1、尼爾基水利樞紐施工組織設計說明書1 基本資料 1.1、施工條件1、 工程地理位置及對外交通狀況尼爾基水利樞紐位于黑龍江省與內蒙古自治區交界的嫩江干流上，壩址右岸為內蒙古自治區莫力達瓦達斡爾族自治旗尼爾基鎮，左岸為黑龍江省訥河市二克淺鄉，下距工業重鎮齊齊哈爾市公路里程約189Km。嫩江發源于大興安嶺伊勒呼里山，由北向南流經黑龍江、內蒙古、吉林三省（自治區），在黑龍江省肇源縣三岔河匯入松花江，干流全長1370Km，流域面積29.7萬Km2。樞紐壩址以上控制流域面積6.64萬Km2，占嫩江流域總面積的22.4%，多年平均徑流量104.7億m3, 占嫩江流域的45.7%。本樞紐工程對外交通較為便利。左

2、岸有國家鐵路齊齊哈爾富裕加格達奇線路經訥河市，齊齊哈爾至訥河鐵路里程為150km。訥河市火車站至壩址公路相連，其中現有25km國家三級公路需改、擴建后可以利用，另有4km公路需新建。右岸下游有公路通向壩址，齊齊哈爾東陽尼爾基鎮，公路里程189km,但大部分路等級低，需經改（擴）建后才能滿足工程的施工要求。2、 施工場地條件本樞紐地處大興安嶺東南麓丘陵區向松嫩平原區的過渡地帶。左岸為二級侵蝕堆積階地，除沿江高程195m以下坡度較大外，高程195230m為緩坡，稍有起伏。右岸為一低矮的環形白土山臺地，臺面寬約11.5m，高程195228m，比高1045m，除嫩江渡口至壩址上游沿江成陡坡外其余地形平

3、緩。下游側分布有一級侵蝕堆積階地和高漫灘，前者地面高程184187m，比高25m，因此壩址區左右岸地形比較平坦開闊，具有良好的施工布置場地，施工條件比較方便。3、 樞紐布置和主要建筑物尼爾基水利樞紐工程主要由主壩、副壩、溢洪道、水電站廠房及灌溉輸水洞（管）等建筑物組成。工程等別為一等工程，主要建筑為級，地震設防烈度為度。大壩總長7180 m，最大壩高 41.5 m。其中，主壩為瀝青混凝土心墻土石壩，壩頂長度1676 m，左、右岸副壩為粘土心墻土石壩。泄洪建筑物為開敞岸坡式溢洪道，布置在右岸白土山臺地上，長875.5m，寬166.0m，設11個泄流孔，單孔寬12m。堰頂高程199.80 m，溢洪

4、道最大下泄流量為20300 m3/s。水電站為河床式電站，裝有四臺ZZA725-LH-642型水輪發電機組，單機容量62.5 MW。樞紐建筑物型式及尺寸見下表1.1-1。4、 施工期通航、過木及供水（1） 施工期通航、過木經調查壩址處嫩江上、下游無通航、過木要求。但壩址下游約1.0km的施工區范圍內有溝通兩岸交通的浮橋和碼頭各一座，在工程施工期間將不能運營。因此工程建設期間擬在壩址下游1.5km處修建一座跨江大橋，既能滿足工程施工需要，亦解決了該地區兩岸交通問題。（2） 施工期通航、過木經調查壩址處嫩江上、下游無通航、過木要求。但壩址下游約1.0km的施工區范圍內有溝通兩岸交通的浮橋和碼頭各一

5、座，在工程施工期間將不能運營。因此工程建設期間擬在壩址下游1.5km處修建一座跨江大橋，既能滿足工程施工需要，亦解決了該地區兩岸交通問題。（3） 供水本工程分兩期導流，一、二期導流期間對下游河道用水不產生影響。根 表1.1-1 主要建筑物尺寸圖（1）攔河壩（2）泄洪建筑物主 壩壩型：瀝青混凝土心墻土石壩壩頂高程（m）：221.00最大壩高（m）：41.50壩頂長度（m）：1807.31溢洪道型式：岸坡溢洪道堰頂高程199.80孔數孔寬（孔m）：1112消能方式：底流消能副壩壩型：粘土心墻土石壩壩頂高程（m）：221.00最大壩高（m）：23.00壩頂長度（m）：5372.69（3）電站（4）灌

6、溉建筑物廠房型式：河床式主廠房尺寸（長寬高m）：149.0026.1060.64裝機容量（臺MW）：462.50左岸灌溉管型式：有壓隧洞孔數尺寸（孔m）：12.6洞長（m）：178.10開關站型式：戶外中式尺寸（長寬m）6273左岸灌溉洞型式：有壓隧洞孔數尺寸（孔m）：13.6洞長（m）：732.08據施工總進度安排導流底孔于第五年4月10日下閘，水庫開始蓄水，同年5月15日首臺機組開始發電運行。因此在此期間嫩江上游河水在壩址處全部截斷，為滿足下游用水要求，經水庫興利調節計算，水庫蓄水期間，按75%保證率計算，4月份要求水庫放流2.28m3/s，5月份放流 117.87m3/s。根據上述供水流

7、量，結合施工導流條件，本設計階段采取臨時導流底孔放流，閘門控制泄量的方案向下游供水，滿足其用水量要求。當第一臺機組發電后，由機組發電的泄流來保證下游用水量。5、 天然建筑材料該地區天然建筑材料豐富，壩址上、下游的左、右岸河灘地有儲量豐富的砂石料，且大都分布在距壩址15km范圍內。壩址左岸的二級侵蝕堆積階地和右岸白土山臺地上分布有豐富的土料。壩址右岸有儲量豐富的石料，主要分布在距右副壩4.05.0km范圍內，石料巖性主要為花崗巖和花崗巖閃長巖。本地區缺乏堿性石料，在1993年的可研設計時曾在壩址上游17.5km處普查到堿性石料場，但經過本階段進一步勘察后，發現堿性石料的可利用和開采條件差，因此放

8、棄該料場，工程所需的堿性骨料采取購置的方式。經調查可從哈爾濱水泥廠新明礦購置。上述料場的砂礫料和石料用于填筑壩體，質量和儲量均滿足要求，但砂礫石料用作混凝土骨料則缺少大于40mm的粗骨料，需人工碎石予以補充。壩址處左、右岸土料儲量豐富，質量滿足工程需要。6、 大宗材料 經調查，本工程所需鋼材可由齊齊哈爾建筑公司購買；木材可由尼爾基鎮或訥河市木材公司購買；水泥可由哈爾濱水泥廠購買；油料可由尼爾基鎮或訥河市的石油公司購買；爆破材料由扎蘭屯購買，堿性骨料由阿城市購買。7、 供水、供電條件（1） 供水 本階段設計對嫩江水質作了試驗分析，試驗結果見表1.1-2。結果表明拌和混凝土及其它生產用水僅作沉淀處

9、理即可使用，生活用水需經水廠凈化處理后使用。表1.1-2 水質試驗結果表總含鹽 量(mg/l)硫酸根離子含 量(mg/l) PH值氯離子含量(mg/l)硬度（毫克當量）總堿度固形物含量(mg/l)水化學類型水質侵蝕性評價26.913.907.42.90.930.9773.3含碳酸鈣鈉型水溶出性侵蝕（2） 供電 經調查尼爾基鎮現有110kv變電站位于尼查公路南側1.0km處，距離壩址約3.0km。左岸訥河110kv變電站位于訥河市東3km處，距離壩址約40km，二克淺鎮沒有110kv變電站，現有線路只是10kv供電。因此整個工程施工期用電擬從尼爾基鎮110kv變電站接引。1.2 自然條件1.2.

10、1 水文、氣象、冰情條件（1） 水文嫩江流域徑流主要來源于降水補給，其年內分布與降水分布相一致，年徑流主要集中在69月份，占全年徑流總量的70%左右。暴雨是形成嫩江流域洪水的主要原因。暴雨多發生在78月份，約占83.7%，其中7月份最多，占60%，6月份和9月份也有暴雨發生，但為數較少，約占16.5%。暴雨的一次降雨過程在三天左右，主要雨量集中在一天，一天雨量占三天雨量的90%左右。尼爾基以上流域的洪水主要由暴雨形成，春季融冰形成的春汛洪水遠小于夏秋雨洪。洪水多數由多次天氣系統降雨后遇強度更大的一次暴雨而形成，洪水過程線以矮胖單峰居多，多數年份洪峰為23次，主峰一般在78月。一次洪水過程一般長

11、達30多天，主要集中在15天內。嫩江流域多年平均降水量400500mm，壩址附近多年平均降水量474.8mm，最大年降水量886mm，最小降水量296mm。本流域降水年內分布極不均勻，主要集中在69月，占年降水量的80%以上，78月降雨量集中，占年降水量的50%以上，冬季降水很少，僅占多年的5%以下。本工程施工期洪水時段按水文特性分為春汛期，即4月1日4月30日；汛前期，即5月1日6月20日；大汛期，即6月21日9月30日；汛后期，即10月1日10月31日；枯水期，即11月1日次年3月31日。各時段不同重現期流量見表1.2-1；壩下游300m處水位、流量關系見表1.2-2。施工期月、旬平均流量

