SIKTA灌溉项目渠首工程施工导流方案12p.docx
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SIKTA灌溉项目渠首工程施工导流方案12p
目录
1编制依据1
2工程基本情况1
3水文、气象、地质条件1
3.1水文1
3.2气象2
3.3地质2
4施工导流3
4.1导流标准3
4.2导流方式3
4.2.1河床外导流建筑物的布置3
4.2.2河床内导流3
5导流建筑物设计4
5.1明渠导流4
5.1.1明渠断面设计4
5.1.2明渠导流围堰设计5
5.2分期导流5
5.2.1围堰结构型式的选择5
5.2.2围堰设计6
5.3导流方案的比较8
6围堰施工9
6.1围堰施工布置9
6.2截流施工9
6.3围堰闭气9
6.4基坑排水9
6.5围堰拆除10
7围堰施工进度安排10
8主要资源配置10
8.1主要机械设备配置10
8.2主要人力资源配置10
9施工期防汛11
SIKTA灌溉项目渠首工程施工导流方案
1编制依据
根据本工程合同文件及招、投标文件、施工图纸及相关规范，结合对现场实际情况的考察，并参考以往工程的施工经验，编制本方案。
2工程基本情况
SIKTA灌溉项目位于尼泊尔中西部边缘省区Banke区，加德满都西部500km。
SIP/HW/ICB/01标段施工内容主要是为Banke区提供灌溉用水的渠首工程，主要建筑物：
1座长317m的拦河闸坝（包括横跨Rapti河的桥梁）、沿河道上下游延伸约1公里的导流堤、左右岸各一个设计输水能力为62.5m3/s和2.5m3/s的闸首、1个长约62.5m的沉沙池、两岸防洪堤和5个交叉排水构筑物。
3水文、气象、地质条件
3.1水文
根据业主提供的资料，工程所在的区域1964年至2000年长期观测数据，该区域的月流量见下表：
月流量一览表（m3/s）
月份
参数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
最小值
16.8
6.5
11.0
2.7
1.1
1.3
8.3
38.9
70.0
34.5
25.0
21.5
1.1
最大值
326
104
201
286
357
2950
4210
3820
5110
1350
417
355
5110
平均
28.9
24.4
19.6
15.1
15.4
108.2
327.1
441.0
370.3
143.6
58.0
36.6
132.4
20％
32.3
27.2
22.6
17.1
20.2
145.7
438.6
564.0
463.0
180.7
72.0
43.2
214.0
50％
27.0
22.5
17.5
13.3
10.1
34.7
241.0
357.0
281.0
112.8
52.0
33.4
36.3
80％
22.9
19.0
14.8
10.6
5.5
10.3
114.2
234.0
182.0
73.0
37.6
27.0
17.1
洪水频率分析结果见下表：
洪水频率分析结果一览表（m3/s）
重现周期
（年）
分布
Gumbel
LN2
LP3
Stn.360
H/WSite
Stn.360
H/WSite
Stn.360
H/WSite
10
4540
4805
4480
4740
4540
4805
25
5500
5820
5460
5780
5745
6080
50
6215
6580
6210
6570
6735
7130
100
6920
7325
6970
7375
7800
8255
200
7630
8075
7750
8200
8960
9480
500
8560
9060
8815
9330
10500
11110
1000
9260
9800
9645
10205
11900
12590
水位流量关系见下表：
SIKTA闸坝处水位、流量关系
流量（m3/s）
水面高程（m）
0.0
168.0
10.0
168.5
100.0
168.8
500.0
170.0
1000.0
171.0
2000.0
172.0
4000.0
173.2
6000.0
173.8
8255.0
174.1
3.2气象
尼泊尔西部的Rapti河流域的气候由亚热带气候转变为温带季风性气候。
根据此流域及其附近的13个气象站多年监测：
