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长溪水库工程施工导流及主体工程施工分析

日期:2015-7-15 14:28:23 来源:转载 浏览数:

    长溪水库位于贵州省黔东南州黎平县罗里乡境内,所在河流为亮江左岸二级支流长溪河,坝址距黎平县27 km,距凯里市约284 km。水库最大坝高61. 0 m,水库正常蓄水位为603. 0 m,相应库容为955 × 104 m3 ; 水库校核洪水位606. 55 m,总库容1 194 × 104 m3。工程主要任务是向黎平县德风镇羊角村、高屯镇新团、八舟、高屯、山坝、卖郎场等村寨2 190. 4 hm2 田地提供灌溉用水,兼顾解决灌区内14 320人、6 814头牲畜的人畜饮水安全问题,年供水总需水量1 505 × 104 m3。工程规模为Ⅲ等中型工程,总工期2 年零6 个月[1]。
    1· 施工导流
    本枢纽工程等级为Ⅲ等中型,主要建筑物为3 级建筑物,次要水工建筑物为4 级,导流等临时建筑物为5 级。根据《水利水电工程施工组织设计规范( SL 303 - 2004) 》规定,导流建筑物级别为5 级,导流设计标准采用5 年一遇洪水设计。当坝体填筑高度高于围堰后,其临时度汛洪水标准根据部颁《水利水电工程施工组织设计规范》( SL 303 - 2004) 表3. 2. 3 规定执行,由于本工程拦河坝为面板堆石坝,因此当坝体拦洪库容小于0. 1 × 108 m3 时,度汛洪水标准按20 年一遇全年流量设计,相应洪峰流量118 m3 /s。
    1. 1 导流方式
    由于长溪水库坝址位于峡谷河段,河床狭窄,两岸较陡,洪枯流量变幅较大,且拦河坝为面板堆石坝,不适宜采用分期导流或明渠导流方式[2],故采用一次断流围堰、隧洞导流方式。长溪流域属山区雨源型河流,洪水均由暴雨形成,由于流域山高坡陡,河道比降大,暴雨强度大,洪水主要特点是峰高量集中、洪水历时短。因此,可选择10 月- 次年3 月作为枯期导流时段,相应时段5 年一遇洪水流量为15. 8 m3 /s。
    1. 2 导流建筑物设计
    导流隧洞布置在河床左岸,导流隧洞长428. 5 m,进口底板高程552. 0 m,出口底板高程542. 0 m,导流隧洞底坡2. 3%,进口明渠长23. 2 m,出口明渠长19. 8 m,进口设混凝土叠梁闸门,用于导流隧洞封堵。导流洞开挖后立即进行喷锚一期支护,喷混凝土10 cm,设锚杆Φ25 mm,L =3. 0 m,间排距3 m × 3 m,梅花型布置。二期支护衬砌厚度30 cm,对应开挖断面为3. 0 m × 3. 1 m。局部不良地质段及Ⅳ类围岩位置可作钢支撑处理。上游围堰顶部高程为554. 5 m,采用不过水土石围堰,顶宽3 m,堰顶长度20. 9 m,最大堰高5 m,迎水面坡度1∶ 2,背水面边坡1∶ 1. 75,围堰基础采用黏土心墙防渗,汛期坝体挡水。5年一遇Q20% = 15. 8 m3 /s通过导流洞下泄时,对应导流洞出口河床水位为543. 0 m,溢洪道末段消力池开挖线附近河床高程为545. 0 m,该位置距离导流洞出口较远,且溢洪道施工公路与左岸基坑公路通过左右岸连接堰体连通两岸交通,堰顶高程546. 00 m,连接堰体同时具有下游围堰挡水功能,故工程不另设下游围堰。工程校核水位为606. 55 m,作用在堵头上的水头为59. 2 m,计算导流隧洞堵头计算长度为4. 6 m,取导流隧洞封堵长度8 m,封堵段桩号为0 + 241. 556 ~ 0 + 249. 556 m。
