水庫混凝土重力壩施工導流設計

1、PAGE PAGE 34某混凝土重力壩施工導流設計一、工程概況本水庫是該流域水利水電建設規(guī)劃中的主體工程之一。壩址位于某鄉(xiāng)上游3km處，控制流域面積317km2，壩址處多年平均流量11.1m3/s，年徑流總量3.5108m3。本工程是一座兼有防洪、灌溉、發(fā)電、水產養(yǎng)殖效益的綜合開發(fā)的水利樞紐工程。工程總庫容容為1.66108m3，正常常高水位位1300.0mm，死水水位1112.00m，設設計洪水水位1330.774m，校校核洪水水位1332.44m，水水庫有效效庫容達達1.00108m3，為年年調節(jié)性性水庫。該工程攔河河壩的壩壩型為砼砼重力壩壩，電站站布置在在河床右右側的非非溢流壩壩段的后后

2、面，為為壩后式式布置，壩壩頂全長長3155m，壩壩頂高程程1355m，其中左左非溢流流壩壩段段長度為為1000m，溢溢流壩段段長度為為48mm，右非非溢流壩壩段長度度1677m，溢溢流壩段段布置在在河床中中部偏左左岸，設設有3孔6m12mm的弧形形工作閘閘門，堰堰頂高程程1244m，壩底最最大寬度度為544m，消消能方式式為挑流流消能，在在壩后式式廠房處處，非溢溢流壩段段的最大大底度為為46.6m，廠廠房最大大寬度為為13.7m，廠壩聯(lián)聯(lián)結段為為4m。電站裝機容容量為2332000KW。引水水壓力鋼鋼管設在在非溢流流壩段內內，進水水口底板板高程為為95.0m，管管徑1.75mm，采用用單機供供

3、水的布布置方式式。水輪輪機安裝裝高程885.00m，設設計工作作水頭336.00m，最最大工作作水頭445.00m，最最小工作作水頭227.00m。工程樞紐處處地形及及工程布布置見圖圖1。二、基本資資料1.工程水水文資料料該水庫庫容容在1108m3以上，主主壩工程程為二級級建筑物物，壩址址設計洪洪水過程程線，是是根據上上游3kkm處水水文觀測測站實測測某年最最大一次次洪水典典型加以以修正，以以洪峰、洪洪量控制制進行放放大而得得。現(xiàn)將將各設計計頻率洪洪水過程程線、施施工設計計洪水等等水文資資料列于于表1表5。表1 壩址設設計洪水水過程線線 單位：m3/s 頻率時間1%2%5%10%20% 頻率時

4、間1%2%5%10%20%0101010556013810710681596178152184146112668772615741126606004383682767250444230281811601340996723504783527261817249237806344743668425191512113048241534030924090201410553667558852942334396101042342406308253208102748209276218175133洪 量（億m3）1.261.090.870.690.535421118016311888表2 施工設設計洪水水成果

5、單位：m3/s 頻率（%）分期251020全年施工13409967325047月次年年4月11508606004009月次年年3月31623517511910月次次年3月2631861338610月次次年4月319252206157 表3 水文站站實測歷歷年月平平均流量量 單位：m3/s 月年123456789101112合計年平均19625.788.4220.211.43.3815.18.818.5716.47.513.092.97142.22511.819634.735.8718.811.61.8724.611.26.7612.312.519.48.02154.44812.9196417.

6、512.210.815.945.874.251.320.96.134.153.203.97266.00522.219653.054.198.4016.821.659.311.111.25.793.303.072.72150.44912.519662.923.7610.513.635.517.58.425.993.353.052.522.30107.4418.9519674.305.627.2819.230.810.38.1214.83.925.153.713.46114.6669.5519683.124.208.6823.347.921.411.55.054.274.773.152.71140

7、.00511.719693.0716.36.917.5512.027.78.425.212.582.304.683.40100.228.3419705.053.118.4012.122.028.07.226.805.643.554.163.38109.3389.1119713.369.0515.915.212.827.08.3210.816.04.986.264.30131.99711.019723.852.955.2514.630.444.815.95.204.526.695.903.58143.33712.019732.752.622.684.2121.312.811.07.083.623

