【正文】 流建筑物級(jí)別的選用 參考導(dǎo)流建筑物級(jí)別的劃分（ SL2032021） 所列各項(xiàng)指標(biāo)確定。 （ 1） 保護(hù)對(duì)象為Ⅰ級(jí)永久建筑物，對(duì)應(yīng)級(jí)別為 4級(jí)。 （ 2） 失事造成較大經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)應(yīng)級(jí)別為 4級(jí)。 （ 3） 使用年限估計(jì)為 ，在 ～ 3年之間，對(duì)應(yīng)級(jí)別為 4級(jí)。 （ 4） 圍堰工程規(guī)模為堰高估計(jì)為 40m，對(duì)應(yīng)級(jí)別為 4級(jí)，庫容大于 108m3，對(duì)應(yīng)級(jí)別為 3級(jí)。 綜合考慮各因素，確定導(dǎo)流建筑物的級(jí)別為 4級(jí)。 洪水標(biāo)準(zhǔn) 參考導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)劃分（ SL2032021） 所列各項(xiàng)指標(biāo)確定。 導(dǎo)流建筑物的級(jí)別為 4級(jí)，圍堰為土石圍堰，查得對(duì)應(yīng)的洪水重現(xiàn)期為 20～ 10 年，鑒于導(dǎo)流建筑物級(jí)別劃分中屬于本級(jí)別上限值，選定重現(xiàn)期為 20年。 設(shè)計(jì)洪水流量由該處或附近洪水頻率曲線獲得。對(duì)于重現(xiàn)期為 20 年，其洪水頻率為 5%，查 10 得對(duì)應(yīng)的最大流量為 5130m3/s。 導(dǎo)流泄水建筑物尺寸確定 泄流建筑物的選擇 此工程壩址處主河道為“ V”形深槽，最大流量為 Q5%=5130m3/s。如果采用明渠導(dǎo)流，取渠底與河槽底齊平，則渠深需 100m左右，還需開挖兩岸邊坡，則明渠開挖量巨大，不足取。如采用涵管導(dǎo)流，因涵管過多對(duì)壩身結(jié)構(gòu)不利，其尺寸也不宜過大，且泄流量也小，不足取。該處壩址區(qū)兩岸變質(zhì)巖主要由云母石英片巖和角閃片巖構(gòu)成，石質(zhì)堅(jiān)硬，極限抗壓強(qiáng)度 900—1200kg/cm2。普氏系數(shù) f=8，從地質(zhì)條件來看，采用隧洞導(dǎo)流方 案最佳。 隧洞的斷面型式主要取決于地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)流態(tài)。在本樞紐工程中，地質(zhì)條件較好，無大的裂隙發(fā)育，地下水亦不發(fā)育，數(shù)量很少。另外，本設(shè)計(jì)中，隧洞工作條件復(fù)雜，圍堰為不過水圍堰，隧洞的流態(tài)變化復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)間長。故采用城門洞形隧洞比較合適。從國內(nèi)外的運(yùn)行實(shí)踐來看，城門洞形也是較好的。 導(dǎo)流方式選擇雙洞導(dǎo)流，這樣隧洞的尺寸不至于過大，洞型為城門洞型，頂拱圓心角為 120176。導(dǎo)流洞的布置選擇雙洞都布置在左岸。 擋水建筑物（圍堰）型式選擇 由設(shè)計(jì)原始資料可知：壩址上下游均有砂石材料，而且開采運(yùn)輸方便，質(zhì)量一般皆符合要求。雖然砂質(zhì)土未找到理想產(chǎn)地，必要時(shí)可用兩岸黃土代替。