施工导流及水流控制施工方案.docx

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施工导流及水流控制施工方案

施工导流方案

编写：

校核：

批准：

2011年10月

施工导流方案

1.目的

为使整个工程能够顺利实施，协调施工且每个阶段处于受控状态，实现总进度要求，特制定本方案。

2.描述

2.1概述

毛里求斯位于热带气候带边缘以南20°，以东57°左右。

毛里求斯是一个孤岛，其气候属于热带海洋性气候。

整个岛屿的地形特征对降雨量有较大影响。

由于该岛地形和地理位置的因素，属于亚热带气候。

一般情况下，一年分两个不同的季节。

夏季从11月～次年4月，该季节温和多雨，会出现热带气旋；其中，2月是最潮湿的月份。

冬季从5月～10月，该季节凉爽干燥。

通常，10月是最干燥的月份。

然而，如果发生严重干旱，11月和12月，即雨季来临之前，将是一年中最干旱和干燥的月份。

GRNW集水区年均降雨量范围为：

沿海地区1200mm左右到中部高原地区3400mm。

2.2导流程序

根据坝址区地形、招标文件提供的地质条件、水文条件及枢纽布置等,本工程采用两期导流的施工方式。

一期导流为开挖右岸导流明渠过流，截断原河道,基坑全年施工。

二期导流为封堵导流明渠，利用溢流坝底孔泄流，在一个枯水期填筑土石坝段至高程379.00m以上；汛期利用溢流坝底孔和预留在5#坝块376.00m高程的缺口联合过流。

大坝施工导流程序及规划见表1。

表1施工导流程序表

施工分期

施工时段

导流标准

流量

（m³/s）

挡水建筑物

泄水建筑物

施工部位

一期导流

2011年12月～2012年4月

全年20%

30

导流明渠上下游预留土坎

原河道

导流明渠

2012年5月～2013年6月

全年5%

53

一期上、下游围堰

右岸导流明渠

溢流坝、土石坝段

二期导流

2013年7月～2013年11月

5月至11月时段5%

9.1

二期上、下游围堰

底孔

土石坝段、溢流坝段

2013年12月～2014年4月

全年5%

53

坝体

底孔和溢流坝段预留缺口

溢流坝段、土石坝段

2014年5月～2014年7月

5月至11月时段5%

9.1

坝体

底孔

大坝未完工部分

2.3导流建筑物设计洪水标准

2.3.1一期导流标准

根据招标文件提供的资料,导流明渠开挖计划安排在2011年12月～2012年4月进行,导流明渠施工期防护标准采用汛期20%（5年一遇）,其相应流量为Q=30m³/s。

一期围堰采用河床全年土石围堰挡水,右岸导流明渠过流的方式。

围堰挡水标准为全年5%（二十年一遇洪水）,相应洪水流量为Q=53m³/s。

2.3.2二期导流标准

（1）2013年5月～2013年11月，采用导流明渠枯期围堰挡水,溢流坝底孔过流的方式。

围堰挡水标准为枯期5%（二十年一遇洪水）,相应洪水流量为Q=9.1m³/s。

（2）2013年12月～2014年4月利用土石坝和溢流坝挡水,溢流坝底孔和预留缺口联合过流。

挡水标准为全年5%（二十年一遇洪水）,相应流量为Q=53m³/s。

2.4围堰设计

2.4.1一期围堰设计

一期围堰设计挡水标准为全年5%（二十年一遇洪水）,相应流量为Q=53m³/s。

2.4.1.1导流明渠设计

根据现场地形条件，导流明渠进口高程取358.40m，出口高程取354.80m。

导流明渠临界水深计算：

式中：

——临界水深；

——设计流量，取53m³/s；

b——渠道底宽，b=10m；

m——渠道两岸坡度，均为1：

1.0；

i——设计渠底坡度，设计底坡为0.013；

n——渠道糙率，取n=0.03；

经计算，

=1.2m，导流明渠进口水位高程为359.60m。

2.4.1.2上游围堰设计

上游围堰距导流明渠较近，因此上游围堰堰前水位取导流明渠进口处水位；依据安全超高标准，堰顶高程取361.10m。

堰顶轴线长度为66.0m，堰顶宽度为9.0m；围堰坡比为迎水面1:

