大型水电站工程大坝施工导流设计专题研究报

大型水电站工程大坝施工导流设计专题研 3 8 21 22 23 24 24 25 25 25 32 34 35 40 43 43 43 44 45 47 48 49 49 57 60 63 74 75 76 83 84 85 85 86 87 89 90 91 91 93 95 98 98 99 结合防洪和拦沙，兼顾灌溉，并且具有为上游梯级进行反调节的作用。电站总装机容导流问题技术条件复杂、难度大，为搞好施工导流设计，从预可行性研究到可行性研在以前各阶段的研究中，根据XX工程的特点，先后对分期、明渠和隧洞导流方式进行了研究，经预可行性研究审查，同意推荐分期导流方式。预可审查后工作重点放在分期导流方式的研究上，分别对第一期先围左岸、第一期先围右岸及一期是否围左岸坝后厂房和临时船闸等5种不同组合的分期导推荐的一期围左岸，二期围右岸的两期导流方案；设计采用的一期50年一遇导流设计洪水标准偏高、建议适当降低；同意二期导流设计洪水标准采用50年一遇洪水；站“十五”期间能开工建设’的精神要求和XX工程目前的各项进展，XX水电站施工一期围堰防冲保护、二期泄水建筑物、后期导流与度汛、主要导流建筑物结构设计和截流等问题进行研究，并对二期纵向围堰上游段地基覆盖层处理、施工期客货过坝问2导流特性与条件坝址位于XX峡谷河段出口处，河流大体自西向东流，河谷形态呈不对称的“U”坝轴线下游河床右侧分布有一片基岩高漫滩——礁滩，礁顶高程278.00m。坝址两岸地形整齐，除左岸下游的磨刀溪外无较大冲沟切割。两岸山势总体向下游倾斜，岸坡缓坡，陡坡段基岩裸露，缓坡段被第四系崩坡积物或残坡积物右岸边坡走向由300°逐渐偏转至340°,向下游敞开，坡顶前缘高程400.00~岩夹薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩，并夹有Ⅳ类。基岩除构造破碎带需局部处理外，承载力均能满足要求。钻孔压水试验的岩石差，物资组成极不均一。覆盖层主要为卵砾石夹砂和砂层，含块(碎)石和崩石、粉砂砾石层，局部地段在底部堆积含卵砾石的砂壤土；②砂层，各处粒度成分悬殊，级配不良，空间分布大都呈透镜状，局部夹有透镜状砂壤土或淤泥质土；③含崩(块)石的①砂卵砾石层：广泛分布于左侧大滩坝及主河道表部，一般厚8～26m，层底高程一般在245.00～260.00m，以卵砾石为主，其含砂含量约为20%～30%。该层不均匀系数大，级岩以灰黑色玄武岩、紫红或灰白色砂岩、石英砂岩为主。该层的天然干密度一般为1.76～2.11g/cm3，属中密状态，渗②砂层：为黄褐色、黄色或灰白色粉细～中粗砂夹少量卵砾石，部分钻孔揭露较连续，往下游呈断续的透镜状，底板高程一般在230.00～255.00m。砂层总体以中细砂为主，局部含淤泥质土，具较好的分选性，部分含有约5%～10%的粘粒及少量砾石。砂层一般呈透镜状展布，且不能同时满足不均匀系数Cu≥5和曲率系数Cc=1～3的良好级配标准，属不良级配砂。天然干密度为1.54g/cm3左右，处于中密状态，渗其突出的特点是普遍含有块径不等的崩(块)石。据钻孔资料统计，在左岸大滩坝上的岸谷坡崩塌堆积形成，大都呈微风化到新鲜状态。由于崩(块)石的块径大，埋深大，分布范围广，对土石围堰的防渗施工将带来一定的土的卵砾石、淤泥质粘土、含泥质淤泥质粉细砂层、粘土或含砂质粘土，以透镜状形土类密度抗剪强度压缩性允许承载力渗透系数允许坡降△sρφCa1－2ERKf—g/cm3°MPaMPa-1MPaMPacm/s—卵砾石夹砂2.822.2500.0250.2～0.3100～10-20.1～0.15砂层2.7800.180.110-2～10-40.5～0.76月7月8月9月2月3月4月水文年平均流量3/s)4880943010000992066903460217022404570分配比例8.7717.5218.5717.8312.436.224.033.012.332.432.704.16合计(%)75.1224.88洪水过程具有底水高、历时长、连续多峰的特点。根据年最大洪水统计，单峰出现次XX坝址最大洪峰流量设计成果见表2.3.2-1，分期时段最大0.1%0.2%0.5%20%洪峰流量(m3/s)437004120037600348003200028200251002180012510月1日～次年4月30日1960018100159001420012300931010月1日～次年5月31日1960018100159001420012300931010月1日～次年6月30日20300188001680015100133001050011月1日～次年4月30日87508100722065105740455011月1日～次年5月31日89308270737066505860465011月1日～次年6月30日1850016900148001310011300853012月1日～次年4月30日41503930363033703090263012月1日～次年5月31日622057605140463040903240注：流量单位m3/s。125266025302360222020702月份20103月份4月份311029302670246022305月份61305660501045003940309010月份1960018000159001420012300929011月份86007990715064705740459012月份396037603490326030102600注：流量单位m3/s。升船机坝段、左岸厂房坝段、泄水坝段及右岸非溢流坝段组成，坝顶高程383.00m；泄水坝段位于主河槽中部略靠右侧，泄洪采用表孔、中孔联合泄洪的方式，中表孔间右岸地下厂房、左岸坝后厂房各装机4台，单机容量均为750MW。左岸坝后厂房安装间与通航建筑物立体交叉布置，在导流底孔顶部布置回车场、副厂房及进厂交通根据国务院1998年发布的关于禁止采伐长江中上游天然森林的决定，XX江上游3导流标准《防洪标准》及DL5180-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》的规定，本项目保护对象失事后果使用年限围堰工程规模建筑物堰高(m)库容(亿m3)一期建筑物影响总工期及第1台机组发电227.15～28.801.70～1.95Ⅳ二期建筑物并影响工期>347.30～49.804.41～5.09Ⅲ经围堰型式综合比较，第一期选用土石类围堰，第二期纵向、横向分别选用混凝土和土石类围堰，根据上述规范，Ⅲ、Ⅳ级土石类导流挡水建筑物设计洪水重现期可洪水位的可靠性，XX河段19世纪以来可以确定洪水量级的洪水年份，以大于或等于实测最大的1966年洪水为标准，依其大小顺序为1924年、1860年、1892年、1905洪水年份洪峰流量(m3/s)369003500033200307002940029000排位123456重现期(a)69.546.334.827.823.223.335洪峰流量(m3/s)3200029900282002510021800规模巨大，围堰一旦失事，不仅对工程造成重大损失，影响发电工期，还直接影响下28.80m，堰前拦蓄水量较小，故一期围堰溃决洪水与天然洪水接近。二期围堰按设计的大小主要取决于溃堰时的水头和堰前蓄水量，而3种二期设计洪水标准时相应堰前溃堰风险明显增加。