河床截流及围堰填筑施工组织设计

1湖北溇水江坪河水电站大坝工程（合同编号：江坪河2007016）河床截流及围堰填筑施工组织设计审定：审核：校核：编写：中国安能建设总公司江坪河工程项目部2008年10月2河床截流及围堰填筑施工组织设计1、概述1.1施工导流及水流控制主要施工项目大坝标段施工导流及水流控制主要施工项目主要有：(1)截流及基坑初期排水设计与施工；(2)上、下游土石围堰施工；(3)本标段施工时段内的基坑经常性排水；(4)基坑内⑷、⑹～⒁号冲沟的排水设计、施工及维护；⑸号冲沟排水设施的施工与维护；(5)导流隧洞和围堰运行及维护；(6)导流洞下闸前的门槽门封拆除、门槽的检查及处理（包括水下部分检查）、下闸、堵漏、设备维护与拆除等与下闸有关的项目；(7)永久堵头的施工，包括为堵头施工的临建项目；(8)下游土石围堰及上游土石围堰高程320.00m以上部分的拆除；(9)与本标施工项目有关的施工期安全度汛；(10)上游围堰及导流洞堵头观测仪器埋设及施工期观测。本篇主要阐述河床截流及围堰填筑等相关的施工，其它如上述第（4）～（10）项、导流洞进出口围堰拆除以及围堰混凝土防渗墙施工等根据施工进展另行报送专题方案。1.2导流方式及导流建筑物1.2.1导流方式由于坝址位于高山峡谷中，河谷断面呈“V”型，坝轴线处河谷高宽比约1:1.8，枯水期河面宽30m～50m，河床狭窄，考虑到左岸在截流期间不具备交通条件，因此导流方式采用全段围堰由右到左单戗立堵截流、右侧导流洞导流，上下游首先进占，下游围堰随后进占，在进占到一定距离后，上、下游围堰首先合龙并、闭气及加高培厚施工。因此，本工程导流建筑物主要包括导流洞和上、下游土石围堰。1.2.2导流洞导流洞位于右岸，过水断面为12m×15m(宽×高)，进口底板高程293.5.00m，出3口底板高程290.00m，导流洞总长度为1163m。前期由其它单位施工，后期剩余工程及缺陷处理工作由我公司完成。1.2.3上游围堰上游土石不过水围堰轴线距坝轴线平均距离为505m。上游围堰堰顶高程349.40m，堰顶长度160.00m，堰顶宽度6.00m，最大堰高59.40m。上游侧边坡坡度1∶2.5，在高程304.50m处设置13.0m宽的平台，平台宽度13.00m，平台以下坡度1:2.0。下游侧边坡坡度1∶1.8，分别在高程290.00m、310.00m、330.00m位置设置马道，马道宽2.50m，高程290.00m平台以下坡度1:2.0，。由于围堰高度较大，且覆盖层基础具有中等压缩性的特点，为防止围堰挡水期下游基础受挤压变形产生失稳破坏，围堰下游坡脚以上覆盖层需要清除并置换块石，坡脚上游清除长度40m，开挖坡度1:2，坡脚以下的覆盖层连同趾板槽开挖进行。置换区与原始河床淤泥质层接触面上，按反滤原则设置反滤层，首先在淤泥层表面填筑一层垂直坡面厚度50cm的砂卵石（D≤1cm），在砂卵石层上部为水平宽度为3m的砾石（D≤10cm），以防止覆盖层出现管涌破坏。围堰基础采用塑性混凝土防渗墙防渗，墙体厚度1.2m。防渗墙下部伸入基岩1m左右，墙顶高程303.5m。高程303.50m以上堰体采用复合土工膜斜墙防渗，膜厚0.8mm。土工膜两侧分别设置垫层和保护层，最外层砌筑干砌石护坡。斜心墙复合土工膜与防渗墙采用加混凝土盖帽的连接型式。土工膜与岸坡的接头采用锚固槽形式，混凝土锚固槽顺水流向宽度按照水头的0.1倍设计，嵌入岸坡基岩2m，并设置插筋。土工膜在堰顶设置锚固沟进行锚固，设置混凝土压重。上游围堰填筑材料技术参数要求如下：(1)堰体材料堰体材料要求见表1。表1围堰填筑材料力学指标表填料名称压实干容重（t/m3）孔隙率渗透系数(cm/s)变形模量(MPa)内摩擦角凝聚力(KPa)石渣或堆石体碾压1.9525%5×10-2≧5040°0抛填2.1530%5×10-1≧4035°0砂砾料碾压1.822%5×10-3≧4036°15抛填1.8525%5×10-2≧3025°0堆石体1.95≧504干砌块石护坡：饱和抗压强度应大于40MPa，软化系数大于0.7，其粒径为300~500mm。