1、一、工程概況本水庫(kù)是該流域水利水電建設(shè)規(guī)劃中的主體工程之一。壩址位于某鄉(xiāng)上游3km處，控制流域面積317km2，壩址處多年平均流量11.1m3/s，年徑流總量3.5108m3。本工程是一座兼有防洪、灌溉、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖效益的綜合開(kāi)發(fā)的水利樞紐工程。工程總庫(kù)容為1.6108m3，正常高水位130.0m，死水位112.0m，設(shè)計(jì)洪水位130.74m，校核洪水位132.4m，水庫(kù)有效庫(kù)容達(dá)1.0108m3，為年調(diào)節(jié)性水庫(kù)。該工程攔河壩的壩型為砼重力壩，電站布置在河床右側(cè)的非溢流壩段的后面，為壩后式布置，壩頂全長(zhǎng)315m，壩頂高程135m，其中左非溢流壩壩段長(zhǎng)度為100m，溢流壩段長(zhǎng)度為48m，右非溢

2、流壩段長(zhǎng)度167m，溢流壩段布置在河床中部偏左岸，設(shè)有3孔6m12m的弧形工作閘門，堰頂高程124m，壩底最大寬度為54m，消能方式為挑流消能，在壩后式廠房處，非溢流壩段的最大底度為46.6m，廠房最大寬度為13.7m，廠壩聯(lián)結(jié)段為4m。電站裝機(jī)容量為23200KW。引水壓力鋼管設(shè)在非溢流壩段內(nèi)，進(jìn)水口底板高程為95.0m，管徑1.75m，采用單機(jī)供水的布置方式。水輪機(jī)安裝高程85.0m，設(shè)計(jì)工作水頭36.0m，最大工作水頭45.0m，最小工作水頭27.0m。工程樞紐處地形及工程布置見(jiàn)圖1。二、基本資料1.工程水文資料該水庫(kù)庫(kù)容在1108m3以上，主壩工程為二級(jí)建筑物，壩址設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線，是根

3、據(jù)上游3km處水文觀測(cè)站實(shí)測(cè)某年最大一次洪水典型加以修正，以洪峰、洪量控制進(jìn)行放大而得。現(xiàn)將各設(shè)計(jì)頻率洪水過(guò)程線、施工設(shè)計(jì)洪水等水文資料列于表1表5。表1 壩址設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線 單位：m3/s 頻率時(shí)間1%2%5%10%20% 頻率時(shí)間1%2%5%10%20%010101055601381071068159617815218414611266877261574112660600438368276725044423028181160134099672350478352726181724923780634474366842519151211304824153403092409020141055366

4、7558852942334396101042342406308253208102748209276218175133洪 量（億m3）1.261.090.870.690.535421118016311888 表2 施工設(shè)計(jì)洪水成果 單位：m3/s 頻率（%）分期251020全年施工13409967325047月次年4月11508606004009月次年3月31623517511910月次年3月2631861338610月次年4月319252206157 表3 水文站實(shí)測(cè)歷年月平均流量 單位：m3/s 月年123456789101112合計(jì)年平均19625.788.4220.211.43.3815

5、.18.818.5716.47.513.092.97142.2511.819634.735.8718.811.61.8724.611.26.7612.312.519.48.02154.4812.9196417.512.210.815.945.874.251.320.96.134.153.203.97266.0522.219653.054.198.4016.821.659.311.111.25.793.303.072.72150.4912.519662.923.7610.513.635.517.58.425.993.353.052.522.30107.418.9519674.305.627.28

6、19.230.810.38.1214.83.925.153.713.46114.669.5519683.124.208.6823.347.921.411.55.054.274.773.152.71140.0511.719693.0716.36.917.5512.027.78.425.212.582.304.683.40100.28.3419705.053.118.4012.122.028.07.226.805.643.554.163.38109.389.1119713.369.0515.915.212.827.08.3210.816.04.986.264.30131.9711.019723.8

7、52.955.2514.630.444.815.95.204.526.695.903.58143.3712.019732.752.622.684.2121.312.811.07.083.623.275.363.3380.026.6719746.396.777.6114.210.922.88.609.273.013.822.892.6296.888.0719752.243.264.3515.68.7913.38.116.916.425.785.846.3986.897.2419765.137.948.0526.613.525.132.77.453.134.363.453.07140.4811.7

8、19772.524.7510.313.850.036.216.813.05.104.065.193.37165.0913.819782.813.029.0612.314.87.887.445.354.043.972.984.5078.156.5119796.906.7010.817.826.529.631.922.19.257.635.593.86178.6314.919803.244.2013.518.529.726.436.611.119.68.857.717.99187.3915.719814.616.567.509.7121.938.28.597.624.603.342.352.331

