大坝截流方案.docx
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大坝截流方案
水库工程
（大坝工程）
大坝截流施工方案
标项目部
大坝截流施工方案
1.概述
水库工程坝址位于乡木桥河上家坡处，距县城23km。
为榨茨河右岸一级支流，源头于龙头山，由西北向东南，一路流经玉洪、小茶园，于双河汇入榨茨河，全流域面积14.34km2，主河道长8.09km，水库大坝距下游河口约2.5Km。
水库工程包括水库工程、补水工程及灌溉输水工程等。
水库工程包括大坝、右岸溢洪道及导流放空洞等建筑物。
补水工程包括北面的榨茨河源头右支补水工程和东面的野桃溪补水工程，包括取水堰、冲沙闸、控制闸及引水隧洞等建筑物。
灌溉输水工程包括进水口、灌溉输水隧洞（利用导流洞改建）和灌溉输水管道等建筑物。
大坝工程采用围堰一次截流、导流洞过水的方式导流。
导流洞位于大坝左侧，断面为城门洞型，断面尺寸0×3m，进口高程m，出口高程m，全长m。
围堰工程等级为5级，枯水期（10～4月）设计洪水重现期取10年一遇，相应洪峰流量64.83m3/s，上游最高水位705.5m，围堰超高为0.5m，上游围堰堰顶高程m。
下游围堰隐含在m施工平台内，为厚2m的粘土墙，墙顶高程为m。
初期导流由围堰挡水，导流洞过洪，此阶段大坝月平均填筑强度为9.4万m3，全断面填筑时月平均上升高度13.2m，到第二年3月末大坝可以上升到750m高程，此后，由坝体挡水，导流洞过洪，当大坝遭遇洪水期50年一遇设计标准洪水（设计洪峰流量146.9m3/s），经调洪演算，坝前最高水位728.6m。
2.导、截流工程施工范围及主要工作内容
2.1施工范围
施工导流与水流控制施工范围包括：
本标段内的主河床上、下游土石围堰，撇洪洞及拦水堰，坝后排水涵管、溢洪道、导流洞的有关截排水设施，以及本标段内的施工安全度汛和防汛工作。
2.2工程主要工作内容
本标段导、截流工程的主要项目如下：
⑴坝址区的导流和截流；
⑵坝址区上、下游横向围堰；
⑶坝址区安全度汛和防护工程；
⑷建筑物的基坑排水；
⑸导流建筑物下闸和封堵。
上述工程项目的工作内容包括建筑物的设计与施工；材料、设备的供应和试验检验；设备的安装调试、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工作。
3.施工导、截流方案
3.1导流标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，围堰工程等级为5级，相应设计洪水重现期为5～10年，取10年一遇，相应围堰超高0.5m。
本工程等别为四等，工程规模为小一型水库，主要建筑物拦河大坝为四级建筑物。
因此，根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303—2004和《水利水电工程施工导流设计导则》（DL/T5114—2000）的规定，导流临时建筑物为Ⅴ级。
〔1〕施工时段的划分
本工程将5～9月划分为主汛期，11～3月划分为枯水施工期，同时考虑将4月、10月作为施工期的可能性。
根据水文资料分析，10~4月10%频率洪水最大流量64.83m3/s，11～3月10%频率洪水最大流量23.77m3/s.导流洞断面尺寸2.2*3m，可以满足10～4月份10%频率洪水的导流。
选定10～4月为枯水期施工时段，本施工期填筑坝体超过防洪演算坝前最高水位728.6m高程，中水期和汛期利用坝体挡水导流洞导流，并进行填筑坝体。
〔2〕导流标准
根据工程的实际条件，确定各阶段导流标准为：
1）截流标准
截流标准采用截流时段10月份洪水重现期10年一遇月平均流量，流量为0.42m3/s。
2）初期导流洪水标准
初期导流期间，土石围堰洪水重现期采用10年一遇。
采用10～4月10年一遇洪水作设计标准，洪峰流量64.81m3/s。
3）坝体施工期临时渡汛洪水标准
施工期坝体直接挡水导流洞泄流时，度汛洪水重现期为50年一遇，相应库水位最高达到728.6m。
