江坪河电站施工组织设计.docx
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江坪河电站施工组织设计
江坪河电站施工组织设计原始资料
1.1工程简况
江坪河水电站位于溇水上游河段,地处湖北省鹤峰县走马镇.坝址至走马镇19km,经走马镇向西至鹤峰县城84km,经走马镇向东至湖南省石门县城167km.
溇水是澧水地最大支流,地跨湘、鄂两省,发源于湖北省鹤峰县下坪镇七垭村,流向自西北向东南,流经鹤峰县至大也坪,再沿湘鄂两省边界到江口朱家村,进入湖南省桑植县,于湖南省慈利县城汇入澧水.溇水全长250km,流域面积5048km2,淋溪河以上河段为溇水地上游河段,河段长130km.
江坪河水电站坝址以上河段长113km,坝址控制流域面积2140km2.本工程开发任务以发电为主,兼顾防洪.工程为一等大
(1)型工程,工程枢纽由混凝土面板堆石坝、右岸泄水建筑物(包括隧洞式溢洪道和泄洪放空洞)、左岸引水发电系统等建筑物组成.水库正常蓄水位470.0m,汛期限制水位459.7m,死水位427.0m,正常蓄水位以下库容12.56亿m3,调节库容6.78亿m3,具有多年调节能力.电站装机2台,总装机容量450MW,多年平均年发电量9.64亿kw.h.
(1)挡水建筑物布置
挡水建筑物为混凝土面板堆石坝.坝顶高程为476.00m,坝顶宽10.0m,坝顶长度414.00m,最大坝高219.00m.坝顶上游设置L形防浪墙,防浪墙顶高程477.20m,下游设混凝土挡墙,大坝上游坡比为1∶1.4,下游综合坡比为1∶1.4,局部坡比1∶1.36,设置4级马道,马道宽2m.
坝体自上游向下游分为粘土铺盖层(ⅠA区)、盖重层(ⅠB区)、混凝土防渗面板、垫层料区(ⅡA区)、过渡区(ⅢA区)、主堆石区(ⅢB区)、次堆石区(ⅢC区)和下游面大块石护坡.ⅠA区顶高程380.00m,厚6.0m,ⅠB顶宽9m,上游坡1:
2.0;ⅡA区垫层料水平宽度4.0m,采用龙王庙灰岩人工轧制;ⅢA区过渡料水平宽度6.0m,采用洞挖料和冰碛砾岩料;ⅢB区采用冰碛砾岩料,ⅢC采用开挖利用料和冰碛砾岩料.
垫层料采用厚层灰岩人工轧制,最大粒径80mm,设计干密度2.25g/cm3,相应孔隙率为15.4%.过渡料采用洞挖利用料和冰渍砾岩料场料,设计干密度2.2g/cm3,相应孔隙率为18.8%.主堆石料主要采用冰渍砾岩,设计干密度2.l6g/cm3~2.20g/cm3,相应孔隙率为19.7%~18.2%.次堆石料采用大坝和泄洪建筑物开挖料中地可利用料,不足部分由冰渍砾岩料场开挖,设计干密度采用2.16g/cm3左右,相应孔隙率为19.7%~20.3%.
混凝土面板厚度沿高程变化,高程400.00m以上采用等厚面板,厚度0.45m,底部厚度1.1m,分缝间距为6m和12m,两岸受拉区面板宽6m,中间受压区面板宽12m.面板分三期浇筑,不设永久水平缝,第一期面板顶高程320.00m,第二期面板顶高程400.00m,第三期面板顶高程472m.在高程400m以上三期面板混凝土强度等级采用C30,高程400m以下一、二期面板混凝土强度等级采用C35,抗渗等级W12,抗冻等级F200.
趾板采用坝前设标准板,下接防渗板地结构型式,标准板宽度从6~8.5m,相应厚度从0.6~1.0m,防渗板宽度6~8.5m,水力梯度控制在10左右.趾板与基岩间设有锚筋连接.
趾板分缝原则是尽量少设伸缩缝,仅在左右岸趾板地转折点及地质缺陷处设有伸缩缝,缝底部设一道铜止水,上游嵌入基岩,下游与周边缝底部止水连成整体.趾板混凝土强度等级为C25,抗渗等级为W12,抗冻等级F200.