12、成果見表1.2-3。（2） 氣象嫩江流域處于中高緯度地區，全年有一半時間處于冬季，氣候嚴 寒，夏季則溫濕多雨。根據流域內氣象資料分析，年平均氣溫自下游 向上游，自平原向山區遞減。尼爾基地區多年平均氣溫為1.5，氣溫年內變化大，最冷月與最暖月溫度相差可達4045。年內最高氣溫多出現在7月，極端最高溫度達-40.4。尼爾基水利樞紐處于山區向平原過渡的山口地帶，春秋季節多風沙。地面風向以NENW為主，其中尤以NNE居多。多年平均風速為2.53.9m/s，歷年最大 風速25.0m/s，多年平均最大風速為17.7m/s。表1.2-1 施工期各時段不同重現期洪峰流量成果表 單位(m3/s)分期時 間P=0

13、.5%P=1%P=2%P=5%P=10%P=20%春汛41430440037003190240018201250汛前51620535046503940300023001610大汛6219301140098808360636048803420汛后101103125102200189014801170861枯水期111331601545487408346280表1.2-2 壩址下游300m處水位流量關系表水 位(m)182.0182.5183.0183.5184.0184.5185.0流 量(m3/s)8016030051580011401640水 位(m)185.5186.0186.5187.0

14、187.5188.0188.5流 量(m3/s)22603000410055007360955012000水 位(m)189.0189.5190.0190.5190.83流 量(m3/s)1490017900211002430026500嫩江流域的霜、雪分布與氣溫分布一致，初霜期一般出現在8月下旬到9月上旬，終霜期一般在5月中旬到6月下旬，一般年份無霜期約在100200天之間。本流域初雪一般在9月下旬至10月上旬，終雪一般在4月下旬至5月中旬。該地區季節性凍土開始凍結時間一般在1011月，開始融結時間一般在67月，多年平均最大凍土深度251cm，多年平均凍土深度210cm。主要氣象特征見表1.

15、2-4。1.2-3 施工期月、旬平均流量成果表（19511998年） 單位：m3/s月旬QpP=5%P=10%P=20%四月586505399上180104595中842633359下12601070717五月14401160573上16801460523中1090877709下2430984543六月15801080855上1500922576中16301180793下228016901050七月225016201190上22301480910中196016101180下230018701630續表1.2-3 施工期月、旬平均流量成果表（19511998年） 單位：m3/s月旬QpP=5%P

16、=10%P=20%八月238017501470上254020501580中385023701460下250019201360九月223015901180上226017201200中225021701260下17601440947十月948853497上14101270705中1050855534下758502348十一月306165128上394292201中305143112下20111478.7 （3） 冰情尼爾基壩址河段一般在10月下旬開始氣溫轉負，出現流冰，持續時間為1416天；11月中旬開始封江，穩定封凍期125175天，平均為155天，第二年春季氣溫回升，于4月中旬開江，一般流冰期

17、為10天左右，最遲在4月末流冰結束。該河段冰特征情值見表1.2-5和1.2-6。表1.2-5 尼爾基站冰情特征統計表項目封凍期（天）流冰期封江期（月日）開江期（月日）冰厚（米）冰塊尺寸（長寬）（m）開江形式秋季（天）春季（天）歷年最大（早）175291110 314 91.52200100武開江約占統計年份的60%歷年最小（晚）1374311 274 240.785030多年平均15515.76.411 124 161.1211355注：尼爾基水文站位于壩址下游300m表1.2-6 阿彥淺站冰情特征統計表項目封凍期（天）流冰期封江期（月日）開江期（月日）冰厚（米）冰塊尺寸（長寬）（m）開江形式

18、秋季（天）春季（天）歷年最大（早）174242411 14 11.60200100武開江約占統計年份的55%歷年最小（晚）1352311 224 230.965035多年平均15113.88.111 114 151.2211355注：阿彥淺水文站位于壩址上游32km1.2 .2地形、地質條件壩址區兩岸山體低矮，河谷呈不對稱“U”型谷，谷底寬約1770m。嫩江于壩址前分為兩股水流，主流靠近右岸，支流位于中央，平水期江水面寬度為450m和120m。河谷左側有一寬約90m的牛軛湖，汛期與主流相通。平水期江水位高程183.66m，水深約13m。河谷中分布有島狀心灘，地形平坦，地面高程185188m，高

19、出江水面14m。在河谷中部埋藏有深切的嫩江古河谷，埋藏谷寬約1300m，上覆以砂卵礫石為主的全新統沖積層，厚度2040m。在埋藏谷兩側分布有掩埋基座階地，階面高程174181m，左側掩埋基座階地寬約286m，上覆砂卵礫石層厚29m，右側掩埋基座階地寬約224m，上覆砂卵石層厚28m。左岸為二級侵蝕堆積階地，在距岸邊300800m處存在一埋藏谷，地面略顯低洼，谷深約4649m。上覆中新統沖洪積層，厚度2049m。以黃土狀壤土和黃土狀粘土為主，埋藏谷內發育有淤泥質粘土和含泥砂礫石等地層。右岸為一低矮白土山臺地，上覆以粘土和含泥砂礫石為主的下更新統沖洪積層。河谷中的地下水為孔隙潛水，賦存于砂卵石中，

20、埋藏深度一般為15m。左右兩岸的地下水多在下部砂與含泥砂礫石層中，埋藏較深，弱承壓，承壓水頭一般為28m。深切河谷和左右兩側掩埋基座階地基巖以花崗閃長巖為主；左岸基巖以花崗片麻巖、花崗閃長巖和花崗巖為主；右岸基巖為變質雜巖和花崗閃長巖，局部為花崗巖。各類基巖巖質較堅硬，但其完整性差，巖石較破碎。樞紐區共發現斷層有97條，其規模均不大，寬度一般為0.50.6m，大多由斷層泥、巖屑和碎塊巖組成。2 施工導流2. 1 導流 在建筑物的全部施工過程中，導流不僅是貫徹始終的，而且是整個水流控制問題的核心。所以在進行施工導流設計時，應根據工程的基本資料，擬定可能選用的導流方式，確定導流設計標準、劃分導流時

21、段，確定設計施工流量，著手導流方案布置，進行導流的水力計算，確定導流攔水和泄水建筑物的位置和尺寸，通過技術經濟比較，選定技術上可靠，經濟上合理的導流方案。2.1.1 導流標準導流設計流量的大小，取決于導流設計的洪水頻率標準，通常也簡稱為導流設計標準。施工期可能遭遇的洪水，是一個隨機事件。如果標準太低，不能保證工程施工安全；反之，則使導流工程設計規模過大。不僅導流費用增加，而且可能因其規模太大而無法按期完成，造成工程施工的被動局面。因此，導流設計洪水標準的確定，實際上就是在經濟性與所冒風險大小之間加以抉擇。規范規定，設計臨時性水工建筑物所采用的洪水標準，應根據其保護對象的結構特點、導流方式、工期

22、長短、使用要求、淹沒影響及河流水文特性等不同情況。必要時，還應考慮可能遭遇超標準洪水時的緊急措施。也就是說，應根據工程的主客觀條件，統籌規劃、全面分析、慎重確定。一 導流標準的選擇方法1 頻率法的設計施工洪水流量是根據選擇的設計頻率確定。其方法是依據永久建筑物的設計等級，確定臨時導流建筑物的級別，從而確定相應的設計頻率。2 重現期法確定的方法和步驟和頻率法大體上相同，只不過根據重現年來確定施工設計洪水而已。本處采用重現年法，設計資料主要采用尼爾基站實測的資料。二 導流建筑物等級尼爾基水利樞紐工程為一等工程，擋水建筑物為一級建筑物。按水利水電工程組織設計規范（SDJ338-89）(以下簡稱規范)

23、規定，相應的施工導流建筑物為級建筑物。根據規范和水利部水電設計總院對尼爾基水利樞紐可行性研究報告（增補本）（以下簡稱可研報告）審查意見及中國國際工程咨詢公司組織專家組對可研報告（修訂本）評估意見，并結合本設計階段的具體情況確定各種條件下的導流標準。三 導流建筑物的設計洪水標準 一期導流建筑物：一期導流建筑物包括土石圍堰和導流明渠。由于本河流水文實測資料系列較長，進度安排的主壩段一期土石圍堰僅渡一個汛期且并未處在關鍵施工階段。因此根據規范，導流建筑物洪水標準采用所要求洪水重現期低限值，即10年洪水重現期。另外根據可研報告審查意見：“同意一期導流土石圍堰設計洪水標準為全年10年一遇洪水標準，”,因

24、此本階段設計一期導流建筑物的設計洪水標準確定為大汛10年重現期洪水，相應流量為4880m3/s。 二期導流建筑物：二期導流建筑物包括土石圍堰和導流底孔。根據施工進度安排二期土石圍堰和導流底孔只使用一個枯水期，枯水期10年和20年重現期流量分別為846m3/s和408m3/s，而二期截流圍堰安排在汛后10月中旬填筑，截流標準采用10月中旬5年重現期流量為534 m3/s，大于枯水期10年和20年重現期流量，因此二期導流建筑物的洪水設計標準采用截流標準。b 截流標準 本工程施工分兩期導流，一期為明渠導流，二期為臨時底孔導流。進度安排一期圍堰9月初開始填筑，9月底截流。根據本工程的截流工程規模和河流

