西藏某水电站导截流施工组织设计.docx
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西藏某水电站导截流施工组织设计.docx
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西藏某水电站导截流施工组织设计
西藏某水电站
截流施工组织设计
西藏某电站工程项目指挥部
二○○二年九月十日
目录
1工程概况3
1.1地质条件3
1.2水文条件4
1.3气候条件5
2施工布置5
2.1截流交通布置5
2.2截流材料备料场布置6
2.3截流施工机械设备布置6
3截流料源7
4截流设计7
4.1截流戗堤轴线选择7
4.2截流方式7
4.3截流时间7
4.3截流洪水标准及相应流量7
4.4龙口预留8
4.5戗堤断面设计8
4.6截流水力学参数表8
4.7截流备料9
5截流施工9
5.1预进占9
5.2龙口合龙施工----截流9
5.2.1合龙方向10
5.2.2截流施工10
5.2.3抛投强度及截流时间10
5.2.4应注意的问题10
6截流施工设备和人员配备11
7截流保证措施12
8围堰12
8.1围堰挡水时段12
8.2围堰类型13
8.3围堰挡水标准13
8.4围堰设计13
8.4.1堰顶高程及宽度13
8.4.2边坡13
8.4.3围堰施工14
8.4.4安全渡汛与防护16
8.4.5围堰拆除17
8.5围堰施工机械、人员配置17
8.5.1 主要机械设备计划表17
8.5.2劳动力计划表18
8.6围堰施工进度计划18
9附图18
图一 《截流物料抛投分区图》18
图二 《上下游围堰及戗堤断面图》18
图三 《截流施工布置图》18
1工程概况
西藏某水电站工程位于西藏自治区县境内,为一跨流域开发引水式电站。
首部枢纽位于澜沧江上游右岸Ⅰ级支流---某下游河段,首部枢纽距地区行署所在地镇67km;电站厂区枢纽建于澜沧江右岸,距镇53km。
电站经吉塘沿川藏南路,距成都为1337km,距拉萨1100km。
电站枢纽由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽三大部分组成,首部与厂房相距26km,电站正常蓄水位3262m,总库容427万m3,调节库容180万m3,相应回水长度4.2km。
电站主要任务是发电,厂房共装机4台,单机容量15MW,总装机容量60MW,保证出力11.8MW,年发电量3.67亿KW·h。
某电站大坝采用一次性拦断河流、导流洞分流的导流方案。
按照合同规定,截流、围堰、施工期基坑排水及清理、安全渡汛及防护为总价承包项目,由承包商自行负责设计与施工。
1.1地质条件
某水电站为高山峡谷地貌,闸址区为V型河谷,两岸山体临河高度250~350m,左岸谷坡较陡,自然坡度30~65°;右岸稍缓,自然谷坡坡度30~60°。
桔水期河面宽20~40m,两岸有崩坡积、冰水积、冲积堆积,右岸Ⅰ~Ⅱ级阶地保留较完整。
闸址区出露地层为三叠系上统夺盖拉组的含煤砂页岩,河床覆盖层厚5~8m,为漂卵砾石层和含漂砾砂层。
引水隧洞穿越年拉山,年拉山山体厚约900m,山脊高程3590m。
厂址区置于澜沧江右岸的Ⅰ级阶地上,阶面平坦,顺江长约400m,横河宽约100m。
坝址区河床坡降大,水流湍急,尤其是上下游围堰间约200m长的天然河道,落差竞达4~5m, i=2%~2.5%,故上游围堰下游侧雍水对截流龙口泄流影响较小,可不考虑。
拟布置上游围堰处河床右岸阶地为出露基岩,坡陡,场地狭窄,截流施工道路布置困难;左岸为坡积物,抗水流冲刷性能差,地形较平缓,可布置截流施工道路;主河床主要为漂卵石覆盖层,厚约6m,易淘刷。
