第05章 导流和施工排水

第05章导流和施工排水05.1流域水文特征本工程坝址以上控制流域面积22662km2，占岷江上游流域面积的98%，河床平均比降约5‰；多年平均流量469m3/s，年径流总量148亿m3，占岷江上游总量的97%。根据紫坪铺水文站1937~1986年径流资料，经水文分析计算，紫坪铺水库工程坝址水文特征成果表见下各表。紫坪铺水库工程各时段径流成果表表5.1计算时段(年)多年平均流量（m3/s）设计流量（m3/s）P=10%P=50%P=90%6月~翌年5月469551463385主汛期（6~9月）813973807661枯水期（1月~3月）143169142118紫坪铺水库工程分期设计最大流量表表5.2时段（月）均值(m3/s)设计流量5%10%20%117421620519521431741671593186247233216445074765355859811540137012001~31932512472206~92470444037603070108481300117010301142559554850212243306292272紫坪铺站旬平均流量及频率成果表表5-3月项目101112上中下上中下上中下均值（m3/s）690611485381309263228202182Q5%(m3/s)1040947703514505337296263237Q10%(m3/s)945855645480383318278246222Q20%(m3/s)84275858244235529726023020705.2导流方式及导流程序本工程导流方式采用“断流围堰，隧洞导流”方式，前期上游来水由围堰挡水，隧洞导流，围堰挡水时段2003年6月1~2004年5月31日，后期上游来水由坝体临时断面挡水，隧洞导流。导流程序：2002年11月25日完成截流；2002年11月26日，戗堤挡水，隧洞导流；2003年6月1日至2004年5月31日上游围堰挡水，隧洞导流；2004年6月1日至2004年9月30日，坝体临时断面挡水渡汛，1#、2#导流洞导流；2004年10月1日1#导流洞下闸封堵，坝体临时断面挡水，2#导流洞导流；2004年12月1日2#导流洞下闸封堵，坝体临时断面挡水，冲砂放空洞导流，1#、2#导流洞改建为1#、2#泄洪排砂洞；2005年5月1日至2006年12月31日，坝体临时断面挡水，1#、2#泄洪洞、冲砂放空洞导流。05.3工作项目1上、下游围堰施工2导流洞进、出口围堰拆除3截流4基坑排水5下游围堰拆除05.4上、下游围堰设计05.4.1说明由于紫坪铺水利枢纽工程属I级永久建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范（试行）》SDJ338-89的规定，导流建筑物级别定分Ⅳ级。导流建筑物洪水标准为：土石围堰洪水重现期为2010年，本工程围堰导流洪水标准选为十年一遇（P=10%）。上游围堰挡水水位为792.6m，围堰与压重体结合部位的设计干密度大于2.0t/m3，采用石碴填筑。下游围堰挡水水位为748.6m，堰体采用石碴填筑。上、下游堰体基础河床覆盖层10~15m，覆盖层由第四层全新统冲堆积层组成。05.4.2上游围堰堰体设计上游围堰为土石围堰，堰顶高程794.5m，最大堰高45.5m，顶宽12m，长266m围堰基础置于河床覆盖层上。上游边坡1:2，下游边坡1:1.5，坡面拟采用厚0.6m干砌石保护，堰顶路面为泥结石。05.4.3下游围堰堰体设计下游围堰采用土石围堰，堰顶高程750m，最大堰高11m，顶宽12m，长约200m。上、下游面边坡拟定1:1.5，下游坡面拟采用0.6m干砌石护面，堰顶路面为泥结石。围堰结构详见《围堰结构图》（ZPP/IC1-10）。05.4.4堰体防渗设计针对堰基地层情况和围堰施工特点，对堰基防渗体拟采用塑性砼防渗墙。上游围堰756.0m以下拟采用塑性砼防渗墙防渗，防渗墙底部伸入基岩0.5m，756.0m以上采用土工膜防渗。