贵州省桐梓河圆满贯水电站工程修改.docx
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贵州省桐梓河圆满贯水电站工程修改
贵州省桐梓河圆满贯水电站工程
施工组织方案
中国水利水电第九工程局桐梓河项目部
2006.07
1施工条件
1.1工程条件
1.1.1地理位置及对外交通条件
园满贯水电站位于赤水河一级支流桐梓河上，是桐梓河干流水电梯级开发的第六级电站。
电站厂址地处贵州省仁怀市火石岗乡荣华村境内，距仁怀市中枢镇52km，距遵义市165km。
工程附近现有遵义南站、遵义北站（董公寺）等火车站，董公寺车站（遵义北站）至圆满贯坝址全部靠公路运输，里程长度165km。
其中:
遵义至仁怀市中枢镇为208省道，柏油路面；仁怀市至黄仕坳（45km）为388县道，泥结石路面，局部路段为柏油路面；黄仕坳至园满贯的公路（6km）现为乡村公路，路面宽4～5m，最大纵坡11％，最小转弯半径13m。
黄仕坳至园满贯的乡村公路为本电站对外交通的主干道，对本段公路进行扩宽和路面整修即可承担工程外来物资的运输，工程对外交通为公路，详见《施工对外交通图》所示。
表1-1对外交通里程表
起点
终点
里程（km）
途经地点
遵义市
园满贯
水电站
165
马家湾、长岗、仁怀
仁怀
52
大坝、黄仕坳
习水
77
桑木、三合
1.1.2坝址附近可资利用的场地及面积
园满贯水电站坝址处河谷狭窄，两岸山体高大雄厚，地形坡350～550，局部为悬崖，河谷呈不对称“V”型；坝址河段河面宽44～58m，河床高程449～450m，河水深0.5～3.5m，工程施工场地条件较差。
坝址附近可资利用的场地条件有如下几个部位：
（1）、坝址右岸上游约200m库区内的缓坡地带
坝址右岸上游约200m范围内均为一缓坡河湾地带，地表坡度30～35度，可规划作右岸临时施工营地及右坝肩开挖弃渣场。
经采用1/1000实测地形图计算，右岸沿江公路路面以下场面平面投影面积约3000㎡，可采用沿江堆弃的方式将右坝肩开挖料渣堆填在库区内，容量5.85万m3，满足工程需要。
（2）、坝址右岸上游约650m冲沟处
该处为一深切山沟，且位于水库库区内，可规划用作本工程永久弃碴场。
经采用1/10000航测图计算，容量25万m3，满足工程需要。
（3）、坝址左岸下游700m河漫滩处
该处为一狭长形河漫滩，且进厂公路由该处通过，经规划：
采用开挖弃渣料进行场地平整后，平均地表高程455m，宽25m，长400m，可规划用作施工营地及辅助加工企业营地，可供规划使用的布置约1.2万㎡。
（4）、左岸上坝公路与
号料场之间的斜坡地带
该部位地表坡度在35～40度之间，相对长度200m，水平宽180m，可供规划使用的面积约3.6万㎡。
地势相对平缓且距离
号料场较近，可规划用作本工程的骨料加工系统及拌和系统布置地。
（5）、左岸下游650m高程桃台柱村庄处
位于大坝左岸下游500m处，地表坡度在20～30度之间，地势相对平缓且距离
号料场较近，可规划用作本工程的骨料加工系统及拌和系统布置地，经规划，可供规划使用的面积约1.4万㎡。
（6）、右岸下游700m河湾处
该处为一缓坡河地带，主要为耕地及林地区，且河对岸有进厂公路通过，平均地表高程455m，相对平缓，可规划用作施工营地及辅助加工企业营地，可供规划使用的布置约1.26万㎡。
1.1.2工程枢纽布置特性
园满贯水电站的主要任务是发电，其工程等别为Ⅱ等，主要建筑物大坝为2级建筑物；相应设计洪水标准100年一遇，校核洪水标准1000年一遇；厂房设计洪水标准50年一遇，校核洪水标准100年一遇。
