芭蕉河一級水電站施工組織設計.doc

畢業(yè)設計芭蕉河一級水電站施工組織設計院 系：工程學院專 業(yè)：水利水電建筑工程班 級：水利水電建筑工程3班學 號：姓 名：指導教師： 云南經(jīng)濟管理職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）開題報告題目芭蕉河一級水電站施工組織設計年級/系/專業(yè)/班級2011級工程學院水利水電建筑工程3班學號姓名指導教師填報日期2013年8月20日1、 選題目的和意義目的：畢業(yè)設計其是每個應屆畢業(yè)生應該做的一個在校幾年學習到的知識的總結(jié)。意義：（1）培養(yǎng)學生的獨立地綜合運用所學基礎知識、專業(yè)知識和基本技能，提高分析和解決實際問題的能力，也是畢業(yè)生上崗前提高全面素質(zhì)的重要實踐。（2）鞏固、擴大和提高所學理論知識，并使之系統(tǒng)化。2、 畢業(yè)設計（論文）主要內(nèi)容（1）工程建設的必要性和任務（2）建設條件（3）工程布置及建筑物（4）施工組織設計（5）環(huán)境保護與水土保持設計3、 研究技術路線、研究方法和要解決的關鍵問題技術路線：根據(jù)給定的地形、地質(zhì)、水位條件，結(jié)合實際分析確定壩址位置。研究方法：對水電站結(jié)構(gòu)計算進行了研究，從電站選擇、電站結(jié)構(gòu)等方面進行了系統(tǒng)探究。解決的關鍵問：確定水電站的型式、尺寸及樞紐布置方案；并進行水力計算、防滲排水設計、電站布置與穩(wěn)定計算、電站地基結(jié)構(gòu)設計等，繪出樞紐平面布置圖及上下游立視圖。4、 畢業(yè)論文（設計）階段進度及時間安排（1）2013.8.20-2013.8.30: 根據(jù)畢業(yè)設計任務書要求,選擇畢業(yè)設計的題目；（2）2013.8.31-2013.9.20:收集整理相關資料，確定選題思路并進一步了解閘址的選擇做好規(guī)劃；（3）2013.9.21-2013.9.30:嚴格按照要求完成開題報告和論文; （4）2013.10.1-2013.10.15: 修改定稿。（5）2013.10.16-2013.10.25：總結(jié)和分析在計算過程中遇到的問題。5、 主要參考文獻1郭維東，水力學，中國水利水電出版社，2005年9月。2劉進寶，水工建筑物，北京：水利電力出版社，2005年。3GB50017-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范。4李煒，水力計算手冊(第二版)，北京：水利水電出版社，2006年。5SL2652001，水閘設計規(guī)范，中國水利水電出版社，2005年9月。6鄭慶和，水工建筑物，中國水利水電出版社，1996年。7沈長松，水工建筑物，中國水利水電出版社，2008年。8郭維東，水力學，中國水利水電出版社，2005年9月。9 SL278-2002，水電工程水文計算規(guī)范S.北京：中國水利水電出版社，2002.10 DL/T5180-2003，水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準S. 北京：中國電力出版社，2003.11 SL 44-93，水利水電工程設計洪水計算規(guī)范(中華人民共和國行業(yè)標準)S. 北京：中國水利水電出版社，2003.6、 指導教師意見指導教師（簽名）： 年 月 日7、 教研室意見教研室主任（簽字蓋章）：年 月 日云南經(jīng)濟管理職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性及知識產(chǎn)權聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）是本人在指導教師的指導下取得的成果。對本設計（論文）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。因本設計（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔。特此聲明畢業(yè)設計（論文）作者簽名：作者專業(yè)：作者學號：年 月 日目錄一、施工條件（1）（一）對外交通（1）（二）工程條件（1）二、水文氣象條件（3）（一）水文條件（3）（二）氣象條件（3）(三) 地形地質(zhì)條件（4）（四）外來物資供應、水電和施工通訊條件（4）（五）天然建筑材料（4）三、施工導流（6）（一）倒流標準和導流時段（6）（二） 導流方案的選擇(7)四、 施工程序安排(9)（一） 方案一(9)（二） 方案二(9)（三）具體施工程序安排(11)（四）導流隧洞施工(16)五、截流與基坑排水(17)（一）截流(17)（二）壩基排水(17)（三）下閘蓄水措施(17)（四）料場開采(18)六、主體工程施工(19)（一）基坑開挖(19)（二）大壩填筑(19)（三）混凝土澆筑(20)（四）引水隧洞施工(21)七、施工工廠設施(22)（一）砂石加工系統(tǒng)(22)（二）混凝土拌合系統(tǒng)(23)八、施工總體布置(25)（一）布置條件和原則(25)（二）施工房建(25)（三）施工總進度(26)（四）施工強度和勞動力(28)參考文獻(32)致謝(33)一、施工條件（一）對外交通芭蕉河一級水電站位于湖北省恩施土家族苗族自治州鶴峰縣境內(nèi)的芭蕉河上，縣城容美鎮(zhèn)經(jīng)北佳鎮(zhèn)至壩址上游芭蕉坡現(xiàn)有公路里程38km，其中縣城至兩河口13km為省級公路，兩河口至北佳鎮(zhèn)19km為縣鄉(xiāng)級公路，北佳鎮(zhèn)至壩址上游芭蕉坡6km為鄉(xiāng)村簡易公路。壩址不通公路。正在修建的芭蕉河二級水電站上距芭蕉河一級壩址7.6km，其間不通公路，但二級電站至縣城的對外交通干道現(xiàn)已貫通，公路里程3.5km。（二）工程條件芭蕉河一級水電站工程樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸開敞式溢洪道、左岸放空洞、右岸引水隧洞及地面廠房和開關站等組成?；炷撩姘宥咽瘔螇雾敻叱?51.3m，最大壩高115.3m，頂寬8.0m，壩軸線長285.4m，上下游壩坡1:1.4。溢洪道布置在左岸壩肩，為2孔11m16m(寬高)開敞式表孔，堰頂高程631.5m，最大下泄流量3400m3/s。放空洞由導流隧洞改建而成，放空管埋于導流洞永久堵頭之中，管徑2.0m，管中心高程546.5m，最大下泄流量110.2m3/s。引水系統(tǒng)布置在右岸，由進水口、壓力隧洞、高壓隧洞和岔管組成，全長462.9m，進口底板高程606.0m，壓力隧洞及高壓隧洞內(nèi)徑3.8m，岔管內(nèi)徑2.6m，分別采用鋼筋混凝土、鋼板及混凝土組合襯砌。廠房裝機2臺，單機容量15MW，總裝機容量為30MW，主廠房尺寸為33.5m15.4m31.6m（長寬高）。開關站布置在廠房上游側(cè)，地面高程551.35m，面積58.0m48.0m（長寬）。主體工程土石方明挖73.51萬m3，石方洞挖5.82萬m3，土石方填筑230.43萬m3，混凝土10.37萬m3。各建筑物主要工程量見表1-1表1-1 主要工程量表項 目土石明挖(萬m3)石方洞挖(萬m3)土石填筑(萬m3)混凝土(萬m3)鋼筋鋼材(t)金屬結(jié)構(gòu)(t)帷幕灌漿(m)固結(jié)灌漿(m)回填灌漿(m2)磚(萬塊)大壩29.910.08227.671.911934132542046溢洪道35.365.241936320694放空洞0.050.07228引水隧洞2.600.840.997709339101385廠房及開關站2.451.201.385701118.0小 計70.320.97228.879.595438424132546650138518.0導 流3.194.851.560.782201351625合 計73.515.82230.4310.375658559132546650301018.0芭蕉河二級電站壩址上距本工程壩址7.6km，水庫正常蓄水位543.5m，電站裝機8000kW，目前該電站即將建成投產(chǎn)，芭蕉河一級電站的施工應盡可能減少對二級電站正常運行的影響。二、水文氣象條件（一）水文條件壩址控制流域面積303.4km2，多年平均流量為12.6m3/s，多年平均徑流量3.97億m3。洪水主要由暴雨形成，流域每年4月進入汛期，年最大洪水均發(fā)生在59月，其中68月為主汛期，一次洪水過程為2d左右，峰型多以雙復峰為主，10月退出汛期， 11月次年3月為枯水期。芭蕉河流域無實測水文資料，鄰近溇水干流鶴峰站為壩址設計洪水的依據(jù)站，該站控制流域面積647.3km2，壩址洪水采用面積比的2/3次方推算獲得19601998年共39年資料。壩址施工時段頻率洪水成果見表2-1。表2-1 施工時段頻率洪水成果表 單位：m3/s時段頻率(%)1251020全年25002080154011507844月2912555月5494806月82172411.13.3114711076.611.14.3022218514710.164.1517414110710.14.30313250187（二）氣象條件工程所在地區(qū)屬北亞熱帶暖濕季風氣候區(qū)，雨量充沛，氣候溫和。多年平均氣溫15.4，極端最高氣溫40.7，極端最低氣溫-10.1。流域多年平均降雨量1986.4mm，年內(nèi)降雨主要集中在410月，約占全年降雨量的85.6%。