金安橋施工導(dǎo)截流組織設(shè)計隧洞施工

1、1.施工條件1.1工程概況金安橋水電站設(shè)計總庫容為9.13億m3，控制流域面積為23.74×104km2，總裝機(jī)2400MW，是金沙江中段“一庫八級”水電開發(fā)方案中的第五級電站，JSJ水電站樞紐建筑物主要由攔河壩、壩后式引水發(fā)電系統(tǒng)、右岸溢洪道、沖沙泄洪底孔等永久建筑物組成。攔河壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1424m，最大壩高158m，壩頂長度640m。壩體上、下游面為變態(tài)混凝土防滲層，中間部位為碾壓混凝土。從左至右依次為混凝土鍵槽壩段，左岸非溢流壩段，河床壩段，左岸沖沙底孔壩段、電站進(jìn)水口壩段、右岸泄洪（沖沙）底孔壩段，右岸溢流壩段，右岸非溢流壩段。非溢流壩段壩頂寬度12m。溢流

2、表孔堰頂高程1394m，采用WES堰型，孔口尺寸為4-14m×20m。堰后接泄洪明槽，設(shè)中隔墻，出口采用挑流消能。左岸沖沙底孔進(jìn)口底高程1322m，孔口尺寸為5m×8m。右岸兩孔泄洪（沖沙）底孔進(jìn)口高程1335m，孔口尺寸為5m×8m。電站進(jìn)水口為立式壩面進(jìn)水口，進(jìn)口高程1370m，進(jìn)水口段壩頂寬度26m。引水道采用單機(jī)單管引水，管徑10m，為鋼襯壓力半背管，外包2m厚鋼筋混凝土。壩后主廠房尺寸為224m×28.9m×72.3m(長×寬×高)，從左至右依次布置安裝間、主機(jī)段及副安裝間，廠房一次建成，一期先行安裝4臺機(jī)組，水輪

3、發(fā)電機(jī)組安裝高程1286.00m，發(fā)電機(jī)層高程1303.50m，機(jī)組間距30m。水機(jī)副廠房布置在下游尾水管上方，電氣副廠房、中控室及GIS大廳布置在上游，廠壩間設(shè)主變壓器平臺，出線場位于GIS樓頂。JSJ碾壓混凝土重力壩共包含21個壩段，其中河床中部為廠房壩段，左右兩側(cè)為非溢流壩段，溢流壩段位于河床右側(cè)，廠房壩段與非溢流壩段之間為沖砂壩段。大壩混凝土量為365.33萬m3，其中碾壓混凝土270.75萬m3，常態(tài)混凝土94.58萬m3。進(jìn)廠交通布置在左岸，采用隧洞（8m×9m）從安裝間端進(jìn)主廠房。本方案主要工程量為：土石方明挖845.9×104m3，石方洞挖134.5

4、5;104m3，混凝土589.4×104m31.2 水文氣象 1.2.1 流域概況金安橋水電站位于云南省麗江市境內(nèi)，距麗江市52公里，處于麗江到四川攀枝花市的交通要道上，交通便利，壩址左右兩岸分屬云南省麗江市古城區(qū)和永勝縣，距古城區(qū)和永勝縣城的公路里程均為52.5km，壩址處控制流域面積23.74×104km2。金沙江該流域大氣環(huán)流形勢，冬半年（橫斷山脈區(qū)北段為10月至次年5月，其余地區(qū)為11月至次年4月）主要受西風(fēng)帶氣流影響，被青藏高原分成南北兩支的西風(fēng)急流，其南支經(jīng)過云貴高原，帶來大陸性的晴朗干燥天氣；而流域東北部受昆明靜止鋒和西南氣流影響，陰濕多雨。夏半年（69月或5

5、10月）西風(fēng)帶北撤，則受海洋性西南季風(fēng)和東南季風(fēng)的影響，帶來豐沛的降水，并由流域東南向流域西北逐趨減少。該流域?qū)俑呱綅{谷區(qū)，降水和徑流垂直分布明顯，年徑流量527×108m3，多年平均流量1670m3/s，多年平均降雨量954mm。 氣象基本資料壩區(qū)屬北亞熱帶邊緣氣侯，多年平均氣溫12.6，絕對最高氣溫32.3，絕對最低氣溫-10.3；多年平均相對濕度63%；風(fēng)向多為南風(fēng)，多年平均風(fēng)速3.5m/s。JSJ壩址河段徑流量主要來自降雨，石鼓以上有溶雪補(bǔ)給，徑流豐沛穩(wěn)定。洪水由暴雨形成。據(jù)壩址附近的永勝站和麗江站多年平均氣候資料統(tǒng)計，主要氣象資料統(tǒng)計見表2.4-3及表2.4-4。表2.4-

6、3 永 勝 站 氣 象 要 素 統(tǒng) 計 表月項目123456789101112年多年平均氣溫()6.18.411.314.418.419.119.118.416.914.09.66.113.5多年平均最高氣溫()15.618.620.724.127.626.125.024.724.122.818.515.920.0多年平均最低氣溫()-6.3-3.001.88.310.412.713.011.45.9-1.5-5.47.4多年平均相對濕度(%)58525256597582848479726768多年平均日照(h)246.8221.5246.6229.6230.8158.8140.9156.71

7、40.3185.8213.9233.92408.2多年平均降雨量(mm)2.94.07.814.449.9152.8237.5230.0138.076.716.34.8934.8月最大降雨量(mm)19.030.528.640.5118.2291.7388.9455.6293.9153.661.024.91172.0月最小降雨量(mm)0001.52.949.5102.297.034.46.600593.1降雨日數(shù)0.1 mm1.42.44.56.89.819.222.121.918.912.74.11.7125.65.0mm0.30.20.40.93.18.311.511.47.34.20.