8、.275.363.3380.0226.6719746.396.777.6114.210.922.88.609.273.013.822.892.6296.8888.0719752.243.264.3515.68.7913.38.116.916.425.785.846.3986.8997.2419765.137.948.0526.613.525.132.77.453.134.363.453.07140.44811.719772.524.7510.313.850.036.216.813.05.104.065.193.37165.00913.819782.813.029.0612.314.87.887

9、.445.354.043.972.984.5078.1556.5119796.906.7010.817.826.529.631.922.19.257.635.593.86178.66314.919803.244.2013.518.529.726.436.611.119.68.857.717.99187.33915.719814.616.567.509.7121.938.28.597.624.603.342.352.33115.7799.6519821.988.624.645.5615.217.77.5918.110.97.0613.66.98117.9939.83合計95.0130.11120

10、0.006299.553523.889579.888309.554209.229150.557110.009114.00785.2552807.28234.112平均4.526.209.5214.324.94427.61114.7449.597.175.245.444.06133.66811.144表4 壩址水水位流量關關系曲線線水位（m）84.384.685.086.087.088.089.090.091.092.093.0流量（m33/s）055022050085512801730237029903630表5 水庫容容積曲線線高程（m）909510010511011512012513013

11、5面積（kmm2）0.14660.95551.76882.63223.44004.35005.28116.28777.20668.0888容積（萬mm3）027595620603574552279351083001420001802002.壩址地地形地質質條件（1）左岸岸：地形形自然坡坡度為1：1.552.0，覆蓋蓋層23mm，全風風化帶厚厚35mm，強風風化加弱弱風化帶帶厚5mm，微風風化厚44m。（2）河床床：巖面面較平整整。沖積積沙礫層層厚約01.5m，弱風化化層厚11m左右右，微風風化層厚厚36mm。河床縱縱剖面地地形中，迎迎水面壩壩踵處巖巖面高程程約在886m左左右，背背水面壩壩趾處

12、巖巖面高程程約在883.55m左右右。距壩壩趾下游游15mm處有一一深潭。高高程約881m，整整個河床床皆為微微、弱風風化的花花崗巖組組成，致致密堅硬硬，強度度高，抗抗沖能力力強。（3）左岸岸：地形形自然坡坡度為1：2左右，覆覆蓋層46mm，全風風化帶厚厚68mm，強風風化帶厚厚24mm，弱風風化帶厚厚24mm，微風風化厚1122m。（4）壩基基開挖：強風化化層要全全部挖除除。壩基基的開挖挖范圍應應與建筑筑物的底底部輪廓廓尺寸相相適應，開開挖的深深度按壩壩底應力力和壩基基強度而而定。（5）壩后后式廠房房基礎：廠房設設于壩后后靠右岸岸的河床床處，設設計最低低開挖高高程為7983mm之間，全全部處

13、于于微風化化新鮮基基巖內。3.主要施施工條件件（1）對外外交通：目前已已有兩條條三級公公路分別別從兩岸岸經過壩壩首和壩壩區(qū)。（2）施工工電源：目前已已有35KKV輸電線線路有縣縣城架至至G鎮(zhèn)，距距壩址僅僅3kmm，施工工用電可可利用本本縣電網網中的水水電，電電源充足足，質量量可靠。（3）主要要建筑材材料：本本樞紐主主壩為砼砼重力壩壩，壩體體砼所需需的卵石石，在壩壩址上下下游12kkm均可可開采，河河砂在距距壩址110kmm處的下下游采集集。庫內內盛產竹竹木，自自給有余余。僅水水泥、鋼鋼筋、機機電設備備等需要要外購。5.施工年年限本工程主體體部分的的大壩和和電站廠廠房，施施工工期期為兩年年左右，

14、準準備工程程在第一一施工年年度的47月份完完成，水水庫在第第三施工工年度的的汛后開開始蓄水水，并在在10月1日并網發(fā)發(fā)電。三、施工導導流設計計過程（一）施工工導流設設計標準準選擇1.施工導導流建筑筑物級別別的選定定本工程根據據水利利水電工工程施工工組織設設計規(guī)范范（SDJJ338889），以以及本工工程的級級別和圍圍堰工程程規(guī)模，選選定施工工導流建建筑物為為級。2.施工導導流設計計洪水標標準的選選擇根據水利利水電工工程施工工組織設設計規(guī)范范（SDJJ338889），以以及導流流建筑物物的級別別，選定定導流建建筑物的的洪水標標準為：20年一遇遇（P=55%）。（二）施工工導流時時段選擇擇根據本工