壩址氣象要素見表2-2。表2-2壩 址 氣 象 要 素 表序號項目單位數(shù)量備注1降雨量壩址以上流域多年平均降雨量mm1986.4鶴峰站以上流域多年平均降雨量mm1770.62氣溫鶴峰氣象站資料多年平均氣溫15.4極端最高氣溫40.7極端最低氣溫-10.13蒸發(fā)多年平均蒸發(fā)量mm1000.54風速多年平均風速m/s0.6歷年最大風速m/s14.0（三）地形地質(zhì)條件工程所在河段位于柳月坪與芭蕉灣之間，長約1.5km，河谷為深切的“V”型峽谷，河流平面上大致呈弓形，常水位547.50535.50m，河面寬度1040m，河床坡降8，覆蓋層厚度35m，河谷兩岸山體雄厚，岸坡陡峻，岸坡自然坡角3560，受結(jié)構(gòu)面控制，懸崖峭壁隨處可見。壩段位于八字山背斜南東翼，出露地層為志留系下統(tǒng)龍馬溪組（S1ln）和羅惹坪組（S1lr），段內(nèi)無大的斷裂通過，構(gòu)造較簡單，巖層以單斜為主，產(chǎn)狀N3550E，SE3050，主要巖性為條帶狀砂巖、石英砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。工程所在地區(qū)為高山峽谷地形，壩址河谷狹窄，兩岸岸坡較陡，施工場地只能利用壩址下游左岸1.6km的落山壩較平緩開闊的階地及河灘地，以及進場公路沿線的局部較開闊地帶；棄碴場利用壩址上游的柳月坪階地；施工布置條件較差。（四）外來物資供應、水、電和施工通訊條件工程所需水泥部分由鶴峰縣水泥廠供應，大壩所用水泥由石門水泥廠供應，鋼材由武鋼供應，木材、火工材料、油料、房建材料、生活物資等從當?shù)夭少彙Ｊ┕て谏a(chǎn)、生活用水從芭蕉河取水，水質(zhì)滿足用水要求。施工用電結(jié)合永久輸電線路，從芭蕉河二級電站接線，線路等級10kV，輸電線路長度約6km。工程對外通訊，結(jié)合電站調(diào)度運行要求，由鶴峰縣城架設通信電纜至施工場區(qū)，場區(qū)內(nèi)部通訊以無線通訊為主。（五）天然建筑材料工程所在河段無天然砂礫料可供利用，本階段重點勘察了3個石料場。芭蕉灣石料場位于壩址下游1.8km左岸的落山壩村后山，分布高程550.0820.0m,料場基巖裸露，殘坡積覆蓋層稀薄，出露地層為志留系中統(tǒng)紗帽組（S2s）、泥盆系中統(tǒng)云臺觀組（D2y）和二迭系下統(tǒng)（P1）地層，巖體風化較淺，巖性堅硬。石料總儲量780.0萬m3，可作為本工程壩體堆石料的主要料源。芭蕉坡石料場位于壩址上游約1.5km左岸，分布高程700.0800.0m,料源層為奧陶系下統(tǒng)紅花園組（O1h）灰黑色厚層巨厚層灰?guī)r，料場基巖裸露，覆蓋層稀薄，儲量165.6萬m3；魚兒泉石料場位于壩址下游3.8km左岸魚背狀山脊，分布高程560.0810.0m,剝離層厚度4m左右，料源地層為二迭系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r，總儲量313.5萬m3。兩料場料源均為質(zhì)地較純凈的灰?guī)r，可作為本工程混凝土骨料料源。壩址附近土料較少，白果堡土料場位于北佳鎮(zhèn)至柳月坪新修簡易公路旁，距壩址約4.5km，儲量約3萬m3，土料屬風化坡積土，粗顆粒含量偏高，質(zhì)量不夠理想。三、施工導流（一）導流標準和導流時段1.導流標準芭蕉河一級水電站為等中型工程，混凝土面板堆石壩為3級建筑物，根據(jù)水利水電工程施工組織設計規(guī)范SDJ33889的規(guī)定，相應導流建筑物級別為5級，采用土石圍堰結(jié)構(gòu)時，導流建筑物設計洪水標準為510年一遇，當壩前攔洪庫容在0.11.0億m3時，壩體施工期臨時渡汛洪水標準為50100年一遇。2.導流的時段選擇芭蕉河屬山溪性河流，洪枯流量變化較大，流域洪水主要由降雨形成，每年4月進入汛期，68月為洪水多發(fā)季節(jié)。對壩址19601998年共39年洪水系列資料進行統(tǒng)計，壩址各月發(fā)生年最大洪水的情況見表3-1。表3-1壩址年最大洪水發(fā)生月份統(tǒng)計表月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月最大洪(m3/s)30.879.084.5227.0527.0766.01180.01040.0444.0244.0155.041.7年最大洪水發(fā)生次數(shù)(次)0000491772000(%)000010.323.143.617.95.1000根據(jù)表3-1中的統(tǒng)計結(jié)果，提出11月1日次年3月31日、11月1日次年4月30日、10月16日次年4月15日、10月1日次年4月30日及全年5個導流時段進行分析比較，各時段的施工頻率洪水見表3-2。