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-1-一、工程概况阿塔山水利枢纽工程位于包头市正北固阳县境内，枢纽所在地距固阳县政治、文化中心金山镇4km，交通十分便利。大坝座落在从金山镇西部南北偏西走过的黄河一级支流昆都仑河上，上游河道长度约40km，下游约50km处是包头防洪的控制工程昆都仑水利枢纽。阿塔山水利枢纽总库容为6464万m3，按水利工程等级划分标准，枢纽属于Ⅲ等中型工程，主要建筑物级别为Ⅲ级，1、水文气象该流域属于大陆性半干旱季风气候区，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热且降水集中等气候特点，多年平均降水量294.20mm，年内分配不均匀，主汛期6月15日—9月15日占全年降水量的67.30%，5—6月降水仅占全年的18.30%。河道中有日常径流存在，约0.5m3/s，阿塔山水利枢纽位置的洪水情况（规律）同内蒙古中西部的其它河流，季节性较强，洪水主要发生在汛期即6月15日—9月15日，洪水由暴雨形成，陡涨陡落，峰高量小，历时短暂。根据招标文件提供的水文计算成果，10%频率洪峰流量为852m3/s，24小时洪量为1122×104m3；2%频率洪峰流量为1947m3/s，洪量为3293×104m3。2、工程地质工作区处于阴山山系之西部，区内地形特征为北高南低，北缓南陡。河谷地形为“U”型河谷，河道平均比降1/150～1/160，主河道偏向于左岸，右侧为河漫滩及一级阶地，河漫滩高出河床0.3—0.5m，缓倾向河床，一级阶地高出河漫滩1.0m左右，组成岩性为砂、含砾砂、砂卵砾石及含砾砂壤-2-土。本区地震动峰值加速度为0.15g，相当于地震基本烈度Ⅶ度区。河谷宽约170m左右,坝址在河道下覆约2m左右为冲积砂砾石层，渗透系数20-93.3m/d，属强-极强透水层。本工程在上个世纪六十年代兴建过一次，在坝址河道的右半个河床上留有约5m高的心墙，本次设计坝轴线向下游平移，原留下的心墙可能作为本次施工围堰的一部分。二、导流规划1、导流标准阿塔山水利枢纽为Ⅲ等中型工程，主要建筑物级别为Ⅲ级，临时建筑物级别为Ⅴ级，依据施工组织设计规范，相应施工导流标准按汛期十年一遇P=10%洪水标准。2、水位及流量分析根据水文资料提供，每年6—9月为主汛期，其余月份为枯水期。汛期十年一遇洪峰流量为852m3/s，洪量1122万m3；非汛期十年一遇洪峰流量19.3m3/s，在泄洪洞泄洪的情况下相应的上游水位为1376.4m。内蒙古中西部内陆河流的实际情况是非汛期洪峰流量很小，历时很短，对截流标准和下闸蓄水标准不做具体的选择，适时调整截流和下闸蓄水时间即可确保工程的安全。三、导流方案选择根据枢纽施工的实际情况，如工期、工程量、地貌、地形、地质、洪水、气象，综合分析，阿塔山水利枢纽采用分期导流的方式，一期围河道的右岸，洪水由束窄的左侧河床渲泄同时要度汛，在其围护下施工右岸的-3-坝体；二期围河道的左岸，洪水由右岸已成坝体和左岸二期上游围堰构成水库调蓄后，由已成的泄洪洞渲泄，在二期围堰的保护下施工左岸坝体。除此之外，枢纽还包括溢洪道、供水洞和副坝，因其位置较高，不受施工洪水的影响，所以不存在施工导流问题，对于围堰的结构形式，根据围堰的级别和地方材料的情况，选定为土石围堰。四、导流时段划分根据目前工程的进展情况，6月中旬具备主坝坝基开挖条件，这样一期围堰须在主坝坝基开挖前完成，开始发挥其导流、挡水作用；清基完成后，防渗墙砼帽梁及右坝肩压浆板施工大约15天，即到7月上旬具备主坝填筑条件，9月上旬可填到1390.0高程，其时开始填筑二期围堰，一期围堰的导流任务截止。二期围堰从9月10日开始填筑，届时由二期围堰和右坝坝体挡水，泄洪洞进行泄洪。9月中旬开始左坝基的开挖，10月上旬基本具备填筑条件，11月中旬基本可填到1390.0高程，按照往年的天气情况，11月中旬开始已不具备土方的填筑条件，这样主坝整体高程达到1390.0，二期围堰的导流任务截止。