25、水文特性及可研報告評估意見，截流時段采用9月下旬5年重現期旬平均流量，即947 m3/s。二期圍堰10月中旬填筑并截流，與一期截流標準選擇依據相同，采用10月中旬5年重現期旬平均流量，即534 m3/s。c 壩體施工期臨時渡汛標準按規范當壩體筑高到不需要圍堰保護時，壩體施工應滿足臨時渡汛洪水標準要求。本工程一期施工導流期間，工程施工至第三年汛前土石壩體填筑高程已高出圍堰高程，壩前攔洪庫容大于1.0108m3，按規范對于土石壩壩體施工期臨時渡汛洪水標準應大于100年重現期。根據本工程具體情況的河流水文特性，可研階段設計時選用100年重現期渡汛標準。并且可研報告的審查及評估意見，同意在一期導流期間

26、，壩體渡汛洪水標準為100年重現期，因此本設計階段確定一期導流壩體攔洪渡汛標準仍為大汛100年重現期洪水，相應流量為9880 m3/s。二期采用臨時導流底孔導流。二期圍堰和臨時底孔只運行一個枯水期，至春汛期壩體攔洪渡汛，該時段的工程施工導流由溢洪道渲泄春汛洪水。此時壩前攔洪庫容遠大于1.0108 m3。考慮到工程已處于關鍵施工階段，可研階段設計時選用200年重現期渡汛標準。并且可研報告的審查及評估意見，“同意導流明渠的壩體填筑高程應滿足攔擋春汛200年一遇洪水位的要求”。因此本階段設計確定二期導流期間壩體施工期臨時渡汛標準仍為春汛期200年重現期洪水，相應流量為4400 m3/s。2.1.2

27、導流方式的定性分析 一、大壩施工導流方式導流方式選擇，應當是工程總體設計的一部分。因為導流方式選擇得是否恰當，不僅對于導流費用有重大影響，而且對于整個工程設計，施工總進度和樞紐總造價都有重大影響。因此導流方式選擇不僅應使導流費用最小，而且應使總體效果最優。一般應遵循以下原則：1）根據壩址自然條件（地形、地質、水文等）及水工布置特點，因地制宜地選擇導流方法。2）選定的導流方式應使整個樞紐施工進度最快、造價最低。3）應使整個工程施工有足夠的安全度和靈活性。4）盡可能滿足施工期國民經濟各部門的綜合要求，如通航、過木、過魚、供水等。5）施工方便，干擾小。符合國情，技術可靠。 根據尼爾基壩址水文條件、地

28、形、地質條件、樞紐類型及布置、河流綜合利用要求，可進行以下幾種導流方案比較： 利用河谷形狀系數選擇導流方式： 施工導流手冊所采用的河谷形狀系數 Kk=壩頂長/最大壩高A. Kk4.5且河谷不對稱時，采用分期導流C. Kk=3.04.5可采用隧洞導流、明渠導流、分期導流，或且幾種導流方式結合。本工程Kk=5372.69/23=233.594.5，且河谷為不對稱的“U”形谷，明顯屬于B類情況。壩址處河床寬闊，河谷寬約1770m，綜合分析壩址地形、地質條件，施工洪水特點及水工樞紐布置情況等，確定本工程施工采用分期導流方式。原可研階段設計時對采用兩期導流和三期導流作了綜合分析和比較，推薦了兩期導流方案

29、。根據可研報告審查意見：“同意采用分兩期導流方案”。因此本階段設計施工導流仍采用分兩期導流方案。即一期明渠導流，二期底孔導流。四 導流建筑物布置布置導流明渠時，應注意以下問題：（1） 量利用有利地形，使明渠工程量最小：盡量避免使渠線通過不良地質區段，特別應注意滑坡崩塌體，保證邊坡穩定，避免高邊坡開挖。在河灘地上開挖的明渠，一般均需設置外側墻，其作用與縱向圍堰相似。外側墻必須布置在可靠的基礎上，并盡量使其能直接在干地上施工。（2） 明渠軸線應順直，以使渠內水流順暢平穩：應避免采用S型彎道。關于轉彎半徑，進出口方向，以及與圍堰坡腳距離的要求，均與明流隧洞相似。對于軟基上的明渠，渠內水面到基坑水面之

30、間最短距離，應大于兩水面高差的2.53.0倍，以免發生滲流破壞。出口消能問題，也應受到特別重視。（3） 導流明渠應盡量與永久明渠相結合：當樞紐中的混凝土建筑物采用岸邊式布置時，導流明渠常與電站引水渠和尾水渠相結合。（4） 必須考慮明渠挖方的利用：對于大型導流明渠，此問題很重要，實際上，在選擇導流方式時，就應充分考慮這一問題。（5） 防沖問題：在良好巖石中開挖出的明渠，可能無需襯砌，但應盡量減小糙率。軟基上的明渠，應有可靠的襯砌防沖措施。有時，為了盡量利用較小的過水斷面而增大泄流能力，即使是巖基上的明渠，也用混凝土襯砌。（6） 在明渠設計中，應考慮可能采用的封堵措施：雖然用于河道截流的各種方法，

31、均有可能用于明渠，但因明渠是在干地上施工的，通常均在明渠中布置閘墩，采用下閘封堵方式。有些工程在明渠中直接修建部分壩體，并預留導流底孔，最后加以封堵。布置底孔時：孔口總過水面積由水力計算確定。單孔尺寸根據不同的孔口布置方式，由結構分析而定。允許底孔占壩段的寬度與壩高有關。壩高70m以下，底孔寬度應小于壩段寬度的60%；壩高70m以上，底孔寬度應小于壩段寬的50%。早期工程的底孔，通常均布置在每個壩段內，結構計算簡圖為封閉框架。導流底孔高程一般比最低下游水位低一些，主要根據通航、過木及截流要求，通過水力計算確定。a 一期導流：一期為明渠導流，一期圍堰圍護右岸廠房及絕大部分壩體的施工，圍護長度約1

32、575m，占主壩總長的87%。設計的導流明渠為平底坡明渠，渠底寬有150m、190m和240m三個可選方案，渠底高程182.00m。明渠布置在左岸灘地上，左岸灘地地面高程一般在186.00m，在天然狀態下受汛期常遇洪水（5年重現期以下洪水）影響小，因此明渠施工可不需圍堰保護進行。但是由于左岸灘地為強透水砂礫石層，明渠施工需對該層采取防滲措施，以保證明渠施工在旱地上進行。另外左岸灘地上砂礫石層覆蓋較薄（69m），明渠段壩體基礎防滲墻和帷幕灌漿施工較容易，因此明渠段壩基防滲工程可一并同明渠開挖和防護工程安排在施工準備期內完成，如此可以減輕后期缺口壩段的冬季施工難度。b 二期導流：二期為臨時底孔導流

33、，二期圍堰維護一期導流明渠的壩體缺口段。臨時導流底孔布置在右岸廠房的安裝間下部，共設2個88的方型底孔，導流底孔進口底板高程為181.00m，出口底板高程為176.65m。2.1.3 導流建筑物的設計2.1.3.1 一期導流建筑物a) 上下游圍堰圍堰結構型式及布置：一期圍堰圍護廠房及主壩壩體的絕大部分，圍護長度約1575m。圍堰采用土石結構型式。上游圍堰長1650m，布置于主壩軸線上游123m處，下游圍堰長約1649.36m，布置于主壩軸線下游約157m處，縱向圍堰長100.17m。本階段設計除縱向圍堰外，上、下游圍堰不與壩體結合。圍堰填筑料主要是利用導流明渠開挖的中砂和砂礫石混和料，截流戧堤

34、為堆石。設計圍堰邊坡為1：2.5，堰頂寬10m。上游橫向圍堰迎水側采用50cm厚拋石防護，拋石下部設20cm厚砂礫石反濾層。縱向圍堰是導流明渠的右堤，因此采用與導流明渠相同的防護措施，即迎水側設置1.0m厚鋼筋石籠，石籠底部設置0.3m厚碎石墊層。上、下游圍堰的堰頂高程分別為191.57m和187.70m，最大堰高分別為10.7m和6.4m。圍堰基礎防滲型式選擇：壩址處河谷中部、埋藏著古嫩江深切河谷，埋藏谷寬約1270m，上覆砂礫石層厚3037m。深埋河谷兩側分布有掩埋基座階地，左側基座階地寬310m，上覆砂礫石層厚69m，右側基座階地寬220m，上覆砂礫石層厚36m。砂礫石層為強透水層，滲透

35、系數K=10200m/d。廠房布置在右側基座階地上，因此廠房圍堰基礎需作防滲處理。經比較廠房圍堰基礎（自截流戧堤頂開始）采用高噴灌漿防滲墻防滲，上部與堰體土工膜相接，下部至巖基結束。另安裝間與主壩連接的翼墻左側，主壩體基坑內再做一道縱向高噴灌漿防滲墻與上、下游圍堰基礎防滲墻相接，以形成一道封閉的防滲墻體，保護廠房施工。土石主壩圍堰基礎，原可研設計時并未作防滲處理。本階段設計經分析認為，主壩基礎清除表層壤土或砂壤土后，大部分區域地面高程已處于常水位以下，因此為保證壩體填筑在干地上進行，需對圍堰基礎作防滲處理。土石主壩的大部分位于河谷中部埋藏谷上部，因此圍堰基礎防滲深度應根據基礎防滲流量和基坑排水

36、能力，經技術和經濟比較后確定。經分析基礎防滲深度選擇了5m、8m、和10m情況下，對土石壩基礎層填筑時段的5年重現期洪水流量進行滲流量計算，計算結果見表2.1-1。經分析確定上、下游圍堰基礎防滲深度為10m。土石主壩圍堰基礎防滲型式，則根據壩址處地形、地質條件，比較了高噴灌漿防滲墻和鋸槽土工膜防滲結構兩個方案。后者造價低，防滲效果較好，因此選用該方案。但該方案是采用鏈條式鋸槽機開槽，人工放置土工膜，施工工藝較復雜，施工速度較慢。表2.1-1 滲流量表防滲深度（m）滲流量（m3/s）100.58780.96151.529b) 導流明渠導流明渠布置在左岸基座階地的上覆砂礫石層上，進度安排明渠需渡過

