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1、目 錄1概述12 氣象水文資料13 施工導流方式34 上游圍堰設計44.1 圍堰布置44.2堰斷面設計4堰頂高程確定4圍堰剖面設計54.3圍堰結構設計54.4 堰體荷載計算64.5 堰體穩定校核計算65 圍堰施工措施85.1 上游圍堰施工措施85.2 下游圍堰施工措施86工程量清單和資源配置91概述巫山縣千丈巖梯級水電站工程是一座以發電為主，同時兼顧農田灌溉、人畜飲水和城市防洪等功能的具有綜合效益的水利水電工程。工程位于湖北省建始縣、重慶市奉節縣和巫山縣交界附近，其壩址位于巫山縣廟宇鎮紅椿鄉放馬村陰灣河上游，壩址距巫山縣城約76km，距廟宇鎮約23km，距湖北建始縣城46km。本工程總裝機3.2、67萬KW，年發電量12170萬KW.h。水庫正常庫容369萬m3，總庫容405萬 m3，巫山縣千丈巖梯級電站工程屬等小（1）型工程。千丈巖梯級水電站主體工程標段包括：大壩樞紐工程（包括常態混凝土雙曲拱壩及混凝土重力敦等）、壩后一級電站地面廠房樞紐、右壩肩引水隧洞等。其中攔河壩由擋、泄水建筑物和取水建筑物組成，擋、泄水建筑物包括擋水砼雙曲拱壩、溢流閘孔，建基面高程1668.0m，壩頂高程1733.5m,最大壩高65.5m，壩頂長度147m。施工導流方式采用一次斷流、隧洞導流的方式。導流隧洞布置在右岸，長145.28m，導流隧洞斷面為城門洞型，凈空斷面尺寸設計為1.82.32m，導流洞進口頂拱高3、程EL1678.58，出口頂拱高程EL1675.32m。導流隧洞采用5年一遇枯水時段（11月、12月3月、4月）的最大分期洪水流量為導流洪水標準，設計流量為18.6m3/s（見招標文件）。上游圍堰設計為重力式圍堰結構形式，堰體采用混凝土、漿砌石結構，50cm厚面板C20混凝土防滲；下游圍堰設計為土石圍堰結構形式，采用填筑粘土斜墻防滲。2 氣象水文資料千丈巖流域處在奉節縣、巫山縣以及湖北的建始縣境內，地處高山。根據巫山縣氣象站統計（1971年2000年），多年平均降水量1053.5mm，年日照1542小時，多年平均氣溫18.2，歷年最高氣溫42.8，最低氣溫-6.9。實測最大風速22m/s，以東4、北風為主。千丈巖河屬山溪性河流，其洪水由暴雨形成，洪水發生時間與暴雨一致。每年4月下旬開始進入汛期，洪水多集中在六、七、八這三月，每年10月以后，副高南移，降雨強度減弱，難以形成大洪水。因流域地處山區，且河谷深切，岸坡陡峭，河道較短，河床比降大，洪水匯流時間短，河槽調蓄能力小，水流湍急，暴雨洪水迅疾，河水陡漲陡落明顯，一次洪水多呈尖瘦形單峰過程，洪水歷時多在20小時左右，具有山區洪水的特性。具體參見設計提供二一一年千丈巖梯級電站工程度汛方案。表1 壩址水位流量關系H（m）1672167316741676167816801682Q（m/s）04.1319.4104289555893表2 千丈巖電5、站壩址分期洪水成果表 單位：m3/s時段 P（%）3.35.01020123月4.694.022.961.984月50.242.429.918.6510月18416813911111月22.318.712.97.75表3 5、6月份洪水成果表 單位：m3/s 位置P（%）壩址五級隧洞進口五級廠房5月6月5月6月5月6月2022.426.841.149.1457.869.01032.1135.758.965.582.892.1圖1 千丈巖壩址水位庫容曲線圖2 千丈巖導流隧洞泄流曲線3 施工導流方式千丈巖梯級水電站主體大壩工程原施工導流方式采用一次斷流、隧洞導流的方式。