五、导流建筑物设计导流建筑物包括一期围堰和二期围堰，根据当地建筑材料的状况及水文情况，决定采用土石围堰。一期围堰布置图见附图5.1，二期围堰布置图见附图5.2。4河昆都仑二期施工导流平面布置图内蒙古包头市固阳县阿塔山水利枢纽工程2009年5月日期苗兴田制图施工内蒙古黄河辽河工程局股份有限公司阿塔山水利枢纽工程一期施工导流平面布置图说明：1、本图高程单位以m计。附图5.2一期下游围堰顶高程1373.7平台顶高程1410.001378.00泄水渠底高程溢洪道泄洪排砂洞上游马道高程1395.10坝顶高程1410.00下游马道高程1395.10上游马道高程1375.50主坝旧坝址一期上游围堰顶高程1375.05二期上游围堰顶高程1377.5旧坝址主坝1375.50上游马道高程1395.10下游马道高程1410.00坝顶高程1395.10上游马道高程泄洪排砂洞溢洪道泄水渠底高程1378.001410.00平台顶高程二期下游围堰顶高程1373.0附图5.2说明：1、本图高程单位以m计。阿塔山水利枢纽工程二期施工导流平面布置图内蒙古黄河辽河工程局股份有限公司施工制图苗兴田日期2009年5月内蒙古包头市固阳县阿塔山水利枢纽工程二期施工导流平面布置图仑都昆河61、围堰轴线的选择一期围堰的导流任务是保证坝基开挖及填筑能在旱地进行施工。主坝轴线长167米，先期填筑右坝，将左坝的47米开挖到原河床高程进行导流。围堰轴线选择在如图5.1所示的位置，上游围堰底脚距坝底脚预留13米的工作面，下游围堰底脚距坝底脚预留5米的工作面，围堰轴线长度约为320m。二期围堰轴线平行于坝体轴线，在上、下游坝脚和围堰底脚线中间预留13米工作通道，选定在如图5.2所示的位置，一端和山体另一端和一期横向围堰连接，共同挡御非汛期十年一遇洪水，二期围堰的轴线长度约180m。2、围堰高程的选定一期围堰是以束窄的河床通过十年一遇洪水时对应的水位和堰体轴线沿线的水面线加适当的安全超高，计算如下：Hd=hd+ha+δ式中Hd——下游围堰顶高程，m；hd——下游水位高程，m；根据实测为1371.0m；ha——波浪爬高，m；根据实际情况定为0.5m；δ——围堰的安全超高，m；根据实际情况选为0.5m。由计算所得下游围堰高程为1372.0m。根据公式ω=Q设施/〖V〗式中ω——渠道的过水断面积，m2；Q设施——设计施工流量，m3/s；852m3/s〖V〗——渠道允许的平均流速，m/s；查表可得最大流速为7.1m/s。7由此可计算出ω=120m2，ω=（b+mh）h其中m=1，b=47m可得渠道水深h=2.43m。因此一期上游围堰高度设计1375.0m。二期上游围堰是以非汛期十年一遇洪水Q=19.3m3/s，泄洪洞进口底高程为1374.5m，洞径5.5m，最大泄洪量512.94m3/s，在泄洪洞泄洪的情况下相应的上游水位为1376.4m，堰前水位加适当的安全超高由计算所得，高程为1377.5m；下游围堰主要是防止洪水回灌，届时下游水位为1372.0m，因此决定二期下游围堰定高程为1373.0m。3、防洪度汛高程的确定在施工期间通过汛期十年一遇洪水时，以束窄的左侧河床导流，围堰度汛高程定为1375.0m；通过非汛期十年一遇洪水时，用已成的右侧坝体和二期围堰挡水调蓄泄洪洞泄洪，根据水文计算，其时水位为1376.4m左右，加上适当的安全超高，决定度汛高程为1377.5m。4、围堰断面的确定因一期纵向围堰要满足施工机械作业和日常交通要求，为此围堰断面型式选为梯形，一期上游围堰设计顶高程1375.00m，顶宽8m，迎水面坡度1：1.5，背水面坡度1：1.5，迎水面护砌50㎝厚的铅丝石笼，以防水流对围堰的冲刷；一期下游围堰设计顶高程1372.00m，顶宽4m，迎水面坡度1：1.5，背水面坡度1：1.5。二期上游围堰设计顶高程1377.50m，顶宽4m，迎水面坡度1：1.5，背水面坡度1：1.5，二期下游围堰设计顶高程1373.0m，顶宽4m，迎水面坡8度1：1.5，背水面坡度1：1.5。