水电站枢纽建筑物主要由挡水大坝、坝顶溢洪表孔、发电引水系统（取水建筑物、引水隧洞、压力钢管）、河岸地面式发电厂房、户外升压站等建筑物组成。
主要建筑物大坝、溢洪道为2级建筑物，发电厂房及升压站为4级建筑物，临时建筑物、导流建筑物为4级建筑物。
电站大坝为碾压混凝土双曲拱坝，坝顶轴线长192.52m，最大坝高84.5m，坝顶高程519.50m，建基面高程435.00m；坝顶厚5m，坝底厚20m。
溢洪道布置于坝顶中部，采用表孔泄洪方案，溢流堰堰顶高程505.00m，净宽60m，设5扇12×8m弧形工作钢闸门，采用挑流消能结构。
发电引水系统布置于大坝左岸，采用一洞两机的供水方式，由岸塔式取水口、圆形有压引水隧洞、压力钢管等建筑物组成。
发电厂房设在大坝下游左岸约180m的冲沟处，发电机层高程458.85m，水轮机安装高程454.20m。
升压站（110kV）布置在主厂房下游侧的岸坡上，地面高程464.00m。
升压站的对外交通道路与进厂公路连接。
主要设计工程量如表1-2所示
表1-2主要设计工程量汇总表
序号
项目
单位
围堰
导流隧洞
拦河大坝
溢洪道
取水口
引水隧洞
压力管道
发电厂房
升压站
岸坡治理
合计
1
土方明挖
m3
3420
5230
1400
10050
2
石方明挖
m3
82470
8705
5260
26400
12890
135725
3
石方洞挖
m3
2800
2840
10344
15984
4
土石方填筑
m3
14760
8400
23160
5
混凝土浇筑
m3
2802
133079
28409
3210
2630
1448
7795
630
1820
181823
6
闸门
扇
5
1
2
2
10
7
钢管
t
260
260
8
固结灌浆
m
2000
2000
9
回填灌浆
m2
1027
6210
7237
10
帷幕灌浆
m
800
18969
19769
11
浆（干）砌石
m3
3642
744
4400
445
9231
12
钢筋
t
110.75
30.57
417.98
337.72
228.02
60.36
493.1
1678.5
1.1.3工程施工特点及与其它有关单位的协调要求
根据业主的要求，本工程总工期按23个月控制。
其中，控制性节点工期如下表。
表1-3业主要求的控制性节点工期表
序号
项目名称
控制完工时间
备注
1
主河道截流
2006年10月27日
2
首台机组发电
2008年1月8日
3
全部机组并网运行
2008年4月7日
4
全部完工
2008年6月8日
1.1.4施工其通航、过木、供水及其它要求
园满贯水电站坝址所处河段两岸山体挺拔高峻，河谷狭窄，河床宽约50m，滩地多，无通航、过木及排冰要求，施工期间不考虑设置通航、过木等设施。
1.2当地社会条件
1.2.1外来建筑材料
（1）、水泥
工程约需水泥4.61万t（含固结、帷幕灌浆及接缝灌浆等），其中,建筑结构所需水泥用量2.76万t，基础处理工程水泥用量1.85万t,年最高需要量4.45万t。
工程附近有多家水泥厂；遵义水泥厂（遵义腾辉水泥有限公司）和湄潭黄家坝水泥厂生产的水泥曾用于乌江扩机等工程项目，且生产规模均满足工程建设的需要；水城水泥厂规及贵州水泥厂生产规模、质量可满足工程需要，但运距较远。
另外，乌江公司与荆门水泥厂在贵州省湄潭县合作新建一座新的水泥厂，其产量及质量均可满足工程需要。
工程实施过程中，项目部组织进行水泥，掺合剂的优选试验和混凝土配合比试验，以确定水泥供应厂家。
（2）、粉煤灰
工程约需粉煤灰1.05万t，年最高需要量1.05万t（未计基础处理用灰量）。