承载和变形可满足设计要求。
下游围堰处河床与上游围堰类似。
1.2水文条件
某流域径流主要由降雨形成,其次为冰雪融水和地下水补给,多年平均流量为79.1m3/s,径流量为24.9亿m3,实测最小流量为7.3m3/s。
洪水主要由暴雨形成,洪水发生的时间与降雨一致。
年最大流量发生在6~9月份,7、8月份发生次数最多,洪水以单峰为主,洪水历时一般8~10天,复峰洪水一般历时20天左右。
每年4、5月份亦有洪水发生,主要是融雪或雨雪混合形成。
每年11月至次年3月为枯水期,4~5月为汛前过渡期,6~9月为主汛期,10月为汛后过渡期。
(1)坝址区分期设计洪水成果
表1-1坝址区分期设计洪水成果表
时段
Qp(m3/s)
P=2%
P=5%
P=10%
P=20%
P=50%
1月
35.3
32.7
30.5
27.9
23.6
2月
28.9
26.8
25.0
23.0
19.4
3月
113
89.3
70.9
52.9
29.1
4.1~4.25
347
266
206
149
81.6
4.26~5.31
466
393
336
276
187
6~9月
817
701
610
516
377
10月
269
236
209
180
134
11月
105
94.8
86.4
77.1
61.4
12月
55.2
50.4
46.4
42.0
34.0
(2)坝址区水位流量关系
表1-2坝址区水位流量曲线表
流量(m3/s)
水位(高程m)
流量(m3/s)
水位(高程m)
11.2
3239.80
86.8
3241.00
18.7
3240.00
108
3241.20
28.5
3240.20
131
3241.40
40.7
3240.40
154
3241.60
53.6
3240.60
178
3241.80
68.6
3240.80
202
3242.00
(3)坝址设计洪水成果
表1-3坝址设计洪水成果表
均值(m3/s)
Qp(m3/s)
P=0.2%
P=1%
P=2%
P=3.33%
P=5%
10%
412
1090
903
817
753
701
610
1.3气候条件
根据昌都气象站资料统计,多年平均气温为7.6℃,极端最高气温为33.4℃、极端最低气温为-20.7℃,最低月平均气温为-4.3℃;多年平均相对湿度为51%,多年平均年降水量为474.0mm,多年平均年蒸发量为1662.8mm,(20cm蒸发皿观测值),多年平均日照时数为2354.7h,多年平均日照时数2354.7h,最大冻土深为81cm,最大风速18m/s,年降雪日数为18.9d。
根据布村(吉塘)气象观测资料统计,多年平均水温为6.4℃,多年平均年降水量为357.4mm。
根据招标文件提供的有关气象资料,某水水温除在12~1月份降至0℃外,其余月份均在0℃以上,冬季局部河段封冻。
在11月可能下雪,河面可能出现岸冰,但直至12月才出现冻土和0℃以下的地面温度。
如果截流时间不定在12~1月,则气候对截流施工影响相对小。
2施工布置
截流施工布置与目前整个坝区施工布置一致。
根据截流方案和场地条件,按照就近布置、易于运输的原则,上游截流备料区布置在距上游围堰约100m的左岸上游处(配电房附近),分区堆放截流用的各级块石、块石串、铅丝笼等。
闭气用的土料直接从坝区下游约500m的土料场运输。
下游围堰截流由于基本在静水中进行,可不专门准备大块径石料,一般土石料就可,截流备料区与上游相同,下游围堰截流比较简单,不作专门设计,以后所提及的截流如无说明,仅指上游围堰截流。