8、80.348.710.0 mm0.00.000.31.65.17.87.74.72.90.50.130.725.0mm00000.41.62.82.71.10.4009.1表2.4-4 麗 江 站 氣 象 要 素 統(tǒng) 計 表月項目123456789101112年多年平均氣溫()5.97.610.213.116.618.018.117.315.913.29.26.312.6多年平均最高氣溫()13.614.717.520.323.223.323.222.821.519.716.514.319.2多年平均最低氣溫()-0.51.74.67.711.113.814.613.712.48.73.1-0

9、.17.6多年平均相對濕度(%)46464954597481838374615263多年平均日照(h)265.0230.5255.6235.6229.1156.2140.9162.7144.2199.5234.5260.22514多年平均降雨量(mm)1.45.711.921.256.5179.4233.2201.6153.472.812.54.3954.0月最大降雨量(mm)14.034.237.183.9174.5358.5394.5403.8295.4219.667.035.41213.3月最小降雨量(mm)0000.52.554.498.1123.550.71.800648.1降雨日數(shù)

10、0.1 mm1.63.66.38.011.421.224.623.021.311.94.21.5138.65.0mm0.10.30.71.13.710.513.312.39.24.10.70.256.210.0 mm0.00.00.10.41.86.68.37.05.62.30.40.132.625.0mm0000.10.31.42.01.61.10.5007.01.2.3 徑流JSJ壩址河段徑流量主要來自降雨，石鼓以上有溶雪補(bǔ)給，徑流豐沛穩(wěn)定。洪水由暴雨形成。多年各月平均流量、最大流量和最小流量見表2.4-1表2.4-1 壩 址 多 年 月 流 量 統(tǒng) 計 表 單位m3/s月項目123456

11、789101112多年多年月平均流量5825155086419781860342038503590216011407521670月平均最大流量799696761888135030205580712055703470161010302200月平均最小流量446405397473586978177018401700141082456012301.2.4 洪水洪水由暴雨形成，6月至10月為汛期，11月至次年5月為枯水期，實測月平均最大流量7120m3/s，實測月平均最小流量397m3/s。，各頻率施工洪水成果見表2.4-2。壩址處多年平均輸沙量3919×104t，其中汛期輸沙量占全年的97

12、.6%，多年平均含沙量0.74kg/m3。壩址水位流量關(guān)系見表1-3表1-3 壩址水位天然流量關(guān)系水位（m）129012911291.712931293.5流量（m3/s）0100200300400水位（m）129412951295.51297.31299流量（m3/s）500600700800900水位（m）12901300130113051311流量（m3/s）0932100020003000水位（m）13131316131913211323流量（m 3/s）400050006000.07000.08000水位（m）13251328133013331335流量（m3/s）9000.0100

13、00.011000.012000.013000.0水位（m）13371340134213451347流量（m3/s）1400015000160001700018000表5.2-2 壩 址 施 工 洪 水 成 果 表 單位m3/s頻率(%)時段P=0.2P=0.33P=0.5P=1P=2P=3.33P=5P=10P=20全 年146001390013300123001130010600994088707720最大流量114月2330211019301740115月2470224020601860124月1600144013101160125月2260206018801680月平均流量11月138

14、01340128012月9228828351月7216886492月6686305873月6326055734月8798147445月147013501210旬平均流量11月上旬16301580148011月中旬13301320126011月下旬11701130107012月上旬103099093312月中旬93288983812月下旬8418247441月上旬7607486851月中旬7136906441月下旬6756446082月上旬6506225892月中旬6166095692月下旬6095905663月上旬6025825543月中旬6245945583月下旬7156285904月上旬7

15、426686284月中旬8797927524月下旬103010108725月上旬1340116010405月中旬1490135012005月下旬1730158013001.3 工程地質(zhì)概況地形地貌本工程樞紐區(qū)壩址基巖裸露，其巖性以玄武巖為主，中間夾有火山角礫熔巖和凝灰?guī)r。巖體強(qiáng)風(fēng)化帶深度6m20m，弱風(fēng)化帶深度20m50m，河床沖積層厚5.5m?？萜诤铀娓叱?294m，水面寬60m100m，水深約10m。河谷呈“V”型，為縱向單斜谷，兩岸地形基本對稱，山體雄厚，地形陡峻，兩岸約在高程2000m以上地勢才漸緩。因受流層產(chǎn)狀和順河向陡傾角結(jié)構(gòu)面影響，兩岸岸坡多形成階梯狀地形。左岸為順向坡，在14