由石门发电厂、习水火电厂等其他厂家供应或市场招标采购。
（3）、钢筋、钢材和木材
本工程所需钢筋、钢材总量约1678t，可由贵阳钢铁厂、水城钢铁厂等钢厂提供；木材主要由当地供应。
（4）、火工材料、油料
由当地公安局批准、物资公司供应。
1.2.2施工供电
本工程区内有10kV输电线路至园满贯，且在园满贯大桥下游左岸约200m处安装有35kVA的变压器1台，但该输电线路及变压器容量是为当地农材电网改造而架设的，不能满足本工程施工期间的用电负荷要求，需另行架设供电线路。
1.2.3施工水源
本电站施工期间的生产、生活及消防用水部位有主体工程施工区、砂石料加工系统、混凝土生产系统、施工生活区等，总需水量约500m3/天。
工程区内无现成的供水设施，项目部重新建供水系统（见施工布置图）。
桐梓河河水水质较好，从河中提水可满足本电站的施工及生活用水需要。
1.2.4施工供风
本工程主要用风部位有：
导流隧洞及发电引系统的石方开挖、坝基石方开挖、厂房基础石方开挖、砂石料原材料的开采和混凝土生产等。
工程区内无现成的供风设施，项目部重新建供风系统（见施工布置图）。
1.2.5重大件运输
机电设备以及闸门、启闭机等可能来自德阳、郑州、哈尔滨等地，运输可采用铁路转公路运输方式进入施工现场。
1.2.6施工机械修配
一般修理可由当地修理厂进行。
另在工区规划场地，项目部自行建立修理厂。
1.3自然条件
1.3.1地形地貌
坝址河流总体流向N55°W，河床高程448～450m，河水面宽47～50m。
两岸山体雄厚，左岸山体从河面（450m）至488m，坡度约40°，488～540m坡度＞80°，540m高程以上坡度约30～40°，在下游侧有一冲沟发育。
右岸山体边坡坡度＞70°，河谷宽高比1.9～2.0。
左右岸基岩多裸露，仅左岸488m高程以下，局部覆盖块石粘土，厚约0～2m。
岩层产状N28～30°E/NW∠79～84°，走向与河流向近于垂直，倾下游微偏左岸，为两岸基本对称的“V”型横向河谷。
另外，由于该段河床处于桐梓河中下游，河床比降较大，冲刷较强，两岸河漫滩及阶地发育不良，呈不连续分布，一级阶地高出河床3～5m，属基座阶地，二级阶地呈不很明显的台面状。
1.3.2地质
（1）、大坝
坝址出露地层的岩性主要为三迭系九级滩段（T1y3）和茅草铺组下段（T1m1）薄层、中厚层灰岩、泥页岩。
区内无大的断裂发育，除左右坝肩有f1、f2、f3、f4、f5小断裂外，局部层间有软弱夹层，其余结构面以节理裂隙为主。
（2）、电站建筑物
、厂房：
地形相对较平缓，河床及岸坡基岩多裸露，构造简单，为单斜岩层，岩性为三迭系茅草铺组（T1m）灰岩，产状N20°E/NW∠75°，为稳定性较好的横向边坡。
、引水发电洞及导流隧洞：
线路地层首段为夜郎组九级滩段（T1y3）页岩、其后绝大部分为茅草铺组（T1m）灰岩，地质条件较好。
1.3.3气象
园满贯水电站所在区域属亚热带季风性湿润气候区，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和湿润。
冬季多为阴雨天气，雨量较小；夏季降雨多发生在5～10月，以5～7月最为集中。
据桐梓县气象站资料统计，区内年平均气温14.8℃，最热7月平均气温24.7℃，最冷1月份平均气温3.9℃，极端最高气温37.5℃，极端最低气温-6.9℃；多年平均降雨量1031.3mm，最大积雪深度8cm；年平均相对湿度79%；多年平均风速1.8m/s，最大瞬时风速27m/s，风向以东南风为多。
1.3.4水文
（1）、设计径流
桐梓河属于典型的雨源型山区河流，径流的时空分布变化与降水基本一致。
