枕头坝一级水电站二期基坑排水设计.pdf

第 4 5卷 第 2 4期 2 0 1 4年 1 2月 人 民 长 江 Ya ng t z e Ri ve r V0 1 45 No 2 4 De e，2 01 4 文章 编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 4) 2 4 0 0 2 7 0 3 枕头坝一级水电站二期基坑排水设计 刘 道 文 ， 陶 淼 ， 赵 凯 ( 国电大渡河枕头坝水 电建设 有限公 司， 四川 乐 山 6 1 4 7 0 0 ) 摘要 ： 枕头坝一级水 电站二期 围堰合龙 闭气后 即时 完成 了基 坑排 水， 以确保后 续施 工在 干地进行 。为使 基坑 排水 ( 初 期排 水) 和后期 经常性排 水顺 利进行 ， 对所排 水量进 行 了精确 测算 ， 据 此选 定 了水 泵型 号及水 泵 台 数 。在排水过程 中， 由于基坑 内水位 不断下降 ， 为使水 泵适应 大幅度 水位 变化 的要 求 ， 选择 了浮箱式水泵 实施 初期排水 。详 细论述 了初 期排 水和经常性排水 系统 的布置要 求， 以及 实施排水过程 中应 注意 的问题 。排水 系 统迄今 已运行 2 a ， 顺利通过 了两个 汛期 的考验 。实践证 明， 该排水 系统布置合理 ， 运行 可靠。 关键词 ： 基坑 ； 初期排 水 ； 经 常性排水 ；枕头一级水 电站 中 图 法 分 类 号 ：T V5 5 1 4 文 献 标 志 码 ：A 枕头 坝一 级水 电站是 四川省 “ 十 二五 ” 重 点 工 程 ， 为大 渡河 干 流水 电规 划 第 十 九个 梯 级 电站 ， 位 于 四川 省 乐 山市 金 口河 区 。 电站 采 用 堤坝 式 开发 ， 为河 床 式 厂房 ， 正 常蓄 水位 6 2 4 m， 最 大 坝 高 8 6 5 m， 电站 装 机 容 量 7 2 0 MW ， 属 等 大 ( 二 ) 型 工 程 。工 程 已 于 2 0 1 1 年 1 1月 2 7 日成 功截 流 ， 围堰 合龙 闭气 以后 ， 需 排 出基 坑 内的积水 和渗水 ， 以确保 基坑 开挖 在干 地进 行 。 1 排 水量计算 1 1初 期 排 水 量 基坑初 期 排水 主 要 包 括 基坑 积 水 、 围堰 堰 身 和地 基 及岸 坡 渗水 、 降雨 汇 水等 。 ( 1 )基坑 积水 。基 坑 内水 面面 积约 3万 m ， 平 均 水深约 8 m， 积水约 2 4万 m 。在综合考虑工期紧迫程 度 、 基 坑水 位 允许 下 降速 度 与 抽 水 设 备 配备 等 因素 的 情 况 下 ， 确 定 初 期 排 水 时 间 为 7 d ， 排 水 强 度 约 为 1 42 8 6 m h。 ( 2 )围堰 渗 水 。二 期 导 流 标 准 为 全 年 2 0 a一 遇 洪水 。受 上 游 瀑 布 沟 电 站 泄 流 影 响 ， 2 0 1 2年 4月 初 ， 上下 游 围堰 防渗墙 及 帷幕灌 浆完 成 时 ， 上 游河 道 的 来水量为 2 9 2 0 m s ， 对 应的上游水 位为 6 0 2 0 0 m。 综合考虑 围堰绕渗、 地基渗漏、 接头渗漏和实际工程施 工情 况 ， 根据 围堰 的渗 透 系数 ， 运用 达西 定律 计算 得 出 围堰 渗流 量为 3 7 5 m h 。 ( 3 )降雨汇水。根据气象资料分析计算得 到坝址 附近 4月 的最大 日降水量 为 5 1 2 mm， 按集雨 面积 1 0 2 0 0 0 m 计算 ， 得到 日最大降雨量为 5 2 2 2 4 m ， 降 水强度 为 2 1 7 6 m h 。 考 虑 到施工 过 程 中 的不 可 预 知 因素 ， 将 计 算 所 得 的基坑积水 、 渗流量及降雨量之和乘以 1 2倍 的扩大 系数 ， 作为 选 择 抽 水 设 备 的依 据 ， 得 到 初 期 排 水 量 为 1 98 0 m。 h 。 1 2经常性排水量 基坑经常性排水 主要包括围堰和基坑的渗水、 降 雨汇水 、 地 层含水 以及 施 工 废水 等 。基坑 渗 水 主要 由 围堰堰体渗水及堰基渗水组成。由于堰体防渗形式为 混凝 土防 渗墙 ， 透水 性很小 ， 故 基坑 渗水 主要 由堰基 渗 水构成 。 ( 1 )基坑 渗水 。二期 导 流标 准 为 2 0 a 一 遇 洪 水 ， 对应 的上 游水 位为 6 1 1 5 m， 下游 水位 为 5 9 8 m。 