土石坝施工组织设计指导书.doc

湖 南 水 利 水 电 职 业 技 术 学 院
Hunan Technical College of Water Resources and Hydro Power

综合实训指导书

课题名称:云南省雨果水电站土石坝施工组织设计

适用专业： 水利工程
班 级： 10级施工技术一班
指导老师： 李 小 芳
教 研 室： 水 建

任务下达日期：2012年05月 07日
设计完成日期： 2012年05 月11日

水利工程系

一、工程概况
雨果水电站工程位于云南省峨山、双柏县境内，距峨山县城县121km，为元江右岸一级支流绿汁江规划河段第二个梯级水电站，坝址控制流域面积6963km2，设计正常蓄水位963.0m,相应库容1022万m3，电站总装机75MW，年发电量3.3817亿KW·h。是一座以发电为主，综合灌溉及环保效益的枢纽工程。
大坝坝轴线长184.0m,最大坝高39.0m，最大坝基底宽163.4m，坝顶高程965.0m，顶部设4.5m宽交通桥贯穿两岸。见附图一
二、施工条件
1．水文气象
绿汁江流域地处高原季风气候区，夏、秋两季受西南暖气流及东南暖湿气流影响，湿热多雨，冬春季节受西风干暖气流控制，降水量较小。通过对流域内气象站的雨量资料分析：本流域一般5月份即进入雨季，7、8月份降雨量最大，占全年降雨量的40%左右，其后的各月的降雨量呈逐月回落的过程，12月至次年4月为干旱期，连续5个月的降水不足全年的10%。流域内降水量分布不均，多年平均降雨量与其它地区比较属中等偏低区域，如流域内双柏、易门、禄丰气象站的多年平均降雨量分别为940、824、925mm。由于流域内降雨量相对少及人类活动等因素的影响，本流域的产水模数也较小，根据资料分析，绿汁江干流中、下游的产水模数在15～19万m3/km2之间。上游地带也仅在20～30万m3/km2之内。
坝址多年平均降雨量为813.7mm，多年平均气温为15.9℃，多年平均蒸发量1868.4mm，多年平均相对湿度76%，多年平均风速为1.7m/s，汛期多年平均最大风速为10.7m/s，坝址处各水文成果表如1.2-1～1.2-5所示。
表1.2-1 坝址设计洪水成果表 单位:m3/s
P(%)
0.5
1
2
3.33
5
10
20
33.3
50
Q坝
2939
2601
2262
2010
1811
1468
1122
835
656

表1.2-2 坝址分期洪水成果表 单位：m3/s
时段
11月～次年5月
11月～次年4月
12月～次年5月
12月～次年4月
P=5%
477
395
345
180
P=10%
349
276
233
115
P=20%
229
170
136
62
P=33.3%
151
106
80
34