下游围堰746.0m以下采用塑性砼防渗墙防渗，防渗墙底部伸入基岩0.5m，746.0m以上采用土工膜防渗。本工程采用的土工布为涤纶针刺无纺布，土工膜为两布一膜的复合土工膜，规格为300g/m2/1.0mmHDPE/300g/m2，土工膜采用高密度PE膜，上下两面土工布为涤纶针刺无纺布。墙体塑性砼性能指标如下：表5-4R28抗压强度弹性模量渗透系数泊松比坍落度扩散度2.0Mpa500Mpa≤1×10-7cm/s0.25~0.3018~2234~38墙体接头形式采用双反弧形式，接头孔长度1.0m。05.4.5围堰主要工程量1.堰体填筑工程量表5-5序号工程项目工程量单位数量1上游戗堤施工(石碴)万m33.72石碴填筑（压重体部分）万m322.33上游围堰石碴填筑（其它部分）万m344.54上游围堰干砌石护面万m32.45土工膜铺设m285006下游围堰石碴填筑万m32.47下游围堰干砌石护面万m30.28土工膜铺设M217002.防渗墙工程量表5-6项目部位槽段数量（个）砼（m3）截水面积(m2)上游堰基非龙口段3921002506龙口段209701212小计5930703718下游堰基4724343045合计1065504676305.5上、下游围堰施工05.5.1堰体填筑施工上游围堰填筑由于上游围堰左岸部分作为压重体一部分，其填筑方法与施工工艺与压重体相同，工程量约22.3万m3，其施工措施详见第十二章（压重体填筑）。下游围堰由右岸向左岸单向进占，戗堤顶作为防渗墙施工平台且应满足交通要求，故戗堤顶宽拟定24m，施工道路利用1#公路，填筑料利用坝基前期开挖料和导流洞出口围堰水上开挖料，填筑工程量2.4万m3，填筑料用PC200反铲（2.0m3）挖装，20t自卸汽车运输至围堰填筑面。水下填筑采用连续级配的砂卵石或开挖的砂岩石渣料。当填筑至745高程后，即开始进行防渗墙施工，防渗墙施工后，下游围堰746m高程以上及上游围堰非压重体部分756m高程以上，堰体填筑与土工膜铺设两侧的砂卵石填筑协调进行，每层填筑厚度0.8m。05.5.2基础防渗墙施工一、施工方法1、施工程序上、下围堰防渗墙均先施工非龙口段，后施工龙口段。各段施工按槽段划分，分期进行，先施工一期槽段，后施工二期槽段。各槽段施工程序如下图所示。塑性砼防渗墙施工程序岩面线超前钻孔建筑施工平台制浆站浇筑导向槽铺设钻机轨道安装搅送浆设备安装钻机制备泥浆粘土浆水防渗墙造孔施工泥浆贮存及净化聚能爆破岩面签定、终孔验收泥浆处理清孔验收下设导管泥浆净化泥浆回收预埋溢浆管、观测仪器安设浇筑系统塑性砼拌制粘土水下砼浇筑排除废渣砂石料水泥水2、槽段划分综合考虑地层条件、地下水流速、泥浆性能、砼供应强度和施工设备性能，拟定上游围堰非龙口段一期槽段长度为5.8m，龙口段一期槽段长度3.3m，下游围堰一期槽段长度5.8m，接头孔作为二期槽段，长度1.0m。上、下游围堰防渗墙分别划分为59个和47个槽段，槽段数总计106个。一、二期槽孔布置形式见下图:0,83,3一期槽段龙口段槽段划分及接头形式（尺寸：m）一期槽段5,80,8非龙口段槽段划分及接头形式（尺寸：m）1,70,81,70,81,70,83,3一期槽段图5-20,81,7二期接头孔0,81图5-1一期槽段5,80,81,70,810,81,73、槽孔建造：采用泥浆固壁，冲击钻机、抓斗联合冲抓成槽。非龙口段一期槽孔采用“三钻二抓”法成槽，龙口段一期孔采用“二钻一抓”法成槽，二期接头槽孔采用双反弧钻头由冲击钻冲击成槽。计划选用设备：①CZF—1200型冲击反循环钻机，用于冲击主孔、基岩部分、砼接头及可能遇到的大漂石；②意大利BH—12液压导板抓斗，用于抓副孔；钻孔遇有大孤石、漂块石时，拟用钻孔预爆或水下聚能爆破法予以破碎；钻孔如发生漏浆，拟用锯末及水泥浆进行堵漏处理；槽孔建造过程中，经常检查孔位、孔宽、孔斜、孔深、孔形等，使各项指标均控制在允许范围以内。