则:不降低合同规定的施工导流洪水标准和建筑物安全渡汛的标准。不改变永久建筑物布置型式和主要尺寸及高程不降低围堰挡水和永久建筑物临时挡水的设计标准。(3)导流工程的进度控制期限:本工程导流洞工程已于2003 年6 月初开始施工,2004 年3 月上旬主河道截流。坝肩及溢洪道开挖分别于2003 年10 月开始,坝基部分开挖于2004 年4月上旬至5 月中旬进行。坝体填筑于2004 年5 月16 日至
2、2004 年12 月底进行。混凝土面板浇筑于2005 年1 月初至3 月底进行。该工程要求2005 年10 月初下闸蓄水。(4)施工导流特点结合施工总进度计划,并利用“运筹学”的原理对土石方进行统筹安排:上游围堰及下游围堰均利用坝肩开挖料碴进行填筑,以缩短开挖料碴转移的运距,加快施工进度,并降低施工成本。直接采用PC400-5 型挖掘机装碴由右岸运至上游进行土石围堰的填筑,并尽快形成高喷灌浆平台,为后续工序作好铺垫。由于河床覆盖层为强透水层,结合坝基坑开挖深度及围堰使用要求,需对上、下游围堰进行高喷防渗处理(经计算,上游围堰1390m 高程以上采用土工膜防渗,下游围堰1385m 高程以上采用土
3、工膜防渗)。根据总体施工进度计划,上游围堰安排在2004 年4 月5 日前高喷防渗板墙施工完毕,随即进行上部堰体填筑(土工膜防渗)施工,并于2004 年4 月15日前施工完毕。下游围堰安排在2004 年4 月10 日前高喷防渗板墙施工完毕,随即进行上部堰体填筑(土工膜防渗)施工,并于2004 年4 月15 日前施工完毕。2005 年6 月上旬上游围堰拆除完毕,下游围堰安排在2005 年6 月下旬拆除完毕。2005 年10 月初导流洞下闸蓄水,随即进行导流洞封堵。(5)导流工程施工的重点难点分析根据施工总进度计划,结合导流工程的特点分析,本导流工程施工的重点及难点主要表现在如下几个方面:在进行上
4、、下游围堰施工时,如何保证高喷防渗墙防渗效果,是本工程施工的重点及难点之一;在进行围堰拆除时,由于高喷砼防渗墙与主体工程相距较近,如何确保拆除时的爆碴块度及控制爆破振动对坝体安全运行的影响、确保围堰拆除时不对其它工程造成破坏,必须采用控制爆破技术,施工难度大、技术含量高。是本工程的重点、难点之二;为防止围堰被水流冲刷进而危及堰体运行安全。故在围堰迎水面采用块石护坡进行保护。(6)主要合同工作内容本合同招标图纸所示的围堰施工和水流控制工程,其工程项目包括:坝址区的截流;坝址区上下游横向围堰;坝址区安全渡汛、防护工程;建筑物的基坑排水;导流建筑物下闸和封堵;上述工程项目的工作内容包括部分建筑物的设
5、计和施工;材料和设备的供应和试验检验;设备的安装、运行和维护;临时建筑物及其设施和设备的拆除以及本合同规定的质量检查和验收等工作。(7)导流标准:本工程采用隧洞导游方案进行施工,主体工程为混凝土面板堆石坝。总库容为3357 万m3,属大(2)型工程。临时建筑物为级。导流方案如下:2004 年3 月至2005 年9 月:左岸导流洞过流;设计洪水频率为全年10 年一遇,相应流量Q=392m3/s;导流方案及导流标准表保护对象导流时段挡水标准流量过流部位挡水建筑物基坑开挖及坝体填筑200403200505全年P=10%392/s左岸导流洞上、下游土石围堰1.1.2 上、下游围堰设计(1)设计依据招标
6、及合同文件技术条款及招标图纸防洪标准GB5020194;水利水电建设工程验收规程SL2231999;水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范SLl7496;水工建筑物水泥灌浆施工技术规范SL6294;水利水电工程施工组织设计规范SDJ33889;水电站基本建设工程验收规程SDJ27588;水工混凝土施工规范SDJ20782;设计标准(2)设计标准及原则设计洪水标准根据招标文件,本工程设计洪水标准如下:围堰按全年P=10%洪水标准设计。挡水时段为2004 年3 月至2005 年5 月。相应洪水流量Q=392/s。设计原则:不降低合同规定的施工导流洪水标准和建筑物安全度汛的标准;不改变永久建筑物布置型
7、式和主要尺寸及高程;不降低围堰挡水和永久建筑物临时挡水的设计标准。(3)水文气象响水水库位于南盘江水系黄泥河支流新桥河的上游,处于云贵高原黔中过度带的斜坡部位和南盘江、北盘江支流的分水岭地带,属亚热带季风气候。坝址地理位置为东经104 35,北纬25 28,坝址以上河长28.3km,流域形状呈扇形分布,流域面积412.7k ,多年平均流量12.7/s。降雨本流域属亚热带季风气候区,位于云贵高原南面的迎风坡,雨量丰沛,据流域内乐民雨量站1965-1999 年降雨资料统计,多年平均年降雨量1662.8mm。气温坝址多年平均气温15.2,最冷月(1 月)平均气温6.3,最热月(7 月)平均气温20.
