施工导流二期围堰工程施工技术方案
1 概述
1.1 导流施工项目及工作内容
本工程施工导流和水流控制工程项目包括(但不限于): ⑴ 厂房尾水围堰工程； ⑵ 厂房防洪堤工程；
⑶ 本合同工程施工期的安全度讯； ⑷ 临时设施防洪排水；
⑸ 压力管道、调压井工程洞内排水及厂房基坑排水；
上述工程项目的工作内容包括建筑物的设计和施工；材料、设备的供应和试验检验；设备的安装、运行和维护；临时建筑物及其设施和设备的拆除以及本合同规定的质量检查和验收等工作。
为满足尾水渠涵明渠段施工,需要将一期围堰部分段进行拆除。为防止防洪度汛期间洪水对厂房基坑、尾水部位造成安全隐患,需进行二期围堰填筑碾压施工。 1.2 水文气象资料 1.2.1 气象资料
盖孜河流域地处欧亚腹地,受北、西、南三面高山环绕,既挡住了中亚、西伯利亚和北冰洋冷空气的频繁侵袭,也阻挡了低纬度和印度洋暖温湿润气流的长驱直入,因而水汽来源很少,加之东面受塔克拉玛干沙漠气候的影响,在河流的中下游区域形成了一个极度干旱的气候。本区域属暖温带干旱气候,光照充足,热量丰富,降雨稀少,蒸发强烈,气温昼夜相差大。
工程区气温、降水、蒸发采用克勒克站资料进行统计分析。据克勒克站1960年～20__年资料统计,盖孜水电站工程区域多年平均气温8.19℃,极端最高气温34.1℃(1994.8.3),极端最低气温-25.1℃(20__.1.27),多年平均最高月气温24℃(1994.7),多年平均最低月气温-8.6℃(1995.1)；多年平均降水量117.4mm,年最大一日降水41.7mm；多年平均蒸发量(20cm蒸发皿)2355mm。
盖孜水电站工程区域多年平均绝对湿度4.6mb,多年平均风速2.6m/s,多
年平均气压699.6mb,平均水汽压3.2mb,最大风速为20.0m/s(1960.5.11),风向为W,多年平均日照时数2831小时,最大冻土深度173cm,平均相对湿度为39％。 1.2.2 水文资料
盖孜河克勒克站以上流域,因海拔位置较高,河源区覆盖着永久性积雪和冰川,是一条以冰川积雪补给为主,降雨及地下水补给次之的混合型补给河流。由于盖孜河以冰川积雪消融为主要径流补给来源,其径流主要受温度影响,因而径流的年际变化相对较小,而年内变化相对较大。
采用布伦口站、克勒克站插补延长的1957年～20__年径流系列分析盖孜河径流年际变化,多年平均径流特征值见表1-1。
表1-1 布伦口站、克勒克站多年平均径流特征表
水文多年平均年径流(108m3) 9.450 5.627 多年平均流(m3/s) 29.9 17.8 最大年平均(m3/s) 45.3 28.6 最小年平均流(m3/s) 20.7 11.8 2.2 2.4 丰枯比 站 克勒布伦以1957年～20__年布伦口站、克勒克站逐月径流系列分析盖孜河的多年平均径流年内分配,结果见表1-2。
表1-2 布伦口站、克勒克站多年平均径流年内分配表
布伦口站 多年平均 月流量径流量(m3/s) (m3/s) (%) (m3/s) 0.10 0.10 0.21 0.35 0.33 0.62 1.39 1.70 1.85 3.70 6.16 5.87 11.1 24.8 7.28 7.91 12.11 18.78 20.22 44.27 86.53 (m3/s) 0.20 0.19 0.32 0.49 0.54 1.15 2.32 2.07 2.05 3.44 5.15 5.75 12.2 24.6 多年平均月百分比月流量径流量(%) 克勒克站 多年平均多年平均月百分比月一 二 三 (m3/s) 3.58 4.26 7.78 13.36 12.32 24.02 52.06 平 均四 五 六 流 量七 八 九 十 十50.74 23.25 10.57 6.61 1.36 0.60 0.28 0.17 24.2 10.7 5.03 3.05 84.76 38. 17.22 10.53 2.27 1.00 0.46 0.27 24.1 10.6 4.90 2.90 一 十4.08 二 年均流量17.83 (m3/s) 年径流量 (m3/s) 5.627 100 9.422 100 29.86 0.11 1.94 7.83 0.21 2.23 布伦口水库建成后,受布伦口水库的调节作用,厂房尾水断面来洪为非天然洪水,所以设计洪水计算同样采用引水闸址河道断面设计洪水的计算方法,用布伦口水库设计洪水的调洪出库叠加同频率布伦口～设计断面(厂房尾水断面)区间的洪水过程。厂房尾水断面设计洪水成果见表1-3。