15、程程的特征征條件采采用分段段圍堰法法導流，中中后期用用臨時底底孔泄流流來修建建混凝土土壩。劃劃分為三三個時段段：第一一時段，河河水由束束窄河床床通過，進進行第一一期基坑坑內施工工；第二二時段，河河水由導導流底孔孔下泄，進進行第二二期基坑坑內施工工；第三三時段，壩壩體全面面升高，可可先由導導流底孔孔下泄河河水，底底孔封堵堵以后，則則河水由由永久泄泄水建筑筑物下泄泄，也可可部分或或完全攔攔蓄在水水庫中，直直到工程程完建。（三）施工工導流設設計流量量及壩址址處河床床水位的的選擇根據導流設設計洪水水標準和和圍堰施施工分期期，選定定施工導導流設計計流量為為Q=2355m3/s。根根據壩址址水位流量關關系

16、曲線線，采用用內插法法得到QQ=2355m3/s時的的水位為為86.09mm，由于于觀測點點距壩址址有3000m遠遠，考慮慮到坡降降，選擇擇壩址處處水位為為86.39mm。（四）施工工導流方方案的選選擇根據樞紐的的自然條條件及壩壩體的結結構特點點及工程程的導流流施工標標準，選選擇采用用分段圍圍堰法施施工，分分為兩段段兩期。第一期先圍左岸，包括左岸非溢流壩段和溢流壩段，進行一期基坑內施工；第二期圍河床右岸部分，包括右非溢流壩段（含廠房壩段），進行二期基坑內施工。本工程所在地，河流流量小，河床灘地寬，兩岸坡度緩，采用兩段兩期的施工導流方式完全可以滿足要求。（五）第一一期導流流設計1.河床水水面寬度

17、度及束窄窄度河床水面寬寬度由圖圖2所示確確定為664m，束束窄度取取K=660%。圖2 單單位（m）2.水利計計算束窄度取KK=600%，抗沖沖流速。（1）一期期束窄段段河床過過流能力力設計則過水斷面面面積：（2）過水水斷面為為梯形：假設邊邊坡為1:1，出口口處渠底底高程883.55m。假定水深為為2.55m則：假定水深為為2.448m時時，。束窄段河床床平均流流速：（3）束窄窄河床段段上游水水位壅高高：（4）上、下下游一期期橫向圍圍堰堰頂頂高程：3.縱向圍圍堰長度度的擬定定及圍堰堰軸線布布置根據施工要要求及場場地條件件，擬定定縱向圍圍堰長度度為1550m。縱縱向圍堰堰軸線位位置在河河床中部部

18、偏右岸岸約299m處，如如圖2。4.圍堰斷斷面設計計（1）縱向向圍堰斷斷面構造造及尺寸寸圖3 單位：mm圍堰主體采采用塊石石、砂礫礫土料堆堆石體，防防滲層為為粘土斜斜墻，在在粘土斜斜墻迎水水位采用用漿砌石石護面。（2）上、下下游橫向向圍堰斷斷面尺寸寸上游橫向向圍堰斷斷面構造造及尺寸寸圖4 單位：mm堆石體采用用塊石、砂砂礫土石石料堆砌砌，防滲滲層為粘粘土斜墻墻，防沖沖采用漿漿砌石護護面。下游橫向向圍堰斷斷面構造造及尺寸圖5 單位：mm5.圍堰工工程量的的估算上游橫向圍圍堰長度度：366m下游橫向圍圍堰長度度：688m縱向圍堰方方量：長長1500m（六）第二二期導流流水力計計算本工程二期期采用底