因此，为减小溃堰风险，二期导一、二期工程采用不同导流标准时的围堰工程规模、围堰主要工程量及围堰投资10年一遇20年一遇二者差值一期围堰上游段挡水水位(m)287.42289.13堰顶高程(m)288.79290.50最大堰高(m)18.7920.50一期围堰下游段挡水水位(m)286.64288.29堰顶高程(m)287.15288.80最大堰高(m)27.1528.80土石填筑工程量(万m3)113.11130.9217.81高峰月平均填筑强度(万m3/月)16.7519.722.97高喷体防渗墙(万m)2.162.160混凝土防渗墙(万m2)4.524.520围堰相对投资(万元)14792.4315469.67677.2420年一遇30年一遇50年一遇二期上游横向围堰挡水水位(m)301.03302.26303.56堰顶高程(m)302.50303.70305.00最大堰高(m)47.3048.5049.80二期下游横向围堰挡水水位(m)287.35288.20289.23堰顶高程(m)288.62289.50290.50最大堰高(m)35.1236.0037.00横向围堰土石填筑量(万m3)158.12168.33179.30纵向围堰混凝土量(万m3)95.6197.22100.64截流后上游围堰高峰月平均土石填筑强度(万m3/月)15.5816.3417.11上游围堰混凝土防渗墙(万m2)下游围堰混凝土防渗墙(万m2)0.900.910.92围堰相对投资(万元)61427.4262273.9664061.66相对投资差值(万元)846.541787.70段围堰高度增加1.71m，下游段围堰高度增加1.65m，堰体填筑量二者相差17.81万m3，围堰相对投资相差677.24万元，仅为导流工程投资的0.48%。因此，一期导二期上、下游围堰必须在主河床截流后至次年汛前完建，施工时段为第3年11很小；截流后上游围堰堰体的高峰月平均填筑强度分别为：15.58万m3、16.34万m3防渗墙施工、土石填筑及混凝土浇筑等强度均能“导流建筑物设计洪水标准应根据建筑物的类型和级别在表2.2.2规定幅度内选择，并结合风险度综合分析，使所选标准经济合理，对失事后果严重的工程，要考虑对超根据决策目标的不同，又分别开展了单目标和多目标风险决策研究，以求科学地选择其中多目标风险分析委托武汉大学完成。与导流建筑物损失之和构成的总损失期望值最小的方案为最优方案。因此，单目标风风险度即指超导流标准洪水发生的机率，本工程一、二期围堰风险度指标见表重现期(a)使用年限(a)风险度R重现期(a)使用年限(a)风险度R219.00%314.26%29.75%39.67%———35.88%表3.1.3-1分析，当取上、下限导流标准时，的施工安全保证性相对偏低。因此，综合一期导流的水力学指标和风险度指标，设计—围堰投资作为建筑物费用填入决策树图形进—导流建筑物运行期费用则按施工可能发生的情况填入决策基坑抽水和清淤等工期约需4个月，主汛期7～9月不可能重建围堰，10洪水发生的时间，重建围堰的可能性也不大，工期延误约9个月左右。地下厂房具备常年施工条件，机组安装不受影响，首批机组发电时间完全由大坝蓄水条件控制。受此类推，坝体施工遇超标洪水导致进度推后而影响机组发电的台年数见表3.1.3-2。推迟发电的损失，近似按所推迟机组的台年数进行计算，公式为：推迟发电损失=所推迟发电8的总台年数×年平均发电量×上网电价。推迟发电损失计算见表推迟发电时间所推迟机组的台年数(台年)推迟发电损失(亿元)2.522.927.5869.52137.524a210.87284.216a357.56基坑溃堰损失分别按基坑开挖和基坑混凝土本工程采用决策树法计算损失期望值。发生超标准洪水时的风险损失计算公式基坑开挖时的溃堰损失和推迟6年发电损失1/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/20基坑开挖时的基坑开挖时的溃堰损失和推迟4年溃堰损失和推迟5年发电损失3636发电损失11023636基坑开挖时的溃堰损失和推迟3年发电损失3636363611021/2036363636 3636基坑开挖时的溃堰损失和推迟2年发电损失6996551102 19823636110219821/203636 19/20 1/20 19/20 1/20 19/20重建围堰费和导流建筑物维护费3636基坑开挖时的溃堰损失和推迟1年发电损失2336096975153636 1/2019/201982方案1363611021982 1/20 19/20 1/20 19/20 1/20 19/20的溃堰损失和推迟4年发电损失混凝土浇筑时发电损失 3636混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟3年3636混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟2年发电损失697515围堰费44911/2019/20混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失2314696974751982363619821/2019/20697475混凝土浇筑时的溃堰损失和导流建筑物维护费1102推迟1年发电损失231428 ·重建围堰费和导流建筑物维护费基坑开挖时的溃堰损失和推迟6年发电损失1/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/201/2019/20基坑开挖时的基坑开挖时的溃堰损失和推迟4年溃堰损失和推迟5年发电损失3636发电损失11023636基坑开挖时的溃堰损失和推迟3年发电损失3636363611021/2036363636 3636基坑开挖时的溃堰损失和推迟2年发电损失6996551102 19823636110219821/203636 19/20 1/20 19/20 1/20 19/20重建围堰费和导流建筑物维护费3636基坑开挖时的溃堰损失和推迟1年发电损失2336096975153636 1/2019/201982方案1363611021982 1/20 19/20 1/20 19/20 1/20 19/20的溃堰损失和推迟4年发电损失混凝土浇筑时发电损失 3636混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟3年3636混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟2年发电损失697515围堰费44911/2019/20混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失2314696974751982363619821/2019/20697475混凝土浇筑时的溃堰损失和导流建筑物维护费1102推迟1年发电损失231428 ·重建围堰费和导流建筑物维护费路径路径损失路径概率总风险率损失期望值11.5625E-0814.26%0.1722.9688E-072.1632.9688E-072.1645.6406E-0624.9952.9688E-072.1665.6406E-0624.9975.6406E-0624.9880.248.5092.9688E-072.165.6406E-0624.985.6406E-0624.980.248.545.6406E-0624.970.248.369391030.2012.912.9688E-072.165.6406E-0624.975.6406E-0624.970.248.32205.6406E-0624.97210.248.41229394980.2013.75235.6406E-0624.96240.2482010.12262394480.10264.83272.9688E-072.16285.6406E-0624.96295.6406E-0624.96300.248.18315.6406E-0624.96320.248.27339382120.2011.00345.6406E-0624.96350.248.26369390520.2012.80372406970.10318.38385.6406E-0624.95390.247.99409364770.2007.28412390020.10245.7342669485.74%5738.94损失期望值合计51506.39建筑物损失110155总损失期望值51506+110155=161661（万元）图3.1.3.1-1二期导流单目标风险决策树图（P=5%）基坑开挖时的溃堰损失和推迟6年发电损失29/301/3029/301/3029/301/3029/301/3029/30 1/30 29/30 1/30 29/30 1/30基坑开挖时的基坑开挖时的溃堰损失和推迟4年溃堰损失和推迟5年发电损失37593759发电损失29/30110829/30基坑开挖时的溃堰损失和推迟3年发电损失3759375929/3011083759375929/303759基坑开挖时的溃堰损失和推迟2年发电损失69965529/30 110829/30202629/30方案2围堰费46071/3029/301/3029/301/3029/30 37593759 29/30重建围堰费和导流建筑物维护费37591108 基坑开挖时的溃堰损失和推迟1年发电损失233609375969751529/30202629/3029/30 1/30202629/30202629/3029/3029/30 1/3029/301/3029/301/3029/30的溃堰损失和推迟4年发电损失混凝土浇筑时37593759 发电损失混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟3年29/3011083759混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟2年发电损失69751529/3020263759 ___-————1/3029/30混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失2314692026697475202629/3029/3029/3029/30 1/3029/302026697475混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失23142829/302026导流建筑物维护费110829/30202629/3029/30 重建围堰费和导流建筑物维护费基坑开挖时的溃堰损失和推迟6年发电损失29/301/3029/301/3029/301/3029/301/3029/30 1/30 29/30 1/30 29/30 1/30基坑开挖时的基坑开挖时的溃堰损失和推迟4年溃堰损失和推迟5年发电损失37593759发电损失29/30110829/30基坑开挖时的溃堰损失和推迟3年发电损失3759375929/3011083759375929/303759基坑开挖时的溃堰损失和推迟2年发电损失69965529/30 110829/30202629/30方案2围堰费46071/3029/301/3029/301/3029/30 37593759 29/30重建围堰费和导流建筑物维护费37591108 基坑开挖时的溃堰损失和推迟1年发电损失233609375969751529/30202629/3029/30 1/30202629/30202629/3029/3029/30 1/3029/301/3029/301/3029/30的溃堰损失和推迟4年发电损失混凝土浇筑时37593759 发电损失混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟3年29/3011083759混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟2年发电损失69751529/3020263759 ___-————1/3029/30混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失2314692026697475202629/3029/3029/3029/30 1/3029/302026697475混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失23142829/302026导流建筑物维护费110829/30202629/3029/30 重建围堰费和导流建筑物维护费路径路径损失路径概率总风险率损失期望值11.3717E-099.67%0.0123.9781E-080.2933.9781E-080.2941.1536E-065.1153.9781E-080.2961.1536E-065.1171.1536E-065.1183.3455E-0577.5893.9781E-080.291.1536E-065.111.1536E-065.113.3455E-0577.601.1536E-065.113.3455E-0577.549392390.942.683.9781E-080.291.1536E-065.111.1536E-065.113.3455E-0577.52201.1536E-065.11213.3455E-0577.55229397500.943.19231.1536E-065.10243.3455E-0577.46259379760.941.41262395840.7213.83273.9781E-080.29281.1536E-065.11291.1536E-065.11303.3455E-0577.48311.1536E-065.11323.3455E-0577.51339384580.941.90341.1536E-065.11353.3455E-0577.51369393350.942.78372409420.7254.75381.1536E-065.10393.3455E-0577.42409366440.940.07412391690.7201.3542682390.33%6163.04损失期望值合计34338.52建筑物损失110801总损失期望值34339+110801=145139（万元）图3.1.3.1-2二期导流单目标风险决策树图（P=3.33%）基坑开挖时的溃堰损失和推迟6年发电损失49/501/5049/501/5049/501/5049/501/5049/50 1/50 49/50 1/50 49/50 1/50基坑开挖时的基坑开挖时的溃堰损失和推迟4年溃堰损失和推迟5年发电损失40384038 发电损失49/501122 49/50基坑开挖时的溃堰损失和推迟3年发电损失40384038 