施工导流及水流控制施工方案课件

1、施工导流方案编写：校核：批准：2011年10月施工导流方案1.目的为使整个工程能够顺利实施，协调施工且每个阶段处于受控状态，实现总进度要求，特制定本方案。2. 描述2.1 概述毛里求斯位于热带气候带边缘以南20°，以东57°左右。毛里求斯是一个孤岛，其气候属于热带海洋性气候。整个岛屿的地形特征对降雨量有较大影响。由于该岛地形和地理位置的因素，属于亚热带气候。一般情况下，一年分两个不同的季节。夏季从11月次年4月，该季节温和多雨，会出现热带气旋；其中，2月是最潮湿的月份。冬季从5月10月，该季节凉爽干燥。通常，10月是最干燥的月份。然而，如果发生严重干旱，11月和12月，即雨

2、季来临之前，将是一年中最干旱和干燥的月份。GRNW集水区年均降雨量范围为：沿海地区1200 mm左右到中部高原地区3400mm。2.2导流程序根据坝址区地形、招标文件提供的地质条件、水文条件及枢纽布置等,本工程采用两期导流的施工方式。一期导流为开挖右岸导流明渠过流，截断原河道, 基坑全年施工。二期导流为封堵导流明渠，利用溢流坝底孔泄流，在一个枯水期填筑土石坝段至高程379.00m以上；汛期利用溢流坝底孔和预留在5#坝块376.00m高程的缺口联合过流。大坝施工导流程序及规划见表1。表1 施工导流程序表施工分期施工时段导流标准流量(M³/S)挡水建筑物泄水建筑物施工部位一期导流2011

3、年12月2012年4月全年20%30导流明渠上下游预留土坎原河道导流明渠2012年5月2013年6月全年5%53一期上、下游围堰右岸导流明渠溢流坝、土石坝段二期导流2013年7月2013年11月5月至11月时段5%9.1二期上、下游围堰底孔土石坝段、溢流坝段2013年12月2014年4月全年5%53坝体底孔和溢流坝段预留缺口溢流坝段、土石坝段2014年5月2014年7月5月至11月时段5%9.1坝体底孔大坝未完工部分2.3导流建筑物设计洪水标准2.3.1 一期导流标准根据招标文件提供的资料,导流明渠开挖计划安排在2011年12月2012年4月进行,导流明渠施工期防护标准采用汛期20%(5年一遇

4、),其相应流量为Q=30m³/s。一期围堰采用河床全年土石围堰挡水,右岸导流明渠过流的方式。围堰挡水标准为全年5%(二十年一遇洪水),相应洪水流量为Q=53m³/s。2.3.2 二期导流标准(1) 2013年5月2013年11月，采用导流明渠枯期围堰挡水,溢流坝底孔过流的方式。围堰挡水标准为枯期5%(二十年一遇洪水),相应洪水流量为Q=9.1m³/s。(2) 2013年12月2014年4月利用土石坝和溢流坝挡水,溢流坝底孔和预留缺口联合过流。挡水标准为全年5%(二十年一遇洪水),相应流量为Q=53m³/s。2.4 围堰设计2.4.1 一期围堰设计一期围堰

5、设计挡水标准为全年5%(二十年一遇洪水),相应流量为Q=53m³/s。2.4.1.1 导流明渠设计根据现场地形条件，导流明渠进口高程取358.40m，出口高程取354.80m。导流明渠临界水深计算：式中：临界水深；设计流量，取 53 m³/s；b渠道底宽，b=10 m；m渠道两岸坡度，均为1：1.0；i设计渠底坡度，设计底坡为0.013；n渠道糙率，取n=0.03；经计算，=1.2m，导流明渠进口水位高程为359.60m。2.4.1.2 上游围堰设计上游围堰距导流明渠较近，因此上游围堰堰前水位取导流明渠进口处水位；依据安全超高标准，堰顶高程取361.10m。堰顶轴线长度为6