故圍堰采用心墻式土石圍堰最為合適。 其斷面尺寸確定，考慮到堰高超過 20～ 30m，堰頂寬度取為 6m。圍堰坡度一級(jí)坡取為 1:，據(jù)頂部 20m高處設(shè)馬道，寬 ，二級(jí)坡坡度取為 1:。 尺寸初步擬定 初步估算時(shí)不考慮上游圍堰庫容調(diào)洪能力，水流全部通過隧洞導(dǎo)流。 在施工過程中，戧堤進(jìn)占采用隧洞開挖材料。合攏閉氣之后，上下游圍堰的加高培厚也可采用 隧洞開挖料和基坑開挖料。 再根據(jù)洪水期來流量和水庫庫容初步擬定導(dǎo)流隧洞尺寸為：方案一 10 12m， 方案二 12 14m，方案三 14 16m （寬高） 綜合計(jì)算比較后選擇最優(yōu)尺寸， 12 14m（寬高）導(dǎo)流洞做為實(shí)際工程導(dǎo)流洞。 具體比選方案見設(shè)計(jì)計(jì)算書。 隧洞進(jìn)口布置于枯水位以下 3m，進(jìn)口底板高程 415m。 11 圍堰高度的確定 采用試算法對(duì) 5%洪水過程線進(jìn)行調(diào)洪演算。詳見設(shè)計(jì)計(jì)算書 — “調(diào)洪演算”部分。 由調(diào)洪演算得 qmax=4347m3/s，對(duì)應(yīng)水庫水位 ，庫容 3m ，對(duì)應(yīng)下游水位 m。取波浪爬高 1 m，安全超高 上游圍堰高 uH =+1+= m取 444 m 高度 34m 下游圍堰高 dH =+= m 取 427 m 高度 17m 隧洞體型及出口效能 隧洞的擬定尺寸為 12m 14m。導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程取枯水位以下 3m，則高程為 H1=415m。隧洞體型設(shè)計(jì)為城門洞型，頂部拱角為 120176。 隧洞出流后，當(dāng)單寬流量較大時(shí)，如果消能不完全，則有可能引起下游河床的嚴(yán)重沖刷，嚴(yán)重影響建筑物的安全。因此，對(duì)于隧洞出口消能問題，應(yīng)予以足夠的重視。 隧洞出口的消能方式很多，本設(shè)計(jì)中采用平臺(tái)擴(kuò)散消能。它由水平擴(kuò)散段、銜接段、消力池等部分組成。水平擴(kuò)散段使水流在平面上擴(kuò)散，以降低單寬流量，減少消力池的長度和深度；銜接段在從剖面上常做成自由射流下降的拋物線，而在平面上沿著平臺(tái)擴(kuò)散段繼續(xù)擴(kuò)散；消力池后面一般還需要做一段保護(hù)段，以保護(hù)河床免受沖刷。 襯砌結(jié)構(gòu)尺寸 隧洞襯砌的作用主要有：承受圍巖壓力及其他荷載，或加固圍巖共同承擔(dān)荷載，保持隧洞安全穩(wěn)定；平整圍巖表面，減少糙率，提高輸水能力；防止?jié)B漏；防止水流、空氣、溫度和干濕變化等對(duì)圍巖的沖刷和破壞作用。 在本樞紐中，圍巖條件中等，水頭較高，流速較大，隧洞斷面較大，作用水頭超過 20m，采用鋼筋混凝土襯砌。 襯砌的厚度應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度、抗?jié)B、構(gòu)造和施工要求分析確定。一般來說，單筋的鋼筋混凝土襯砌不宜小于 25cm，雙筋混凝土襯砌不宜小于 30cm，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般約為洞徑或跨度的 1/12～1/8，本工程取厚度為 1m 12 圖 導(dǎo)流隧洞斷面圖 圍堰設(shè)計(jì) 圍堰材料 堰殼材料要求較低，本工程中可采用隧洞開挖后的廢渣。