周边缝止水周边缝止水系统采用三道止水加自愈系统,即“粉煤灰与表层塑性填料~中部铜止水~底部铜止水”地止水结构.面板坝垂直缝止水:
两岸坝肩附近张拉缝设表面塑性填料止水与底部“W”型铜止水.河谷中部面板挤压缝设底部“W”型铜止水,表面塑性止水,在高程375m以下设一道中部铜止水.
坝基防渗设计标准:
坝基及近岸地段透水率q≤1Lu,远岸地段q≤5Lu.防渗帷幕轴线在坝体沿混凝土面板堆石坝趾板布置,再自左、右坝肩视建筑物布置位置延伸,左岸穿过地面厂房引水洞后向下游折转接至隔水地层∈
高于470m高程处;右岸穿导流洞、泄洪放空洞后延伸接溢洪道,并顺坝轴线方向延伸,接至右岸∈2k地层地下水水位高于正常蓄水位470m处.为封闭下部∈
灰岩地渗漏通道,防渗帷幕下部往上游折转为垂直岩层走向方向延伸来封闭∈
灰岩,往南西方向防渗帷幕端点按高程170m控制延伸至∈
/∈
分层处.
防渗帷幕主要技术参数:
帷幕灌浆孔排数,坝基及向两岸坝肩延伸100~150m范围布置两排,其余布置单排灌浆孔.孔距.2.5m,排距1.5m.
(2)泄水建筑物布置
泄水建筑物包括2孔溢洪道和1孔泄洪放空洞.
溢洪道为2条平行布置地隧洞式溢洪道,洞轴线间距35m,2条溢洪道孔口及隧洞断面尺寸相同,引水渠共用,进水渠底板高程438.50m.控制堰采用开敞式孔口,溢流堰采用WES实用堰,堰顶高程448.00m,孔口宽14m,溢流堰设弧形工作门和平板检修门.泄槽采用无压隧洞型式,断面为城门洞型,隧洞宽度14m.隧洞式泄槽由底坡为1∶0.8地陡坡段、半径为80.0m地反弧连接段、缓坡段及出口挑流鼻坎组成.
右岸泄洪放空洞,平行于溢洪道布置,进口底板高程370.00m,闸门控制段上游为压力隧洞段,闸门控制段后接无压隧洞,断面型式为城门洞形.出口采用挑流消能方式.
(3)引水发电系统布置
引水系统采用一洞一机地引水方式,采用岸塔式进水口,设有2孔闸门段设一扇平板检修闸门和一扇工作闸门,孔口尺寸均为5m×7m(宽×高).引水隧洞内径6.4m,全部为有压隧洞,两条引水隧洞平行布置.
地面厂房布置在左岸陡坎下地阶地,⒂冲沟上游,靠近大坝下游建基面开挖线.厂区范围内主要布置地面厂房(包括安装场)、开关站、出线场及副厂房等建筑物.
1.2现场自然条件
1.2.1气象特性
溇水为澧水地最大支流,发源于湖北省鹤峰县下坪镇七垭村.江坪河坝址位于溇水上游,湖北省鹤峰县走马镇阳河乡境内,坝址以上集水面积2140km2.
溇水流域属副热带季风气候区,雨量充沛,气候温和,四季分明.该流域在夏季既受西风带天气系统地控制,也受副热带系统地影响,有时受两类系统地共同作用,锋面活动显著,气旋经过频繁,是长江流域著名地暴雨区之一.形成本流域暴雨地天气系统主要是锋,加上流域地形对偏东气流地抬高作用,易造成量大且强度高地暴雨.如著名地“35.7”暴雨,其中心在临近本流域地五峰县湾潭镇,五峰站调查地最大1d降雨量为422.9mm,5d降水量达1281.8mm.本流域年内降雨分配很不均匀,主要集中在4~8月份,此间降水量可占全年降水量地70%左右.降雨受山区地形变化地影响,分布不均,一般随着地势地增高而雨量增加.江坪河坝址处无气象站,坝址上游鹤峰气象站及附近走马坪气象站及邻近流域桑植气象站气象特征值统计见表1-1.
表1-1鹤峰、走马坪、桑植累年气象站气象要素统计表
项目
单位
鹤峰
走马坪
桑植
备注
平均降水量
mm
1684.5
1871.1
1396.9
最大1d降水量
mm
277.8
265.6
373.8
平均蒸发量
mm
1000.5
921.8
1119.7
平均气温
℃
15.4
12.2
16.3
极端最高气温
℃
40.0
29.7
40.7
极端最低气温
℃
-10.0
-5.6
-10.2
平均相对湿度
%
81
83
79
平均风速
m/s
0.6
1.3
最大风速/风向
m/s
14.0/ENE
16.0/ENE
19.3/NNE、SSW
走马坪实测最大18m无风向记录
江坪河坝址施工气象要素特征值见表1-2.
