锦屏一级水电站下游围堰拆除施工方案(三种备选方案)

雅砻江锦屏一级水电站大坝左岸工程施工（合同编号：JPIC-200617）锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案批准：审查：校核：编制：中国水利水电第七工程局锦屏施工局2011年11月25日雅砻江锦屏一级水电站大坝左岸工程施工【JPIC-200617】【锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案】1锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案1概述1.1工程概况下游围堰工程堰体为复合土工膜心墙碾压式堆石围堰，Ⅲ级建筑物，挡水标准为30年重现期洪水。围堰堰顶高程1659.00m，顶宽10.00m，长110.86m，迎水面坡度为1:2.0，背水面坡度为1:1.75。堰体采用350g/0.6mmHDPE/350g的复合土工膜心墙防渗，上、下游均设有粗砂垫层与过渡层。堰基采用塑性混凝土与墙下帷幕灌浆防渗，堰肩采用帷幕灌浆防渗。根据《2010年5月13日下游围堰迎水坡加固处理专题会议纪要》（长锦监CⅢ左[2010]会057号），下游围堰迎水面坡脚须做防护施工，为保证汛前完成下游围堰迎水面钢筋石笼修复、加固施工。下游围堰迎水面钢筋石笼基础高程为EL1637m，EL1652m高程以下钢筋石笼厚度为4.0m，EL1652m高程以上钢筋石笼厚度为2.0m，钢筋石笼台阶坡比设置成1:1.5。自下而上逐层贴坡填装，各层应错位搭接，直至下游围堰堰顶。由于水垫塘、二道坝混凝土工程工期由32个月缩短为23个月，施工强度大幅提高，原有招投标阶段布置的钢筋加工厂根本无法满足砼施工钢筋制安要求。为满足水垫塘、二道坝混凝土施工抢工需要，经过我单位多次踏勘、调研，最终确定在下游围堰堰顶下游平台修建新增下游围堰钢筋加工厂，该下游平台由石渣填筑形成，钢筋加工厂占地面积1000㎡，于2010年8月1日开始修建，2010年10月15日投入使用。根据下游围堰需拆除至原河床的要求，下游围堰最低处需拆除至EL1633.00m，拆除总量为36.42万m3，拟在枯水季节施工，其下游水位约为EL1645.05m，存在水下拆除。拆除原则为“分期削薄，尽量保证干地施工”。并考虑采用分三序三区进行。根据业主、监理相关会议要求，由于右岸导流洞今年枯水期不再进行检修，我单位原利用右岸导流洞检修通达进行下游围堰拆除的方案无法实施，经过我单位多次现场踏勘，结合现场实际情况，拟对原上报《锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案》（七锦/JPIC-200617/技[2011]352号）进行调整。1.2主要工程量下游围堰拆除施工主要工程量表表1-1序号施工项目单位工程量备注雅砻江锦屏一级水电站大坝左岸工程施工【JPIC-200617】【锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案】21土石方开挖万m336.422道路填筑万m31.083混凝土挖除m39304钢筋石笼护坡挖除个20932下游围堰拆除施工道路经过现场勘查，下游围堰拆除道路布置拟考虑三种布置方案，分别是：方案一：左岸导流洞进口布置临时围堰，左岸导流洞出口外侧布置临时道路，在道路下埋设涵管排除上游渗水，通过该道路开挖下游围堰，完成后拆除道路。方案二：右岸导流洞进口控制水流，利用右岸尾水出口围堰及右岸江边道路，填筑右岸导流洞出口临时道路，并在道路下埋设涵管排泄上游来水，通过该道路开挖下游围堰，完成后拆除道路。方案三：利用下游围堰开挖形成左岸导流洞出口钢栈桥至下游围堰拆除水面高程道路一，并结合道路布置开挖左岸河道防护混凝土基础，完成下游围堰右岸及中部水下开挖，左岸河道防护混凝土浇筑至EL1650m以上时，将道路一向左岸靠山侧移动形成道路二，反铲倒退开挖道路一及道路二基础至左岸导流洞出口钢栈桥。