37、3個汛期和3個春季流冰期，而且明渠段壩體填筑需在冬季進行。因此明渠的布置、結構尺寸和防護型式等不僅要滿足渲泄導流設計洪水的沖刷和避免春季流冰產生冰塞要求，而且尚應考慮冬季對填筑缺口段壩體的施工難度問題。導流明渠初步設計：明渠設計底寬待定，渠底高程182.00m，左側邊坡1：2.0，右側邊坡1：2.5。導流明渠設計洪水標準為大汛10年重現期，相應流量為4880m3/s，渡汛洪水標準為大汛100年重現期，相應流量為9880 m3/s。明渠需采取防沖措施，因渠道的天然抗沖流速僅為12m/s，要能滿足設計泄量的防沖要求，必須做好護砌設計。防護形式比較了鋼筋石籠、現澆混凝土及預制混凝土板等3種型式，最后

38、確定采用鋼筋石籠作防護。防護范圍和厚度根據力學計算和導流模型試驗確定，上游自一期圍堰坡腳以上50 m，采用50cm厚鉛絲籠作防護，左側與左岸岸坡相連接至190.48m高程，右側與上游圍堰樁號為K上1+472.59m相接，寬度共計437.50m。壩體明渠段渠底、兩側邊坡以及下游圍堰堰腳以下400m的扇形范圍內采用1.0m厚鋼筋石籠作防護。下游防護范圍，左側至為保護明渠水流對左岸的沖刷而修筑的堆石防護堤堤頂，右側至下游圍堰樁號為K下1+390.00m處。另外石籠下部均設30cm厚碎石墊層。明渠底寬確定：根據本工程的具體情況，經綜合分析選擇了明渠底寬240m、190m和150m三個方案進行比較。渠底

39、高程為182.00m來進行水利計算。對上述3個方案綜合分析（結合其工程造價）結果見表2.2-1。已知壩址處河段春季平均最大流冰塊長113m，寬55m ,對渠底寬240m方案基本滿足春汛排冰要求，但缺口段壩體冬季填筑量大，難于在第五年春汛之前實現春汛洪水標準要求。對渠底寬190m和150m方案，春季排冰均需采取破冰措施，搶缺口壩體的施工難度相對較小，滿足導流及進度要求，但這兩方案從水力學條件分析，150m方案較190m方案明渠內水流流速大，對建在砂礫石層軟基上的明渠，其防護工程規模相對較大，安全運行的可靠度較低，經綜合分析后選擇渠底寬190m 方案。表2.2-1 明渠底高程182.00m不同渠底

40、寬度情況比較表項目渠底寬度（m）150190240排冰情況破冰破冰不破冰上游圍堰高程(m)P=10% Q=4880m3/s191.39190.48189.77由上表可知，底寬150m與底寬190所得的上游圍堰高度相差0.91m，而底寬190m與240m所得的上游圍堰高度相差0.71m。它們之間相差不大，故需計算工程造價來進行經濟性比較。比較成果如下表2.2-2。 對明渠水面曲線的計算本次設計采用分段累計法： 其計算公式如下： 見水力學P 詳細的計算過程見計算書。表2.2-2 明渠不同底寬方案的造價比較底寬（m）項目150190240明渠造價（萬元）21212460.753633.75上游圍堰造

41、價（萬元）2003.7851651.061399.57縱向圍堰造價（萬元）63.36647.56436.675下游圍堰造價（萬元）496.017496.017496.017總造價（萬元）4684.1684655.3914839.262由上表可看出，當底寬為190m時造價最小，故選取190m為明渠底寬。c) 選定明渠導流方案的水利計算成果成果如下表2.2-3和表2.2-4。（計算方法見水力學P302）表2.2-3 明渠上游水位與上下游圍堰高程計算表Qbm1m2hniyh048801902.524.770.02200.192825.02進口水 位h上水位壅 高上游水位 hu上游圍堰高程Hu下游圍堰

42、高程H下6.790.697.48190.48187.80表2.2-4 明渠泄流曲線計算表流量10002000300040005000600070008000900010000水位3.394.765.846.767.598.359.079.7610.4211.062.1.3.2 二期導流建筑物a) 上、下游圍堰 圍堰結構型式：二期圍堰圍護導流明渠壩體缺口段。圍堰采用土石結構型式。上游圍堰長255m，布置于主壩壩軸線上游約76m處，下游圍堰長200m，布置于主壩壩軸線下游約68m處。上、下游圍堰均采用粘土斜墻作防滲，設計的斜墻邊坡為1：3.5，堰體為堆石，均與壩體相結合，設計邊坡為1：1.3。上、

43、下游圍堰的堰頂高程分別為191.57m和187.80m，最大堰高分別為9.57m和5.8m，堰頂寬分別為15.32m和10.00m。圍堰基礎防滲型式：主壩軸線左岸基巖上覆砂礫石層厚69m，為強透水層。二期導流設計洪水標準時，上游水位為189.00m，下游水位為184.03m，因此為保證主壩壩體在旱地施工（明渠底高程為182.00m），圍堰基礎亦作防滲處理。設計考慮二期圍堰基礎防滲與導流明渠施工時的壩體段基礎防滲相結合，因此基礎防滲體需在導流明渠施工時形成，二期導流時再與二期圍堰堰體的防滲粘土斜墻相接，形成一道全封閉防滲結構。經比較，圍堰基礎采用高噴灌漿防滲墻作防滲。b) 導流底孔導流底孔設計：

44、底孔的進口位于廠房擋水壩內，底孔的進口底板高程綜合考慮了泄流、截流及防淤的要求，因此取略低于河床地面高程（181.40m）布置，確定為181.00m。由于底孔布置在廠房安裝間下部，因此底孔的孔口尺寸除應滿足渲泄導流和截流標準流量洪水外，尚應滿足廠房安裝間的布置要求。安裝間共設置了兩個壩段，長度分別為25m和21.5m，考慮到底孔水流流態因素，底孔布置需占用安裝間底層房間，安裝間的建基高程為173.50m，上層房間的底板高程為186.79m，因此底孔宜在上述兩個高程（高差為13.29m）之間布置。經水力學計算，共需布置2個88m底孔，并集中布置在25m長的壩段內。設計的導流底孔進口為平底坡段，進

45、口頂部設有橢圓曲線以形成喇叭口，改善其水流條件布置在廠房安裝間上游側的擋水壩段內。由于底孔位于安裝間的下部，因此底孔的布置應滿足安裝間布置及結構設計要求。通過安裝間部分的底孔為平底坡段，要求頂板高程不高于184.65m（取184.65m），底板高程為176.65m。底孔的上、下水平段通過坡角為21的陡坡相接，連接處采用16m半徑的圓曲線過渡。底孔的上水平段長11.37m，陡坡段長17.26m，下水平段長43.37m。總長72.00m。底孔的形狀如下圖： 底孔泄流屬于隧洞泄流的一種。隧洞泄流水流的流態主要有有壓流、無壓流和介于兩者之間的半有壓流。對于一定的隧洞，其流態決定于上下游水位的高低。本工

46、程導流底孔的設計流量為534m3/s，相應導流洞出口水位183.51m，而出口底板高程為176.65m，孔頂為184.65m，所以出口水位不會淹沒孔頂，即為自由出流。隨著泄流量的增加，要經過無壓流、半有壓流和有壓流三個階段。經判斷底孔屬于短洞、陡坡的形態。（本次設計不詳細計算半有壓流的情況）第一種情況：無壓流的計算無壓流的上限流量為見水利水電工程施工組織設計手冊1P499式中pc半有壓流的下限臨界壅高比，為管道進口底以上水深與管道高度之比； 流量系數，取0.64；進口豎向收縮系數，取0.72；Ad，d管道斷面面積、高度。 計算得出Qpc=236.33m3/s,相應的控制水深為9.6m。短洞無壓

47、流的計算公式為： 見水力計算手冊P402式中b矩形隧洞過水斷面的寬度，當過水斷面為非矩形時，b=k/bk； hk臨界水深； k相應于hk的過水斷面面積； s淹沒系數，當下游水位較高，已淹沒進口的收縮斷面，使該處水深hc0.75H0時，為淹沒出流，s值與比值hc/ H0有關；當hc0.75H0時，為自由出流，s=1，當淹沒時，hc可近似的以下游水位減進口底板高程而得； hc進口斷面處的水深； m流量系數，決定于進口翼墻的型式、上游水庫或渠道的過水斷面面積與隧洞過水斷面面積之比，一般取m=0.320.36，若進口翼墻較平順，斷面縮窄較小，應取較大的m值，反之應取較小的m值。本次設計取m=0.34。

48、第二種情況：有壓流的計算有壓流的下限流量公式： 見水利水電施工組織設計手冊1P500 式中局部損失系數； 有壓流出口水頭比；本次設計取0.85。Fc上游臨界壅高比，采用經驗值1.5。算得QFc=713.732m3/s。有壓流的泄流能力計算公式： 見水力計算手冊P395 式中有壓流流量系數； 隧洞出口斷面面積 T0上游水面與隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水頭v02/2g之和，一般可認為T0T； hp隧洞出口斷面水流的平均單位勢能，hp=0.5a+p/， 這里 p/=0.5a，故hp=a=8m； 其中a出口斷面洞高； p/出口斷面單位壓能。底孔的泄流曲線計算表如下表2.3-1。表2.3-1 底