經(jīng)施工總進行安排，一個枯水時段內(nèi)難以將壩體經(jīng)濟斷面搶至100年一遇攔洪渡汛高程，需利用56月進行壩體攔洪斷面的施工。從表8.1-2中可以看出，5、6月份年最大洪水發(fā)生次數(shù)雖較多，但洪水峰值卻不大，參照類似土石壩的施工經(jīng)驗，可利用56月份作為攔洪過渡期搶筑壩體攔洪斷面，攔洪過渡期內(nèi)要求5月底壩體經(jīng)濟斷面與全年50年一遇攔洪水位607.26m齊平，6月中旬達到全年100年一遇攔洪高程615.3m。壩體的填筑強度以5月底壩體攔擋全年50年一遇洪水為控制，不同導流時段壩體填筑強度見表3-2。表3-2 不同導流時段壩體填筑強度表導流時段11月1日次年3月31日11月1日次年4月30日10月16日次年4月15日10月1日次年4月30日壩體施工時段11月1日次年6月15日11月1日次年6月15日10月16日次年6月15日10月1日次年6月15日施工時間7.5個月7.5個月8.0個月8.5個月壩體填筑強 度(萬m3/月)月平均15.4515.4514.2613.24月最大19.3119.3117.8316.55經(jīng)對本工程料場開采和壩料上壩條件進行分析，除導流時段11月1日次年3月31日、11月1日次年4月30日的壩體填筑強度略顯偏大外，其余時段的填筑強度相對于本工程的施工條件均比較合理。針對同一種導流隧洞洞徑7.0m9.0m（寬高），對各導流時段的10年一遇洪水進行水力學計算，計算成果列于表3-3。表3-3 不同導流時段水力學計算成果表隧洞尺寸1條7.0m9.0m（寬高）導流標準時段11月1日次年3月31日11月1日次年4月30日10月16日次年4月15日10月1日次年4月30日全年頻率p=10%p=10%p=10%p=10%p=10%導流流量(m3/s)1101851412501150最大下泄流量(m3/s)110185141250656.5上游水位(m)551.13553.35552.20555.15583.78上游圍堰堰頂高程(m)552.2554.4553.1556.2586.0最大堰高(m)12.214.413.116.246.0根據(jù)水力學計算成果，當選用全年不過水的導流時段時，上游圍堰高度達46.0 m，導流隧洞洞線長度將增加近120.0m，而面板壩壩高也僅115.3 m，導流工程投資明顯與主體工程規(guī)模不相稱。對于各枯水時段，由于本工程考慮利用56月作為攔洪過渡期進行壩體攔洪斷面的填筑，且壩體各月的上升高程主要由填筑強度控制，導流時段往后延長對增加施工時間，降低填筑強度已無實際意義，導流時段往前延展雖可爭取一部分壩體攔洪斷面的施工時間，但由于9、10月為汛末，相應的施工導流流量量級增加較快，必然會導致導流建筑物規(guī)模和工程截流難度的增加。因此，經(jīng)過分析現(xiàn)場施工條件和可能達到的施工強度，在滿足施工總進度要求的前提下，為節(jié)省導流工程投資，降低導流工程規(guī)模，導流時段選擇為枯水時段10月16日次年4月15日。3.導流流量的選擇對于選定的導流時段10月16日次年4月15日，其10年一遇洪峰流量為141m3/s，5年一遇洪峰流量為107 m3/s，流量相差34m3/s，當導流隧洞洞徑為7.0m9.0m（寬高）時，兩者上游圍堰高度相差僅1m，為安全計，導流流量采用時段10年一遇洪峰流量141 m3/s。由于本工程攔河壩為混凝土面板堆石壩，攔洪庫容介于0.11.0億m3之間，考慮壩體臨時攔洪渡汛時，下游7.6km的芭蕉河二級電站及下游11km的鶴峰縣城防洪安全，壩體臨時渡汛洪水標準采用全年100年一遇,洪峰流量2500 m3/s。3.導流方式本工程壩址河谷形狀系數(shù)為2.53，屬狹窄形河谷，施工導流采用河床一次攔斷，旁側(cè)隧洞導流的導流方式。（二）導流方案的選擇1.導流方案的擬定根據(jù)壩址區(qū)地形地質(zhì)條件和工程樞紐布置特點，本階段擬定兩種可能的導流方案進行比選。方案一：枯水期圍堰擋水，隧洞導流，第一個汛期壩體臨時斷面攔洪渡汛方案。該方案導流隧洞布置在左岸，全長688.896m，隧洞采用城門洞型，斷面尺寸7.0m9.0m(寬高)，進口底板高程546.00m，出口底板高程542.50m，縱坡i=0.005217。第一個枯水期由圍堰擋水，經(jīng)水力學計算，當Q=141 m3/s時，上游水位552.08m，相應的上游圍堰堰頂高程553.1m；汛期由壩體臨時斷面攔洪渡汛，渡汛標準為100年一遇，經(jīng)調(diào)洪演算，求得攔洪水位為613.43m，攔洪庫容0.29億m3，壩體攔洪高程615.3m，水力學計算成果見表8.2-4。