三种布置方案现详细叙述如下：2.1左岸导流洞出口临时道路方案（方案一）由于大坝工程施工计划的变化，左岸导流洞下闸时间推迟至2012年年底，为保证下游围堰特别是水下部分的完全拆除，拟从左岸导流洞口下游侧边墙布置一条出渣施工道路经左岸导流洞出口靠河侧至下游围堰拆除工作面。该施工道路为双向车道，路宽8m，最大爬坡度为10%，路面特性为泥结石路面。局部采用混凝土挡墙和钢筋石笼护坡。由于该道路的形成将封闭左岸导流洞出口，为保证该道路的顺利形成及通车运行时的安全，拟在上游左岸导流洞进口处设置临时土石围堰，临时围堰填筑完成后较小渗水通过左岸导流洞，经过左岸导流洞出口施工道路下部预埋的涵管流出。根据现场的地形情况和已施工的条件，临时围堰可以利用从原江边营地至左岸导流洞进口的施工道路进行施工。先进行土石围堰戗堤施工，然后进行上部堰体施工。为减少渗水流量，将临时土石围堰尽量布置在进口混凝土底板上。待导流洞检修完成后，再将临时围堰拆除，围堰渣体运输至三滩沟渣场。出渣线路：下游围堰→下游围堰至导流洞出口道路→2#公路下游→辅助公路→10#公路→印坝子沟渣场雅砻江锦屏一级水电站大坝左岸工程施工【JPIC-200617】【锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案】32.1.1左岸导流洞进口临时土石围堰施工根据水工设计规范要求，进口临时围堰按10年一遇枯水期流量978m3/s（取11月～次年4月）进行设计。此时对应上游水位为EL1650.50m,设计按EL1652m堰顶高程已能满足要求,考虑临时土石围堰仅承担减少水流的作用，无需完全截住水流，围堰不设防渗体。设计堰顶宽6m，堰顶长约85m，最大堰高约13.5m，上游坡比1∶2.0，下游坡比1∶2.0，迎水面采用块石进行护坡,填筑总工程量约4.2万m³。考虑进口围堰需进行截流施工，截流时准备钢筋石笼进行合龙。具体见进口围堰设计图。临时围堰首先填筑截留戗堤，截流材料主要有钢筋笼、大块石、填筑石渣料和粘土，截流戗堤采用左岸进占，截流采用立堵的方法。截流戗堤填筑完成后进行临时围堰堰体填筑，堰体填筑料来源于三滩沟渣场的石渣料。采用挖掘机装车，25t自卸汽车运输到临时围堰施工现场卸料，填筑时分层用D85推土机配合16T振动碾碾压密实，分层高度不大于80cm。2.1.2左岸导流洞进口临时土石围堰渗水流量计算由于临时土石围堰渗水将通过左岸导流洞并经过左岸导流洞出口施工道路下部预埋的涵管，对土石围堰最大渗水量进行计算以布置导流洞出口涵管的断面及过流量。根据《水工设计规范》要求，土石围堰最大渗水流量按10年一遇枯水期流量978m3/s进行设计，此时导流洞进口水位高程EL1650.50m，导流洞出口水位高程EL1647.60m。临时土石围堰大部分位于左岸导流洞进口混凝土底板上，无围堰基础渗流，围堰未采用防渗体，渗流计算采用均质土石围堰渗流分析计算方法进行计算。根据《水工建筑物》中水力学法计算不透水地基均质土坝中的分析方法，将渗流分析简化为渗流计算模型，并使用如下水力学法公式：上游渗流流量公式：'222021LHaHKq下游渗流流量公式：0200ln12aHamKaq公式中：K-渗流系数H1-围堰上游水深H2-围堰下游水深a0-浸润线逸出点在下游水面以上的高度m2-围堰下游边坡坡比系数雅砻江锦屏一级水电站大坝左岸工程施工【JPIC-200617】【锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案】4结合本工程实例，围堰上游水深取P=10%时最大水位高程EL1650.5m，上游水深12m。围堰下游水深取上游最大水位时围堰下游最大水位，根据导流洞泄流曲线图，下游最大水位高程EL1647.60m，下游水深9.1m。下游围堰渗流系数为2.0。根据三滩沟砂石料及渗流系数表，考虑三滩沟主要为粗细配合级配及块石含量较大，渗流系数取规范中圆砾中最大的渗流系数K=100m/d。根据联立上两式进行计算，结果为a0为9.633m，高于下游水面高程0.533m，渗流量为118.889(m3/d.m)。由上述计算结构，临时土石围堰堰顶总长85m，渗流量为10105.57m3/d，换算得到0.117m3/s,渗流量较小。