    2 ·主体工程施工
    2. 1 大坝施工
    2. 1. 1 大坝基础开挖
    根据施工总进度安排,大坝两岸坝肩从第一年7 月开始开挖,9 月底完成两岸坝肩开挖工作,开挖土石方5. 42 × 104 m3 ,月平均强度1. 81 × 104 m3 /月。第一年10 月开始进行河床部分基础土石方开挖, 10 月底完成大坝基础开挖工作,开挖土石方1. 35 × 104 m3 ,月平均强度1. 35 × 104 m3 /月。
    大坝基础开挖程序为先岸坡后河床,自上而下分层开挖。坝基开挖分两期进行: 一期开挖两坝肩; 二期开挖河床。
    开挖的方法为: 覆盖层开挖采用1. 5 m3 挖掘机挖装15 t自卸汽车运输出渣; 基础石方开挖采用手风钻造孔,人工装药爆破,永久边坡进行预裂爆破,在靠近趾板建基面预留约厚1. 0 m保护层,采用小炮爆破挖除; 弃渣采用TY200 推土机集渣, 1. 5 m3 挖掘机装15 t自卸汽车运输出渣至弃渣场,运距2. 5 km。
    2. 1. 2 趾板混凝土施工
    趾板混凝土从第一年11 月开始浇筑,第一年12 月完成趾板混凝土浇筑,共浇筑混凝土1 200 m3 ,月平均浇筑强度600 m3 /月。趾板混凝土浇筑时应分段分块进行,由河床开始,自下而上向两岸坡推进,并超前于大坝填筑。趾板混凝土由左岸拌和站供料,采用5 t自卸汽车运输到施工现场,综合运距2. 4 km,河床部分直接入仓,岸坡部分由混凝土泵送入仓,振捣棒振捣密实。
    2. 1. 3 坝基处理
    1) 固结灌浆: 为了加固地基,提高基岩变形模量,需对地基进行固结灌浆[3]。固结灌浆采用XY100 型回转钻机造孔,钻孔按两序进行施工,先施工一序孔,后施工二序孔; 采用BW - 200 电动双缸卧式灌浆机孔内循环法灌浆施工。在灌浆结束后,采用浓浆灌注,闭浆封孔,用高标号的水泥砂浆回填密实并抹平。
    2) 帷幕灌浆: 坝基防渗帷幕沿趾板基础布置,右岸跨过溢洪道延伸至左岸山体,左岸帷幕线延伸至左岸山体。帷幕孔采用单排布置,孔距3 m,最大孔深约57 m,总进尺6 260 m,有效进尺5 050 m。帷幕灌浆沿趾板和两岸地面进行。钻孔按两序进行施工,先施工一序孔,后施工二序孔。每孔钻进分两段施工,第一段灌注完后钻第二段。灌浆采用卡栓塞、孔内循环、自下而上分段灌浆方法进行灌浆施工; 在灌浆结束后,采用浓浆替换孔内稀浆,当加浆管排出浓浆后,闭浆封孔,用高标号的水泥砂浆回填密实并抹平。帷幕灌浆采用XY100 型回转钻机造孔,BW - 200 电动双缸卧式灌浆机灌浆。
    2. 1. 4 大坝填筑
