水電站施工導流與水流控制方案

水電站施工導流與水流控制方案1.1施工特性1.1.1水文氣象條件(1)水文磨子溝流域的徑流主要來自降水，其次是地下水和融雪水補給。由于流域內植被好和天然海子，使流域具有調蓄能力大、徑流豐沛穩(wěn)定、年際變化小的特點。江咀水電站壩址處多年平均流量為2.55m3/s，多年平均徑流量為0.804億m3，多年平均徑流深為997.7mm，多年平均徑流模數為31.6L/(s.km2)。徑流在年內分配不均，豐水期(6～10月)多年平均流量為4.52m3/s，占年徑流量的70.8%；枯水期(11月～翌年5月)多年平均流量為1.33m3/s，占年徑流量的29.2%磨子溝流域內的洪水主要由降雨形成。洪水出現的時間與降雨相應。最大洪峰流量均出現于6～9月，主要發(fā)生于7～9月。此外，在汛前過渡期還有少量冰雪融水形成較小的洪水。由于暴雨強度較小，加之流域內有較好的植被等原因，洪峰流量量級較小，洪水水位變幅不大。據調查，洪峰多由一日降雨形成，一次洪水過程多在1～2日。由于河道比降大，洪水漲落較為迅速江咀水電站廠址處于大渡河干流左岸，是大渡河中游向上游的過渡帶。因受高程、地形及地理位置的影響，出現暴雨的機會很少。由于集水面積大、流域形狀狹長以及地表有利于下滲和滯流等原因，洪水具有量大、峰不高、緩漲緩落、歷時較長的特點。流域的主汛期為6～9月，年最大流量均出現在該段時期，其中以7月份出現機率最多，占總頻次的60%以上江咀水電站徑流成果見表5-1，江咀水電站壩、廠址設計洪水成果見表5-2，江咀水電站壩址分期設計洪水成果見表5-3表5-1江咀水電站徑流成果表時段均值Qp(m3/s)P=10%P=50%P=90%水文年(6月～翌年5月)2.553.112.522.01汛期(6月～10月)4.321.394.273.30枯期(11月～翌年5月)1.271.561.261.01表5-2江咀水電站壩、廠址設計洪水成果表站名Qp(m3/s)P=0.2%P=0.5%P=1%P=2%P=3.3%壩址97.181.677.268.662.2廠址68726399602256455365表5-3江咀水電站壩址分期設計洪水成果表分期Qp(m3/s)p=5%p=10%p=20%p=50%1月1.701.571.431.192月1.451.331.211.013月1.611.431.230.964月2.211.951.681.285月12.710.68.371.306～9月57.348.539.928.410月13.411.79.847.0211月3.653.272.862.2112月2.302.101.891.53(2)氣象磨子溝流域地處盆地西緣山地，西接青藏高原東緣，為盆地到高原的過渡帶，屬于高原溫帶川西山地濕潤氣候。流域氣候的主要特點是：冬季時間長、氣溫低、降水少，氣候寒冷而干燥；夏季時間短促、雨強小、雨日多，氣候涼爽。流域內由于地勢較高，冬季受西北寒流影響較為顯著，具有日照時間長、晝夜溫差大、風速大、蒸發(fā)量大等特點。受地形影響，降水量有自下而上遞增，氣溫則自下而上明顯遞減的趨勢據康定縣氣象站1952～1991年統(tǒng)計資料，多年平均氣溫7.1℃，極端最高氣溫和極端最低氣溫分別為28.9℃和-14.7℃。多年平均降水量為811.7mm，歷年一日最大降水量為49.4mm。多年平均相對濕度73%，歷年最小相對濕度為零。多年平均蒸發(fā)量為1281.5mm(20cm口徑蒸發(fā)皿觀測值)。多年平均風速為3.1m/s，歷年最大風速為20m/s(相應風向為E)。多年平均霜日為84.9天，最大積雪深度為24cm1.1.2地形地質條件江咀水電站地處青藏高原東南部川西北丘狀高原東南緣向四川盆地過渡地帶，北為巴顏喀拉山脈南東段，東靠邛崍山脈北段，西依大雪山山脈，為橫斷山系北段的高山曲流深切峽谷地貌，山勢展布與主要構造線走向基本一致。區(qū)內大渡河及其支流均為深切曲流河谷地貌，河谷下部呈明顯“V”形谷，局部為峽谷，中上部為寬谷，兩岸谷坡階地分布零星，可見規(guī)模不等的Ⅰ～Ⅴ級階地。