49/501122 40384038 49/504038基坑开挖时的溃堰损失和推迟2年发电损失69965549/501122 49/50214249/50 4038 1122 2142 1/502142围堰费4872方案31/5049/501/5049/501/5049/5049/504038重建围堰费和导流建筑物维护费4038基坑开挖时的溃堰损失和推迟1年发电损失23360969751549/50403849/5049/5049/5069747549/50214249/5049/504038 2142 4038 11222142 2142214221421/5049/501/5049/501/5049/50混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟4年发电损失混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟3年发电损失49/50混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟2年发电损失69751549/50403849/501/5049/50混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失231469697475403849/5049/5049/5049/5069747549/501/5049/50混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失231428导流建筑物维护费112249/50214249/5049/50重建围堰费和导流建筑物维护费基坑开挖时的溃堰损失和推迟6年发电损失49/501/5049/501/5049/501/5049/501/5049/50 1/50 49/50 1/50 49/50 1/50基坑开挖时的基坑开挖时的溃堰损失和推迟4年溃堰损失和推迟5年发电损失40384038 发电损失49/501122 49/50基坑开挖时的溃堰损失和推迟3年发电损失40384038 49/501122 40384038 49/504038基坑开挖时的溃堰损失和推迟2年发电损失69965549/501122 49/50214249/50 4038 1122 2142 1/502142围堰费4872方案31/5049/501/5049/501/5049/5049/504038重建围堰费和导流建筑物维护费4038基坑开挖时的溃堰损失和推迟1年发电损失23360969751549/50403849/5049/5049/5069747549/50214249/5049/504038 2142 4038 11222142 2142214221421/5049/501/5049/501/5049/50混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟4年发电损失混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟3年发电损失49/50混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟2年发电损失69751549/50403849/501/5049/50混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失231469697475403849/5049/5049/5049/5069747549/501/5049/50混凝土浇筑时的溃堰损失和推迟1年发电损失231428导流建筑物维护费112249/50214249/5049/50重建围堰费和导流建筑物维护费路径路径损失路径概率总风险率损失期望值16.4000E-115.88%0.0023.1360E-090.020.020.680.020.680.6817.460.02 0.68 0.6817.47 0.6817.45353.7233.1360E-0941.5366E-0753.1360E-0961.5366E-0771.5366E-0787.5295E-0693.1360E-091.5366E-071.5366E-077.5295E-061.5366E-077.5295E-069395450.3.1360E-090.021.5366E-070.681.5366E-070.687.5295E-0617.45201.5366E-070.68217.5295E-0617.46229403210.354.01231.5366E-070.68247.5295E-0617.44259383860.353.28262398900.4515.65273.1360E-090.02281.5366E-070.68291.5366E-070.68307.5295E-0617.44311.5366E-070.68327.5295E-0617.45339390160.353.52341.5366E-070.68357.5295E-0617.45369399960.353.89372415000.4545.96381.5366E-070.68397.5295E-0617.43409370390.352.77412395650.4509.5342711594.12%6697.02损失期望值合计22574.19建筑物损失112172总损失期望值22574+112171=134746（万元）图3.1.3.1-3二期导流单目标风险决策树图（P=2%）二期导流方案导流标准溃堰总风险率不计利息的总损失期望值(万元)计入利息的总损失期望值(万元)1P=5%14.26%1616612310072P=3.33%9.67%1451392106713P=2%5.88%134746198006其总损失期望值最小，且溃堰总风险率最小。因此，从单目标风险分析，二期导流标堰施工进度、超标准洪水发生时导流建筑物的损失、发电工期损失及相应的风险度等物泄洪能力不完全确定等条件下，利用仿真和统计方法得出堰前水位分布的概率。本二期导流标准方案1方案2方案3全年20年一遇全年30年一遇全年50年一遇第一年综合风险4.45%2.65%1.60%第二年综合风险8.70%5.23%3.17%第三年综合风险12.76%7.74%4.72%费用和工期损失：费用包括确定型费用和不确定型费用，两者应分别不确定型费用(即溃堰损失费)包括基坑再次抽排水费用、重修围堰的费用、基坑清淤费用及工期损失导致的发电损失费等。本工程二期采用不同导流标准的多二期导流标准方案1方案2方案3全年20年一遇全年30年一遇全年50年一遇确定型费用(万元)147466.20148420.90150198.80不确定型费用(万元)7922.734685.712899.39根据工程经验，确定型费用比不确定型费用略重要，对于上述不同类型、不同特将要素的比较判断量化，采用求和法求解得到排序权重为：确定型费用＝0.67，不确定型费用＝0.33，然后对于目标权重作敏感度分析，分析优选结果的稳定性。