    大坝填筑料共计36. 06 × 104 m3 ,其中垫层料2. 20 × 104 m3 , 过渡料2. 00 × 104 m3 , 主堆石14. 30 × 104 m3 ,次堆石10. 80 × 104 m3 ,排水区料5. 22 × 104 m3 ,坝顶碎石垫层0. 04 × 104 m3 ,细石填料0. 21 × 104 m3 ,坝后块石护坡0. 72 × 104 m3 ,坝前黏土、石渣回填0. 57 × 104 m3。大坝从第一年12 月开始进行填筑;第二年3 月底填筑至579 m高程( 大坝度汛高程) ,平均填筑强度6. 02 × 104 m3 ; 第二年4 - 6 月,填筑至坝顶,平均填筑强度3. 80 × 104 m3 ,填筑工作面按施工区面积划分为3 ~ 5 个工作块,每个工作块相对独立施工。每个工作块按卸料、铺料平整( 包括洒水) 、碾压和质检4 个条带平行流水作业。坝料运输采用2 m3 装载机在料场装坝体填筑料, 15 t自卸汽车运输上坝。坝料铺料、平整采用进占法铺料,垫层料40 cm一层,主堆石料、次堆石料铺层厚度均为80 cm。坝上游30 ~ 50 m范围的坝体尽量保持平起上升,顺坝轴线方向碾压。自卸汽车卸料卸在铺料方向的前沿,然后用TY200 推土机铺料并平整。坝料洒水采用φ30 输水软管向施工工作面供水,人工持胶管及喷头向坝体填筑料洒水,加水应在压实前进行一次,然后边均匀洒水边压实。坝体碾压采用BW219D - 2 型自行式振动碾碾压,小型夯板和BW75S 型手扶式振动碾辅助施工。碾压宜平行于坝轴线方向进行,采用进退错距法,错距30 cm,碾压6 ~ 8 遍,具体碾压遍数根据现场碾压试验确定。对于岸坡地形突变或坡度过陡的地方,采用振动板压实,防止欠碾、漏压。工作面之间交接处进行搭接碾压,搭接宽度为1. 0 m。垫层料每上升10 ~ 15 m左右,采用YZT - 14 拖式振动碾进行一次斜坡碾压,斜坡碾采用20 t履带吊加10 t卷扬机牵引,施工时将10 t卷扬机固定在20 t履带吊碾压上牵引拖式振动碾,碾压过程中保持牵引钢丝绳始终与斜坡面平行。下游块石护坡随坝体上升逐层砌筑,用于护坡的石料,应从石料场专门选取,要求块石质地坚硬,块度适中。
    2. 1. 5 面板施工
    大坝面板混凝土共计0. 45 × 104 m3 ,根据施工进度计划安排,面板从第二年12 月开始施工,第三年1 月底施工完毕。面板施工前需对垫层坡面布置方格网进行测量放样,然后进行止水安装,其安装程序为先进行止水基础处理,止水片在现场加工,止水片安装好后作好保护。面板钢筋采用现场绑扎方式,将制作好的钢筋运至坝面,由专用卷扬机牵引小车运至作业面,人工绑扎。混凝土按照水工设计分块分缝,采用无轨滑动模板由下向上、一次到顶的方法浇筑,混凝土供应由设在右岸的混凝土拌和站拌和供应,5 t自卸汽车运输至坝顶,运距约2. 4 km,经缓降溜槽接料入仓,人工摊铺、平仓,插入式振捣器振捣,坝顶专用卷扬机牵引模板,缓慢滑升,滑升速度控制在2 m/h以下。靠岸边不规则地带将滑模斜向放置,两端上升速度不同,待滑模水平时,再同步上滑。面板浇筑采用跳仓方式,两个工作面流水作业。
    2. 2 溢洪道施工
    溢洪道基础石方开挖时,采用自上而下分梯段开挖,梯段高度为5 ~ 7 m。钻孔采用YT28 风钻钻孔,人工装药爆破开挖,TY200 推土机集渣, 1. 5 m3 挖掘机装载机装15 t自卸汽车运输出渣,弃渣运到左岸渣场堆放,运距2. 5 km。溢洪道混凝土浇筑前,先清除岩基上的杂物、泥土、松动岩石等,采用高压水冲洗干净并排干积水,清洗后的建基面在混凝土浇筑前保持洁净和湿润。在浇筑第一层混凝土前,先铺一层厚2 ~ 3 cm的水泥砂浆。在浇筑分层的上层混凝土浇筑前,首先对下层混凝土的施工缝面,进行高压水冲毛或凿毛处理。混凝土运输采用6 m3 混凝土搅拌车从右岸运输,混凝土泵送入仓,HZ6X - 50 软轴振捣器进行振捣密实。溢流面混凝土拆模应在混凝土达到规定的强度后方可进行,混凝土养护根据施工条件采用洒水喷雾养护。