49、孔泄流曲線表流量（m3/s）100200300400500534進口水深(m)2.694.275.606.787.878.22流量（m3/s）600672.661427.45180020002200進口水深(m)8.889.5911.72716.49419.50622.836由上表可知，二期截流后的水流全部從底孔過流，流量Q=534m3/s，此時上游水深為189.22m，所以上游圍堰高程為H上=189.22+水位壅高=189.22+1=190.22m；下游水深為183.76m，故下游圍堰高程為H下=183.76+1=184.76m。3 施工截流本工程施工采用兩期導流，一期為190m寬明渠過流，

50、二期為2個88m的臨時底孔過流。因此本工程施工導流需進行兩次截流。本次設計僅對二期截流進行水力計算，一期截流只作介紹。截流方法一般分為平堵和立堵兩種。因為立堵截流不需要架橋，施工簡單，截流費用低，又根據本工程特點，二期截流方式選用立堵（河道不寬、流量不大）。截流時間的確定一般應考慮以下原則：1） 盡可能在較小流量時截流，但必須全面考慮河道水文特性和截流前后應完成的各項控制性工程要求，合理使用枯水期。2） 對于有通航、灌溉、供水、過木等特殊要求的河道，應全面兼顧這些要求，盡量使截流對河道綜合利用的影響較小。3） 有冰情的河道，為了避免招致截流和閉氣工作的復雜化或失敗，一般不應在流冰期截流。 截流

51、設計流量的確定，通常按頻率法確定，也即根據已選定的截流時段，采用該時段內一定頻率的某種特征流量值作為設計流量。一般地，多采用5%的頻率設計。實際上，應根據截流時間和截流重要性選擇設計標準。如果截流時間選在枯水期前段，頻率標準可低一些。如果在汛前迎水期截流，則標準應取高一些。3.1 一期截流根據施工總進度安排，一期土石圍堰于第一年九月初開始填筑，九月底圍堰截流閉氣，截流標準選用九月下旬5年重現期旬平均流量947m3/s。本階段設計考慮，圍堰首先截斷左側支流，截流在河床右側主河道處進行。采用兩側進占立堵截流方式，龍口設在右側主流覆蓋層較薄處（約26m）。3.2 二期截流 二期截流為截斷明渠水流，江

52、水由導流底孔渲泄。根據施工洪水特點及施工總進度安排，二期圍堰于第四年10月初開始填筑，10月中旬截流閉氣。截流標準采用10月中旬5年重現期旬平均流量543 m3/s。經水力計算，單戧堤立堵進占截流時，龍口處水流最大平均流速為4.987 m/s，截流最終落差為4.27m，龍口最大拋石粒徑為1.15m。3.2.1 二期截流的水力計算拋石截流計算的主要任務是確定拋投體的尺寸和重量，而拋投塊的穩定計算國內外廣泛采用的是伊茲巴什公式，即 (1) 詳見課本施工組織管理P58式v石塊極限抗沖流速； a石塊化為球形的粒徑； 分別為石塊和水的容重； K綜合穩定系數。由上式可知，拋投塊體的粒徑與抗沖流速的平方成正

53、比，也就是說，拋投塊體的粒徑在很大程度上取決于龍口流速。因此研究龍口流速變化規律有很重要的意義。截流的水力計算中龍口流速的確定一般有圖解法和三曲線法兩種。本次二期截流水力計算采用三曲線法：一、 合龍中截流設計流量的組成一般情況下，截流設計流量Q0由四部分組成Q0= Q+ Qd+ Qs+ Qac (2) 式中Q龍口流量；Qd分流量（分流建筑物中通過的流量）；Qs戧堤滲透流量；Qac上游河槽中的調蓄流量。 由于Qs和Qac不計算，則有： Q0= Q+ Qd二、 三曲線法計算龍口流速推導龍口流速公式分兩步進行。先推導龍口流速與上下游落差的關系，然后再推導龍口流速與龍口寬度的關系。在推導公式之前，先對

54、計算斷面進行假定：CC斷面為龍口流速計算斷面，并假設出現淹沒流時，該斷面水位與下游水位相同，若出現非淹沒流，CC斷面水深為臨界水深（圖一）。（一）龍口流速V與上下游落差Z的關系在立堵截流過程中，龍口斷面由梯形斷面逐漸過渡到三角形斷面，水流流態又從淹沒流過渡到非淹沒流。下面，將龍口流速分別按淹沒流、梯形非淹沒流以及三角形非淹沒流推導流速公式。1、 流流速V1。如圖一所示，CC斷面落差與下游落差Z相同，則CC斷面淹沒流流速為： （5）式中流速系數， =0.850.95； Z下游落差。2、梯形斷面非淹沒流 （6）由于，令，則上式可寫為 式中ZCCC斷面臨界落差； H上游水頭（護底頂部高程以上）； Y

55、相對臨界落差的平方根，按下式計算： （7）式中 CC斷面動能修正系數。常取 =1.0； Q龍口流量，按（2）式或（21）史計算；n戧堤端部邊坡系數。其余符號同前。3、三角形斷面非淹沒流 （8）由（5）（8）式可繪制VZ曲線（圖三）。由（5）式可繪淹沒流VZ線（曲線1）。由（6）和（7）式，可繪梯形斷面非淹沒流VZ線（曲線2）。由（8）式可繪實現斷面非淹沒流VZ線（曲線3）。顯然，曲線1是一條上升曲線，曲線3是一條下降曲線，曲線2是先上升而后下降。這是由于y隨Z的增加而減小對于矩形斷面，；對于三角形斷面，隨著戧堤進占到三角形斷面（Z增加），y將減小到 。三條曲線有三種組合方式：當三條曲線相交于一

56、點時（圖三a），最大流速Vmax出現在三角形斷面剛形成時；當曲線2在C點之下時，（c點為曲線1和曲線3的交點），Vmax出現在梯形斷面（圖三b）；當曲線在A點之上時，Vmax出現在三角形斷面形成之后（圖三c）。 圖三 最大流速出現規律（二）龍口寬度B與V和Z的關系1、 梯形斷面淹沒流。由圖四a所示，由集合關系和水力學關系可知圖四 龍口寬度計算草圖 （9）式中 HB 護底以上戧堤高度，其余符號同前。2、 形斷面非淹沒流 （圖四b） （10）式中 b龍口底部寬度。按下式計算： 3、 三角形斷面淹沒流 （圖四c） （11）4、 三角形斷面非淹沒流（圖四d） 由于 因此 （12）（三）Vmax出現位置

57、的判斷 （圖三）設曲線1和曲線2的交點為A，相應的落差為ZA，曲線2和曲線3的交點為B，相應的落差為ZB，曲線1和曲線3的交點為C，相應的落差為ZC。A點稱為梯形斷面淹沒分界點，C點稱為三角形斷面淹沒分界點，B點稱為非淹沒流梯形斷面與三角形斷面分界點。由圖三我們可以看出：（1） 當ZBZC時，Vmax出現在梯形斷面，流速過程線為OAEBD，OA段按V1計算，AEB段按V2計算，BD 段按V3 計算。（2） 當ZBZC時，Vmax出現在三角形斷面剛形成時或三角形斷面形成之后，流速過程線為OCD，OC段按V1計算，CD段按V3計算，此種情況下不需計算V2 。下面來討論ZB和ZC 的計算方法。令V2

58、 =V3，則有 對于三角形斷面， ， 代入上式可得： (13)（13）式中Q為龍口流量；按（2）或（21）式計算，并轉化為Z的函數，則由（13）式可求出ZB。 令V1=V3，則有： (14)（14）式可求出ZC。同樣，ZA可令V1=V2求出，或作曲線1和曲線2，其相交點可求出ZA。此外，當Vmax出現在三角形斷面形成之后，還需求出淹沒流時梯形與三角形斷面分界點，此時可由圖四看出 （15）或 由于 因此 (15)由（151）式和（2）式聯立求解，即為淹沒流時三角形斷面剛形成時的落差。（四）計算步驟1、 將已知的泄流水位關系Qd上（上游水位）轉化為QdZ關系，Z=上+下（下游水位）；2、 有（21

59、）式或（2）式繪龍口流量與下游落差QZ關系曲線；3、（13）和（14）式計算ZB和ZC4、當ZBZe時，由（5）（8）式計算V1 、V2 和V3；當ZBZC時，由（5）和（8）式計算V1 和V3。5、流態 由（9）（12）式按相應流態計算B值。 以上各步應列表計算本次設計計算的拋石粒徑結果如下表3.1-1。表3.1-1 拋石粒徑計算結果表龍口寬度（m）最大流速（m/s）拋石粒徑（m）60304.3770.853074.9871.15734.7411.00303.2830.504 基坑排水基坑排水工作按排水時間及性質，可分為：初期性排水和經常性排水。4.1 初期性排水初期排水指基坑開挖前的初期排

