阿塔山導(dǎo)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(nèi)，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(biāo)準(zhǔn)，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?qū)儆诖箨懶园敫珊导撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明，春季干旱多風(fēng)，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(nèi)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(nèi)蒙古中西部的其它河流，季節(jié)性較強(qiáng)，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(jù)招標(biāo)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(zhì)工作區(qū)處于陰山山系之西部，區(qū)內(nèi)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(cè)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(dāng)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(shù)20-93.3m/d，屬強(qiáng)-極強(qiáng)透水層。本工程在上個世紀(jì)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(shè)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(dǎo)流規(guī)劃1、導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)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(jù)施工組織設(shè)計規(guī)范，相應(yīng)施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)按汛期十年一遇P=10%洪水標(biāo)準(zhǔn)。2、水位及流量分析根據(jù)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(yīng)的上游水位為1376.4m。 內(nèi)蒙古中西部內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)和下閘蓄水標(biāo)準(zhǔn)不做具體的選擇，適時調(diào)整截流和下閘蓄水時間即可確保工程的安全。三、導(dǎo)流方案選擇根據(jù)樞紐施工的實際情況，如工期、工程量、地貌、地形、地質(zhì)、洪水、氣象，綜合分析，阿塔山水利樞紐采用分期導(dǎo)流的方式，一期圍河道的右岸，洪水由束窄的左側(cè)河床渲泄同時要度汛，在其圍護(hù)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(gòu)成水庫調(diào)蓄后，由已成的泄洪洞渲泄

5、，在二期圍堰的保護(hù)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(dǎo)流問題，對于圍堰的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)圍堰的級別和地方材料的情況，選定為土石圍堰。四、導(dǎo)流時段劃分根據(jù)目前工程的進(jìn)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(dǎo)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(dǎo)流任務(wù)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(jìn)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(dá)到1390.0，二期圍堰的導(dǎo)流任務(wù)截止。五、導(dǎo)流建筑物設(shè)計導(dǎo)流建筑物包括一期圍堰和二期圍堰，根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系臓顩r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(dǎo)流任務(wù)是保證壩基開挖及填筑能在旱地進(jìn)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(jìn)行導(dǎo)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(yù)留13米的工作面，下游圍堰底腳距壩底腳預(yù)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(yù)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(yīng)的水位和堰體軸線沿線的水面線加適當(dāng)?shù)陌踩?，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(jù)實測為1371.0m；ha波浪爬高，m；根據(jù)實際情況定為0.5m；圍堰的安全超高，m；根據(jù)實際情況選為0.5m。由計算所得下游圍堰高程為1372.0m。根據(jù)公式=Q設(shè)施/V式中渠道

8、的過水?dāng)嗝娣e，m2；Q設(shè)施設(shè)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(shè)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(jìn)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(yīng)的上游水位為1376.4m，堰前水位加適當(dāng)?shù)陌踩哂捎嬎闼?，高程?377.5m；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(cè)河床導(dǎo)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(cè)壩體和二期圍堰擋水調(diào)蓄泄洪洞泄洪，根據(jù)水文計算，其時水位為1376.4m左右，加上適當(dāng)?shù)陌踩?，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(jī)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(shè)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(hù)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(shè)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(shè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)斷面圖一期下游圍堰標(biāo)準(zhǔn)斷面圖二期上游圍堰標(biāo)準(zhǔn)斷面圖二期下游圍堰標(biāo)準(zhǔn)斷面圖5、圍堰基礎(chǔ)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(nèi)滲水由基坑排水統(tǒng)一考慮。6、圍堰防沖防護(hù)一期圍堰在第一個汛期要遭受水流沖刷，標(biāo)準(zhǔn)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(hù)。二期圍堰采用編織袋裝土護(hù)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(dāng)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(jìn)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(zhǔn)備 土石料開挖運輸 堰體土石料填筑 鉛絲石籠護(hù)砌。（2）二期圍堰施工準(zhǔn)備 土石料開挖運輸 堰體土石料填筑 編織袋裝土護(hù)砌。施工方法（1）施工準(zhǔn)備圍堰施工前，由測量人員進(jìn)行施工放樣，按設(shè)計圖紙?zhí)峁┑淖鴺?biāo)定出圍堰軸線，并預(yù)埋高于地面1.5m的彩色標(biāo)桿作標(biāo)志。（2）土方開挖、運輸采用2

12、.0m3挖掘機(jī)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(jìn)占法施工。水中拋填采用230推土機(jī)推棄進(jìn)占施工，水上部分采用230推土機(jī)攤土、分層碾壓，逐層填筑，碾壓達(dá)到設(shè)計要求的干密度指標(biāo)。（4）編織袋裝土護(hù)砌施工編織袋裝石護(hù)砌施工為該項工程的一道重要工序，裝土袋必須下放到設(shè)計深度及坡角點，護(hù)砌厚度要達(dá)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(jī)械與堰體填筑機(jī)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(shù)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(dá)到設(shè)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(jù)招標(biāo)文件提供資料，結(jié)合我單位多年來填筑圍堰的施工經(jīng)驗，擬將龍口位置選定在上游土石圍堰與左岸結(jié)合處。戧堤從河心向岸邊進(jìn)占施工，龍口形成后，在龍口端部拋投大塊石（d=0.71.0m）進(jìn)行戧堤裹頭處理。對龍口填料、設(shè)備等準(zhǔn)備情況進(jìn)行詳細(xì)檢查核對后，方可進(jìn)行施工。合龍施工開始時，采用2.0m3挖掘機(jī)和ZL50裝載機(jī)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(jī)平整，并保證戧堤石料的連續(xù)拋投，在短時間內(nèi)使龍口一次性施工完成。主要機(jī)械設(shè)備一覽表序號機(jī)械名稱規(guī)格/型號數(shù)量備注1挖掘機(jī)日立45022裝載機(jī)ZL5

14、013推土機(jī)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(jī)裝車，20t自卸汽車?yán)\至業(yè)主指定的棄料場，棄料場設(shè)一臺120HP推土機(jī)進(jìn)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(zhì)又為強(qiáng)透水層，采用排水溝明排的方式進(jìn)行排水。1、排水溝布置排水溝沿壩基面的上、下游各設(shè)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(shù)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(zhì)自然含水量后Q為843m3/h。二期圍堰處于主河床內(nèi)，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(shù)據(jù)。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?qū)Я髅髑?。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(jìn)行防護(hù)：1、泄洪洞的施工現(xiàn)場泄洪洞的進(jìn)口底高程為1374.5m，汛期十年一遇標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)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(dāng)標(biāo)準(zhǔn)洪水來臨時正處于