某混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)(1)

1、-作者xxxx-日期xxxx某混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)(1)【精品文檔】一、工程概況某混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)【精品文檔】本水庫是該流域水利水電建設(shè)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 3/s，年徑流總量 3.5×108m3。本工程是一座兼有防洪、灌溉、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖效益的綜合開發(fā)的水利樞紐工程。工程總庫容為 ×108m3，正常高水位 ，死水位 ，設(shè)計(jì)洪水位 ，校核洪水位 ，水庫有效庫容達(dá) 1.0×108m3，為年調(diào)節(jié)性水庫。該工程攔河壩的壩型為砼重力壩，電站布置在河床右側(cè)的非溢流壩段的后面，為壩后式布置

2、，壩頂全長 315m，壩頂高程 135m，其中左非溢流壩壩段長度為 100m，溢流壩段長度為48m，右非溢流壩段長度 167m，溢流壩段布置在河床中部偏左岸，設(shè)有 3 孔 6m×12m 的弧形工作閘門，堰頂高程 124m，壩底最大寬度為 54m，消能方式為挑流消能，在壩后式廠房處，非溢流壩段的最大底度為 ，廠房最大寬度為 ，廠壩聯(lián)結(jié)段為 4m。電站裝機(jī)容量為 2×3200KW。引水壓力鋼管設(shè)在非溢流壩段內(nèi)，進(jìn)水口底板高程為 ，管徑 ，采用單機(jī)供水的布置方式。水輪機(jī)安裝高程 ，設(shè)計(jì)工作水頭 ，最大工作水頭 ，最小工作水頭 。工程樞紐處地形及工程布置見圖 1。二、基本資料該水庫

3、庫容在 1×108m3以上，主壩工程為二級(jí)建筑物，壩址設(shè)計(jì)洪水過程線，是根據(jù)上游 3km處水文觀測站實(shí)測某年最大一次洪水典型加以修正，以洪峰、洪量控制進(jìn)行放大而得。現(xiàn)將各設(shè)計(jì)頻率洪水過程線、施工設(shè)計(jì)洪水等水文資料列于表 1表 5。表 1 壩址設(shè)計(jì)洪水過程線 單位：m3/s時(shí)間頻率1%2%5%10%20%時(shí)間頻率1%2%5%10%20%0101010556013810710681596121786601526001844381463681122766672875072446142573041281811601340996723504783527261817243036429234826

4、7534278041558840663434052930847430942325336624034320884909610225201071914101510125115485420921127618021816317511813388洪量（億m3）1.26 1.09 0.87 0頻率（%）表 2 施工設(shè)計(jì)洪水成果單位：m3/s分期全年施工21340599610732205047 月次年 4 月9 月次年 3 月10 月次年 3 月10 月次年 4 月1150316263319860235186252600175133206400119861571年月123表 3 水文站實(shí)測歷年月平均流量45

5、67891011單位：m3/s12合計(jì)年平均12.19705.053.117.0613.66.合計(jì)平均表 4 壩址水位流量關(guān)系曲線水位（m）84.384.685.086.087.0流量（m3/s）055022050085512801730237029903630高程（m）9095表 5 水庫容積曲線100105110115120125130135面積（km2）容積（萬m3）027595620603574552279351083014200180202.壩址地形地質(zhì)條件（1）左岸：地形自然坡度為 1：，覆蓋層 23m，全風(fēng)化帶厚 35m，強(qiáng)風(fēng)化加弱風(fēng)化帶厚 5m，微風(fēng)化厚 4m。（2）河床：巖面

6、較平整。沖積沙礫層厚約0，弱風(fēng)化層厚1m左右，微風(fēng)化層厚36m。河床縱剖面地形中，迎水面壩踵處巖面高程約在 86m 左右，背水面壩趾處巖面高程約在 左右。距壩趾下游 15m 處有一深潭。高程約 81m，整個(gè)河床皆為微、弱風(fēng)化的花崗巖組成，致密堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，抗沖能力強(qiáng)。（3）左岸：地形自然坡度為 1：2 左右，覆蓋層 46m，全風(fēng)化帶厚 68m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚24m，弱風(fēng)化帶厚 24m，微風(fēng)化厚 112m。2（4）壩基開挖：強(qiáng)風(fēng)化層要全部挖除。壩基的開挖范圍應(yīng)與建筑物的底部輪廓尺寸相適應(yīng)，開挖的深度按壩底應(yīng)力和壩基強(qiáng)度而定。（5）壩后式廠房基礎(chǔ)：廠房設(shè)于壩后靠右岸的河床處，設(shè)計(jì)最低開挖高程為 798