4）导流泄水建筑物封堵阶段导流标准
导流洞封堵下闸的设计洪水标准为该期5年一遇月平均流量；封堵施工阶段的导流设计标准，为封堵施工时段重现期10年一遇洪水。
5）导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准
导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准为：
设计洪水重现期50～100年一遇，以洪水重现期50年一遇作为设计标准。
6）水库施工期蓄水标准
水库施工期蓄水标准采用各月平均流量。
3.2导、截流方式及方案
本工程大坝处于“V”型河谷，河床狭窄，两岸陡峻，确定采用隧洞导流方式。
工程所在流域枯洪流量相差较大，采用全年挡水围堰既不经济，布置上难度也很大，因此，上下游围堰按挡枯水施工时段洪水设计。
对应初期导流方案和坝体填筑可能达到的强度，汛前必须将坝体填至防洪设计水位之上，否则汛期坝面过水，必须对坝面进行防护处理，既增加了临时防护工程费用，又影响工期，因此，截流后第一个枯水施工期，坝体必须达到脱险高程，汛期由导流洞泄洪，坝体挡水并继续施工。
根据上述分析，确定不同施工时间及其分期施工洪水，具体导流渡汛方式是：
〔1〕初期导流：
截流后第一个枯水施工期（10~4月）采用围堰挡水，隧洞泄流，并在围堰的保护下进行基坑开挖及坝体填筑，此时导流标准为10年一遇，设计流量64.83m3/s，上游水位高程为705.5m，下游水位为695.5m。
截流后第一个枯水期（10~3月）末坝体填筑高程需要超过汛期防洪演算大坝安全高程728.6m，并安全超高2m，达到730.6m。
根据本公司经验，同类工程月均上坝强度约在10万m3左右，结合本工程实际地形等现场条件，综合分析，本工程计划月平均填筑强度为9.4万m3，全断面填筑时月平均上升高度13.2m，据此上坝强度推算，到3月末大坝可以上升到750m高程，远远超过大坝安全脱险高程。
〔2〕中、后期导流：
经过一个枯水期（10-4月）的施工，坝体已经填筑至752m高程，远超调洪演算后坝前水位最高值，能够安全拦挡洪水期50年一遇设计标准洪水（设计洪峰流量146.9m3/s，上游最高水位728.6m），因此大坝中水期（4月份）已达到安全高度，汛期坝体可继续施工。
到第二年12月份导流洞封堵，水库开始蓄水，此时溢洪道也基本完建，至此，临时导流任务全部结束。
施工导流程序与方案及各期导流的流量，频率及相应的水位详见表3-1。
表3-1各期导流的流量、频率及相应的水位表
项目
单位
参数
导流阶段
枯水期
中水期
洪水期
全年
挡水建筑物级别
Ⅴ
Ⅳ
Ⅳ
Ⅳ
设计标准
10%
2%
2%
2%
设计时段
月
10~4
4
5~9
全年
设计流量
m3/s
64.83
283.03
283.03
导流方式
导流洞
导流洞
导流洞
溢洪道
上游水位
m
705.5
728.58
728.58
下泄流量
m3/s
42.4
112.3
挡水建
筑物
型式
围堰
坝体
坝体
坝体
坝（堰）高
m
6
32
32
68.6
坝体高程
m
700~730.6
730.6
730.6~765.7
765.7
泄水建筑物
型式
导流洞2.2*3m，溢洪道
进口高程
m
导流洞700.5m，溢洪道堰顶760m
出口高程
m
导流洞691.0m
洞长
m
509m
糙率系数
混凝土衬砌段0.017，未衬砌0.03
3.3导流建筑物
⑴撇洪洞及拦水堰
大坝右坝肩偏向上游有一条支流，其水量充沛、沟谷深切，谷底出口处正好与坝体相交，为避免该沟对大坝施工以及水库低水位时对面板产生不利影响，需要此股水流导引至上游围堰之前，经导流洞排往下游。
经仔细研究地形，发现该沟由于谷深坡降大且与大坝相交无法布置明渠导流,，最佳方法是开凿一条隧洞导流，谓之撇洪洞。
撇洪洞进口底板高程712m，出口高程705m，长度109m，断面为城门洞型，底宽2.2m，洞高3m，直墙高1.9m，顶拱中心角180°，其无压均匀流过水能力约为16.5m3/s。