6、6.0m，堰顶宽度为9.0m；围堰坡比为迎水面1:2.0,背水面1:1.5。上游迎水面护坡采用块石护坡，护坡厚度0.5m；块石粒径为0.1m0.5m。上游围堰布置单排帷幕灌浆,孔距1.5m,帷幕灌浆深入基岩1.0m。2.4.1.3 下游围堰设计下游围堰堰前水位高程356.00m,依据安全超高标准，堰顶高程为357.50m，堰顶轴线长度为165.00m，堰顶宽度为9.0m；围堰坡比为迎水面1:2.0,背水面1:1.5。迎水面采用块石护坡，厚度0.5m；块石粒径为0.1m0.5m。围堰布置单排帷幕灌浆,孔距1.5m,帷幕灌浆深入基岩1.0m。2.4.1.4 纵向围堰设计纵向围堰为明渠开挖时预留的土

7、坎,上、下游坎顶高程分别与上、下游围堰顶高程相同, 纵坡为1.3%，堰顶宽度9.0m,两侧坡比为1:1.0，迎水面采用块石护坡，背水面坡脚设截水沟。一期围堰具体结构型式,详见一期导流平面布置图，一期上游围堰剖面图， 一期下游围堰剖面图，一期右岸导流明渠剖面图。2.4.2 二期围堰设计2.4.2.1 二期围堰水力学计算二期围堰布置在右岸导流明渠上下游、坝体以外,导流标准采用枯期5月至11月二十年一遇洪水,相应流量为Q=9.1m³/s。设计采用溢流坝底孔过流。底孔过流能力计算：；式中：设计过流流量，9.1 m³/s；管道流量系数，取0.8；A管道断面面积，出流孔径为1.4m，则

8、A=1.539m2；自由出流时为孔口中心处的作用水头。经试算，上游水头H0=3.1m时，其过流能力为9.6m³/s，大于9.1m³/s，满足过流能力。因此：上游水位为358.6+3.1=361.7m。2.4.2.1 上游围堰根据计算，确定上游水头为3.1m时，堰前水位高程为361.7m,依据安全超高标准，堰顶高程取363.00m。围堰采用均质土石围堰结构形式，堰顶轴线长度为66.0m，堰顶宽度为9.0m；迎水面坡比为1:2.0,背水面1:1.5。围堰上游迎水面采用块石护坡,护坡厚度为0.5m,块石粒径为0.1m0.5m。堰基采用粘土铺盖防渗。2.4.2.2 下游围堰设计水流

9、经底孔至下游护坦后，水流迅速扩散，水位降低，施工期间满足河床水位不倒灌回基坑即可满足要求，因此暂定下游围堰顶高程357.50m，具体高程根据施工期间测量下游水位后确定。围堰采用均质土石围堰结构形式。堰顶轴线长约65.00m，堰顶宽度9.0m。围堰迎水面坡比为1:2.0,背水面1:1.5。上游迎水面采用块石护坡，护坡厚度为0.5m，块石粒径为0.1m0.5m。堰基采用粘土铺盖防渗。2.4.2.3 纵向围堰设计二期纵向围堰利用溢流坝右侧混凝土挡土墙。为连接溢流坝混凝土挡土墙与上下游土石围堰，采用浆砌石挡墙分别向上下游延伸20.0m和10.0m。浆砌石挡墙与混凝土挡土墙采用细石混凝土连接。二期导流围

10、堰布置,请详见附图二期导流平面布置图，二期上游围堰剖面图，二期下游围堰剖面图，浆砌石挡墙及门机保护围堰剖面图。2.4.2.4 联合过流设计2013年12月至2014年4月，利用溢流坝底孔和溢流坝缺口联合过流。挡水标准为全年5%(二十年一遇洪水),相应洪水流量为Q=53m³/s。缺口预留在溢流坝桩号0+0500+064坝段处，缺口宽度14.0m，缺口底部高程为376.00m；底孔中心高程为358.60m，管道直径1.4m。联合过流能力计算：式中：设计流量，53m³/s；底孔过流流量；管道系统流量系数，取=0.8；A管道断面面积，孔径为1.4m，则A=1.539m2；自由出流时

