1、   水利水電工程概預算課程設計說明書某混凝土重力壩施工導流設計1.施工導流設計標準選擇1.1 施工導流建筑物級別的選定該工程施工工期為2年，工程總庫容為1.6，根據水利水電工程施工組織設計規范SL303-2004，以及圍堰工程規模，選定施工導流建筑物為4級。1.2 施工導流設計洪水標準的選擇根據導流建筑物級別為4級和水利水電工程施工組織設計規范SL303-2004，選定導流建筑物的洪水標準為：20年一遇（P=5%）。1.3施工導流時段選擇根據本工程的特征條件采用分段圍堰法導流，中后期用臨時底孔泄流來修建混凝土壩。由施工設計洪水成果表可得，當選定導流建筑物的洪水標準為20年

2、一遇時，全年施工流量為996m/s,7月至次年4月施工時，流量為860m/s。9月至次年3月施工時，流量為235m/s。10月至次年3月施工時，流量為186m/s。10月至次年4月施工時，流量為252m/s。若采用全年施工，流量太大，導流建筑物的工程量大。7月至次年4月施工時，流量為860m/s，也過大，同時可能還在汛期，不利于施工，對導流建筑物要求也很高，同樣不經濟。9月至次年3月施工時，流量為235m/s，施工期為7個月，流量小，對導流建筑物要求相對要低一些，且經濟。但是考慮到汛期的特點和壩基岸坡的開挖時間，在8月的時候有可能還在汛期，會影響施工進度。10月至次年3月的時段內，流量雖然相比

3、其他時段小，但是施工期過短，只有6個月，可能導致施工壩體工程不能按時達到渡汛高程，以至于影響整個工程的進度。10月至次年4月這一時段，流量為252m/s，有7個月的低流量施工時間。9月份時汛期基本已過，此時可進行壩基和岸坡的開挖和部分圍堰工程，10月初可下河截流，隨后進行壩體混凝土澆筑，汛前完成溢流壩段的土建工程，汛期及汛后進行非溢流壩段的混凝土澆筑。 次年9月進行左岸坡壩基開挖，并修筑二期圍堰工程，利用布置在一期工程壩體內的底孔導流，9月下旬進行河床部分的基礎開挖，10月初進行二期工程的壩體和廠房的混凝土澆筑。因此，選定施工導流時段為10月至次年4月。由施工進度安排并考慮到工程特點，工程施工

4、導流過程可分為：前期、后期、下閘蓄水三個階段。前期，河水由束窄河床通過，進行第一期基坑內施工；后期，河水由導流底孔下泄，進行第二期基坑內施工；下閘蓄水后，壩體全面升高，可先由導流底孔下泄河水，底孔封堵以后，則河水由永久泄水建筑物下泄，也可部分或完全攔蓄在水庫中，直到工程完建。表13 施工設計洪水成果 單位：m/s分期 頻率 2 5 10 20 全年施工13409967325047月次年4月11508606004009月次年3月31623517511910月次年3月2631831338610月次年4月3192522061571.4 施工導流設計流量根據導流設計洪水標準和圍堰施工分期，選定施工導流

5、設計流量為Q=252m3/s。根據壩址水位流量關系曲線，采用內插法得到Q=252 m3/s時的水位為86.20m，考慮到坡降，選擇壩址處水位為86.50m。由下游水位流量關系曲線圖可得，下游水位為86.10m。由于廠房工程結構復雜，一期工程量大，施工期長，圍堰過水對工期及經濟都影響較大，故一期導流標準選為洪水重現期10年；二期攔河壩結構相對較為簡單，工程規模小，在一個枯水期可完成，故二期導流標準選為洪水重現期5年。表1-4 壩址水位流量關系曲線水位84.384.685.08687888990919293流量055022050085512801730237029903630圖1-11.5施工導流

6、方案選擇由施工進度安排并考慮到工程特點，工程施工導流過程根據樞紐的自然條件及壩體的結構特點及工程的導流施工標準，選擇采用分段圍堰法施工，分為兩段兩期。第一期先圍右岸，包括非溢流壩段，進行一期基坑內施工；第二期圍河床左岸部分，包括左岸左岸非溢流壩段和溢流壩段，進行二期基坑內施工，導流方式為一期工程的底孔導流。本工程所選擇的施工期，流量為252m/s，河床巖面較平整，沖積砂爍層厚度約為01.5m，弱風化層厚度1m左右，整個河床巖體致密堅硬，強度高，抗沖刷能力強，左岸地形自然坡度為1:1.51：2.0，右岸地形自然坡度為1:2左右，兩岸坡度均較緩，采用兩段兩期的施工導流方式可以滿足要求。采用先圍右岸