表1-3 经布伦口水库调节后厂房尾水断面设计洪峰流量表
设计频率 厂房尾水断面流量1027 984 804 633 299 205 0.2% 0.5% 1% 2% 10% 20% (m3/s) 由于引水调节池自引水闸址对应河道断面起开始占用河道,本次假设调节池占用河道后,河道天然糙率不变,河道天然比降不变,则可移用原天然情况下引水闸址断面对应河道水位流量关系曲线的糙率和比降,根据占用后的河道横断面计算其非天然情况下的水位流量关系,见表1-4。
表1-4 盖孜水电站各设计断面水位流量关系表
引水闸址对应河道断面(天然) 引水闸址对应河道断面 厂房尾水 (受调节池影响) 水位(m) 2624.48 2624.76 2624. 2624.98 2625.10 2625.14 2625.20 2625.27 2625.31 2625.34 2625.36 2625.40 2625.43 2625.46 2625.48 2625.52 2625.56 2625.63 2625.68 2625.74 2625.79 2625.84 2625.96 2626.05 2626.15 2626.25 2626.34 流量(m3/s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 水位(m) 2624.48 2624.71 2624.88 2624.99 2625.13 2625.20 2625.26 2625.29 2625.36 2625.40 2625.45 2625.53 2625.55 2625.60 2625.69 2625.70 2625.78 2625.85 2625.91 2625.99 2626.04 2626.12 2626.28 2626.39 2626.51 2626.67 2626.81 流量(m3/s) 0 10 20 25 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 水位(m) 2251.03 2251.81 2252.02 2252.18 2252.31 2252.40 2252.47 2252.54 2252.60 2252.65 2252.69 2252.76 2252.84 2252.91 2252.95 2252.99 2253.09 2253.18 2253.26 2253.33 2253.40 2253.47 2253.59 2253.71 2253.82 2253.93 2254.03 流量(m3/s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 引水闸址对应河道断面(天然) 水位(m) 2626.42 2626.51 2626.59 2626.68 2626.76 2626.85 2626.93 2627.02 2627.10 2627.18 流量(m3/s) 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 引水闸址对应河道断面 厂房尾水 (受调节池影响) 水位(m) 2626.92 2627.05 2627.18 2627.32 2627.46 2627.60 2627.76 2627. 2627.99 2628.13 流量(m3/s) 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 水位(m) 2254.12 2254.21 2254.31 2254.39 2254.48 2254.56 2254. 2254.72 2254.80 2254.87 流量(m3/s) 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2 施工导流标准和规划 2.1 施工导流标准