16、20m高程以下總體坡度40°45°；高程1420m1475m為一長約600m，寬150m200m的緩坡，坡度約20°25°；高程1475m1600m地形較陡，分布有30m40m高的陡崖；高程1600m1825m地形較緩，坡度約20°25°。右岸為逆向坡，在高程1320m1350m之間為長約1500m，寬100m170m的平緩臺地；1350m1600m高程之間地段山坡，坡度30°40°；1600m1700m高程之間分布有高50m80m的陡崖，因沖溝切割，附近陡崖三面臨空。樞紐區(qū)地段無深切沖溝，但淺溝發(fā)育，左岸有5條，

17、從上游至下游編號為1#、3#、5#、7#、9#；右岸7條，從上游至下游編號為2#、4#、6#、8#、10#、12#、14#。沖溝方向與河流方向近于垂直，多為季節(jié)性流水，僅5#、12#沖溝枯期有極少量流水。左岸沖溝直達(dá)江邊，溝口無洪積物堆積；右岸沖溝多表現(xiàn)為中部切割相對較深，而溝口切割較淺，一般在臺地后緣形成小型洪積扇后呈片狀水流匯入金沙江。1400m高程以下零星分布有、級河流基座階地，主要分布在右岸。級階地高出河水面約10m；級階地高出河水面30m45m，因受后期剝蝕，階地面上僅殘留少量沖積物。根據(jù)JSJ電站地形特點，施工場地主要考慮利用下游金安大橋附近、五郎河口左右岸及右岸麗永公路兩旁的山坡

18、布置，施工棄渣擬主要堆放在壩址下游沿江兩岸及右岸上游美河中。地層巖性壩區(qū)出露地層主要為二迭系上統(tǒng)玄武巖組上段(P23)，巖性有玄武巖、杏仁狀玄武巖、火山角礫熔巖和凝灰?guī)r。在右岸高處分布有二迭系上統(tǒng)黑泥哨組(P2h)地層。第四系地層在壩區(qū)也分布較廣。地質(zhì)構(gòu)造樞紐區(qū)巖層呈單斜構(gòu)造。玄武巖流層呈舒緩波狀，其總體產(chǎn)狀近南北，傾向西，傾角12°30°。樞紐區(qū)以堅硬的玄武巖為主，構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造，斷層等破裂結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。壩段內(nèi)無區(qū)域性的級結(jié)構(gòu)面，分布的級結(jié)構(gòu)面斷層有3條(F5、F8、F29)，已發(fā)現(xiàn)的級結(jié)構(gòu)面斷層有F1等42條，其它還有屬級結(jié)構(gòu)面的小斷層(f)、擠壓面（g）、

19、綠簾石石英脈錯動面(EP)和廣泛發(fā)育的屬級結(jié)構(gòu)面的節(jié)理裂隙。物理地質(zhì)現(xiàn)象樞紐區(qū)物理地質(zhì)作用較強(qiáng)烈，主要物理地質(zhì)現(xiàn)象有崩塌、巖體風(fēng)化和卸荷。樞紐區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的崩塌堆積體有B1、B2、B20，一般厚度達(dá)20m40m，最厚達(dá)60余米。樞紐區(qū)巖體風(fēng)化帶厚度不大，并以表層均勻風(fēng)化為主，由地表向深處風(fēng)化程度逐漸減弱。壩段巖體風(fēng)化不強(qiáng)烈，風(fēng)化作用以物理風(fēng)化為主，岸坡一般無全風(fēng)化層，河床部位無強(qiáng)風(fēng)化層且一般無弱風(fēng)化上帶。兩岸強(qiáng)風(fēng)化帶厚度一般小于15m，局部達(dá)20m25m；弱風(fēng)化帶厚度一般30m50m，其中上帶一般厚10m25m，下帶一般厚20m40m，但河床部位一般小于20m?？偟囊?guī)律是：河床部位風(fēng)化最淺，其

20、次是右岸陡坡地段，右岸灘地及左岸風(fēng)化相對較深。由于樞紐區(qū)河谷深切、岸坡陡峻，巖石堅硬，并在巖體中普遍發(fā)育有與河道近于平行和正交的陡傾角節(jié)理，兩岸坡巖體卸荷現(xiàn)象明顯。卸荷裂隙一般寬1cm3cm，最寬可達(dá)10cm15cm。卸荷裂隙中一般有次生泥和巖石碎屑充填，少量張開呈架空狀。2 施工導(dǎo)流2.1 導(dǎo)流方式施工導(dǎo)流方案選擇的原則是：因地制宜，統(tǒng)籌兼顧，綜合分析，比選擇優(yōu)。正確處理導(dǎo)流方案與壩址水文、地形、地質(zhì)條件的關(guān)系，與樞紐布置及永久建筑物之間的關(guān)系；與施工因素、工期、造價之間的關(guān)系；與綜合利用因素之間的關(guān)系；與水庫蓄水、淹沒、生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系。使導(dǎo)流方案經(jīng)濟(jì)合理，工程安全并盡早發(fā)揮效益。河床一

21、次攔斷導(dǎo)流方式，又可根據(jù)導(dǎo)流時段劃分不同，圍堰斷流的時間不等，分為以下幾種情況：（1）初期導(dǎo)流均采用河床一次斷流、圍堰擋水、隧洞泄流、主體工程全年施工的導(dǎo)流方式。（2）中期導(dǎo)流采用壩體臨時斷面擋水，導(dǎo)流洞和沖砂泄洪底孔聯(lián)合泄流。（3）后期采用導(dǎo)流洞或?qū)Я鞯卓紫麻l封堵后，由大壩擋水、水工永久泄水建筑物泄洪。據(jù)上述結(jié)論，金安橋水電站壩址河谷狹窄，兩岸岸坡陡峻，根據(jù)地形條件，初期采用河床一次攔斷、右岸隧洞導(dǎo)流的導(dǎo)流方式，選擇枯水期斷流圍堰，筑低圍堰擋枯水；汛期利用壩體擋水，基坑過水。2.2 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)2.2.1 工程等別根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)確定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)。水利水電工程的等別，應(yīng)根據(jù)其工程規(guī)