經(jīng)施工總進度安排，壩體全斷面施工，填筑總方量169.49萬m3，一個枯水期難以完成；采用經(jīng)濟斷面攔洪，壩體填筑總方量97.78萬m3，5月底達到607.3m，6月中旬達到615.3m，月平均填筑強度14.26萬m3，經(jīng)對施工布置，施工道路、料場開采條件及施工方法進行研究，這一強度完全可以做到。表3-4方案一水力學計算成果表項 目單位第1個枯水期第1個汛期備 注設計標準時段10月16日次年4月15日全年全年洪水重現(xiàn)期年1050100洪峰流量M3/洪建筑物泄流方式導流隧洞導流隧洞過水斷面尺寸m7.09.0（寬高）7.09.0（寬高）城門洞型進口高程m546.0546.0出口高程m542.5542.5洞 長m688.896688.896泄洪指標下泄流量M3/s141841.3885.5攔洪庫容億m30.220.29上游水位m552.08607.26613.43最大流速m/s4.1414.2915.04擋水建筑物特性 攔洪方式上游圍堰壩體經(jīng)濟斷面攔洪頂部高程m553.1609.0615.3最大高度m13.173.079.3壩體建基面高程536.0m最大頂長m59.0136.0174.0四、施工程序安排（一）方案一第1年1月開始導流隧洞的開挖，10月初具備過流條件，10月中旬截流，修建上下游土石圍堰，同期進行河床常水位以下壩基開挖和趾板混凝土澆筑，11月中旬開始壩體填筑，第2年5月底壩體經(jīng)濟斷面搶至與全年50年一遇攔洪水位607.26m齊平，6月中旬經(jīng)濟斷面上升至全年100年一遇攔洪高程615.3m。第2年6月中旬至第3年2月對經(jīng)濟斷面下游壩體進行填平補齊，第2年10月中旬第3年3月中旬完成一期面板混凝土的澆筑，第3年3月9月壩體全斷面上升至648.5m高程，10月開始二期面板混凝土的施工，12月底完成；導流洞于第4年1月底下閘封堵，水庫進行蓄水。4月底機組投產(chǎn)發(fā)電。壩體經(jīng)濟斷面及填筑程序示意見圖4-1。（二）方案二枯水期圍堰擋水，隧洞導流，第一個汛期壩體過水，第二個汛期壩體攔洪渡汛方案。對于該方案研究了兩種可能的情況：第一種情況：第一個汛期壩體全斷面上升至567.5m高程后保護過水，第二個汛期壩體全斷面上升至全年100年一遇攔洪高程615.3m，月平均填筑強度控制在14萬m3/月左右，經(jīng)水力學計算，所需導流隧洞斷面尺寸與方案一相同，為7.0m9.0m（寬高），壩體攔洪渡汛高程615.3m。第二種情況：為研究縮小導流隧洞洞徑的可能性，第二個汛期壩體采用經(jīng)濟斷面攔洪渡汛，壩體填筑強度要求同第一種情況，經(jīng)水力學計算，所需導流隧洞斷面尺寸為5.5m7.0m（寬高），壩體攔洪渡汛高程627.00m。經(jīng)施工總進度安排，兩種情況的壩體完建工期相同，但第一種情況的導流工程費用比第二種情況的導流工程費用多340萬元，因此本階段以第二種情況參與導流方案的比較，并分述如下：導流隧洞洞線布置與方案一相同，斷面尺寸為5.5m7.0m（寬高），城門洞型，進口底板高程546.0m，出口底板高程542.5m，縱坡i=0.005217。水力學計算成果見表4-1。表4-1 方案二水力學計算成果表項 目單位第1個枯水期第1個汛期第2個汛期設計標準時段10月16日次年4月15日全年全年全年全年洪水重現(xiàn)期年10205050100洪峰流量m3/s1411540208020802500泄洪建筑物泄流方式導流隧洞導流隧洞+臨時壩體導流隧洞過水斷面尺寸M5.57.0（寬高）導流洞5.57.0壩體過流前沿寬度77.0m5.57.0（寬高）進口高程M546.0導流洞 546.0壩 體 567.5546.0出口高程M542.5542.5542.5洞 長M688.896688.896688.896泄洪指標下泄流量m3/s141311/1150（導流洞/壩體）319/2688（導流洞/壩體）496.7518.7攔洪庫容億m30.040.050.350.43上游水位M553.87573.81575.21618.39624.35最大流速m/s3.968.65/17.15（導流洞/壩體）8.87/19.40（導流洞/壩體）13.8114.42擋水建筑物特性 攔洪方式上游圍堰壩體過水壩體經(jīng)濟斷面攔洪頂部高程M554.9567.5621.00627.00最大高度M14.933.085.091.0最大頂長M63.077.0192.0222.0（三）具體施工程序安排第1年1月開始導流隧洞的開挖，10月初具備過流條件，10月中旬截流，修建上下游土石圍堰，同期進行河床常水位以下壩基開挖和趾板混凝土澆筑，11月中旬開始壩體填筑，第2年5月底壩體經(jīng)濟斷面搶至與全年50年一遇攔洪水位607.26m齊平，6月中旬經(jīng)濟斷面上升至全年100年一遇攔洪高程615.3m。