防滲體與堰殼之間的反濾層設(shè)計(jì)可以適當(dāng)簡化，一般采用 1— 2層粒徑略加控制的沙礫石混合材料作為過渡層，以代替材料嚴(yán)格分級(jí)的反濾層。反濾層厚度取 ，防滲材料一般用粘土，本樞紐中兩岸黃土儲(chǔ)量豐富，可用黃土代替粘土。 設(shè)計(jì)斷面尺寸 上游圍堰斷面尺寸確定，考慮到堰高超過 20～ 30m，堰頂寬度取為 6m。圍堰坡度一級(jí)坡取為1:，據(jù)頂部 20m高處設(shè)馬道，寬 ，二級(jí)坡坡 度取為 1:。 心墻為土質(zhì)心墻，心墻斷面自上而下逐漸加厚，坡度一般為 1:～ 1:，本設(shè)計(jì)選用 1:。頂部厚度不小于 ～ ，考慮到水頭較高，本設(shè)計(jì)選用 3m。心墻頂部應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位 —，本設(shè)計(jì)選用 。心墻和堰殼體之間需設(shè)置反濾層。上游圍堰橫截面如圖 。 下游圍堰斷面尺寸確定，堰頂寬度取為 4m，圍堰坡度取為 1:。 心墻為土質(zhì)心墻，心墻斷面自上而下逐漸加厚，坡度一般為 1:～ 1:，本設(shè)計(jì)選用 1:。頂部厚度不小于 ～ ，本設(shè)計(jì)選用 2m。心墻頂部應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位 — ，本設(shè)計(jì)選用。心墻和堰殼體之間需設(shè)置反濾層。下游圍堰橫截面如圖 。 圍堰的防滲與防沖處理 在一般覆蓋層較深的河床上建圍堰，防滲問題是保證基坑安全工作的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)中，防滲體采用粘土心墻。 13 工程壩址河床覆蓋層厚 5～ 12m本設(shè)計(jì)采用混凝土截水墻。截水墻應(yīng)直達(dá)巖基，且基巖緊密連接。截水墻底的寬度，取為 2m。截水墻底部深入巖基 。 圍堰的上下游坡面采用碎石護(hù)坡防沖，厚度取 。圍堰詳見附錄 導(dǎo)流建筑物平面布置圖。 圖 上游圍 堰橫截面圖 圖 下游圍堰橫截面圖 導(dǎo)流建筑物的施工 圍堰的施工 圍堰填筑程序 先在河床的一側(cè)或者兩側(cè)向河床中填筑截流戧堤，戧堤填筑到一定程度，把河床束窄，形成流速較大的龍口，最后封堵龍口即為合龍。合龍之后，在戧堤全線上設(shè)置防滲設(shè)施，即為閉氣。然后在此基礎(chǔ)上，對(duì)戧堤進(jìn)行加高培厚，修筑成圍堰。戧堤填筑材料可采用導(dǎo)流隧洞開挖的石渣作為戧堤填筑材料。 填筑方法及技術(shù)要求和措施 圍堰的施工與一般土石壩沒有太大區(qū)別，通常包括鋪土、平土、灑水、壓 實(shí)和質(zhì)檢等工序。為了避免施工干擾，影響施工質(zhì)量，引起窩工，造成人力設(shè)備的浪費(fèi)，延誤施工進(jìn)度，通常采用流水作業(yè)法組織施工。 圍堰的閉氣施工措施 14 合龍之后，龍口部位的戧堤雖然已高出水面，但是仍有一部分河水穿過戧堤孔隙下泄，因?yàn)楸仨氝M(jìn)行閉氣工作，才能堵死滲透通道。 閉氣施工，一般采用反濾層的鋪設(shè)方法。首先在戧堤迎水坡拋填碎石，然后在碎石層上面拋填砂、粘土或砂壤土，直到基本堵死滲透為止。本工程壩址兩岸黃土較為豐富，可采用黃土代替粘土進(jìn)行拋填閉氣。拋填各種填料時(shí)，盡量使各層鋪料穩(wěn)定、均勻，這是閉氣 成功的關(guān)鍵。 