22、模、效益及在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，按表2-1確定。表2-1 水利水電工程分等指標(biāo)工程等別工程規(guī)模水庫總庫容(108m3)防洪治澇灌溉供水發(fā)電保護(hù)城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護(hù)農(nóng)田(104畝)治澇面積(104畝)灌溉面積(104畝)供水對象重要性裝機(jī)容量(104kW)I大(1)型10特別重要500200150特別重要120大(2)型101.0重要5001002006015050重要12030中型1.00.10中等100306015505中等305IV小(1)型0.100.01一般30515350.5一般51V小(2)型0.010.001<5<3<0.5<1注：1、水庫總庫容指水

23、庫最高水位以下的靜庫容；2、治澇面積和灌溉面積均指設(shè)計面積。 金安橋水電站設(shè)計總庫容為9.13億m3，控制流域面積為23.74×104km2，總裝機(jī)2400MW。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可知本工程為I等大(1)型工程。2.2.2 永久性水工建筑物級別水利水電工程的永久性水工建筑物的級別，應(yīng)根據(jù)其所在的工程的等別和建筑物的重要性，按表2-2確定。 表2-2 永久性水工建筑物級別工程等別主要建筑物次要建筑物I132334IV45V55金安橋水電站工程等別為I等，則本工程主要建筑物的級別為1級，次要建筑物為3級。2.2.3 導(dǎo)流建筑物級別水利水電工程施工期使用的臨時性擋水和泄水建筑物的級別，應(yīng)根據(jù)保

24、護(hù)對象的重要性、失事后果、使用年限和臨時性建筑物規(guī)模，按表2-3確定。表2-3 臨時性水工建筑物級別級別保護(hù)對象失事后果使用年限(年)臨時性水工建筑物規(guī)模高度(m)庫容(108m3)3有特殊要求的1級永久性水工建筑物淹沒重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干線或推遲總工期及第一臺(批)機(jī)組發(fā)電，造成重大災(zāi)害和損失>3>50>1.041、2級永久性水工建筑物淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、或影響工程總工期及第一臺(批)機(jī)組發(fā)電而造成較大經(jīng)濟(jì)損失31.550151.00.153、4級永久性水工建筑物淹沒基坑、但對總工期及第一臺(批)機(jī)組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟(jì)損失較小<1.5<15<0.

25、1由于本工程臨時性水工建筑物（圍堰）的保護(hù)對象為1級永久性水工建筑物。導(dǎo)流建筑物的級別按其保護(hù)對象、失事后果，使用年限和工程規(guī)模4項指標(biāo)確定。（1）金安橋水電站位于金沙江中游河段上，下游有重要工業(yè)城市攀枝花，金沙江中游河段的最末一級觀音巖電站有可能在本工程建設(shè)期內(nèi)開工建設(shè)。導(dǎo)流建筑物的主要保護(hù)對象為攔河壩及壩后廠房，均為I級建筑物。（2）導(dǎo)流建筑物一旦失事，將直接推遲工程總工期及第一臺機(jī)組發(fā)電工期，并將影響下游梯級電站的施工安全及攀枝花市的防洪安全，可能造成重大災(zāi)害和損失。（3）導(dǎo)流建筑物使用年限，擋水圍堰23年，導(dǎo)流隧洞為34年（4）圍堰工程規(guī)模大于50m，初期導(dǎo)流攔洪庫容約0.48x108

26、m3.臨時性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型和級別，在表2-4規(guī)定的幅度內(nèi)，結(jié)合風(fēng)險度綜合分析，合理選用。對失事后果嚴(yán)重的，應(yīng)考慮遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水的應(yīng)急措施。根據(jù)規(guī)范，臨時性水工建筑物選定為3級。表2-4 臨時性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）臨時性建筑物類型臨時性水工建筑物級別345土石結(jié)構(gòu)50202010105混凝土、漿砌石結(jié)構(gòu)201010553導(dǎo)流設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)選擇，要根據(jù)工程具體情況進(jìn)行分析論證，論證中需考慮以下問題：（1）導(dǎo)流建筑物級別。按被保護(hù)的永久建筑物的級別，失事后果，圍堰使用年限，圍堰工程規(guī)模，確定導(dǎo)流建筑物的級別與洪水標(biāo)準(zhǔn)。（2）水文資料實測系列的長短。當(dāng)河流水文實測系列

