阿塔山導流方案

1、一、工程概況阿塔山水利樞紐工程位于包頭市正北固陽縣境內，樞紐所在地距固陽縣政治、文化中心金山鎮(zhèn)4km，交通十分便利。大壩座落在從金山鎮(zhèn)西部南北偏西走過的黃河一級支流昆都侖河上，上游河道長度約40 km，下游約50km處是包頭防洪的控制工程昆都侖水利樞紐。阿塔山水利樞紐總庫容為6464萬m3，按水利工程等級劃分標準，樞紐屬于等中型工程，主要建筑物級別為級，1、水文氣象該流域屬于大陸性半干旱季風氣候區(qū)，四季分明，春季干旱多風，夏季炎熱且降水集中等氣候特點，多年平均降水量294.20mm，年內分配不均勻，主汛期6月15日9月15日占全年降水量的67.30%，56月降水僅占全年的18.30%。河道中有

2、日常徑流存在，約0.5m3/s，阿塔山水利樞紐位置的洪水情況（規(guī)律）同內蒙古中西部的其它河流，季節(jié)性較強，洪水主要發(fā)生在汛期即6月15日9月15日，洪水由暴雨形成，陡漲陡落，峰高量小，歷時短暫。根據招標文件提供的水文計算成果，10%頻率洪峰流量為852m3/s，24小時洪量為1122104m3；2%頻率洪峰流量為1947m3/s，洪量為3293104m3。2、工程地質工作區(qū)處于陰山山系之西部，區(qū)內地形特征為北高南低，北緩南陡。河谷地形為“U”型河谷，河道平均比降1/1501/160，主河道偏向于左岸，右側為河漫灘及一級階地，河漫灘高出河床0.30.5m，緩傾向河床，一級階地高出河漫灘1.0m左

3、右，組成巖性為砂、含礫砂、砂卵礫石及含礫砂壤土。本區(qū)地震動峰值加速度為0.15g，相當于地震基本烈度度區(qū)。河谷寬約170m左右,壩址在河道下覆約2m左右為沖積砂礫石層，滲透系數20-93.3m/d，屬強-極強透水層。本工程在上個世紀六十年代興建過一次，在壩址河道的右半個河床上留有約5m高的心墻，本次設計壩軸線向下游平移，原留下的心墻可能作為本次施工圍堰的一部分。二、導流規(guī)劃1、導流標準阿塔山水利樞紐為等中型工程，主要建筑物級別為級，臨時建筑物級別為級，依據施工組織設計規(guī)范，相應施工導流標準按汛期十年一遇P=10%洪水標準。2、水位及流量分析根據水文資料提供，每年69月為主汛期，其余月份為枯水期

4、。汛期十年一遇洪峰流量為852m3/s，洪量1122萬m3；非汛期十年一遇洪峰流量19.3m3/s，在泄洪洞泄洪的情況下相應的上游水位為1376.4m。 內蒙古中西部內陸河流的實際情況是非汛期洪峰流量很小，歷時很短，對截流標準和下閘蓄水標準不做具體的選擇，適時調整截流和下閘蓄水時間即可確保工程的安全。三、導流方案選擇根據樞紐施工的實際情況，如工期、工程量、地貌、地形、地質、洪水、氣象，綜合分析，阿塔山水利樞紐采用分期導流的方式，一期圍河道的右岸，洪水由束窄的左側河床渲泄同時要度汛，在其圍護下施工右岸的壩體；二期圍河道的左岸，洪水由右岸已成壩體和左岸二期上游圍堰構成水庫調蓄后，由已成的泄洪洞渲泄

5、，在二期圍堰的保護下施工左岸壩體。除此之外，樞紐還包括溢洪道、供水洞和副壩，因其位置較高，不受施工洪水的影響，所以不存在施工導流問題，對于圍堰的結構形式，根據圍堰的級別和地方材料的情況，選定為土石圍堰。四、導流時段劃分根據目前工程的進展情況，6月中旬具備主壩壩基開挖條件，這樣一期圍堰須在主壩壩基開挖前完成，開始發(fā)揮其導流、擋水作用；清基完成后，防滲墻砼帽梁及右壩肩壓漿板施工大約15天，即到7月上旬具備主壩填筑條件，9月上旬可填到1390.0高程，其時開始填筑二期圍堰，一期圍堰的導流任務截止。二期圍堰從9月10日開始填筑，屆時由二期圍堰和右壩壩體擋水，泄洪洞進行泄洪。9月中旬開始左壩基的開挖，1

