水利枢纽工程混凝土施工组织设计

　水利枢纽工程混凝土 施工组织设计

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　核: :

　 编

　写: :

　设计人员: :

　目

　录

　8.1 1 施工条件

　................................ ............................

　1 1

　8.1 1. .1 1 工程条件

　................................ ......................

　1 1

　8.1 1. .2 2 自然条件

　................................ ......................

　4 4

　8.2 2 施工导流

　................................ ............................

　9 9

　8.2 2. .1 1 设计条件

　................................ ......................

　9 9

　8.2 2. .2 2 导流标准

　................................ ......................

　9 9

　8.2 2. .3 3 导流方式及导流规划

　................................ ............

　10

　8.2 2. .4 4 导流建筑物设计

　................................ ................

　16

　8.2 2. .5 5 导流工程施工

　................................ ..................

　20

　8.2 2. .6 6 截流与基坑排水

　................................ ................

　22

　8.2 27 .7 下闸蓄水

　................................ .....................

　23

　8.3 3 料场选择与开采

　................................ .....................

　23

　8.3 3. .1 1 料场选择

　................................ .....................

　23

　8.3 3. .2 2 料场规划

　................................ .....................

　25

　8.3 3. .3 3 料场开采

　................................ .....................

　25

　8.4 4 主体工程施工

　................................ .......................

　26

　8.4 4l .l 施工方案选择

　................................ ..................

　26

　8.4 4. .2 2 挡水建筑物( ( 闸坝) ) 施工

　................................ ..........

　26

　8.4 4. .3 3 引水系统建筑物施工

　................................ ............

　27

　8.4 4. .4 4 厂区建筑物施工

　................................ ................

　30

　8.4 4. .5 5 厂、坝砼温度控制

　................................ ..............

　30

　8.5 5 施工交通运输

　................................ .......................

　31

　8.5 5l .l 对外交通运输

　................................ ..................

　31

　8.5 5. .2 2 场内交通运输

　................................ ..................

　32

　8.6 6

　施工工厂设施

　................................ ......................

　34

　8.6 6. .1 1 混凝土拌和系统

　................................ ................

　34

　8.6 6. .2 2 砂石料加工系统

　................................ ................

　35

　8.6 6. .3 3 机械修配及综合加工系统

　................................ ........

　36

　8.6 6. .4 4 风、水、电、通信

　................................ ..............

　36

　7 8.7 施工总布置

　................................ .........................

　40

　8.7.1 1 布置条件及布置原则

　................................ ............

　40

　8.7.2 2 施工分区规划

　................................ ..................

　40

　8.7.3 3 碴场规划

　................................ .....................

　42

　8.7.4 4 主要临建工程量

　................................ ................

　42

　8.7.5 5 施工征地

　................................ .....................

　42

　8 8.8 施工总进度

　................................ .........................

　42

　l 8.8.l 编制依据及原则

　................................ ................

　42

　8.8.2 2 施工进度计划

　................................ ..................

　44

　8.8.3 3 工程筹建期

　................................ ....................

　44

　8.8.4 4 施工准备期

　................................ ....................

　44

　8.8.5 5 主体工程施工期

　................................ ................

　44

　8.8.6 6 工程完建期

　................................ ....................

　45

　7 8.8.7 工程的主要施工特点

　................................ ............

　46

　9 8.9 主要技术供应

　................................ .......................

　46

　l 8.9.l 主要建筑材料

　................................ ..................

　46

　8.9.2 2 风水电供应

　................................ ....................

　47

　8.9.3 3

　劳动力供应

　................................ ...................

　47

　8.9.4 4

　主要施工机械设备

　................................ .............

　47

　甘肃洮河如吾水电站可行性研究报告

　 8 施工组织设计 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-1 8 8. .1 1 施工条件

　8 8. .1 1. .1 1 工程条件

　(1) 工程位置

　如吾水电站位于甘肃省甘南州卓尼县麻路镇如吾村附近的洮河干流上.在洮河干流开发规划报告中,洮河青走道～古城河段共规划了 33 个梯级,如吾水电站为其中规划范围内的第 12 个梯级电站. 推荐坝址位于如吾村上游约300米洮河拐弯处,距卓尼县城约57千米,厂房位于枢纽下游洮河右岸,距卓尼县城约 55 千米,沿洮河右岸有乡级公路贯通并通往卓尼.卓尼县城至兰州 310.9 千米,至陇海铁路陇西站 187 千米.对外交通比较便利. (2) 工程特性

　如吾水电站是以发电为主的低坝(无调节)引水式电站.枢纽工程主要由拦河闸坝、发电引水系统和地面厂房三部分组成. 水库正常蓄水位 2742.00 米,总库容 223 万米3 .坝址处多年平均流量 59.9 米 3 /s,发电引用流量为 112.4 米3 /s,最大水头 19.1 米,平均水头 17.6 米,额定水头 15.5 米,装机容量 15 米 W,多年平均发电量 5834 万 kW·h,年利用小时数 3889h. 根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180-2003)中的规定,工程规模为Ⅳ等小(1)型,主要建筑物级别为 4 级,次要建筑物及临时建筑物为 5 级. 如吾水电站主体工程主要工程量汇总见表 8.1.1. (3) 拦河闸坝

　拦河闸坝由三孔泄洪闸、一孔冲砂泄洪闸坝段、浆砌石左副坝等建筑物组成.最大坝高 14.3 米,坝前沿总长 269.9 米(其中副坝长 231.1 米). 泄洪闸、冲砂泄洪闸坝段为钢筋混凝土结构.闸顶高程 2743.50 米,闸室总宽为38.8 米,闸段最长处为 23.6 米.泄洪闸、冲砂泄洪闸闸墩齿墙基础面高程 2728.20 米. 泄洪闸内设平板检修门一扇,孔口尺寸6.2米×11米(宽×高);设平板工作门三扇,孔口尺寸 6.2 米×11 米(宽×高).底板高程 2731.00 米,底板厚度 1.8 米.出口为底流消能,消力池长 34米,底板厚度 1.5米,下设0.2 米厚的反滤层与 0.2米厚的碎石垫层,底板高程 2728.50 米.其后接铅丝笼块石.基础为砂砾石基础,泄洪闸前河床设置 50 米长的混凝土水平铺盖.