27、較長，洪水規(guī)律明顯時，可根據(jù)洪水規(guī)律性及相應(yīng)的頻率選擇標(biāo)準(zhǔn)；若水文資料實測系列較短，或資料不可靠時，需考慮不利情況，留有余地。（3）圍堰的高低和其形成庫容的大小以及失事后造成下游損失的大小。庫容越大，一旦失事對下游的危害也大，其標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)適當(dāng)提高。對下游的危害不僅取決于庫容大小，也取決于下游經(jīng)濟(jì)情況，影響居民生命財產(chǎn)多少，有時庫容雖不大，特別是可能大量死人的情況也不能完全按庫容定級。（4）所保護(hù)的主體建筑物類型。對于土石壩，臨時壩面過水，則沖刷損失很大，結(jié)合其他條件，其標(biāo)準(zhǔn)可選用上限，而對混凝土或漿砌石重力結(jié)構(gòu)，臨時壩面允許過水時可采用下限。（5）圍堰本身結(jié)構(gòu)類型。如為上游土石圍堰且不允許過水時

28、，其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于混凝土及漿砌石重力圍堰。（6）基坑施工期的長短。工期越長，遭遇較大洪水機(jī)遇越大，洪水標(biāo)準(zhǔn)宜高一些，工期越短時則遭遇較大洪水機(jī)遇越少，洪水標(biāo)準(zhǔn)可低一些。（7）導(dǎo)流泄水建筑物為隧洞、涵管等封閉式結(jié)構(gòu)時，其超泄能力比開敞式結(jié)構(gòu)（如分束窄河床、導(dǎo)流明渠等）要小，失事后修復(fù)也較難，其洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高一些。（8）導(dǎo)流泄水建筑物參與后期導(dǎo)流時，應(yīng)按后期導(dǎo)流的洪水標(biāo)準(zhǔn)。（9）導(dǎo)流建筑物與永久水工建筑物結(jié)合時，其結(jié)合部分應(yīng)采用永久建筑物的標(biāo)準(zhǔn)。金安橋水電站為I等大型工程，臨時水工建筑物為3級建筑物，采用土石圍堰結(jié)構(gòu)時，導(dǎo)流建筑物設(shè)計擋水標(biāo)準(zhǔn)為2050年一遇，土石圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)采用30年一遇洪水。中后期導(dǎo)

29、流標(biāo)準(zhǔn)50100年一遇洪水。導(dǎo)流洞堵頭施工期間導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)取20年一遇枯期（125月）施工洪水標(biāo)準(zhǔn)。2.2.4 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及流量的確定（1）初期導(dǎo)流：本工程擬采用土石圍堰，導(dǎo)流初期應(yīng)采用重現(xiàn)期為30年的洪水標(biāo)準(zhǔn)，Q=10600m3/s。（2）中后期導(dǎo)流：第5年汛前前壩體混凝土澆筑至1349高程，已超過上游圍堰1343高程，具備壩體臨時斷面度汛擋水條件，壩體臨時斷面攔洪庫容為0.83x108m3。第六年度汛前壩體最低澆筑至1400m高程，壩體臨時斷面攔洪庫容為5.05x108m3.第五年度汛標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水，相應(yīng)流量為11400m3，第六年度汛標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水，相應(yīng)流量為12400m3/s。

30、導(dǎo)流洞于第六年十一月中旬下閘，此時永久建筑物已完工。第7年壩體度汛永久泄水建筑物已具備正常運行條件（3）截流、下閘、封堵及蓄水標(biāo)準(zhǔn)，本工程河床截流標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇12月中旬旬平均流量，Q=932m3/s。導(dǎo)流洞下閘標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇，流量為12月中旬的旬平均流量，Q=932m3/s。導(dǎo)流洞封堵標(biāo)準(zhǔn)采用5年一遇，11月的時段流量，Q=2240m3/s。導(dǎo)流時段劃分及導(dǎo)流流量、標(biāo)準(zhǔn)見表2-1表2-1 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及流量表序號項目時間設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（P=%）設(shè)計流量（m3/s）1初期一汛二汛土石圍堰擋水第三年6月第五年5月3.33（全年）106002中后期三汛壩體臨時度汛斷面擋水第5年6月第6年5月2（

31、全年）11400四汛壩體臨時度汛斷面擋水第6年6月第6年10月1（全年）12400大壩擋水第7年6月以后0.2（全年）146003截流第2年12月中旬5（12月中旬平均）9324導(dǎo)流洞下閘第6年12月中旬5（12月中旬平均）9325導(dǎo)流洞堵頭混凝土施工第6年11月第7年5月20（時段）2240導(dǎo)流程序 （1）初期導(dǎo)流根據(jù)施工總進(jìn)度安排：河床截流安排于第2年12月中旬進(jìn)行，截流設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇旬平均流量，Q=932m3/s第二年12月第三年5月：擋水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為該時段10年一遇洪水，Q(11月4月)=1930m3/s，由加高的截流戧堤擋水，導(dǎo)流洞過流，進(jìn)行圍堰基礎(chǔ)防滲體及堰體填筑、基坑開挖施工

32、第三年6月第五年5月：導(dǎo)流設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為全年30年一遇洪水，Q=10600m3/s，上、下游圍堰全年擋水，導(dǎo)流洞泄流，進(jìn)行壩基、廠房基坑開挖及壩體、廠房混凝土澆筑（2）中后期導(dǎo)流第五年5月底，大壩混凝土澆筑至1349m高程，第5年6月第6年5月，導(dǎo)流設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用全年50年一遇洪水，Q=11400m3/s，壩體臨時斷面擋水度汛，導(dǎo)流洞泄流，進(jìn)行壩體及廠房混凝土澆筑。第6年5月底，大壩混凝土澆筑至1400m高程。第六年6月第六年10月，導(dǎo)流設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為全年100年一遇洪水，Q=12400m3/s，壩體臨時斷面度汛擋水，導(dǎo)流洞及永久沖沙底孔聯(lián)合泄流，進(jìn)行壩體及廠房混凝土澆筑。第6年10月底，壩體混凝土基本