流域温度由1.4℃增至36.3℃；年降雨量在13个雨量监测站之间由1151mm变为2489mm。
SIKTA工程位于Rapti流域南部，属亚热带气候，雨季的6月至9月四个月内年降雨量约为80%。
6月份最为炎热，最高温度可达44℃；1月份最为寒冷，温度最低至3℃～4℃，并伴有寒潮；11月到次年的5月为旱季，遮萌处温度一般在5℃～40℃，离工程所在地最近的Nepalgunj市年平均降雨为1329mm。
3.3地质
根据提供资料，渠首工程现场由第四纪沉积物组成，第四纪沉积物由松散的砂砾和砂的交替层组成。
从地表到地下12.0m深处的土层，由高度密实的砂砾，鹅卵石组成，再往下3.8m深处由中度密实的砂质粉砂组成，再往下11.0m由半坚硬到坚硬的肥沃粉砂土组成。
在40m深度处有细泥沙的存在，但没有迹象表明在渠首闸坝轴线处有坚硬基岩的存在。
连续基础的安全承载能力见下表：
深度（m）
5.0
6.0
7.0
宽度（m）
38.0
38.0
38.0
净安全承载能力（t/m2）
34.3
37.8
38.9
土层的地基反力系数如下：
深度（m）
KskN/m3
0～6.0
80000
6.0～13.0
96000
13.0～19.5
64000
19.5～27.0
56000
区域原土地的渗透系数是：
深度（m）
渗透系数（×10-3cm/s）
4.5（RL164.297）
5.39
6.0（RL162.797）
5.41
7.5（RL161.559）
3.42
9.0（RL160.059）
3.11
10.5（RL158.297）
4.24
15.0（RL154.059）
4.96
19.5（RL149.559）
4.84
4施工导流
4.1导流标准
根据规范确定，本工程导流建筑物级别为V级。
根据业主提供的水文、地质资料，依照招投标合同文件的要求及以往相似工程成功经验，结合现场的实际情况，导流建筑物拟采用土石围堰。
根据导流建筑物级确定导流建筑物洪水标准为5～10年，考虑本工程是Nepal国内较为重要的工程，导流建筑物的洪水标准选择10年一遇洪水标准。
根据招投标及相关文件，本工程土建部分的施工将在枯水期进行，所以，将采用枯水期流量做为导流建筑物的设计水洪水流量，根据3.1节水文资料，10年一遇枯水期流量为100m3/s左右。
为保险起见，计算时将以150m3/s为准，此时水位应该为EL169.0m位置。
4.2导流方式
根据本工程现场的地形条件，可选择的导游方式有两种：
一是河床外导流，用围堰一次性拦断全部河床，将河道水流引向河床外的明渠；二是河床内导流，即采用分期导流。
本方案将分别对这两中导流方案进行设计，最后经过比较选择最优方案。
4.2.1河床外导流建筑物的布置
根据工程特点，考虑主体工程右岸将布置一沉砂池，此范围征地为永久征地，拟将导流明渠布置于此范围之内，以减少导流明渠的开挖工程量以及尽量减少临时占地面积。
根据SIKTA工程的施工范围，确定出上下游截水围堰的位置，原则为：
上游围堰距主体工程上游边线50m，下游围堰距主体工程下游边线60m。
为避免水流对土石围堰的过度冲刷，对施工安全产生影响，导流明渠进口位置将布置于距上游围堰至少50m位置，同时使进口方向与河道主流方向交角＜30º。
由于沉砂池出口距离下游围堰较远，可不考虑冲刷问题，施工时将导流明渠平顺引至下游主河道即可。
具体布置详见附图：
SIP-DP-02
4.2.2河床内导流
根据设计对闸底板永久分缝的位置，河床内导游方案拟将采用3期导流方案，3期施工顺利为：
右岸6孔闸门→河床6孔闸门→左岸6孔闸门，上下游围堰的位置确定原则与河床外导流原则相同，位置参照上节。
分期导流时纵向围堰的位置将对主体工程的施工及围堰防渗处理造成一些影响，布置时充分考虑给主体施工提供足够的空间，同时尽量减少围堰施工工程量，拟将其布置于距分缝30m左右位置。
具体布置详见附图：
SIP－DP－01
5导流建筑物设计
5.1明渠导流
5.1.1明渠断面设计
断面型式：
根据现场勘察，沉砂池基础土质为砂壤土，拟采用施工简单，边坡稳定，便于局部重点防护的梯形断面，边坡坡度拟定为1：
1.75。
纵坡拟定为1：
750，与沉砂池底板纵坡相同。
断面计算：
最佳断面计算采用以下公式：
根据明渠土质，河道糙率n＝0.020～0.024，本渠道边坡将由人工修整，取下限n＝0.020，将已知的Q＝m3/s、i=1:
750、m＝1.75，n=0.020代入以上公式，求出明渠的最佳水力断面参数为：
＝4.56m，
＝2.42m，v0＝3.16m/s，R0＝2.28m。
为了计算实用经济断面，拟定经济断面对水力最佳断面偏离程度系统a＝1.00，1.01，1.02，1.03，1.04，通下以下公式计算出5组断面：
计算各参数结果如下表：
序号
a
h/ho
h
b
v
R
A
X
b/h
1
1.00
1
4.56
2.4219477
3.162363
1.494
47.43288
20.8039
0.531129
2
1.01
0.822678
3.751414
6.2054681
3.131053
1.479208
47.90721
21.3279
1.654168
3
1.02
0.760786
3.469182
7.8750239
3.100356
1.464706
48.38154
21.85974
2.269994
4
1.03
0.717149
3.270199
9.216876
3.070256
1.450485
48.85587
22.39947
2.818445
5
1.04
0.682719
3.113198
10.397407
3.040734
1.436538
49.3302
22.94711
3.339783
分析各组参数，从施工难度及经济分析角度，拟采用a=1.01时的断面参数，即h=3.75m，b=6.21m。
为便于施工控制，确定最终施工标准为h=3.8m，b=6.5m。
参见附图：
SIP－DP－02。
当遇设计洪水时水位是EL169.00m，根据h值，确定进口底板高程为EL165.2m，明渠总长约为900m，此时出口高程为EL164.0m。
渠岸超高值以风浪爬高1m，安全超高0.5m计算为EL170.5m，根据现场实测结果，沉砂池永久征地高程范围大部分在EL172.0～EL173.0m，所以只有极少数局部位置需要渠岸填筑。
明渠边坡大部分不进行护坡处理，开挖后根据边坡密实程度对必需进行防护处理的进行处理，对确定需要防护的边坡及渠底采用5cm～12cm砂浆抹面。
5.1.2明渠导流围堰设计
采用明渠导流围堰结构型式与河床分期导流形式相同，详见5.2节内容。
采用明渠导流时上游围堰顶部高程为EL170.5m，下游围堰高程为EL169.0m。
5.2分期导流
5.2.1围堰结构型式的选择
由于当地砂壤土、砂砾石资料丰富，围堰拟采用砂砾石做堰壳，砂壤土做防渗部分。
填筑围堰的土料可从两岸合适位置挖取，但使用前对选定土场土料进行试验，以确定是否宜被使用并确定范围。
对填筑围堰土料，土质成分最好应满足以下要求：
干填碾压防渗土料的要求
项目
指标
备注
黏粒含量
10%～30%
塑性指数
7～20
渗透系数
＜1×10-4cm/s
天然含水量
最好接近最优含水量或塑限
宜不偏离最优含水量1%～2%
水中抛填土料的要求
项目
指标
备注
宜用土料
砂质黏土或砂壤土
黏料含量
15％～35％
渗透系数
1×10-4～1×10-6cm/s
天然含水量
6％～i
i为1.2倍塑限
崩解性能
良好
30min崩解50％～70％，24完全崩解
确定采取的填筑料最好对满足以上要求，但确因征地等客观原因无法满足时，应尽量采用最接近指标的填筑料。
而做为围堰壳的砂砾石无很高要求，可采用开挖或河道清理疏通的弃料即可。
5.2.2围堰设计
5.2.2.1围堰断面尺寸
堰顶宽度：
考虑围堰顶部通行需要，拟定围堰顶宽4m。
围堰边坡：
根据填筑料的性质，拟定围堰上下游边坡均为1：
2.0。
堰顶高程：
围堰为不过水围堰，安全超高为波浪高度，拟定为1m，设计洪水静水位EL169.0m，堰顶高程确定为EL170.0m位置。
断面尺寸详见附图：
SIP－DP－03
5.2.2.2基础防渗
根据地质资料，基础防渗拟采用黏土置换和高压旋喷两种方案，因工程土建部分的施工只能在一个枯水期内完成，枯水期所要完成的工程量较大，故围堰施工应以最快的速度完成。
考虑施工效率、现场条件及围堰的布置，围堰大部分拟采用黏土置按的方案，对于纵向围堰的局部渗量较大的部位进行高压喷射灌浆处理。
黏土置换方案：