2.1截流交通布置
分左右岸两部分,两岸间由某大桥联接。
左岸部分现布置有川藏公路南线至坝区施工道路,可直接到达备料场及中转料场,但路面需加强养护,可满足截流时车流量要求。
从备料场至戗堤轴线左岸位置现有简易施工公路连接,但坡度较陡,路面差且宽仅为3m,不能满足截流时车辆大流量要求,需降低坡度、加宽路面和加强路面养护,并在截流戗堤左岸预进占时加宽堤肩以形成回车场。
右岸部分现有某大桥向上游经导流洞至农场料场施工公路,养护及时,路面较好,但局部较窄,错车困难,转弯半径较小,主要承担导洞开挖碴料、砼浇筑及骨料运输任务。
截流时导流洞分流,现有至导流洞出口公路将断路。
从某大桥下游现有公路至坝区下游土料场和石料场,稍加修整后基本可满足通行要求。
截流施工道路布置示意图见图三。
2.2截流材料备料场布置
根据截流需要,拟布置备料场如下:
表2-1 截流备料场分布表
编号
料场名称
位 置
使用部位
运距(m)
备料内容
Ⅰ
上游备料场
坝区配电房附近
左岸进占
250
块石、块石串、钢筋笼
Ⅱ
中转备料场
坝区开挖弃碴场
左岸进占
1000
一般抛投料
Ⅲ
色列曲土料场
某大桥下游右岸500m
戗堤闭气
1300
土料
Ⅳ
坝区开挖弃碴在戗堤预进占时使用。
2.3截流施工机械设备布置
机械车辆配置应最大限度满足截流施工强度的要求,合理配置。
本工程截流场地比较狭窄,配置过多,不但不能充分发挥车辆设备效率,还可能影响施工。
但车辆设备配置应有富余,作为备用,且现场应配备车辆设备抢修人员和拖车,及时排除故障,短时间排除的,应立即拖走,以免堵塞交通。
为提高抛强度,应尽量选用大载重量、大容量之机械设备。
表2-2 机械设备布置部位表
序号
部位
配置机械名称
数量
备注
一
龙口
反铲CAT320B
1台
推土机T-140-1
1台
流速仪
1套
二
备料场
反铲CAT320B
1台
装载机50(徐工)
1台
起重车16吨
1辆
三
中转料场
装载机(常林)
1台
装载机50(徐工)
1台
四
土料场
装载机CAT966F
1台
反铲CAT320
1台
合计
反铲3台 装载机4台 推土机1台
吊车1辆 自卸车10辆反铲及装载机备用备一台
3截流料源
预进占及一般抛投料:
取自导流隧洞、引水隧洞、坝肩水上部分开挖碴料,不足时按监理指定点开采。
闭气土料:
取自坝区下游500m处的色列曲土料场;
块石料:
大块石利用坝区开挖弃碴选取及从博村石料场开采。
4截流设计
4.1截流戗堤轴线选择
戗堤为围堰的一部分,通常具透水性,应布置在围堰的非防渗体部位。
为创造良好的分流条件,有利于围堰快速闭气并进行基坑抽排水,使截流前后的围堰施工强度尽量平衡,本工程将其布置在上游围堰的上内趾部位,戗堤轴线平行围堰轴线。
4.2截流方式
根据实际地质地形情况,本工程截流拟采用单戗立堵方式,由左岸至右岸进占,束窄河床,直至合龙。
立堵方法准备工作简单,但存在着水力学条件差,河床冲刷和抛投体重量较大等不利条件,进占时要特别注意戗堤前沿出现裂缝滑坡。
4.3截流时间
根据合同要求,截流时间为11月中旬,按照目前实际施工进度以及业主、监理要求,结合当地水文、气象和洪水变化特点,截流时间拟定在2002年11月8日,以实际行动向党的十六大献礼。
4.3截流洪水标准及相应流量
根据合同文件及《水利水电施工组织设计规范》之要求,截流设计流量为11月份5年一遇洪水P=20%,相应流量Q截=71.70m3/s。
现截流时间提前在11月上旬,估计实际截流流量偏大,实施时根据实测资料进行调整。
4.4龙口预留
4.4.1龙口位置
单头进占的戗堤龙口尽量选抗刷能力强的地段,如河床基岩裸露部位。