9、15.799.6519821.988.624.645.5615.217.77.5918.110.97.0613.66.98117.939.83合計(jì)95.0130.11200.06299.53523.89579.88309.54209.29150.57110.09114.0785.252807.28234.12平均4.526.209.5214.324.9427.6114.749.597.175.245.444.06133.6811.14表4 壩址水位流量關(guān)系曲線水位（m）84.384.685.086.087.088.089.090.091.092.093.0流量（m3/s）05502205008

10、5512801730237029903630表5 水庫(kù)容積曲線高程（m）9095100105110115120125130135面積（km2）0.1460.9551.7682.6323.4404.3505.2816.2877.2068.088容積（萬(wàn)m3）027595620603574552279351083014200180202.壩址地形地質(zhì)條件（1）左岸：地形自然坡度為1：1.52.0，覆蓋層23m，全風(fēng)化帶厚35m，強(qiáng)風(fēng)化加弱風(fēng)化帶厚5m，微風(fēng)化厚4m。（2）河床：巖面較平整。沖積沙礫層厚約01.5m，弱風(fēng)化層厚1m左右，微風(fēng)化層厚36m。河床縱剖面地形中，迎水面壩踵處巖面高程約在86

11、m左右，背水面壩趾處巖面高程約在83.5m左右。距壩趾下游15m處有一深潭。高程約81m，整個(gè)河床皆為微、弱風(fēng)化的花崗巖組成，致密堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，抗沖能力強(qiáng)。（3）左岸：地形自然坡度為1：2左右，覆蓋層46m，全風(fēng)化帶厚68m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚24m，弱風(fēng)化帶厚24m，微風(fēng)化厚112m。（4）壩基開(kāi)挖：強(qiáng)風(fēng)化層要全部挖除。壩基的開(kāi)挖范圍應(yīng)與建筑物的底部輪廓尺寸相適應(yīng)，開(kāi)挖的深度按壩底應(yīng)力和壩基強(qiáng)度而定。（5）壩后式廠房基礎(chǔ)：廠房設(shè)于壩后靠右岸的河床處，設(shè)計(jì)最低開(kāi)挖高程為7983m之間，全部處于微風(fēng)化新鮮基巖內(nèi)。3.主要施工條件（1）對(duì)外交通：目前已有兩條三級(jí)公路分別從兩岸經(jīng)過(guò)壩首和壩區(qū)。（2）施工電源

12、：目前已有35KV輸電線路有縣城架至G鎮(zhèn)，距壩址僅3km，施工用電可利用本縣電網(wǎng)中的水電，電源充足，質(zhì)量可靠。（3）主要建筑材料：本樞紐主壩為砼重力壩，壩體砼所需的卵石，在壩址上下游12km均可開(kāi)采，河砂在距壩址10km處的下游采集。庫(kù)內(nèi)盛產(chǎn)竹木，自給有余。僅水泥、鋼筋、機(jī)電設(shè)備等需要外購(gòu)。5.施工年限本工程主體部分的大壩和電站廠房，施工工期為兩年左右，準(zhǔn)備工程在第一施工年度的47月份完成，水庫(kù)在第三施工年度的汛后開(kāi)始蓄水，并在10月1日并網(wǎng)發(fā)電。三、施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)過(guò)程（一）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇1.施工導(dǎo)流建筑物級(jí)別的選定本工程根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889），以及本工程的級(jí)

13、別和圍堰工程規(guī)模，選定施工導(dǎo)流建筑物為級(jí)。2.施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的選擇根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889），以及導(dǎo)流建筑物的級(jí)別，選定導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為：20年一遇（P=5%）。（二）施工導(dǎo)流時(shí)段選擇根據(jù)本工程的特征條件采用分段圍堰法導(dǎo)流，中后期用臨時(shí)底孔泄流來(lái)修建混凝土壩。劃分為三個(gè)時(shí)段：第一時(shí)段，河水由束窄河床通過(guò)，進(jìn)行第一期基坑內(nèi)施工；第二時(shí)段，河水由導(dǎo)流底孔下泄，進(jìn)行第二期基坑內(nèi)施工；第三時(shí)段，壩體全面升高，可先由導(dǎo)流底孔下泄河水，底孔封堵以后，則河水由永久泄水建筑物下泄，也可部分或完全攔蓄在水庫(kù)中，直到工程完建。（三）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量及壩址處河床水位的選擇根據(jù)導(dǎo)