圍堰拆除措施 圍堰的拆除工作，一般是在運(yùn)用期的最后一個(gè)汛期過后，隨著上游水位的不斷下降，逐層拆除圍堰背水坡和水上部分。在拆除的過程中，必須使圍堰的殘留面能夠繼續(xù)擋水，并維持穩(wěn)定，以免發(fā)生事故使基坑過早淹沒，影響施工。一般的土石圍堰的拆除可用挖土機(jī)開挖、爆破開挖或人工開挖。圍堰的最后拆除工作通常是在枯水期進(jìn)行的，最后殘留部分的拆除多用爆破法炸開一個(gè)缺口，然后逐漸將缺口拓寬，直到完全拆除為止。 隧洞的施工 隧洞開挖 隧洞開挖采用鉆爆開挖法中的正臺(tái)階 法，即把隧洞斷面分成 2個(gè)臺(tái)階，自上而下依次開挖。上部斷面鉆爆布孔與全斷面法基本相同，下部臺(tái)階的鉆爆因有兩個(gè)臨空面，爆破效果較好。因隧洞斷面尺寸較大，其下部臺(tái)階開挖可以采用露天深孔梯段爆破方法，以提高效率。 爆破后的石渣，利用裝巖機(jī)鏟渣，裝入梭式礦車，然后由牽引機(jī)車托運(yùn)礦車至棄渣料場(chǎng)自動(dòng)卸料 ,或運(yùn)至隧洞外再由裝載機(jī)裝入自卸汽車運(yùn)至棄料場(chǎng)卸料。 隧洞襯砌 本設(shè)計(jì)中隧洞洞軸線較長，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和施工能力限制，在襯砌施工時(shí)，一般沿洞軸線方向分段進(jìn)行施工。 隧洞襯砌的混凝土澆筑采用架立模板的方式 ?；炷翝仓戤吅髮⒐绊斘闯錆M混凝土的空隙和預(yù)留的進(jìn)出窗孔予以封堵。封拱的方法通常采用封拱盒封拱和混凝土泵封拱。 其它措施說明 度汛、過冰措施 本設(shè)計(jì)中的圍堰采用不過水圍堰，要求其攔斷全年洪水，保證主體工程全年施工。因此，在截流以后，就必須在下一個(gè)汛期來臨之前將圍堰修筑到設(shè)計(jì)高程，即攔洪高程，并靠圍堰度汛。在施工后期，導(dǎo)流隧洞封堵之后，則需要大壩起攔洪度汛的作用。 本設(shè)計(jì)中的河道有冰情，因此在施工期間特別是冬季，必須考慮到排冰措施。為了減少隧洞排冰時(shí)可能出現(xiàn)的冰塞現(xiàn)象和冰塊在圍堰上堆 積的可能性，必須考慮采取一些能夠保證減少冰塊厚度和強(qiáng)度的措施以促使冰塊被破碎成便于潛入孔口中的小冰塊。 封堵蓄水 當(dāng)主體工程完建或基本完建時(shí)，只有將臨時(shí)導(dǎo)流建筑物封堵，才能及時(shí)蓄水，按期受益。 15 封堵日期和設(shè)計(jì)流量 封堵日期與初期蓄水計(jì)劃有關(guān)，封堵日期由計(jì)算出來的蓄水歷時(shí)而定，但臨時(shí)性導(dǎo)流孔洞的封堵一般均在枯水期進(jìn)行。如果求得的封堵日期在洪水期，則應(yīng)進(jìn)一步研究洪水期封堵的可能性和合理性。一般來說，因洪水封堵非常困難，并且技術(shù)復(fù)雜，多改變?yōu)榭菟诜舛拢鄳?yīng)調(diào)整壩體施工進(jìn)度。由初 期蓄水計(jì)算可知，本設(shè)計(jì)導(dǎo)流隧洞封堵選在 4月 11 日。 封堵設(shè)計(jì)流量，一般可選為封堵期 10年或 20年一遇月或旬平均流量，也可根據(jù)實(shí)測(cè)水文資料分析而定。本設(shè)計(jì)中，選用 10%的月平均流量，即 3453 sm 。 封堵方式及措施 導(dǎo)流隧洞封堵方式是首先下閘封孔，然后澆筑混凝土塞封堵。 ①下閘封堵 常用的封堵閘門采用鋼筋混凝土整體閘門，用同步卷揚(yáng)機(jī)沉放。