某碾压混凝土重力坝施工导流方案比选.pdf

第 7期 2 0 1 3年 7月 广东水利水电 G UANGD 0NG W AT ER RE S 0URC E S AND HYDR0 P OW E R No 7 J u 1 2 0 1 3 某碾压混凝土重力坝施工导流方案比选 罗知 宏 ( 广东省水利 电力勘测设计研 究院 ，广东 广州 5 1 0 6 3 5 ) 摘要 ：结合 桌碾压混凝 土重 力坝 工程概况及导 流条件 ，对 隧洞导流方案和 明渠导流方案进行 比选 ，供 类似 工程借鉴 。 关键词 ：碾压砼重力坝 ；隧洞导流 ；明渠导流 ；导流底孔 ；方案比较 中图分类号 ：T V 6 4 2 3 文献标识 码 ：B 文章编号 ：1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 0 7 0 0 3 施工导流设计是水利水电枢纽总体设计的重要组 成部分 ，是影响枢纽布置、永久建筑物形式 、施工方 法 、施工总布置 、施工进度安排和工程造价的重要 因 素 。在水利水 电工程 设计 中，应 充 分掌握 基 本资 料 ，全面分析各种因素，根据工程 区水文特性 、地形 地质情况 、枢纽布置等条件 ，进行 多方案技术经济综 合 比较 ，选择 出最优导流方案 。 重力坝常用的导流方式有 隧洞导流 、明渠导流两 种方式 ，以下通过对某碾压混凝土重力坝工程实例的 阐述 ，对导流方式进行 比较 ，选择最佳导流方式 。 1 工程 概况 某碾压混凝土重力坝位于梅江流域 ，枢纽主要 由 大坝 、溢洪道 、水电站 、分层取水塔 、引水管 、放空 洞等组成。重 力坝坝轴线 与河 谷走 向呈 近 8 O 。 相交 ， 坝顶高程为 1 7 2 9 0 m。河床建基面最低高程为 1 1 0 m， 最大坝 高 为 6 3 4 9 m，坝顶 宽 度为 6 I T I ，坝顶 全长为 1 6 8 6 2 5 m，其中溢流坝段长为 1 6 0 m，挡水坝坝段长 为 1 5 2 6 2 5 m。大坝右侧设 1 个放空洞 ，洞径为 1 0 IT I ， 进 口设工作闸门。引水管布置于大坝左侧处 ，管径为 1 5 t n ，管长约为6 2 0 m，进 口高程 为 1 2 6 6 1 3 1 ，引水 管进 口设分层取水塔 ，分 3层设置闸门，保证取到最 好水质做为饮用水 ，引水管 出口处设 电站。水 电站装 机容 量为 6 4 0 k W，电站 厂房 平面 尺寸 为 2 5 7 m 1 0 m 。 2 导流条件 2 1 水文 、气象 梅江流域属于亚热带气候 区，受东南亚季风影 响 很大 ，且处于低纬度地区 ，太阳辐射强，日照天数多 ， 平均气温高 。 根据实测资料统计 ，多年平 均气温为 2 1 2 。 【 = ，多 年实测最低温度 为 一4 4 ，最高温度 为 3 9 5 。流 域范 围属于季候风区，春夏多吹东南风 ，秋冬多吹西 北风 ，7l 0月多台风。由于项 山、莲花 山脉的阻隔 静风 ( 无风 ) 几率较高，大风天气不常 出现 ，大风主要 由热带气旋造成。根据梅县气象站数据统计 ，多年平 均风速在 1 21 6 m s ，最大风速为 1 6 m s ，多年平 均年最大风速为 1 1 m s 。 根据气象站多年资料统计 ，多年平均年降雨量为 1 4 5 1 mm，最大年降雨量为2 3 0 9 I i l m( 1 9 8 3年) ，最小 年降雨量为 9 0 4 5 m E。