11、为孔口中心处的作用水头；预留缺口过流流量；B缺口过水宽度，取B=14.0m；缺口以上的上游水头；侧收系数，取=0.32。经计算,当预留缺口上游水头为1.5m时，即上游水位高程为377.50m时，底孔和缺口联合过流能力为54.3m³/s53.0m³/s。考虑到安全超高，此时溢流坝其他坝段的高程不低于378.5m；左右岸土石坝段的高程不低于379.0m。2.4.2.5 门机保护措施2013年7月至2014年7月，此期间利用底孔和溢流坝预留缺口联合过流，设计最大流量为53m³/s。此时段在护坦左侧布置环形围堰保护门机。水流至护坦后水位迅速降低，水深约1.3m，因此设计门

12、机保护围堰高2.0m。围堰采用编织袋土围堰形式，内填粘土心墙防渗。2.5 截流施工2.5.1 一期截流施工2.5.1.1 截流时间与设计流量设计根据招标文件水文资料,截流暂选择在2012年4月底，设计截流流量Q=5.1m³/s, 具体施工日期根据当时实际水情变化进行调整。2.5.1.2 截流方式的选择根据工程的实际地形条件和现有设备状况,截流方式选择单戗立堵单向进占方式2.5.1.3 截流施工截流时右岸导流明渠负责分流,根据现场河床地形及水文条件推断,导流明渠进口处底板高程低于截流时河床水位高程,并且截流时水量较小,因此截流时利用戗堤进占即可实现截流。截流时,首先从左岸进行上游围堰的

13、进占,下游围堰随后跟进,采用液压反铲挖装、自卸汽车装运左岸坝肩开挖料运至围堰端头,推土机推平等方法进行戗堤填筑,在上游戗堤合龙后再完成下游截流施工。2.5.1.4 一期围堰施工(1) 施工程序明渠开挖随坝体开挖同时进行,开挖时由设计渠道的中部,向上、下游方向进行施工。施工程序为:清表土方开挖渠道防护。堰体填筑采用进占法施工,施工程序为:覆盖层土方开挖戗堤填筑帷幕灌浆施工围堰加高培厚块石防护。(2) 填筑料源围堰所需填筑料采自导流明渠和一期基坑水面以上的开挖合格料。块石料选用坝体和导流明渠开挖中的孤石。(3) 施工方法 施工道路:利用一期基坑开挖施工道路,作为围堰填筑的主要运输线路,根据填筑需要

14、及时调整进料方向,以减少对已经施工部位的破坏。一期基坑开挖的合适料及时运至围堰进行填筑施工。 开挖方法:使用1.9m³液压挖掘机挖装20t自卸车,合格料运至围堰填筑或储料场储存,弃料运至弃渣场,表层腐植土堆存备用。 填筑方法:一期围堰填筑首先将水面以上的堰基进行清理,围堰所需的填筑料,采用液压挖掘机挖装自卸汽车运输至填筑工作面。水面以下部分填筑采用进占法施工。堰体加高培厚部分,采用液压挖掘机挖装自卸汽车运料,推土机辅助分层摊铺,使用16t振动碾碾压。初步确定碾压密实度为93%,层厚按照3050cm进行控制,现场根据实情情况进行调整。(4) 帷幕灌浆上、下游围堰设置帷幕灌浆防渗。水下堰