表1.2-3 坝址水位Z～流量Q成果表
Z(m)
929
930
931
932
934
936
938
939
940
Q(m3/s)
10
82
225
398
984
1934
3809
5012
6411
2．地形地质
坝址位于峨山县稻香村河段，河谷多呈上部变宽的“U”字形，河流流向近东南，主河道在河床右侧，枯季河水位约931.7m时，水面宽约为28m，水深1.5～3m。河床左侧为漫滩堆积，漫滩高程934.0～935.5m。两岸地形不对称，左岸地形较为平缓地形坡度30°～45°，右岸地形坡度50°左右。右岸发育冲沟3条，切割较浅。河床砂砾石厚12～31.8m。
坝区地层基岩为三叠系上统舍资组下段（T3sa）:灰色中～厚层长石石英砂岩夹泥岩及粉砂岩。坝址岩性以长石石英岩为主，强度较高，抗风化能力强。
另外在河床还分布有全新统河漫滩及河床冲积堆积（Q4-2al）的砂卵砾石，厚12～32m，砂砾卵石含量约占70%～80%，砂卵石级配差，无明显分选性，表部2～3m多为块径较大的块石、卵石，块石最大块径达1.2m，成分多为强度高的砂岩石英砂岩、灰岩等，结构松散，孔隙率高。
两岩山坡分布有残坡积堆积（Qedl）的含碎石粉质粘土，厚1～8m。
坝区岩层产状N35°W·SW。∠85°～90°,倾向下游。坝址区地形构造较为简单，未发现断层，坝区主要分布有两条泥岩软弱夹层，宽度分别为3.5m和2.5m，产状N35°W·SW。∠85°～90°。节理较发育。
斜坡表部覆盖有残破积层，主要为含碎石粉质粘土，厚度10～23.3m。下伏基岩岩性主要为侏罗系中统张家河组（J2z）紫红色厚层泥质粉砂岩、砂岩夹泥岩，为弱风化，岩体完整性较好。
岩层产状：N27°W·SW∠24°,厂区内地质构造简单，断层不发育，节理裂隙发育一般。
主体工程上、下游围堰距坝轴线分别为58m、102.4m，河床高程928～935m。
主体工程上游围堰左侧为薄层残破积加崩坡积碎石夹块石，厚2～5m，结构松散，透水性强；右侧岸坡为厚层崩坡积体，崩坡积碎块石呈弱胶结状，结构松散，透水性强。河床有F3断层顺河通过，附近岩石较为破碎，透水性较强，河床砂卵石层厚12～32m，渗透系数在2.3×10-3cm/s左右，为强透水带。
主体工程下游围堰左岸基础为碎石土夹块石，结构松散，土的粘性含量低；右岸大部分基岩裸露。河床砂卵砾石层渗透在4.5×10-3cm/s左右，为强透水带，且河床有F3断层顺河通过。
3．料场分布及特性，见附图二
3.1土料
由于雨果水电站附近土料场山坡陡峻，水土流失严重，土料普遍缺乏，不能满足设计要求，且有用厚薄，厚度在2～3m间，表部有0.2m～0.8m无用层。本次初步选定富良棚土料场，共探明储量40×104m3,可通过富良棚、丫勒至坝址。
土料场表部无用层厚0.5m，下部为风化残坡积土，平均厚约18m，主要质量指标均满足要求，质量好。主要质量指标推荐值为：天然含水量18～20%，湿密度1.91～1.95g/cm3，渗透系数3.0×10-4cm/s，内摩擦角18°～22°,凝聚力8～10Kpa。
3.2石料
坝址区石料较为富足，本阶段初步选定稻香石料场。料场山体雄厚，山顶高程为1250m，相对高差300m ,地表为荒地，有少量树木。覆盖层厚0.5～1.5m,岩性为前震旦系昆明群绿汁江。
3.3砂砾石料
各莫料场房左岸边滩，表部有0.3-5.0m无用层，其中砾石以细砾为主，约65.4%的大于5mm，含砂量34.6%，细度模数为2.52。含泥量约4.2%。骨料的质量指标检测结果均合格，质量较好，开采方便，有简易公路通到厂房，运距近。
余果一砂砾料场位于坝址左岸，表层有0.3-1.0m无用层，砾石以细砾为主，大于5mm的约占68.3%，含砂量约为18.7%，含泥量3.8%，细度模数2.05。骨料的质量指标检测结果均合格，质量较好，开采方便，直接就地取料.
余果二砂砾料场位于坝址上游左岸边滩，砾石以细砾为主，大于5mm的约占38.3%，含砂量约61.7%，含泥量约1.2%，质量较好，开采方便，需修路，运距较近。
天然建筑材料各料场综合成果表
序
号
料场类型
料场名称
勘察级别
至坝址
（km）
无用层平均厚度
有用层平均厚度
无用层方量（万m3）
有用层方量（万m3）
1
砾砂料
各莫