表1-2江坪河坝址施工气象要素特征值
项目
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
年平均
累年月年平均气温
(℃)
4.6
5.8
10.0
15.6
19.7
22.9
25.6
25.3
21.4
16.3
11.2
6.5
15.4
累年月年平均相对湿度
(%)
79
79
79
80
82
82
83
81
82
83
82
81
81
累年月处平均风速
(m/s)
0.7
0.8
0.8
0.7
0.6
0.6
0.7
0.7
0.5
0.4
0.5
0.6
0.6
溇水多年各月平均水温
(℃)
7.5
8.7
12.3
16.2
18.8
21.1
23.3
25
22.4
18.5
14.4
9.5
16.5
注:
根据鹤峰站多年观测地资料,极端最高气温40℃,极端最低气温-10.0℃.
1.2.2水文特性
江坪河水电站水文分析计算地依据站为红花岭水文站,控制流域面积2393km2.依据江坪河水电站可行性研究阶段成果,江坪河坝址多年平均流量为81.1m3/s,多年平均径流量为25.6亿m3,坝址各月各频率平均流量见表1-3.依据红花岭水文站1952年至2002年多年月、年平均流量资料分析,年内4月至9月份为丰水期,其径流量占年径流量地78.64%,其中,5月至7月径流量占年径流量地51.02%,12月至次年2月径流量占年径流量地5.86%,1月份最枯,其径流量仅占年径流量总地1.61%.
表1-3江坪河坝址各频率月年平均流量成果表单位:
m3/s
项目
频率P(%)
5.0
20.0
50.0
75.0
95.0
1月
33.0
21.2
13.0
8.91
6.09
2月
54.1
34.3
20.0
12.8
7.20
3月
106
66.1
38.0
23.8
13.3
4月
150
112
78.5
57.4
34.4
5月
249
175
117
84.0
52.3
6月
320
223
143
95.7
48.2
7月
468
300
172
87.4
30.3
8月
317
170
78.7
42.3
24.9
9月
204
118
58.0
28.4
7.40
10月
157
96.6
51.7
28.1
9.30
11月
98.4
61.2
33.4
18.5
6.38
12月
42.9
27.3
15.9
10.1
5.72
年平均
125
100
78.1
63.5
46.9
溇水流域洪水系暴雨形成,其季节变化与暴雨一致.每年3月份,太平洋暖湿气团开始登陆,4月份由南入侵,6月份到达湘北,7份月与长江平行,故本流域5月至7月份锋面活动显著,气旋经过频繁,降雨较多.由于北南冷暖气团每年相遇地时间先后不同及强弱不等地原因和流域(山地)地形地影响,本流域每年3月至9月份均可发生年最大洪水.每年3月至5月份,降雨在时程分配上较均匀,强度不大,河水涨落频繁,但量级一般不高.6月、7月份多出现历时长、强度大地暴雨,故6月、7月份出现年最大洪水地次数最多.8月、9月份地洪水多因局部暴雨形成.根据红花岭水文站1954年至2002年资料统计,年最大洪水最早发生在3月29日(1959年),最迟发生在9月23日(1970年),年最大洪水主要出现在5月至8月份,占89.7%,年最大洪水各月发生情况见表1-4,各月实测最大最小流量见表1-5.
表1-4红花岭站(江坪河坝址)年最大洪水各月发生情况统计表
月份
3
4
5
6
7
8
9
年
发生次数
1
1
6
14
18
6
3
49
百分比(%)
2.1
2.1
12.2
28.6
36.7
12.2
6.1
100
表1-5红花岭水文站各月实测最大最小流量表
月份
1
2
3
4
5
9
10
11
12
Qmax(m3/s)
212
482
1890
2650
2740
2730
1330
982
253
Qmin(m3/s)
6.07
5.60
5.98
9.70
9.98
6.52
6.42
7.00
6.40
根据可行性研究阶段成果,江坪河坝址各月各频率最大流量见表1-6,分期(各时段)各频率最大流量见表1-7,全年各频率最大洪峰流量见表1-8,坝址水位流量关系见表1-9.