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　8 施工组织设计 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-2

　 8-2 表 表 8.1 1. .1 1

　如吾水电站主体工程主要工程量汇总表

　序号 项目 单位 大坝 引水隧洞工程 厂房 尾水渠 开关站 合计 泄洪冲砂闸 浆砌石副坝 进水口 引水 隧洞 调压井 压力 管道 1 砂砾石覆盖层开挖 米3

　17795 17172 1831

　3429 5130 11024 5787

　62168 2 石方明挖 米3

　3017

　2001 4720

　9738 3 石方洞挖 米3

　 22360

　2148

　24508 4 石方井挖 米3

　3233

　 3233 5 回填石渣 米3

　 3365

　4460

　 2321 10146 6 砼浇筑 米3

　9486 2785 4521 5214 918 1664 5695 450 1242 31975 7 喷混凝土 米3

　179 574 19 47

　819 8 浆砌石 米3

　1267 10413

　2623

　14303 9 干砌石 米3

　 4951

　4951 10 钢筋 t 349 56 164 207 119 72 284 18 26 1295 11 钢材 t

　190

　190 12 金属结构 t 382

　292

　47.5

　 721.5 13 锚杆 根

　 249 1104 170 146

　1669 14 固结灌浆 米

　2926 856 426

　4208 15 回填灌浆 米2

　 3853

　1973

　5826 16 接触灌浆 米2

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　 8 施工组织设计

　 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-3

　冲砂泄洪闸闸顶高程 2743.50 米,闸室段宽为 23.6 米(顺水流方向).闸内设平板检修门一道,孔口尺寸 6.2 米×11 米(宽×高);设弧形工作门一道,孔口尺寸 6.2 米×11 米(宽×高).闸底板末端为消力池,池底板高程 2728.50 米,池长 28 米. 左副坝为浆砌石重力坝,坝顶宽为 4 米,长 231.1 米,坝顶高程 2743.50 米,.左副坝上游垂直,下游坡为 1:0.8.坝基为砂砾石基础,副坝前河床设置 35 米长的干砌石面层水平铺盖,水平铺盖采用复合土工膜防渗. ②发电引水系统 发电引水系统由进水口、压力引水隧洞、调压井、压力管道四部分组成. 电站进水口布置采用塔式进水口,取水口底板高程 2733 米,闸顶高程 2743.5 米,进水口前缘宽度20米,中墩厚度3.0米,边墩厚度2.0米,设拦污栅两孔,单孔孔口尺寸6.5×9.5 米(宽×高),拦污栅后设一孔事故检修门,孔口尺寸为 6.5×8.5 米(宽×高),进水口后为一方变圆渐变段与引水隧洞相接,渐变段长 10 米. 引水隧洞洞长 488.18 米,隧洞衬砌段内径 6.5 米,衬砌段厚度:III 类围岩为 30 厘米,IV 类围岩为 40 厘米.隧洞进水口底板高程 2728.50 米,隧洞末端底板高程为 2714.95米,纵向坡度 2.83%. 调压井为阻抗式,上室高 20.00 米,上室内径 12 米,阻抗孔内径 3.0 米,上室开挖直径 13.8 米. 压力钢管为地下埋管,在进厂前一分为二,岔管分岔形式为"卜"形.钢管主管直径为5.5 米,主管段长度 39.61 米,外包混凝土厚度 60 厘米,支管直径为 4.2 米. ③厂房系统 厂房系统由电站地面主厂房、副厂房、尾水渠、开关站等组成,副厂房布置在主厂房的上游,主厂房长度 46 米,副厂房长度 40.6 米,总宽度 32.4 米(其中主厂房宽度 20.4米,副厂房宽度 12 米),主厂房高 31.8 米,机组段长度 13.5 米,安装间长度 17 米. 尾水渠按 1:3.2 的反坡与洮河相接.尾水渠长 30 米,宽 29 米,底板混凝土衬砌 50 厘米,并按梅花型布置φ20 的排水孔,间排距为 2.0 米,尾水渠边墙采用米 7.5 的浆砌石重力式挡墙. 开关站采用开敞式开关站,布置在主副厂房左侧,平面面积 29.5 米×18.4 米. (4) 施工特性

　本工程所处河段属于中高山区,相对高差 100～500 米,河谷较宽阔,两岸植被较好.沿河两岸有不对称的阶地,且多为耕地,工程施工可利用的场地有限.施工期间环保要求

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　 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-4

　严格. 拦河闸坝首部枢纽区位于如吾村上游约 0.3 千米洮河拐弯处,厂址区位于如吾村下游约 0.7 千米处作娄村西侧长隧洞出口的洮河右岸坡麓地带,发电引水隧洞长488.18米.各水工建筑物布置相对独立,相互间施工干扰较小. 工程计划总工期 24 个月,第一台机发电工期 19.5 个月.工程经 2 个月筹建后,于第一年 8 月开工,第三年 3 月第一台机组发电,第三年 6 月底竣工. 电站对外交通比较方便,施工期所需的钢材、水泥、炸药、生活及生产物资等均可采用公路运输直抵工地,木材可在当地解决.现有乡级公路经过拓宽可满足电站施工期外来物资的运输要求. 枢纽区附近天然砂石骨料较充足,质量满足工程需要. 本工程地处洮河干流上游,坝址区及厂址区附近无大、中型工业企业,河水清澈,水量丰富,水质较好,含沙量小,基本无污染,可直接提取作为生产用水,经沉淀、消毒处理后可作为生活用水.工程区有 10kV 农用输电线路通过,可作为本工程施工用电电源. 洮河流域属中纬度内陆高原,属典型的高原大陆性气候,高寒阴湿.具有冬春长而夏秋短、气温日差较大和无霜期短的特点.根据本地区气候条件,砼施工要求进行温度控制,以防止砼裂缝.控制砼原材料,低温季节加强砼表面保护,高温季节砼浇筑降温等温度控制措施,即可满足施工要求. 8.1 1. .2 2 自然条件