7、的方式可以先滿足發電，提前產生經濟效益。故才用先圍右岸，后圍左岸的方式施工。根據本工程自然條件及樞紐布置特點，本著就地取材、經濟合理原則，一期上、下游及縱向圍堰結構形式均采用土石圍堰結構。圍堰堰體采用黏土心墻防滲，堰基利用黏土截水墻防滲，施工期輔助大功率水泵強排水施工。為保證施工期強排水不對排水溝邊坡造成細料流失形成管涌現象，將集水坑四周用土工布圍護，邊角部位用編織袋壓腳固定。2.第一期導流設計2.1束窄河床水位雍高計算分期導流圍堰束窄河床后，使天然水流發生改變，在圍堰上游產生水位雍高，其值可采用如下近似公式試算。以Z+tcp與所設H0比較 , 出口處渠底高程84 m。假定水深為2.5m。 V

8、c= Z雍高 V0 行進流速Y 流速系數 Vc束窄河床平均流速 Q為計算流量 Wc收縮斷面有效過水斷面m2 Y取0.85 V0=0Wc=bc tcp=(30+30-1.8*2.5)/2 *2.5=70.31m2 bc=30m A1=70.31M2 A2=83.75 V0=Q/A=252/(30+30-1.8*2.5)*2.5/2+(36+36-2*2.5)*2.5/2=1.64M/SVc=252/70.31=3.58m/s，束窄河床段上游水位壅高： 上、下游一期橫向圍堰堰頂高程：上游圍堰堰頂高程 下游圍堰堰頂高程 圖21 3.縱向圍堰長度的擬定及圍堰軸線布置根據施工要求及場地條件，擬定縱向圍堰

9、長度為150m。縱向圍堰軸線位置在河床中部偏左岸約30m處，如圖2-1。4.圍堰斷面設計（1）縱向圍堰斷面構造及尺寸圖3 單位：mm圍堰主體采用塊石、砂礫土料堆石體，防滲層為粘土斜墻，在粘土斜墻迎水位采用漿砌石護面。（2）上、下游橫向圍堰斷面尺寸上游橫向圍堰斷面構造及尺寸圖4 單位：mm 堆石體采用塊石、砂礫土石料堆砌，防滲層為粘土斜墻，防沖采用漿砌石護面。下游橫向圍堰斷面構造及尺寸圖5 單位：mm5.圍堰工程量的估算上游橫向圍堰長度：36m下游橫向圍堰長度：68m 縱向圍堰方量：長150m （六）第二期導流水力計算本工程二期采用底孔導流，為了確保泄流能力，擬定采用2個底孔。1.底孔的布置及斷

10、面尺寸的選擇根據水利水電工程設計規范選定：底孔布置在主河床的溢流壩段中，底孔底板距基巖面的距離為2m。底孔進口高程選定84.0m，出口高程83.9m，底孔全長57m。由水利學原理，判定底孔出流為有壓自由出流。其泄流能力計算公式為：，式中，（D為引化直徑）。底孔進水口水頭損失系數為，閘門槽水頭損失，沿程水頭損失。時，出口處下游水位高程為86.39m，糙率取。(m)(m)斷面尺寸(m×m)(m2)(m)(m)(m)(m)(m)(m3/S)(m3/S)906.14×4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8712.22991.297185.

11、594×414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6252.47583.586167.183×4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3962.70476.206152.413×3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9613.13961.327122.65939.14×4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8715.229139.833279.674×414.2814.281.04.26571.

12、430.2070.8403.6255.475124.322248.643×4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3965.704110.682221.363×3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9616.13985.764171.539612.14×4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8718.229175.418350.8364×414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6258.475154.6

13、77309.353×4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3968.704136.725273.453×3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9619.139104.642209.289915.14×4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.87111.229204.913409.834×414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.62511.475179.984359.973×4.512.5313

14、.710.9143.99570.370.2180.8353.39611.704158.546317.093×3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.96112.139120.600241.20則底孔泄流量曲線如圖6（兩個底孔）。圖6 底孔泄流能力曲線圖考慮到施工強度及防洪要求，選定采用兩個3×4.5的導流底孔。這樣既可以滿足施工期間導流的要求，又適當減小混凝土的澆筑強度。2.二期導流水力計算（1）上游水位壅高值（2）上下游堰頂高程3.二期縱向圍堰的上、下縱段長度及圍堰的軸線平面布置根據施工布置要求，定出縱向圍堰上縱段長54m。縱向圍堰下