第2年6月中旬至第3年2月對經(jīng)濟斷面下游壩體進行填平補齊，第2年10月中旬第3年3月中旬完成一期面板混凝土的澆筑，第3年3月9月壩體全斷面上升至648.5m高程，10月開始二期面板混凝土的施工，12月底完成；導流洞于第4年1月底下閘封堵，水庫進行蓄水。4月底機組投產(chǎn)發(fā)電。壩體經(jīng)濟斷面及填筑程序示意見圖4-2對于該方案研究了兩種可能的情況：第一種情況：第一個汛期壩體全斷面上升至567.5m高程后保護過水，第二個汛期壩體全斷面上升至全年100年一遇攔洪高程615.3m，月平均填筑強度控制在14萬m3/月左右，經(jīng)水力學計算，所需導流隧洞斷面尺寸與方案一相同，為7.0m9.0m（寬高），壩體攔洪渡汛高程615.3m。第二種情況：為研究縮小導流隧洞洞徑的可能性，第二個汛期壩體采用經(jīng)濟斷面攔洪渡汛，壩體填筑強度要求同第一種情況，經(jīng)水力學計算，所需導流隧洞斷面尺寸為5.5m7.0m（寬高），壩體攔洪渡汛高程627.00m。經(jīng)施工總進度安排，兩種情況的壩體完建工期相同，但第一種情況的導流工程費用比第二種情況的導流工程費用多340萬元，因此本階段以第二種情況參與導流方案的比較，并分述如下：導流隧洞洞線布置與方案一相同，斷面尺寸為5.5m7.0m（寬高），城門洞型，進口底板高程546.0m，出口底板高程542.5m，縱坡i=0.005217。水力學計算成果見表4-2。表4-2方案二水力學計算成果表項 目單位第1個枯水期第1個汛期第2個汛期設計標準時段10月16日次年4月15日全年全年全年全年洪水重現(xiàn)期年10205050100洪峰流量m3/s1411540208020802500泄洪建筑物泄流方式導流隧洞導流隧洞+臨時壩體導流隧洞過水斷面尺寸M5.57.0（寬高）導流洞5.57.0壩體過流前沿寬度77.0m5.57.0（寬高）進口高程M546.0導流洞 546.0壩 體 567.5546.0出口高程M542.5542.5542.5洞 長M688.896688.896688.896泄洪指標下泄流量m3/s141311/1150（導流洞/壩體）319/2688（導流洞/壩體）496.7518.7攔洪庫容億m30.040.050.350.43上游水位M553.87573.81575.21618.39624.35最大流速m/s3.968.65/17.15（導流洞/壩體）8.87/19.40（導流洞/壩體）13.8114.42擋水建筑物特性 攔洪方式上游圍堰壩體過水壩體經(jīng)濟斷面攔洪頂部高程M554.9567.5621.00627.00最大高度M14.933.085.091.0最大頂長M63.077.0192.0222.01.程序一第1年10月16日第2年4月15日：導流洞于第1年10月底建成通水，10月中旬截流，隨即修建上下游圍堰，同時完成壩基開挖，趾板混凝土澆筑，壩體全斷面上升至567.5m高程，并做好壩面過水保護，該時段完成壩體填筑方量約54萬m3。第2年4月16日9月30日：壩面過水，不考慮壩體施工。第2年10月1日第3年6月15日：完成壩體過水后的清淤修補，隨即開始壩體經(jīng)濟斷面的填筑，第3年6月15日前壩體經(jīng)濟斷面上升至攔洪渡汛高程627.00m，期間完成壩體填筑方量114萬m3。第3年6月16日11月30日：完成經(jīng)濟斷面下游的填平補齊，壩體全面上升至648.5m高程，填筑方量54萬m3。第3年12月第4年5月：進行壩前清淤和面板混凝土的澆筑，5月底面板澆完。屆時永久泄洪建筑物已建成，洪水不再威脅大壩的安全，導流隧洞于6月底下閘封堵。水庫開始蓄水，7月底機組投壩體經(jīng)濟斷面及填筑程序示意見圖4-3。2.導流方案比較兩方案技術指標比較見表4-3，工程量及投資比較見表4-4。表4-3導流方案技術指標比較表項目單位方案一方案二備注導流隧洞尺寸m7.09.05.57.0城門洞型最大堰高m13.114.9設計標準為時段10年一遇壩體過水保護不過水過水保護攔洪渡汛臨時斷面設計標準全年100年一遇全年100年一遇設計流量m3/s25002500臨時斷面高程m615.3627.0最大斷面高度m79.391壩基建基面高程536.0m高峰月平均填筑強度萬m3/月14.2614.25發(fā)電工期月4043表4-4導流方案工程量及投資比較表項 目單位方案一方案二開 挖土石方明挖m33188028865石方洞挖m34854331006填 筑粘土填筑m312981434墊層m3365442土石填筑m31396318915混凝土襯砌混凝土m346903839封堵混凝土m3981643噴護混凝土m321021768壩體過水防護混凝土m38565土工防滲膜m2806957鋼 筋t220174鋼 材t135100回填灌漿m216251378投 資萬元12651213通過上述比較可知：方案一直接搶筑臨時斷面攔洪渡汛，施工簡單可靠，而方案二第1汛采用壩體保護過水，壩面最大單寬流量14.9m3/(s.m)，坡面最大流速達17.15m/s，過水保護難度較大。