7、3m 之間，全部處于微風(fēng)化新鮮基巖內(nèi)。3.主要施工條件（1）對外交通：目前已有兩條三級(jí)公路分別從兩岸經(jīng)過壩首和壩區(qū)。（2）施工電源：目前已有 35KV 輸電線路有縣城架至G 鎮(zhèn)，距壩址僅 3km，施工用電可利用本縣電網(wǎng)中的水電，電源充足，質(zhì)量可靠。（3）主要建筑材料：本樞紐主壩為砼重力壩，壩體砼所需的卵石，在壩址上下游 12km均可開采，河砂在距壩址10km處的下游采集。庫內(nèi)盛產(chǎn)竹木，自給有余。僅水泥、鋼筋、機(jī)電設(shè)備等需要外購。5.施工年限本工程主體部分的大壩和電站廠房，施工工期為兩年左右，準(zhǔn)備工程在第一施工年度的47 月份完成，水庫在第三施工年度的汛后開始蓄水，并在 10 月 1 日并網(wǎng)發(fā)電

8、。三、施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)過程（一）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇1.施工導(dǎo)流建筑物級(jí)別的選定本工程根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889），以及本工程的級(jí)別和圍堰工程規(guī)模，選定施工導(dǎo)流建筑物為級(jí)。2.施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的選擇根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889），以及導(dǎo)流建筑物的級(jí)別，選定導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為：20 年一遇（P=5%）。（二）施工導(dǎo)流時(shí)段選擇根據(jù)本工程的特征條件采用分段圍堰法導(dǎo)流，中后期用臨時(shí)底孔泄流來修建混凝土壩。劃分為三個(gè)時(shí)段：第一時(shí)段，河水由束窄河床通過，進(jìn)行第一期基坑內(nèi)施工；第二時(shí)段，河水由導(dǎo)流底孔下泄，進(jìn)行第二期基坑內(nèi)施工；第三時(shí)段，壩體全面升高，可先由

9、導(dǎo)流底孔下泄河水，底孔封堵以后，則河水由永久泄水建筑物下泄，也可部分或完全攔蓄在水庫中，直到工程完建。（三）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量及壩址處河床水位的選擇根據(jù)導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)和圍堰施工分期，選定施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為Q=235 m3/s。根據(jù)壩址水位流量關(guān)系曲線，采用內(nèi)插法得到Q=235 m3/s時(shí)的水位為 ，由于觀測點(diǎn)距壩址有300m遠(yuǎn)，考慮到坡降，選擇壩址處水位為 。（四）施工導(dǎo)流方案的選擇根據(jù)樞紐的自然條件及壩體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工程的導(dǎo)流施工標(biāo)準(zhǔn)，選擇采用分段圍堰法施工，分為兩段兩期。第一期先圍左岸，包括左岸非溢流壩段和溢流壩段，進(jìn)行一期基坑內(nèi)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），

10、進(jìn)行二期基坑內(nèi)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(dǎo)流方式完全可以滿足要求。（五）第一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)1.河床水面寬度及束窄度河床水面寬度由圖 2 所示確定為 64m，束窄度取 K=60%。32.水利計(jì)算左岸縱向圍堰軸線右岸圖 2 單位（m）束窄度取 K=60%，抗沖流速 v = 4m / s 。（1）一期束窄段河床過流能力設(shè)計(jì)Q=235=2則過水?dāng)嗝婷娣e： wv4m（2）過水?dāng)嗝鏋樘菪危杭僭O(shè)邊坡為 1:1， i = 4 ， n = 0.03 ，出口處渠底高程 。假定水深為 則：w = (b + mh)h =+ 21 +2=+×(24.61=m2+=x

11、 = bhwm24.6 + 2 × 2.5 ×112m= 6731.6775Rxm11111=cnR6=0.03×6=/m2sQ = wcRi=67.75 ×37.84 ××2.144=3/假定水深為 時(shí)， Q =束窄段河床平均流速：235m3/ s 。msvc=Q+( AA)=235=/m / s < 4ms12（3）束窄河床段上游水位壅高：vcv2(235)2Z = 0=22g2g2147 96=m（4）上、下游一期橫向圍堰堰頂高程：H 下=H z+d + = 83.5 + 2.48 + 0.70 =mH 上=H zz+ =

