水電站施工導(dǎo)流工程設(shè)計(jì)總結(jié)

水電站施工導(dǎo)流工程設(shè)計(jì)總結(jié)1工程概況xx水電站位于xxxx縣境內(nèi)，是汀江干流上的主要水電站，裝機(jī)容量600MW，壩址以上流域面積7907km2,占汀江流域面積的67%。大壩采用碾壓混凝土重力壩，大壩壩址兩岸山體雄厚，河谷狹窄，呈“V”字形。汀江屬山區(qū)性河流，洪枯洪量相差懸殊，枯水期河面寬僅30m，多年平均流量為232m3/s，工程能否順利施工，施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。該工程1996年5月開(kāi)工，98年9月截流，2000年12月下閘蓄水，2001年發(fā)電，2003年8月竣工。2導(dǎo)流方式選擇根據(jù)施工進(jìn)度安排并考慮到工程特點(diǎn)，本工程施工導(dǎo)流過(guò)程可分為：前期、后期、下閘蓄水三個(gè)階段。前期即從1998年9月12日原河床截流至1999年汛后。其中截流后至次年4月為枯水期，采用圍堰擋水，隧洞過(guò)流方式，汛期高溫季節(jié)大壩停止施工，該時(shí)段采用壩頂過(guò)水與導(dǎo)流洞聯(lián)合泄流方式渡汛；1999年10月下旬至2000年12月下閘蓄水前為后期，該階段由壩體臨時(shí)斷面擋水，導(dǎo)流洞及泄水底孔聯(lián)合過(guò)流與渡汛；下閘后至2001年4月底蓄水期間各月各頻率的洪水由泄水底孔及溢洪道下泄，該階段為下閘蓄水期。3導(dǎo)流擋水建筑物設(shè)計(jì)根據(jù)不同的施工階段，導(dǎo)流擋水建筑物有所不同，前期從河床截流后至1999年汛后，主要依靠上、下游施工圍堰擋水，創(chuàng)造基坑干地施工條件；后期及下閘蓄水期則依靠大壩施工臨時(shí)斷面擋水，下面僅介紹施工圍堰的設(shè)計(jì)情況。3.1上游施工圍堰上游圍堰曾對(duì)土石圍堰與混凝土圍堰做過(guò)方案比較，由于土石圍堰斷面過(guò)大，在一個(gè)枯水期要完成圍堰修筑及圍堰頂高程以下主體工程施工難度較大。而采用碾壓混凝土圍堰可為主體工程碾壓混凝土施工采集施工參數(shù)，因此采用碾壓混凝土重力式結(jié)構(gòu)。根據(jù)施工進(jìn)度安排，該圍堰僅使用一個(gè)枯水期，至1999年汛前大壩已上升至堰頂高程以上，因此，圍堰設(shè)計(jì)擋水標(biāo)準(zhǔn)為枯水期5年一遇(10月～次年3月)，設(shè)計(jì)流量為2120m3／s。上游圍堰位于壩上游約40m處，頂寬5m，上游面垂直，下游面坡度為1：0.75，堰頂高程為96.5m，最大堰高27m。圍堰基礎(chǔ)為弱風(fēng)化花崗巖，僅有規(guī)模較小的斷層通過(guò)，地質(zhì)條件較好，除對(duì)斷層進(jìn)行挖槽采用插筋混凝土塞處理外，未進(jìn)行其他基礎(chǔ)處理工作。上游圍堰為4級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)工況分正常擋水工況和汛期過(guò)流工況，過(guò)流工況復(fù)核洪水標(biāo)準(zhǔn)為全年20年一遇，Qmax為6950／s，過(guò)流時(shí)大壩高程已超過(guò)堰頂，圍堰近于靜水淹沒(méi)狀態(tài)。各工況設(shè)計(jì)荷載有：導(dǎo)流擋水工況(1)：水推力＋自重＋揚(yáng)壓力導(dǎo)流擋水工況(2)：水推力＋浪壓力＋自重＋揚(yáng)壓力過(guò)流工況：近于靜水淹沒(méi)狀態(tài)，穩(wěn)定及應(yīng)力皆可滿(mǎn)足要求。