14、流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)和圍堰施工分期，選定施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為Q=235 m3/s。根據(jù)壩址水位流量關(guān)系曲線，采用內(nèi)插法得到Q=235 m3/s時(shí)的水位為86.09m，由于觀測(cè)點(diǎn)距壩址有300m遠(yuǎn)，考慮到坡降，選擇壩址處水位為86.39m。（四）施工導(dǎo)流方案的選擇根據(jù)樞紐的自然條件及壩體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工程的導(dǎo)流施工標(biāo)準(zhǔn)，選擇采用分段圍堰法施工，分為兩段兩期。第一期先圍左岸，包括左岸非溢流壩段和溢流壩段，進(jìn)行一期基坑內(nèi)施工；第二期圍河床右岸部分，包括右非溢流壩段（含廠房壩段），進(jìn)行二期基坑內(nèi)施工。本工程所在地，河流流量小，河床灘地寬，兩岸坡度緩，采用兩段兩期的施工導(dǎo)流方式完全可以滿足要求。（五）第一期導(dǎo)流設(shè)

15、計(jì)1.河床水面寬度及束窄度河床水面寬度由圖2所示確定為64m，束窄度取K=60%。圖2 單位（m）2.水利計(jì)算束窄度取K=60%，抗沖流速。（1）一期束窄段河床過(guò)流能力設(shè)計(jì)則過(guò)水?dāng)嗝婷娣e： （2）過(guò)水?dāng)嗝鏋樘菪危杭僭O(shè)邊坡為1:1，出口處渠底高程83.5m。假定水深為2.5m則： 假定水深為2.48m時(shí)，。束窄段河床平均流速：（3）束窄河床段上游水位壅高： （4）上、下游一期橫向圍堰堰頂高程：3.縱向圍堰長(zhǎng)度的擬定及圍堰軸線布置根據(jù)施工要求及場(chǎng)地條件，擬定縱向圍堰長(zhǎng)度為150m。縱向圍堰軸線位置在河床中部偏右岸約29m處，如圖2。4.圍堰斷面設(shè)計(jì)（1）縱向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸圖3 單位：mm圍堰主

16、體采用塊石、砂礫土料堆石體，防滲層為粘土斜墻，在粘土斜墻迎水位采用漿砌石護(hù)面。（2）上、下游橫向圍堰斷面尺寸上游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸圖4 單位：mm 堆石體采用塊石、砂礫土石料堆砌，防滲層為粘土斜墻，防沖采用漿砌石護(hù)面。下游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸圖5 單位：mm5.圍堰工程量的估算上游橫向圍堰長(zhǎng)度：36m下游橫向圍堰長(zhǎng)度：68m 縱向圍堰方量：長(zhǎng)150m （六）第二期導(dǎo)流水力計(jì)算本工程二期采用底孔導(dǎo)流，為了確保泄流能力，擬定采用2個(gè)底孔。1.底孔的布置及斷面尺寸的選擇根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)規(guī)范選定：底孔布置在主河床的溢流壩段中，底孔底板距基巖面的距離為2m。底孔進(jìn)口高程選定84.0m，出口高程

17、83.9m，底孔全長(zhǎng)57m。由水利學(xué)原理，判定底孔出流為有壓自由出流。其泄流能力計(jì)算公式為：，式中，（D為引化直徑）。底孔進(jìn)水口水頭損失系數(shù)為，閘門槽水頭損失，沿程水頭損失。時(shí)，出口處下游水位高程為86.39m，糙率取。(m)(m)斷面尺寸(mm)(m2)(m)(m)(m)(m)(m)(m3/S)(m3/S)906.144.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8712.22991.297185.594414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6252.47583.586167.1834.512.5313.710.9143.9

18、9570.370.2180.8353.3962.70476.206152.4133.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9613.13961.327122.65939.144.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8715.229139.833279.674414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6255.475124.322248.6434.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3965.704110.682221.3633.59.5311.710

19、.8143.48469.020.2600.8702.9616.13985.764171.539612.144.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8718.229175.418350.8364414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6258.475154.677309.3534.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3968.704136.725273.4533.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9619.139104.642209.289915

20、.144.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.87111.229204.913409.834414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.62511.475179.984359.9734.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.39611.704158.546317.0933.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.96112.139120.600241.20則底孔泄流量曲線如圖6（兩個(gè)底孔）。圖6 底孔泄流能力曲線圖考慮到施工強(qiáng)度及防洪要求，選定采用兩個(gè)34