撇洪洞进口下方修建一座拦水堰以阻止水流下泄，拦水堰为浆砌石结构，堰顶部高程为716m，顶宽2m，上下游采用单一边坡1:
1。
⑵导流洞
导流洞布置在左岸，枯水施工时段采用导流洞泄流。
因坝址以上承雨面积仅11.42km2，枯水期流量较小，故导流洞尺寸以考虑施工便利为主。
导流洞在封堵后安装一根直径0.8m的钢管，用于输水，钢管在洞外安装泄水闸阀，可泄空库水。
本项目的导流洞具有导流、输水及放空工程，为永久4级建筑物。
导流洞基本参数是：
进口底部高程700.5m，横断面为城门洞型，底宽2.2m，洞高3m，直墙高1.9m，顶拱中心角180°。
进口桩号0+000，进口段为水平段，以下洞段纵坡0.0212%，出口桩号0+509处，底部高程691.0m。
导流洞洞身有两处水平弯段。
进口段长12m，采用喇叭型，顶部为1/4椭圆曲线，长轴与洞高相同为3m，短轴等于1/3长轴为1m。
在进口设置一道封堵闸门门槽，在闸门井上设简易扒杆固定闸门，可免设闸门室框架及启闭机。
进口段之后为9m长的渐变段，由2.2×3m的矩形断面变为2.2×3m的城门洞断面。
渐变段采用全断面混凝土衬砌，衬砌厚0.5m，洞身亦采用全断面混凝土衬砌，衬砌厚0.5m，出口处设置一节9m长的混凝土衬砌锁口，衬砌厚0.5m。
导流洞的洞前水位与泄流量关系的计算值见表3-2。
表3-2导流洞泄流曲线表
上游水位
泄流量
上游水位
泄流量
上游水位
泄流量
m
m3/s
m
m3/s
m
m3/s
701
3.45
712
72.88
723
104.44
702
15.57
713
78.40
724
106.47
703
23.24
714
83.92
725
108.47
704
28.76
715
86.44
726
110.43
705
34.27
716
88.89
727
112.36
706
39.79
717
91.27
728
114.25
707
45.30
718
93.59
729
116.12
708
50.82
719
95.86
730
117.95
709
56.34
720
98.07
731
119.76
710
61.85
721
100.24
711
67.37
722
102.36
⑶上游围堰
根据施工条件、工程特点及地形地质条件综合分析，上游围堰采用就地取材的土石围堰。
由于河床基岩裸露，可清基后直接填筑代料及心墙粘土料，基础不必做防渗处理。
上游围堰顶部高程为706.0m，顶宽5m，上下游采用单一边坡1：
2。
出渣道路与其相交处按8%的坡度填筑道路。
围堰结构布置见附图3-1《上游围堰横断面图》。
⑷下游围堰
下游堆石棱体至导流洞出口河床120m长范围内利用弃渣形成710m高程平台，用作生产营地。
在平台下设置一条排水箱涵排泄坝体渗水，为防止基坑施工时下游河道水倒灌基坑，在箱涵周边及箱涵入口设置粘土截渗墙，截渗墙厚2m，墙顶高程为697.0m。
（5）堵头设计
堵头是永久挡水建筑物，其级别与大坝相同，为4级建筑物。
导流洞堵头设计长度20m，分两节施工，前一节长度10m浇筑完成且进行灌浆后再进行后一节10m的施工。
前一节堵头底板、两侧直墙及顶拱扩挖1m深形成倒喇叭口形状。
3.4截流
导流洞进口底部高程700.5m，比平水年枯水期河床水面略高。
根据施工计划，在第一年10月下旬截流，截流标准采用该时段洪水重现期5年一遇月平均流量，流量为0.41m/s。
河床断流后，来水由导流洞排泄，上游水位为700.7m。
由于截流时河水流量并不大，单靠抛填石渣便可。
截流后，迅速组织人力物力加高围堰，并建成顶部高程为706m，顶宽为5m的枯水期施工围堰。
围堰布置图3-1：
4.截流建筑物施工
4.1围堰施工
施工围堰包括大坝上、下游围堰等。
围堰土石渣填筑采用1.6m3反铲挖掘机挖渣，25t自卸汽车运输，T160推土机平土碾压。
粘土心墙同石渣同步上升。
围堰填筑时清除心墙部位的砂卵石，以免底部渗水。
4.1..1围堰填筑
⑴施工方法