其降雨特 点为 ：盆 地少 于丘 陵 、山地 ，背风坡少于迎风坡 ，兴梅盆地 多年 平均年 降雨量为 1 5 0 0 IT l m。周围丘陵山地多年平均年降雨量 则在 1 6 0 0 IT I m 以上 ，但年内分配极不均匀 ，其 中 4 9月降雨量 占全年降雨量的 7 0 以上。46月为锋面 雨 ，7 9月多为台风雨 。多年平 均水 面蒸发量在9 9 6 1 4 0 0 m m 之 问。 2 2 地形地貌及地质条件 坝址 位 于加宽 的 “ V” 字 形 山谷 中。河床 高程 为 1 2 2 m，在拟建大坝位置 ，河 床宽度约为 3 1 m，左右 岸山体对 称 ，山顶 高程 均高 于 2 0 0 1T I ，坝顶 高 程为 1 8 0 m，河谷宽度约为 1 3 7 1T I ，河流在坝址上下游数次 急转 ，从上游 的坝轴线南东东至北西西走 向，在 坝下 游1 5 0 m急转由南流向北 ，坝轴线与河谷走向呈近 8 0 。 相交。河道在坝址位置较平直 ，上下游均有急转。总 体来看 ，左右岸较较对称 ，均为条形 山，左岸条形 山 坡度较小 ，右岸条形山在建坝高程段山体较单薄 ，向 上山体较雄厚。坝址位置山体坡度较陡 ，在设计坝顶 位置以下坡度多大 于 4 5 。 ，向上坡度变缓 ，河床及近 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 6 0 6；修 回日期 ：2 0 1 3 0 6 2 1 作者简介：罗知宏( 1 9 8 6一) ，男，硕士，助理工程师，从事施工组织设计丁作。 7 0 2 0 1 3年 7月 第 7期 罗知宏 ：某碾压 混凝 土重力坝施工导流方案比选 N o 7 J u 1 2 0 1 3 河床左右两岸均见基岩出露 ，植被覆盖较差。 地层主要 由第 四系冲积层 ( Q a 1 ) 、坡积层 ( Q d 1 ) 及 侏罗系沉积岩 ( J 2 z h b ) 组成 ，河床以下 8 m为弱风化岩 石 ，两岸风化程度也很浅 ，其 中左岸 强风化覆盖层 约 为 1 01 5 m；右岸强风化覆盖层约为 1 0 2 0 In，根据 地质钻探资料 ，两岸虽然岩石裸露 ，但非常破碎 ，透 水性强 ，有很多泥化夹层 。 3导流方案选择 该工程为 等工程 ，主要建筑物为 3级 ，相应导 流建筑物为 5级 ，根据 水 利水 电工 程施 工组织设计 规范 ( S L 3 0 3 2 0 0 4 ) 规定 ，选择导流设计洪水标准为 5年一遇 3 J 。导流时段为 1 1月 一次年 4月时段 ，相应 导流流量为 1 3 1 9 3 m s 。 设计时根据工程 的地形条件和水工建筑物布置 特 点 ，对明渠导流和隧洞导流两种方式进行了 比较 J 。 方案一 ：采用 围堰 一次拦 断河流 ，用隧洞 导流 。 即枯水期 围堰挡水 ，用导流隧洞导流 ；汛期大坝挡水 ， 导流隧洞泄洪度汛。 由于地形 、地质条件 的限制 ，导 流洞洞长布置于 左岸 ，其较右岸短约 1 0 0 m，因此导流洞布置于左岸 ， 隧洞进 口高程为 1 2 5 I n ，出 口高程 为 1 2 4 m，长度为 2 0 0 5 4 5 m，断面为圆形 ，洞径为 2 5 m，纵 向底坡 为 0 0 0 5 ，洞身段采用挂钢筋网喷 1 5 a m厚 C 2 0砼。 上、下游 围堰采用粘 土心墙土石 围堰。上游 围堰 堰顶 高程 为 1 3 5 3 8 m，堰顶长度为 4 4 m，堰顶宽为 5 m，最大堰高为 1 2 5 m；下游堰顶高程为 1 2 5 4 7 m， 堰顶长度为4 5 m，堰顶宽为 5 m，最大堰高 为 3 5 m。 