6、0月上旬基本具備填筑條件，11月中旬基本可填到1390.0高程，按照往年的天氣情況，11月中旬開始已不具備土方的填筑條件，這樣主壩整體高程達到1390.0，二期圍堰的導流任務截止。五、導流建筑物設計導流建筑物包括一期圍堰和二期圍堰，根據當地建筑材料的狀況及水文情況，決定采用土石圍堰。一期圍堰布置圖見附圖5.1，二期圍堰布置圖見附圖5.2。1、圍堰軸線的選擇一期圍堰的導流任務是保證壩基開挖及填筑能在旱地進行施工。主壩軸線長167米，先期填筑右壩，將左壩的47米開挖到原河床高程進行導流。圍堰軸線選擇在如圖5.1所示的位置，上游圍堰底腳距壩底腳預留13米的工作面，下游圍堰底腳距壩底腳預留5米的工作面

7、，圍堰軸線長度約為320m。二期圍堰軸線平行于壩體軸線，在上、下游壩腳和圍堰底腳線中間預留13米工作通道，選定在如圖5.2所示的位置，一端和山體另一端和一期橫向圍堰連接，共同擋御非汛期十年一遇洪水，二期圍堰的軸線長度約180m。2、圍堰高程的選定一期圍堰是以束窄的河床通過十年一遇洪水時對應的水位和堰體軸線沿線的水面線加適當的安全超高，計算如下：Hd=hd+ha+式中 Hd下游圍堰頂高程，m；hd下游水位高程，m；根據實測為1371.0m；ha波浪爬高，m；根據實際情況定為0.5m；圍堰的安全超高，m；根據實際情況選為0.5m。由計算所得下游圍堰高程為1372.0m。根據公式=Q設施/V式中渠道

8、的過水斷面積，m2；Q設施設計施工流量，m3/s；852 m3/sV渠道允許的平均流速，m/s；查表可得最大流速為7.1m/s。由此可計算出=120 m2，=（b+mh）h 其中m=1，b=47m可得渠道水深h=2.43m。因此一期上游圍堰高度設計1375.0m。二期上游圍堰是以非汛期十年一遇洪水Q=19.3m3/s，泄洪洞進口底高程為1374.5m，洞徑5.5m，最大泄洪量512.94 m3/s，在泄洪洞泄洪的情況下相應的上游水位為1376.4m，堰前水位加適當的安全超高由計算所得，高程為1377.5m；下游圍堰主要是防止洪水回灌，屆時下游水位為1372.0 m，因此決定二期下游圍堰定高程為

9、1373.0m。3、防洪度汛高程的確定在施工期間通過汛期十年一遇洪水時，以束窄的左側河床導流，圍堰度汛高程定為1375.0 m；通過非汛期十年一遇洪水時，用已成的右側壩體和二期圍堰擋水調蓄泄洪洞泄洪，根據水文計算，其時水位為1376.4m左右，加上適當的安全超高，決定度汛高程為1377.5m。4、圍堰斷面的確定因一期縱向圍堰要滿足施工機械作業(yè)和日常交通要求，為此圍堰斷面型式選為梯形，一期上游圍堰設計頂高程1375.00m，頂寬8m，迎水面坡度1：1.5，背水面坡度1：1.5，迎水面護砌50厚的鉛絲石籠，以防水流對圍堰的沖刷；一期下游圍堰設計頂高程1372.00m，頂寬4m，迎水面坡度1：1.5

10、，背水面坡度1：1.5。二期上游圍堰設計頂高程1377.50m，頂寬4m，迎水面坡度1：1.5，背水面坡度1：1.5，二期下游圍堰設計頂高程1373.0m，頂寬4m，迎水面坡度1：1.5，背水面坡度1：1.5。 一期上游圍堰標準斷面圖一期下游圍堰標準斷面圖二期上游圍堰標準斷面圖二期下游圍堰標準斷面圖5、圍堰基礎及防滲堰基直接坐落于現(xiàn)狀地面上，堰體本身涂料有一定的防滲能力，堰體防滲主要是堰基防滲，由于基坑較淺，洪水陡漲陡落，歷時較短，這樣圍堰擋水的時間很短，決定不采取防滲措施，堰內滲水由基坑排水統(tǒng)一考慮。6、圍堰防沖防護一期圍堰在第一個汛期要遭受水流沖刷，標準洪水發(fā)生時，流速相對較小，決定在堰體

11、迎水面采用鉛絲石籠防護。二期圍堰采用編織袋裝土護砌，高程略超過最高水位，長度同圍堰長度，在頂沖水流的部位適當加厚。六、圍堰填筑與拆除（一）圍堰填筑一期圍堰6月10日開工，6月20日完工，二期圍堰9月10日開工，9月20日完工。1、施工道路布置利用進場道路做為圍堰的施工道路。2、施工程序及方法施工程序（1）一期圍堰施工準備 土石料開挖運輸 堰體土石料填筑 鉛絲石籠護砌。（2）二期圍堰施工準備 土石料開挖運輸 堰體土石料填筑 編織袋裝土護砌。施工方法（1）施工準備圍堰施工前，由測量人員進行施工放樣，按設計圖紙?zhí)峁┑淖鴺硕ǔ鰢咻S線，并預埋高于地面1.5m的彩色標桿作標志。（2）土方開挖、運輸采用2