15、縱段主要靠一期工程時在溢流壩段右邊導墻來承擔，右導墻長38m，再在右導墻上接24m的土石圍堰。縱向圍堰上縱段軸線布置在一期縱向圍堰軸線左邊14m處，縱向圍堰下縱段軸線布置與右導墻軸線重合。4.圍堰斷面的結構及尺寸（1）縱向圍堰上縱段剖面圖7 單位（mm）結構材料與一期一致。（2）縱向圍堰下縱段剖面圖8 單位（mm）結構材料與一期一致。（3）上游橫向圍堰剖面圖9 單位（mm）二期上游橫向圍堰采用鋼筋石籠護面，粘土斜墻鋪蓋防滲，圍堰長62m。（4）下游橫向圍堰剖面圖10 單位（mm）二期下游橫向圍堰結構材料與一期下游圍堰相同，圍堰長28m。5.圍堰工程量計算縱向圍堰上縱段： 縱向圍堰上縱段： 上游

16、橫向圍堰：下游橫向圍堰： 二期圍堰總方量： 四、截流設計1.截流時間的選擇根據表3的水文資料及工程施工條件的要求，選定截流時間在第二施工年度的9月初。此時河流水量逐漸變小，進入枯水期。2.截流流量的確定根據表3的水文資料，選取9月份的流量作多年經驗頻率曲線。表7 截流經驗頻率計算表年份流量(m3/S)序號由大到小排列(m3/S)模比系數（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）196216.4119.62.7341.7343.0067564.5196312.3216.42.2871.2871.6563699.119646.13316.02.2321.2321.51782413.61965

17、5.79412.31.7150.7150.51122518.219663.35510.91.5200.5200.270422.719673.9269.251.2900.2900.084127.319684.2776.420.895-0.1050.01102531.819692.5886.130.855-0.1450.02102536.419705.6495.790.808-0.1920.03686440.9197116.0105.640.787-.02130.04536945.519724.52115.100.711-0.2890.0835215019733.62124.600.642-0.3

18、580.12816454.519743.01134.520.630-0.3700.136959.119756.42144.270.596-0.4090.16321663.619763.13154.040.563-0.4370.19096968.219775.10163.920.547-0.4530.20520972.719784.04173.620.505-0.4950.24502577.319799.25183.350.467-0.5330.28408981.8198019.6193.130.437-0.5630.31696986.419814.60203.010.420-0.5800.33

19、6490.9198210.9212.580.360-0.6400.409695.5總計150.57150.5721.473+5.728-5.7719.661019根據表7數據繪制經驗頻率曲線。圖11 截流流量經驗頻率曲線圖從頻率曲線上看出，曲線與大部分經驗點配合較好，所以不用再進矩法配線計算。從曲線上查得P=10%時，m3/S，即為截流設計流量。3.截流過程設計本工程一期施工截流可不做考慮，從一期圍堰的平面布置圖上可知，上游橫向圍堰工程量較小，且緊靠左岸的灘地，枯水期灘地處基本無水，縱向圍堰在灘地上順水流方向填筑，而下游橫向圍堰可在靜水中填筑。二期施工截流時，戧堤軸線選在一期上游橫向圍堰與縱向

20、圍堰相交的背水面坡腳處，龍口段設在主河槽偏右側。該處河床基巖出露，抗沖能力強，截留施工采用立堵法進行。河床右岸有一條三級公路，所以截流時從河床右岸向龍口進占，逐步束窄龍口，直至龍口合龍、閉氣。然后再進行加固，填筑二期上游橫向圍堰，最后填筑二期下游橫向圍堰。五、施工渡汛為了確保工程能夠如期完成，并保證工程在施工期間能安全渡汛，須進行施工調洪計算。求出一、二期壩體施工時渡汛高程，以便在施工中對壩體工程和施工進度及施工強度實行嚴格控制。1.壩體施工期臨時渡汛洪水標準根據水利水電工程施工組織設計規范（SDJ33889）規定，選擇渡汛洪水標準為20年一遇，即P=5%。2.施工調洪計算調洪計算方法采用單輔

21、助線圖解法，設計洪水過程線的頻率P=5%,起調水位為導流設計流量m3/S時的水位。從表1中選出P=5%，作設計洪水過程線圖。圖12 設計洪水位過程線（P=5%）（1）第一期施工渡汛，能滿足全年施工洪水m3/S的通過要求，第一期施工可不作調洪計算。（2）第二期工程施工渡汛，查下游水位流量關系曲線，當m3/S時，下游水位為89.93m。經流態校核，此流量上，底孔泄流量按有壓淹沒出流計算。 圖13 下游水位與流量關系曲線圖六、導流底孔封堵 1.底孔封堵施工方案本工程采用下閘封孔，澆筑混凝土封堵的方式進行底孔封堵。當大壩整體高程施工達到124m以上并能由溢流壩段泄水時，且廠房進水口閘門已安裝完畢后，可進