    2. 3 取水兼放空隧洞施工
    由于交通运输条件限制,取水兼放空隧洞进口覆盖层开挖支护、闸门井及启闭机排架及取水口交通桥混凝土浇筑、取水兼放空隧洞洞挖及衬砌等工作安排在第一年6 - 10 月施工,取水兼放空隧洞出口覆盖层开挖支护安排在第二年7 月施工。混凝土供应由设在右岸的混凝土拌和站拌和供应,5 t自卸汽车运输至取水兼放空隧洞进口,运距约2. 4 km,经泵送入仓,人工持HZ6x - 50 软轴式振捣泵振捣密实。砼浇筑完毕后12 ~ 18 h内开始人工洒水养护。隧洞进、出口明渠土方采用1. 5 m3 挖掘机开挖,石方采用手风钻钻孔,人工装药爆破开挖,10 t自卸汽车运输出渣,平均运距约2. 5 km。在洞口边坡开挖过程中,及时进行喷锚支护。隧洞洞身开挖时,从隧洞进口进行施工,采用全断面光面爆破开挖。隧洞围岩较差,开挖后及时进行临时支护。隧洞开挖渣料采用人工装拖拉机运输出碴到弃渣场,运距约2. 5 km。
    2. 4 输水渠系工程施工
    输水渠系从第一年6 月开始开工,第三年2 月底完工,其中倒虹管、干渠施工可安排多个工作面同时开工。
    1) 输水渠系隧洞工程施工。输水渠系沿程布置有长溪隧洞、杨梅屯隧洞,隧洞共计长约2 233 m。隧洞为无压隧洞,隧洞开挖断面为2. 01 m × 2. 5 m( 宽× 高) 的城门洞型,设计纵坡为1 /2 000。隧洞围岩属Ⅲ类,局部为Ⅳ类,采用全断面C20 钢筋混凝土衬砌,厚度0. 25 m。隧洞进出口施工时,土方采用1 m3 挖掘机开挖,石方采用手风钻钻孔,人工装药爆破开挖,1m3 挖掘机装载机装8 t自卸汽车运输出渣。隧洞段洞身开挖时,可从隧洞进出口同时进行施工,手风钻钻孔,采用全断面光面爆破开挖,人工装胶轮车运输出渣到洞外,开挖弃渣就近堆放于隧洞洞口,弃渣运至附近渣场存放,堆渣尽量不占农田。
    2) 输水渠系倒虹管工程施工。输水渠系沿程布置有倒虹吸共计5 955 m。基础由人工开挖至设计高程后,基底夯实,再进行混凝土浇筑及钢管安装。支墩、镇墩混凝土骨料就近从石料场开采提供。采用小型移动式搅拌机搅拌,5t自卸汽车运输,采用木模板浇筑,混凝土振捣采用插入式振捣棒振捣密实。支墩混凝土具备7 d龄期后,方可安装供水钢管。倒虹管直径为0. 15 ~ 1. 2 m之间,利用附近的公路运输至距工作面最近的地方,再通过手动葫芦或人工方式转运至工作面,由钢管脚手架配手动葫芦进行安装施工,施工顺序为自下而上,钢管吊装就位后进行焊接。
    3) 输水渠系渠道施工。输水渠系渠道为明渠,主要由输水总干渠、羊角干渠、南干渠、北干渠组成,渠道有矩形断面、梯形断面,全长48. 37 km。干渠覆盖层采用1. 0 m3挖掘机开挖,基岩采用手风钻钻孔,人工装药爆破开挖,渣料就近堆存于附近冲沟,最后转运至沿线弃渣场。明渠浆砌块石由附近石料场开采提供,5 t自卸汽车运输至工作面附近,人工砌筑。

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