至厂房0.15-0.2
3.0
5
13.5
26.2
2
余果一

0.2-0.3
1.0
20
1.5
35
3
余果二

0.3-0.5
1.0
15
2.2
35.3
合计

17.2
96.7
4
土料
信法
详查
0.3-0.5
0.5
4
0.4
3.3
5
富良棚
40-43
0.5
18
1.0
39.3
合计

1.4
42.6
6
块石料
稻香
详查
0.3-0.6
5
10
18
36
合计

18
36
4.工程枢纽布置
工程枢纽布置的主要建筑物有：大坝、溢洪道、导流兼冲沙洞、发电引水隧洞、调压井、引水式发电厂房。大坝为粘土心墙砂砾石坝，坝轴线长184m，最大坝高39m。引水发电隧洞进水口及导流兼冲沙洞均位于大坝右岸上游处。调压井为阻抗式，调压井衬砌后直径12.0m。引水发电厂房位于坝址下游20.3km绿汁江右岸斜坡处，装机为3台25MW混流式机组。
大坝段布置在河床中心及右侧，坝体设计分为五个区：Ⅰ区为粘土心墙料区，Ⅱ区为心墙前反滤料和心墙后反滤料区；Ⅲ区为心墙前后过渡料区；Ⅳ区为上、下游坝壳料区；Ⅴ区为排水棱体区。大坝防渗分为基础防渗和坝体防渗，大坝基础防渗采用乌卡斯防渗墙和防渗帷幕联合防渗，河床坝基及右岸岸坡覆盖层段采用乌卡斯防渗墙防渗，左坝肩基岩采用帷幕灌浆防渗。乌卡斯防渗墙采用悬挂式，顶部插入粘土心墙内部2.0m，墙顶高程928.0m。帷幕灌浆深入基岩相对隔水层，透水率不大于5Lu。坝体防渗采用粘土心墙，粘土心墙顶宽3m，底部最大宽度25.8m，上、下游坡比均为1：0.3，底板高程926.0m，墙顶高程964.0m。心墙上、下游侧依次为反滤层、过渡层，层厚均为3.0m，上、下游坡比均为1：0.3。反滤层最大粒径40mm，过渡层最大粒径50mm 。心墙底部在坝基防渗墙下游设厚度各为1.5m的水平反滤层和过渡层，与心墙下游反滤层和过渡层连接。坝下游排水棱体，顶宽3m，顶部高程940.0m，上游坡比1：1.5，下游坡比1：1.8。
三、施工进度计划表安排如下：
第1年12月开工，第2年5月完成大坝右岸土石方开挖及基础处理。第2年12月开始主体工程围堰施工，第3年5月底完抢修大坝高程至950.2m。第3年10月完成大坝填筑，12月完成上、下游护坡。见附图三。
四、施工特性
3.1基础工程围堰和主体工程围堰采用土石围堰可行，建议采用土工膜心墙防渗。主体工程导流标准为10年一遇。
3.2本工程位于绿汁江中游，绿汁江无通航、过木要求，工程施工期间不存在通航、过木问题。
3.3本枢纽工程属Ⅲ等工程，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定，相应导流建筑物级别为5级建筑物。
3.4导流方式
本工程施工导流设计的基本原则是：在满足有关规程规范要求的前提下尽量节约投资；尽量减少对周围环境和居民生活的影响及水库库区施工期临时淹没损失；尽可能使工程提前发挥效益尽量简化导流程序，减少施工难度。
根据地形条件和水工建筑物的布置特点，本工程适宜分期导流和一次性拦断河床隧洞导流两种方式导流，经技术经济比较选择分期导流方案。
3.5导流时段和导流方案的选择
1）导流时段：
枯期时段比较11月～次年4月、12月～次年5月、12月～次年5月和12月～次年4月四个时段。选择导流较经济的时段。
2）导流方案
①基础工程施工，进度安排。
②主体工程施工，进度安排。
3.6导流建筑物设计
本工程导流建筑物主要包括左岸导流明渠、基础工程围堰、主体工程围堰和导流洞。考虑到主体工程开挖量较大，为充分利用开挖料，同时简化施工，围堰均采用土石不过水围堰。又考虑到库区内有一定的土料可满足基础工程围堰要求，故基础工程围堰采用粘土心墙防渗，主体工程围堰采用土工膜防渗。
3.7大坝施工方案
土石方开挖：大坝土石方开挖分为岸坡开挖和河床开挖。
基础处理：大坝基础处理主要是乌卡斯防渗墙和帷幕灌浆。
大坝填筑：大坝填筑包括粘土心墙、反滤料、过渡料、坝壳料填筑。