根據(jù)分析計(jì)算，各工況下應(yīng)力及穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿(mǎn)足要求。3.2下游施工圍堰下游圍堰在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到其將來(lái)在運(yùn)行期將作為二道壩，因此也采用碾壓混凝土重力式結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)擋水標(biāo)準(zhǔn)同上游圍堰，堰頂高程7.0m，最大堰高9m。圍堰布置在壩下游約200m處，堰基為弱風(fēng)化花崗巖，僅有較小的F8斷層及J1節(jié)理密集帶通過(guò)，基礎(chǔ)條件較好。對(duì)堰基斷層采用挖槽澆混凝土塞及固結(jié)灌漿加固基礎(chǔ)進(jìn)行處理，不設(shè)排水與防滲等其他基礎(chǔ)處理措施。下游圍堰頂寬6.0m，上游面垂直，下游面坡度1∶0.75。為三級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，相應(yīng)洪峰流量為8400m3／s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，相應(yīng)洪峰流量為12000m3／s。因此，下游圍堰設(shè)計(jì)工況分：施工期導(dǎo)流擋水工況，運(yùn)行期設(shè)計(jì)過(guò)流、校核過(guò)流三種工況。通過(guò)計(jì)算分析，各工況下的應(yīng)力及穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿(mǎn)足要求。圍堰施工時(shí)發(fā)現(xiàn)河床左岸有一較深沖坑，左岸岸坡風(fēng)化層較原資料為厚，河床基巖最低出露高程約為60～62m，且高程變化較大，出露高程較原地質(zhì)資料低6～8m，深坑部位采用常態(tài)混凝土澆至63.5m高程，再按RCC二道壩1∶0.75起坡。另因基坑加深后基坑放坡受到下游施工土石圍堰限制，將二道壩軸線往上游平移5.0m。根據(jù)開(kāi)挖揭露的地質(zhì)情況，下游圍堰堰基總體上節(jié)理較發(fā)育，但巖石大多呈微弱風(fēng)化，強(qiáng)度較好，河床左岸深槽系由F8斷層形成，斷層兩側(cè)巖體完整、堅(jiān)硬，基本滿(mǎn)足作為二道壩的基礎(chǔ)要求。對(duì)調(diào)整后的二道壩進(jìn)行復(fù)核，其穩(wěn)定及應(yīng)力也均能滿(mǎn)足要求。根據(jù)復(fù)核結(jié)果與揭露的地質(zhì)情況，對(duì)下游圍堰即二道壩做如下處理：（1）在二道壩上游打2排插筋，規(guī)格Φ25，間距3.0m，入巖1.5m。（2）根據(jù)堰基地形變化對(duì)二道壩伸縮縫進(jìn)行調(diào)整。（3）取消固結(jié)灌漿，保留上游一排深8m孔進(jìn)行灌漿加固基巖并起帷幕作用。（4）深槽側(cè)面陡坎打插筋，間排距為3.0m,入巖1.5m。4導(dǎo)流泄水建筑物設(shè)計(jì)本工程根據(jù)不同的施工階段，其導(dǎo)流泄水建筑物有導(dǎo)流洞、泄水底孔及溢洪道等。下面僅介紹導(dǎo)流洞的設(shè)計(jì)與施工情況。本工程設(shè)置一條導(dǎo)流隧洞，布置在右岸，由進(jìn)、出口明渠段，進(jìn)口段及洞身段組成，導(dǎo)流洞過(guò)水?dāng)嗝鏋?1m×l5m方圓形，過(guò)流面積156.4m2，洞身全長(zhǎng)351.3m，進(jìn)出口底板高程分別為69.0m、68.0m。