主要研量化1相同重要决策人认为两个因素同样重要3略为重要决策人由经验判断认为一个因素比另一个因素略为重要5相当重要决策人由经验判断认为一个因素比另一个因素重要7明显重要决策人深感一个因素比另一个因素重要，已被实践证实9绝对重要决策人强烈地感到一个因素比另一个因素重要，已被实践反复证实2，4，6，8相邻判断值决策人认为需要取得两个判断折中最大正隶属度μ方案优劣排序方案1方案2方案30.330.230.67方案3优于方案1优于方案20.300.230.70方案3优于方案1优于方案20.500.37方案3优于方案1优于方案20.500.320.80方案3优于方案1优于方案20.500.260.60方案3优于方案1优于方案20.500.230.50方案3等同于方案1优于方案2注：λ1、λ2分别代表确定型费用和不确定型费用对应的权重。R(1)=4.45%；R(2)=8.70%；R(3R(1)=2.65%；R(2)=5.23%；R(R(1)=1.60%；R(2)=3.17%；R(优选方案时，对决策方案进行敏感性分析得到的结根据对本工程实测水文资料和历史洪水的分析，通过不同导流标准的技术经济比发电及社会效益显著，为确保电站的发电工期，故本阶段选根据SDJ338-89《水利水电工程施工组织设计规范(试行)》中“坝体施工期临时度汛上旬导流底孔下闸，水库蓄水，至第8年汛前大坝全5220m3/s；导流底孔封堵施工设计标准采用时段11月～次年5月10年一遇流量导流分期频率(%)流量(m3/s)一期围堰挡水528200截流3500围堰挡水232000后期坝体挡水度汛134800导流底孔下闸5220导流底孔封堵6650第7年11月中旬～第7年12月上旬852710～2070本工程施工期较长，坝址下游为重要城镇，若工程失事，将可能对下游城镇造成一定围堰顶高程305.00m，围堰使用时间跨3个汛期，上、下游横向围堰为土石围堰，由坝址上游XX水文站控制流域面积占坝址控制流域小屏)区间3部分。据XX水文站多年平均径流量分析，石鼓以上经河道洪水传播时间的分析计算，干流石鼓至坝址洪水平均传播时间为81h，支流雅砻江小得石至坝址洪水传播时间为45h，雅砻江XX水电站本身水情预报时间为24h，因此，在施工期可利用水情自动测报系统采用现时水情预报，当洪水主要来自XX江干流石鼓水文站以上时预见期为81h，当洪水主要来自雅砻江时预见期为69h。流量大，XX工程采用了6条大隧洞导流，泄流能力大，经初步计算，当遇到50当超标洪水造成的上游水位增加不超过上游围堰顶高程305.00m，即相应流量不量，则应提前在围堰上形成缺口，提前泄洪，以避免突然缺4导流方式与方案河谷底宽约500m，正常蓄水位380.00m时河谷宽约822m，河谷形态系数为5.1，左岸边坡较缓、右岸边坡稍陡，河谷形态呈不对称的“∪”型，较适合采用分期和明渠导流。2)常年枯水位266.5m，水面宽度160～220m，水深3～10m，主河槽偏右岸。400m，可布置一期土石纵向围堰，有利快速施工；河床右岸滩地宽约140m，坝轴线下游约200m起滩地逐渐变宽，且礁石出露，但坝轴线以上滩地窄短，其上山坡陡峭，其下即为主河道，如第一期先围右岸，则纵堰布置条件差。3)坝址基岩地层为三叠系上统须家河组(T3XJ)第二大组T32，河床覆盖层一般厚度10～50m，主河道一般为10～15m；坝址两岸及下游出露有T33(含煤岩组)、T34和侏罗系自流井组J1-2Z，两岸岩层均倾向山里偏下游。4)坝址以上控制流域面积45.88万km2，设计洪水峰高量大、历时长，要求导流泄水建筑物规模大。5)坝址位于Ⅴ级通航河段上，施工期要解决好客货过坝问题。6)工程总布置结合导流规划在河床左侧布置有6个非溢流坝段，为分期导流布置二期泄流底孔和缺口创造了条件，有利于缺口的后期快速加高。本工程规模巨大，其发电经济效益和社会效益显著。整个工程控制第一批机组发电工期的关键线路为大坝施工，而最有利于缩短大坝施工历时的莫过于一次拦断河床的隧洞导流方式。但从坝址河谷形态和地形地质条件分析不适宜采用隧洞导流方式，右岸山势在逐渐向下游敞开、无完整连续的岩体布置导流隧洞，左岸下游出露的T33含煤岩组和侏罗系自流井组J1-2Z亦不适宜布置本工程所需的大规模导流隧洞。根据坝址地形、地质、水文及工程总体布置与施工期通航等施工导流特性，综合技术经根据本工程的导流特性，对导流方案进行了全面、深入的研究，导流布置中考虑度；导流泄水建筑物的布置应尽量紧缩，以减少临时建筑占据河床的宽度，使束窄河4)主河床截流后的围堰型式和规模应满足能在一个枯水期内建成并达到挡设过程中，随着设计研究、地勘工作的不断深入和施工期通航要求的变化，研究工作逐步将重点集中在3个较优的主要方案上，再遵循质条件，导流布置、施工和运行条件、导流工程量、施工总进度和工程投资等方面综左侧河床泄流及通航；第二期围泄水坝段、左岸坝后厂房及升船机等坝段，由右岸非溢流坝段内设置的导流底孔和缺口泄流，临时船闸通航；后期加高缺口，由导流底孔和永久中孔共同泄流，大坝临时拦洪度汛；汛后封堵临时船闸孔和导流底孔，水库蓄体开挖量大，开挖边坡高，施工难度大的问题，而将临时船闸移至左岸布置。其导流同时形成两个一期基坑，在右岸基坑中修建二期导流底孔和缺口，在左岸基坑中修建临时船闸，由两岸束窄后的河床泄流及通航；第二期围河中泄水坝段、左岸坝后厂房及升船机坝段，由右岸非溢流坝段内设置的导流底孔和缺口泄流，左岸非溢流坝段内的临时船闸通航；后期加高缺口，由导流底孔和永久中孔共同泄流，大坝临时拦洪度其优点是充分利用了坝址的地形特征，一期利用左、右岸滩地修建临时船闸、导流底孔和缺口，减小了导流及临时通航建筑物一岸布置而带来的岸坡开挖的高度及工1)受右岸地形条件限制，右岸第一期纵堰上游段约600m已下河，其施工难度有底孔和缺口过水，左岸有临时船闸通航，河中基坑施工交通条件较差，不利于加快方案3第一期围左岸，修建左岸导流明渠，围右岸泄水坝段、左岸坝后厂房及升船机坝段，由左岸渠底宽130m、进口渠底高程由右岸泄水坝段底部设置的后期导流底孔和永久中孔泄流；汛后封堵导流底孔，水库其优点是：第二期施工利用明渠通航，不设置临时船闸，在通航方面可节省部分围堰挡水发电。即使在一个枯水期内抢浇明渠内非溢流坝至度汛高程，坝体月平均浇5)第三期导流和大坝度汛需要在右岸泄水坝段底部设置12个后期导流底孔,流底孔占满了整个泄水坝的泄流通道，需分两批安排在2方案4采用两期导流，第一期围左岸非溢流坝段，在一期基孔、缺口和临时船闸，由束窄后的主河床泄流及通航；第二期围右岸泄水坝、左岸坝后厂房及升船机，由河床左侧非溢流坝段内设置的底孔、缺口泄流，临时船闸通航；后期加高缺口，由导流底孔、临时船闸孔和永久中孔共同泄流，大坝临时拦洪度汛；施工条件相对较好，简化了一期围堰的施工技术难度，有利于尽早下河进行主体工程3)充分结合工程总体布置特点，利用左岸非溢流坝段布置二期导流底孔和缺2)二期导流泄水渠最大开挖边坡高度虽然相对较低，但由于左岸边坡涉及T33(含煤岩组)、T34和侏罗系自流井组J1-2Z等岩组，仍要采取适当的边坡处理措施。后厂房坝段和左岸非溢流坝段的大基坑方案。但由于受左岸大滩坝滩地宽度的限制，向土石围堰改为混凝土重力式围堰，其地基深厚砂卵砾石覆盖层采用高喷灌浆加固，同时将左岸坝后厂房改为双排机布置形式。方案4第一期土石纵河床前缘宽度80m，但左岸坝后厂房(双排机布置方案)宽度为106m，因此，混凝土重其优点是一期基坑内围有左岸坝后厂房，该厂房一期即可开始施工，有可能实现1)由于第一期围堰采用高喷灌浆对其地基进行加固处理后再修建重力式混凝式解决客货过坝问题，一期基坑不设置临时船闸，但增设一个导流底孔，一、二期挡少，施工干扰小、工期更有保证；二期导流泄流能力更大，降低了第二期挡水围堰高第二期施工利用小明渠通航，通航保证率低；第三期拦截明渠后，河道客、货过坝需河床中填筑土石子围堰，再在其保护下修筑序复杂、难度大；方案5第一期纵向围堰采用高喷灌主河道，施工条件不利；其它几个方案第一期土石围堰基本位于左侧砂砾石漫滩上，同样涉及到T33、T34和侏罗系自流井组J1-2Z等软弱岩组,但开挖支护难度相对小一些。