導流隧洞布置在右岸，長1456、.28m，導流隧洞斷面為城門洞型，凈空斷面尺寸設計為1.82.32m，導流隧洞采用5年一遇枯水時段（11月、12月3月、4月）的最大分期洪水流量為導流洪水標準，設計流量為18.6m3/s。計劃安排枯水期2011年10月下旬進行截流和上下游圍堰的施工，其中上游圍堰堰頂達到EL1679.18m即可滿足枯水期設計流量為18.6m3/s的過流要求。鑒于導流洞為枯水期導流使用，最大下泄流量為18.6m3/s。可滿足枯水期度汛要求，而汛期導流則要求壩體在2012年汛前壩體整體澆筑至EL1703m度汛高程。實現壩體擋水安全度汛。且由于大壩的優化設計致使壩址向上游偏移了約10m，導流洞進口與壩址上游面距離（圍7、堰有效布置寬度）不到20m。在考慮布置空間和堰體種類結構，上游圍堰無法難以土石圍堰結構形式，而采用混凝土重力式圍堰的結構形式，以盡量節省空間。2011年10月11日業主、監理、設計及施工四方周生產例會上，應業主及監理方要求，將上游圍堰堰頂高程降至EL1678.83m，因此導流洞過流量尚達不到枯水期5年一遇洪水頻率標準。4 上游圍堰設計4.1 圍堰布置上游圍堰平行于壩軸線（垂直于水流方向）20m布置，圍堰坡腳距基坑上游開口線13.8m，圍堰上游堰腳落于原取水壩（取水用小型攔河壩）進水口處。圍堰在導流洞進口左岸坡處形成一個轉角布置于其上。圍堰軸線長度30m。4.2堰斷面設計堰頂高程確定（1）導流洞8、設計洪水位：根據圖2，千丈巖導流洞泄流曲線，查得當導流洞達到設計18.6 m3/s的過流量時，導流洞進口水位為EL1679.18m。（2）堰頂超高的計算：由中國水利水電出版社水工建筑物第三版第207頁,關于堰頂超高的計算公式表明;堰頂超高由波浪爬高、水位壅高e及安全加高A三部分組成。圍堰安全加高的計算可根據中華人民共和國水利水電工程圍堰設計導則(DL/T5087-1999)關于臨時建筑物工程級別確定安全加高的列表,大致確定出上游圍堰的安全加高值按五級臨時性建筑物來選定。設計波高 計算風速（m/s）。是指水面上10m處10min的風速平均值。采用氣象資料最大風速計算，取=22m/sD風作用于水域9、的長度，稱為吹程或風區長度,為自堰前到對岸距離。近似取吹程D=5B(5倍圍堰長度，B=37.8m)。取吹程D=0.19km。 =0.455m 波浪爬高 由于圍堰上游為垂直邊坡，所以其設計波高即為其波浪爬高。水位壅高 =綜合摩阻系數，一般取值范圍(1.55.0),計算時可取3.6； 設計風速,按22m/s計算；吹程。按0.19km計算；堰前水域平均水深,上游圍堰平均水深一般為57m。計算時取定=6m；風向與軸線法線方向夾角，圍堰軸線方向為西北朝向東南，查氣象資料，該地區風向一般為東北方向，兩方向垂直，所以風向與法向方向近乎為0，計算時可取=0 =3.6=0.015m圍堰安全加高 關于臨時建筑物工10、程級別確定安全加高的列表,大致確定出上游圍堰的安全加高值按4級臨時性建筑物來選定。確定A=0.5m。取值見下表4-1；堰頂超高 =表4-1水工建筑物安全加高列表壩的級別、正常運行1.51.00.70.5非常運行0.70.50.40.3確定安全加高A=0.5m。 將波浪爬高、水位壅高、安全加高的數值代入堰頂高程的計算公式,得出堰頂超高值=，因此確定上游圍堰堰定高程EL1680.15m，為便于施工，確定上游圍堰堰頂高程EL1680.2m，應業主及監理要求，上游圍堰堰頂高程與導流洞進口洞頂高程平齊，即EL1678.58m。4.2.2圍堰剖面設計上游圍堰按重力式圍堰設計，堰高5.58m，堰頂高程EL111、678.58m，堰基高程EL1673m，堰頂寬度2m，下游坡比1:0.7，堰基寬度5.91m，上游圍堰堰軸線長度30m，圍堰下游基腳距壩址基坑上游開口線約13.1m。