33、澆筑至壩頂1424m高程。第6年11月中旬導(dǎo)流洞下閘，第6年12月底，首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。下閘設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇11月中旬平均流量，Q=1320m3/s。堵頭施工期封堵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇11月5月時段洪水，Q=2240m3/s。第7年5月底，壩體工程基本完建，第7年6月以后，又大壩擋水，永久泄洪建筑物泄洪。導(dǎo)流程序安排見表表2-2 施工導(dǎo)流程序表施工時段設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（%）設(shè)計流量m3/s堰（壩）頂高程（m）堰（壩）前水位（m）泄水建筑物流量（m3/s）備注導(dǎo)流洞供水洞右岸沖砂底孔2.12.11以前原河床過流導(dǎo)流洞施工2.12.112.12.205（12月中旬平均）932戧堤1304.61304.

34、193212月中旬截流3.33（全年）10600堰1334.91333.910600上下游圍堰擋水，壩體混凝土澆筑施工2（全年）11400壩13491346.711400壩體臨時斷面擋水，壩體混凝土澆筑施工1（全年）12400壩1400135011412988壩體臨時斷面擋水，壩體混凝土澆筑施工6.1110（11月中旬平均）1320壩14241301.31320壩142413071070350壩1424134010703505（11月5月）22401424永久泄洪建筑物泄流導(dǎo)流洞堵頭混凝土澆筑7.6以后0.2146001424大壩擋水，永久建筑物泄流，第一臺機(jī)組于第6年12月底發(fā)電2.3 經(jīng)濟(jì)

35、洞徑比選2.3.1 洞線選擇 1、地形條件 1）洞線方位應(yīng)便于上下游水流銜接，進(jìn)出流暢。 2）平洞布置應(yīng)力求直線，使洞線最短，工程量最小，水流條件最好。 3）進(jìn)出口地形陡緩適中，均勻?qū)ΨQ，以利于進(jìn)出口建筑物布置。 4)便于布置施工支洞，對外交通方便，有利于施工和管理。 2、地質(zhì)條件 1）應(yīng)盡量把隧洞布置在堅硬、完整、穩(wěn)定和地質(zhì)構(gòu)造簡單的山體內(nèi)。 2）洞線與巖體主要主要構(gòu)造的走向的交角不宜小于30°，與圍巖交角宜大于45°。3、隧洞埋藏深度 1）有壓隧洞洞身巖體覆蓋層應(yīng)不小于0.4H（H為最大內(nèi)水壓力水頭）。 2）隧洞進(jìn)出口覆蓋層厚度不小于1.52.0倍洞徑。 4、水力條件因

36、素一般控制彎道轉(zhuǎn)角不大于60°，彎曲半徑一般不小于5倍洞徑，出口段洞軸線與河道主流方向的交角一般不大于30°。 根據(jù)以上設(shè)計要求與金安橋水電站壩址處地形條件，在地形圖上布置出一條隧洞軸線。 洞型選擇與斷面尺寸方案金安橋水電站導(dǎo)流隧洞采用圓拱直墻形斷面，主要原因是其施工簡單，隧洞枯水期泄流能力較大，有利于降低截流難度及土石圍堰高度。 圓拱直墻形斷面高寬比一般為1.01.5，頂拱圓心角一般在90°180°范圍內(nèi)選取。 金安橋水電站圍堰擋水流量為10600m3/s ，故采用左岸一條導(dǎo)流隧洞，斷面尺寸選擇三種方案，分別是22m×30m、24m×

37、;30m、26m×30m（寬×高），頂拱圓心角均采用120°。隧洞進(jìn)、出口設(shè)計 導(dǎo)流隧洞一般為明滿流交替出現(xiàn)，進(jìn)口按進(jìn)流方式同時包含開敞式和深水式進(jìn)口的特點，進(jìn)口布置必須圓滑，避免在進(jìn)口前產(chǎn)生強(qiáng)漩渦和回流。 進(jìn)口明渠擴(kuò)散段軸線長75.67m，進(jìn)口高程為1295m，洞身長1231.989米，進(jìn)水塔閘室段長22m，高54m，底板高程1295m，漸變段長30m，隧洞底坡i=0.003，其中0+154.0350+261.373m為轉(zhuǎn)彎段，平面轉(zhuǎn)彎半徑R=150m，轉(zhuǎn)角41。出口高程1291.304m，出口引渠長78.214m。導(dǎo)流隧洞出口型式選擇應(yīng)結(jié)合隧洞水力特征、出口地

38、形地質(zhì)條件及其下游防沖保護(hù)要求等因素綜合確定，隧洞出口一般采用擴(kuò)散方式。對于出口水流流速不大時，可采用簡單的平底擴(kuò)散消能方式；對于出口水流流速高時，出口一般采用水躍消能方式。表2-8 導(dǎo)流隧洞布置情況方案 洞型洞長 （m） 轉(zhuǎn)彎角 （°） 轉(zhuǎn)彎R （m） 拱頂中心角 22×30圓拱直墻型1231.989 41° 150120° 24×301231.98941° 150120° 26×301231.98941° 150120° 泄流量計算公式（確定T，然后反推圍堰的高度和造價，利用圍堰和隧洞的總造