60、水。包括基坑積水，圍堰堰身和地基及岸坡滲水、圍堰接頭漏水、降雨匯水等。初期排水時間：大型基坑一般可采用57d；中型基坑不超過35d。控制水位下降速度為11.5m/ 晝夜。本次設計的基坑屬于中型基坑，要求在五天內抽完水。排水時間在枯水期，降雨可以不考慮。排水流量的估算：按公式：Q= 見施工組織管理P88，公式包括了滲水。經計算Q=349734.129m3/s。選擇抽水設備時需考慮備用系數20%，如下： 12shPA型水泵（2臺）10shP型水泵（2臺）8sh13型水泵（3臺）4.2 經常性排水經常性排水指基坑開挖及建筑物施工過程中的經常性排水，包括圍堰和基坑滲水、降水，地基巖石沖洗與混凝土養護用

61、廢水等被排除。目的是保持基坑干燥，使主體工程在干地施工。經常性排水應分別計算圍堰和基礎在設計水頭的滲流量、覆蓋層中的含水量、排水時降水量及施工棄水量，再據此確定最大抽水強度。其中降水量按抽水時段最大日降水量在半日抽干計算；施工棄水量與降水量不應疊加。基坑滲水量可分析圍堰特征、防滲方式、堰基情況、地質資料可靠程度、滲流水頭等因素適當擴大。本次設計中采用最大日降雨量為30mm，同時忽略施工機械廢水，基坑兩邊的岸坡降雨匯水量比較大。為了不影響施工，要求在半天排干。排水流量Q=3769.448m3/s。 選擇抽水設備時需考慮備用系數20%，如下： 12sh9A型水泵（2臺）10shP型水泵（2臺）8s

62、h13型水泵（3臺）基坑排水計算結果如表2.4.1：表2.4.1 基坑排水選用設備表分項分類排水量（m3/s）設備型號臺數備注初期性排水349734.12912shPA型水泵10shP型水泵8sh13型水泵2235天排干經常性排水3769.44812sh9A型水泵10shP型水泵8sh13型水泵223半天排干5 封堵蓄水根據施工總進度安排及本河段施工洪水的特點，下閘蓄水時間初定為第五年4月10日。下閘的設計流量按規范選擇4月中旬5年重現期的平均流量為359m3/s。由于底孔下閘是由廠房進水口的一臺門機完成的，因此底孔下閘順序是第一孔閘門下閘完畢后，再下第二孔。底孔下閘后到首臺機組發電期間，壩址

63、以上河道流量全部攔截在水庫內，因此將影響下游河道用水要求。經水庫興利調節計算，4月份需向下游供水，其供水量分別為2.28 m3/s和117.87 m3/s的流量。本階段設計考慮采用1個底孔閘門開啟方式向下游河道供水，待首臺機組發電后由發電下泄流量解決下游用水要求。5.1 封堵底孔下閘完全關閉后即進行底孔的封堵。堵頭最小長度，可按極限平衡條件由下式求出：式中 k安全系數，通常取1.11.3； P水頭總推力，由校核擋水位第一孔為207.00m，第二孔為213.65m求得；A、x分別為堵頭斷面面積、周長；為混凝土容重，這里取2.4t/m3；f混凝土與巖石的摩擦系數，一般為0.40.65取0.4；c混

64、凝土與巖石接觸面的抗剪斷凝聚力，一般為520，取10。算得Lmin1=5.0m Lmin2=6.5m堵頭的施工中應注意：1 為了設置混凝土堵頭，在底孔形成時應預留鍵槽，以保證堵頭有足夠的抗剪強度；2 混凝土堵頭應分段施工，分段長度以1015m為宜；3 堵頭內應埋置冷卻水管與灌漿管，必要時灌漿及冷卻混凝土；4 混凝土澆筑受到圍巖的約束大，一般澆筑層不超過1.5m。5.2 下閘蓄水下閘的順序是第一孔先下，下閘完畢后，再下第二孔。第一孔閘門下閘時的水位為187.13m；第二孔閘門下閘時的水位為190.96m，下閘后24小時水位為191.45m。防洪發電的死水位為195m，此時庫容為4.8753108

65、m2。經計算可知，若從5月4日開始蓄水，在5月15日庫容可達4.886404108m2。大致等于發電時的必需庫容。因此在5月4日12時開始下閘蓄水，歷時11天12小時，可實現首臺機組發電的目標。6 防洪渡汛與排冰措施6.1 土石壩渡汛6.1.1土石壩渡汛標準及調洪演算一期導流期間渡汛：施工進度安排工程施工至第三年汛前壩體填筑高程高于圍堰頂高程，壩體施工應采取臨時防洪渡汛措施。渡汛標準采用大汛100年重現期洪水。二期導流期間渡汛： 第五年4月初（4月10日）導流底孔下閘，水庫開始蓄水。此時工程施工處在春汛期時段，溢洪道已具備設計泄流能力，壩體缺口段施工（非缺口段壩體已施工至近壩頂高程），應滿足施

66、工運用階段大壩渡春汛期洪水標準要求。渡汛設計標準采用春汛期200年重現期洪水，校核洪水采用春汛期500年重現期洪水，相應流量分別為4400 m3/s和5220 m3/s。渡汛標準洪水全部由溢洪道渲泄，經調查計算，渡汛設計洪水標準情況，上游壩前水位為205.32m。校核洪水標準情況，上游壩前水位為206.02m。因此壩體缺口段必須在春汛期之前，填筑至207.82m，以滿足防洪渡汛要求。6.1.2 調洪演算 本次設計僅對一期導流期間渡汛進行調洪演算。采用半圖解法計算，其基本公式為：見水能規劃P75 計算步驟為： （1）根據已知的入庫洪水過程線、水庫水位容積關系曲線、汛期防洪限制水位、計算時段t等，

67、確定調洪計算的起始時段，并劃分各時段的平均入庫流Q，以及定出第一時段初始的Z1、q1、v1各值。（2）在作出的圖上量取第一時段的Z1，得a點。作水平線ac交曲線A于 b點，并使bc=Q。因曲線A是（v/t-q/2）=f1(Z)，a點代表Z1，ab就等于（v1/t-q1/2），ac就應等于Q+（v1/t-q1/2），按公式，即等于（v2/t+q2/2）。 （3）從c點作垂線交曲線B于d點。過d點作水平線de交水位坐標軸于e，顯然de=ac=（v2/t+q2/2）。因曲線B是（v/t+q/2）=f2(Z)，d點在曲線B上，e點就應代表Z2，從e點可讀出Z2值。（4）de交曲線C于f 點，過f點作垂

68、線交q坐標軸于g點。因曲線q=f3(Z)，e點代表Z2，于是ef應是q2，即從g點可以讀出q2。 （5）根據Z2值，利用水庫水位容積關系曲線就可求出V2值。 （6）將e點代表的Z2值作為第二時段的Z1值，按上述同樣方法進行圖解計算，又可求出第二時段的Z2、q2、v2等值。按此逐時段進行計算，將結果列成表格，即可完成全部計算。經調洪計算（見計算書），上游壩前水位為192.55m，壩體缺口段明渠內平均流速為8.95 m/s。因此要求壩體在第三年大汛期之前至少應填筑到195.13m高程，壩體缺口段明渠采用1.0m厚鋼筋石籠防護至194.00m高程。6.2 廠房渡汛一期導流渡汛：第三年汛期到來之前主壩

69、已填筑196.60m高程，已滿足壩體臨時渡汛要求高程（195.13m）。而廠房壩段混泥土澆筑僅到181.0m左右，廠房的施工尚需圍堰保護。因此為使廠房與主壩施工達到相同的100年重現期渡汛標準，采取加高廠房段橫向圍堰和在基坑內修筑縱向土石圍堰以形成一個封閉的防洪體系。上、下游橫向圍堰采用草袋土子堰分別加高至194.00m和189.60m高程，子堰高度分別為2.43m和2.50m，頂寬分別為1.5m和1.0m。大壩基坑內修筑的縱向土石圍堰分別與主壩上、下游翼墻相接，防滲體則與基坑內已形成的高噴灌漿防滲墻相接。二期導流渡汛：二期導流渡汛是在第五年的春汛期，此時廠房的擋水壩已施工完成，上游側采取下進

70、口閘門攔洪渡汛。下游側采用下尾水檢修閘門渡汛。在此期間以將布置在廠房下游的高架門機移至尾水平臺上，以保證廠房工程繼續施工。6.3 排冰措施根據該地區冰凌觀測資料分析，壩址河段秋季流冰一般持續1416天，春季流冰一般持續10天左右。秋季流冰尺寸一般較小，不會產生冰塞現象，但春季流冰塊尺寸較大。據阿彥淺水文站統計歷年最大流冰塊長200m，寬100m ,多年平均最大流冰塊長113m，寬55m，江心冰層厚度，歷年最大1.60m，多年平均1.22m。因此工程一、二期導流期間應采取排冰措施。一期采用明渠導流，設計明渠底寬190m，需渡過3個流冰期。二期導流期間，溢洪道虛渡過一個流冰期。由于春季流冰尺寸較大

71、，為防止在導流明渠進、出口及溢洪道進口處產生冰塞現象，需采取人工破冰措施。本河段兩岸地勢平坦，有較長的日照時間，因此本階段設計初步考慮采用砂石破冰法，即在冰上用砂石上撒成長方格子并連成網狀，利用砂石比熱較小，且顏色深能吸收大量太陽輻射能，使撒砂的冰層迅速融化，其次砂石的重力作用使冰層下沉，最后冰層破碎成小塊。由于冰塞現象會給工程施工帶來不利影響，甚至危及壩體施工安全，本工程在技施設計階段應通過導流水工模型試驗，進一步研究流冰方案及采取的措施。7 尼爾基工程的施工7.1導流工程的施工7.1.2土石圍堰的施工堆石填筑：主要為截流戧堤和上游圍堰的護坡拋石填筑。戧堤堆石取自聚寶山石料場，圍堰護坡石料取