由于 土工膜 的渗透 系数 k1 0 c m s ， 在 其 接缝及 岸边 接 头部 位结 合 良好 的情 况 下 ， 其 渗 透 量 可忽 略 不 计 。但 考虑 到土 工膜 质量 和 一些 不 可 避 免 的施 工 因素 影 响 ， 计算时土工膜 的渗透系数取 k=11 0 c m s ， 运用 达西定律计算得到渗流量为 4 3 6 m h 。 ( 2 )降雨汇水。气象资料显示 ， 洪水季节暴雨时 收 稿 日期 ： 2 0 1 41 02 0 作者简 介： 刘道文 ， 男 ， 总经理 ， 教授 级 高级工程师 ， 主要 从事水 电工程建设管理工作 。E ma i l ： 3 4 8 0 5 4 9 3 7 q q c o m 28 人 民 长 江 段最 大 日 降 雨 量 为 1 5 7 4 m m，根 据 集 雨 面 积 ( 1 0 2 0 0 0 m ) 计算 得 出暴雨 时段 的排水 强度 为 6 6 9 m h。 ( 3 )施工 废水 。主要 由混 凝 土施 工 养 护 、 基 础 灌 浆 等产生 。按 二 期 基 坑 混凝 土 浇 筑 最 高 月 强 度 约 为 9 4 8万 m ， 每 立方 米混凝 土养 护 产生 废 弃水 约 1 m ， 施 工不均 匀 系数取 1 2 ， 每月 工作 2 5 d ， 每 天工 作 2 0 h 计 算 ， 混 凝 土养护 废水量 约 为 2 2 7 5 2 m h 。 基 础灌 浆最 高 强 度 为 1 7 5 0 3延 米 月 ， 按 每 延 米 产生废 弃水 约 0 2 m ， 施 工不 均匀 系数 取 1 2 ， 每 月工 作 2 5 d ， 每天 工 作 2 0 h计 算 ， 基 础 灌浆 的弃 水 量 约 为 8 4 m 。 h 。总施工 废水量 约 为 2 3 5 9 2 m h 。 计算经常性排水 ， 当考虑最大暴雨量时， 则不考虑 施工 废弃 水 ， 算 出两 种情 况 下 的 总 排水 强 度 并 取 较 大 值 ， 则 二 期 基 坑 经 常 性 排 水 的 强 度 为 6 7 3 3 6 m h 。 根 据初期 排水 时所 提及 的将渗 流量乘 以 1 2倍 的扩 大 系 数 ， 得 出 围堰渗流 量为 8 0 8 1 m h 。 2 初期排水系统布置 2 1 设备选型 不 同型号 的水 泵 在抽 水 强 度 上存 在 较 大 差 别 ， 须 根 据排水 的 实际需 要 ， 选 择合 适 的水 泵 ， 并实行 科 学 的 安 置 。既要避 免排 水 过 多 ， 又要 避 免排 水 不 足 。该 工 程 初期排 水所 需 的抽水 强度 为 1 9 8 0 m h 。通 过设备 选 型 ， 决 定 配置 4台 1 0 S H 一 9型 号 的水 泵 ( 单 台排 水 强 度 4 8 5 t T I h ， 扬 程 3 9 m， 功 率 7 5 k W ， 进 出 口管 径 2 5 0 IT I n 1 ) ， 总排水 量 1 9 4 0 m h 。另 配 置 1台 I S 2 0 0 1 5 03 1 5( 抽 水强 度 4 0 0 m h ， 扬程 3 2 m， 功 率 5 5 k W) 的水 泵作 为备 用 。 2 2 系统布置 伴 随着 初期 排水 的进行 ， 基 坑 内水 位会 不断 下 降 ， 泵 站也 会随 之下 移 ， 为解 决 水 泵 要适 应 大 幅 度 水 位变 化 且要 求简 单经 济 的问题 ， 经参 建各方 分析 讨论 ， 决定 采 用浮 箱 式 泵 站 进 行 初 期 排 水 。根 据 围 堰 的布 置 形 式 ， 泵 站布 置位置 选在 基坑 下游 围堰 内侧 附近 ， 附属设 备 在现 场拼 装好 以后 ， 将水 泵 、 电机安 装 到位 ， 再 用 2 5 t 吊车整体 吊装就位。配 电柜、 阀门等 由人工通过栈 桥 抬至 已装 好 的浮箱 泵 站 上进 行 安 装 ， 栈 桥 可 用 油桶 加 工而 成 ， 上铺松 木 板 保 证 正 常交 通 。初 期 排 水 系 统 布置见 图 1 。 2 3 注意事项 ( 1 )泵 站应 与岸 坡保 持一 定距离 。由于岸 坡有 一 定 角度 ， 在泵 站 随水位 下 降的过 程 中 ， 为避 免泵 站设备 与岸 坡 之 间发生 碰撞 ， 需 注 意 保 持 泵 站与 岸 坡 之 间应 留有 5 m 以上 的水 面距 离 。