围堰施工和设计方案

重庆市巫山县千丈岩梯级电站主体工程第1标段上下游围堰设计和施工方案中国水利水电第九工程局有限公司1目录1概述....................................................................12气象水文资料...........................................................13施工导流方式...........................................................34上游围堰设计...........................................................44.1围堰布置..........................................................44.2堰断面设计........................................................44.2.1堰顶高程确定.................................................44.2.2围堰剖面设计.................................................54.3围堰结构设计......................................................54.4堰体荷载计算......................................................64.5堰体稳定校核计算..................................................65围堰施工措施...........................................................95.1上游围堰施工措施..................................................95.2下游围堰施工措施.................................................106工程量清单和资源配置...................................................10重庆市巫山县千丈岩梯级电站主体工程第1标段上下游围堰设计和施工方案中国水利水电第九工程局有限公司11概述巫山县千丈岩梯级水电站工程是一座以发电为主，同时兼顾农田灌溉、人畜饮水和城市防洪等功能的具有综合效益的水利水电工程。工程位于湖北省建始县、重庆市奉节县和巫山县交界附近，其坝址位于巫山县庙宇镇红椿乡放马村阴湾河上游，坝址距巫山县城约76km，距庙宇镇约23km，距湖北建始县城46km。本工程总装机3.67万KW，年发电量12170万KW.h。水库正常库容369万m3，总库容405万m3，巫山县千丈岩梯级电站工程属Ⅳ等小（1）型工程。千丈岩梯级水电站主体工程Ⅰ标段包括：大坝枢纽工程（包括常态混凝土双曲拱坝及混凝土重力敦等）、坝后一级电站地面厂房枢纽、右坝肩引水隧洞等。其中拦河坝由挡、泄水建筑物和取水建筑物组成，挡、泄水建筑物包括挡水砼双曲拱坝、溢流闸孔，建基面高程1668.0m，坝顶高程1733.5m,最大坝高65.5m，坝顶长度147m。施工导流方式采用一次断流、隧洞导流的方式。导流隧洞布置在右岸，长145.28m，导流隧洞断面为城门洞型，净空断面尺寸设计为1.8×2.32m，导流洞进口顶拱高程EL1678.58，出口顶拱高程EL1675.32m。导流隧洞采用5年一遇枯水时段（11月、12月~3月、4月）的最大分期洪水流量为导流洪水标准，设计流量为18.6m3/s（见招标文件）。上游围堰设计为重力式围堰结构形式，堰体采用混凝土、浆砌石结构，50cm厚面板C20混凝土防渗；下游围堰设计为土石围堰结构形式，采用填筑粘土斜墙防渗。2气象水文资料千丈岩流域处在奉节县、巫山县以及湖北的建始县境内，地处高山。根据巫山县气象站统计（1971年～2000年），多年平均降水量1053.5mm，年日照1542小时，多年平均气温18.2℃，历年最高气温42.8℃，最低气温-6.9℃。实测最大风速22m/s，以东北风为主。千丈岩河属山溪性河流，其洪水由暴雨形成，洪水发生时间与暴雨一致。每年4月下旬开始进入汛期，洪水多集中在六、七、八这三月，每年10月以后，副高南移，降雨强度减弱，难以形成大洪水。因流域地处山区，且河谷深切，岸坡陡峭，河道较短，河床比降大，洪水汇流时间短，河槽调蓄能力小，水流湍急，暴雨洪水迅疾，河水陡涨陡落明显，一次洪水多呈尖瘦形单峰过程，洪水历时多在20小时左右，具有山区洪水的特性。具体参见设计提供《二○一一年千丈岩梯级电站工程度汛方案》。重庆市巫山县千丈岩梯级电站主体工程第1标段上下游围堰设计和施工方案中国水利水电第九工程局有限公司2表1坝址水位～流量关系H（m）1672167316741676167816801682Q（m³/s）04.1319.4104289555893表2千丈岩电站坝址分期洪水成果表单位：m3/s时段P（%）3.35.0102012～3月4.694.022.961.984月50.242.429.918.65～10月18416813911111月22.318.712.97.75表35、6月份洪水成果表单位：m3/s位置P（%）坝址五级隧洞进口五级厂房5月6月5月6月5月6月2022.426.841.149.1457.869.01032.1135.758.965.582.892.1图1千丈岩坝址水位库容曲线库容（万）面积（万）H----VH----F千丈岩电站坝址水位--面积--库容曲线重庆市巫山县千丈岩梯级电站主体工程第1标段上下游围堰设计和施工方案中国水利水电第九工程局有限公司3图2千丈岩导流隧洞泄流曲线3施工导流方式千丈岩梯级水电站主体大坝工程原施工导流方式采用一次断流、隧洞导流的方式。