21、.5的導(dǎo)流底孔。這樣既可以滿足施工期間導(dǎo)流的要求，又適當(dāng)減小混凝土的澆筑強(qiáng)度。2.二期導(dǎo)流水力計(jì)算（1）上游水位壅高值（2）上下游堰頂高程3.二期縱向圍堰的上、下縱段長(zhǎng)度及圍堰的軸線平面布置根據(jù)施工布置要求，定出縱向圍堰上縱段長(zhǎng)54m。縱向圍堰下縱段主要靠一期工程時(shí)在溢流壩段右邊導(dǎo)墻來(lái)承擔(dān)，右導(dǎo)墻長(zhǎng)38m，再在右導(dǎo)墻上接24m的土石圍堰。縱向圍堰上縱段軸線布置在一期縱向圍堰軸線左邊14m處，縱向圍堰下縱段軸線布置與右導(dǎo)墻軸線重合。4.圍堰斷面的結(jié)構(gòu)及尺寸（1）縱向圍堰上縱段剖面圖7 單位（mm）結(jié)構(gòu)材料與一期一致。（2）縱向圍堰下縱段剖面圖8 單位（mm）結(jié)構(gòu)材料與一期一致。（3）上游橫向圍堰

22、剖面圖9 單位（mm）二期上游橫向圍堰采用鋼筋石籠護(hù)面，粘土斜墻鋪蓋防滲，圍堰長(zhǎng)62m。（4）下游橫向圍堰剖面圖10 單位（mm）二期下游橫向圍堰結(jié)構(gòu)材料與一期下游圍堰相同，圍堰長(zhǎng)28m。5.圍堰工程量計(jì)算縱向圍堰上縱段： 縱向圍堰上縱段： 上游橫向圍堰：下游橫向圍堰： 二期圍堰總方量： 四、截流設(shè)計(jì)1.截流時(shí)間的選擇根據(jù)表3的水文資料及工程施工條件的要求，選定截流時(shí)間在第二施工年度的9月初。此時(shí)河流水量逐漸變小，進(jìn)入枯水期。2.截流流量的確定根據(jù)表3的水文資料，選取9月份的流量作多年經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。表7 截流經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表年份流量(m3/S)序號(hào)由大到小排列(m3/S)模比系數(shù)（1）（2）（3

23、）（4）（5）（6）（7）（8）196216.4119.62.7341.7343.0067564.5196312.3216.42.2871.2871.6563699.119646.13316.02.2321.2321.51782413.619655.79412.31.7150.7150.51122518.219663.35510.91.5200.5200.270422.719673.9269.251.2900.2900.084127.319684.2776.420.895-0.1050.01102531.819692.5886.130.855-0.1450.02102536.419705.64

24、95.790.808-0.1920.03686440.9197116.0105.640.787-.02130.04536945.519724.52115.100.711-0.2890.0835215019733.62124.600.642-0.3580.12816454.519743.01134.520.630-0.3700.136959.119756.42144.270.596-0.4090.16321663.619763.13154.040.563-0.4370.19096968.219775.10163.920.547-0.4530.20520972.719784.04173.620.5

25、05-0.4950.24502577.319799.25183.350.467-0.5330.28408981.8198019.6193.130.437-0.5630.31696986.419814.60203.010.420-0.5800.336490.9198210.9212.580.360-0.6400.409695.5總計(jì)150.57150.5721.473+5.728-5.7719.661019根據(jù)表7數(shù)據(jù)繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。圖11 截流流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線圖從頻率曲線上看出，曲線與大部分經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)配合較好，所以不用再進(jìn)矩法配線計(jì)算。從曲線上查得P=10%時(shí)，m3/S，即為截流設(shè)計(jì)流量。3.截

26、流過(guò)程設(shè)計(jì)本工程一期施工截流可不做考慮，從一期圍堰的平面布置圖上可知，上游橫向圍堰工程量較小，且緊靠左岸的灘地，枯水期灘地處基本無(wú)水，縱向圍堰在灘地上順?biāo)鞣较蛱钪掠螜M向圍堰可在靜水中填筑。二期施工截流時(shí)，戧堤軸線選在一期上游橫向圍堰與縱向圍堰相交的背水面坡腳處，龍口段設(shè)在主河槽偏右側(cè)。該處河床基巖出露，抗沖能力強(qiáng)，截留施工采用立堵法進(jìn)行。河床右岸有一條三級(jí)公路，所以截流時(shí)從河床右岸向龍口進(jìn)占，逐步束窄龍口，直至龍口合龍、閉氣。然后再進(jìn)行加固，填筑二期上游橫向圍堰，最后填筑二期下游橫向圍堰。五、施工渡汛為了確保工程能夠如期完成，并保證工程在施工期間能安全渡汛，須進(jìn)行施工調(diào)洪計(jì)算。求出一、