以免因束窄河床后水流速加大冲刷力度。
同时最好水流不直接冲向岸坡。
根据本工程的实际地形条件、水文条件,结合施工道路布置、没有通航要求等综合因素考虑,预留龙口位置布置在主河床靠近右岸部位。
4.4.2龙口宽度
因本河道无通航要求,龙口宽度主要按预进占时所使用的材料的抗冲刷能力决定。
本工程使用一般石渣预进占,从经济和减少截流强度方面考虑,拟定预留龙口宽度为20m。
4.5戗堤断面设计
4.5.1戗堤顶部高程
表4-1导流洞进口水位流量曲线表
水位(m)
3239.0
3240.3
3240.6
3241.1
3241.7
3242.4
3243.4
流量(m3/s)
0
12.7
17.7
24.7
36.7
52.7
71.7
由上表可知,当截流设计流量Q截=71.70m3/s时,上游最高水位为▽3243.4m,按照《水利水电施工组织设计规范》要求,加安全超高0.5m,则为▽3248.4m,取戗堤顶高程为▽3245.00m。
4.5.2断面设计
戗堤断面为梯形,坡度取上游迎水面边坡1:
1.8,下游侧边为1:
1.8,戗堤进占端头边坡为1:
1.5。
为提高截流抛投强度,应满足两辆奔驰2631自卸车并排卸料或一台奔驰2631自卸车及一台宣推T-140-1并行作业要求,戗堤顶宽度拟为8m。
4.6截流水力学参数表
根据水力学计算,不考虑通航要求,上戗堤堤顶高程为3245.0m,当龙口为5m时,上戗堤龙口落差为2.8m,平均流速3.04m/s,龙口水力学指标见表4-1。
表4-2戗堤龙口截流施工水力学参数
龙口宽度(m)
指标
单位
20
15
10
5
0
截流设计流量
(m3/s)
71.7
导流洞分流量
(m3/s)
17.7
24.7
36.7
52.7
71.7
龙口过流量
(m3/s)
54
47
35
19
0
龙口上游水位
m
3240.6
3241.1
3241.7
3242.4
3243.4
龙口落差
m
0.60
1.2
2.0
2.8
0
龙口平均流速
m/s
0.593
0.840
1.40
3.04
0
龙口单宽流量
m3/s.m
2.70
3.13
3.50
3.80
0
龙口单宽能量
tm/s.m
1.62
3.76
7.00
10.64
0
龙口上游平均水深
m
2.6
3.1
3.7
4.4
5.40
导流洞底板高程
m
3239
龙口护底平均高程
m
3238
注:
1、方量计算以围堰平均底部高程▽3238.00计;
2、不考虑围堰渗流量;
3、块石比重取1.6。
4.7截流备料
备料场设在围堰上游左岸配电房处,分区布置。
备料如下:
表4-3截流备料方量表
项目
单位
数量
备注
I区
30~40
m3
716
备料系数1.5
II区
20~30
m3
975
备料系数1.5
III区
钢筋笼/块石串
块
60
1*1*1m备料系数1.0
IV区
一般石碴
m3
1594
备料系数1.3
V区
粘土
m3
3819
备料系数1.3
5截流施工
5.1预进占
3m3装载机装15吨奔驰自卸车(2631)从临时堆料场(中转料场,即发电引水隧洞倒碴场)沿大坝左岸公路运输石碴至上游围堰处卸料,宣推(T-140-1)铺料,层厚0.5m,装载机负重来回碾压2~3遍。
为减少戗堤渗流量,也可使用粒土与石碴的混合料作碾压料。
截流施工时,为便于车辆在上游戗堤上的行车、倒车和方便指挥管理,提高抛投强度,需加宽左岸河床堰头部位,使其形成一个回车场。
5.2龙口合龙施工----截流
截流是一种高强度的施工活动,应加强组织领导指挥。
我部拟成立专门截流领导机构,全面负责指挥截流实施工作。
5.2.1合龙方向