　(1) 水文条件

　洮河是黄河上游右岸最大的一级支流,发源于甘肃、青海两省交界处的西倾山东麓.洮河干流全长 673.1 千米,流域面积为 25527 千米2 ,河道平均比降 2.8‰,水力资源较为丰富. 如吾水电站距上游下巴沟水文站约 17 千米.根据 1:50000 地形图量算,电站坝址和厂址以上控制流域面积分别为 9094.9 千米2 和 9238.3 千米 2 ,多年平均流量为 59.9 米 3 /s,多年平均降水量 499 米米,其中在 4 月～10 月降水量占年降水量的 93.8%,6 月～8 月降水量占全年降水量的 54%.

　如吾水电站设计洪水成果是依据∑下巴沟站和岷县站洪水设计成果,按其坝址、厂址流域面积 采用内插法求得;分期洪水设计成果是依据下巴沟站和岷县站各分期洪水设计成果,按坝址、厂址面积采用区间内插法求得.坝址、厂址设计洪水、分期洪水成果表见表 8.1.2 和 8.1.3.

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　 8 施工组织设计

　 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-5

　表 表 8.1 1. .2 2

　如吾水电站坝址、厂址设计洪水成果

　流量:米3 /s

　名称 设计值 P(%) 0.2 0.33 0.5 1 2 3.33

　5 10 坝址 1930 1760 1630 1400 1180 1020 893 684 厂址 1950 1780 1650 1420 1190 1030 906 695

　表 表 8.1 1. .3 3

　如吾水电站坝址分期洪水成果

　流量:米3 /s

　名称 时段 设计值(%) 10 20 100/3 50 坝址 12～3 月 66.0

　57.7

　50.8

　44.4

　4～5 月 228

　176

　136

　104

　6.1-6.25 月 239

　184

　142

　109

　6.26-9.30 月 684

　486

　350

　255

　10 月 243

　188

　148

　115

　11 月 113

　94.0

　79.4

　66.3

　厂址 12～3 月 66.7

　58.3

　51.3

　44.9

　4～5 月 233

　179

　139

　107

　6.1-6.25 月 244

　188

　145

　111

　6.26-9.30 月 695

　495

　358

　262

　10 月 247

　192

　151

　117

　11 月 114

　95.3

　80.5

　67.2

　(2) 气象条件 洮河流域地处中纬度的内陆高原,属典型的大陆性气候,具有冬春长而夏秋短,气温日较差、年较差大和无霜期短的特点.因流域地形变化幅度较大,海拔高程由 4400 米的河源降至 1400 米的入黄河口,纬度由河源的 34°增至入黄口的 36°,气候在上、中、下游有一定的差异.上游地区高寒阴湿,冬季漫长,基本无夏天;中游地区高寒湿润,四季不分明;下游地区为温带半干旱地区.

　如吾水电站位于洮河中游的高山地区,气候高寒阴湿,冰雹和暴雨是主要灾害性天气.据临潭县气象站 1971～2000 年共 30 年气象要素资料统计,多年平均气温 3.4℃,极端最高气温 30.6℃,极端最低气温-27.1℃.多年平均风速 2.6 米/s,多年平均相对湿度 64%,多年平均降水量 499 米米,其中 4 月～10 月降水量占年降水量的 93.8%, 6 月～8 月降水量占全年降水量的 54%,实测最大日降水量 48.3 米米.最大冻土深度 147 厘米,最大积雪深度 18 厘米. 由于如吾水电站工程距临潭县县城最近,海拔高程相近,因此采用临潭县气象站做为如吾水电站工程气象设计代表站,临潭县气象站各气象要素见表 8.1.4. 表 表 8.1.4

　临潭 县 气象站气象要素统计表

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　 8 施工组织设计

　 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-6

　项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 平均气温(℃) -8.0 -5.5 -0.8 4.2 8.2 11.2 13.4 12.8 9.0 4.2 -1.6 -6.4 3.4 极端最高气温(℃) 15.1 16.3 22.6 29.4 28.6 27.2 30.6 29.6 26.6 22.2 19.5 15.5 30.6 极端最低气温(℃) -24.9 -22.5 -21.0 -9.8 -6.8 -2.4 0.6 0.1 -4.5 -11.0 -18.8 -27.1 -27.1 平均地表温度(℃) -7.0 -3.0 2.6 8.6 12.7 15.7 18.5 17.7 12.5 6.6 0.0 -5.9 6.6 平均 5 厘米地温(℃)

　7.1 11.3 14.4 17.0 16.6 12.0 6.6

　平均 10 厘米地温(℃)

　6.7 11.1 14.1 16.7 16.5 12.2 6.9

　平均 15 厘米地温(℃)

　6.5 11.2 14.2 16.9 16.8 12.7 7.5

　平均 20 厘米地温(℃)