表1-6江坪河坝址各月各频率最大流量表Q:
m3/s
频率
(%)
月份
1
2
3
4
5
9
10
11
12
2
145
424
864
1920
2950
2570
1350
913
259
5
104
297
643
1460
2320
1980
1040
666
182
10
75.2
206
481
1100
1850
1530
805
485
127
20
48.5
124
324
771
1360
1080
570
310
77.2
50
20.3
40.2
136
351
718
472
254
102
25.5
表1-7江坪河坝址各时段各频率最大流量表Q:
m3/s
频率
(%)
时段
9月~次年3月
9月~次年4月
10月~次年3月
10月~次年4月
11月~次年3月
11月~次年4月
12月~次年3月
12月~次年4月
2
2590
2840
1500
2270
1240
2230
864
2190
5
2060
2280
1200
1760
911
1670
641
1650
10
1650
1860
956
1380
668
1260
480
1250
20
1240
1410
720
1010
444
877
327
865
50
677
796
393
535
195
420
151
386
表1-8江坪河坝址各频率年最大洪峰流量表
频率(%)
20
10
5
4
2
1
0.5
流量(m3/s)
3470
4300
5100
5350
6120
6880
7620
表1-9江坪河坝址水位流量关系表
Z(m)
Q(m3/s)
Z(m)
Q(m3/s)
Z(m)
Q(m3/s)
290.00
5.72
300.00
2180
310.00
8980
290.50
14.8
300.50
2390
310.50
9450
291.00
34.9
301.00
2610
311.00
9920
291.50
67.5
301.50
2850
311.50
10400
292.00
121
302.00
3100
312.00
10900
292.50
196
302.50
3350
312.50
11400
293.00
278
303.00
3620
313.00
11900
293.50
362
303.50
3910
313.50
12400
294.00
449
304.00
4200
314.00
12900
294.50
539
304.50
4510
295.00
635
305.00
4830
295.50
744
305.50
5170
296.00
867
306.00
5530
296.50
996
306.50
5910
297.00
1130
307.00
6300
297.50
1280
307.50
6720
298.00
1440
308.00
7160
298.50
1610
308.50
7610
299.00
1790
309.00
8060
299.50
1980
309.50
8520
注:
水位为黄海基面.
水库库容和高程关系见表1-10.
表1-10水库库容高程关系表
高程(m)
290
300
310
320
330
340
350
库容(亿m3)
0
0.39
0.84
1.27
1.69
2.12
2.53
高程(m)
360
370
380
390
400
410
420
库容(亿m3)
2.93
3.37
3.80
4.22
4.64
5.03
5.50
高程(m)
430
440
450
460
470
480
库容(亿m3)
6.18
7.58
9.11
10.77
12.56
15.56
典型洪水过程见表1-11.
表1-11典型洪峰过程曲线
时间
(月、日)
流量
(m3/s)
时间
(月、日)
流量
(m3/s)
时间
(月、日)
流量
(m3/s)
时间
(月、日)
流量
(m3/s)
7.10
0时
120
7.10
16时
2580
7.11
8时
2980
7.12
0时
670
2时
390
18时
2800
10时
2780
2时
540
4时
760
20时
2990
12时
2560
4时
430
6时
1080
22时
3120
14时
2290
6时
380
8时
1430
7.11
0时
3200
16时
1930
8时
350
10时
1760
2时
3230
18时
1580
10时
330
12时
2060
4时
3200
20时
1240
12时
320
14时
2340
6时
3120
22时
930
1.2.3工程地质条件
(1)地形地貌
坝址位于峡谷河段内,峡谷河道长约600m,下距桑走公路桥3km,从上游至下游河流流向为S88°E—S71°E—S87°E—N61°E.枯水期河水位约290.00m,水面宽30m~50m,水深0.5m~3m,局部深6m,河床基岩面高程258.00m~270.00m,河谷呈“V”型,坝轴线处河谷宽高比约1.8.
两岸山顶高程1200.00m~1350.00m,地貌形态以溶蚀峰丛洼地为主,次为剥蚀垄丘坡地,层状地貌较明显,可见高程1400.00m~1200.00m、1100.00m~800.00m、750.00m~550.00m3级夷平面,高程550.00m以下峡谷内断续可见5级河谷阶地,阶面高程分别为290.00m~300.00m、310.00~318.00m、330.00~335.00m、380.00~400.00m、425.00~445.00m,以剥蚀阶地为主,其中Ⅰ、Ⅱ级阶地较明显,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级阶地不明显.