72、自溢洪道和廠房開挖渣料。爆破后石渣，戧堤填筑采用4m3挖掘機挖裝32t自卸汽車運輸，132KW推土機攤鋪，振動碾壓實。護坡拋石填筑采用4m3挖掘機挖裝32t自卸汽車運輸，88KW推土機攤鋪，3m3挖掘機整坡。棄渣料填筑：一期圍堰填筑料主要為導流明渠的開挖棄料，一部分直接上圍堰填筑，一部分堆存后上圍堰填筑。采用5m3裝載機挖裝32t自卸汽車運輸，88KW推土機攤鋪，振動碾壓實。圍堰基礎防滲結構施工，本工程圍堰基礎防滲采用兩種型式，即防滲墻和土工膜。防滲墻是采用振孔高噴灌漿施工技術造墻，即利用大功率設備以振動方式造孔，在振孔和上提過程中直接進行高噴灌漿作業成墻。土工膜防滲是采用鏈條式鋸槽機在砂礫石

73、層中開槽，泥漿固壁，人工放置土工膜入槽。圍堰拆除：根據工程運行需要廠房段圍堰拆除，廠房段圍堰最大堰高為10.17m，在二期截流前必須拆除以滿足底孔過流要求，因此進度安排于第四年汛后拆除。采用4m3反鏟挖掘機挖裝32t自卸汽車運輸至棄渣場。7.1.3導流明渠施工土方開挖：導流明渠位于河谷左側的河床漫灘和掩埋基座階地上，地面高程一般為186.5m，上覆松散層較厚，自上而下為壤土、中砂和砂礫石，總厚度約7.016.5m。中部為掩埋基座階地，上覆松散層較薄，自上而下為壤土、中砂和砂礫石，總厚度約3.512.5m。因此明渠的土方開挖主要為壤土和中砂，開挖深度最大約5.5m。采用4m3挖掘機挖裝32t自卸

74、汽車運輸至棄渣場。防護工程：按設計明渠底板、兩側邊坡及對上、下游漫灘的沖刷可能危及壩體和圍堰安全，在其范圍內分別采用了1.0m或0.5m厚鋼筋籠塊石和鉛絲籠塊石作防護。渠底高程為182.00m，開挖最低高程為180.70m，由于明渠基礎為強透水砂礫石層，平水期水位為183.66m，因此防護工程的施工需做防滲保護措施，經比較在防護工程范圍內采用土工膜作防滲，以保證防護工程的施工在旱地進行。由于明渠施工安排在準備期內進行，因此防護工程施工所需的石料取自聚寶山石料場，人工綁扎鋼筋籠，人工選石、裝石。7.2 主體工程施工7.2.1. 主壩的開挖主壩的壩型為瀝青混凝土心墻土石壩，壩頂全長1807.31m

75、。其中非明渠段長1517.31m，壩體防滲型式為碾壓式瀝青混凝土心墻。明渠壩段長約290m，壩體防滲型式為澆筑式瀝青混凝土心墻。心墻厚度在200m高程以下為0.70m，200m高程以上為0.50m。主壩最大壩高為41.50m，壩基土石方開挖總量為46.37104m3，土石方填筑總量為565.18104m3。主壩基礎土方開挖主要是清除表層的壤土及砂壤土。采用13KW推土機集堆，5 m3裝載機裝32t自卸汽車運輸至棄渣場。主壩基礎石方開挖包括：主壩與左副壩連接的混凝土過渡壩段及廠房左、右側分別與主壩與右副壩連接的混凝土壩段的基礎開挖。基巖平均開挖深度為69m，巖石級別為級。采用100型潛孔鉆鉆孔爆

76、破，3 m3挖掘機挖裝20t自卸汽車運輸至棄渣場。7.2.1 主壩的填筑 a)壩殼料填筑主壩壩殼料填筑總量為488.62104 m3，大部分填筑料來自第、砂礫石料場，少部分利用溢洪道及廠房的基礎開挖料。砂礫石料由料場料堆采用5 m3裝載機裝32t自卸汽車運輸；利用的開挖料一部分需經二次倒運，一部分直接運輸上壩；采用5 m3裝載機挖裝32t自卸汽車運輸上壩。上壩卸料后采用88KW推土機攤鋪，灑水車灑水，振動碾壓實。b)干砌石護坡主壩體上、下游壩均采用干砌石護坡，上游壩面的護坡范圍為192.00m和217.00m高程之間，干砌石厚度為0.9m，墊層厚度為0.4m，下游壩面的護坡范圍為191.50m

77、高程至壩頂，干砌石厚度為0.3m，未設置墊層。干砌石施工：砌石料取自聚寶山石料場，爆破后石渣經人工選料后，由4 m3挖掘機挖裝32t自卸汽車運輸上壩，人工砌筑。墊層施工：墊層料為碎石，碎石粒徑要求為225cm，墊層填筑應與主壩壩殼填筑同時進行。碎石取自聚寶山石料場，經控制爆破后，由4 m3挖掘機挖裝32t自卸汽車運輸上壩，74KW推土機輔以人工鋪料，灑水車灑水，振動碾壓實。c)混凝土預制方塊護坡壩體上游壩面217.00m高程至壩頂采用0.850.850.85m的混凝土預制塊護坡。其下部順序為0.7厚拋石護理和1.24m厚碎石墊層。拋石護理及碎石墊層料均取自聚寶山石料場，爆破后石渣采用3 m3挖

78、掘機挖裝20t自卸汽車運至壩上，88KW推土機輔以挖掘機整理，振動碾壓實。混凝土預制塊單塊重1.0t，由布置在右岸的混凝土預制件廠預制。采用5t汽車吊裝20t自卸汽車運輸至壩面，5t汽車吊吊裝輔以人工鋪裝。 d)心墻下游排水體心墻下游排水體設置在心墻下游側及下游側底部，厚度為2.0m，為礫石和碎石混合料，總計39.63104m3。其中砂礫石占40%，利用天然砂礫石篩分廠棄料。碎石占60%，由聚寶山石料場控制爆破獲得。采用3m3裝載機裝20t自卸汽車運輸上壩，74KW推土機摻合碎石和礫石鋪料，灑水車灑水，振動碾壓實。e)塊石護趾 趾設置在下游壩面191.50m高程以下至深入原地面以下3.0m范圍

79、，厚度1.79m，要求塊石粒徑為250cm，下部設置0.5 m厚碎石墊層。塊石及碎石取自聚寶山石料場，爆破后石渣采用3 m3挖掘機挖裝20t自卸汽車運輸上壩，74KW推土機鋪料，振動碾壓實。7.2.3 混凝土澆筑a)碾壓式瀝青混凝土澆筑 主壩非明渠段壩體防滲型式為碾壓式瀝青混凝土心墻防滲，心墻的厚度在200m高程以下為0.7m，200m高程以上為0.5m。心墻澆筑每層厚度25cm，模板采用鋼模板。瀝青混凝土由布置在右岸的瀝青混凝土拌和系統供應，采用10t保溫車運輸混凝土至澆筑地點后，轉改造后的3m3裝載機，經攤鋪機入倉并攤鋪，振動碾壓實。b)澆筑式瀝青混凝土施工主壩明渠段壩體防滲型式為澆筑式瀝

80、青混凝土心墻防滲。心墻澆筑每層厚度為25cm，心墻兩側為預制混凝土塊。瀝青混凝土由右岸移設至左岸的瀝青混凝土拌和系統供應。采用改造后的3m3裝載機運至澆筑地點后，直接入倉澆筑。混凝土預制塊由人工砌筑。c)防浪墻及壩頂下游擋墻混凝土澆筑混凝土由右岸混凝土拌和系統供應，采用3m3混凝土攪拌車運輸至澆筑地點，經溜槽直接直接入倉澆筑，振搗器振搗。d)壩體及擋墻混凝土壩體混凝土為主、副壩之間以及廠房與土石壩之間的過渡壩段混凝土。擋墻混凝土主要指廠房安裝間與土石壩間的翼墻混凝土。采用10t自卸汽車自右岸混凝土拌和系統運輸混凝土至澆筑地點，轉W4型履帶式起重機（布置在廠房安裝間下游側）吊3m3混凝土罐入倉，

81、振搗器振搗。7.2.4 基礎處理a)混凝土防滲墻主壩基礎地層為2040m厚的砂礫石層，采用0.8m厚現澆混凝土防滲墻作防滲，另在墻體內埋設帷幕灌漿用鋼管。防滲墻施工采用CF1沖擊循環鉆機造孔成槽，泥漿固壁，直升導管法澆筑混凝土成墻。預埋鋼管采用鋼筋籠固定。混凝土由右岸混凝土拌和系統供應，3m3混凝土攪拌車運輸。b)帷幕灌漿防滲墻底部基巖主要為花崗閃長巖，基巖面至巖面下220m為中等透水帶，采用一排帷幕灌漿作防滲。選擇150型地質鉆機，通過混凝土防滲墻中預埋鋼管進行造孔，灌漿泵自下而上分段灌漿成c)振沖樁為解決主壩基礎砂礫石產生的地震液化問題，在上、下游壩腳分別設置了15排振沖砂卵礫石樁。樁深6