　5.9 10.7 13.8 16.5 16.5 12.6 7.6

　平均降雨量(米米) 2.8 5.2 14.8 30.5 64.7 79.3 96.6 93.7 68.0 35.5 6.3 1.7 499.0 最大日降雨量(米米) 6.2 10.4 14.1 28.1 33.3 38.6 48.3 47.3 37.0 33.4 11.8 2.9 48.3 降雨量≥0.1 米米日数 4.7 6.6 11.0 12.2 16.3 18.9 17.2 16.2 16.5 11.9 4.4 2.5 138.3 降雨量≥10 米米日数 0 0 0 0.4 1.9 2.2 3.2 3.1 2.2 0.5 0.1 0 13.6 降雨量≥25 米米日数 0 0 0 0 0.1 0.2 0.5 0.5 0.1 0 0 0 1.5 降雨量≥50 米米日数 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 蒸发量(米米) 65.7 77.6 114.3 160.0 180.1 165.9 174.9 167.2 118.7 98.2 79.5 70.7 1472.8 平均总云量(成) 4.4 6.1 7.4 7.2 7.7 7.7 7.2 6.9 7.6 6.4 4.2 3.7 6.4 平均日照时数(h) 213.6 187.9 196.8 206.6 206.8 193.5 209.8 207.5 156.6 175.6 210.1 221.1 2385.8 平均相对湿度(%) 48 52 60 62 66 72 76 77 77 72 58 47 64 平均风速(米/s) 2.3 2.8 3.0 3.1 2.9 2.7 2.4 2.3 2.3 2.3 2.2 2.3 2.6 大风日数(天) 2.0 2.4 2.5 2.8 1.8 1.7 1.1 1.2 0.6 0.5 0.6 2.2 19.2 雷暴日数(天) 0 0 1.2 3.4 9.6 10.7 11.0 10.1 6.9 2.8 0.2 0 55.9 最大积雪深度(厘米) 8 14 18 12 14 4 0 0 1 13 12 8 18 最大冻土深度(厘米) 145 147 146 131 3 0 0 0 3 10 49 105 147 (3) 泥沙 如吾水电站坝址位于植被良好、含沙量相对较小的洮河中上游,距上游下巴沟水文站 17 千米,距下游岷县水文站 157 千米. 如吾水电站年内悬移质输沙量分配不均匀,主要集中来汛期6～9月,汛期输沙量约占年沙量的 84.8％,8、9 月份来沙分别占年沙量的 26.6％和 27.0％. 如吾水电站坝址控制流域面积 9095 千米2 ,多年平均悬移质入库沙量 58.3 万 t,入库推移质沙量为其悬移质的10％,推移质沙量5.83万t,约合3.24万米3 .坝址年平均流量59.9

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　 8 施工组织设计

　 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-7

　米3 /s,年平均含沙量 0.308 千克/米 3 .汛期平均流量 94.1 米 3 /s,汛期平均含沙量 0.498 千克/米3 . (4) 冰情

　建库后河道冰情将较天然河道发生明显变化.由于建库后库区产生明显壅水,库内水面比降变缓、水流流速减小,有可能在库区形成冰盖.河流封冻后冰盖逐渐增厚,影响冰厚的主要因素是气温,在其他条件相同时,气温愈低及负气温的历时愈长,则冰盖也愈厚,即冰厚与累积负气温成正比. 洮河中上游,冬季气候寒冷,每年自 10、11 月开始至翌年 3、4 月为冰期.据临潭气象站 30 年资料统计,累积月平均负气温为–22.3℃,以此估算的如吾电站冰期平均冰厚约为0.91 米. (5) 工程地质条件

　① 首部枢纽区工程地质条件

　洮河以 NW358º方向流进下坝线区,经 NW316～323º转向后,以 NW312º方向流出坝线区.河流平面型态呈“S”型,平水期河水位为2733～2734米,水面宽12～19米,水深0.6～1.5 米.河谷呈不对称“U”型,谷宽 50～60 米;正常蓄水位 2742 米时,坝前水面宽约 300米.左岸为Ⅰ级阶地,地表平坦.右岸为基岩岸坡,坡度 40～50°. 坝线Ⅰ、Ⅲ级堆积阶地呈不对称分布.Ⅰ级阶地连续分布在左岸,前缘分布高程在2735～2736 米之间,高出河水面 2～3 米;Ⅲ级基座阶地连续分布在左岸坝线右端头,阶地前缘分布高程为 2747～2749 米,高出河水面 13～15 米;基座分布高程 2739 米,高出河水面 6 米,其上覆漂石砂卵砾石层,可见厚度 3～5 米,表部被薄层冲积粉土覆盖. 坝址区右岸坝前发育 2 号冲沟,切割深度大于 100 米,延伸长度大于 2 千米,沟底纵向坡降 10～18%,沟谷呈不对称的“V”型,两岸松散堆积物以崩坡积、冲洪堆积为主,沟口及两岸台地的堆积物以块碎石土为主,厚10～20米,沟底为洪积堆积,组成物质为大孤石、块石、碎石夹少量砂土. 坝线出露三叠系中统地层(T 2 d )及第四系堆积物(Q).坝址区左岸Ⅱ级基座阶地上部为砂卵砾石层,厚度 1.0～1.5 米.下部为 Td2 中厚层—巨厚层状砂岩夹板岩;坝址区左岸Ⅰ级阶地及河床砂卵砾石层厚约 21. 0 米,属极强透水层;坝址区右岸为裸露基岩山体,岩性以砂岩为主,夹页岩或板岩.库区两岸岸坡大部分较平缓,局部基岩裸露,岸坡较陡,岸坡相对高差一般在 100 米以上,河谷不对称呈“U”型.崩坡积物或冲洪物等松散堆积物覆盖的岸坡坡度一般小于 45°,基岩岸坡一般为 50°～70°,较陡,局部为陡崖.左右

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　 8 施工组织设计

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　岸均零星有漫滩,少部分河段有河心滩发育,高出河水面 1.5～3.3 米;两岸断续分布有Ⅰ、Ⅲ级阶地,拨河高度分别为 2～4 米、30～35 米.其中Ⅲ级阶地为基座阶地,基座高出河水面 3～5 米,阶面高程为2749～2772米,在纵横方向,阶地表面起伏较大,且向河谷方向倾斜,坡度 10º～20°. 根据国家地震局颁布的《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306—2001),工程区50 年超越概率 10％的地震动峰值加速度为 0.10g,相应的地震基本烈度为Ⅶ度. ② 引水系统工程地质条件

　引水洞线位于洮河右岸低山区,山顶海拔2903～2972 米,高出河水面250米.隧洞顶板埋深15～163米,坝址最大埋深163米.河流流向总体为NE18°.河流在此段转了 一个“Ω”形的弯,流向由进入坝址时的 SE128°转过大弯后又恢复为 SE128°方向.本河段河谷宽 250 米左右,坝址区谷宽达 260 余米.