两岸冲沟局部覆盖层较深,其余基岩裸露,高程350m以下两岸为峭壁,以上地形坡度30°~65°.左、右岸均有不对称冲沟发育,冲沟发育深度一般为20m~50m,冲沟两侧一般为陡坎,一般沿垂直河流方向发育,局部地段追踪北西、北东向断层延伸方向发育,⑵、⑹、⑻、⒂号等冲沟有常年流水,其余冲沟有季节性流水.坝轴线左岸位于⑾号冲沟中,右岸位于⑻号与⑽之间,地面厂房后缘紧邻⒂号冲沟.坝址区各冲沟汇水面积估测见下表1-11.
表1-12坝址区冲沟汇水面积估测表
位置
冲沟编号
汇水面积(万㎡)
位置
冲沟编号
汇水面积(万㎡)
左岸
⑶
12.3
右岸
⑵
57.5
⑸
66.3
⑷
10.6
⑺
2.4
⑹
80
⑼
3.6
⑻
16.6
⑾
6.2
⑽
4.9
⒀
5.8
⑿
18.2
⒂
102.2
(2)地层岩性
坝址区由下游至上游出露地层分别为:
寒武系下统龙王庙组:
下段第二层(∈
):
灰绿色薄层钙质粉砂岩、板岩夹灰岩条带,厚度278.5m;
上段第一层(∈
):
灰黑、灰色中~厚层条带状灰岩夹少量鲕粒灰岩,厚度105.6m;
上段第二层(∈
):
灰白、灰黄色薄~中厚层泥质、白云质灰岩、白云岩,厚度23.5m;
寒武系中统:
高台组(∈2g):
灰黑色薄层状泥灰岩夹厚层泥质灰岩、少量白云质灰岩,厚度15m;
孔王溪组下段:
第一层(∈
):
中厚层灰岩夹少量白云质灰岩,白云岩,厚度36.3m;
第二层(∈
):
灰白色薄层~中厚层泥质、白云质灰岩,砂质灰岩,厚度16.8m;
第三层(∈
):
灰黑色中厚层灰岩及少量薄层状泥质灰岩,厚度37.9m;
第四层(∈
):
灰白色中~薄层泥质、白云质灰岩,厚度47.2m;
第五层(∈
):
中~厚层灰岩夹薄层泥灰岩及少量硅质灰岩,厚度76.3m;
第六层(∈
):
灰白色中~薄层泥质、白云质灰岩,泥灰岩,厚度26.7m;
依据不同岩溶发育程度,∈
层为基岩裂隙含水层,∈
层为岩溶强发育、∈
、∈2g、∈
~∈
层为岩溶中等发育地裂隙岩溶含水层.
第四系(Q):
河床覆盖层厚19m~32m,下部为堰塞湖沉积相灰黑色粘土夹砂或为砂砾石、块石夹黑色含腐植质砂质粘土(淤泥质粘土),厚度14m~20m;上部为现代河流冲积物,由砂砾石及漂石组成,厚5m~12m.
两岸岸坡分布有残坡积、少量地崩塌堆积及钙华胶结地崩、坡积物,厚度0m~10m.
(3)地质构造
工程区地处东山峰复式背斜倾伏端地西北翼,紧靠背斜核部,岩层产状N30°~40°W,SW∠10°~18°;区域性清官渡压扭性断裂和官屋场压扭性断裂分别从坝址区上游2km和下游4km部位穿过.
工程区共揭露大小断层144条,依其走向大致可分为6组,见表1-11.
Ⅰ组最发育,产状为N30°~60°W,SW或NE∠65°~85°,规模较大地断层有F11、F41、F71、F111、F141、F311,破碎带宽0.3m~1.0m,影响带宽1m~3m,错距5~10m.
其次为Ⅴ组,产状为N65°~85°E,NW或SE∠70°~85°,规模较大地断层有F35、F65、F195、F235,其破碎带宽0.2m~0.5m,影响带宽0.5m~2m.
Ⅲ、Ⅳ组产状分别为N10°~30°E,NW或SE∠75°~85°、N40°~60°E,NW或SE∠75°~85°,规模较大地断层分别为:
F23、F33、F63、F73和F34、F54、F74、F94,破碎带宽0.3m~0.8m,影响带宽0.5m~1.5m.工程区断层赤平投影图1-1.
工程区揭露15条层间错动、8条泥化夹层,见表1.1.3-2.在∈
、∈2g、∈
、∈
等以白云质灰岩为主地地层中主要发育层间错动,破碎带宽度一般为0.5m~0.8m,充填碎裂岩、方解石和少量黄泥,胶结较差,顺层有
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