铅丝石笼护砌50cm厚1375.001371.001:1.51:1.51372.001371.001:1.51:1.5一期上游围堰标准断面图一期下游围堰标准断面图91377.501371.00编织袋装土护砌100cm厚1:1.51:1.51:1.51:1.51371.001373.005、围堰基础及防渗堰基直接坐落于现状地面上，堰体本身涂料有一定的防渗能力，堰体防渗主要是堰基防渗，由于基坑较浅，洪水陡涨陡落，历时较短，这样围二期上游围堰标准断面图二期下游围堰标准断面图10堰挡水的时间很短，决定不采取防渗措施，堰内渗水由基坑排水统一考虑。6、围堰防冲防护一期围堰在第一个汛期要遭受水流冲刷，标准洪水发生时，流速相对较小，决定在堰体迎水面采用铅丝石笼防护。二期围堰采用编织袋装土护砌，高程略超过最高水位，长度同围堰长度，在顶冲水流的部位适当加厚。六、围堰填筑与拆除（一）围堰填筑一期围堰6月10日开工，6月20日完工，二期围堰9月10日开工，9月20日完工。1、施工道路布置利用进场道路做为围堰的施工道路。2、施工程序及方法施工程序（1）一期围堰施工准备→土石料开挖运输→堰体土石料填筑→铅丝石笼护砌。（2）二期围堰施工准备→土石料开挖运输→堰体土石料填筑→编织袋装土护砌。施工方法（1）施工准备围堰施工前，由测量人员进行施工放样，按设计图纸提供的坐标定出11围堰轴线，并预埋高于地面1.5m的彩色标杆作标志。（2）土方开挖、运输采用2.0m3挖掘机装车、20t自卸汽车运至围堰填筑处。（3）堰体土料填筑填筑方法采用沿围堰轴线方向单向进占法施工。水中抛填采用230推土机推弃进占施工，水上部分采用230推土机摊土、分层碾压，逐层填筑，碾压达到设计要求的干密度指标。（4）编织袋装土护砌施工编织袋装石护砌施工为该项工程的一道重要工序，装土袋必须下放到设计深度及坡角点，护砌厚度要达到要求，防止堰体被冲刷，造成透水等危害。袋装用土，存放在施工就近点，随用随拉。土料拉运机械与堰体填筑机械共用。装袋采用人工装土，绑扎封口要牢固，防止袋口滑开失效。抛投前要系好腰筋，防止编织袋拉裂。抛投时技术人员和测量人员要随时测量，检查是否抛投到位，符合要求，控制坡度达到设计要求1:2.0，防止出现立柱式或锯齿形。（5）龙口合龙根据招标文件提供资料，结合我单位多年来填筑围堰的施工经验，拟将龙口位置选定在上游土石围堰与左岸结合处。戗堤从河心向岸边进占施工，龙口形成后，在龙口端部抛投大块石（d=0.7～1.0m）进行戗堤裹头处理。对龙口填料、设备等准备情况进行详细检查核对后，方可进行施工。合龙施工开始时，采用2.0m3挖掘机和ZL50装载机装料，由20t自卸汽车12运到施工现场，车辆倒退倾填，堤顶利用230推土机平整，并保证戗堤石料的连续抛投，在短时间内使龙口一次性施工完成。主要机械设备一览表序号机械名称规格/型号数量备注1挖掘机日立45022装载机ZL5013推土机230HP24自卸汽车20t6（二）围堰拆除一期围堰9月20日开始，9月25日完工，二期围堰11月15日开始，11月20日完工。拆除方法，采用立面开挖式施工，采用2.0m3反铲挖掘机装车，20t自卸汽车拉运至业主指定的弃料场，弃料场设一台120HP推土机进行平整。七、施工排水施工排水主要是坝基面的排水，采取人工降低水位的方法，考虑到施工期坝基面积约20700m2，地质又为强透水层，采用排水沟明排的方式进行排水。1、排水沟布置排水沟沿坝基面的上、下游各设置1条，断面为宽×高=1×1m，边坡为1:1，长度为280m，并在每条排水沟两端各开挖一集水坑。5.6.2基坑涌水量计算一期围堰坝基面因坝基开挖仅3m深，故采取河床渗流计算基坑涌水量。Q=Wke13坝基基坑过水截面积W=（180＋230）×3=1230m2渗透系数K=2×10-2—9.3×10-2cm/s，取中间值5.0×10-2cm/s；孔隙比e=0.426计算得Q=943m3/h，考虑渗透量土质自然含水量后Q为843m3/h。二期围堰处于主河床内，虽然填筑面积较小，但渗水量较大，基坑涌水量