施工中拟采取以下措施防止槽孔坍塌；对表层3—5m松散层，采用挤密法处理，即在槽孔施工前向导槽内倒入大量粘土，并冲击干打来挤密周围松散地层；采用短槽孔；采用优质泥浆；采用合适堵导措施，降低地下水头，减少地下水流速。槽孔施工时，如发生槽孔坍塌，拟采用以下措施处理：回填粘土至孔口，待槽孔稳定后再钻进，钻进时，提高泥浆比重，除清孔采用泵吸外，其余均采用抽筒出渣；对塌孔不严重或掉块的槽孔采用边钻进边投粘土块或水泥块的方法，以增强固壁能力，提高钻进效率；对撑导向槽，防止坍孔严重时导向槽倒塌。造孔至基岩后，及时采取岩屑样，与地质人员一起鉴定，确保槽底深入基岩0.5M。4、固壁泥浆（1）初拟泥浆性能指标泥浆性能表表5-9项目粘度比重含砂量失水量胶体率稳定性泥皮厚PH值静切力mg/cm21分钟10分钟性能指标20-251.15-1.25≤5≤10≥96≤0.032-47-920-3050-100（2）制浆粘土拟在猴子坡料场开采，该料场土料粘粒含量较高，估计可达造浆要求，如试验后不能达到，拟在泥浆中掺加膨润土、纯碱和CUC、FCC等外加剂。（3）泥浆制备：采用2m2卧式泥浆搅拌机搅拌，泥浆配比和搅拌时间严格控制，上、下浮动差不超过规定值的5—10%。泥浆输送：选用BW250/50型泥浆泵，输浆管选用φ100钢管。（4）泥浆贮存：建立贮浆池，上游左、右岸各设一个、下游设一个，容量为200m3。（5）泥浆循环：采用反循环砂石泵抽吸孔底浆和钻渣，经施工平台外的泄浆沟至沉淀池，经沉淀处理后合格的泥浆再经平台下的回浆沟返回到槽孔内，如此循环使用，以降低成本，减少环境污染。沉淀池内的沉渣用反铲定期清理。4、清孔换浆利用冲击反循环砂石泵清孔，同时向孔内补充优质清孔泥浆。清孔结束后应达到如下标准：（1）孔底淤积厚≤10cm;（2）孔内泥浆比重≤1.30cm;（3）孔内泥浆粘度≤30s;（4）孔内泥浆含砂率≤12%;5、接头刷洗接头孔造孔结束后，采用钢丝刷钻头分段上、下刷洗，将接头孔两端一期槽孔混凝土上所附泥皮及地层残留物全部清除，清除标准是，作业后孔底淤积不再增加。6、塑性砼生产、运输、浇筑①塑性砼的配合比如下表表5-8材料名称水泥细粘土混合石砂水外加剂1外加剂2用量kg/m3150409107602300.2220.6②砼生产：采用JS-500型强制式搅拌机拌制。砼生产能力25m3/h以上。砼中掺加的粘土，以泥浆形式拌入，泥浆比重按拌砼中所需的粘土量和水量通过现场计算确定。由于工期较紧，为使防渗墙尽早发挥作用，砼中掺加适量早强剂，其掺用量通过现场试验确定。③砼运输：选用6m3砼搅拌车运至孔口集料槽中。④砼浇筑：采用直升导管法，导管内径选用230mm，法兰连接。一期槽孔下设两根导管，二期槽孔下设一根导管。浇筑前根据槽长、孔深合理配置导管位置。浇筑过程中控制砼上升高度，保持砼面均衡上升。并指导砼导管合理拆卸，控制导管埋深在1.0-6.0m之间。砼灌注应在清孔结束后4小时内进行，因故不能按时开浇，则应利用浇注导管进行二次清孔，再次清孔合格后，再开浇。砼隔浆器采用皮球胆，导管底距孔口底宜为25—30cm，砼首次灌入量一定要充足，确保其一举将导管埋入1.0m以上。为防止停电造成砼浇筑中断，拟在现场自备容量为200KVA的柴油发电机。7、墙顶凿除和与土工布连接处理浇筑后防渗墙顶高程上堰为755m，下堰为745m，当墙身砼达到一定强度后，进行墙顶砼凿除。初拟凿除50cm，凿除后墙身砼须致密，无浮浆，再浇筑80×60盖帽混凝土，土工布须折叠埋入盖帽混凝土40cm。二、施工布置（1）上、下游围堰防渗墙施工平面布置：为便于排浆弃碴，上游围堰防渗墙施工时，施工平台布置在上游侧，下游围堰则布置在下游侧，作为CZF-1200钻机、抓斗工作平台、供水、供浆、动力线、配电盘等布置见施工平台布置图5-3、5-4。上游防渗墙施工平台高程756m，下游施工平台746m。````C15砼导墙图5-4施工平台、导墙结构图图5-3防渗墙施工平台布置图0.2m厚干砌石排浆沟i=5%浆管钻机平台水管配电盘临时施工道路临时施