39、價作為隧洞尺寸的判據(jù)）比選時隧洞按有壓隧洞進(jìn)行設(shè)計，采用有壓隧洞泄流公式，計算公式為： （見水力學(xué)計算手冊P319）式中： 隧洞泄流量，本工程有Q= 10600m3/s ；流量系數(shù) ；隧洞出口斷面面積 ；重力加速度，取9.8m/s2 ；上游水位與隧洞出口底板高程差及上游行近流速水頭之和，一般可認(rèn)為；隧洞出口斷面水流的平均單位勢能，。2.3.4.1流量系數(shù)計算公式 （見計算手冊P320）式中： 隧洞出口斷面面積；某一局部能量損失系數(shù)，與之相應(yīng)的流速所在的斷面為（指根號內(nèi)第二項中的） ；隧洞某一段的長度，與之相應(yīng)的斷面面積、水力半徑和舍齊系數(shù)分別為（指根號內(nèi)第三項中的）、和。（1）進(jìn)出口水頭損失系

40、數(shù)的確定 導(dǎo)流洞進(jìn)口為喇叭形，由表查得=0.10，出口為平直型。 （2）各彎段局部水頭損失系數(shù)的確定 式中： 彎段處洞寬；轉(zhuǎn)彎半徑；轉(zhuǎn)彎角；不同方案彎段局部損失系數(shù)計算見計算書中計算過程1，計算結(jié)果列于表2-9。表2-9 彎段局部損失系數(shù)計算成果表方案 轉(zhuǎn)彎角 （°） 轉(zhuǎn)彎R （m） 22×3041° 1500.08324×3041° 1500.083 26×3041° 1500.083 將各數(shù)據(jù)代入公式6-3-1并計算各方案的綜合流量系數(shù)，具體計算見計算書計算過程2，計算結(jié)果列于下表2-10。表2-10 綜合流量系數(shù)計算成

41、果表方案 22×30 24×3026×30 0.7370.7460.754洞徑的必選通過計算可得各工程總造價見下表：表2-11 各工程總造價表方案 隧洞面積（m2） 隧洞長度（m）總造價（元） 6×9 50.52688.89645085277×958.27 688.89651298038×9 65.82688.8965742582根據(jù)計算可知，三種方案中，6×9 方案的工程費用最少，也就是說隧洞的洞徑越小，相應(yīng)的工程投資越少。但出于安全考慮和方便施工，選用7×9的隧洞方案。2.3導(dǎo)流隧洞水力計算 導(dǎo)流隧洞特征 為了

42、簡化計算，進(jìn)行科學(xué)試算，不妨假定選定方案的導(dǎo)流隧洞斷面尺寸為24×30m（寬×高），圓拱直墻形斷面，一條隧洞分別布置在右岸。隧洞的基本情況列于表2-11，斷面尺寸見圖2-1。表2-12 隧洞基本情況方案洞型 洞長 （m） 轉(zhuǎn)彎角 （°） 轉(zhuǎn)彎R （m） 底坡i 拱頂中心角 （°）24×30圓拱直墻形 1231.989411500.003120圖2-1 隧洞斷面尺寸圖 單位m隧洞底坡為0.003，糙率為0.02，流量系數(shù)為0.746，隧洞過水面積為835.8m2。2.4.2 流態(tài)判別半有壓流下限計算公式為：（見計算手冊P327，公式7-1-15）

43、式中：半有壓流的下限臨界壅高比，為管道進(jìn)口底檻以上水深與管身高度之比，近似計算時可采用經(jīng)驗值1.2； 流量系數(shù) ，取0.746；進(jìn)口豎向收縮系數(shù)，粗略計算時可采用0.70 ；管道斷面面積 ；管道高度 ；表2-13 半有壓流下限流量計算表隧洞 A（m2）pc d（m）Qpc（m3/s） 24×300.746 835.81.20.7 30 9699具體計算過程見計算書計算過程5，計算得隧洞半有壓流下限值為9699m3/s。半有壓流上限計算公式為：（見計算手冊p326，公式7-1-14）式中：管道的水力半徑，；管道的謝才系數(shù)，； 局部損失系數(shù)，； 有壓流出口水頭比，大氣中射流情況下取0.5

44、； 半有壓流與有壓流分界點的上游臨界壅高比，近似計算可采用經(jīng)驗值1.5；表2-14 半有壓流上限流量計算表隧洞 A（m2）fc D（m） i L（m）Qfc（m3/s） 24×30 0.746835.8 1.5 0.5 30 0.003 1231.989 14537具體計算過程見計算書計算過程5，計算得隧洞半有壓流上限值為14537m3/s。2.4.3 長洞、短洞的判斷各流態(tài)水力計算原理2.4.5 水力計算成果根據(jù)上述過程，隧洞在施工導(dǎo)流期間導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)流量在半有壓流下限流量和上限流量之間，泄流計算公式采用半壓流狀態(tài)下的泄流計算公式： 見水力計算手冊P321公式7-1-6式中：流量系數(shù)，

