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1、工程概况
吉勒布拉克大坝工程截流采用围堰一次拦断河床、导流洞泄流的导流方式,截流戗堤轴线选在上游围堰轴线上游70.0m处,轴线坐标为(48327.081,55157.194)和(48274.657,55072.546),戗堤顶宽12m,顶部高程为642.5m,高9.0m,上游坡、下游坡及沿戗堤进占方向坡度分别为为1:3.0、1:2.0、1:1.5。
戗堤采用粘土斜心墙防渗。戗体工程量17595m3(其中粘土约3000m3),初步拟定在2010年10月上旬截流。选定10年一遇的10月上旬平均流量作为截流设计标准,相应截流设计标准的10月上旬平均流量为77.49m3/s。
上游围堰顶高程为EL675.0m,顶宽10m,最大堰高42.5m;截流堤与围堰合为一体,上游在截流堤顶部形成6m宽的马道,以下坡度为1:3,以上坡度为1:2.0,下游坡度为1:1.5,下游边坡在EL665m形成一个2m宽的马道,河床以下部位采用高喷防渗板墙防渗,防渗墙最小厚度为0.4m,灌浆平均深度为10m,深入岩石1.0m。河床以上采用复合土工膜(粘土心墙加土工膜)防渗,围堰迎水面设厚1.0m块石护坡。
下游围堰采用石渣料填筑,堰顶高程为636.5m,堰顶宽度10m,最大堰高5.0m,迎水边坡取1:3.0,背水边坡为1:1.5。围堰轴线处河床为第四系砂卵砾石,厚度约3~6m,结构稍密实。下游围堰堰体采用粘土斜墙防渗。
2、截流施工
首先在9月份分两次对左右岸高喷灌浆施工,灌浆施工平台高程EL639.3m,灌浆完成后,开始截流施工,初步拟定在2010年10月上旬截流。选定10年一遇的10月上旬平均流量作为截流设计标准,相应截流设计标准的10月上旬平均流量为77.49m3/s,截流后开始施工上游土工膜心墙围堰和下游围堰,今年计划将围堰施工至EL655m高程,明年4月底将其施工至676m高程,满足设计渡汛要求。
2.1导流方式
截流采用一次拦断河床、导流洞泄流的导流方式。2010年10月上旬河床截流,导流洞过水,2011年4月底围堰满足抵御10年一遇的洪水。2010年10月上旬河床截流, 2010年4月30日围堰填筑结束。
2.2施工导流
本工程采用围堰一次拦断河床、导流洞泄流的导流方式,共划分为3个导流时段:初期导流时段、中期导流时段、后期导流时段。
初期导流时段:截流至坝体临时断面挡水时段,即2010年9月下旬河道截流至2012年4月30日,由上下游全年围堰挡水,导流洞泄流,导流标准为全年10年一遇洪水,相应洪峰流量为717.01m3/s,最大下泄量为647.67m3/s,上游围堰最高堰前水位673.32m、堰顶高程675.0m。如表1.
2.3截流设计
本工程采用河床一次拦断双向立堵的方法截流。戗堤主要由左右岸向河床进占。
(1)截流估算(截流水力计算):
a.绘制龙口泄水曲线图QL=f(H,B),(即上游水位与不同龙口宽度B的泄流量关系)
QL=m-----①
QL——龙口泄流量,m3/s;m——流量系数(一般取0.30~0.32),取m=0.31;
——龙口平均过水宽度,m;(根据现场情况,取30m作为龙口宽度初值,然后递减取值);
g——重力加速度;H0——龙口上游水头(底部高程约为635m)
QL=1.37(=12,10,5,3,0)
根据上游水位与泄流量曲线(即分流曲线Qd~H的取值情况)的流量假定值以及总泄流量的差值,计算并绘制Qg~BH0曲线。
b.根据导流洞泄流曲线和Qg~BH0曲线(如图1.)。按图解法求出几组对应的B、H上、Qd、Qg,结果见表2。
由图解法可知,围堰进占到龙口宽度8m~10m时,导流洞开始分流。
c.计算截流过程中的诸水力参数(如图2.)
利用公式:
-------③,-------④
由公式③得:Z/H0=0.6
则龙口段上、下游落差:Z1=H01×0.6=1.80,HS1=H01—Z1=1.2
Z2=H02×0.6=1.92,HS2=H02—Z2=1.28
Z3=H03×0.6=2.04,HS3=H03—Z3=1.36
Z4=H04×0.6=2.43,HS4=H04—Z4=1.62
Z5=H05×0.6=2.79,HS5=H05—Z5=1.86
假设上游水深处位于戗堤上游坡脚处,下游水深距下游坡脚约5m处,根据求得的下游水深,使其与上游水深在图上两点连线,则斜线与戗堤轴线的交点即为求得的龙口水深。
上述图解求得到h值,并利用公式④求得:V1=5.17;V2=5.11;V3=5.41;V4=5.47,v5=4.74,v6=0.