/s)开挖)填筑))灌浆1234567的设备多；其他方案一期基坑内开挖强度在40水期从明渠底部高程260.00m浇筑至拦洪高程,月平均升高速度达13.10m，常态混凝4)从下闸封堵分析：方案3与方案7均需在右侧设置125)从施工期通航条件看，一期均由束窄河床通航，二期和后期通航或为临时4.3.1一期围左岸、二期围右岸，设临时船闸方案地上修筑第一期土石围堰。在一期围堰围护下，进行左岸非溢流坝段及冲沙孔坝段的在一期基坑中进行第二期混凝土纵向围堰、上下游引航道、上下游引泄水渠等项目的坝、泄水坝、消力池、坝后厂房及升船机等建筑物的施工，由左岸非溢流坝段内的5个导流底孔及高程280m、宽115m的缺口泄流，临时船闸通航。地下厂房的施工不受导流程序的影响，进水口底板高程321.50m，工程开工后，便具备常年施工条件。该方案施工导流特性见表4.3-1，一、二期导流布置见本专题单位施工程序一期围左岸二期围右岸泄水建筑物右侧束窄主河床5个导流底孔+115m宽缺口通航建筑物右侧束窄主河床临时船闸导流标准全年20年一遇全年50年一遇导流流量m3/s2820032000上游围堰顶高程m290.50306.50最大堰高m20.551.3下游围堰顶高程m288.80290.50最大堰高m28.837.04.3.2一期围左岸、二期围右岸，不设同时在一期基坑中进行第二期混凝土纵向围堰、上下游引泄水渠等项目的施工，由束坝、泄水坝、消力池、左岸坝后厂房及升船机等建筑物的施工，由左岸一期基坑内留单位施工程序一期围左岸二期围右岸泄水建筑物右侧束窄主河床6个导流底孔+115m宽缺口通航方式航运(右侧束窄主河床)驳运导流标准全年20年一遇全年50年一遇导流流量m3/s2820032000上游围堰顶高程m290.50305.00最大堰高m20.549.8下游围堰顶高程m288.80290.50最大堰高m28.837.0溢流坝段上，在一期基坑内将这5个坝段浇筑至明渠底板高程260.00m。明渠上、下游段的布置和方案6上、下游引泄水渠基本相同，明导墙和二期纵堰的一部分，一期工程施工的控制性项目是一期基坑内明渠上、下游导墙，即二期纵向混凝土围堰的地基处理和混凝土浇筑。一期由束窄后的右侧主河床泄第二期围右岸，待左岸导流明渠具备运行条件后，于第3年11月下旬进行二期第6年11月下旬进行第三期左岸明渠截流，围堰形成后，开始浇筑明渠占压的一侧的5个永久中孔和6个表孔泄流。个导流底孔未及回填，初期发电度汛时，泄洪地下厂房的施工不受导流程序的影响，进水口底板高程321.50m，工程开工后，便具备常年施工条件。该方案施工导流特性见表4.3-3，各期导流布置见本专题报告单位施工程序一期围左岸二期围右岸三期围明渠泄水建筑物右侧束窄主河床左岸明渠右岸导流底孔通航方式右侧束窄主河床明渠+驳运驳运导流时段全年全年时段12月1日~导流标准20年一遇50年一遇10年一遇导流流量m3/s28200320004630上游围堰顶高程m290.50297.00278.25最大堰高m20.541.8下游围堰顶高程m288.80290.5272.51最大堰高m28.837.03个导流方案第一期围堰的布置基本相同，第一期工程施工的控制性项目同为二期纵向混凝土围堰的地基处理和混凝土浇筑，工程施工控制工期亦基本相同。主要不期纵向混凝土围堰左侧需留足5个导流底孔沙孔坝段内的临时船闸孔改为导流底孔，因此，二期导流泄施工强度降低，同时二期纵向围堰可相对向左移动，一、二期纵向围堰距离加大，围墙，不再设船闸孔或导流底孔。因此，二期纵向围堰亦可左移，一、二期纵向围堰施时温控要求也更为严格，施工程序复杂，对混凝土浇筑进度有一定影响。从二期基坑坝后厂房有关埋件的运输、升船机的塔楼及闸首的浇筑都可以利用右岸基坑，时间上为此必须增加更多设备以保证进度；特别是基坑内37#～40#坝段地基硐塞的处理，由第7年汛期坝体度汛，要求坝体全线上升到拦洪高程，后期导流相关指标比较见表单位方案4方案6方案7第7年度汛泄流建筑物10个永久中孔+左5个导流底孔+临时船闸孔10个永久中孔+左6个导流底孔10个永久中孔+右12个导流底孔度汛上游水位m329.40338.57337.17坝体拦洪高程m330.83340.00338.60缺口填筑月平均上升高度m6.357.5013.10缺口月平均浇筑强度万m3/月4.645.1010.65底孔封堵回填需要时间1个枯水期1个枯水期2个枯水期前将坝体抢至度汛高程。而且即使采用碾压混凝土，对于永久大坝工程，这样的上升速度亦远远超出国内现有水平，同时因浇筑强度大，必须为明渠坝段的施工至少增加根据施工总进度计划，3个方案第一批机组发电时间相同，均为第7年底首台机组安装时，因进厂道路形成的时间各不相同，各方案坝后厂房机组发电时间存首台机组大件通过右岸基坑从坝后厂房右端为第9年3月，其他机组发电时间见不同导流方式坝后厂房机组发电时间比较表方案⑤机组⑥机组⑦机组⑧机组发电时间推迟值方案4方案60方案70段靠近导流底孔出口的部位浇筑混凝土挡水墙，并进行安装间和进厂道路的施工，由方案7左岸不存在临时船闸，第6年11月明渠截泄水坝段中导墙为界，将一侧作为底孔封堵期设计洪水的下泄通道，以保证另一侧底孔未回填混凝土，泄洪消能运行工况不利，结构工况从施工期通航条件看，这3个方案第一期导流期历时同为24个月，均由束窄河XX江XX坝址上游河段航运日趋萎缩，通航问题已不成为导流方案选择的制约因素，单位方案4方案6方案7施工导流分期一期导流上游围堰顶高程m290.50290.50290.50二期导流上游围堰顶高程m306.50305.00297.00后期度汛上游水位m329.40338.57337.17缺口填筑月平均上升高度m6.357.5013.10缺口月平均浇筑强度万m3/月4.645.1010.65下闸封堵孔数孔66底孔封堵回填需要时间1个枯水期1个枯水期2个枯水期施工期客货过坝方式一期束窄河床通航束窄河床通航束窄河床通航二期临时船闸通航驳运明渠+驳运后期驳运驳运驳运坝后厂房发电时间⑤机组⑥机组⑦机组⑧机组发电时间推迟00干扰大；从二期基坑内有关建筑物的工期分析，小明渠方案保证性较差；从坝后厂房和后期度汛的风险亦最小，方案4次之，方案7风险小明渠方案虽然采用碾压混凝土理论上能实现，但对于永久大坝工程，这样的上升速单位泄水建筑物右侧束窄主河床6个导流底孔+115m宽缺口10个永久中孔+6个导流底孔挡水建筑物一期土石围堰二期横向土石围堰+纵向混凝土围堰大坝通航方式右侧束窄主河床驳运驳运导流标准全年20年一遇全年50年一遇全年100年一遇导流流量m3/s282003200034800上游围堰顶高程m290.50305.00340.00(坝体拦洪高程)最大堰高m20.549.8—下游围堰顶高程m288.80290.50—最大堰高m28.837.0—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————混凝土———————————————————————t———根——————根——————根——————t————拆除————————案各期导流泄水建筑物泄流能力、进出口泄流流态、空蚀、冲刷及冲淤变化情况，本阶段进行了定床和清水动床的整体模型试验和况。