由進(jìn)、出口明渠與原河道相接，在進(jìn)口段樁號(hào)導(dǎo)0＋000處設(shè)置封堵鋼閘門(mén)門(mén)槽，尺寸為2.75m×0.7m(寬×深)，相應(yīng)洞頂上設(shè)有下閘時(shí)的啟閉機(jī)排架。1999年導(dǎo)流洞與壩體共同渲泄全年20年一遇洪水時(shí)洞內(nèi)最大流速為13m/s；2000年與泄水底孔共同渲泄全年100年一遇洪水時(shí)，洞內(nèi)流速分別為28.04m/s(雙峰)及27.72m/s(單峰)，遇全年20年一遇洪水時(shí)，洞內(nèi)流速24.67m/s。4.1導(dǎo)流隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1進(jìn)口明渠段進(jìn)口明渠段為開(kāi)敞式喇叭型引渠，位于樁號(hào)0－016.375m以前，長(zhǎng)約110m左右，根據(jù)水流流速分布與水力試驗(yàn)成果及地質(zhì)情況，進(jìn)口明渠兩側(cè)開(kāi)挖邊坡1∶0.33，導(dǎo)流洞前20m，即樁號(hào)0－016.375～0－0.36m，明渠邊坡高程85m以下采用混凝土襯護(hù)，導(dǎo)流洞口直墻與梯形明渠采用不對(duì)稱(chēng)的垂直喇叭直墻漸變連接。4.1.2進(jìn)口段及啟閉機(jī)排架進(jìn)口段(0-016.375～0＋006m)段長(zhǎng)22.375m，前部0－016.375～0～001.375m為1/4橢圓進(jìn)口漸變段，洞高從前到后為22.5m漸變到正常高度15m，洞寬不變，0－001/375～0+001.375m為開(kāi)敞式門(mén)槽，0＋001.375～0＋006m段為工作平臺(tái)段與排架基礎(chǔ)段。進(jìn)口段為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。啟閉機(jī)排架位于樁號(hào)0＋000m門(mén)槽上部，底部高程86.5m(洞頂)，頂部高程109m，與撫石公路恢復(fù)段齊平，排架柱尺寸120cm×120cm，柱基落在進(jìn)口段襯砌邊墻及回填的大體積混凝土上部。采用框架結(jié)構(gòu)。啟閉機(jī)上部高程109m工作平臺(tái)寬8.70m，長(zhǎng)16.00m。xx導(dǎo)流洞封堵鋼閘門(mén)，采用分節(jié)制造現(xiàn)場(chǎng)組裝沉放，分節(jié)最大單重28t，考慮到閘門(mén)運(yùn)輸、就位、組裝施工方便，排架設(shè)計(jì)時(shí)考慮了兩種施工方案：一種是單節(jié)閘門(mén)由設(shè)在排架左側(cè)下游與高程109m撫石公路相聯(lián)的施工便橋滾動(dòng)移至排架頂后，由設(shè)在排架上的起吊設(shè)備起吊就位組裝，另一方案是閘門(mén)單節(jié)由設(shè)在排架右側(cè)工作橋上大型起吊設(shè)備直接起吊就位組裝。閘門(mén)組裝完畢后則由設(shè)在排架下游右下方撫石公路上的卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)滑輪組提升閘門(mén)下閘封堵。工作橋擱置牛腿及便橋擱置牛腿在排架施工時(shí)已同時(shí)施工。便橋與工作橋可根據(jù)施工需要確定是否修建，實(shí)際施工時(shí)采用第一種方案。排架設(shè)計(jì)主要荷載有：活載：5kN/m2，工作橋牛腿荷載：120t/個(gè)，下閘啟門(mén)荷載(下閘后4.1.3洞身段樁號(hào)0＋006.0～0+351.30m為洞身段，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)洞身沿線地質(zhì)條件、壩軸線位置、堵頭布置、受力情況等，采用不同支護(hù)方式。