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1、7、 施工导流与水流控制7.1 简述7.1.1 导流范围根据工程招标文件的规定，本工程施工导流及水流控制项目和内容包括：导流洞进、出口围堰（岩坎）的设计、施工及拆除，度汛、基坑排水的工程项目及其工作内容。施工过程中，一旦天然来水流量超过本工程导流设计洪水标准时，采取应急措施，尽量减少因洪水引起的损失。7.1.2 引用标准（1）防洪标准（GB502011994）；（2）水利水电建设工程验收规程（SL2232008）；（3）水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）；（4）水利水电工程天然建筑材料勘察规程（SL251-2000）；（5）水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）；
2、（6）水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL62-1994）；7.1.3水文气象和工程地质（1）水文气象坝址处于亚热带气候区，多年平均气温17.7，极端最高气温39.2，极端最低气温-5.6。坝址控制流域面积2466km2，占潇水流域的20.4。多年平均降雨量1496.5mm，多年平均流量84.8m3/s。本工程坝址处不同频率洪水流量见表7-1，坝址下游水位流量关系见表7-2。表7-1 坝址不同频率洪水流量表 单位：m3/s 频率 时段 0.01%0.2%0.5%1%2%5%10%20%全年930066405820519045603720307024109月次年3月/23601730127083
3、49月次年4月/259020801690129010月次年3月/2150149010306408月次年4月/3310259020401622 表7-2 坝址下游水位流量关系曲线（老坝下游720m）水位(m)219.8220220.2220.4220.5220.6220.8221221.2221.4221.6流量(m3/s)24.37.211.11518.82738.851.969.890.2水位(m)221.8222223224225226227228229230231流量(m3/s)1141423747111120161021802760340040904820（2）工程地质条件根据围岩的岩
4、性、结构构造、风化程度，上覆岩体厚度等地质条件，按照水利水电围岩分类标准，导流洞围岩分为五类：类：岩体呈厚巨厚层状, 微风化新鲜状态，构造不发育，上覆岩体厚度大于100m，基本稳定。坚固系数f=78，单位弹性抗力系数K0=7080MPa/cm。1类：由中厚厚层状岩体组成，呈微风化新鲜状态，构造不太发育，见少量软弱夹层，上覆岩体厚度50100m，或由厚巨厚层状岩层组成，但有规模不大的断层发育。f=56，K0=4050MPa/cm。2类：由中厚厚层状岩体组成，呈弱微风化状态，软弱夹层及裂隙发育，断层破碎带宽度2m）部位。围岩极不稳定。f=01.5，K0=02MPa/cm。导流洞的围岩分类、力学指标
5、及开挖坡比见表7-3。表7-3 导流洞围岩分类、力学指标及开挖坡比表名称桩号（m）围岩分类力学指标建议值进口洞脸坡比出口洞脸坡比fK0（MPa/cm）导流洞010，68970924530401:0.5强风化：1:0.75弱风化：1:0.5650690，64101156405010101，123289，303440，478572，582650787080101123，289303，440478，572582341520导流洞进口地形较陡，基岩为D13岩组中厚、厚巨厚层状粉砂岩、细砂岩夹石英砂岩。岩层产状走向与洞轴线交角40。断层、节理不发育，岩石呈强风化状态，边坡稳定性较好。出口地形较陡。基岩为
6、中厚厚层状石英砂岩，砂岩夹粉砂岩、含砾石英砂岩与细砂岩，强风化状态。岩层产状为N33ENW2650。发育2组节理：N75ENW75，N86WSW75。出口右侧，岩层倾角小于开挖边坡角。隧洞出口之后，采用明渠跨越号冲沟，在冲沟右侧山体形成高达90100m的高陡边坡，由于明渠段岩层受F6断层影响，岩层倾角由34变陡至58。根据层面与节理组合分析，出口和明渠右侧边坡，由层面与节理、和节理与均构成不稳定楔形体，边坡稳定较差，需要对不稳定体进行喷锚处理。洞身斜切6条断层。断层部位属类围岩，其余属1类围岩。洞身1类围岩稳定性较好，但断层附近类围岩，其稳定性较差。尤其是F27和1断层规模较大，破碎带、影响带
7、较宽，位于地下水位以下，存在掉块、塌方、渗水或涌水等问题。主要工程地质问题：（1）断层部位类围岩，其稳定性较差，将存在掉块、渗水等现象。F27和1断层规模较大，位于地下水位以下，将存在掉块、塌方、渗水或涌水等问题。（2）洞身、类围岩中，由于层面较缓，在与断层或节理的组合下，可能存在局部掉块或楔形体坍塌问题。（3）隧洞出口和明渠右侧深切方，边坡高度达90100m，由层面与节理和节理与节理均均构成不稳定楔形体，边坡稳定较差。（4）隧洞出口位于16号冲沟，集雨面积约1.5km2，冲沟内溪流长年不断，溪流和暴雨对出口边坡和明渠的施工和运行均有影响。7.1.4 导流洞施工期间现涔天河水库调度计划导流洞施
8、工期间，现涔天河水电站有发电要求，现灌区有灌溉要求。现涔天河水电站发电死水位为243.77m，现灌区灌溉取水位为244.2m。导流洞施工期间，水库最低高水位254.26m。7.2 施工导流布置图进口围堰布置在距进口50m处，堰顶高程设为255.3m，围堰顶宽5m，堰顶长200.5m，最大堰高约为33m。出口围堰布置在距出口20m处，堰顶高程设为229.5m，围堰顶宽5m，堰顶长约167.56m，最大堰高约为9m。进、出口围堰布置见附图。7.3施工导流工程建筑物结构布置图围堰采用粘土心墙土石围堰。进口围堰：相关流量的对应堰前水位高为254.26m，考虑安全超高及风浪雍高因素，堰顶高程设为255.