经采用二郎坝水文站多年实测资料推测，圆满贯电站坝址多年平均流量35.6m3/s，多年平均逐月流量成果如表1-4所示。
圆满贯电站坝址多年平均逐月流量成果表
表1-4单位：
m3/s
月份
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
流量
55.17
84.22
71.13
44.62
36.57
36.03
21.79
13.82
12.01
11.85
13.17
27.38
（2）、设计洪水
桐梓河流域洪水系暴雨形成，5～10月为汛期，6～7月为主汛期。
园满贯水电站所在河流桐梓河流域属较大暴雨区，暴雨具有量级大、强度大、历时短的特点，易造成灾害性洪水。
坝址河段洪水涨落较快，洪峰多出现在起涨后8～11小时，峰型较为尖瘦，洪水过程一般2～4天，洪量主要集中在一日之内，峰型多为单式峰，呈典型的山区河流洪水特性。
经推算，圆满贯电站设计洪水成果如表1-5、表1-6、表1-7。
园满贯水电站洪峰计算成果表
表1-5单位:
m3/s
统计参数
某频率设计值（%）
均值
Cv
Cs/Cv
0.05
0.1
0.2
0.5
1
2
5
10
20
1140
0.59
4
5960
5430
4900
4200
3680
2790
2490
1990
1510
园满贯水电站某频率设计洪量成果表
表1-6单位:
m3/s
项目
单位
某频率设计值（%）
0.05
0.1
0.2
0.5
1
2
5
10
20
W1
亿m3
2.25
2.07
1.90
1.67
1.49
1.31
1.08
0.898
0.702
W3
亿m3
3.63
3.37
3.11
2.76
2.49
2.22
1.86
1.58
1.30
园满贯水电站分期洪水成果表
表1-7单位:
m3/s
分期
设计频率P（%）
2
5
10
20
全年
3110
2490
1990
1440
10～4月
990
750
650
440
11～4月
770
650
450
370
11～3月
650
390
370
120
12～4月
610
410
350
200
12～3月
190
150
85
75
（3）、水位流量关系
表1-8坝址下游及厂房天然水位流量关系曲线表
水位（m）
448.40
450.00
450.20
450.40
450.60
450.80
451.00
451.50
451.93
452.38
流量（m3/s）
2.41
3.40
4.87
11.7
26.4
44.3
65.4
117
203
319
水位（m）
453.52
455.24
457.84
458.88
459.74
460.17
460.43
461.15
463.45
464.43
流量（m3/s）
500
1000
1910
2370
2800
3000
3120
3490
4620
5120
（4）、水位库容关系
表1-9园满贯水电站水库库容曲线成果表
高程（m）
库容（万m3）
高程（m）
库容（万m3）
449.5
0.00
502
5350
450
0.60
504
5960
455
24.5
506
6610
460
87.5
508
7320
465
228
510
8070
470
465
512
8880
475
804
514
9740
480
1280
516
10660
485
1890
518
11650
490
2620
520
12700
495
3560
525
15700
498
4260
530
19100
500
4780
1.4建筑材料
1.4.1天然砂石料
坝址区及其周围，天然砂砾石料十分贫乏。