2.0,背水面1:

1.5。

上游迎水面护坡采用块石护坡，护坡厚度0.5m；块石粒径为0.1m～0.5m。

上游围堰布置单排帷幕灌浆,孔距1.5m,帷幕灌浆深入基岩1.0m。

2.4.1.3下游围堰设计

下游围堰堰前水位高程356.00m,依据安全超高标准，堰顶高程为357.50m，堰顶轴线长度为165.00m，堰顶宽度为9.0m；围堰坡比为迎水面1:

2.0,背水面1:

1.5。

迎水面采用块石护坡，厚度0.5m；块石粒径为0.1m～0.5m。

围堰布置单排帷幕灌浆,孔距1.5m,帷幕灌浆深入基岩1.0m。

2.4.1.4纵向围堰设计

纵向围堰为明渠开挖时预留的土坎,上、下游坎顶高程分别与上、下游围堰顶高程相同,纵坡为1.3%，堰顶宽度9.0m,两侧坡比为1:

1.0，迎水面采用块石护坡，背水面坡脚设截水沟。

一期围堰具体结构型式,详见《一期导流平面布置图》，《一期上游围堰剖面图》，《一期下游围堰剖面图》，《一期右岸导流明渠剖面图》。

2.4.2二期围堰设计

2.4.2.1二期围堰水力学计算

二期围堰布置在右岸导流明渠上下游、坝体以外,导流标准采用枯期5月至11月二十年一遇洪水,相应流量为Q=9.1m³/s。

设计采用溢流坝底孔过流。

底孔过流能力计算：

；

式中：

——设计过流流量，9.1m³/s；

——管道流量系数，取0.8；

A——管道断面面积，出流孔径为1.4m，则A=1.539m2；

——自由出流时为孔口中心处的作用水头。

经试算，上游水头H0=3.1m时，其过流能力为9.6m³/s，大于9.1m³/s，满足过流能力。

因此：

上游水位为358.6+3.1=361.7m。

2.4.2.1上游围堰

根据计算，确定上游水头为3.1m时，堰前水位高程为361.7m,依据安全超高标准，堰顶高程取363.00m。

围堰采用均质土石围堰结构形式，堰顶轴线长度为66.0m，堰顶宽度为9.0m；迎水面坡比为1:

2.0,背水面1:

1.5。

围堰上游迎水面采用块石护坡,护坡厚度为0.5m,块石粒径为0.1m～0.5m。

堰基采用粘土铺盖防渗。

2.4.2.2下游围堰设计

水流经底孔至下游护坦后，水流迅速扩散，水位降低，施工期间满足河床水位不倒灌回基坑即可满足要求，因此暂定下游围堰顶高程357.50m，具体高程根据施工期间测量下游水位后确定。

围堰采用均质土石围堰结构形式。

堰顶轴线长约65.00m，堰顶宽度9.0m。

围堰迎水面坡比为1:

2.0,背水面1:

1.5。

上游迎水面采用块石护坡，护坡厚度为0.5m，块石粒径为0.1m～0.5m。

堰基采用粘土铺盖防渗。

2.4.2.3纵向围堰设计

二期纵向围堰利用溢流坝右侧混凝土挡土墙。

为连接溢流坝混凝土挡土墙与上下游土石围堰，采用浆砌石挡墙分别向上下游延伸20.0m和10.0m。

浆砌石挡墙与混凝土挡土墙采用细石混凝土连接。

二期导流围堰布置,请详见附图《二期导流平面布置图》，《二期上游围堰剖面图》，《二期下游围堰剖面图》，《浆砌石挡墙及门机保护围堰剖面图》。

2.4.2.4联合过流设计

2013年12月至2014年4月，利用溢流坝底孔和溢流坝缺口联合过流。

挡水标准为全年5%（二十年一遇洪水）,相应洪水流量为Q=53m³/s。

缺口预留在溢流坝桩号0+050～0+064坝段处，缺口宽度14.0m，缺口底部高程为376.00m；底孔中心高程为358.60m，管道直径1.4m。

联合过流能力计算：

式中：

——设计流量，53m³/s；

——底孔过流流量；

——管道系统流量系数，取

=0.8；

A——管道断面面积，孔径为1.4m，则A=1.539m2；

——自由出流时为孔口中心处的作用水头；

——预留缺口过流流量；

B——缺口过水宽度，取B=14.0m；

——缺口以上的上游水头；

——侧收系数，取

=0.32。

经计算,当预留缺口上游水头为1.5m时，即上游水位高程为377.50m时，底孔和缺口联合过流能力为54.3m³/s﹥53.0m³/s。

考虑到安全超高，此时溢流坝其他坝段的高程不低于378.5m；左右岸土石坝段的高程不低于379.0m。

2.4.2.5门机保护措施

2013年7月至2014年7月，此期间利用底孔和溢流坝预留缺口联合过流，设计最大流量为53m³/s。

此时段在护坦左侧布置环形围堰保护门机。

水流至护坦后水位迅速降低，水深约1.3m，因此设计门机保护围堰高2.0m。

围堰采用编织袋土围堰形式，内填粘土心墙防渗。

2.5截流施工

2.5.1一期截流施工

2.5.1.1截流时间与设计流量设计

根据招标文件水文资料,截流暂选择在2012年4月底，设计截流流量Q=5.1m³/s,具体施工日期根据当时实际水情变化进行调整。

2.5.1.2截流方式的选择

根据工程的实际地形条件和现有设备状况,截流方式选择单戗立堵单向进占方式

2.5.1.3截流施工

截流时右岸导流明渠负责分流,根据现场河床地形及水文条件推断,导流明渠进口处底板高程低于截流时河床水位高程,并且截流时水量较小,因此截流时利用戗堤进占即可实现截流。

截流时,首先从左岸进行上游围堰的进占,下游围堰随后跟进,采用液压反铲挖装、自卸汽车装运左岸坝肩开挖料运至围堰端头,推土机推平等方法进行戗堤填筑,在上游戗堤合龙后再完成下游截流施工。

2.5.1.4一期围堰施工

（1）施工程序

明渠开挖随坝体开挖同时进行,开挖时由设计渠道的中部,向上、下游方向进行施工。

施工程序为:

清表→土方开挖→渠道防护。

堰体填筑采用进占法施工,施工程序为:

覆盖层土方开挖→戗堤填筑→帷幕灌浆施工→围堰加高培厚→块石防护。

（2）填筑料源

围堰所需填筑料采自导流明渠和一期基坑水面以上的开挖合格料。

块石料选用坝体和导流明渠开挖中的孤石。

（3）施工方法

①施工道路:

利用一期基坑开挖施工道路,作为围堰填筑的主要运输线路,根据填筑需要及时调整进料方向,以减少对已经施工部位的破坏。

一期基坑开挖的合适料及时运至围堰进行填筑施工。

②开挖方法:

使用1.9m³液压挖掘机挖装20t自卸车,合格料运至围堰填筑或储料场储存,弃料运至弃渣场,表层腐植土堆存备用。

③填筑方法:

一期围堰填筑首先将水面以上的堰基进行清理,围堰所需的填筑料,采用液压挖掘机挖装自卸汽车运输至填筑工作面。

水面以下部分填筑采用进占法施工。

堰体加高培厚部分,采用液压挖掘机挖装自卸汽车运料,推土机辅助分层摊铺,使用16t振动碾碾压。

初步确定碾压密实度为93%,层厚按照30～50cm进行控制,现场根据实情情况进行调整。

（4）帷幕灌浆

上、下游围堰设置帷幕灌浆防渗。

水下堰体和堰基防渗采用单排帷幕灌浆形式,孔距1.5m。

帷幕灌浆深入基岩约1.0m左右。

制浆平台根据施工的需求搭设,以满足工程施工的需求。

灌浆所用水泥为硅酸盐水泥,灌浆水灰比采用1:

1。

（5）岸坡接头处理

围堰堰体与河岸结合处,将水面以上岸坡的植被清理干净,清除覆盖层,开挖深度视覆盖层厚度而定,开挖完成之后,回填并压实。

回填料与堰体料完整相接。

（6）围堰拆除

围堰土石方拆除采用液压反铲挖装自卸汽车运输至右岸弃渣场。

2.5.1.5施工资源配置

（1）设备资源配置

一期导流主要施工设备配置见表2.