(2)抛投材料稳定计算
( k=0.9 , rs=2.65t/m3,r=1t/m3)-----⑤
则d=0.034V2 将上述求得的对应流速数据代入公式即可求得相应流速下抛投材料的折算直径:
d1=90cm,d2=88cm,d3=99cm,d4=76cm。
(3)龍口水力特性确定
根据水力学计算结果,综合考虑抛投物料的运输、起吊能力,参考以往类似工程经验,并按设计条件(即设计截流水位与流量)确定龙口特性。将在整个截流过程分为三个阶段:
a.预进占阶段;龙口宽度从60m-20m,对应的流速V在1.1m-2.0m/s范围。
b.截流预进占阶段;龙口宽度从20m-10m,对应的流速V在2.0~3.0m/s,此时上游水位壅高到637.00高程,分流建筑物开始分流泄水。
c.龙口口门封堵阶段;龙口宽度小于10m,对应的流速V在4~5.5m/s,最后封堵口门宽度为5m,对应流速大于4m/s。
(4)截流抛投料确定
根据水力学计算结果,参考以往类似工程经验,流速v在1~3m/s范围内抛投块石(大于40Kg),流速v 在3m/s~5m/s,抛投钢筋石笼(2t)或采用开挖大块石(2t),在10月上旬根据河水的流量,决定是否采用采用的铅丝笼串,和3m3的四面体。
3、截流工程施工
3.1 施工现场规划
料场规划有两个,一个是R9临时道路上的石渣,另一个是左右坝肩开挖料。闭气料使用厂房油库附近的粘土料,或利用右岸趾板开挖出的土料。
R9临时路上的石渣通过R9临时路、跨导流洞进口顶拱到达截流戗堤,右岸从坝肩弃渣处修筑6m宽道路至截流堤处。
3.2 口门封堵设计(截流合龙阶段)
最后戗堤截流合龙阶段预留口门宽10m,深约5m,坡比为1:1.5的三角堰,合龙封堵抛填工程量约200 m3,考虑安全系数为2,则抛填工程量为400m3。考虑每部车装载10m3,则需要车辆40部,但20部循环装车可满足要求。
主要施工方法:挖掘机在所规划的料场装车,自卸汽车运至填筑工作面附近的回车场,调转车向,倒车至工作面并卸料,推土机平推立堵进占;抛石体顶部50cm采用土料跟进找平,以利车辆进占,最后的钢筋石笼与开挖料大块石封堵口门速度要快,以利降低流速。推土机在左岸布置。
4、截流施工质量控制
首先,要建立可靠的质量保证体系,加强施工质量管理,把好技术标准关、测量控制关。其次,配备有经验的施工人员进场施工,确保施工既有高速度又有高质量;运输车辆分组编队,作好标记,现场指挥人员指定装车,确保合格料有序上堰。在次,加强水文预报工作,随时掌握有关水力学指标,结合现场抛投情况,及时指导戗堤抛投进占。最后,应配备足够的、大型的、先进的施工设备和专业的、训练有素的施工队伍,确保按期保质完成截流施工任务。
5、截流施工安全措施
5.1加强安全培训,做好技术准备。
建立健全可靠的安全保护组织体系,加强对职工的施工安全教育,工人上岗前进行安全操作培训和考核;作好各项技术准备,经审核批准后的施工技术措施,集中对施工人员进行交底,并认真贯彻执行,确保截流施工顺利完成。
5.2严控施工现场,科学合理施工。
截流期间在施工区域范围设置必要的哨卡及安全保卫人员,严禁非截流设备、闲散进入施工区域,严禁不同作业点的设备、人员超越自身的作业范围;采取合理、有效的施工措施,确保堤头稳定,防止堤头坍塌;在堤头设置专职安全员,认真检查堤头稳定情况,发现情况及时报告处理。
5.3配合统一指挥,优化道路布置。
堤头指挥工作人员必须穿救生衣,严格控制堤头推土机及卸料车辆在堤头作业的安全距离,推土机应随时处于发动状态,备好钢绳和其它救生器材,以确保施工设备及施工人员安全。加强对戗堤上的施工机械及工作人员的统一指挥,为防止堤头坍塌而危及抛投汽车的安全,在堤头前沿设置安全牌,并配备专职安全员巡视堤头边坡变化,观察堤头前沿有无裂缝,发现异常情况及时处理以防患于未然;优化施工道路布置,并加强施工期间道路的管理、养护,确保施工道路通畅,保障行车安全。
5.4配置照明系统,确保施工安全。
成立截流领导小组及现场指挥部,编制专项安全施工组织设计,并逐级实施安全技术交底,增强生产人员的安全意识及安全技术水平,确保施工安全。配置专业电气工程师负责和维护整个截流施工现场的照明系统,为夜间高强度施工创造有利条件,避免夜间施工带来的各种事故隐患。