在戗堤及围堰闭气后，在围堰加高的过程中，对围堰基础分层分台阶开挖，并用渗透系数为（1×10-5～1×10-6）cm/s黏土回填实现置换，回填与围堰防渗体同步进行，以确保其成为一个整体防渗结构。
高压喷射灌浆方案：
浆液采用32.5普硅水泥浆，并掺加合适的速凝剂，采用两管法进行高压灌浆，采用摆喷形式，摆喷角度40º。
高压喷射灌浆控制技术参数
方法
参数
两管法
说明
水
压力（MPa）
0.6～0.8
流量（m3/min）
0.8～1.2
气嘴个数（个）
2
环状间隙（mm）
1.0～1.5
浆
压力（MPa）
25～40
流量（L/min）
70～140
密度（g/cm3）
1.4～1.5
浆嘴个数（个）
2或1
浆嘴直径（mm）
2.0～3.2
提升速度V（cm/min）
10～20
每分钟摆动次数
1.0·V
摆角
40
完成的高喷板墙渗透系数应不小于1×10-5cm/s。
各方案详见附图：
SIP－DP－06。
5.2.2.3围堰结构计算
围堰渗流量计算：
根据2006年8月16日对工程轴线附近的实地测量，可看出轴线附近河床整体较为平坦，左岸侧235m范围河床高程为EL167.0m～EL170.0m范围，其大部分河床右岸侧82m范围渠底高程为EL170.0m～EL171.3m。
计算时以围堰基础高程为EL167.0m为标准断面进行计算，并拟定基础处理深度为5m、10m时分别计算渗流量。
堰身渗流量计算按以下公式进行计算：
式中q为堰体的单宽流量，其它各参数意义如右图。
已知：
H1＝2m，H2＝0，边坡系数m1、m2＝2，L＝12m，k值取1×10-4cm/s，将这些结果代入以上公式，联立解得堰身单宽流量：
q＝1.602×10-7m2/s，h0=0.36m。
基础渗流量
根据提供的地质资料，绘制出围堰基础以下17.441m各透水层地基如下图所示：
根据以下公式计算：
由于kd/kx＜10，采用虚拟厚度法计算基础渗水量：
根据地质图所显示的指标及基础处理深度，选择第6层即T6为主要层次，并把各层的厚度化为相对这层的等效厚度，即：
如不做基础防渗处理，则按照单层透水地基计算渗流为：
如做5m基础防渗处理，则按照悬挂帷幕的地基渗流公式，计算渗流为：
如做10m基础防渗处理，则按照悬挂帷幕的地基渗流公式，计算渗流为：
经过以上分析可见，本工程渗流量主要受到基础地质情况的影响，地基防渗处理越深，渗透量越小。
采用何种处理方案，需要对方案总体进行分析确定，详见5.3节。
5.3导流方案的比较
方案
工程量
明渠导流
分期导流
说明
明渠
围堰
黏土置换5m
黏土置换10m
高喷10m
土方开挖量
75250m3
15530m3
52650m3
243828m3
土方回填量
75250m3
砂砾石回填
8530m3
33650m3
138690m3
15600m3
黏土填筑
26250m3
65800m3
151950m3
31200m3
高喷
0
0
0
980
铅丝笼护脚
360m3
1350m3
1350m3
1350m3
仅考虑上游及纵向围堰
新增设施
增加30m跨临时桥1座
总排水量估算
94.4万m3
82.2万m3
53.7万m3
44.8万m3
预算
6围堰施工
6.1围堰施工布置
围堰布置位置按照4.2.1、4.2.2节原则进行，具体详见总平面布置图。
施工道路：
受现场条件限制，不管采用那种方案，均应从交通较为便利的右岸进行施工，围堰施工也应该从右岸进行。
拟在施工前打通东西高速路至右岸的施工便道，沿右岸防护堤附近修筑一条联连上下游围堰的道路，将其延伸到已前期临建施工道路上，形成一个交通网，便于围堰施工时及交通调度。
黏土料场：
黏土料场经过现场勘察依据实地取样试验确定，选择距工地现场最近的合适料源。
6.2截流施工
围堰施工拟在进入枯水期时立即进行施工，河床左岸侧大部分地势较高，无需进行堰体填筑，做好防渗处理即可，右岸侧围堰施工以流量≯60m3/s（即11月平均流量）为标准。
分期导流时围堰拟从上游、下游同时向中纵向围堰立堵进占，以加快施工进度。
如采用导流明渠方案，则先截上游，再截下游。
由于左岸交通不便，采用右岸单头进占，强行合拢，左岸不设裹头。
6.3围堰闭气
戗堤完成后，迅速进行粘土抛填。
黏土从土料场采运，自卸车运输。
闭气施工自卸车运料，推土机推平，辅以人工修坡。
6.4基坑排水
初期排水：
围堰闭气后，即可进行基坑排水。