本水电站工程等别为Ⅱ等工程,工程规模为大(2)型,本工程的厂房为3级建筑物,临时建筑物级别为4级,电站厂房设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为200年一遇(P＝0.5％、洪峰流量Q＝984m3/s),根据导流建筑物洪水标准划分,本工程的围堰按Ⅴ类考虑,设计洪水标准为10年一遇洪水,全年汛期围堰,相应洪峰流量为299m3/s。 2.2 施工导流规划
招标文件中水文参考资料中,根据布伦口、克勒克水文站不同的流量级别与水位的相应变幅,采用水力学的曼宁公式,按稳定均匀流单断面比降法,进行河段糙率的试算拟合,然后外延推算尾水断面的水位流量关系表中,洪峰流量在299m3/s时(10年一遇洪水),尾水断面水位在2253.18m左右；洪峰流量在984m3/s时(200年一遇校核洪水),尾水断面水位在2254.0m左右。考虑到风浪爬高等因素,厂房尾水围堰的堰顶高程为▽2254.50m,满足防洪度汛的高程需
求。
3 导流建筑物布置及结构设计 3.1 导流建筑物布置
本工程导流建筑物采用土石围堰,高喷灌浆防渗墙防渗,分为两期布置。 一期围堰已于20__年11月施工完成,现正准备二期围堰施工,二期围堰布置于G314国道临时改线外侧,长度280m,二期围堰的具体布置见附图《施工导流二期围堰布置示意图》。 3.2 导流建筑物结构设计 3.2.1 结构设计
二期围堰采用土石围堰结构(粘土心墙防渗)形式。
厂房施工围堰挡水标准为10年一遇最大洪水,流量Q＝299m3/s,相应河床水位高程为2253.18m；确定二期围堰顶高程为2254.5m,堰顶宽度为5.0米,长度为280米,粘土心墙宽度为3.0米,深度为4.0m。围堰迎水面边坡坡度为1:2.0,背水面边坡坡度为1:1.5,对靠近河床水流转弯等易冲刷部位迎水面采用大块石加强保护。迎水侧根据实际水位高度确定是否增加编织袋子堰及土工膜。在二期围堰与314国道改线公路间开挖一道深1米宽2米的排水渠,将部分渗水经排水渠流回河道。
二期围堰堰体具体结构形式详见下图。
3.2.2 导流建筑物主要工程特性
导流建筑物主要工程特性见表3-1所示。
表3-1 导流建筑物主要工程特性表
项目 导流设计标准 设计洪峰流量 围堰结构形式 水位 堰顶高程 最大堰高 二期围堰顶宽 二期围堰长度 堰体防渗形式 排水渠 单位 m3/s m m m m m m 数量 10% 299 土石围堰 2253.18 2245.5 2.3 5.0 280 粘土心墙防渗 280 备注 全年洪水 二期围堰 3.2.3 工程量表
项目 二期围堰长度 二期围堰砂砾石填筑 二期围堰心墙填筑 二期围堰块石护坡 编织袋子堰 排水渠 单位 m m3 m3 m3 m3 m 数量 280 10080 3360 243 210 280 备注 根据实际情况增加 根据实际情况增加 4 围堰施工 4.1 施工道路
由于厂房尾水渠处地势比较平坦,且旁边有G314国道经过,二期围堰直接利用G314国道改线公路进行厂房围堰的填筑施工。 4.2 料源
围堰填筑料采用厂房开挖料填筑。心墙料采用主厂房基坑
EL.2236.8~EL.2236.3m高程开挖料,块石采用C2料场弃料,人工挑选装10t自卸汽车运输至围堰。 4.3 施工程序
二期围堰具体的施工工序如下:
表层腐植土清理→砂砾料填筑→防渗心墙开挖施工→基础验收→碾压→堰体填筑到设计高程(块石护脚随后进行)→排水渠开挖→安全超高(子堰填筑)。 4.4 施工方法
① 挡水墙
由于施工期间河床地下水位高程低于二期围堰基础面高程,对二期围堰施工无影响。但为防止水位突涨,对围堰施工造成影响,可以利用围堰开挖出的沙砾料在围堰外侧做一道临时挡水墙。
② 围堰填筑
先进行堰体填筑施工,砂砾料采用细料(或砂卵石料),分层铺填,砂料混合料每层铺料厚0.6m,铺料时不得发生粗颗粒集中现象,应力求做到粗细颗粒级配均匀,靠近岸边地带应以细料铺填,以防架空现象；进行防渗心墙开挖施工,防渗心墙3米宽,4米深,基础验收完毕后,回填心墙料,每层铺料厚度为0.6m(碾压方法及参数详见碾压试验大纲),采用进占法填筑,ZL50装载机平料,18t自行式振动碾振压,振动碾的行驶方向应平行于堰轴线方向,靠岸边碾压不到的地方,可以顺坡方向行驶,最后利用360型液压反铲修坡。
③ 堰体防护
在堰体临河侧底部,抛填大块石进行护脚,防止河水底部涌流掏刷坡脚。 边坡块石防护利用20t自卸汽车运至现场,人工摆放整齐。 ④子堰施工
根据洪期实际水位情况确定是否进行子堰加高施工,子堰采用编织袋堆砌,沿围堰迎水侧顶部堆砌,底宽1米,顶宽0.5米,高1米,中间铺设一层土工膜。 4.5 围堰拆除
由于围堰拆除时G314国道已恢复通车,故对拆除强度无要求。 围堰拆除采用倒退法施工,360型液压反铲开挖,20t自卸汽车运输,渣料运
至厂房弃渣场集中堆放。 5 围堰的保护措施
根据水文、气象资料,施工时河流洪枯水位变幅较大,施工期围堰的安全是保证本工程顺利进行的前提。为防止施工期河床水流和流冰对堰体冲刷造成破坏,围堰的运行维护措施如下:
⑴ 围堰形成后,对靠近河床水流转弯等易冲刷部位迎水面采用大块石加强保护。
⑵ 在施工道路使用期间对围堰的边坡稳定进行监测和防护,疏通排水渠,保证排水畅通,避免漫流破坏堰体坡面。
⑶ 对土石围堰可能出现的局部沉陷及时进行培高,并协同监测部门对堰体局部沉陷后的渗流情况进行分析。
⑷ 保护好围堰与岸坡接头部位的排水设施,采取相应措施,必要时铺设砂砾料编织袋,防止雨水冲刷。
⑸ 在临近围堰坡脚附近的石方爆破施工中,对堰体坡脚进行连续观察,发现问题及时报告监理单位,并采取相应处理措施。
⑹ 积极关注当地天气预报,加强冬季河流流冰观测,及时清除排水渠中结冰,对围堰防护结构及时进行检查维修。
⑺ 指派专人定期检查围堰运行情况,发现异常情况立即报告监理单位,并采取相应措施进行处理。 6 基坑排水 6.1 围堰基坑排水
根据招标文件提供的相关资料,结合围堰设计的具体结构形式,考虑围堰渗水、堰肩绕渗、施工废水和雨水的排除,经计算基坑枯期排水强度为100m3/h,汛期排水强度为300m3/h,实际排水考虑1.2的系数配置排水设备:以2台清水泵为主,辅助1台污水泵连续抽水。 6.2 基坑排水设备选择汇总表
基坑排水强度及设备选择汇总见下表。
表6-1 基坑排水强度及设备选择汇总表
排水时段 项 目 排水强度(m3/h) 排水历时(d) 水泵型号 IS150-125-250 2PW 厂房围堰挡水 汛期经常性排水 300 270 水泵数量(台) 2 2 1 枯期经常性排水 100 180 各配2台 备注 说明:ES150-125-250型单级离心泵,单台流量200m3/h,扬程20m,配带功率18.5kw。
7 导流工程施工机械设备
导流工程施工机械设备见下表。
表7-1 导流工程施工机械设备表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名 称 液压反铲 自卸汽车 自卸汽车 装载机 移动式空压机 自行式振动碾 水泵 污水泵 电焊机 规 格 PC360 10t 20t ZL-50 20m³/min 18t IS150-125-250 2PW BX1-400 单位 台 辆 辆 台 台 台 台 台 台 数量 1 2 2 1 1 1 2 4 1 利用开挖设备 备 注