模型试验中对一期围堰不护脚、大块石护脚和铅丝笼护脚等型式进行了研究，通过试验同时从经济和施工方便的角度考虑，推荐采用大块石护脚型式；试验中大块石位置一般出现在纵向土石围堰头部附近，当流量达到设计挡水流量28200m3/s时，最试验证明该方案能保证围堰的安全运行，束窄河床泄流能力满足一期泄流设计要求。二期导流泄水建筑物为6个10m×14m底孔和115m宽缺口，二期导流设计流量后期参与度汛的泄流建筑物为6个导流底孔和10个永久中孔，经试验发现后期度汛底孔超泄能力比较大，泄流能力满足度汛设计要求；底孔出口最大底部流速28.57m/s，在下游泄水渠坝下0+250.000～0+45推荐导流方案的优化一期围堰总长1268.75m，布置于左岸砂砾石大滩坝上，纵向段基本布置于常水筑物的布置自左至右依次为：二期引(泄)水渠、二期纵向混凝土围堰、一期纵向土石围堰上游横向段处河床宽约400m，且河床覆盖层较深，土石围堰的布置受到地形、地质、水文、二期导流建筑物的布置及水工枢纽总布置等诸多因素的影响，第一期围堰布置位置的选择余地非常有限。在最终选定的布置格局基础上，若将坝轴线上游段一必须扩挖右侧河床，这不仅增加了一期导流的投资，而且围堰移向河中加大了围堰防冲保护和基础防渗体施工的难度。若将一、二期纵向围堰结合，围堰需要双向挡水，且必须建筑在深厚覆盖层上，结构要求高，堰基处理规模和难度均较大，同时延长一二期基坑形成后，二期泄水通道由上游引水渠、导流底孔与缺口、下游泄水渠共同组成，由于上、下游引泄水渠宽度均相对较大，二期导流泄水建筑物的泄流能力将根据右岸主河床河底高程，结合二期截流施工难度，上、下游引泄水渠及底孔底者之一；为了充分利用左岸非溢流坝段的前缘宽度，满足二期泄流的要求，同时降低二期截流难度和建筑在深厚覆盖层上二期围堰的高度，本阶段重点对不同泄洪缺口宽孔尺寸为8m×12m、相应缺口高程278.00m(称小底孔方案)和底孔尺寸为10m×14m、相应缺口高程280.00m(称大底孔方案)两方案进行比较研究，小底孔方案设计上游水闸时应尽可能降低闸门操作水头，以使闸门依靠自重下闸。在选定的下闸流量标准和相同的下闸方案情况下，不同尺寸底孔下闸相关指标比较如表5.2.1.1-1，大、小底孔方案均可依靠闸门自重下闸，但大底孔方案孔口尺寸大，操作水头略低，对下闸有利。两闸门挡水水头相同，但跨度不同，因此，闸门和底单位小底孔方案大底孔方案底孔尺寸(宽×高)m×m8×1210×14下闸最大设计水头m25.9223.19闸门挡水水头m97.0097.00启闭机容量kN2×30002×4000门叶重量t220300金结工程量t26403450工程名坝段宽孔口或闸门尺寸下闸水头XX水电站—17m×21m—2个导流洞XX水电站—13.84m×15.20m3个导流洞XX水电站20m10m×13m—3个导流底孔，跨中布置XX水电站24.5m8.5m×10m+7.5m×10m5个导流底孔，跨缝+跨中布置XX水电站8.4m×20m30m跨中布置XX水电站20m10m×14m23.19m跨中布置注：下闸水头均指设计值。未回填，上游水位已上升至初期发电水位354.00m。表5.2.1.2为大、小底孔在控制工况的进出口最大拉应力比较表，大底孔由于跨度大，进口底部、顶部、出口顶部的拉应力都比小底孔大，但相差并不大，且都属底孔尺寸底孔进口顶部底孔进口底部底孔出口顶部底孔出口底部8m×12m2.482.000.9110m×14m2.582.173.270.81注：应力单位MPa。小底孔方案戗堤顶高程高1.55m，进占过程中，戗堤轴线方向大于4m/s流速的范围达单位小底孔方案大底孔方案底孔尺寸(宽×高)m×m8×1210×14上游水位m273.55272.00最大落差m3.45最大平均流速m/s5.404.40戗堤轴线平均流速大于4m/s范围m6040注：截流流量3500m3/s。高时段为第6年枯水期，从缺口加高的起始时间来分析，小底孔方案缺口高程为单位小底孔方案大底孔方案度汛上游水位m354.45338.57后期度汛高程m356.00340.00缺口浇筑月平均上升速度m/月9.757.50底孔平均流速m/s29.4725.76相应缺口高程水位时底孔泄流量m3/s48507200孔方案如采用常态混凝土月平均上升速度为9.75m，难度较大，同时该方案底孔平均小底孔无明显差别；从底孔的结构应力来看，小底孔微优；综合以上分析，本阶段推在可研中间阶段施工组织专题研究中，对80m宽缺口+4个底孔、100m宽缺口+5紧临左岸非溢流坝段右侧；增加的15m宽缺口靠近左岸坡，缺口高程均为280.00m。这样既可以避免对左岸山体的扩挖，又可以起到加大泄量的目的。当来流量为设计洪单位115m宽缺口+6个底孔100m宽缺口+5个底孔上游水位m303.56306.77引水渠进口平均流速m/s4.644.21坝上0-210m泄水渠平均流速m/s9.639.63坝下0+357m下游水位m289.23289.23坝下1+000m速变化较小，这样既可以降低二期围堰的高度，又不需为此增加左岸的扩挖，因此，期导流标准(Q=32000m3/s)下，水力学计算成果见表5.2.3-1，上游横表5.2.3－1不同高程底孔与缺口泄流单位底孔高程260.00m底孔高程261.50m底孔高程263.00m上游水位m303.56304.89306.04引水渠平均流速m/s4.644.474.31坝上0-210m下游水位m289.23坝下1+000m表5.2.3－2不同高程底孔与缺口泄流时上游围堰单位底孔高程260.00m底孔高程261.50m底孔高程263.00m二期上游围堰顶高程m305.00306.20307.30二期上游横向土石围堰填筑量万m3117.18123.98131.56二期纵向围堰上游段混凝土量(堰体部分)万m352.8655.9659.42线达到坝顶高程，汛期度汛按初期发电坝体度汛标准全年200年一遇洪峰流量达到100年一遇洪水时，经调洪演算上游水位达338.57m；为研究降低度汛水位的可能性，比较了在右岸增设2个6m×12m(宽×高)3种度汛方案因为泄流能力的不同，其度汛上游水位等也不同，见第7年度汛方单位方案1方案2方案3度汛泄流建筑物(均含10个永久中孔)左岸6个底孔左岸6个底孔+右岸2个底孔左岸6个底孔+右岸4个底孔度汛上游水位m338.57332.24327.14汛期要求缺口达到高程m340.00333.67328.57缺口浇筑月平均上升速度m/月7.506.716.07由于115m宽缺口需在一个枯水期内抢至度汛水位以上，从缺口月平均上升速度泄水坝段上部有跨缝布置的溢流表孔，下部有跨中布置的永久泄洪中孔，底部再布置下闸和封堵回填工作时间较长、工程量也加大，因此综合以上分析比较，推荐左岸6个导流底孔和10个永久中孔6导流建筑物的设计最大堰高20.50m；围堰下游段挡水水位为288.29m，堰顶高程288.80m，最大堰高第一期土石围堰布置于左岸砂砾石大滩坝上，布置时主要从满足一期基坑内永久建筑物和二期混凝土纵向围堰的施工要求、保证一期束窄河道的通航、有利于一期围堰迎水面防冲保护等方面进行了比较研究，因此，一期土石围堰纵向段基本布置于常水位以上的大滩坝边缘。一期土石围堰下游段(即下游横向段)布置在下游开挖形成的二期泄水渠内，堰体在基岩上填筑。一期基坑内主要包括左岸非溢流坝段、冲沙孔坝段和二期纵向混凝土围堰，二期导流底孔及由于一期土石围堰边坡坡度受到河谷宽度等的限制，背水侧填筑边坡与基坑覆盖层从渗流、稳定和应力应变以及防冲刷来看，一期土石围堰比二期上、下游横向土石围一期围堰地基覆盖层沿纵向厚度变化较大，上游段较厚，一般为40～60m，下游段仅为20～30m。