45、取值為0.67；隧洞的斷面面積；洞口水流收縮系數(shù)取0.7； 以隧洞進(jìn)口斷面底板高程算起的上游總水頭；隧洞高度根據(jù)上述過程，隧洞在施工導(dǎo)流期間流量在半有壓流下限流量以下時，泄流計算公式采用無壓流狀態(tài)下的泄流計算公式： 見水力計算手冊P321公式7-1-6式中：流量系數(shù)，取值為0.35；淹沒系數(shù)，此處為自由出流，取；過水?dāng)嗝鎸挘?以隧洞進(jìn)口斷面底板高程算起的上游總水頭；具體計算過程見計算書計算過程9，計算得隧洞泄流過程表：表2-16 隧洞泄流過程表Qm B H0 H上 00240129510000.3249.991304.9920000.322415.221310.2230000.332419.5

46、71314.5740000.352422.811317.8150000.352426.491321.4960000.352429.941324.9470000.352433.191328.1980000.352436.301331.3090000.392436.531331.53100000.672436.541331.94106000.672438.911333.91110000.672440.291335.29由上表可繪制隧洞泄流曲線圖2-2圖2-2 隧洞泄流曲線圖由上圖可知，當(dāng)泄流流量為10600m3/s時，上游水位為1333.91m 2.5 圍堰設(shè)計2.5.1 圍堰超高本工程采用不過水

47、圍堰，根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計手冊，不過水圍堰的堰頂高程，一般根據(jù)設(shè)計洪水加風(fēng)浪高及安全超高確定。 土石圍堰防滲體頂部在靜水位以上的超高值，斜墻一般不小于0.60.8m，心墻不小于0.30.6m。在確定堰頂高程時要考慮以下問題：（1）上游圍堰的堰頂高程，除滿足防洪安全外，還應(yīng)保證發(fā)電、航運、灌溉、供水等要求，確定上游水位，再加風(fēng)浪高和安全超高。 （2）對于下游圍堰，是否需要考慮風(fēng)浪高，可根據(jù)地形、水深、水面坡降和流速等情況分析決定，對于山區(qū)河流一般可不考慮。在確定下游水位時，應(yīng)考慮河床的沖淤變化、堆渣或整治等影響。若折沖水流或回流較大時，還應(yīng)考慮水位壅高值。（3）縱向圍堰的堰頂高程，需根據(jù)

48、沿程水面線加安全超高值確定，堰頂做成斜面或臺階狀。對于山區(qū)河流一般可不考慮風(fēng)浪高，但沿程水面線需考慮水流的涌浪，需通過水工模型試驗確定。（4）風(fēng)浪高只在堰前水面吹程大于1km時才考慮此項影響。計算風(fēng)浪高度時，一般可取實測最大風(fēng)速值，且應(yīng)注意風(fēng)向、地形、水深等具體情況，選用適當(dāng)?shù)挠嬎愎?。?）對于4級或4級以下的圍堰是否計入風(fēng)浪高，可根據(jù)工程具體條件酌情考慮。（6）在施工導(dǎo)流期間，當(dāng)上游庫區(qū)有明顯的坍岸危險時，應(yīng)進(jìn)行處理，如不便處理，圍堰或施工期的壩體超高應(yīng)考慮坍岸產(chǎn)生的涌浪影響，或才去其他安全措施。（7）對嚴(yán)寒的北方河流，還應(yīng)考慮冰凌可能造成的水位壅高。（8）對于土石圍堰，在確定堰頂高程時，

49、應(yīng)計入堰體沉降所增加的超高值。根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計手冊表2-14：表2-19 不過水圍堰堰頂?shù)陌踩呦孪拗?單位m圍堰形式運用情況圍堰級別234、5土石圍堰、干砌石圍堰正常1.00.70.5非常0.70.50.3混凝土圍堰、漿砌石圍堰、木籠、竹籠、板樁圍堰正常0.50.40.3非常0.40.30.2本工程土石圍堰級別為3級，根據(jù)上表，安全超高取0.7m，風(fēng)浪高取0.3m。2.5.2 上下游圍堰設(shè)計上游圍堰當(dāng)流量達(dá)到導(dǎo)流設(shè)計流量標(biāo)準(zhǔn)時，最大堰前水位為1333.9m，因此上游圍堰堰頂高程為1334.9m，最大堰高44.9m。根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計手冊，高于10m的圍堰，其最小堰頂寬度不小于3m，考慮施工和防汛搶險需要，堰頂寬取15.0m。迎水面邊坡1:2.5，背水面邊坡1:1.8（水利水電工程施工組織設(shè)計手冊P570表2-7-6）。河床基礎(chǔ)覆蓋層厚度小于5.0m，主要由砂卵礫石和崩積、洪積巨塊石混合而成，防滲性能較差，對覆蓋層采用抽槽至基巖回填粘土的方式進(jìn)行處理。由于工程區(qū)土料豐富，圍堰采用粘土斜心墻防滲。下游圍堰采用粘土心墻防滲，結(jié)構(gòu)型式與上游圍堰相似。擋水流量標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水，相應(yīng)流量為10600m3/s, 據(jù)壩址水位流量關(guān)系可知堰前水位為1329m，堰頂高程為1330.5m，圍堰頂寬15m，圍堰頂長160m，上游