82、和9m，樁距2.0m，樁徑25cm。采用振實管設備插進砂層中，一邊沖水一邊振動，使砂層擠密沉實。拔出振實鋼管時，邊拔邊向孔中填砂卵礫石成樁。8 施工交通8.1 對外交通 距離本樞紐下游最近的大城市為齊齊哈爾市，距離本樞紐最近的火車站為訥河火車站，訥河火車站位于齊齊哈爾與加格達奇之間的富（裕）嫩（江）線上。 由于鐵路運輸的可靠性好，運營費用低，因此本樞紐工程在訥河火車站設施工期物資、器材轉運站。外來物資、器材中的水泥、鋼材、瀝青、堿性骨料、永久機電設備、施工機械等從各地經鐵路運輸至訥河火車站，再經公路運輸至施工現場。其它物資，如爆破材料從扎蘭屯購買；木材、煤炭、油料、生活物資及其它物資可在訥河市

83、或尼爾基鎮就近購買，由公路運輸至施工現場。8.2 場內交通運輸本工程場內運輸任務主要包括土方開挖運輸渣、骨料、混凝土及瀝青混凝土運輸，各施工工廠及生活區間的物資運輸等。場內交通公路總里程為52.0km，永久三級公路為12.0 km，其中混凝土路面為1.5 km，瀝青處置路面10.5 km；臨時公路40.0 km，其中三級公路32.0 km，四級公路8.0 km。為溝通兩岸聯系，在主壩下游約2.5 km處擬興建一座800m長預應力鋼筋混凝土橋，設計荷載標準為汽車80級，設計洪水標準為天然情況下大汛洪水重現期100年，相應流量為9880m3/s。9 施工工廠設施9.1 混凝土拌和系統a)概述尼爾基

84、水利樞紐工程混凝土總量為89.695104m3（包括混凝土防滲墻），其中臨時工程1.00104m3，混凝土的最大級配為四級配，日平均高峰澆筑強度為2444 m3/d，折算成小時高峰澆筑強度為183.3 m3 m3/h。b)系統的布置 根據水工樞紐的布置，混凝土澆筑主要用于右岸廠房、溢洪道及左、右岸灌溉引水洞襯砌，由于絕大部分混凝土澆筑均集中在右岸，故設計上考慮在右岸設混凝土拌和系統。 混凝土拌和系統布置在距壩址下游溢洪道右側約300m處，與天然砂石料篩分系統相連，篩分系統內永久料堆中的骨料由膠帶輸送機運輸本系統內拌和樓料倉。混凝土出料高程為197.00m。c)拌和設備選擇 根據永久和臨時混凝土

85、澆筑工程量，混凝土由四種級配和不同防滲、抗凍標號組成，種類達15種之多，工程施工時，不同級配、標號的混凝土拌和切換十分頻繁。因此，根據混凝土小時高峰澆筑強度，設計上選型號為HZ1202F3000L拌和樓2臺，理論生產能力為240m3/s.d)水泥系統 系統內水泥庫的儲存量為4天水泥高峰用量。水泥總儲存量為3650t，其中袋裝水泥的儲存量為1250t，散裝水泥的儲存量為2400t。 系統內設置兩座拌和站，經計算，水泥輸送耗風量為37.59 m3/min，水泥的輸送設備為70t式泵，共兩臺。為滿足氣力輸送水泥及拌和樓操作用風，工廠內專門設置空壓站，額定供風量為40 m3/min。在袋裝水泥庫內設置

86、了通風機和袋式除塵器，在每個散裝水泥罐上均設有二級除塵裝置。9.2 瀝青混凝土拌和系統 本系統供應主壩瀝青混凝土心墻的澆筑。根據主壩施工分期并遵循瀝青混凝土運輸方便、靈活、可靠的原則，在壩址左、右岸各設一套瀝青混凝土拌和系統。左岸系統布置在主壩下游150m處，地面高程為193.00m，主要供應明渠段澆筑式瀝青混凝土，其瀝青混凝土鋪筑強度為5.0t/h；右岸系統布置在主壩下游1.5km處，地面高程為197.00m，主要供應非明渠段碾壓式瀝青混凝土，其瀝青混凝土的鋪筑強度為30.5t/h。瀝青拌和設備主要由骨料供給系統、干燥系統，熱料提升、篩分、貯存、計量系統、混凝土攪拌系統、導熱油加熱及瀝青供給

87、系統、粉料供給系統、除塵系統及成品混凝土料倉組成。拌和工藝簡述如下：a)骨料供給 成品骨料由裝載機送入拌和設備自備料倉，料倉下部設有稱量裝置，成品料經稱量后，由皮帶機送入骨料干燥筒。骨料在干燥筒內加熱至170左右，經熱料提升機送入攪拌機。b)瀝青加熱 瀝青的加熱分兩部分，首先是瀝青的脫桶加熱，脫桶設備選用西安通達瀝青脫桶公司生產的專用設備。瀝青在此時可進行脫桶加熱至120左右，然后由瀝青泵打入至瀝青恒溫罐，繼續加熱保溫至140后，進入拌和機。c)粉料供給系統 本系統配有立式粉料罐一個，其容積為31m3。粉料采用鏈式輸送機配合斗提升機上料，經螺旋輸送機送入粉料稱量斗中。d)除塵系統 除塵系統配有

88、一級重力除塵器和二級布袋除塵器。二級布袋除塵器的布袋數為384只，總過濾面積為420m2。e)成品混凝土料倉 成品混凝土料倉為雙倉式，有效容積為85m3，采用電加熱，礦棉保溫，成品料貯放的時間為24h。10 施工總進度10.1 施工總進度編制依據 根據水利水電工程施工組織設計規范（SDJ33889）和水利水電樞紐工程項目建設工期定額的有關規定，本著合理配置資源的原則，按目前國內的平均先進施工水平安排施工總進度。其安排的主要依據為： 1）工程規模、樞紐布置及工程量； 2）工程所在地區的自然條件及施工條件； 3）施工導流、截流方式以及目前國內施工技術與施工組織管理水平； 4）國內外類似工程施工工期

89、指標； 5）國家有關法律、法規、規程和規范。根據水工建筑物的樞紐布置、特性及規模，通過分析確定廠房施工是控制本工程施工總工期的關鍵。10.2 施工分期根據水利水電工程施工組織設計規范（SDJ33889）的規定，將本工程的施工總工期分為工程籌建期、工程準備期、主體工程施工、工程完建期四個階段。10.3 總工期的確定本工程的施工總工期在可研設計、補充可研設計、項目建議書設計以及修訂可研設計時，做了大量的分析比較工作。經分析計算，其合理工期為5年零4個月。在此基礎上，考慮到目前的施工經驗及施工技術水平，推薦施工總工期為5年整。準備工程的總工期為24個月，其中凈準備工期為8個月。10.4 施工總進度本

90、工程的施工總工期為5年整。其中凈準備工期為8個月，主體工程施工44.5個月，工程完建期7.5個月，從準備工程開始至第一臺機組發電歷時52.5個月。本工程施工的關鍵線路是場內公路修建導流明渠施工一期截流圍堰填筑廠房基礎開挖廠房混凝土澆筑機組安裝。10.4.1 導流工程工期安排導流工程分二期施工，包括土石圍堰填筑、導流明渠開挖及防護、圍堰基礎高噴灌漿防滲及鏈槽機垂直鋪塑防滲施工、圍堰拆除，導流底孔施工等。一期土石圍堰從第一年5月中旬開始填筑，9月底截流，整個圍堰填筑至第二年6月底完成。廠房壩段圍堰的基礎高噴灌漿防滲墻于第一年10月初開始施工至11月末結束，其它部位的基礎鏈槽機垂直鋪塑防滲于第一年5

91、月初至6月末完成。二期土石圍堰（明渠段）于第四年10月初開始填筑至10月中旬截流閉氣，二期上游圍堰的高噴灌漿防滲墻在導流明渠開挖的同時施工，即第一年的6月份完成。導流明渠的施工包括明渠砂礫石開挖、鋼筋石籠及鉛絲石籠防護和明渠防護堤填筑以及保證明渠防護工程在旱地施工而設置的鏈槽機垂直鋪塑防滲，導流明渠施工于第一年4月開始至9月中旬結束。導流底孔施工：由于導流孔底位于安裝間下部，因此，其施工與廠房施工同步進行。下閘蓄水：根據調洪計算成果及總進度的安排，定于第五年5月初下閘蓄水，第五年5月中旬首臺機組發電。圍堰的拆除：廠房壩段的圍堰在底孔過流之前先拆除一部分以滿足底孔過流要求，其余部分陸續拆除，具體

92、安排為第四年的9月中旬開始拆除廠房壩段圍堰，至第五年的4月末拆除完畢。10.4.2 主體工程工期安排主壩施工：主壩非明渠段的施工期為46個月，即第一年的10月初開始，到第五年的7月末結束。明渠段的壩體填筑于第四年的11月初開始至第五年的8月末全部結束，歷時10個月。溢洪道工程施工：溢洪道工程施工從第一年9月初至第四年10月末，共歷時38個月。左副壩施工：左副壩從第二年7月初開始施工至第五年的9月末結束，歷時39個月。右副壩施工：右副壩從第一年9月初開始施工至第四年的8月末結束，歷時36個月。右岸灌溉引水洞與右副壩下游減壓排水井的施工：右岸灌溉引水洞于第一年9月初開始施工第五年的7月末全部完成，歷時47個月；右副壩下游減壓排水井于第五年4月初開始施工第五年的10月中旬全部完成，歷時6個月。廠房的施工：廠房的施工于第一年11月初開始至第五年年底全部工程竣工，共歷時50個月。