　隧洞轴线主要出露三叠系中统地层(T 2d ),岩性以变质砂岩.、砂质板岩为主,新鲜岩石致密坚硬.隧洞沿线岩层产状变化较小,进水口附近为 NE75°NW∠56°,出口段为NW276°NE∠54°,沿线断层不发育. 引水洞线地下水类型为基岩裂隙水.地下水埋深 20～100 米,最大埋深 200 米,接受大气降水补给,贮存和运移于基岩裂隙及断层破碎带内,向洮河及支流或向第四系松散地层中排泄,地下水和地表水对混凝土无腐蚀性. 引水洞沿线物理地质现象主要表现为岩体风化、卸荷拉裂、松动倾倒、崩塌、泥石流等方面. 引水洞线进、出口基岩岸坡平缓,经受了 长期的侵蚀、堆积作用,岩体风化、卸荷强烈.基岩岸坡就坡度而言,达到了 自然稳定坡角.据坝址、厂址勘探资料,椐地质调查及勘探资料,坝址区岩性为变质砂岩和砂质板岩分段出现.砂岩段厚度一般25～34米.板岩段岩层厚度一般50～80米.由于变质砂岩岩性较坚硬,而砂质板岩岩性较软弱,两种岩性抗风化能力的不同,形成了 不同的地貌现象.砂岩段形成山脊,而板岩段形成山谷.岩体表部以强风化为主.变质砂岩强风化水平厚度一般1～3 米,弱风化水平深度15～20米,纵波速度V p =1370～2520米/s;微风化岩体RQD值平均大于50％,纵波速度V p =3060～3490米/s.砂质板岩强风化水平厚度一般 3～5 米,弱风化水平深度 15～20 米,纵波速度V p =1370～2520 米/s;微风化岩体 RQD 值平均大于 50％,纵波速度 V p =3060～3490 米/s. 崩塌主要发生于高陡岸坡中上部,堆积于岸坡中下部,常呈现倒石锥地貌,组成物质为块石、碎石及碎石土,厚度变化较大,中部薄,下部厚.一般厚 3～5 米,较大者厚达 10

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　米.此类地质现象常发生于引水洞线板岩段凹地形,凹地形接受两侧山坡及山顶岩体崩塌物形成崩塌堆积体.岩体松动、倾倒主要分布在单薄山梁、厚 3～5 米,规模小,一般对引水建筑物影响小.引水洞线全线未跨越大型、深切冲沟,所跨越小型冲沟对建筑物无影响. ③ 厂房区工程地质条件

　电站厂房位于如吾村下游700米处的洮河右岸坡麓地带上,阶面宽阔.厂址区洮河较为顺直,流向为 SE152～178°,河水位高程 2725～2723.40 米,平水期河水面宽 47～63米,谷宽 180～280 米,厂房尾水区以下河水面宽 60～65 米,谷宽 320～338 米,河谷呈不对称的“U”形,左岸大部为第四系堆积体,岸坡坡度较缓,坡度 25～30°;右岸为高山斜谷地貌,部分段基岩裸露,坡度 45～60°.两岸断续发育Ⅰ级阶地,前缘高程一般为2726～2727 米,拨河高度为 3～4 米,左岸局部残留有Ⅲ级基座阶地,阶地主体为坡度较缓的Q 3 堆积粉土地层,前缘高出河水面30～40米米,基座顶面高程2732～2734米, 高出河水面 7～10 米.厂址区及其上、下游没有规模较大的冲沟发育. 厂址区出露三叠系中统地层,岩性为薄层砂质板岩夹变质砂岩,第四系(Q)不同成因的堆积物分布在河床、漫滩、阶地和坡脚及缓坡地带.冲积砂卵砾石层(Q 4Sgr )主要分布于漫滩、河床及Ⅰ、Ⅲ阶地中下部,组成物为砂卵砾石,砂卵砾石层厚 15～20 米. 崩坡积块碎石土(Q 4col+dl )分布在调压井、压力钢管附近坡脚和岸坡缓坡地带,一般厚3～5 米,局部厚度大于 10 米,由孤石、块石、碎石土等组成,松散,局部架空. 冲洪积块碎(卵)砾石层(Q 4al+pl )主要分布在冲沟口,组成物为砂卵砾石,块碎石油土交互状出现. 8.2 2 施工导流

　8.2 2. .1 1 设计条件

　坝址区河道略弯曲,沟谷开阔,呈不对称的“V”型,右岸为基岩山坡,坡度较缓.左岸为Ⅰ级阶地,地表平坦;右岸为基岩岸坡,坡度 40º～50°. 经水文资料分析可知:每年的 5～10 月,水量相对较大,划为汛期,每年的 11 月～翌年 4 月,水量相对偏小,划分为枯水期.

　8.2 2. .2 2 导流标准 本工程为Ⅳ等小(1)型工程,工程枢纽主要建筑物按 4 级建筑物设计,次要建筑物按 5 级建筑物设计.根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303—2004)的规定,其导流建筑物级别为 5 级.