4.3圍堰結構設計 上游圍堰采用重力式圍堰設計，漿砌石和混凝土混合結構。圍堰基礎（1.5m高范圍）采用C15三級配混凝土澆筑，其標號與左岸重力墩相同；圍堰堰身采用M7.5漿砌石砌筑；堰身迎水面澆筑0.5m厚的C20二級配混凝土面板防滲。為降低壩體揚壓力，保證堰體穩定。圍堰可在堰中設置一條橫縫，不設縱縫。為減小堰體揚壓力和防滲考慮。在堰基前側開挖出（0.8m0.8m，寬高）的截水槽，截水槽內回填C15三級配混凝土。 圖4-1 上游圍12、堰結構圖4.4 堰體荷載計算上游重力式圍堰設計，主要考慮其以下荷載：堰體自重、靜水壓力、揚壓力、這三種主要荷載。波浪壓力較小，可暫不考慮。堰體自重：從上圖可以看出堰體自重可分為三個部分的面積。 其自重： 靜水壓力：揚壓力：不設置帷幕灌漿孔也不設置排水孔，因此不考慮揚壓力折減系數，計算可取，從上圖中可以看出，揚壓力可做如下計算： 所以揚壓力4.5 堰體穩定校核計算圍堰堰基礎所在高程為EL1673m，根據地質資料，該地層為T1d2-3 含頁巖條帶、泥質灰巖、T1d2-4的生物碎屑灰巖、頁巖，巖石較堅硬。其強度指標：灰巖承載力特征值3.54.0MPa，條帶狀灰巖或泥灰巖3.03.5MPa，將堰基下挖13、至EL1673m高程，基本削除強風化巖層面，將堰基坐落于弱風化巖層上部。表4-2 物理力學參數建議值表項目（巖性）抗剪斷強度摩擦系數承載力彈性模量變形模量泊松比密度比重fcfMapGPaGPam3/sT1d2-3 (泥灰巖)0.800.850.70.650.703.03.55.56.055.50.152.662.67T1d2-4（灰巖）0.850.900.850.70.753.54.078670.122.662.68根據地質資料其巖性從而選取相應的參數接觸面摩擦系數=0.65、抗剪斷摩擦系數=0.8及抗剪斷凝聚力=0.7MPa。抗剪強度公式，其抗滑穩定安全系數 符合穩定要求。抗剪斷公式，其抗滑14、穩定安全系數 符合穩定安全要求。圖4-2 上游圍堰結構圖5 下游圍堰設計5.1 圍堰布置下游圍堰垂直于河流方向布置，圍堰下游迎水面貼近導流洞出口布置，圍堰軸線長度25m。5.2 圍堰斷面設計5.2.1堰頂高程確定（1）導流洞設計洪水位：導流洞出口水位高程為EL1674.59m，由于導流洞在遇超標洪水時為滿泄，導流洞出口洞前水位即為下游設計洪水位。（2）堰頂超高的計算：關于堰頂超高的計算公式同樣為堰頂超高由波浪爬高、水位壅高e及安全加高A三部分組成。設計波高 計算風速（m/s）。采用氣象資料最大風速計算，取=22m/sD風作用于水域的長度，吹程D=5B(5倍圍堰長度，B=25m)。取吹程D=0.15、1km。 =0.367m 波浪爬高 由于圍堰下游迎水坡坡比為1:0.35，坡比較小，所以其設計波高即為其波浪爬高。水位壅高 =吹程。按0.1km計算；堰前水域平均水深,上游圍堰平均水深一般為45m。計算時取定=4.5m；風向與軸線法線方向夾角，圍堰軸線方向為西北朝向東南，該地區風向一般為東北方向，計算時取=45 =3.6=0.0014m圍堰安全加高 關于臨時建筑物工程級別確定安全加高的列表,大致確定出上游圍堰的安全加高值按4級臨時性建筑物來選定。確定A=0.5m。取值見下表4-1；堰頂超高 = 因此確定上游圍堰堰定高程EL1675.46m，為便于施工，確定上游圍堰堰頂高程EL1675.5m5.16、2.2圍堰剖面設計下游圍堰按重力式混凝土過水圍堰設計，堰頂高程EL1675.5m，堰基高程EL1673m，堰頂寬度3m，上下游坡比均為1:1.5，堰基寬度10.5m，下游圍堰堰軸線長度29.6m。5.3 圍堰防滲設計下游圍堰閉氣防滲采用粘土斜墻壓蓋土工膜（彩條布）的方式防滲，首先在土石碴填筑的戧堤迎水面鋪設土工膜，鋪設完成后土工膜用大塊石壓蓋固定，之后在迎水面鋪填粘土壓實，實現閉氣。