表2一期导流施工主要机械设备表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

液压挖掘机

2.0m³

台

3

2

液压挖掘机

1.0m³

台

2

3

推土机

SD22

台

2

4

自卸汽车

20t

辆

10

5

振动碾

16t

台

2

6

灌浆泵

3SNS

台

8

7

地质钻机

XY-2

台

4

（2）主要人力资源

一期导流主要主要人力资源配置见表3。

表3人力资源配置表

序号

工种

单位

数量

备注

1

操作工

人

14

2

汽车司机

人

20

3

工长

人

2

4

技工

人

6

5

普工

人

20

合计

62

2.5.2二期截流施工

根据招标文件水文、气象资料和施工总进度安排,二期截流安排在2013年5月初进行,截流设计流量Q=5.1m³/s,具体施工日期根据当时实际水情变化进行调整。

2.5.2.1截流施工

（1）截流施工方案

二期截流为导流明渠截流，施工时采用单向立堵进占的方式施工。

（2）截流施工方法

截流料源为土料场料源。

明渠截流施工开始后,首先从右岸进行上游围堰的进占,下游围堰随后跟进,采用液压反铲挖装、自卸汽车装运石碴料至明渠右侧,推土机推平等方法进行填筑,在上游围堰合龙后再完成下游截流施工。

2.5.2.2二期围堰填筑

根据围堰设计及施工程序进行二期围堰填筑,施工中严格按照设计的分区尺寸和料物要求进行备料和装运,确保围堰截流成功。

（1）填筑料源

围堰所需填筑料采用土料场合格料源。

块石料选用坝体和溢流坝开挖中的孤石。

（2）填筑方法

二期围堰填筑方法同一期围堰,填筑。

（3）二期围堰拆除

二期上游围堰围堰拆除选择在2013年11月底，下游围堰计划在2014年8月底，门机保护围堰选择在2014年9月底。

围堰土石方拆除采用液压反铲挖装自卸汽车运输至右岸弃渣场。

2.5.2.3施工资源配置

（1）设备资源配置

二期导流主要施工设备配置见表4。

表4二期导流施工主要机械设备表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

液压挖掘机

2.0m³

台

2

2

液压挖掘机

1.0m³

台

1

3

推土机

SD22

台

2

4

自卸汽车

20t

辆

6

5

振动碾

16t

台

2

（2）人力资源配置

二期导流施工主要人力资源配置见表5。

表5人员配置表

序号

工种

单位

数量

备注

1

操作工

人

10

2

汽车司机

人

12

3

工长

人

1

4

技工

人

4

5

普工

人

15

合计

41

2.6基坑排水

（1）初期排水

①一期初期排水

一期初期排水主要排除基坑积水和围堰渗水。

坝址区河道内水潭较多,初期总排水量约为10000m³,依据围堰边坡稳定情况后,水泵配置按3天排干基坑内的积水进行设计,排水强度为150m³/h；依据到水泵的使用效率,排水设备配置如下:

S80-65-160（60m³/h）清水泵2台,辅助4PWA（108m³/h）污水泵1台,可满足使用要求。

②二期初期排水

二期初期排水主要为一期导流明渠内积水,排水量约1000m³,水泵配置按照1天排干基坑内积水,排水强度125m³/h；同时依据水泵效率,排水设备配置如下:

S80-65-160（50m³/h）清水泵2台,辅助4PWA（108m³/h）污水泵1台,可满足使用要求。

（2）经常性排水

①一期经常性排水

经常性排水为施工弃水,降雨及地基渗水等。

排水时段为2012年5月至2013年4月。

根据坝址区的自然条件,基坑排水按照400m³/h进行基坑排水设备配置；同时依据水泵效率，排水设备配置如下：

100-125-125（60m³/h）清水泵2台、IS150-125-250（200m³/h）清水泵1台,辅助4PWA（108m³/h）污水泵2台，可满足要求。

②二期经常性排水

经常性排水为施工弃水,降雨及地基渗水等。

排水时段为2013年5月至2013年11月。

根据坝址区的自然条件,基坑排水按照150m³/h进行基坑排水设备配置。

IS100-125-125（60m³/h）清水泵2台、辅助4PWA（108m³/h）污水泵1台可满足要求。

（3）泵坑布置

①一期上、下游围堰靠近纵向围堰的位置各布置一座固定泵站,初期设计排水能力为150m³/h,初期排水结束后调整排水能力至400m³/h,用于经常性排水。

在坝轴线上、下游结构线以外各设置2个300m³的集水坑,施工废水抽排至系统集水坑处理。

围堰渗水和雨水由基坑周围设置的排水沟引排至集水坑,经沉淀处理后,由水泵抽排至上下游设置的排水管路排至基坑以外。

泵站、排水沟及集水坑的具体位置进场后根据现场情况进行布置。

②二期上、下游围堰靠近纵向围堰的位置各布置一座固定泵站,初期设计排水能力为125m³/h,初期排水结束后调整排水能力至150m³/h,用于经常性排水。

在坝上、下游结构线以外各设置2个100m³的集水坑,施工废水抽排至系统集水坑处理。

围堰渗水和雨水由基坑周围设置的排水沟引排至集水坑,经沉淀处理后,由水泵抽排至上下游设置的排水管路排至基坑以外。

泵站、排水沟及集水坑的具体位置进场后根据现场情况进行布置。

（4）基坑排水特性

表6基坑排水特性表

排水时段

项目

大坝围堰基坑排水

一期初期排水

一期经常性排水

二期初期排水

二期经常性排水

排水强度（m³/h）

150

400

125

150

排水历时（d）

1.5

420

1

150

水泵型号

水泵数量

IS100-125-125

11KW,24m,60m³/h

2

2

2

2

IS150-125-250

18.5KW,20m,200m³/h

1

4PW

1

2

1

注:

除初期排水为一天3个台班外,其余均为2个台班,经常性排水为间断抽排。

（5）基坑排水布置设备表

基坑排水布置设备见表7

表7排水设备表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

一

一期初期排水

1

清水泵

IS100-125-125

台

2

11KW,24m,60m³/h

2

污水泵

4PW

台

1

108m³/h

二

一期经常性排水

1

清水泵

IS100-125-125

台

2

11KW,24m,60m³/h

2

清水泵

IS150-125-250

台

1

18.5KW,20m,200m³/h

3

污水泵

4PW

台

2

108m³/h

三

二期初期排水

1

清水泵

IS100-125-125

台

2

11KW,24m,60m³/h

2

污水泵

4PW

1

108m³/h

四

二期经常性排水

1

清水泵

IS100-125-125

台

2

11KW,24m,60m³/h

2

污水泵

4PW

1

108m³/h

3引水箱涵取水口导流

引水箱涵导流为在右岸开挖导流明渠过流,上、下游围堰截断原河道,基坑全段施工。

导流明渠布置在CascadeRiver右岸,施工时段为2013年6月,围堰布置在河道上下游,主要是保护引水堰在枯水期施工,其挡水时段为2013年5月～11月。

3.1导流建筑物设计洪水标准

导流标准采用枯期时段的5%（二十年一遇）,相应流量为Q=8.3m³/s。

3.2导流设计

3.2.1第一时段

第一时段进行溢流堰及取水口等主体工程施工,采用导流明渠过流,引水堰上、下游围堰挡水,导流标准采用枯水时段20年一遇洪水,相应洪水流量为8.3m³/s。

右岸导流明渠：

渠底高程399.0m，底宽4.0m，明渠轴线全长约98.0m，两侧开挖边坡为岩石边坡，坡比1:

0.5。

经分析，导流明渠渠身适用明渠流水力学计算，进口适用无底坎宽顶堰流计算。

由于明渠采用平底设计，在此取hk进口堰流计算的下游水深进行堰流计算。

临界水深的计算：

式中：

——动能修正系数，取1；

——设计流量，8.3m³/s；

——重力加速度，9.81；

——渠道底宽，4.0m；

、

——渠道两侧坡度，均为0.5；

——临界水深。

经计算，得：

hk=0.72m

将hk=0.72m作为进口堰流的下游水深。

式中：

b——堰孔过水宽度，4.0m；

n――堰孔孔数，1；

H0——包括行近流速水头的堰前水头（堰顶以上水深，本计算书简称总水头），即

，v0为行近流速；

m——自由溢流的流量系数，在初步计算中保守取0.32；

——侧收缩系数，此处近似取1。

——淹没系数。

经计算，对于假定的上游水位Z=400.30m时，根据相应上游河道过流断面面积及上游平均水深，计算上游行近流速V0=0.071m/s，计算得H0=1.000m。

又由下游水深hs=0.72m，则hs/H0=0.630<0.8，因此淹没系数

=1。

经计算，上游水位为400.0m。

由渠底高程399.0m，渠身水深近似取hk=0.72m，则渠身水位约为399.7m。

因此，上游围堰设计挡水位400.0m，考虑安全超高，堰顶高程401.5m，最大堰高约4.0m，围堰采用均质土围堰，顶宽7.0m，堰顶轴线长约27.0m。

下游围堰设计挡水位399.0m,考虑安全超高,堰顶高程400.5m,最大堰高约3.5m,围堰采用均质土围堰,顶宽7.0m,堰顶轴线长约27.0m。

3.2.2第二时段

第二时段主要进行导流明渠回填施工,采用导流明渠进、出口土石围堰挡水,由建成的引水溢流堰过流,导流标准采用9～11月20年一遇洪水,相应洪水流量为3.39m³/s。

引水溢采用开敞式溢流堰泄流能力计算：

式中：

Q――流量，3.39m³/s；

B――溢流堰净宽，此处为溢流堰净宽之和，25m；

HW――堰顶以上作用水头，根据假定上游水位取400.6m时的试算，取0.21m；

g――重力加速度，9.81；

m――流量系数，此处近似取0.33；

C――上游面坡度影响修正系数，本工程中上游面为铅直面，故取1.0；

ε――侧收缩系数，取0.98；

――淹没系数，经试算为非淹没流，取1。

经计算，上游水位约为400.6m。

考虑安全超高，进口施工围堰堰顶高程402.1m，最大堰高约3.1m，围堰采用均质土围堰，堰顶高程顶宽7.0m，堰顶轴线长约5.5m。

详见《引水堰施工导流布置示意图》。

3.3围堰填筑施工

根据围堰设计及施工程序进行二期围堰填筑,施工中严格按照设计的分区尺寸和料物要求进行备料和装运,确保围堰截流成功。

（1）填筑料源

围堰所需填筑料采用土料场合格料源。

块石料选用导流明渠开挖中的孤石。

（2）填筑方法

围堰填筑方法同大坝围堰填筑方法。

（3）围堰拆除

围堰拆除选择在低水位较时段拆除。

围堰土石方拆除采用液压反铲挖装自卸汽车运输至右岸弃渣场。

（4）主要机械设备表

①主要施工设备配置见表8。

表8箱涵导流施工主要机械设备表

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

1

液压挖掘机

1.0m³

台

2

2

液压挖掘机

SD22

台

1

3

推土机

20t

辆

4

4

自卸汽车

16t

台

1

②人力资源配置

箱涵导流施工主要人力资源配置见表9。

表9人员配置表

序号

工种

单位

数量

备注

1

操作工

人

6

2

汽车司机

人

8

3

工长

人

1

4

技工

人

4

5

普工

人

4

合计

23

3.4基坑排水

施工时段为枯水期,