8、6。极端最高气温34.6,极端最低-7.9。风向、风速区内多年平均风速1.7m/s,多年平均最大风速17m/s,极端为40m/s(风向SW,1965 年6 月28 日)。风向48 月主要为偏SW 风,其余月份主要为NE 风。湿度、蒸发多年平均相对湿度77%,多年平均日照时数1594.3h,多年平均年蒸发量为1509.0mm(口径为20cm)。施工期洪水响水水库施工洪水成果表 位:/s频率()三个月二旬12.63.25四个月二旬11.63.25五个月二旬11.64.25六个月二旬11.6.5.25七个月二旬10.65.20全年279.188.193.3260311583555.467.772.6
9、2022434751038.952.757.01601913922024.338.141.6118141310509.8519.922.163.676.1201月日 水位-库容关系曲线简表水位(m)库容(104)012345678913800.0000.0370.0730.1100.1460.1830.2200.2560.2930.329139012.1312.6113.0913.5714.0514.5315.0115.4915.9716.45140079.1980.5081.8283.1384.4485.7587.0788.3889.6991.001410235.3237.6240.0242
10、.4244.8247.1249.5251.9254.3256.61420502.2505.7509.2512.7516.2519.6523.1526.6530.1533.61430877.2882.2887.2892.2897.2902.3907.3912.3917.3922.41440143814451453146014681475148314901497150514502265227622872298230923202331234223532364146034933509352535413557357435903506362236381465430143204339435843764395
11、4414443344524471响水水库坝址水位流量关系简表水位(黄海.m)012345678913843.045.048.0411.114.217.320.424.228.733.9138539.846.453.761.770.479.889.910111212413861371511651801962122282442602761387292308324340356372388404420436138845247149051053155157159261463613896576797017237447667888118378641390890916942968994102010501070
12、1100113013911160119012201250128013101340图1-1 响水水库坝址水位流量关系曲线 (4)围堰结构类型及方案选择由于本工程施工工期紧,上下游围堰所处部位覆盖层厚05m,且结构松散、强透水,不具备修建混凝土围堰或浆砌石挡水围堰的条件,因此,结合本工程的实际情况,上、下游围堰全部采用土石不过水围堰,围堰下部采用砼高喷板墙作为防渗体,围堰上部采用双层土工膜作防渗体。经过对导流工程挡水建筑物的反复调整、优化,并对水力学反复计算,确定导流工程挡水建筑物结构特性及导流标准如下表所示。导流工程挡水建筑物结构特性表项 目堰顶宽度(m)轴线长度(m)堰顶高程(m)最大堰高(m
13、)上游围堰10861400.819.4下游围堰6521388.49.0上、下游围堰导流标准表项 目设计洪水频率相应洪水流量挡水时段相应水位(m)上游围堰全年P=10%392/s2004032005051400.00下游围堰全年P=10%200403200505138763(5)围堰结构设计上游围堰堰顶高程的确定由响水水库施工洪水成果表表中查得全年(P=10%)相应流量Q=392/s,相应天然河水位为1387.61387.7m 之间,上游围堰水位1400.00m,下游围堰水位1387.63m。上游围堰顶部高程按下述公式计算:H 上=h 下+Z+式中H 上上游围堰堰顶高程(m);h 下下游水面高程