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　根据本工程所处河流的水文特点、首部枢纽的布置及现场地形特点,本工程首部枢纽采用明渠导流方式.导流标准:选用 5 年一遇洪水重现期(全年),相应导流流量为Q 20% =486 米3 /s. 厂房导流标准选用 5 年一遇洪水重现期(全年),相应导流流量为 Q 20% =495 米3 /s. 8.2 2. .3 3 导流方式及导流规划

　(1) 导流方式

　① 枢纽导流方式

　根据坝址处地形、地质、水位等实际情况,本阶段对三种导流方案进行了 比较,见表 8.2.1. 方案Ⅰ(推荐方案):河床一次断流,明渠全年导流方式.导流标准:选用5年一遇洪水重现期(全年),相应导流流量为 Q 20% =486 米3 /s. 方案Ⅱ(备用方案):河床一次断流,明渠枯水期导流方式.导流标准:选用5年一遇洪水重现期(枯水期),相应导流流量为 Q 20% =188 米3 /s;度汛标准选用 10 年一遇洪水重现期(汛期),相应流量为 Q 10% =684 米3 /s. 方案 III(比较方案):明渠全年导流,汛期围堰过水导流方式.枯水期导流标准:选用5年一遇洪水重现期(枯水期),相应导流流量为Q 20% =188米3 /s.方案Ⅰ、方案Ⅱ与方案III的布置、优、缺点、工程量及造价比较见表 8.2.1、表 8.2.2 与表 8.2.3. 坝址处右岸有乡级公路通过,左岸有阶地存在.考虑到首部枢纽泄洪闸、冲砂泄洪闸及进水口的布置特点,以及冬季寒冷,混凝土无法浇筑,金属结构闸门与埋件安装的工期要求等因素,虽然方案Ⅰ比方案Ⅱ工程造价高 28.91 万元,但方案Ⅰ可为工序安排创造了 条件,能够保证电站按期发电,所以本阶段推荐首部枢纽采用全年导流方案,主体工程分二阶段施工. 第一阶段(全年):施工泄洪闸、冲砂泄洪闸坝段、浆砌石副坝段、电站进水口等有关建筑物到坝顶 2743.50 米高程. 第二阶段(枯水期):导流明渠封堵,河水由完建的泄洪闸、冲砂泄洪闸渲泄,施工左岸副坝未完建部分等. ② 厂房导流 方式 厂房导流根据岸坡地形、地质条件以及尾水渠等建筑物的布置方式采用全年导流方式.

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　(2) 导流规划

　① 枢纽导流规划

　根据首部枢纽建筑物布置特点,推荐方案主体工程施工分二阶段进行,施工期共经历两个汛期.

　表 表 8.2 2. .1 1

　首部枢纽各 导流方案特性比较 表

　序号

　项目名称 单位 方案Ⅰ (推荐方案) (全年明渠导流方案) 方案 II (备用方案) (枯水期明渠导流方案) 方案 III (比较方案) (明渠导流,汛期围堰过水方案) 一 导流明渠

　 流量 米3 /s 486(全年) 188(枯水期) 684 (度汛) 188 (枯水期)

　684 (度汛)

　 明渠底宽 米 16 9 9

　 渠底坡度

　 0.003 0.003 0.003

　 明渠边坡坡比

　1:1.5 1:1.5 1:1.5

　 糙率(浆砌石面层)

　 0.032 0.03 0.03

　渠道水深 米 5.2 4.2 4.2

　 流速 米/s 3.99 3.35 3.35

　渠道防渗

　彩条布 彩条布 土工膜 二 上游围堰

　 高度 米 6.1 5 5

　 顶宽 米 7.0 6 6

　上/下游坡比

　1:2.0/1:1.5 1:2.0/1:1.5 1:2.5/1:3.0

　围堰防渗

　粘土+彩条布 粘土+彩条布 土工膜

　基础防渗

　粘土+彩条布 粘土+彩条布 土工膜铺盖 三 下游围堰

　 高度 米 6.0 5 5

　顶宽 米 7.0 6 6

　围堰防渗

　粘土+彩条布 粘土+彩条布 土工膜

　基础防渗

　粘土+彩条布 粘土+彩条布 土工膜铺盖

　第一阶段(全年,第 1 年 12 月～第 2 年 11 月):基坑在上、下游横向围堰和纵向围堰围护下,河水由左岸导流明渠通过,进行泄洪闸、冲砂泄洪闸坝段、消力池、护坦、纵向导墙、左岸浆砌石副坝及电站进水口的施工.导流采用全年导流方式,导流流量为Q 20% =486 米3 /s. 第二阶段(枯水期,第2年11月～第3年3月):导流明渠封堵,河水由完建的泄洪闸、

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　冲砂泄洪闸渲泄,施工左岸副坝未完建部分等.导流流量为 Q 20% =94 米3 /s. 第3年2月中旬,坝体挡水,永久泄洪建筑物泄洪,首台机运转发电.至第3年6月底,整个工程全部完工. 首部枢纽导流特性见表 8.2.4.

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　 8 施工组织设计 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-13 表 表 8.2 2. .2 2

　枢纽导流工程各方案 主要工程量 比较表

　 项目及名称 方案Ⅰ(推荐方案) (全年明渠导流方案)

　方案Ⅱ(备用方案) (枯水期明渠导流方案)

　方案 III(比较方案) (明渠导流,汛期围堰过水方案)