為達到圍堰的防沖要求，在粘土斜墻的基礎上再鋪填一定厚度的大塊石實現圍堰的護腳和護坡。圖5-1 下游圍堰典型斷面圖6 圍堰施工措施6.1 上游圍堰施工措施上游圍堰采用重力式圍堰，漿砌石和混凝土結構形式，其底板基礎混凝17、土標號為C15三級配，高1.5m。上游圍堰堰體采用M7.5漿砌石砌筑。堰體迎水面澆筑50cm厚C20面板混凝土防滲。圍堰施工前首先對圍堰堰基進行一定的開挖，由于重力式圍堰主要利用自身自重進行擋水，因此需要將河床和兩岸坡堰基進行下挖，原則上將上下游圍堰堰基下挖應基本剝離表層強風化巖層，將堰基坐落于弱風化巖層上部。根據該部位巖石地質條件，確定堰基高程EL1673m。河道截流后，首先利用在土石碴填筑的戧堤迎水面鋪填粘土實現初步閉氣（即土石子圍堰），將河水引至導流洞泄流。子圍堰閉氣后將基坑內的水通過小型潛水泵排出基坑外，隨即開始上游圍堰堰基的開挖。堰基開挖采用挖機和人工進行開挖，采用風鎬撬除強風化松散18、的巖石，局部風鎬和挖機無法挖除的部位，可進行淺孔爆破進行開挖。隨著堰基的下挖，在堰基上游部位可開挖一個排水坑，其高程低于堰基底部。坑內常備數臺潛水泵進行排水，保證基礎混凝土的澆筑施工堰基開挖完成后則開始對圍堰底板基礎C15混凝土進行澆筑。由于基礎混凝土澆筑方量較小，并根據現場實際地形情況，混凝土的澆筑入倉采用挖掘機入倉或搭設溜槽聯合入倉的方式。圍堰長度為30m，因此底板混凝土分兩倉進行澆筑。堰基礎混凝土澆筑完成后，則進行堰體M7.5漿砌石的砌筑。原則上利用壩肩開挖料，但從右壩肩目前巖層情況多為薄層狀灰巖，層厚均不超過10cm，該種巖石原則上不能用于堰體漿砌石的砌筑。因此，在巖石不符合要求的前提19、下必須從料場選取較好塊石運至圍堰處施工。漿砌石砌筑施工嚴格按照漿砌石作業施工技術交底的要求進行施工，堰體漿砌石砌筑完成后，再其上游澆筑50cm厚C20面板混凝土。面板混凝土采用挖機入倉，人工振搗。面板混凝土高4.08m，分兩層澆筑，每層高度2m。面板混凝土采用3015小型組合鋼模架設，模板固定采用外撐鋼管的形式。6.2 下游圍堰施工措施下游圍堰采用土石圍堰結構形式，防滲閉氣采用粘土斜墻填筑和土工膜防滲。利用填筑的下游戧堤向迎水面鋪設土工膜，并在其基礎上填筑粘土壓實，實現閉氣。5m截流的戧堤寬度為2.5m，上下游坡比也為1:1.5，戧堤頂高程與下游圍堰堰頂等高。戧堤即做為圍堰的主要結構，所以戧堤20、過程中盡量選擇塊石填筑，尤其為堰基選擇較大塊石，以形成較好的基礎。土工膜采用人工鋪設，大用塊石壓蓋固定。之后利用戧堤形成的工作面向堰體迎水面傾倒粘土，粘土選擇料場上較好的黃泥土。粘土傾倒完成后，挖掘機在圍堰迎水面對粘土斜墻進行壓實作業，并隨后挖裝塊石進行護腳和護坡的施工。7工程量清單和資源配置上下游圍堰工程量主要包含上游圍堰C15三級配混凝土澆筑、堰基（肩）開挖、灌橫縫橡膠止水、橫縫隔瀝青杉板等；其具體工程量如下所示:表6-1 上下游圍堰工程量清單序號項目名稱單位數量備 注1上游圍堰項目1.1底板C15三級配砼m3261.351.2C20二級配砼m361.21.3堰基（肩）覆蓋層開挖m3428.7830%土方比例計算1.4堰基（肩）石方開挖m3188.4970%石方比例計算1.5止水槽開挖m319.20.8寬、0.8m深設計1.6M7.5漿砌石m3358.392下游圍堰項目參照招標文件圍堰施工需投入設備如下：表6-2 上下游圍堰工程量清單序號設備名稱型號數量備 注1挖掘機（三一）315c12挖掘機（柳工）22013裝載機（臨工）95314小型拌和機300L15砂漿攪拌桶200L16振搗器70mm27振搗器50mm48手風鉆YT2869風鎬1510柴油空壓機3.5m3311自卸汽車15t4