参考文献:
1.《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ338-89(试行);
2.《水利水电工程围堰设计导则》(DL/T5016)。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
吉勒布拉克大坝工程截流采用围堰一次拦断河床、导流洞泄流的导流方式,截流戗堤轴线选在上游围堰轴线上游70.0m处,轴线坐标为(48327.081,55157.194)和(48274.657,55072.546),戗堤顶宽12m,顶部高程为642.5m,高9.0m,上游坡、下游坡及沿戗堤进占方向坡度分别为为1:3.0、1:2.0、1:1.5。
戗堤采用粘土斜心墙防渗。戗体工程量17595m3(其中粘土约3000m3),初步拟定在2010年10月上旬截流。选定10年一遇的10月上旬平均流量作为截流设计标准,相应截流设计标准的10月上旬平均流量为77.49m3/s。
上游围堰顶高程为EL675.0m,顶宽10m,最大堰高42.5m;截流堤与围堰合为一体,上游在截流堤顶部形成6m宽的马道,以下坡度为1:3,以上坡度为1:2.0,下游坡度为1:1.5,下游边坡在EL665m形成一个2m宽的马道,河床以下部位采用高喷防渗板墙防渗,防渗墙最小厚度为0.4m,灌浆平均深度为10m,深入岩石1.0m。河床以上采用复合土工膜(粘土心墙加土工膜)防渗,围堰迎水面设厚1.0m块石护坡。
下游围堰采用石渣料填筑,堰顶高程为636.5m,堰顶宽度10m,最大堰高5.0m,迎水边坡取1:3.0,背水边坡为1:1.5。围堰轴线处河床为第四系砂卵砾石,厚度约3~6m,结构稍密实。下游围堰堰体采用粘土斜墙防渗。
2、截流施工
首先在9月份分两次对左右岸高喷灌浆施工,灌浆施工平台高程EL639.3m,灌浆完成后,开始截流施工,初步拟定在2010年10月上旬截流。选定10年一遇的10月上旬平均流量作为截流设计标准,相应截流设计标准的10月上旬平均流量为77.49m3/s,截流后开始施工上游土工膜心墙围堰和下游围堰,今年计划将围堰施工至EL655m高程,明年4月底将其施工至676m高程,满足设计渡汛要求。
2.1导流方式
截流采用一次拦断河床、导流洞泄流的导流方式。2010年10月上旬河床截流,导流洞过水,2011年4月底围堰满足抵御10年一遇的洪水。2010年10月上旬河床截流, 2010年4月30日围堰填筑结束。
2.2施工导流
本工程采用围堰一次拦断河床、导流洞泄流的导流方式,共划分为3个导流时段:初期导流时段、中期导流时段、后期导流时段。
初期导流时段:截流至坝体临时断面挡水时段,即2010年9月下旬河道截流至2012年4月30日,由上下游全年围堰挡水,导流洞泄流,导流标准为全年10年一遇洪水,相应洪峰流量为717.01m3/s,最大下泄量为647.67m3/s,上游围堰最高堰前水位673.32m、堰顶高程675.0m。如表1.
2.3截流设计
本工程采用河床一次拦断双向立堵的方法截流。戗堤主要由左右岸向河床进占。
(1)截流估算(截流水力计算):
a.绘制龙口泄水曲线图QL=f(H,B),(即上游水位与不同龙口宽度B的泄流量关系)
QL=m-----①
QL——龙口泄流量,m3/s;m——流量系数(一般取0.30~0.32),取m=0.31;
——龙口平均过水宽度,m;(根据现场情况,取30m作为龙口宽度初值,然后递减取值);
g——重力加速度;H0——龙口上游水头(底部高程约为635m)
QL=1.37(=12,10,5,3,0)
根据上游水位与泄流量曲线(即分流曲线Qd~H的取值情况)的流量假定值以及总泄流量的差值,计算并绘制Qg~BH0曲线。
b.根据导流洞泄流曲线和Qg~BH0曲线(如图1.)。按图解法求出几组对应的B、H上、Qd、Qg,结果见表2。
由图解法可知,围堰进占到龙口宽度8m~10m时,导流洞开始分流。
c.计算截流过程中的诸水力参数(如图2.)