围堰填筑料采用25t自卸车运输。
围堰土石渣料采用先填心墙、后填两边，分层填筑上升的施工方法，即采用25t自卸汽车运料至围堰相应施工部位，顺围堰轴线方向后退法卸料，T160推土机按铺料厚度进行平整，自行式振动碾顺围堰轴线方向采用进退错距法碾压，堰体与左、右岸坡接头处，采取薄层填筑，打夯机夯实。
⑵技术措施
填筑施工程序
基础面清理→填筑工作面测量放线→分区交界线放线→辅料→平料及层厚控制→洒水→碾压→质量检验→进入下一道工序。
清基
土石方回填施工前，首先对填筑段的基础进行清理，对基础中的树、植物根茎、枝叶，废砖瓦砾、水泥渣及其他杂物等，必须彻底清除，待基础处理检验合格后，才能进行土石方回填。
回填料开采及运输
回填土石方利用大坝基础开挖料，粘土料取自1#土料场，采用1.6m3挖掘机配合25T自卸汽车运至施工现场。
铺料及碾压
回填料铺料采用T160推土机进行铺料。
铺料施工从最低部开始，按水平分层从下向上铺料填筑，不得沿斜坡填筑。
施工时，做到相邻的分段作业面均衡上升，减少施工接缝。
铺料厚度最大不得超过30cm，施工时，加强统一管理，作业面做到统一铺土，统一碾压，并做好记录。
回填料运输与料场开采、装卸和卸料、铺料、碾压等工序持续连贯进行，以免周转过多而导致含水量的过大变化。
土方回填施工过程中防止漏压、欠压，同时也不宜过压，且上下层分段位置错开。
回填料的铺料与压实工序连续进行，以防止回填料被晒干，影响填料质量，对表面已风干的填筑层、作洒水湿润处理。
对于间隔时间较长的填筑层，在填新土前在表层刨毛或清除处理。
雨天填筑施工措施
一般情况下，不允许在雨季进行填筑施工，且施工中，严格遵守下列施工技术要求：
a.雨季施工时，根据雨情预报，在下雨前及时压实作业面表层松土，作业面可做成从中央起向两侧微斜，以利于排走雨水。
b.下雨时或雨后不得践踏填筑面，并禁止车辆通行，雨后填筑面晾晒或作处理，经检验合格后，方能复工。
5.基坑排水
5..1基坑初期一次性排水
围堰填筑后进行基坑初期排水。
抽水采用在上游围堰内靠左岸搭设移动式浮船抽水平台，安装抽水泵敷设两根400mm钢管分别翻过上游土石围堰，采用软胶管与钢管相连进行抽排水，随着水位下降，浮筒逐渐向深水区滑移，抽水选用IS125-100-200型水泵，水泵扬程50m，单机电功率45kW，额定小时排水量为200m3。
5.4.2基坑经常性排水
基坑经常性排水包括抽排围堰渗水、雨水、岸坡渗水、其它外来水及施工废水。
2014年大坝基础部位开挖施工前，在上下游围堰堰脚附近开挖一个集水坑，集水坑尺寸均为5×3m，深2m，基坑内其他部位的渗水采取截水自流形式汇入集水坑，局部深水区采取抽水引入上游集水坑，再排出基坑外。
预备IS125-100-200型水泵，扬程50m，单机电功率45kW，额定小时排水量为200m3，采用软胶管与围堰上敷设钢管相连进行抽排水。
6.上游围堰过水保护及汛后恢复
在上、下游土石围堰形成后的第一个汛期，即2015年汛期上游围堰需过水。
需对上游围堰进行过水保护，拟在上游围堰背水面堰脚采用钢筋石笼护脚，然后对基坑预充水进行保护。
汛后则对上游围堰予以恢复（回填石渣）。
⑴钢筋石笼护脚
堰脚钢筋石笼施工前，先采用1.6m3反铲配人工进行修坡处理，钢筋笼按设计结构在加工厂内加工成型，5.0t载重车运至现场，按设计边线码放、调平，1.0m3反铲配合人工装笼，块石装笼注意控制密实，上、下层钢筋笼要求错缝码稳，钢筋笼之间采用短钢筋电焊连接，保证钢筋石笼的整体稳定。
⑵汛后围堰恢复
汛后上游围堰恢复，采用1.6m3反铲挖装，25t自卸汽车运至围堰施工部位，进行石渣及粘土的填筑。
7.下闸封堵
根据导流方案，计划于截流后的第二个枯水施工期封堵导流洞，根据施工进度安排及木桥河水文特性，导流洞封堵选在该枯水期的前期，即2015年12月实施。
封堵下闸的设计流量按11月份五年一遇的月平均流量考虑，流量为0.26m3/s。
下闸时洞前水位700.6m，下闸水头0.1m。
封堵施工期为2015年12月，多年月平均流量为0.15m3/s。