粘土心墙边坡 为 1： 0 1 ，土石渣填筑部分迎水边坡 、 背水边坡均为1： 2 0 ，采用 5 0 0 m m厚 的干砌石或抛 石护 坡 J 。 方案二 ：“ 明渠导流法” ，即分二期进行 ，第一个 枯水期先围右岸部分 ，由一期 围堰挡水 ，左岸束窄河 床导流，期间完成布置于右岸的导流明渠及导流底孔 施工并具备过水条件 ；于第二个枯水期 围左岸部分 ， 二期 围堰挡水右岸导流明渠导流 ；待坝体浇筑至超过 二期上游围堰高程后 ，由坝体挡水 ，由导流底孑 L 泄流。 导流明渠 布置 于右岸，明渠全长为 7 2 3 5 In，穿 过坝体底孔段采用矩形断面( 4 Ill 4 m) ，底孔前设截 流闸门供封堵用。明渠进 口底板高程为 1 2 4 5 0 In，纵 坡为 1 1 0 ，出 口高程为 1 2 3 7 0 m，底宽为 4 0 n l ， 侧墙 为 重 力 式 浆 砌 石 挡 墙 ， 内坡 垂 直 ，外 坡 为 1： 0 6 0 。靠左岸 山坡开挖后用砼护面，开挖坡 比弱风 化为 1： 0 3 0 ，强风化为 1 ： 0 7 5 。明渠底板及左岸山 坡采用厚 1 0 C IT I 的 C 1 5砼护面。 一 期 围堰均采用编织土袋 围堰 。一期上游 围堰堰 顶高 程 为 1 2 8 5 0 m，堰 顶 宽 为 2 In，最 大 堰 高 为 4 5 n l ；下游堰顶高程为 1 2 8 3 m，堰顶宽为 2 m，最 大堰高为 4 0 m。迎水边坡 、背水边坡均为 1： 1 5 。 二期围堰均采用浆砌石 围堰。一期上游围堰堰顶 高程为 1 3 1 8 0 m，堰顶宽为 2 m，最大堰高为 9 5 m； 下游堰顶高程为 1 2 9 5 m，堰顶宽为 l m，最大堰高为 5 2 m。迎水面垂直 、背水边坡为 1： 0 6 L 6 J 。 两个方案的比较结果见表 1 。 表 1 导流方案技术经 济比较 汇总 经过两方案综合 比较 ，虽然方案 2比方案 l投资 节省约 1 7 5 9万元 ，但 考虑 到方案 2施工工 期较 长 ， 且施工时干扰较大 ，不利用 确保施 工进度 ，因此本工 程导流方案选 择方案 1 ，即采 用 围堰 一次拦 断河流、 隧洞导流 。 71 2 0 1 3年 7月第 7期 广东水利水 电 4结 语 通过对碾压混凝土重力坝隧洞导流方案和明渠导 流方案进行 比选 ，得 出了较优的导流方式 ，在方案 比 选过程 中有如下体会 ： 1 )碾压混凝土重力坝砼浇筑速度较快，对于坝高 5 0 r E左右的重力坝，如采用隧洞导流 ，一个枯水期可 浇筑至度汛高程 ，缩 短 了施工工期。施_ 干扰较小 ， 有利于确保施工进度。 2 )导流明渠方案 ，由于其具有一定 的超挖量 ，且 围堰工程量较大 ，导流工程投资较隧洞导流相差不大 。 但其需分期施工 ，施工f扰大。 3 )施工导流是水利工程施工组织设计的重要组成 部分 ，是制约施 程序和施 _ 进度的重要 因素 ，设计 时需根据_T程实际情况 ，认 真分析 比较，得出最优方 案 ，以保证_T程质量及安全 、节约工程造价 l 8 。 