覆盖层具有三层构造，上部的砂卵砾石层广泛分布于围堰地基的表质土，具较好的分选性，少数含有约5%～10%的粘粒及少量砾石，部分钻孔揭露为粉以下则呈断续的透镜状，顶板高程一般在255.00～264.00m，局部可分为二个层位，c)围堰纵向段背水侧填筑边坡与基坑覆盖层开挖边坡直接相连，增加了围堰背防渗等方面的设计要求均易满足。但由于斜墙围堰断面相对较大，河床束窄率也随之加大，迎水面的防冲保护较为困难，同时一期束窄河床通航保证率会降低。因此，确定选用断面底宽相对较小、工程量相对较省的心墙或斜心墙围堰进行分析比较，图6.1.2-1～4为复合土工膜或粘土与斜心墙或心墙组合成的4种围堰典型断面图。堰体防渗材料的选择，比较了粘土和复合土工膜两种。粘土防渗本身可行，但粘土心墙或斜墙的围堰底宽均较大，考虑到本工程围堰的布17km，运距较远，且填筑施工受降雨影响较大，围堰必须在一个枯水期内建成，施工工期较紧；而土工膜防渗在土石坝和围堰中得到广泛应用，具有施工速度快、工期有保证、质量易控制、设计和施工经验较多、也较为经济等优点，且本工程作用水头不大。国内应用复合土工膜防渗的部分工程实例见表6.1.2，因此，本工程推荐选用复工程项目甘肃夹山子水库水口水电站上游围堰宝珠寺水电站上游围堰泰安抽水蓄能电站XX红口箐水库土坝承压水头(m)38.520.2225.5防渗型式与材料复合土工膜斜墙复合土工膜心墙复合土工膜斜墙库底复合土工膜防渗均质土坝，上游坝坡防渗由复合土工膜、保护层及护坡3部分组成渗墙或高喷体防渗墙，墙的变形能与周围土体变形协调，上覆荷载基本由墙与周围土混凝土防渗墙和深度小于40m的高喷体防渗墙在设计和施工上都有比较成熟的经验。塑性混凝土防渗墙连续性易得到保证，施工过程中易检查，三峡工程二期围堰混凝土防渗墙最深达84.5m；高喷体防渗墙施工速度较快，但在覆盖层中有大孤石或漂石的由于XX工程一期围堰防渗及一期基坑内二期纵向围堰堰基处理工程量较大，工成分段采用：对堰基覆盖层深度不大于30m，且不含有孤石或大块石的地段，其围堰地基采用高喷体防渗墙防渗，其他部位采用塑性混凝土防渗墙防渗。根据上述原则确用高喷体防渗墙防渗，桩号一纵0+100.000～0+93高喷体防渗墙参照XX等水电站围堰工程的经验，采用两排高喷灌浆，排距0.8m，孔的；从布置和工程量上，心墙和斜心墙型式的堰体紧凑，工程量相差无几；从布置和施工角度考虑，由于二期纵堰沉井紧临一期围堰堰脚，一期围堰采用斜心墙方案，防渗墙轴线右移，以便于防渗墙及平台施工完后，有足够的场地来进行沉井的施工和堰在天然情况下，坝址通过设计流量时原河床断面平均流速为3.45m/s；本工程一期围堰形成后，最窄处原河床束窄率达46%，束窄后通过设计流量时河床断面平均流在进行围堰的布置时从满足水流平顺，尽量避免堰体进入主河槽深水区，以利围堰防一期工程的河床束窄率较大，经动床水力模型试验测得堰脚处流速为6.0~6.5m/s；参照国内类似围堰工程防冲保护经验(见表6.1.3.1)，本工程一期围堰纵向段迎水面采用混凝土柔性板防护，并根据不同部位的流速值计算出不同段的混凝土面板厚度，桩号一纵0+215.000～0+636.894m段混凝土面板厚度1.4m，桩号一纵厚度0.9m。上游横向段桩号一纵0+000.000～0+215.000m及下游横向段桩号一纵1+129.614m～1+268.747m段迎水面流速较小，且主要为回流，均采用1m厚干砌块石工程名堰脚流速堰面保护措施坡脚保护措施地基飞来峡水利枢纽表3.1m/s厚0.7～1.0m混凝土柔性排宽50m平抛块石叠加30m铅丝笼堰脚为砂质覆盖层地基三峡水电站4.0～5.0m/s堆石体D>0.8m堆石体淤积层葛洲坝水电站5.0～7.0m/s厚0.8～1.3m混凝土板宽40～50m厚1.0~1.7m混凝土柔性排堰脚为砂砾石覆盖层地基脚和铅丝石笼护脚两种型式，通过理论计算和试验论证认为两种护脚型式均可保证围台的铅丝笼反而会影响底部水流流态而造成冲刷，同时大块石方案从经济和施工的角度与铅丝笼方案比具有优越性，因此，推荐采用在动床试验中，一期围堰上游段桩号一纵0+215～0+741.180m段堰脚保护为平抛试验验证，能保证围堰的安全。考虑到室内试验在边界条件和相似性上与实际存在着差距，同时参考同类工程经验，确定在围堰桩号一纵0+215.0的迎水侧平抛块石宽20m，厚度1.5～3.0m，见围堰断面图6.1.3；桩号一纵0+100~渗流计算采用中国水利水电科学研究院研究开发并经原水利水电规划设计总院鉴定推广的STSE二维渗流有限元分析程序。变形分析提供有关数据；2)分析防渗墙入岩深度对防渗效果的影响，从防渗角度提出合理的插入深度；3)了解围堰的渗流量和覆盖层的渗流出逸比降，为基坑抽排水设计一期土石围堰建造在河床覆盖层上，防渗采用地基防渗墙与堰体复合土工膜(土透系数组合成6种方案进行渗流计算，各方案计算成果见渗流计算比较表6.1.4-1，防渗墙厚1.20m防渗墙厚0.80m方案1方案2方案3方案4方案5方案6渗透系数混凝土防渗墙1.0×10-71.0×10-71.0×10-51.0×10-71.0×10-71.0×10-5基岩1.0×10-51.0×10-41.0×10-41.0×10-51.0×10-41.0×10-4渗流量(m3/s.m)1.28×10-56.03×10-51.24×10-42.08×10-56.15×10-51.26×10-4浸润线位置245.04248.09253.68246.30248.16253.68238.51239.01240.54237.37239.03240.540.530.530.540.500.510.54混凝土面板护坡厚1.4m平抛块石宽20m、厚1.5～3.0m堆石砂卵石过渡料厚2.0m土工膜混凝土面板护坡厚1.4m平抛块石宽20m、厚1.5～3.0m堆石砂卵石砂卵砾石砂卵砾石混凝土防渗墙0.80m砂卵砾石混凝土防渗墙0.80m砂卵砾石浸润线含崩石砂卵砾石粉细砂基岩基岩混凝土面板护坡厚1.4m平抛块石宽20m、厚1.5～3.0m石渣料堆石过渡料厚2.0m土工膜混凝土面板护坡厚1.4m平抛块石宽20m、厚1.5～3.0m石渣料堆石砂卵砾石砂卵砾石混凝土防渗墙0.80m砂卵砾石混凝土防渗墙0.80m砂卵砾石浸润线含崩石砂卵砾石粉细砂基岩基岩防渗墙入岩深度(m)0.02.03.04.05.0渗流量(10-5m3/s.m)7.6916.0285.9385.8695.8075.756防渗墙结构后浸润线位置防渗墙处高程(m)249.53248.09248.09248.09248.09248.09逸出点高程(m)239.31239.01238.99238.98238.96238.96Qx/Q0Qx/Q00.80.60.40.20入岩深度(m)Qx-入岩深度为x时的渗流量Q0-入岩深度为0.0m时的渗流量通过对防渗墙入岩深度为0.0m、1.0m、2.0m、3.0m、4.0m、5.0m的情况分别进通过计算说明，一期土石围堰采用防渗墙与复合土工膜联合防渗的形式是可行的。围堰堰体内水力坡降都很小，各种方案的水头损失主要集中在防渗结构内，防渗结构后的浸润线较为平直，浸润线差别不大，都处于覆盖层内。对于同一种围堰结构型式，防渗结构(包括堰体防渗体和防渗墙)材料渗透系数越小，浸润线位置越低。逸采用园弧滑裂面毕肖普法进行边坡稳定分析，使用STAB9