导流隧洞布置在右岸，长145.28m，导流隧洞断面为城门洞型，净空断面尺寸设计为1.8×2.32m，导流隧洞采用5年一遇枯水时段（11月、12月~3月、4月）的最大分期洪水流量为导流洪水标准，设计流量为18.6m3/s。计划安排枯水期2011年10月下旬进行截流和上下游围堰的施工，其中上游围堰堰顶达到EL1679.18m即可满足枯水期设计流量为18.6m3/s的过流要求。鉴于导流洞为枯水期导流使用，最大下泄流量为18.6m3/s。可满足枯水期度汛要求，而汛期导流则要求坝体在2012年汛前坝体整体浇筑至EL1703m度汛高程。实现坝体挡水安全度汛。且由于大坝的优化设计致使坝址向上游偏移了约10m，导流洞进口与坝址上游面距离（围堰有效布置宽度）不到20m。在考虑布置空间和堰体种类结构，上游围堰无法难以土石围堰结构形式，而采用混凝土重力式围堰的结构形式，以尽量节省空间。2011年10月11日业主、监理、设计及施工四方周生产例会上，应业主及监理方要求，将上游围堰堰顶高程降至EL1678.83m，因此导流洞过流量尚达不到枯水期5年一遇洪水频率标准。1691.81699.61707.31715.11722.91730.71738.51746.31754.01761.81769.61777.41785.21#导流洞泄流曲线H(m)Q(m?s)千丈岩电站泄流曲线绘制时间：2011-02-10816243240485664728088961041676.21684.0重庆市巫山县千丈岩梯级电站主体工程第1标段上下游围堰设计和施工方案中国水利水电第九工程局有限公司44上游围堰设计4.1围堰布置上游围堰平行于坝轴线（垂直于水流方向）20m布置，围堰坡脚距基坑上游开口线13.8m，围堰上游堰脚落于原取水坝（取水用小型拦河坝）进水口处。围堰在导流洞进口左岸坡处形成一个转角布置于其上。围堰轴线长度30m。4.2堰断面设计4.2.1堰顶高程确定（1）导流洞设计洪水位：根据图2，千丈岩导流洞泄流曲线，查得当导流洞达到设计18.6m3/s的过流量时，导流洞进口水位为EL1679.18m。（2）堰顶超高的计算：由中国水利水电出版社《水工建筑物》第三版第207页,关于堰顶超高的计算公式表明;堰顶超高由波浪爬高ah、水位壅高e及安全加高A三部分组成。围堰安全加高的计算可根据中华人民共和国《水利水电工程围堰设计导则》(DL/T5087-1999)关于临时建筑物工程级别确定安全加高的列表,大致确定出上游围堰的安全加高值按五级临时性建筑物来选定。○1设计波高lh314500166.0DV0V——计算风速（m/s）。是指水面上10m处10min的风速平均值。采用气象资料最大风速计算，取0V=22m/sD——风作用于水域的长度，称为吹程或风区长度,为自堰前到对岸距离。近似取吹程D=5B(5倍围堰长度，B=37.8m)。取吹程D=0.19km。lh314519.0220166.0=0.455m○2波浪爬高由于围堰上游为垂直边坡，所以其设计波高即为其波浪爬高。mhhla455.0○3水位壅高e=gHDKV2/cos2K——综合摩阻系数，一般取值范围(1.5～5.0)310,计算时可取3.6310；V——设计风速,按22m/s计算；D——吹程。按0.19km计算；重庆市巫山县千丈岩梯级电站主体工程第1标段上下游围堰设计和施工方案中国水利水电第九工程局有限公司5H——堰前水域平均水深,上游围堰平均水深一般为5～7m。计算时取定H=6m；——风向与轴线法线方向夹角，围堰轴线方向为西北朝向东南，查气象资料，该地区风向一般为东北方向，两方向垂直，所以风向与法向方向近乎为0°，计算时可取=0e=3.6310681.92/0cos2222=0.015m○4围堰安全加高关于临时建筑物工程级别确定安全加高的列表,大致确定出上游围堰的安全加高值按4级临时性建筑物来选定。确定A=0.5m。取值见下表4-1；○5堰顶超高超H=Aeha=m97.05.0015.0455.0表4-1水工建筑物安全加高列表坝的级别ⅠⅡⅢⅣ、Ⅴ正常运行1.51.00.70.5非常运行0.70.50.40.3确定安全加高A=0.5m。将波浪爬高、水位壅高、安全加高的数值代入堰顶高程的计算公式,得出堰顶超高值超H=Aeha=m97.05.0015.0455.0，因此确定上游围堰堰定高程EL1680.15m，为便于施工，确定上游围堰堰顶高程EL1680.2m，应业主及监理要求，上游围堰堰顶高程与导流洞进口洞顶高程平齐，即EL1678.58m。4.2.2围堰剖面设计上游围堰按重力式围堰设计，堰高5.58m，堰顶高程EL1678.58m，堰基高程EL1673m，堰顶宽度2m，下游坡比1:0.7，堰基宽度5.91m，上游围堰堰轴线长度30m，围堰下游基脚距坝址基坑上游开口线约13.1m。4.3围堰结构设计上游围堰采用重力式围堰设计，浆砌石和混凝土混合结构。围堰基础（1.5m高范围）采用C15三级配混凝土浇筑，其标号与左岸重力墩相同；围堰堰身采用M7.5浆砌石砌筑；堰身迎水面浇筑0.5m厚的C20二级配混凝土面板防渗。为降低坝体扬压力，保证堰体稳定。围堰可在堰中设置一条横缝，不设纵缝。为减小堰体扬压力和防渗考虑。在堰基前侧开挖出（0.8m×0.8m，宽×高）的截水槽，截水槽内回填C15三级配混凝土。重庆市巫山县千丈岩梯级电站主体工程第1标段上下游围堰设计和施工方案中国水利水电第九工程局有限公司6图4-1上游围堰结构图4.4堰体荷载计算上游重力式围堰设计，主要考虑其以下荷载：堰体自重、静水压力、扬压力、这三种主要荷载。波浪压力较小，可暂不考虑。○1堰体自重：从上图可以看出堰体自重可分为1A～2A三个部分的面积。2116.1158.52mA2290.10