（1）0+006.00～0+066.00m段：該段中0+006.00～0+045.00m范圍為新鮮巖石，屬Ⅰ、Ⅱ類(lèi)圍巖，0+045.00～067.00m范圍內(nèi)受斷層f6、f1-1、及F1影響，尤其是F1斷層較寬達(dá)1～3m，為弱風(fēng)化巖石，該段下閘蓄水后承受外水頭近100m(未乘折減系數(shù))，采用鋼筋混凝土受力襯砌，襯砌厚度為1.5m和1.2m，對(duì)斷層破碎帶在開(kāi)挖后采用錨桿掛網(wǎng)噴混凝土加強(qiáng)支護(hù)。（2）0+066.00～0+275.00m段：該段地質(zhì)較好，地質(zhì)判斷為基本穩(wěn)定即Ⅱ類(lèi)圍巖，巖石大部為微風(fēng)化和新鮮巖石，該段通過(guò)的主要斷層為F44，寬0.7m，此外該段0+215.00～235.00m范圍右邊墻及0+270.00～0+275.00m范圍內(nèi)右邊墻發(fā)育有數(shù)條節(jié)理，相互切割，分別采用錨筋樁、錨桿加固處理。該段采用系統(tǒng)錨桿支護(hù)，同時(shí)考慮到洞內(nèi)流速較大，也為加大過(guò)流能力，0+066～0+275m段范圍均采用錨桿支護(hù)、40cm厚鋼筋混凝土薄層襯砌。（3）0＋275.00～0＋351.30m段：根據(jù)地質(zhì)資料，該段圍巖屬基本穩(wěn)定圍巖，設(shè)計(jì)僅對(duì)0+331.3～0+351.3m洞口段進(jìn)行鋼筋混凝土受力鎖口襯砌，其余0+275.0～0+331.3m段為錨桿支護(hù)混凝土薄層襯砌。錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)以工程類(lèi)比為主，并采用規(guī)范推薦的經(jīng)驗(yàn)（公式）參數(shù)及極限平衡理論進(jìn)行計(jì)算復(fù)核，同時(shí)結(jié)合施工臨時(shí)支護(hù)，選定系統(tǒng)支護(hù)錨桿參數(shù)如下：錨桿直徑φ25，錨桿長(zhǎng)度L=300cm，錨桿間距@200cm×200cm。4.1.4出口明渠段導(dǎo)流洞出口明渠長(zhǎng)約110m，底高程為68.0m，根據(jù)地質(zhì)資料，巖石為微風(fēng)化或新鮮巖石，開(kāi)挖邊坡1∶0.33。為減少水流對(duì)出口及對(duì)岸公路與尾水渠的沖刷，導(dǎo)流洞出口明渠采用圓弧擴(kuò)散并將水流逼向下游，同時(shí)對(duì)洞口外30m范圍的明渠邊坡底板采用混凝土襯砌，以避免高速水流沖刷破壞。4.1.5其他（1）根據(jù)計(jì)算和試驗(yàn)成果，導(dǎo)流洞過(guò)流流速較大，最大達(dá)28m/s，故洞身混凝土均采用R28250，進(jìn)出口、排架、明渠護(hù)砌采用R28200混凝土。（2）對(duì)洞身段(0＋006～0＋551.3m)全段進(jìn)行回填灌漿，灌漿孔孔徑φ55mm，環(huán)距2.5m，排距3.0m，孔深入巖15cm，分二序施工。（3）根據(jù)計(jì)算分析受力襯砌混凝土結(jié)構(gòu)主要受下閘蓄水工況外水壓力控制，并考慮到薄襯結(jié)構(gòu)安全，要求對(duì)全隧洞圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿后施打排水孔，以減少作用在襯砌混凝土上的外水壓力。固結(jié)灌漿孔孔徑φ55mm，環(huán)距4.0m，排距3.0m，人巖深度6.0m，灌漿壓力一序孔為0.6MPa，