區(qū)內巖漿巖出露較廣，廣泛分布于南北向構造帶的大渡河干流兩岸和二郎山一帶以及北東向構造帶的寶興復背斜核部，巖性以斜長花崗巖、花崗巖、閃長巖為主(俗稱“康定雜巖”)。江咀水電站工程區(qū)即位于“康定雜巖”這一古老的結晶地塊上。第四系各類不同成因的松散堆積層沿谷坡及河谷分布，殘積、崩坡積、冰川、冰水堆積主要分布于山頂平臺及緩坡地帶，沖洪積廣泛分布于溝口、河床及兩岸階地工程區(qū)位于川滇南北向構造帶北端與北東向龍門山斷褶帶、北西向鮮水河斷褶帶和金湯弧形構造帶的交接復合部位，在大地構造部位上處于揚子準地臺之二級構造單元康滇地軸北端工程區(qū)所處川滇南北向構造帶北端晚更新世以來的活動性不明顯，地殼以大面積間歇性整體抬升為特征。地震地質背景和地震危險性分析，工程區(qū)內不具備發(fā)生強震的地質構造條件，其危險性主要受外圍強震活動的波及影響。查GB18306—2001《中國地震動參數區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20g；地震動反應譜特征周期為0.40S～0.45S，對應的工程區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度壩址區(qū)屬中高山峽谷地貌，臨河坡高大于160m，水流湍急，急灘發(fā)育，河谷狹窄，兩岸基巖裸露，河谷形態(tài)呈相對對稱的“V”型谷，地形陡峻。壩址區(qū)巖性為一套晉寧期～澄江期的侵入巖，花崗巖是壩址區(qū)的主體巖石。覆蓋層主要為分布于河床、漫灘及I級階地中的第四系全新統(tǒng)河流沖洪積層(Q4al+pl)。其次為右岸公路及以下斜坡地帶分布的人工堆積(Q4s)孤塊石。崩坡積(Q4COL+DL)僅局部分布。河床段覆蓋層以中密～密實的漂(塊)卵石為主，粗顆?；緲嫵晒羌?，結構較密實引水線路布置于磨子溝左岸的公呷條形山脊山體內，山頂高程2235～2300m，與磨子溝及大渡河相對高差分別約400m和800m，屬中高山深切割峽谷地貌。沿線支溝發(fā)育短小、陡直，山體雄厚?；◢弾r是引水隧洞區(qū)的主體巖石，花崗巖體內含有深灰色輝長巖捕虜體及輝綠巖脈，巖脈寬度一般0.5m～1.5m，長度數十～百余m。巖石致密堅硬，力學強度高，為堅硬巖。引水隧洞圍巖類別有II、III、IV、V，以II、III為主前池位于斜坡地帶，地形坡度30～35o?；鶐r裸露，為弱風化強卸荷帶花崗巖溢水道布置于壓力管道下游側溝內及III級階地一帶，沿線地形多為30～45o的斜坡，自然邊坡較為穩(wěn)定。除靠近前池段基巖裸露外，沿泄水道地層以崩坡積及冰磧、冰水堆積的塊碎石土為主江咀水電站廠房距康定縣城約45km，距瀘定44km。國道318線成都至康定段路況較好，S211線在瓦斯溝口與G318線相接并從電站廠房對岸通過，該路段為三級公路，瀝青路面，路況良好，因此電站的對外交通較為方便1.1.3主要工程項目本章規(guī)定適用于本合同首部樞紐的施工導流和水流控制工程(以下簡稱導流工程)，其工程項目包括(但不限于)：(1)施工圍堰填筑(包括防滲結構)；(2)施工期基坑排水；(3)安全渡汛和防護工程；(4)圍堰的拆除及清理上述工程項目的工作內容包括建筑物及其輔助設施的設計、施工、材料供應、試驗、維護、運行、拆除以及本合同規(guī)定的質量檢查和驗收等工作1.1.4水流控制特點（1）一、二期圍堰均為枯期圍堰，必須采取可靠的措施以保證施工及其他設施的安全；（2）截流時，在進占和合龍過程中，易出現虛假的穩(wěn)定堤頭，因此應有專人觀察堤頭及龍口流態(tài)，防止堤頭突然跨塌；（3）圍堰在擋水期間，要作好圍堰的維護，保證主體施工的正常進行1.2導流方案及程序本工程采用二期導流方式，一期圍堰右岸擋水壩段，由左岸擴挖導流明渠過流；二期圍堰左岸擋水壩段，由已建成的溢流壩過流（1）2005年9月25日～11月3日，完成一期圍堰堆筑、閉氣及基坑排水；（2）2005年11月～2006年4月，一期基坑施工；（3）2006年4月底，拆除一期圍堰（4）2006年5月8日～2006年6月6日，完成二期圍堰堆筑、閉氣及基坑排水；（5）2006年6月6日～2006年7月27日，二期基坑施工；（6）2006年10月中旬，閘壩下閘蓄水（7）2006年8月5日，拆除一期圍堰1.3導流建筑物設計1.3.1一期圍堰設計本標導流工程一期由左岸擴挖后的導流明渠泄流。