9、3m，围堰顶宽5m，堰顶长200.5m，最大堰高约为33m，迎水面坡比为1：1.5，粘土心墙坡比为1：0.3。出口围堰：堰顶高程设为229.5m，围堰顶宽5m，堰顶长约167.56m，最大堰高约为9m，迎水面边坡1：1.5，粘土心墙坡比为1：0.3。进、出口围堰结构形式见附图。7.4导流工程建筑物结构设计成果和设计报告7.4.1导流设计标准根据招标文件和现场实际情况及施工进度要求，工程导流建筑物设计标准及安全度汛标准如下：洪水期（4月-8月）为10年一遇全年洪水，相应流量为3070m3/s（上游水位为流量为3070m3/s时的大坝敞泄水位）；枯水时段（9月-次年3月）10年一遇洪水，相应流量为
10、1270m3/s。7.4.2 导流洞进、出口围堰设计根据坝址处的工程地质和导流方式，本工程围堰拟采用粘土心墙土石围堰。土石围堰的戗堤和堰壳填筑料尽量利用进、出口边坡开挖弃料，防渗体土料从新建电站厂房后山坡和雾江滑坡体处监理人指定区域取土。考虑到围堰高度、施工方便及施工道路，土石围堰堰顶宽取5.0m，参考水利水电工程施工组织设计手册和我公司以往导流施工的经验，围堰边坡拟定在1：2.5至1：1.5之间。导流洞进、出口及施工支洞口在开挖边坡设截水沟，水沟采用40cm40cm矩形截水沟，沿洞口顶部开挖边线山体布置。水沟通过明渠或埋设砼管将山洪水导入河道，以保证雨水不冲刷洞口和不淹没洞口。沟渠采用人工开
11、挖，浆砌石护砌，砂浆抹面。（1）围堰堰体防渗型式设计根据招标文件地质资料和现场踏勘的实际情况，以及考虑围堰施工进度要求，为方便施工及节约时间，进、出口围堰堰体防渗方式采用粘土心墙防渗。初拟主要设计参数为：粘土心墙渗透系数不大于110-3m/s，有机质含量（按质量计）不大于2，有较好的塑性和渗透稳定性，浸水与失水时体积变化小。具体布置见图所示。（2）围堰结构设计1、围堰顶高程坝顶高程按碾压式土石坝设计规范(DL/T53952007)中有关规定确定，风浪要素及风浪爬高按莆田实验站公式计算，水位254.26m。汛期多年平均最大风速12m/s。围堰顶高程由水位加坝顶超高确定。Y=R+e+A式中：Y坝顶
12、超高；R最大波浪在坝坡上的爬高；e最大风壅水面高度；A安全加高。式中风浪要素及风浪爬高按莆田实验站公式计算。计算结果见表7-4，表7-5。进口围堰顶高程计算成果表表7-4工况库水位m波浪爬高m风壅水面高m安全加高m计算顶高程m水位254.260.6660.0030.3255.229从计算结果看，围堰顶高程计算结果为255.229m，设计采用围堰顶高程255.30m。出口围堰顶高程计算成果表表7-5工况库水位m波浪爬高m风壅水面高m安全加高m坝顶高程m水位228.480.6660.0030.3229.449从计算结果看，围堰顶高程计算计算结果为229.449m，设计采用围堰顶高程229.50m，
13、考虑施工等因素围堰顶宽度均为5.0m。2、围堰边坡稳定计算根据碾压式土石坝设计规范(DL/T53952007)中的有关规定进行坝坡稳定分析，静力分析采用刚体极限平衡法，计入条块间的作用力进行计算。计算中采用的设计参数见表7-6，计算包括正常工况其内容详见表7-7，7-8。计算结果表明，各种工况最小抗滑稳定安全系数均满足规范要求，具体成果见表7-7、7-8。围堰体稳定分析使用参数表表7-6 项目比重孔隙率含水量干容重湿容重饱和容重渗透系数抗剪强度(%)(%)KN/m3KN/m3KN/m3(cm/s)(度)C(Kpa)心墙2.718.318.619.5420.432.1910-526.619.7坝壳2.69234.120.520.822.35.010-340.80上游围堰坝坡稳定分析成果表表7-7运行条件计算工况最小安全系数允许Fmin上游边坡下游边坡正常水位254.26，下游无水1.691.5261.30下游围堰坝坡稳定分析成果表表7-8运行条件计算工况最小安全系