15、体和堰基防渗采用单排帷幕灌浆形式,孔距1.5m。帷幕灌浆深入基岩约1.0m左右。制浆平台根据施工的需求搭设,以满足工程施工的需求。灌浆所用水泥为硅酸盐水泥,灌浆水灰比采用1:1。(5) 岸坡接头处理围堰堰体与河岸结合处,将水面以上岸坡的植被清理干净,清除覆盖层,开挖深度视覆盖层厚度而定,开挖完成之后,回填并压实。回填料与堰体料完整相接。(6) 围堰拆除围堰土石方拆除采用液压反铲挖装自卸汽车运输至右岸弃渣场。2.5.1.5 施工资源配置(1) 设备资源配置一期导流主要施工设备配置见表2.表2 一期导流施工主要机械设备表序号设备名称规格型号单位数量备注1液压挖掘机2.0m³台32液压挖掘

16、机1.0m³台23推土机SD22台24自卸汽车20t辆105振动碾16t台26灌浆泵3SNS台87地质钻机XY-2台4(2)主要人力资源一期导流主要主要人力资源配置见表3。表3 人力资源配置表序号工种单位数量备注1操作工人142汽车司机人203工长人24技工人65普工人20合计622.5.2 二期截流施工根据招标文件水文、气象资料和施工总进度安排,二期截流安排在2013年5月初进行, 截流设计流量Q=5.1m³/s,具体施工日期根据当时实际水情变化进行调整。2.5.2.1截流施工(1) 截流施工方案二期截流为导流明渠截流，施工时采用单向立堵进占的方式施工。(2) 截流施工方

17、法截流料源为土料场料源。明渠截流施工开始后,首先从右岸进行上游围堰的进占,下游围堰随后跟进,采用液压反铲挖装、自卸汽车装运石碴料至明渠右侧,推土机推平等方法进行填筑,在上游围堰合龙后再完成下游截流施工。2.5.2.2二期围堰填筑根据围堰设计及施工程序进行二期围堰填筑,施工中严格按照设计的分区尺寸和料物要求进行备料和装运,确保围堰截流成功。(1) 填筑料源围堰所需填筑料采用土料场合格料源。块石料选用坝体和溢流坝开挖中的孤石。(2) 填筑方法二期围堰填筑方法同一期围堰,填筑。(3) 二期围堰拆除二期上游围堰围堰拆除选择在2013年11月底，下游围堰计划在2014年8月底，门机保护围堰选择在2014

18、年9月底。围堰土石方拆除采用液压反铲挖装自卸汽车运输至右岸弃渣场。2.5.2.3 施工资源配置(1) 设备资源配置二期导流主要施工设备配置见表4。表4 二期导流施工主要机械设备表序号设备名称规格型号单位数量备注1液压挖掘机2.0m³台22液压挖掘机1.0m³台13推土机SD22台24自卸汽车20t辆65振动碾16t台2(2)人力资源配置二期导流施工主要人力资源配置见表5。表5 人员配置表序号工种单位数量备注1操作工人102汽车司机人123工长人14技工人45普工人15合计412.6 基坑排水(1) 初期排水 一期初期排水一期初期排水主要排除基坑积水和围堰渗水。坝址区河道内水

19、潭较多,初期总排水量约为10000m³,依据围堰边坡稳定情况后,水泵配置按3天排干基坑内的积水进行设计,排水强度为150m³/h；依据到水泵的使用效率,排水设备配置如下: S80-65-160(60m³/h)清水泵2台,辅助4PWA(108m³/h)污水泵1台,可满足使用要求。 二期初期排水二期初期排水主要为一期导流明渠内积水,排水量约1000m³,水泵配置按照1天排干基坑内积水,排水强度125m³/h；同时依据水泵效率,排水设备配置如下:S80-65-160(50m³/h)清水泵2台,辅助4PWA(108m³/h

20、)污水泵1台,可满足使用要求。(2) 经常性排水 一期经常性排水经常性排水为施工弃水,降雨及地基渗水等。排水时段为2012年5月至2013年4月。根据坝址区的自然条件,基坑排水按照400m³/h进行基坑排水设备配置；同时依据水泵效率，排水设备配置如下：100-125-125 (60m³/h)清水泵2台、IS150-125-250 (200m³/h)清水泵1台,辅助4PWA(108m³/h)污水泵2台，可满足要求。 二期经常性排水经常性排水为施工弃水,降雨及地基渗水等。排水时段为2013年5月至2013年11月。根据坝址区的自然条件,基坑排水按照150m&