19、底孔導流流，為了了確保泄泄流能力力，擬定定采用2個底孔孔。1.底孔的的布置及及斷面尺尺寸的選選擇根據水利水水電工程程設計規(guī)規(guī)范選定定：底孔孔布置在在主河床床的溢流流壩段中中，底孔孔底板距距基巖面面的距離離為2mm。底孔孔進口高高程選定定84.0m，出出口高程程83.9m，底底孔全長長57mm。由水利學原原理，判判定底孔孔出流為為有壓自自由出流流。其泄泄流能力力計算公公式為：，式中中，（D為引化化直徑）。底底孔進水水口水頭頭損失系系數(shù)為，閘門槽槽水頭損損失，沿程水水頭損失失。時，出出口處下下游水位位高程為為86.39mm，糙率率取。(m)(m)斷面尺寸(mm)(m2)(m)(m)(m)(m)(m

20、)(m3/SS)(m3/SS)906.144.5516.28815.2881.06554.554472.1880.18220.84883.87112.229991.2997185.5594414.28814.2881.04.265571.4330.20770.84003.62552.475583.5886167.11834.5512.53313.7110.91443.995570.3770.21880.83553.39662.704476.2006152.44133.559.5311.7110.81443.484469.0220.26000.87002.96113.139961.3227122

21、.665939.144.5516.28815.2881.06554.554472.1880.18220.84883.87115.2299139.8833279.6674414.28814.2881.04.265571.4330.20770.84003.62555.4755124.3322248.66434.5512.53313.7110.91443.995570.3770.21880.83553.39665.7044110.6682221.33633.559.5311.7110.81443.484469.0220.26000.87002.96116.139985.7664171.5539612

22、.144.5516.28815.2881.06554.554472.1880.18220.84883.87118.2299175.4418350.88364414.28814.2881.04.265571.4330.20770.84003.62558.4755154.6677309.33534.5512.53313.7110.91443.995570.3770.21880.83553.39668.7044136.7725273.44533.559.5311.7110.81443.484469.0220.26000.87002.96119.1399104.6642209.2289915.144.

23、5516.28815.2881.06554.554472.1880.18220.84883.871111.2229204.9913409.8834414.28814.2881.04.265571.4330.20770.84003.625511.4775179.9984359.99734.5512.53313.7110.91443.995570.3770.21880.83553.396611.7004158.5546317.00933.559.5311.7110.81443.484469.0220.26000.87002.961112.1339120.6600241.220則底孔泄流流量曲線線如

24、圖6（兩個底底孔）。圖6 底孔泄泄流能力力曲線圖圖考慮到施工工強度及及防洪要要求，選選定采用用兩個334.5的導流流底孔。這這樣既可可以滿足足施工期期間導流流的要求求，又適適當減小小混凝土土的澆筑筑強度。2.二期導導流水力力計算（1）上游游水位壅壅高值（2）上下下游堰頂頂高程3.二期縱縱向圍堰堰的上、下下縱段長長度及圍圍堰的軸軸線平面面布置根據施工布布置要求求，定出出縱向圍圍堰上縱縱段長554m?？v縱向圍堰堰下縱段段主要靠靠一期工工程時在在溢流壩壩段右邊邊導墻來來承擔，右右導墻長長38mm，再在在右導墻墻上接224m的的土石圍圍堰?？v向圍堰上上縱段軸軸線布置置在一期期縱向圍圍堰軸線線左邊114

25、m處處，縱向向圍堰下下縱段軸軸線布置置與右導導墻軸線線重合。4.圍堰斷斷面的結結構及尺尺寸（1）縱向向圍堰上上縱段剖剖面圖7 單位（mmm）結構材料與與一期一一致。（2）縱向向圍堰下下縱段剖剖面圖8 單位（mm）結構材料與與一期一一致。（3）上游游橫向圍圍堰剖面面圖9 單位（mm）二期上游橫橫向圍堰堰采用鋼鋼筋石籠籠護面，粘粘土斜墻墻鋪蓋防防滲，圍圍堰長662m。（4）下游游橫向圍圍堰剖面面圖10 單位（mm）二期下游橫橫向圍堰堰結構材材料與一一期下游游圍堰相相同，圍圍堰長228m。5.圍堰工工程量計計算縱向圍堰上上縱段：縱向圍堰上上縱段：上游橫向圍圍堰：下游橫向圍圍堰：二期圍堰總總方量：四、