(2)防渗材料防渗墙渗透系数不大于1×10-7cm/s，弹性模量350MPa，28d抗压强度不小于1.8MPa。1.2.4下游围堰下游土石围堰轴线走向N15.1°，堰顶高程303.500m，堰顶长度124.50m，堰顶宽度6.00m，最大堰高16.00m。高程295.00m以下堰体部分及基础采用塑性混凝土防渗墙，墙厚0.8m，上游坡1∶1.5，下游坡1:3.0。高程295.00m以上堰体部分采用土工膜心墙防渗，膜厚0.5mm。在导流洞运行期，下游围堰的坡脚受到回流水的冲刷，最大底流流速约2.9m/s，为防止基础淘刷，下游坡水下堰坡范围及坡脚以下10m长的河床部分采取抛大块石进行防护，水上部分采用干砌块石防护。围堰作为两岸交通通道时，在围堰防渗和防冲设施完成后，采用石渣对下游围堰堰顶和下游坡进行加高培厚，以满足道路使用要求。在导流洞运行期，下游围堰防护措施及道路加高部分，如果受到水流破坏，承包人应及时给予修复。1.3围堰工程地质条件1.3.1上游围堰上游围堰轴线方向为N，围堰区河水位高程约291.5m，水面宽30m～40m，水深0.5m～3m，两岸地形坡度高程310m以下平缓，为10°～15°，以上较陡，为45°～65°。根据物探和钻孔揭露，河床覆盖层厚15m～24m。河床覆盖层可分为2层，下部为堰塞湖沉积相灰黑色粘土夹砂或为砂砾石、块石夹黑色腐植质砂质粘土或淤泥质粘土，含少量腐植质，厚度10m～15m，渗透系数1.51×10-5～75.7×10-5cm/s；上部为现代河流冲、洪积物，由漂石、块石及砂砾石组成，厚5m～9m，渗透系数1.5×10-1cm/s；两岸岸坡残坡积物厚度0m～3m；下伏基岩为高台组(∈2g)灰黑色薄层状泥灰岩夹厚层泥质灰岩、少量白云质灰岩，龙王庙组上段第二层(∈221L)灰白、灰黄色薄～中厚层泥质、白云质灰岩、白云岩，孔王溪组下段第一层(∈112k)中厚层灰岩夹少量白云质灰岩、白云岩，河床基岩面高程265m左右，基岩呈弱风化状。因下伏基岩中顺层岩溶和局部深岩溶裂隙较为发育，水文地质条件较复杂，开挖过程中，在层错或泥化夹层、断层或其交汇带、∈121L/∈211L层接触带等处可能会有较5集中的渗水，承包人应按规范和监理人的指示施工，清除常水位以上两岸覆盖层，做好河槽砂卵砾石层的防渗处理，切实加强堰基防渗处理，并密切注意渗水对坝基基坑施工的不利影响。河床底部的粉土质砂的杆密度平均值为1.67g/cm3，渗透系数K平均值为1.7×10-1cm/s，凝聚力平均值为29.9KPa；擦角平均值为23.9°，压缩系数av平均值为0.25MPa，压缩模量平均值为6.88MPa；为中压缩性土。上部的漂石、块石及沙砾石渗透系数为1.5×10-1。河床砂砾石层靠岸坡部分有大孤石，且有多处架空现象。1.3.2下游围堰下游围堰轴线方位角为N2.45ºW，围堰区河水位高程约290.0m，水面宽50m～60m，水深0.5m～3m，高程300m以下地形坡度为5°～15°，以上左岸为15°～35°，右岸为50°～75°。根据物探和钻孔揭露，河床覆盖层厚19m～26m。河床覆盖层可分为2层，下部为堰塞湖沉积相灰黑色粘土夹砂或为砂砾石、块石夹黑色腐植质砂质粘土或淤泥质粘土，含少量腐植质，厚度14m～20m，渗透系数1.51×10-5～75.7×10-5cm/s；上部为现代河流冲、洪积物，由块石及砂砾石组成，厚5m～8m，渗透系数1.5×10-1cm/s。左岸高程310.0m以上覆盖层为残坡积及崩塌堆积的粘土夹粉砂岩和灰岩块石，厚度5m～10m；右岸为崩塌堆积体，厚度5m～15m，据PD22揭露，由块石、碎石和粘土堆积而成，多处形成架空，块石为灰黑色灰岩和灰绿色钙质粉砂岩，灰岩块石最大者达2m3，最小呈碎石状，开挖或扰动容易塌陷，洞深22.0m处塌顶高度约8.0m。