工程所需的混凝土粗、细骨料采用人工骨料，就地开采灰岩进行加工制造。
施工准备期所需的砂石料亦要采用人工制备。
1.4.2人工骨料来源
由于工程区无质量和级配良好的天然砂骨料场，工程所用碎石、砂均由人工轧制。
电站工程区天然建材分布较广，储量十分丰富。
本着就近、易开采、运距短、交通方便、施工干扰小的原则，根据工程实际施工情况，我项目部选择Ⅰ号石料场。
Ⅰ号石料场位于上坝址下游左岸桃柱台旁的山脊处，距坝址直线距离约400m，无现成公路相通。
1.4.3土料场
本工程区没有集中成片的土料，只在电站坝址左岸有零星分布的残坡积粘土和壤土。
（1）、料场位置
本工程土料场选在坝址上游左岸650m处的干千洞弃碴场一带（土料场），利用弃碴场的公路运输，交通较方便。
（2）、地形地质条件
料场地形为缓坡台地，其位置高于河床30～50m，多为现有耕地，局部为荒地。
料场内无民用住宅和其它建筑设施，料场土质为残坡积粘土和壤土。
（3）、储量和质量
土料场面积约0.6万m2，平均开采厚度4m，有用料储量约1.5万m3，满足该工程需要量。
料场土质为残坡积粘土和壤土，可用作上、下围堰的闭气、防渗材料。
2施工导流
2.2.1导流标准
本电站水库为大
（2）型水库，拦河大坝为80m以上的高坝，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物大坝为2级建筑物。
根据SL303-2004《水利水电工程施工组织设计规范》的规定，导流等建筑物为4级建筑物。
因坝址河床覆盖层在7m左右，大坝在一个枯水期的4个月内能够浇筑出河面35m以上。
经分析比较，我项目部在大坝施工挡水围堰施工过程中,采用只拦蓄一个枯水期洪水的不过水土石堰型，导流标准采用P=10％。
2.2.2导流时段及导流流量选择
根据业主施工总进度的安排，电站水库大坝在枯季3个月内能够浇筑出河面20m以上，4个月内能够浇筑出河面35m以上，枯季导流时段取11～3月或11～4月均满足要求。
因本工程截流时段初拟在2006年的10月下旬，2007年4月底大坝可浇至480.00m高程以上，为节省导流工程投资，本电站大坝枯季施工导流时段选用11～4月，相应10年一遇的枯季洪峰流量370m3/s。
2.2.3导流方式
本电站坝址段河面宽44～58m，平均48m。
两岸地形坡350～550，河床覆盖层厚7m左右，河流属典型的山区峡谷河流，且洪水位变幅大。
根据坝址地形地质及水文条件、枢纽建筑物的特性、工期要求等因素，经比选，本工程我项目部采用全段围堰、隧洞过水的导流方式。
2.2.4度汛标准及度汛洪水流量
根据工程施工进度计划和大坝浇筑强度测算，枯季1～4月份大坝可浇筑到487.80m高程。
考虑1.2m的安全超高，坝前最高库水位取486.60m，相应拦洪库容2106万m3。
电站大坝为碾压混凝土拱坝，大坝下游无集中城镇及重要保护区，根据SL303-2004《水利水电工程施工组织设计规范》的规定，本电站大坝坝体施工期临时度汛洪水标准取20年一遇洪水，相应入库洪峰流量2490m3/s,在坝前水位为486.60m时，大坝度汛的下泄洪水流量为1930m3/s。
2.2.5施工度汛方案
根据电站枢纽的特点，其度汛方式主要有以下组合：
导流隧洞+坝身底孔+坝面缺口、导流隧洞+坝身底孔及导流隧洞+坝面缺口。
本电站大坝为碾压混凝土双曲拱坝，施工坝面预留缺口不利于坝体碾压混凝土施工，且坝面缺口分缝的封拱灌浆要待大坝温度下降到可灌温度时才能实施，从工期上不能保证整个工程的计划进度，故我项目部大坝施工期间的度汛方式宜采用导流隧洞或导流隧洞+底孔的方式。