21、#179;/h进行基坑排水设备配置。IS100-125-125 (60m³/h)清水泵2台、辅助4PWA(108m³/h)污水泵1台可满足要求。(3) 泵坑布置 一期上、下游围堰靠近纵向围堰的位置各布置一座固定泵站,初期设计排水能力为150m³/h,初期排水结束后调整排水能力至400m³/h,用于经常性排水。在坝轴线上、下游结构线以外各设置2个300m³的集水坑,施工废水抽排至系统集水坑处理。围堰渗水和雨水由基坑周围设置的排水沟引排至集水坑,经沉淀处理后,由水泵抽排至上下游设置的排水管路排至基坑以外。泵站、排水沟及集水坑的具体位置进场后根据现场

22、情况进行布置。 二期上、下游围堰靠近纵向围堰的位置各布置一座固定泵站,初期设计排水能力为125m³/h,初期排水结束后调整排水能力至150m³/h,用于经常性排水。在坝上、下游结构线以外各设置2个100m³的集水坑,施工废水抽排至系统集水坑处理。围堰渗水和雨水由基坑周围设置的排水沟引排至集水坑,经沉淀处理后,由水泵抽排至上下游设置的排水管路排至基坑以外。泵站、排水沟及集水坑的具体位置进场后根据现场情况进行布置。(4) 基坑排水特性表6 基坑排水特性表 排水时段项目大坝围堰基坑排水一期初期排水一期经常性排水二期初期排水二期经常性排水排水强度(m³/h)15

23、0400125150排水历时(d)1.54201150水泵型号水泵数量IS100-125-12511KW,24m,60m³/h2222IS150-125-25018.5KW,20m,200m³/h14PW121注:除初期排水为一天3个台班外,其余均为2个台班,经常性排水为间断抽排。(5) 基坑排水布置设备表基坑排水布置设备见表7表7 排水设备表序号设备名称规格型号单位数量备注一一期初期排水1清水泵IS100-125-125台211KW,24m,60m³/h2污水泵4PW台1108m³/h二一期经常性排水1清水泵IS100-125-125台211KW,24

24、m,60m³/h2清水泵IS150-125-250台118.5KW,20m,200m³/h3污水泵4PW台2108m³/h三二期初期排水1清水泵IS100-125-125台211KW,24m,60m³/h2污水泵4PW1108m³/h四二期经常性排水1清水泵IS100-125-125台211KW,24m,60m³/h2污水泵4PW1108m³/h3 引水箱涵取水口导流引水箱涵导流为在右岸开挖导流明渠过流,上、下游围堰截断原河道,基坑全段施工。导流明渠布置在Cascade River右岸,施工时段为2013年6月,围堰布置在河

25、道上下游,主要是保护引水堰在枯水期施工,其挡水时段为2013年5月11月。3.1导流建筑物设计洪水标准导流标准采用枯期时段的5%(二十年一遇),相应流量为Q=8.3m³/s。3.2 导流设计3.2.1 第一时段第一时段进行溢流堰及取水口等主体工程施工,采用导流明渠过流,引水堰上、下游围堰挡水,导流标准采用枯水时段20年一遇洪水,相应洪水流量为8.3m³/s。右岸导流明渠：渠底高程399.0m，底宽4.0m，明渠轴线全长约98.0m，两侧开挖边坡为岩石边坡，坡比1:0.5。经分析，导流明渠渠身适用明渠流水力学计算，进口适用无底坎宽顶堰流计算。由于明渠采用平底设计，在此取hk进