這種方式斷流快、水封好、方便可靠，特別是在庫水位上升較快的工程中被廣泛應(yīng)用。 ②澆筑混凝土塞 導(dǎo)流隧洞只需澆筑一定長度的混凝土塞，足以起永久擋水的作用即可。同時(shí)因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中隧洞斷面尺寸較大，為了防止混凝土塞因體積過大而產(chǎn)生溫度裂縫，應(yīng)分段澆筑?；炷寥淖钚￠L度，由極限平衡條件求出。通過計(jì)算取混凝土塞長度為 32m。 初期蓄水計(jì)算 初期蓄水計(jì)算是指臨時(shí)性導(dǎo)流隧洞封堵后至水庫開始發(fā)揮效益為止的階段。所謂水庫開始發(fā)揮效益，一般指達(dá)到發(fā)電或灌溉所要求的最低水位。 蓄水歷時(shí)計(jì)算，據(jù)此確定臨時(shí)泄水建筑物的最遲封堵日期。 對(duì)于初期歷時(shí)計(jì)算，應(yīng)按保證率較大的來水量考慮，一般采用頻率 為 80%— 90%的來流量。安全校核，則應(yīng)按攔洪庫容和有關(guān)規(guī)定選用幾率較小的來流量，通常選用 5%。 最遲封堵日期： 本設(shè)計(jì)按 85％的來流量推求，從規(guī)定發(fā)電日期 7月 1日，最低發(fā)電水位 500m向前推求。 到 7月 1日時(shí)，水庫水位達(dá) 500m，對(duì)應(yīng)庫容 m3； 6月份全月可蓄水： V=（ 407100） 30 24 3600= m3（其中 100 m3/s為封堵期下游供水要求 ）； 5月份全月可蓄水： V=（ 364100） 31 24 3600= m3； 所以，到 5月 1日，庫容須達(dá)到： V== m3； 4月份蓄水天數(shù)： ? ? 84 . 4 7 1 0 203 5 8 1 0 0 2 4 3 6 0 0VT Q ?? ? ?? ? ?天。 16 故，推算得到最遲封堵日期為 4月 11日。 基坑排水 基坑排水工作，在整個(gè)工程的施工組織中是一項(xiàng)很重要的工作。基坑排水時(shí)間及性質(zhì)，一般可分為：基坑開挖前的初期排水；基坑開挖及建筑物施工過程中的經(jīng)常性排水。 初期排水 初期排水主要包括基坑積水，圍堰及基坑滲水兩大部分。 基坑積水的排水時(shí)間主要受基坑水位下降速度的限制?；铀坏脑试S下降速度受圍堰種類、地基特性和基坑內(nèi)水深而定。水位下降太快，則圍堰或基坑邊坡中動(dòng)水壓力變化過大，容易引起坍坡；下降太慢，則影響基坑開挖時(shí)間。一般認(rèn)為，土圍堰的基坑水位下降速度應(yīng)限制在 —，預(yù)計(jì)排水天數(shù)為 7天。 排水設(shè)備一般常用離心式水泵。為運(yùn)轉(zhuǎn)方便，應(yīng)選擇容量不同的水泵，以便于組合運(yùn)用。確定排水設(shè)備容量后，要妥善地布置水泵站，以免水泵站布置不當(dāng)，降低排水效果，甚至水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長又被迫轉(zhuǎn)移，造成人力、物力和時(shí)間上的浪費(fèi)。一般初 期排水可采用固定式和浮動(dòng)式的水泵站。本設(shè)計(jì)中水深超過 6m，考慮采用浮動(dòng)式水泵站。 經(jīng)常性排水 基坑內(nèi)積水排干后，緊接著就要進(jìn)行經(jīng)常性排水。經(jīng)常性排水設(shè)計(jì)中，除了正確估算