只采用导流隧洞作度汛建筑物时，隧洞过水断面需130.5m2，隧洞断面大，投资也大，我项目部采用导流隧洞+坝身底孔联合过流的度汛方式。
为节省导流工程投资和加快施工进度，采用的导流隧洞过水断面较小，大坝施工度汛的泄洪任务主要由坝身底孔承担。
由于坝身底孔断面太大对坝体应力和底孔封堵不利，在坝身同一高程上间隔15m设两个断面相对较小且尺寸相同的底孔度汛。
2.2.6坝身度汛底孔方式
根据施工度汛方案，电站大坝坝体施工期临时度汛采用导流隧洞+坝身底孔联合过流的度汛方式，底孔设在大坝河床段的中部。
底孔越低过洪能力越大，但对底孔封堵的工艺要求较高，且洪水夹带的砂砾易淤塞底孔。
经综合比较，底孔底板高程按只由导流隧洞渲泻设计封堵洪水流量时的上游水位加安全超高考虑。
封堵时段初拟在2007年9月上旬、封堵流量61.3m3/s（9月份月平均流量频率的20%），经计算，上游设计封堵水位为454.36m。
考虑安全超高和超标洪水等因素，底孔底板高程取456.00m。
根据上一节拟定的导流隧洞断面尺寸及进口底板高程，在坝前库水位为486.60m时，底孔断面面积需73.5m2，底孔断面型式按矩形考虑。
根据前述施工度汛方案：
本工程考虑在坝身同一高程上间隔15m设两个断面相对较小且尺寸相同的底孔度汛，故两个底孔断面尺寸均取为B×H=5.3×7.0m。
为便于底孔封堵，大坝浇筑期间，在底孔上下游面的底板和顶板外缘0.3～0.5m的范围内预埋一排φ25的平行锚杆，以支撑和固定底孔上下游面的封堵浇筑模板。
2.2.8度汛洪水分流计算
根据拟定的度汛方案与导流隧洞、坝身底孔的结构尺寸，度汛洪水分流计算如表2-7。
度汛洪水分流计算成果表
表2-7
设计坝前水位：
486.60m
设计入库洪峰流量：
2490m3/s（P=5%）
设计下泄洪水流量：
1930m3/s（P=5%）
项目
单位
导流隧洞
坝身底孔（两个）
断面尺寸
m
B×H=6.0×7.3
B×H=5.3×7.0
断面面积
m2
40.78
37.1×2
底板高程
m
452.47
456.00
中心高程
m
456.10
459.50
流量系数
0.64
0.82
计算公式
Q=μA√2gZ
Q=μA√2gZ
过水流量
m3/s
632.92
654.76×2
过水流速
m/s
15.52
17.65
2.2.9导流及度汛建筑物工程量
根据导流、度汛建筑物的布置与结构设计，其工程量如表2-8。
导流、度汛建筑物工程量表
表2-8
项目名称
单位
建筑物名称
导流隧洞
上游围堰
下游围堰
坝身底孔
土方开挖
m3
1359
石方明挖
m3
350
石方洞挖
m3
2637
粘土填筑
m3
4142
978
土石碴填筑
m3
10795
1771
堆块石
m3
2449
542
干砌块石
m3
463
188
M7.5浆砌块石
m3
920
C15混凝土
m3
1619
1149
C20钢筋混凝土
m3
3495
229
帷幕灌浆
m
560
290
固结灌浆
m2
2970
注：
坝身底孔C15砼中含891m3的封堵砼，C20钢筋砼中含205m3孔顶板板砼。
2.2.10导流建筑物施工
1、导流隧洞
导流隧洞进出口引渠已基本完成，导流隧洞洞挖大约还剩38m未开挖，这38m范围内有18m是原施工单位在页岩段开挖时未作必要的支护处理，加上地下水的作用，在0+052桩后页岩段洞顶出现了大面积的塌方，现在在0+056.3桩处的洞顶已出现直经6m、深约8m的地表沉陷。
我项目部为确保施工安全，对已出现地表沉陷的洞段，先从
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