下伏基岩为龙王庙组∈211L层灰绿色薄层钙质粉砂岩、板岩夹灰岩条带，河床基岩面高程264m左右，基岩呈弱风化状。2、施工布置2.1施工道路布置河床截流及围堰填筑施工可使用的施工主干道有1号、2号、6号、8号等公路，在河床截流、混凝土防渗墙、围堰填筑、围堰拆除等施工中，结合施工需要相应布设了系列施工支线及堰内“之”字形施工道路，详见第7.1节。2.2施工供风施工供风主要为5号冲沟排水洞石方开挖、围堰趾板石方开挖、锚固槽石方开挖施工、锚筋打设以及混凝土防渗墙施工用风。均采用3.0m3/min移动式柴油空压机进行供风。62.3施工用电施工用电主要为基坑抽排水、混凝土防渗墙施工、施工照明等部位的用电，根据施工总布置，在上下游围堰的右侧均电源接线点，采用电缆引接至各施工部位。3、导流设计标准与导流施工规划3.1导流设计标准江坪河水电站位于高山峡谷区，河床狭窄，汛期洪水峰高量大，洪枯水位变幅大，采用全段围堰由右到左单戗立堵截流、右侧导流洞导流。导流分3个阶段：第1阶段为初期导流阶段，初期导流建筑物由右岸导流洞及上、下游围堰组成。第2阶段为坝体施工期拦洪阶段，由导流洞泄流，坝体挡水度汛；第3阶段为初期发电阶段，导流洞下闸蓄水后，由泄洪洞与溢洪道联合泄洪度汛。初期导流标准及2009年度汛标准：设计洪水重现期为全年20年，最大流量为5100m3/s，坝体拦洪度汛标准：2010～2011年汛期，大坝自身挡水，临时度汛洪水标准采用200年一遇，相应洪峰流量7620m3/s。2012年主汛期，大坝度汛洪水标准采用洪水标准1000年一遇，相应洪峰流量9370m3/s。2012年4月底导流洞堵头完工前的封堵期内可通过泄洪放空洞泄洪控制水库水位。导流设计标准采用全年20年一遇，洪峰流量5100m3/s。泄洪放空洞在水位高于382.75m以上后敞开宣泄20年一遇，最高水位423.69m，为不影响初期发电，可通过闸门运行调度控制水位不超过430.00m。各期导流标准及水位见表2。表2各期施工导流标准汇总表项目挡水时段频率(％)流量(m3/s)泄流条件下泄流量(m3/s)下游水位m上游水位(m)上下游围堰全年5％5100导流洞3266301.60347.40大坝初期临时度汛2009年5％5100导流洞3266301.60347.40大坝中期临时度汛2010～2011年0.5％7620导流洞4085303.06372.61导流洞闸门挡水2012年2月～4月5%5100泄洪放空洞932295.58423.69大坝后期临时度汛2012年汛期0.1%9370溢洪道+泄洪放空洞6180306.06471.9073.2导流施工规划根据施工总进度安排以及当前导流洞尾工项目进度安排，本施工导流施工规划如下：（1）2008年11月中旬，导流洞已具备泄水条件，11月中下旬实施河床截流，由导流洞导流，次年1月下旬完成上、下游围堰基础防渗施工，具备基坑抽水条件；（2）2009年5月底，完成上、下游土石围堰的施工；（3）2009年2月份完成河床趾板基础开挖等处理施工，2010年1月底，坝体临时断面达到拦洪高程375.00m。（4）2011年7月底前，大坝填筑至高程472.00m；（5）2011年3月底第二期面板浇筑至高程400.00m，12月底完成上游铺盖填筑；2012年2月1日，导流洞下闸开始初期蓄水，并进行永久堵头施工；3月底，完成大坝第三期面板浇筑至高程472.00m；5月底，完成大坝防浪墙施工。（6）2012年4月底，完成导流洞永久堵头封堵。堵头施工期由泄洪放空洞泄流，控制库水位不超过430.00m。4、截流设计与施工4.1截流时间与设计流量由于导流洞在2008年11月中旬方具备导流条件，根据截流设计文件，截流时间选择在2008年11月中下旬，截流设计流量为11月份10年一遇月平均流量(80.3m3/s)，预进占阶段，取10月份10年一遇月平均流量(128.0m3/s)，具体的截流时间根据月、旬、周、日天气预报以及相对应时段上游相关水文站的河道来流量信息进行确定。如