水 泵 与钢管 间用 高压 橡胶 泵管连接， 便于水位下降后管道的 自然弯曲。 图 1 基 坑初 期 排 水 布 置 示 葸 ( 2 )减少 管 口出水 对 围堰 的冲刷 。泵 站 出水 直接 外 排势 必会对 二期 土 石 围堰 产 生 冲 刷 ， 对 围堰及 基 坑 的稳定 性造成 不利 影 响。 因此 出水管采 用 活动胶 管 与 堰 顶 固定 的主钢管 相连 ， 向大渡河 内排 水时 ， 出水 口距 离 围堰 保持一 定 的距离 ， 并用 钢筋 石笼 码砌 ， 避免 出水 处 冲刷 围堰 。 ( 3 )设 置止 回阀防倾 覆 。为避免 突然 停 电等原 产生 的 回水 和水 锤使 栈 桥 和 浮箱 泵 站 发 生倾 覆 ， 在 排 水 钢管 上设 置止 回阀。安装 时进 出 口方 向必须 符合 要 求 ， 注 意钢 管 内水 流 的方 向应 与 阀体 上 箭 头 标 示 的 方 向一致 ， 连接 应牢 固紧 密 。为 保 证初 期 排 水 过 程 的 安 全 ， 浮 箱泵 站和栈 桥下 部 的 浮筒 用 1 6钢 丝绳 与 围 堰 上 的地 锚形 成 “ 八 ” 字形 连接 。 当水位下降至浮箱泵站无法抽排时 ， 采用污水泵 进行排 水 ， 另外 根据基 坑 的地形情 况 ， 在基 坑范 围 以外 形成截 排水 沟 ， 可 以防止更 多 的雨水 汇集进 入 基坑 ， 影 响施 工 。同时也 可 以避免 污水泵 频 繁转移 抽水 。 3 经常性排水系统布 置 3 1设备选型 二期 基坑 经 常 性 排 水 所 需 的 抽 水 强 度 为 8 0 8 1 m h 。按 照1 台 1 0 S H 一9 型 水 泵 排 水 强 度 为 4 8 5 m h 计算 ， 基坑 内布置 2台 1 0 S H 一9型水 泵 即可 满足 排水 强度需 要 。 3 2 系统布置 经常性排水要考虑两种情况： 基坑开挖过程中 第 2 4期 刘道文 ， 等： 枕头坝一级水 电站二期基坑排水设 计 2 9 的排水系统布置 ； 基坑开挖完成后修建水工建筑物 时的排水系统布置。在进行排水 系统布置时 ， 两者综 合 考虑 ， 尽 量做 到排 水 系统不 影 响工程 正 常施 工 。 基 坑开 挖过 程 中 ， 根 据 开挖 的分层 高 度 ， 在 开 挖处 的坡 脚设 置 排水 沟 ， 将 水 引至 上 下 游 二 级泵 站 。排 水 干 沟和支 沟 的水 汇入 临 时集 水 井 ， 再 由集 水 井 导 入 主 泵坑 。基 坑 开挖 完成 后 ， 建筑 物 施 工 时 的排 水 系 统 布 置在 基坑 的 四周 ， 水 流经 排水 沟流 入集 水井 ， 最终 通 过 一 级 泵站 抽 出 。经 常性 排 水系 统布 置 图见 图 2 。 图 2 基 坑 经 常 排 水 布 置 示 惹 3 3 注意事项 ( 1 )排 水 沟布 置 。基 坑 开 挖 过 程 中 ， 排 水 干 沟 宜 布置在基坑 中部 ， 以利于两侧 出土 。 随着基 坑开挖和 运输工作 的进展 ， 逐渐加深排水干沟和支沟 ， 沟底坡不 小 于 2 e 。 ( 2 )集水井设置。集水井的容积需保证水泵停工 1 5 m i n时 ， 井 中的水 不会 漫溢 ， 深度 以确保水 泵 工作深 度为基 准 ， 排水 水 面 比基坑 工 作 面 低 5 0 c m 左 右 。施 工中安设的集水井宜稍大一些 ， 以起到保护水泵的作 用 。 ( 3 )电源保障。基坑排水是基坑施工安全与防汛 工 作 的重点 ， 水泵 的 正常运 行离 不开 持续 的 电源供应 ， 运行过程中配备专业人员对供电线路 、 供 电设备及备 用电源进行检修与维护 ， 以确保系统在任何情况下都 能正 常运 行 。 4 结 语 枕头 坝一 级水 电站 大坝 基坑排 水 系统 已运行 了近 2 a时 间 ， 顺 利通 过 了 2个 汛期 的严 酷 考验 ， 实 践证 明 排水系统设置合理 、 运行可靠 ， 值得 同类工程借鉴 。 ( 1 )初 期排 水采 用 的浮 箱 式 水 泵技 术 ， 具 有 系 统 布置方 便 、 吸程稳 定 、 效率 高并 可避 免反 复 吊装水 泵等 明显优 势 ， 值得 在类 似工程 中推广应 用 。 ( 2 )经 常排 水应 做到 排水 与施 工有 序进 行 。根 据 各 阶段 施工 任务 逐 步建 设 排 水 系 统 ， 排水 能力 满 足 阶 段 需要 、 避 免排水 系统 重复 建设 。 ( 3 )基坑排水必须保证 1 0 0 电源供应 ， 加强线 路 、 供电设备及备用电源的检修与维护 ， 确保水泵正常 运 行 。 参 考 文献 ： 1 彭继乐， 刘道 文， 俞灵光 ， 等 枕 头坝 一级水 电站施工组 织与导流 工程 简介 J 人 民长江 ， 2 0 1 2 ， 4 3 ( 1 4 ) ： 4 4 4 7 ( 编辑 ： 徐诗银 ) Dr a i na g e de s i g n o f s e c o n d s t a g e f o u nda t i o n pi t o f Zhe nt o ub a I Hy dr o po we r S t a t i o n L I U Da o we nTA0 Mi a oZHA0 Ka i ( Z h e n t o u b a B r a n c h o f D a d u R i v e r H y d r o p o w e r D e v e l o p m e n t C o ， L t d ， L e s h a n 6 1 4 7 0 0 ， C h i n a ) Abs t r ac t： Fo un d a t i o n p i t d r a i n a g e o f Zbe n t o ub a I Hy dr o p o we r S t a t i o n wa s c a r r i e d o ut i n d r y l a n d c o ns t r i c t i o n a f t e r t h e s e c o n d s t a g e c o ffe r da m wa s c l o s e dTh e p ump t y p e a n d n umb e r s we r e d e fin i t e l y de t e r mi ne d a c c o r di ng t o c a l c u l a t i o n o f d r a i n a g e v o l u me， s o a s t o e n s u r e t he s mo o t h i mp l e me n t o f i ni t i a l d r a i n a g e a n d r e g u l a r dr a i n a g e i n l a t e r pe r i o dFo r a d a p t i ng t o t h e l a r g e wa t e r l e v e l v a r i a t i o n i n t h e f o u nd a t i o n p i t du r i n g d r a i na g e pe r i o d，flo a t i ngb o x p ump wa s a d o pt e d f o r i n i t i a l d r a i n a g e Th e l a y o ut s o f d r a i n a g e s y s t e m i n i n i t i a l d r ai n a g e s t a g e a n d r eg ul a r d r a i na g e s t a g e we r e pr es e n t e d，a n d t h e a t t e nt i o n p o i nt s we r e po i n t e d o u t Th e d r a i na g e s y s t e m h a s o pe r a t e d f o r 2 ye a r s a nd g o n e t h r o u gh 2 flo o d s ea s o n s s mo o t h l y，whi c h v e r i fie s t he r a t i o n a l i t y a n d r e l i a b i l i t y o f t he d r a i n a g e d e s i g n Ke y wo r ds： f o un da t i o n p i t ；i ni t i a l d r a i na g e；r e g u l a r d r a i na g e；Zh e n t o u b a I Hy d r o p o we r St a t i o n 一 前 一 习一 管一 回一 钢一 O ll一匿 管厂 艘 、Tr O一 =一 ， H 一 jj