上、下游低水圍堰采用土石圍堰，擋水標準為（11月～4月）5年一遇洪水2.86m3/s，相應上游水位1867.11m，相應下游水位1866.70m。上游圍堰堰頂高程為1867.11m，下游圍堰堰頂高程為1866.70m，頂寬2m，迎水面坡比采用1：2.5，背水面坡比采用1：1.5。導流明渠頂寬2m，內坡1：1.2，外坡1：1.5，底部采用鉛絲石籠護底，塑料布防滲。上、下游圍堰采用粘土芯墻的防滲型式，迎水面采用塊石護坡1.3.2二期圍堰設計根據圍堰導流設計標準，擋水標準5月～9月(汛期),多年平均流量為39.9m3/s，相應上游水位1870.11m，相應下游水位1866.30m,頂寬2m。上、下游圍堰迎水面坡比采用1：2.5，背水面坡比采用1：1.5。圍堰采用粘土芯墻的防滲型式，迎水面采用塊石護坡1.4截流施工本工程分兩期導流，一期、二期均屬于束窄河床過流的型式，故就沒有太大的截流問題。一期圍堰上游段填筑相當于單向全斷面進占，只是不存在龍口合龍的問題。一期上游圍堰填筑發(fā)生在2005年10月，根據標書提供的水文資料，其截流流量為11月5年一遇月平均流量2.86m3/s之間，流量太小，流速不大，采用普通料物進行填筑即可二期截流選擇在2006年5月截流，截流標準為20%頻率11月月平均流量，截流設計流量為39.9m3/s；因此二期截流也比較容易由于兩期截流都比較容易，故不需要進行專門的截流設計，在進行上游土石填筑的時候，只需要對靠近河床中部的位置適當增加一些粒徑比較大的塊石即可，同時在上游圍堰與縱向圍堰之間的弧段加大鉛絲石籠工程量，以保護圍堰迎水面被水流沖刷過大1.5導流建筑物施工（1）石碴、砂礫石填筑石碴、砂礫石填筑直接利用開挖料，采用CAT320（1.2m3）液壓反鏟以及ZL40D裝載機挖裝15t自卸汽車運至工作面堰體水下部分填筑，施工時均采用汽車端進直接向水中拋填，并配備TY220推土機向水中推料、平整堰體頂面堰體水上部分填筑采用TY220推土機平整、攤鋪、10t振動碾碾壓，局部難以碾壓部位采用BW-75S小型振動碾壓實。砂卵石料在卸料時注意控制卸料高度，防止分離，靠近岸邊地帶以較細石料鋪筑，嚴防架空現象（2）粘土取自業(yè)主規(guī)劃的土料場，在磨子溝右岸閘址下游2km，采用CAT320挖掘機挖裝15t自卸汽車運至工作面進行拋填；斜墻由于坡度比較緩，不能直接拋填，需要人工進行輔助。采用TY220推土機平整、攤鋪、10t振動碾碾壓，難以碾壓部位采用BW-75S小型振動碾壓實（3）塊石護坡護坡塊石在堰體施工完成后進行施工，人工配機械裝15t自卸汽車運輸到堰頂施工，水下部分直接拋填，水上部分人工碼砌1.6圍堰拆除一、二期圍堰分別在2006年4月底及2006年10月底進行拆除拆除時水上部分石碴填筑體采用CAT320（1.2m3）反鏟直接挖裝15t自卸汽車運輸出碴；水下部分采用反鏟倒退法挖裝15t自卸汽車運輸出碴圍堰拆除碴料運至監(jiān)理指定的地點堆存,圍堰拆除后，要及時對河道進行整理，保持河道整潔和暢通1.7基坑排水1.7.1基坑排水組成本標基坑排水主要為初期排水和經常性排水。其中初期排水包括：基坑形成時積水、天然降雨、戧堤及基礎滲水；經常性排水包括：天然降雨、圍堰堰體及基礎滲水、施工廢水等（1）降雨根據本合同工程提供的水文資料，排水量根據多年平均降雨量計算；最大排水強度根據最大月降雨強度進行計算（2）圍堰堰體及基礎滲水由于本標圍堰采用粘土防滲體的防滲型式，因此堰體及基礎滲流量較小。