2.1.3左岸导流洞出口临时道路涵管埋设计算根据上述左岸导流洞进口土石围堰渗流量较小，仅为0.117m3/s。考虑左岸导流洞进口临时围堰填筑及碾压质量缺陷及可能发生的超标洪水，涵管渗流通过安全系数取《水工设计规范》中规定的安全系数3～5，取较高安全系数5，涵管最高流量0.585m3/s。我单位在西昌地区涵管制造商目前现有最大涵管为直径165cm，壁厚35cm，单根长度1.5m，涵管有效过流面积2.14m2，管壁粗糙系数0.014，涵管预埋后为涵管顶部距水面高程0.5m，底部过流高程距水面2.15m，导流洞出口道路两侧填筑边坡坡比1：1.5，为防止涵管堵塞，涵管进出口各较两侧道路宽度处加宽0.5m。涵管埋置设计总长度13.3m，按照涵管搭接长度10cm计算，需涵管15根，安装完成后涵管总长度13.6m。计算根据《水力学》中的有压管道淹没出流计算公式：gZAQC2其中：dlC1为管系流量系数，Z-相对水头在与紊流的水力粗糙区谢才公式28Cg代入上式后得到JKlhKQt其中K为管道的流量模数，J为水力坡度经过涵管各项数据代入上式进行计算，得到如下计算结果：当埋置1趟涵管时，达到设计流量0.585m3/s,涵管中的水流速度为0.274m/s。导流雅砻江锦屏一级水电站大坝左岸工程施工【JPIC-200617】【锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案】5洞出口水位雍高0.005m。上下游水位基本相同，水流速度低。假定的极端情况下导流洞出口水位雍高达0.05m时，涵管中的流量为1.878m3/s，涵管中的水流速度为0.8784m/s。在涵管的流速设计范围以内。由上述水力学计算得出，在导流洞出口道路中埋置1趟内径达165cm的涵管，完全能够满足导流洞进口临时围堰渗水排泄要求，其安全系数可达10以上。由于涵管安装过程中可能出现安装轴线偏移，安装接缝不严密堵塞等情况出现，为保证导流洞渗水的正常排出，建议在导流洞出口道路下部安装2趟涵管，在一趟涵管效率降低时，能够有效保证道路路基的稳定。2.2右岸导流洞出口临时道路布置方案（方案二）由于右岸导流洞不再进行枯水期检修，经现场实地勘察，右岸导流洞出口原施工通道在解放沟2#桥-右岸导流洞进口部位仅剩部分路面，解放沟2#桥-三滩前期砂石系统近300m道路已完全不复存在，右岸导流洞进口部位目前无通道，无法进行右岸导流洞进口临时围堰填筑施工，右岸导流洞进口无法进行水流控制。根据锦屏一级水电站招投标文件中提供的雅砻江枯水期径流量表，当年12月至翌年5月，雅砻江多年径流量均值为440m3/s,P=10%时流量为509m3/s。右岸导流洞承担雅砻江50%的径流量，为254.5m3/s。如利用右岸CⅣ标已形成的江边通道，从CⅣ标已形成的江边通道布置一条出渣施工道路经右岸尾水出口围堰及右岸导流洞临时围堰至下游围堰拆除工作面。设计施工道路为双向车道，路宽7m。该道路的下部采用与2.1左岸导流洞方案中相同的埋设内径165cm涵管方法进行泄水，由于右岸导流洞进口不设挡水围堰，其涵管的保证泄水流量需达到254.5m3/s。采用2.1左岸导流洞中的水力学计算方法对上述涵管进行验算。当右岸导流洞出口道路两侧水位差为50cm，涵管流量根据淹没出口水力学公式计算得到，此时单条涵管流量为5.939m3/s，需埋设43条涵管才能满足过流要求。当右岸导流洞出口道路两侧水位差为100cm，涵管流量根据淹没出口水力学公式计算得到，此时单条涵管流量为8.4m3/s，需埋设31条涵管才能满足过流要求。由于水位差超过1m时对道路路基将造成极大地安全隐患，且埋设涵管数量极大，现场根本无法布置，右岸导流洞在不设进口临时围堰的情况下在出口埋设涵管排水方案无法实施。右岸导流洞出口无法布置道路进行下游围堰的拆除施工。2.3左岸导流洞出口钢栈桥上游道路布置方案（方案三）根据目前下游围堰实际地形情况，结合目前新增的左岸下游河道防护工程坝雅砻江锦屏一级水电站大坝左岸工程施工【JPIC-200617】【锦屏一级水电站下游围堰拆除调整施工方案】60+500～坝0+640区域混凝土施工，拟定利用下游围堰拆除的左岸导流洞出口钢栈桥上游布置拆除道路的同时进行河道防护贴坡开挖及混凝土施工