　项目及名称 单位 数量 项目及名称 单位 数量 项目及名称 单位 数量 导流 明渠 导流明渠开挖 米3

　20271 砂砾石开挖 米3

　18201 砂砾石开挖 米3

　14270 干块石护坡(底) 米3

　1690 干砌石护坡 米3

　1795 干砌石护坡 米3

　1124 防渗彩条布 米2

　5462 防渗彩条布 米2

　8976 粗砂垫层 米3

　749 粗沙垫层 米3

　1092 抛填块石 米3

　626 复合土工膜 米2

　3746 围堰填筑(渠堤顶) 米3

　1397 明渠回填(碾压) 米3

　1161 明渠回填(碾压) 米3

　9476 渠堤顶拆除 米3

　1397 渠堤顶拆除 米3

　11610 渠堤顶拆除 米3

　9476 抛填块石 米3

　626

　 导流明渠回填 米3

　2483

　 上/下围堰 砂砾石开挖 米3

　1722/1396 砂砾石开挖 米3

　2036/867 砂砾石开挖 米3

　1231/912 砂砾石填筑 米3

　12067/10139 砂砾石填筑 米3

　7564/5256 砂砾石填筑 米3

　6508/6607 粘土垫层 米3

　269/266 块石护坡 米3

　590/245 斜墙与地下粘土 米3

　3246/3243 干砌块石护坡 米3

　261/144 堆石体 米3

　714/304 干砌块石护坡 米3

　414/420 堆石护脚 米3

　458/576 截流戗堤 米3

　821 C20 砼护坡 米3

　1172/1176 防渗彩条布 米2

　1659/1331 防渗粘土 米3

　1073/452 反滤料 米3

　614/612 围堰拆除 米3

　11332/9729 防渗彩条布 米2

　1789/753 复合土工膜 米2

　3538/3470

　围堰拆除 米3

　16106 围堰拆除 米3

　22590

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　 8 施工组织设计 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-14 表 表 8.2 2. .3 3

　导流方案方式比较表

　项目 方案Ⅰ(推荐方案) (全年明渠导流方案) 方案Ⅱ(备用方案) (枯水期明渠导流方案) 方案 III(比较方案) (明渠导流,汛期围堰过水方案)

　平面布置图

　水流方向33.215°R=50292737.501:2.01:1.52732.202738.201:1.52731.901:1.51:2.01:1.511221:11:51:5Ai=0.3%R30001:1.5R2000R30001:157.238°76.192°35.090°R4897.981:1土工膜防渗R=5029 说明:水流方向33.215°R=50292737.501:2.01:1.52732.202738.201:1.52731.901:1.51:2.01:1.511221:11:51:5Ai=0.3%R30001:1.5R2000R30001:157.238°76.192°35.090°1:1土工膜防渗R=5029R4897.98 i=0.3%1:1.51:11:1.5 挡水建筑物 上游横向围堰、下游横向围堰、纵向围堰 上游横向围堰、下游横向围堰、纵向围堰 上游横向围堰、下游横向围堰、纵向围堰 泄水建筑物 左岸导流明渠 左岸导流明渠 左岸导流明渠 突出 优点 和缺点 1．施工简单,泄水安全,运行方便,整个导流过程对主体工程的施工影响不大. 2.金属结构安装时间充裕. 3.工程造价较大.

　1．施工简单、方便. 2．主体工程的施工必须在枯水期内完成度汛水位以下的部分. 3. 工程造价低. 4. 金属结构安装工期紧.

　 1.度汛标准低,可全年施工. 2.基坑淹没、抽排水及堰顶砼造价较高. 3.适合多汛期. 4.工程造价高 工程投资(万元) 139.39 110.48 227.31

　 通过方案比较,结合中间成果审查会意见,选定方案Ⅰ为推荐方案,即河床一次断流,左岸明渠全年导流方案为推荐方案.

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　8 施工组织设计

　中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-15 表 表 8.2 2. .4 4

　首部枢纽 导流 推荐方案特性表 表 项

　目 单位 分

　 段 第一阶段 第二阶段 导流时段 年/月 l/12～2/11 2/12～3/3 导流标准 重现期 5 年(全年) 5 年(枯水期) 导流流量 米3 /s 486 94 上游水位 米 2737.20

　下游水位 米 2736.80

　上游堰顶高程 米 2738.20

　下游堰顶高程 米 2737.50

　泄水建筑物 ／ 导流明渠 泄洪闸﹑冲砂泄洪闸 ② 厂房导流 规划 厂房导流从第 2 年 1 月至第 3 年 1 月,施工期内经历 1 个汛期.厂房在全年围堰的围护下进行基坑开挖、砼浇筑、金属结构、厂房机组的安装等,河水由束窄河床渲泄.厂房导流采用全年导流方式,导流流量为 Q 20% =495 米3 /s. 厂房导流特性见表 8.2.5. 表 表 8.2 2. .5 5

　 厂房 导流 特性表 项目及名称 单位 特性 导流建筑物级别 级 5 级 导流标准(全年)

　 P=20% 导流时段

　 第一年 10 月～第二年 11 月 导流设计流量 米³/s 495 挡水建筑物

　 围堰 泄水建筑物

　 束窄河床 上、下游水位 米 2725.7/2725.57 围堰顶高程 米 2726.7 围堰最大高度 米 5 堰顶宽度 米 6 堰顶长度 米 117

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　8 施工组织设计

　中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-16 8.2 2. .4 4 导流建筑物设计

　首部枢纽导流建筑物布置与泄洪闸﹑冲砂泄洪闸相结合,导流建筑物包括导流明渠、上、下游横向围堰.厂房导流建筑物包括厂房岸边围堰. 首部枢纽导流建筑物布置见图 8.1,厂房导流建筑物布置见图 8.2. 说明:3.比例尺：水流方向33.215°R=50292737.501:2.01:1.52732.202738.201:1.52731.901:1.51:2.01:1.511221:11:51:5Ai=0.3%R30001:1.5R2000R30001:157.238°76.192°35.090°R4897.981:1土工膜防渗R=5029 图 8.1

　首部枢纽导流建筑物布置图 厂下0+043.70J10.3%0.3%0.3%1:1.21:1.20.3%0.3%1:1.21:1.2J20.3%0.3%厂下0+013.55厂下0+008.20厂横0+000.00管 0+084.590厂上0-011.70(管 0+072.590)厂上0-023.700.3%0.3%53°1:11:0.51:1ACDBEHGF0.3%1:1.2