排水量根據分期圍堰的使用時段，采用不同的標準進行滲流量進行計算，以配置排水設備（3）施工廢水基坑內施工廢水包括：土石方開挖用水、混凝土養(yǎng)護、沖毛用水及施工機械沖洗用水，用水量根據氣溫條件、施工強度、混凝土澆筑層厚、結構型式等決定。用水量按以下確定：土方開挖按每100m3土方耗水0.4m3計；石方開挖按每100m3石方耗水4.5m3計；混凝土澆筑按每立方米混凝土耗水1.0m3計算1.7.2施工期基坑排水措施（1）排水方式及布置按照“高水高走”的原則，采取有效措施，截斷基坑周邊地表或山體水源，防止其流入基坑靠進圍堰內坡坡腳處設置一排水干溝，尺寸為1.0×1.5m，采用漿砌石襯護，將水直接排至相應泵坑內進行基坑開挖施工時，排水溝根據開挖分層高度，于開挖坡腳處層層領先設置，將水引至相應高程臨時泵坑內排水溝采用CAT320B液壓挖掘機或TY220推土機推挖形成最后一層（開挖建基面）排水溝后期回填混凝土，混凝土標號與相應部位混凝土標號相同（2）排水泵站布置排水泵站布置盡量做到揚程低、基礎牢固、不防礙基坑開挖、混凝土澆筑及其它工序施工（3）排水泵坑的設置排水泵坑隨開挖、混凝土澆筑施工進度，結合基坑高程情況，分別于相應部位設置。泵坑尺寸按排水強度設計，水泵停機15分鐘水不至于溢出泵坑，泵坑底部高程低于排水溝底1.0～1.5m1.7.3排水時段及排水量計算（1）一期基坑1）初期排水初期排水總量1562m3。排水時段：2天排干，在圍堰閉氣后進行。為避免基坑邊坡因滲透壓力過大而造成邊坡失穩(wěn)產生坍坡事故，基坑水位下降速度控制在2.0m/d左右初期排水強度：Q初=25m3/h2）經常性排水根據施工程序及進度安排，本項經常性排水時段為：2005年9月25日～2006年4月29日，共7個月。施工期基坑經常性排水總量25120m3經常性排水強度：Q經=12.5m3/h（2）二期基坑1）初期排水初期排水總量2780m3。排水時段：3天排干，在圍堰閉氣后進行。為避免基坑邊坡因滲透壓力過大而造成邊坡失穩(wěn)產生坍坡事故，基坑水位下降速度控制在2.0m/d左右初期排水強度：Q初=25m3/h2）經常性排水根據施工程序及進度安排，本項經常性排水時段為：2006年4月30日～2006年9月31日，共5個月。施工期基坑經常性排水總量29462m3經常性排水強度：Q經=12.5m3/h1.7.4排水設備選型（1）排水設備配置原則排水設備配置要滿足排水強度及排水揚程的要求，并根據不同階段，不同部位配備不同設備（2）排水設備選型根據小時最大排水強度，考慮時段內排水強度的不均勻性配置排水設備：1）一期基坑①初期排水選用：2臺IS50-32-125水泵（強度6.3m3/h，揚程5m，軸功率0.16kw，配帶功率0.55kw），其中一臺備用②經常性排水選用：1臺IS50-32-125水泵（強度6.3m3/h，揚程5m，軸功率0.16kw，配帶功率0.55kw）2）二期基坑①初期排水選用：2臺IS50-32-125水泵（強度6.3m3/h，揚程5m，軸功率0.16kw，配帶功率0.55kw），其中一臺備用②經常性排水選用：1臺IS50-32-125水泵（強度6.3m3/h，揚程5m，軸功率0.16kw，配帶功率0.55kw）1.8防洪渡汛措施（1）由于防洪渡汛的重點是要確保基坑的安全，在此基礎上編制施工期渡汛措施；（2）成立安全渡汛領導小組，下設安全渡汛辦公室（包括安全觀測小組、氣象信息收集小組和搶險突擊隊）；（3）與當地氣象、水文部門密切聯系，作好水情預報；（4）汛期到來之前，對圍堰邊坡和縱向圍堰側墻作好保護；（5）加強施工區(qū)內沖溝、山洪和地下水的引排措施，加大水泵的抽排強度，盡量減小施工區(qū)內積水程度；（6）備好粘土草袋、塊石等防洪搶險物資，若遇超標洪水力爭把損失減小到最低；（7）確定基坑設備撤退和防汛物資運輸重點線路，配備專用施工機械設備對場內道路進行維護，確保各道路的暢通，保證設備撤退和防洪物資調配迅速到位1.9圍堰的維護措施本工程施工期圍堰的安全是保證本標工程順利進行的前提。在施工期間圍堰的運行維護措施如下：（1）對土石圍堰可能出現的局部沉陷及時進行培高，并協(xié)同