参考文献 ： 1 唐世龙，陈东山水利水电施工组织设计手册 M 北 京 ：中同水 利水 电出版社 ，1 9 9 6 2 张京水利水电施l r M 北京：中科多媒体电子出版 社 2 0 0 3 3 水利水电_ r 程施一I ： 组织设计指南 编写组水利水电 T ： 程施T组织设计指南 M 北京：中陶水利水 电m版 社 ，l 9 9 9 4 吕国轩 ，周光青山殿水利枢纽大坝施 _ r 导流 J 浙汀 水利科技 ，1 9 9 9 ( 2 ) ：5 25 4 5 刘力捷 ，姚 f L 敏乐昌峡水利枢纽 T程施T导流设计 J ， 东水利水 电，2 0 1 2 ( 8 ) ：6 46 7 6 李炜水利计算手册 f M 北京：中国水利水 电出版 社 2 0 0 6 7 王彩霞山西省柏叶口水库一 l 程施T导流 厅案 比选 J 科 技情报开发与经济 ，2 0 0 8 ( 7 ) ：2 1 0 2 l 1 8 周润棉外掺 Mg O砼快速筑坝施工 导流 度汛初探l J 广东水利水 电，2 0 0 5 ( 4 ) ：5 66 2 ( 本文责任编辑王瑞兰) 、 第 缘 茅 ：场i 场i 缘 尔 毋 场i 苟 尔 缘 缘 芾 ； i 尔 辱 尔 示3 坏 尔 场i 、 t t 3 l t 场、 、 当 ! 冬 譬 彳! 、t 譬 ( 上接 第 6 4页 ) 各重现期设计洪水与 5 0年一遇校核洪水相应的最 高水位见表 6 。 表 6 各重现期最高水位 频率 水位 m 2 O l 0 5 2 2 1 0 2 3 6 3 1 ( ) 3 41 南 1 0年一遇设计洪水调洪过程 ，连续大于 0 5 H 1 水位的时 段 为 3 85 5时段 、6 16 9时段 ，相 当 于 2 6 h ，满足 1 d排干要求 。 3 2洪潮遭遇情况 洪潮遭遇的最 不利情况为洪峰 与高潮 同时 出现 。 以 1 0 来洪 过 程 为 例 ，到洪 峰 时 段 总 入 库 水 量 为 4 5 3万 m ，远大于总库容 1 9 0万 m ，而洪峰之前 2个 时段入库洪量即已达到 2 0 2万 m ，如发生洪峰与高潮 同时出现的最不利情况 ，将不能实现过程排十的设计 要求 ，对于本设计方案来说并不可行 ，所 以选择洪峰 与高潮之后 现的第一个低潮遭遇的情况演算 ，即高 潮早于洪峰出现 ，方能实现安全调洪。 4结 论 南于潮位的变化 ，使挡潮闸的调洪过程中必须考 7 2 虑逐时段闸内外水位 的关系。通过变换 ，水位关系转 换 为库容与泄流量的关系，通过 与时段初末水量平衡 关系的交点 ，可推算下一时段库容及 闸流量 ，从而 滚动演算。这种方法在逻辑 上比较直观 ，在实践中利 用数学工具 即可求交点坐标 ，无需手 r 制 图。 如果是 重新设计的情况，根据不 同的闸门宽度建立多条泄流 曲线 ，仍可以按本文进行多种情况下的演算 ，求得相 应水 位 。 参考文献 ： f 1 黄锦林 ，李一平 潮闸排涝 ( 凋洪) 演算 】 尔水 利水 电，1 9 9 8 ( 6 ) ：2 2 2 5 f 2 S L 2 6 5 2 0 0 1水 闸设计规范 l s 3 钟伟萍浅析芦苞水闸蘑建T程替代 刘寨 水闸幸建 T 的合理性 J 片肃水利水 电技术 ， 2 0 0 4 ( 2 ) ：1 3 5 ，1 7 7 4 陈兵 北 汀大堤 两南水 闸 、芦苞 水 闸重建 T程度 汛设 计 J 一 东水利水电，2 0 0 6 ( 增刊 1 ) ：8 28 2 5 潘锦汀芦苞水闸与西南水闸重建 程的主要差导f j j 广东水利水 电，2 0 0 8 ( 1 ) ：9 09 2 6 姚慰城感 潮河网地 挡潮闸设计水位组 合探讨1 J I 海水 务 ，2 0 0 2 ( 3 ) ：2 6 2 8 f 7 谢世安挡潮闸排涝 计算图解法 J 浙汀水利科技， 1 9 8 8( 1 ) ：2 32 8 ( 本文责任编辑王瑞兰)