由左至右单方向进占。
5.2.2截流施工
随戗堤进占将龙口划分为两个阶段:
第一阶段为戗堤进占直至坡脚接角龙口对岸形成三角形断面为止,此阶段河床水流流速不是很大,主要采用一般块石碴抛投,抛投重点放在上游边线外,即上角抛投,在上游侧抛投大料,将水流分离戗堤,使大料稳定在上游坡角处,其它部位即可采用一般石料顺序进占,第二阶段戗堤坡脚已接近龙口对岸而形成三角断面后直至最后合龙,此时流速达到最大,为截流最困难时,为避免抛投料大量流失,抛投大块石、石串、铅丝石笼等重物,重点抛投上角及下游突出部位,采用先在上游侧抛投大料,将水流分离戗堤,再用大料抛投下游侧,将落差分担在上下游两侧,然后,再用一般石碴在中间抛投,如此轮番交替抛投,可大大减少抛投料的流失,从而使戗堤得以有效地进占。
经过此阶段后上游水位壅高较大,流速减小,此时应加大抛投强度,使之尽快合龙。
采用两台15吨奔驰自卸车并行倒料,推土机及时推料至龙口位置。
推土机作业时一台自卸车倒料。
在水位落差增高、水流速加快后,用CAT反铲吊钢筋笼或块石串从左岸上游面抛入龙口、上下游坡脚。
合龙闭气:
合龙时左岸由反铲吊钢筋笼、块石串沿上游面抛入,闭气时土料应由自卸车直接向戗堤上游面高强度抛入,并用反铲尽量压实。
5.2.3抛投强度及截流时间
合龙时的抛投强度,主要与自卸车的平均载重量和每小时平均抛投车次有关,而抛投车次主要取决于工作面的大小(如单向或双向进占,堰顶宽度)和运输线路的布置。
因此,在进行截流规划时,通常根据经验,对预留龙口宽度(以推算合龙工程量)、截流历时以及可能达到的抛投强度全面研究。
本工程按平均抛投强度120m3/h计,预计抛投时间为50h。
5.2.4应注意的问题
5.2.4.1截流时出现的冰松或微冰应及时进行破碎疏散,不让冰块停留在戗堤前形成岸冰影响闭气效果,同时也可采取进占一段闭气铺盖跟进一段的方法减少岸冰的影响。
5.2.4.2闭气用的土料粘粒含量偏低,将不可避免地分离成层,对防渗效果和稳定极为不利。
5.2.4.3密切注意戗堤进占过程中可能出现的肩头失稳。
6截流施工设备和人员配备
表6-1截流主要机械设备表
序号
机械名称
型号
单位
数量
布置位置
1
反铲
CAT320B
台
2
龙口、土料场各一
2
反铲
CAT320C
台
1
备料场
3
装载机
徐工50
台
3
备料场1台(常林)、中转料场2台
4
装载机
CAT966F
台
1
色列曲土料场
5
推土机
宣推T-140-1
台
1
龙口
6
自卸车
奔驰2635
辆
10
7
振动碾
BW217-2
台
1
戗堤预进占、
8
起重车
徐工16吨
辆
1
备料场
9
流速仪
套
1
龙口
10
对讲机
只
4
11
指挥车
辆
2
12
救护车
辆
1
表6-2截流施工组织机构设置表
序号
层 次
工 种
数 量
备 注
一
指挥决策层
指挥长
1
副指挥长
2
二
管理保障层
技术质量人员
5
现场指挥人员
3
设备保障调度人员
3
安全保卫人员
10
行政事务人员
8
小计29
三
作业实施层
装载机手
8
反铲操作手
6
推土机手
2
自卸车驾驶员
20
起重机手
2
振动碾操作手
2
通讯员
4
指挥车驾驶员
2
小计46
四
应急部队
60
五
合计
138
7截流保证措施
截流是一项系统性很强的工程,在水电工程建设过程具有里程碑的意义。
时间紧,任务多,责任重大,对内对外影响深远。
必须认真组织,进行强有力的指挥。
为保证某大坝主河床截流的顺利进行,拟采取如下措施:
7.1成立强有力的专门领导指挥机构,全面负责截流实施过程中的协调、指挥工作。