27、二期壩體施工時(shí)渡汛高程，以便在施工中對(duì)壩體工程和施工進(jìn)度及施工強(qiáng)度實(shí)行嚴(yán)格控制。1.壩體施工期臨時(shí)渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889）規(guī)定，選擇渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，即P=5%。2.施工調(diào)洪計(jì)算調(diào)洪計(jì)算方法采用單輔助線圖解法，設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線的頻率P=5%,起調(diào)水位為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量m3/S時(shí)的水位。從表1中選出P=5%，作設(shè)計(jì)洪水過(guò)程線圖。圖12 設(shè)計(jì)洪水位過(guò)程線（P=5%）（1）第一期施工渡汛，能滿足全年施工洪水m3/S的通過(guò)要求，第一期施工可不作調(diào)洪計(jì)算。（2）第二期工程施工渡汛，查下游水位流量關(guān)系曲線，當(dāng)m3/S時(shí)，下游水位為89.93m。經(jīng)流態(tài)校核，此流量上

28、，底孔泄流量按有壓淹沒(méi)出流計(jì)算。 圖13 下游水位與流量關(guān)系曲線圖六、導(dǎo)流底孔封堵 1.底孔封堵施工方案本工程采用下閘封孔，澆筑混凝土封堵的方式進(jìn)行底孔封堵。當(dāng)大壩整體高程施工達(dá)到124m以上并能由溢流壩段泄水時(shí)，且廠房進(jìn)水口閘門已安裝完畢后，可進(jìn)行下閘。通過(guò)對(duì)制造成本、制作工藝、啟閉機(jī)械能力等方面的考慮后，決定采用鋼筋混凝土整體閘門作為封孔閘門。采用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)沉放。臨時(shí)底孔是壩體的一部分，封堵時(shí)要全孔封堵，澆筑混凝土。為了確保封堵混凝土與洞壁之間有足夠的抗剪力，采用鍵槽結(jié)合。2.封堵時(shí)間及蓄水計(jì)劃（1）封堵時(shí)間導(dǎo)流底孔的封堵時(shí)間安排在枯水期。根據(jù)本工程的施工進(jìn)度要求在第三施工年度汛期后開(kāi)始蓄

29、水，并在10月1日并網(wǎng)發(fā)電。所以本工程的封堵時(shí)間選在第三施工年度的8月份。（2）蓄水計(jì)劃蓄水歷時(shí)計(jì)算，按表3給出的多年各月來(lái)水量在保證率為85%時(shí)，將這些水量依次累計(jì)，對(duì)照水庫(kù)容積曲線與水位線關(guān)系圖及滿足發(fā)電要求，可確定臨時(shí)泄水建筑物的封堵時(shí)間，繪出圖14中的曲線1。校核庫(kù)水位上升過(guò)程中大壩施工的安全渡汛及據(jù)此擬定大壩施工進(jìn)度。大壩施工渡汛校核洪水標(biāo)準(zhǔn)選用20年一遇（P=5%）的月平均流量；核算時(shí)以導(dǎo)流臨時(shí)建筑物封堵日期為起點(diǎn)，用順推法繪制水庫(kù)蓄水曲線2。大壩全線澆筑高程過(guò)程線，如圖14中的曲線3（應(yīng)包絡(luò)曲線2）。圖14 水庫(kù)蓄水高程與歷時(shí)曲線圖1水庫(kù)蓄水高程與歷時(shí)關(guān)系曲線；2導(dǎo)流泄水建筑物封堵后壩體渡汛、水庫(kù)蓄水高程與歷時(shí)關(guān)系曲線；3壩體澆筑進(jìn)度曲線。序號(hào) 工程項(xiàng)目工程量第一施工年度第二施工年度第三施工年度單位數(shù)量 4567891011121234567891011121234567891011121前期準(zhǔn)備 2一期圍堰填筑 3一期基坑開(kāi)挖和排水 4左非溢流壩段澆筑5溢流壩段和導(dǎo)流底孔澆筑6二期縱向圍堰填筑7二期截流和橫向圍堰填筑8右非溢流壩段和廠房澆筑9二期庫(kù)區(qū)清理10底孔封堵及水庫(kù)蓄水11機(jī)組發(fā)電及收尾工程表8 工程施工進(jìn)度表