封堵施工期的导流设计标准按11～3月份十年一遇洪水标准考虑，洪峰流量为23.77m3/s。
导流洞封堵后，泄洪建筑物是溢洪道，所以下闸后，库内水位开始上涨，至下闸后的第150天，上涨至溢洪道堰顶760m高程。
封堵期遭遇十年一遇洪水时，上游水位760.0m，导流洞闸门最大承压水头64.5m，在导流洞洞身段与大坝面板帷幕灌浆接近处，设置混凝土堵头，堵头长度20m。
7.1下闸前的准备工作
⑴制定下闸封堵的工作计划，报监理工程师和业主审批后实施；
⑵下闸前对金结及机电设备进行全面检查，所有设备应处于正常工作状态；
⑶向监理工程师和业主申报设备用电负荷及用电时段，并通过其统一协调以保证下闸时的正常供电；
⑷安排潜水工对门槽底坎进行水下检查、清淤，以保证下闸后闸门的良好止水。
7.2下闸
⑴在接到下闸封堵指令后，专人操作启闭机进行下闸封堵。
下闸过程中，要求操作平稳，可靠，闸门入水前，对水封同步浇水润滑，以免干摩擦损坏水封，影响止水效果；
⑵闸门到位水流平稳后，安排潜水工水下堵漏，同时，从下游进洞检查漏水情况，如果出现渗漏，采取相应的处理措施。
7.3封堵
导流洞封堵程序如下：
（1）导流洞于2015年12月底下闸封堵；
（2）按设计要求扩挖，形成岩石键槽，清理堵头段岩石面；
（3）下闸后首先进行堵头段上、下游围堰施工及下层排水管埋设，保证堵头在干地施工；
（4）进行第一节堵段灌浆孔钻设、回填灌浆管、混凝土泵管安装、排水管安装、模板架设；
（5）第一节堵头混凝土浇筑，浇筑完毕后利用预埋管进行固结、回填灌浆；
（6）第二节堵头周边围堰固结灌浆；
（7）第二节堵头模板架设，回填灌浆管、混凝土泵管安装；
（8）第二节堵头混凝土施工，完毕14d后进行回填灌浆；
（9）连接输水管线，安装放空管闸阀。
堵头施工完毕。
8.施工安全度汛
2015年大坝汛前填筑达到730.6m高程以上，完成溢洪道的开挖，采用溢洪道与导流洞联合泄洪度汛。
8.1汛前的工程施工面貌
⑴2014年11月～2015年4月底，大坝在上游围堰保护下进行枯水季节施工。
⑵2015年5月~2015年8月大坝临时挡水，同年3月31日完成坝体临时度汛断面高程不低于730.6m，实现本年度安全度汛的要求；
⑶2015年9月上游围堰恢复，上游围堰继续挡水以便完成面板砼浇筑；
8.2施工期度汛措施
⑴成立以项目经理为主的防汛领导小组，统一指挥。
⑵加强水情预报工作，及时掌握水情信息。
⑶汛前进行防汛大检查，检查工程的施工面貌和防汛工作准备情况。
⑷提前做好防汛设备、防汛物质准备。
⑸加强防汛期间用电及道路的管理，确保用电系统正常、施工道路畅通。
⑹合理规划、组织好现场生产，确保按期完成各项目施工计划。
⑺对大坝砼、上游围堰防护等关键度汛项目，要重点抓好施工进度和质量，责任到人，确保汛前的工程形象面貌满足度汛要求。
8.3永久和临时工程建筑物的防护
⑴汛前，对工区内所有永久和临时工程建筑物进行检查和防护，2015年汛前重点做好上游围堰渡汛保护。
⑵对永久建筑物和临时建筑物的开挖边坡，周边设置截水沟，马道设排水沟，以防雨水冲刷。
对不稳定的边坡根据具体情况分别采取挖除、锚喷支护等处理措施，以消除隐患。
⑶清理疏通附企建筑物、仓库等建筑物排水设施，确保排水通畅。
⑷对所有道路边坡进行安全检查，危险地段采取喷锚支护处理措施。
8.4防汛器材、设备和劳动力配置
⑴防汛材料配置
主要配备石渣料、编织袋、雨具、手电筒、彩条布、铁锹、钢丝绳、尼龙绳等。
⑵防汛设备配置
主要配备反铲、装载机、推土机、自卸汽车、水泵等。
⑶劳动力配置
成立汛期防汛抢险队，抢险队人员不少于50人。
8.5发生超标准洪水时的应急措施
⑴在防汛领导小组统一指挥下实施防汛抢险。
⑵明确重点防汛部位，预先选好撤离路线，一旦发生险情，迅速将人员、物资、设备及时撤离至安全地段。
⑶对用电系统实行专门管制。
⑷抢险突击队及时投入抢险救援工作。
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