12、 85.98 + 0.81 + 0.75 =m3.縱向圍堰長度的擬定及圍堰軸線布置根據(jù)施工要求及場地條件，擬定縱向圍堰長度為 150m?？v向圍堰軸線位置在河床中部偏右岸約 29m 處，如圖 2。4.圍堰斷面設(shè)計(jì)（1）縱向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸4 1: 1. 5 1: 2堆石體反濾層圖 3 單位：mm塊石護(hù)面粘土斜墻圍堰主體采用塊石、砂礫土料堆石體，防滲層為粘土斜墻，在粘土斜墻迎水位采用漿砌石護(hù)面。（2）上、下游橫向圍堰斷面尺寸上游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸塊石護(hù)面粘土斜墻反濾層堆石體圖 4 單位：mm 堆石體采用塊石、砂礫土石料堆砌，防滲層為粘土斜墻，防沖采用漿砌石護(hù)面。下游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸塊石

13、護(hù)面粘土斜墻堆石體反濾層圖 5 單位：mm5.圍堰工程量的估算上游橫向圍堰長度：36m1V上=×+×=m32(318.75) × 3.536下游橫向圍堰長度：68m13V下=×+=m2(316.5) × 3 × 681989縱向圍堰方量：長 150m13V縱=×+=m2V一期=(3 ×1505250+=1370.25 + 19895250m35（六）第二期導(dǎo)流水力計(jì)算HT斷面尺寸WRDChp(m)T hpQ2Q(m) (m) (m×m) (m2)(m) (m) (m)(m) (m3/S)(m3/S)4&#

14、215;4.54×414.2814.281.04.3×4.53×3.54×4.54×43×4.53×3.54×4.54×43×4.53×3.54×4.54×43×4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353×3.5本工程二期采用底孔導(dǎo)流，為了確保泄流能力，擬定采用 2 個(gè)底孔。1.底孔的布置及斷面尺寸的選擇根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)規(guī)范選定：底孔布置在主河床的溢流壩段中，底孔底板距基巖面的距離為 2m。底孔進(jìn)口高程選定

15、 ，出口高程 ，底孔全長 57m。由 水 利 學(xué) 原 理 ， 判 定 底 孔 出 流 為 有 壓 自 由 出 流 。 其 泄 流 能 力 計(jì) 算 公 式 為 ：2()h p=Q = wg T h p，式中D ，（D為引化直徑）。底孔進(jìn)水口水頭損失系數(shù)為進(jìn)=，閘門槽水頭損失 槽=0.1 ，沿程水頭損失 沿=(8g / c2) × (L / D)出口處下游水位高程為 ，糙率取 n。則底孔泄流量曲線如圖 6（兩個(gè)底孔）。圖 6 底孔泄流能力曲線圖Q =。3/235ms 時(shí)，考慮到施工強(qiáng)度及防洪要求，選定采用兩個(gè) 3×4.5 的導(dǎo)流底孔。這樣既可以滿足施工期6間導(dǎo)流的要求，又適當(dāng)減

16、小混凝土的澆筑強(qiáng)度。2.二期導(dǎo)流水力計(jì)算（1）上游水位壅高值=ZHfc= fcDm（2）上下游堰頂高程H 下=Hz+ d + = 83.5 + 2.48 + 0.70 =mH 上=Hzz+ = 85.98 + 5.99 + 0.75 =m3.二期縱向圍堰的上、下縱段長度及圍堰的軸線平面布置根據(jù)施工布置要求，定出縱向圍堰上縱段長 54m?？v向圍堰下縱段主要靠一期工程時(shí)在溢流壩段右邊導(dǎo)墻來承擔(dān)，右導(dǎo)墻長 38m，再在右導(dǎo)墻上接 24m 的土石圍堰?？v向圍堰上縱段軸線布置在一期縱向圍堰軸線左邊 14m 處，縱向圍堰下縱段軸線布置與右導(dǎo)墻軸線重合。4.圍堰斷面的結(jié)構(gòu)及尺寸（1）縱向圍堰上縱段剖面塊石護(hù)

17、面粘土斜墻反濾層堆石體結(jié)構(gòu)材料與一期一致。（2）縱向圍堰下縱段剖面塊石護(hù)面粘土斜墻結(jié)構(gòu)材料與一期一致。（3）上游橫向圍堰剖面圖 7 單位（mm）反濾層堆石體圖 8 單位（mm）7籠鋼筋石護(hù)面粘土斜墻反濾層圖 9 單位（mm）堆石體二期上游橫向圍堰采用鋼筋石籠護(hù)面，粘土斜墻鋪蓋防滲，圍堰長 62m。（4）下游橫向圍堰剖面籠鋼筋石護(hù)面粘土斜墻反濾層圖 10 單位（mm）堆石體二期下游橫向圍堰結(jié)構(gòu)材料與一期下游圍堰相同，圍堰長 28m。5.圍堰工程量計(jì)算縱向圍堰上縱段：1V上縱=×+×=m32(335.4) × 9.054縱向圍堰上縱段：1V下縱=×+