7.2科学施工,合理组织,正确指挥,不蛮干,对截流措施应充分进行论证,使其更趋向合理、更具可操作性。
7.3尊重设计、服从监理,在业主的直接领导下认真组织实施。
7.4加大人力机械的投入,保证准备工作充分。
截流前要重点检查以下准备工作是否满足设计要求:
①检查各料场的备料情况是否满足龙口抛投数量及强度要求;
②检查道路情况是否满足截流车流量要求,在截流实施过程中应对外封闭有关道路,与截流无关车辆禁止驶入施工区;
③检查机械设备的完好率、数量能否满足截流要求;
④检查原型观测的准备工作是否齐备,包括水位、深度、流量观测,在围堰上下游设水位标尺,在龙口安装测速仪。
⑤检查安全救护工具是否备齐,如救身衣、安全绳等。
7.5全面实行责任追究制,明确职责。
哪个环节出了问题,要坚持“三不放过”制度。
8围堰
戗堤合龙闭气后应及时加高填筑围堰至拦洪渡汛设计高程。
8.1围堰挡水时段
2002年11月8日进行某主河床截流,2002年11月8日~2003年11月16日围堰挡水,导流洞过流,进行大坝基础开挖、坝体混凝土浇筑、引水洞取水口混凝土施工。
2003年11月16日至12月30日完成围堰拆除。
8.2围堰类型
采用土石不过水围堰,粘土、土工布防渗心墙,戗堤以下基础做高喷灌浆处理。
8.3围堰挡水标准
本工程主要建筑物级别为3级,相应导流建筑物为5级。
围堰挡水标准按某洪水5年一遇P=20%设计,相应洪水Q洪=516m3/s。
8.4围堰设计
8.4.1堰顶高程及宽度
当洪水Q洪=516m3/s时,上、下游围堰处水位分别为▽3258.73m和▽3243.4m。
考虑到安全超高,则上下游围堰堰顶高程分别为▽3260.50m和▽3245.00m。
考虑到方便作业和交通要求,借鉴类似工程经验,上游围堰顶宽取8m,下游围堰顶宽取10m。
8.4.2边坡
壳体边坡均为1:
1.8,心墙为1:
0.3。
围堰有关参数如下表,断面图附后。
表8-1大坝主河床上下游围堰参数表
项
目
设计洪水
洪水流量(m3/s)
截流方式
堰高(m)
壳体边皮
心墙边坡
反滤层厚度(m)
堰顶长(m)
堰顶高程(m)
导流方式
顶宽(m)
填筑方量(m3)
上游围堰
5年洪水
516
单戗
28
1:
1.8
1:
0.3
1.2
103
3260.5
导流洞分流
8
87600
下游围堰
5年洪水
516
单戗
13
1:
1.8
1:
0.3
0.6
45
3245
10
6440
8.4.3围堰施工
8.4.3.1施工顺序
在按设计要求完成戗堤填筑后,接着进行戗堤下游的堰壳砂砾石填筑:
第一步填筑到戗堤顶▽3245.0m高程,在▽3245.0m高程平台进行高喷灌浆;第二步进行▽3245m高程以上的粘土、土工布及堰壳料填筑。
在填筑上游围堰的同时,填筑下游围堰,先填筑下戗堤,戗堤顶高程▽3241.0m,施工方案与上游相同。
8.4.3.2围堰工程量
表8-2大坝上下游围堰工程量
序号
项目名称
单位
上游围堰
下游围堰
合计
备注
1
土方开挖
m3
780
830
2610
2
石方开挖
m3
75
60
135
3
堰壳石料
m3
77000
2850
79850
4
砂砾石反滤料
m3
1600
520
2360
5
土工布
m2
2800
1000
3800
6
粘土填筑
m3
9000
3590
12890
7
高喷灌浆
m2
750
315
1065
8
块石护坡
m3
1000
1000
9
钢筋笼护坡
m3
400
8.4.3.3基础开挖
(1)基础土方开挖
围堰土方开挖主要为粘土心墙
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