　 图 8.2

　厂房导流建筑物布置图

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　8 施工组织设计

　中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-17 (1) 首部枢纽导流 建筑物

　导流建筑物包括导流明渠、上游横向围堰、下游横向围堰. 导流明渠在布置时尽量顺直,渠道断面沿程不变,假定明渠为均匀恒定流.相关计算公式如下,公式见«水工设计手册»第一册(由华东水利学院编写):

　Ri AC Q 

　RC61 1n

　A=(b+米 y)y

　 R= A /X

　 m) m 1 2y( b2  

　 y2m 1 b χ   

　式中:Q——流量,米3 /s; A——过水断面面积,米2 ; C——谢才系数,米1/2 /s; R——水力半径,米; i——渠道坡度;i=0.3% 米——边坡系数;米 =1.5 b——渠道底宽,米;b=16 米 y——水深,米;

　χ——湿周. 渠底与边坡采用干砌石护坡,水泥浆灌缝,水泥砂浆勾缝,粗糙系数取 0.032,初选三个边坡系数 1、1.25、1.5 分别计算水力最佳断面各水力要素,计算结果见表 8.2.6. 表 表 8.2 2. .6 6

　不同边坡 系数 水力最佳断面计算表

　流量(米3 /s) 渠道坡度 边坡系数 糙率 h 米(米) b 米(米) v 米 (米/s) 486 0.003 1.50 0.032 7.48 4.53 4.13 486 0.003 1.25 0.032 7.7 5.4 4.2 486 0.003 1.00 0.032 7.89 6.54 4.27 按所选边坡系数米=1.5 时计算实用经济断面,以便根据枢纽地质、地形条件进行选择,计算结果见表 8.2.7.表中α为经济实用断面过水面积与水力最佳断面过水面积

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　8 施工组织设计

　中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-18 的比值,h/h 米

　与 b/h 可对应α查表求得. 表 表 8.2 2 .7

　米= =1 1. .5 5 时的一组实用经济断面计算表

　α h/h 米

　b/h h(米) b(米) v(米/s) R(米) 1 1 0.606 7.48 4.53 4.13 3.74 1.01 0.823 1.642 6.16 10.11 4.09 3.68 1.02 0.761 2.211 5.69 12.58 4.05 3.63 1.03 0.717 2.717 5.36 14.56 4.01 3.58 1.04 0.683 3.198 5.11 16.34 3.97 3.53 根据以上计算数据及水力学有关文献资料,导流明渠的不冲流速可以按 4 米/s 控制,故从边坡系数 1.5 的计算结果选择,初选渠底宽 16 米进行各水位情况下的流量、流速计算,计算结果见表 8.2.8.

　表 表 8.2 2 .8

　米= =1 1. .5 5 底宽采用 6 16 米时渠道内水位、流量 计算

　水深 h 过水 面积 A 湿周χ 水力 半径 R 糙率 n 谢才系数 C=R1/6 /n 流量 Q 流速 v 1.5 27.38 21.41 1.28 0.032 32.56 55.24 2.02 2 38 23.21 1.64 0.032 33.94 90.46 2.38 2.5 49.38 25.01 1.97 0.032 34.99 132.83 2.69 3 61.5 26.82 2.29 0.032 35.88 182.9 2.97 3.5 74.38 28.62 2.6 0.032 36.64 240.69 3.24 4 88 30.42 2.89 0.032 37.3 305.63 3.47 4.5 102.38 32.22 3.18 0.032 37.9 378.99 3.7 5 117.5 34.03 3.45 0.032 38.41 459.15 3.91 5.2 123.76 34.75 3.56 0.032 38.62 493.94 3.99 5.5 133.38 35.83 3.72 0.032 38.9 548.12 4.11 6 150 37.63 3.99 0.032 39.36 645.94 4.31 根据以上计算结果,渠内水深在 5.2 米以下时流速小于 4.0 米/s,且大于不淤流速0.5 米/s,应能满足不冲不淤要求. 根据首部枢纽布置特点,导流明渠布置在河床左岸,直线段长约 83.9 米.由以上计算结果,选定明渠断面采用梯形断面,底宽 16 米,渠身过水断面为 16 米×5.2 米,两侧开挖边坡均为 1:1.5,进口高程 2732.20 米,出口高程 2731.90 米,纵向坡降为 i=0.3%,渠中最大流速为 3.99 米/s,明渠全段面铺设彩条布防渗,彩条布上铺设 30 厘米厚的干砌石护坡,水泥浆灌缝,水泥砂浆勾缝.导流明渠剖面图见图 8.3.

　甘肃洮河如吾水电站可行性研究报告

　8 施工组织设计

　中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 8-19

　 图 8.3

　导流明渠剖面图 上下游横向、纵向围堰均采用土石围堰,堰体防渗采用堰体中间粘土+彩条布;基础防渗采用开挖深 3 米,底宽 0.8 米的槽埋设粘土+彩条布截水层. 上游围堰堰顶总长 136.09 米,高 6.1 米,顶宽 7 米,迎水面边坡 1:2.0,坡面采用块石护坡,防护厚度 0.3 米,背水面边坡 1:1.5,堰顶高程 2738.20 米.为了 防止导流时水流对围堰上游坡脚的淘刷,上游坡脚设底宽 3.2 米、高 2.2 米的堆石体护脚. 下游围堰堰顶总长 80.14 米,高 6.0 米,顶宽 7 米,迎水面边坡 1:2.0,背水面边坡 1:1.5,迎水面坡脚设底宽 3.4 米、高 3.3 米的堆石体护脚. 上、下游横向围堰剖面图分别见图 8.4 与图 8.5. 首部枢纽导流建筑物主要工程量见表 8.2.2. 2732.802732.20 图 8.4

　上游横向围堰剖面图

　 图 8.5

　下游横向围...