采用分期导流时，I、II、III期基坑面积分别为17300m2、62300m2、29150m2，按11月份平均流量时的水位EL168.7m，河底按流量为0时的高程EL168.0m计算，最大为II期基坑，约有积水4.4万m3，按8万m3排水量配置水泵。
水泵布置在下游围堰堰顶，当水位下降后再根据情况将水泵移至低洼处排水。
初期排水用4台水泵，其中3台混流泵，型号为250HW-12，Q＝600m3/h，h＝12.5m，功率30kW，1台双吸泵，型号为KQSN250-9m/327，Q＝432m3/h，h＝32m，功率55kW，计划2天排完，每天抽水20h，日排水量为44000m3。
施工弃水：
主要为混凝土施工用水和土方机械施工用水，计算时按混凝土浇筑月强度1.22万m3，土方施工月强度15.9万m3计算，土方耗水量取0.4m3/102m3，混凝土养护耗水量取0.3m3/m3计算：
Q＝（159000×0.004＋12200×0.3×1.5）/30＝204.2m3/d=8.5m3/h
渗水：
II期围堰最长，以此来计算最大渗水量。
II期围堰长度约685m，5m防渗处理时基础单宽渗流量q＝3.0×10-5m2/s，则基础最大渗流为Q=0.00003×685×3600=73.98m3/h，围堰堰体渗流为Q＝1.1×10-4m3/s=0.40m3/h，围堰渗水总量为74.38m3/h。
降雨：
施工期为枯水期，降雨机率非常小，且雨量不大，不考虑降雨。
则经常性排水量为：
74.38+8.5＝83m3/h。
施工过程中的经常性排水拟在下游围堰附近布置水泵两台，1台混流泵，型号为150HW－12，功率11kW，扬程12.5，流量180m3/h；1台泥浆泵，型号为KZJ100-36，功率15kW，扬程18m。
这两台水泵中1台用做备用。
6.5围堰拆除
当每阶段主体工程施工完成，6月中下旬雨季来临前，进行围堰拆除。
拆除采用反铲从中间向岸边挖除围堰，15t自卸车配合运输。
7围堰施工进度安排
根据本工程的特点，各阶段土建工程必需在一个枯水期内完成，故围堰施工应做为关键，因其如能尽快完成，必将对主体工程取得较为宽裕的施工时间。
如按分期导流施工时根据围堰工程量，确定各期围堰完成时间：
I期，2006年11月初开始进行施工，计划2006年12月初完成，施工时间30天；
II期，2007年11月初开始进行施工，计划2007年12月底完成，施工时间60天；
III期，2008年11月初开始进行施工，计划2008年11月底完成，施工时间30天；
如按导流明渠施工时，围堰在各枯水期初即11月初开始施工，初次截流预计将需要60天时间，于12月底结束，后期因防渗处理已经完成，只需要30天时间，于11月底结束。
8主要资源配置
8.1主要机械设备配置
主要施工机械设备置一览表
序号
类别
设备名称
型号、要求
单位
数量
备注
1
土石方机械
反铲
PC220
台
2
2
自卸汽车
15t
辆
5
3
自行振动碾
10t
台
1
4
装载机
ZL50
台
1
5
两头忙
JCB
台
2
6
推土机
台
2
7
油罐车
8t
辆
1
8
吊车
8t
辆
1
安装水泵
9
抽排水设备
双吸泵
KQWN250-9m/327
台
2
10
混流泵
250HW-12
台
3
11
混流泵
150HW-12
台
2
12
泥浆泵
KZJ100-36
台
1
13
供电设备
发电机
200kW
台
1
基坑排水
8.2主要人力资源配置
人力资源配置一览表
序号
岗位
数量（人）
说明
1
生产总协调
2
2
现场指挥
2
3
技术员
1
4
试验员
1
5
机械操作手
16
6
司机
10
7
水泵工
8
8
电工
2
9
普工
10
配合机械摊平、削坡等
总人数
52
9施工期防汛
本方案围堰设计洪水频率为10年一遇，设计流量为150m3/s，但如果在施工期遭受超标准洪水，必将对施工造成重大影响。
为了最大限度的减少经济损失，应该在施工期做好防汛准备工作，具体如下：
1、积极通过业主加强与当地水文气象部门的沟通，以便做好上游水情预报，为人员机械撤离及拱洪方案实施争取充足的时间。
2、根据河流37年来所观测的水文资料，枯水期所观测到的最大流量
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