12、.0m3挖掘機裝車、20t自卸汽車運至圍堰填筑處。（3）堰體土料填筑填筑方法采用沿圍堰軸線方向單向進占法施工。水中拋填采用230推土機推棄進占施工，水上部分采用230推土機攤土、分層碾壓，逐層填筑，碾壓達到設計要求的干密度指標。（4）編織袋裝土護砌施工編織袋裝石護砌施工為該項工程的一道重要工序，裝土袋必須下放到設計深度及坡角點，護砌厚度要達到要求，防止堰體被沖刷，造成透水等危害。袋裝用土，存放在施工就近點，隨用隨拉。土料拉運機械與堰體填筑機械共用。裝袋采用人工裝土，綁扎封口要牢固，防止袋口滑開失效。拋投前要系好腰筋，防止編織袋拉裂。拋投時技術人員和測量人員要隨時測量，檢查是否拋投到位，符合要求

13、，控制坡度達到設計要求1:2.0，防止出現(xiàn)立柱式或鋸齒形。（5）龍口合龍根據招標文件提供資料，結合我單位多年來填筑圍堰的施工經驗，擬將龍口位置選定在上游土石圍堰與左岸結合處。戧堤從河心向岸邊進占施工，龍口形成后，在龍口端部拋投大塊石（d=0.71.0m）進行戧堤裹頭處理。對龍口填料、設備等準備情況進行詳細檢查核對后，方可進行施工。合龍施工開始時，采用2.0m3挖掘機和ZL50裝載機裝料，由20t自卸汽車運到施工現(xiàn)場，車輛倒退傾填，堤頂利用230推土機平整，并保證戧堤石料的連續(xù)拋投，在短時間內使龍口一次性施工完成。主要機械設備一覽表序號機械名稱規(guī)格/型號數量備注1挖掘機日立45022裝載機ZL5

14、013推土機230HP24自卸汽車20t6（二）圍堰拆除一期圍堰9月20日開始，9月25日完工，二期圍堰11月15日開始，11月20日完工。拆除方法，采用立面開挖式施工，采用2.0m3反鏟挖掘機裝車，20t自卸汽車拉運至業(yè)主指定的棄料場，棄料場設一臺120HP推土機進行平整。七、施工排水施工排水主要是壩基面的排水，采取人工降低水位的方法，考慮到施工期壩基面積約20700m2，地質又為強透水層，采用排水溝明排的方式進行排水。1、排水溝布置排水溝沿壩基面的上、下游各設置1條，斷面為寬高=11m，邊坡為1:1，長度為280m，并在每條排水溝兩端各開挖一集水坑。5.6.2基坑涌水量計算一期圍堰壩基面因

15、壩基開挖僅3m深，故采取河床滲流計算基坑涌水量。Q=Wke壩基基坑過水截面積W=（180230）3=1230m2滲透系數K=210-29.310-2cm/s，取中間值5.010-2cm/s；孔隙比e=0.426計算得Q=943m3/h，考慮滲透量土質自然含水量后Q為843m3/h。二期圍堰處于主河床內，雖然填筑面積較小，但滲水量較大，基坑涌水量參照一期圍堰的計算數據。2、水泵配置 按照水泵的排水量及功效，一期圍堰壩基面選用12臺4離心泵，水泵由集水坑抽水排向導流明渠。二期圍堰壩基面排水選用12臺4潛水泵，水泵由集水坑抽水分別排向壩體上下游。八、汛期存在的安全隱患及處理措施汛期存在的安全隱患主要

16、有泄洪洞的施工現(xiàn)場、石料加工廠、現(xiàn)場臨時辦公和生活區(qū)以及下游耕地等是否會被洪水淹沒。針對現(xiàn)場的實際情況我方擬采取以下措施進行防護：1、泄洪洞的施工現(xiàn)場泄洪洞的進口底高程為1374.5m，汛期十年一遇標準洪水來臨時水位高程為1373.5m，基本不受影響，但為保險起見，在泄洪洞進口前通過原舊壩和北面的山體修筑一條高1m、頂寬2m，坡比1：1.2的土石堰來抵御超標洪水，保證現(xiàn)場施工的安全。2、石料加工廠和現(xiàn)場臨時辦公和住宅區(qū)石料加工廠和現(xiàn)場臨時辦公和生活區(qū)位于主壩下游300m處，其中石料加工廠正處于河床位置，高程為1370.5m；臨時辦公區(qū)和生活區(qū)位于石料加工廠的北面100m處，當標準洪水來臨時正處于