26、口堰流计算的下游水深进行堰流计算。临界水深的计算： 式中：动能修正系数，取1；设计流量，8.3 m³/s；重力加速度，9.81；渠道底宽，4.0m；、渠道两侧坡度，均为0.5；临界水深。经计算，得：hk=0.72m将hk=0.72m作为进口堰流的下游水深。式中：b堰孔过水宽度，4.0m； n堰孔孔数，1； H0包括行近流速水头的堰前水头(堰顶以上水深，本计算书简称总水头)，即，v0为行近流速； m自由溢流的流量系数，在初步计算中保守取0.32； 侧收缩系数，此处近似取1。 淹没系数。经计算，对于假定的上游水位Z=400.30m时，根据相应上游河道过流断面面积及上游平均水深，计算上游行

27、近流速V0=0.071m/s，计算得H0=1.000m。又由下游水深hs=0.72m，则hs/H0=0.630<0.8，因此淹没系数=1。经计算，上游水位为400.0m。由渠底高程399.0 m，渠身水深近似取hk=0.72m，则渠身水位约为399.7m。因此，上游围堰设计挡水位400.0m，考虑安全超高，堰顶高程401.5m，最大堰高约4.0m，围堰采用均质土围堰，顶宽7.0m，堰顶轴线长约27.0m。下游围堰设计挡水位399.0m,考虑安全超高,堰顶高程400.5m,最大堰高约3.5m,围堰采用均质土围堰,顶宽7.0m,堰顶轴线长约27.0m。3.2.2 第二时段第二时段主要进行导流

28、明渠回填施工,采用导流明渠进、出口土石围堰挡水,由建成的引水溢流堰过流,导流标准采用911月20年一遇洪水,相应洪水流量为3.39m³/s。引水溢采用开敞式溢流堰泄流能力计算：式中：Q流量，3.39m³/s；B溢流堰净宽，此处为溢流堰净宽之和，25m；HW堰顶以上作用水头，根据假定上游水位取400.6m时的试算，取0.21m；g重力加速度，9.81；m流量系数，此处近似取0.33；C上游面坡度影响修正系数，本工程中上游面为铅直面，故取1.0；侧收缩系数，取0.98；淹没系数，经试算为非淹没流，取1。经计算，上游水位约为400.6m。考虑安全超高，进口施工围堰堰顶高程402.

29、1m，最大堰高约3.1m，围堰采用均质土围堰，堰顶高程顶宽7.0m，堰顶轴线长约5.5m。详见引水堰施工导流布置示意图。3.3围堰填筑施工根据围堰设计及施工程序进行二期围堰填筑,施工中严格按照设计的分区尺寸和料物要求进行备料和装运,确保围堰截流成功。(1) 填筑料源围堰所需填筑料采用土料场合格料源。块石料选用导流明渠开挖中的孤石。(2) 填筑方法围堰填筑方法同大坝围堰填筑方法。(3)围堰拆除围堰拆除选择在低水位较时段拆除。围堰土石方拆除采用液压反铲挖装自卸汽车运输至右岸弃渣场。(4) 主要机械设备表 主要施工设备配置见表8。表8 箱涵导流施工主要机械设备表序号设备名称规格型号单位数量备注1液压

30、挖掘机1.0m³台22液压挖掘机SD22台13推土机20t辆44自卸汽车16t台1 人力资源配置箱涵导流施工主要人力资源配置见表9。表9 人员配置表序号工种单位数量备注1操作工人62汽车司机人83工长人14技工人45普工人4合计233.4基坑排水施工时段为枯水期,排水主要考虑围堰渗水和少量雨水积水,在上、下游围堰及基坑周边布置排水沟,和布置一个泵坑,各配置两台4吋潜水泵即可满足。排水时段为2013年5月至2013年11月。表10 排水设备表序号设备名称规格型号单位数量备注一初期排水1清水泵IS100-125-125台211KW,24m,60m³/h2污水泵4PW台1108m³/h二一期经常性排水1清水泵IS100-125-125台211KW,24m,60m³/h4 主要工期安排4.1 大坝导流4.1.1 一期上游围堰2011年12月1日2012年4月30日导流明渠开挖；2012年