18、5;=m32(315.6) × 3.524上游橫向圍堰：1V上橫=× (3 +3m2下游橫向圍堰：1V下橫=×+×=m32(318.75) × 3.528二期圍堰總方量：V二期=四、截流設(shè)計(jì)1.截流時(shí)間的選擇+=m3根據(jù)表 3 的水文資料及工程施工條件的要求，選定截流時(shí)間在第二施工年度的 9 月初。此時(shí)河流水量逐漸變小，進(jìn)入枯水期。2.截流流量的確定根據(jù)表 3 的水文資料，選取 9 月份的流量作多年經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。8年份流量序號(hào)表 7 截流經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表由大到小排列模比系數(shù)KiKi11)2P =nm+1×100%Qi (m3/S)（1）

19、（2）（3）Qi (m3/S)（4）（5）（6）(Ki （7）（8）19621963196419651234196619675619681969197019711972197378910111250197413197519761977197819791980141516171819198119822021總計(jì)根據(jù)表 7 數(shù)據(jù)繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。圖 11 截流流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線圖頻率 (%)從頻率曲線上看出，曲線與大部分經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)配合較好，所以不用再進(jìn)矩法配線計(jì)算。從曲9 流量 (線上查得P=10%時(shí)， Qp= 3/S，即為截流設(shè)計(jì)流量。3.截流過程設(shè)計(jì)本工程一期施工截流可不做考慮，從一期圍堰的平面布置

20、圖上可知，上游橫向圍堰工程量較小，且緊靠左岸的灘地，枯水期灘地處基本無水，縱向圍堰在灘地上順?biāo)鞣较蛱钪?，而下游橫向圍堰可在靜水中填筑。二期施工截流時(shí)，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(shè)在主河槽偏右側(cè)。該處河床基巖出露，抗沖能力強(qiáng)，截留施工采用立堵法進(jìn)行。河床右岸有一條三級(jí)公路，所以截流時(shí)從河床右岸向龍口進(jìn)占，逐步束窄龍口，直至龍口合龍、閉氣。然后再進(jìn)行加固，填筑二期上游橫向圍堰，最后填筑二期下游橫向圍堰。五、施工渡汛為了確保工程能夠如期完成，并保證工程在施工期間能安全渡汛，須進(jìn)行施工調(diào)洪計(jì)算。求出一、二期壩體施工時(shí)渡汛高程，以便在施工中對壩體工程和施工進(jìn)度及施

21、工強(qiáng)度實(shí)行嚴(yán)格控制。1.壩體施工期臨時(shí)渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889）規(guī)定，選擇渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，即 P=5%。2.施工調(diào)洪計(jì)算調(diào)洪計(jì)算方法采用單輔助線圖解法，設(shè)計(jì)洪水過程線的頻率P=5%,t = 6h ,起調(diào)水位為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量Q = 235 m3/S時(shí)的水位。從表 1 中選出P=5%，t = 6h ，作設(shè)計(jì)洪水過程線圖。圖 12 設(shè)計(jì)洪水位過程線（P=5%）（1）第一期施工渡汛，能滿足全年施工洪水 Q = 996 m3/S的通過要求，第一期施工可不作調(diào)洪計(jì)算。（2）第二期工程施工渡汛，查下游水位流量關(guān)系曲線，當(dāng) Q = 1699.9 m3/S時(shí)，下游水位為 。經(jīng)流態(tài)校核，此流量上，底孔泄流量按有壓淹沒出流計(jì)算。10 流量 (六、導(dǎo)流底孔封堵 1.底孔封堵施工方案圖 13 下游水位與流量關(guān)系曲線圖流量 (本工程采用下閘封孔，澆筑混凝土封堵的方式進(jìn)行底孔封堵。當(dāng)大壩整體高程施工達(dá)到 124m 以上并能由溢流壩段泄水時(shí)，且廠房進(jìn)水口閘門已安裝完畢后，可進(jìn)行下閘。通過對制造成本、制作工藝、啟閉機(jī)械能力等方面的考慮后，決定采用鋼筋混凝土整體閘門作為封孔閘門。采用