26、截流設設計1.截流時時間的選選擇根據表3的的水文資資料及工工程施工工條件的的要求，選定截流時間在第二施工年度的9月初。此時河流水量逐漸變小，進入枯水期。2.截流流流量的確確定根據表3的的水文資資料，選選取9月份的的流量作作多年經經驗頻率率曲線。表7 截流經經驗頻率率計算表表年份流量(m3/SS)序號由大到小排排列(m3/SS)模比系數(shù)（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）196216.4119.62.73441.73443.006675664.5196312.3216.42.28771.28771.656636999.119646.13316.02.23221.23221.51778

27、24413.619655.79412.31.71550.71550.5111225518.219663.35510.91.52000.52000.2700422.719673.9269.251.29000.29000.0844127.319684.2776.420.8955-0.10050.0111025531.819692.5886.130.8555-0.14450.0211025536.419705.6495.790.8088-0.19920.0366864440.9197116.0105.640.7877-.021130.0455369945.519724.52115.100.7111-

28、0.28890.083352115019733.62124.600.6422-0.35580.1288164454.519743.01134.520.6300-0.37700.1366959.119756.42144.270.5966-0.40090.1633216663.619763.13154.040.5633-0.43370.1900969968.219775.10163.920.5477-0.45530.2055209972.719784.04173.620.5055-0.49950.2455025577.319799.25183.350.4677-0.53330.2844089981

29、.8198019.6193.130.4377-0.56630.3166969986.419814.60203.010.4200-0.58800.3366490.9198210.9212.580.3600-0.64400.4099695.5總計150.557150.55721.4773+5.7228-5.77719.66110199根據表7數(shù)數(shù)據繪制制經驗頻頻率曲線線。圖11 截流流流量經驗驗頻率曲曲線圖從頻率曲線線上看出出，曲線線與大部部分經驗驗點配合合較好，所所以不用用再進矩矩法配線線計算。從從曲線上上查得P=110%時，m3/S，即為為截流設設計流量量。3.截流過過程設計計本工程一期期施工

30、截截流可不不做考慮慮，從一一期圍堰堰的平面面布置圖圖上可知知，上游游橫向圍圍堰工程程量較小小，且緊緊靠左岸岸的灘地地，枯水水期灘地地處基本本無水，縱向圍堰在灘地上順水流方向填筑，而下游橫向圍堰可在靜水中填筑。二期施工截流時，戧堤軸線選在一期上游橫向圍堰與縱向圍堰相交的背水面坡腳處，龍口段設在主河槽偏右側。該處河床基巖出露，抗沖能力強，截留施工采用立堵法進行。河床右岸有有一條三三級公路路，所以以截流時時從河床床右岸向向龍口進進占，逐逐步束窄窄龍口，直直至龍口口合龍、閉閉氣。然然后再進進行加固固，填筑筑二期上上游橫向向圍堰，最最后填筑筑二期下下游橫向向圍堰。五、施工渡渡汛為了確保工工程能夠夠如期完

31、完成，并并保證工工程在施施工期間間能安全全渡汛，須須進行施施工調洪洪計算。求求出一、二二期壩體體施工時時渡汛高高程，以以便在施施工中對對壩體工工程和施施工進度度及施工工強度實實行嚴格格控制。1.壩體施施工期臨臨時渡汛汛洪水標標準根據水利利水電工工程施工工組織設設計規(guī)范范（SDJJ338889）規(guī)定定，選擇擇渡汛洪洪水標準準為20年一遇遇，即P=55%。2.施工調調洪計算算調洪計算方方法采用用單輔助助線圖解解法，設設計洪水水過程線線的頻率率P=55%,起調水水位為導導流設計計流量mm3/S時的水水位。從從表1中選出P=55%，作設設計洪水水過程線線圖。圖12 設計洪洪水位過過程線（P=55%）（1）第一一期施工工渡汛，能能滿足全全年施工工洪水mm3/S的通過過要求，第第一期施施工可不不作調洪洪計算。（2）第二二期工程程施工渡渡汛，查查下游水水位流量量關系曲曲線，當當m3/S時，下下游水位位為899.9