方案一雖導流工程投資略高，但其發(fā)電工期較方案二可提前3個月，發(fā)電效益較顯著。因而本階段導流方案推薦采用方案一。2.導流建筑物設計根據(jù)壩址地形地質(zhì)條件及工程樞紐布置特點，導流隧洞只能布置在左岸，分進口明渠擴散段、洞身段及出口明渠擴散段三部分。進口明渠擴散段軸線長50.3m，兩側(cè)以6擴散角對稱向上游擴散,最小底寬7.0m，底板高程546.0m，為一平坡明渠。洞身段全長688.896m，其中進口喇叭口段長12.0m，頂拱采用橢圓曲線，曲線方程為。其后設置封堵閘門井，閘門井段長6.0m，封堵閘門采用滑動平板鋼閘門，井內(nèi)組裝，閘門豎井平臺高程570.00m。洞身標準斷面7.0m9.0m（寬高），城門洞型，過水面積58.88m2，隧洞在樁號0+096.9820+179.629m段設置彎道，轉(zhuǎn)彎半徑105.0m，轉(zhuǎn)角450554.43。出口明渠擴散段軸線長26.1m，以6擴散角對稱向下游擴散，最小底寬7.0m，底板高程542.50m，為平坡明渠。導流隧洞經(jīng)初期導流和壩體渡汛兩個階段，歷時兩年零4個月，最高運行水位613.43m，洞內(nèi)最大流速15.04m/s。導流隧洞穿過的巖層為志留系下統(tǒng)龍馬溪組和羅惹坪組砂頁巖，大部分洞段巖體基本質(zhì)量級別為級，構(gòu)造簡單，僅進出口段穿越F2、F1斷層，根據(jù)導流隧洞運行特點和地質(zhì)條件，進口洞身段50m（含喇叭口段和閘門井段）和出口洞身段90m采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度60cm，其余部位底板澆30cm厚混凝土，頂拱和側(cè)墻掛網(wǎng)噴15cm厚混凝土。出口明渠段巖體較軟弱，崩解性強，為防止表面巖體崩解風化失穩(wěn)而堵塞導流洞，運行水位以下采用30cm厚鋼筋混凝土薄襯，運行水位以上采用掛網(wǎng)噴15cm厚混凝土。導流隧洞出口底板距河底高差6.0m，水流出洞流速較大，為防止出流對隧洞出口岸坡造成沖刷破壞，對該部位的岸坡采用鋼筋籠護底保護。3.上游圍堰受導流隧洞進口布置的制約，上游圍堰的布置空間極為有限，加上隧洞進口距河底高差3.54.0m，河床覆蓋層厚24m，工程截流后難以保證漿砌石圍堰的干地施工，施工難度較大，為縮短臨建工程工期，盡快進入主體工程的施工，上游圍堰采用土工膜心墻堆石圍堰，堰頂高程553.1m，最大堰高13.1m，堰頂寬6.0m，迎水面邊坡1:2.0，背水面邊坡1:1.5?；A覆蓋層厚度小于5.0m，主要由砂卵礫石和崩積、洪積巨塊石混合而成，防滲性能較差，對覆蓋層采用抽槽至基巖回填粘土的方式進行處理。由于工程區(qū)土料匱乏，且質(zhì)量較差，為保證圍堰的防滲性能，圍堰采用土工膜心墻防滲。4.下游圍堰下游圍堰結(jié)構(gòu)型式與上游圍堰相同。為保證引水隧洞和廠房全年施工，下游圍堰設計洪水標準采用全年10年一遇，洪峰流量為1150m3/s，經(jīng)調(diào)洪演算，并考慮芭蕉河二級水庫的壅高，求得下游水位為545.0m，相應的圍堰堰頂高程545.5m，堰頂寬6.0m，迎水面邊坡1:2.0，背水面邊坡1:1.5，最大堰高11.5m。（四）導流隧洞施工導流隧洞全長688.896m，設計斷面為7.0m9.0m（寬高）城門洞型，混凝土襯砌段、混凝土噴護段的開挖斷面分別為8.2m10.2m（寬高）、7.3m9.45m（寬高）城門洞型，進出口明挖量3.05萬m3，洞挖量4.85萬m3，襯砌混凝土0. 47萬m3，鋼筋混凝土噴護0.21萬m3。導流隧洞施工安排9個月完成，由于洞線較長，工期緊，需開設一施工支洞，由三個工作面同時掘進。進出口石方明挖采用先預裂后松動，由上而下、由外至內(nèi)分層分段進行開挖，預裂孔和松動爆破孔采用YQ-100型潛孔鉆鉆孔，毫秒微差爆破，3m3裝載機裝15t自卸汽車運往上游柳月坪棄渣場。洞身開挖分上下兩臺階鉆孔，全斷面開挖，用氣腿鉆鉆孔，周邊光面爆破，1.7m3側(cè)卸式裝巖機裝10t自卸汽車運往下游指定備料場。洞身混凝土澆筑，采用人工立模，5t自卸汽車運混凝土轉(zhuǎn)混凝土泵壓送入倉，插入式振搗器振實。洞身頂拱和側(cè)墻的混凝土噴護，采用HP-74型混凝土噴射機分三層噴護。五、截流與基坑排水（一）截流根據(jù)施工總進度安排，為保證壩體第2年6月底以前能填筑至100年一遇攔洪高程，工程截流宜愈早愈好，綜合芭蕉河流域的水文特性，最終選定截流時間為10月中旬，截流流量為10月份10年一遇月平均流量20m3/s。