14、(m);Z上下游水位差;安全超高,根据水利水电工程施工组织设计规范(GBJ-338),取0.8m;上游围堰堰顶高程H 上=1387.63+(1400.00-1387.63)+0.8=1400.8m,取定上游围堰堰顶高程:1400.8m。上、下游边坡坡比均为1:2.0,结合基坑开挖出碴道路布置需要,取定上游围堰堰顶宽度10m,最大底宽96 m,最大堰高19.4m。下游围堰堰顶高程的确定下游围堰顶部高程按下述公式计算:H 下=h 下+式中H 下下游围堰堰顶高程(m);h 下下游水面高程(m);安全超高,根据水利水电工程施工组织设计规范(GBJ-338),取0.7m;下游围堰堰顶高程H 下=1387
15、.63+0.7=1388.33m,取定下游围堰堰顶高程:1388.4m。上、下游边坡坡比均为1:2.0,结合基坑开挖出碴道路布置需要,取定下游围堰堰顶宽度6.0m,最大底宽42 m,最大堰高9m。防渗体结构设计由于上游围堰所处部位覆盖层厚05m,结构松散,河床中砂卵砾石层厚3.55m,结构稍密中密,砂卵石层渗透系数K=(1.83.0)10-1cm/s,属强透水层。结合我单位多年来的施工经验,堰体防渗结构宜采用高压旋喷灌浆防渗方案。上游水位为1390 m 时,导流洞过流能力计算左岸导流洞底宽6m、高7m,直墙高5.25m,为城门洞型。上游水位为1390m 时,进口正常水深为5 m,按明渠均匀流计
16、算过水能力:Q=vA=ACRiA过水断面积;v流速,m/s;R水力半径,m;C谢才系数,m1/2/s;C=R1/6/n,n =0.014。i=0.0056经计算,上游水位为1390.00m 时,导流洞过水能力为243.9/s,而戗堤填筑高程为1390m 时,其截流流量为Q=38.9m3/s。故围堰防渗可采用下部(1390m以下)进行高喷防渗处理,上部(1390m 以上)进行双层土工膜防渗的联合防渗体结构设计。1390m 高程高喷防渗墙与上部土工膜相结合处采用1m1m、C20 混凝土条带接头。同理,下游围堰防渗可采用下部(1385m 以下)进行高喷防渗处理,上部(1385m 以上)进行双层土工膜
17、防渗的联合防渗体结构设计。1385m 高程高喷防渗墙与上部土工膜相结合处采用1m1m、C20 混凝土条带接头。根据围堰布置特点及使用期限,上、下游围堰高喷防渗墙轴线与围堰轴线相同。按单排孔设计,孔距1.2m,孔深进入基岩50cm。上游防渗体轴线长48m,下游防渗体轴线长38m。上游布置高喷灌浆孔41 个,最大孔深11.6m,高喷板墙工程量476。下游布置高喷灌浆孔33 个,最大孔深10.0m,高喷板墙工程量476。平面布置见施工导流平面布置图(图号:盘南响水坝投04)所示,结构断面见围堰结构图(图号:盘南响水坝投05),纵剖面见围堰纵剖面图(图号:盘南响水坝投06)。(6)围堰边坡安全稳定计算
18、经采用圆弧滑动面法进行计算,得围堰边坡稳定系数如下表:围堰边坡稳定计算结果表堰体名称运行工况边坡最小安全系数上游围堰全年P=10%,Q=392/s, 迎水面水位1400.00m,基坑无水。迎水面边坡1.25背水面边坡1.24下游围堰全年P=10%,Q=392/s, 迎水面水位1387.63m,基坑无水。迎水面边坡1.32背水面边坡1.36(7)堰面结构设计围堰迎水面全部采用块石护坡保护的方式进行施工。上游围堰迎水面全部采用块石护面,顶部厚1.0m,底部厚5.0m。下游围堰迎水面全部采用块石护面,顶部厚1.0m,底部厚3.5m。(8)围堰工程主要设计工程量围堰工程主要设计工程量表堰体型式部位项目
19、名称工程量备注土石围堰上游围堰围堰轴线长86m护坡块石干砌2204夹土石碴填筑23070反滤层559戗堤块石4988双层土工膜9781390m 以上接头混凝土48C20高喷轴线长48m孔距1.2m高喷最大孔深11.6 m高喷板墙面积472下游围堰围堰轴线长52m护坡块石干砌561夹土石碴填筑4550反滤层120排水棱体754双层土工膜2081385m 以上接头混凝土38C20高喷轴线长38m孔距1.2m高喷最大孔深10.0 m高喷板墙面积2871.1.3 截流施工(1)截流标准、时段选择上游围堰截流时间选在2004 年3 月1 日,根据响水水库施工洪水成果表,查得P=10%时,三个月二旬(12
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