根據(jù)壩區(qū)施工道路布置和拋投料的堆積場地，采用由左岸向右岸單向立堵進占方式，先截上游圍堰，戧堤高程548.10m，頂寬10m，上下游邊坡1:1.3。經(jīng)截流水力學計算，龍口最大落差1.42m，最大流速2.99m/s，拋投體最大塊石粒徑0.35m，最大重量60kg。（二）基坑排水在上下游圍堰截流、加高、培厚、閉氣完成后，進行基坑排水，排水量包括基坑積水、堰身及覆蓋層滲水，覆蓋層含水及排水過程中可能的降水。排水總量5.50萬m3，采用排水容量0.21m3/s，3天內(nèi)排完。經(jīng)常性排水，由于上下游圍堰的防滲系統(tǒng)均直接與基巖相接，滲水量小，因而經(jīng)常性排水僅考慮降雨和施工棄水，廠房上游沖溝匯水面積較大，施工期間設排水溝將雨水直接引至下游圍堰以外。經(jīng)計算，日排水總量3.14萬m3，采用排水容量0.36m3/s。排水泵站設在上下游土石圍堰的堰腳處，共選用5臺IS200-150-250A型水泵。（三）下閘蓄水措施為保證順利下閘，在導流隧洞進口設置閘門豎井，井頂高程滿足閘門在井內(nèi)組裝的要求，定為570.00m，閘門的設計水頭按20年一遇洪水標準，流量為1540m3/s，水庫的起調(diào)水位為631.5m，經(jīng)計算，閘門的設計水位為639.54m，中心水頭89.0m。導流隧洞封堵門為滑動平板鋼閘門，閘門及埋件總重135 t。根據(jù)施工總進度的安排，大壩于第3年12月底澆完面板混凝土，屆時永久泄水建筑物已具備泄洪條件，汛期洪水不再威脅大壩的安全，為早日發(fā)電，下閘時間選在第4年1月下旬，下閘流量選用1月份10年一遇月平均流量4.27m3/s，下閘水位546.6m。本工程初期發(fā)電水位為616.00m，相應庫容3200萬m3，蓄水計算中不考慮下游的供水要求，根據(jù)推算的芭蕉河一級壩址19601997年共38年月平均徑流資料統(tǒng)計，蓄水保證率按80%計算，可于4月下旬蓄到初期發(fā)電水位。（四）料場開采芭蕉灣料場為壩體主堆石料場，料場基巖裸露，無用層厚度1.712.95m，首先用手風鉆鉆孔爆破，揭除無用層，形成工作面，無用料用132kW推土機集碴，4m3電鏟裝20t自卸汽車運至棄碴場。然后自上而下采用YQ-100型潛孔鉆鉆孔，深孔梯段微差擠壓爆破，梯段高度10m，4m3電鏟裝20t自卸汽車運往壩體填筑面或各備料場。魚兒泉料場主要為混凝土骨料場和壩體墊層、過渡層的灰?guī)r料場，剝離層厚度4m左右，采用YQ-100型潛孔鉆鉆孔，深孔梯段微差擠壓爆破?；炷凉橇虾蛪|層料加工所用石料采用2m3電鏟裝15t自卸汽車運往砂石加工系統(tǒng)進行加工，控制爆破最大粒徑為50cm；過渡層料則采用2m電鏟裝1520t自卸汽車直接上壩，控制爆破粒徑為30cm。六、主體工程施工（一）基坑開挖壩基開挖分兩期進行，工程截流之前完成常水位545m以上的兩岸岸坡開挖，截流之后進行河床壩基開挖。岸坡及河床覆蓋層直接由132kW推土機集渣，2m3電鏟裝1520t自卸汽車運至上游柳月坪棄渣場，棄渣運距800m。岸坡趾板部位石方開挖自上而下分層進行，采用YQ-100型潛孔鉆鉆孔，周邊預裂爆破，梯段高度810m。趾板建基面以上預留2m作為保護層，保護層開挖采用手風鉆鉆孔，淺孔爆破。兩岸岸坡除趾板附近的岸坡需按設計要求進行開挖外，一般不做大量開挖，僅局部用人工或淺孔爆破清除松動、突起、倒懸的巖體。岸坡開挖在高程545m設出渣平臺，開挖石渣溜至出渣平臺，分別由左右兩岸向上游出渣。剝除堆積物及覆蓋層以后，河床趾板開挖深度一般在3m左右，直接按保護層進行開挖，開挖石渣由推土機集渣，2m3電鏟裝1520t自卸汽車運輸，一部分用作上下游圍堰填筑料，剩余部分作為棄料運至上游柳月坪棄渣場堆棄。（二）大壩填筑壩址兩岸地形陡峻，無論哪一岸布置大壩填筑進料道路難度都較大，為了適應場內(nèi)主干交通布置，與永久道路相結(jié)合，大壩填筑道路集中布置在左岸，分別在高程651.3m、610m、562.5m布置3條主干進料道路，其中651.3m、562.5m道路分別為永久上壩公路和永久進廠公路， 610m道路需跨越溢洪道泄槽，溢洪道開挖時通過分期開挖或預留巖梗予以解決，562.5m道路在交通洞出口處分為兩條支道，上壩高程分別為555m、575m。另外，施工期間在下游壩坡面設斜坡道輔助上壩。道路布置詳見圖“芭可施工04”。壩面施工主要由鋪料灑水碾壓質(zhì)檢四道工序完成，按流水作業(yè)法組織施工。墊層和過渡區(qū)因?qū)挾容^小，只能平行壩軸線方向布置流水作業(yè)；主次堆石區(qū)各作為一個填筑工作面，同一分區(qū)在面積較大的情況下也可劃分為兩個工