利用公式:
-------③,-------④
由公式③得:Z/H0=0.6
则龙口段上、下游落差:Z1=H01×0.6=1.80,HS1=H01—Z1=1.2
Z2=H02×0.6=1.92,HS2=H02—Z2=1.28
Z3=H03×0.6=2.04,HS3=H03—Z3=1.36
Z4=H04×0.6=2.43,HS4=H04—Z4=1.62
Z5=H05×0.6=2.79,HS5=H05—Z5=1.86
假设上游水深处位于戗堤上游坡脚处,下游水深距下游坡脚约5m处,根据求得的下游水深,使其与上游水深在图上两点连线,则斜线与戗堤轴线的交点即为求得的龙口水深。
上述图解求得到h值,并利用公式④求得:V1=5.17;V2=5.11;V3=5.41;V4=5.47,v5=4.74,v6=0.
(2)抛投材料稳定计算
( k=0.9 , rs=2.65t/m3,r=1t/m3)-----⑤
则d=0.034V2 将上述求得的对应流速数据代入公式即可求得相应流速下抛投材料的折算直径:
d1=90cm,d2=88cm,d3=99cm,d4=76cm。
(3)龍口水力特性确定
根据水力学计算结果,综合考虑抛投物料的运输、起吊能力,参考以往类似工程经验,并按设计条件(即设计截流水位与流量)确定龙口特性。将在整个截流过程分为三个阶段:
a.预进占阶段;龙口宽度从60m-20m,对应的流速V在1.1m-2.0m/s范围。
b.截流预进占阶段;龙口宽度从20m-10m,对应的流速V在2.0~3.0m/s,此时上游水位壅高到637.00高程,分流建筑物开始分流泄水。
c.龙口口门封堵阶段;龙口宽度小于10m,对应的流速V在4~5.5m/s,最后封堵口门宽度为5m,对应流速大于4m/s。
(4)截流抛投料确定
根据水力学计算结果,参考以往类似工程经验,流速v在1~3m/s范围内抛投块石(大于40Kg),流速v 在3m/s~5m/s,抛投钢筋石笼(2t)或采用开挖大块石(2t),在10月上旬根据河水的流量,决定是否采用采用的铅丝笼串,和3m3的四面体。
3、截流工程施工
3.1 施工现场规划
料场规划有两个,一个是R9临时道路上的石渣,另一个是左右坝肩开挖料。闭气料使用厂房油库附近的粘土料,或利用右岸趾板开挖出的土料。
R9临时路上的石渣通过R9临时路、跨导流洞进口顶拱到达截流戗堤,右岸从坝肩弃渣处修筑6m宽道路至截流堤处。
3.2 口门封堵设计(截流合龙阶段)
最后戗堤截流合龙阶段预留口门宽10m,深约5m,坡比为1:1.5的三角堰,合龙封堵抛填工程量约200 m3,考虑安全系数为2,则抛填工程量为400m3。考虑每部车装载10m3,则需要车辆40部,但20部循环装车可满足要求。
主要施工方法:挖掘机在所规划的料场装车,自卸汽车运至填筑工作面附近的回车场,调转车向,倒车至工作面并卸料,推土机平推立堵进占;抛石体顶部50cm采用土料跟进找平,以利车辆进占,最后的钢筋石笼与开挖料大块石封堵口门速度要快,以利降低流速。推土机在左岸布置。
4、截流施工质量控制
首先,要建立可靠的质量保证体系,加强施工质量管理,把好技术标准关、测量控制关。其次,配备有经验的施工人员进场施工,确保施工既有高速度又有高质量;运输车辆分组编队,作好标记,现场指挥人员指定装车,确保合格料有序上堰。在次,加强水文预报工作,随时掌握有关水力学指标,结合现场抛投情况,及时指导戗堤抛投进占。最后,应配备足够的、大型的、先进的施工设备和专业的、训练有素的施工队伍,确保按期保质完成截流施工任务。
5、截流施工安全措施
5.1加强安全培训,做好技术准备。
建立健全可靠的安全保护组织体系,加强对职工的施工安全教育,工人上岗前进行安全操作培训和考核;作好各项技术准备,经审核批准后的施工技术措施,集中对施工人员进行交底,并认真贯彻执行,确保截流施工顺利完成。
5.2严控施工现场,科学合理施工。
截流期间在施工区域范围设置必要的哨卡及安全保卫人员,严禁非截流设备、闲散进入施工区域,严禁不同作业点的设备、人员超越自身的作业范围;采取合理、有效的施工措施,确保堤头稳定,防止堤头坍塌;在堤头设置专职安全员,认真检查堤头稳定情况,发现情况及时报告处理。
5.3配合统一指挥,优化道路布置。
堤头指挥工作人员必须穿救生衣,严格控制堤头推土机及卸料车辆在堤头作业的安全距离,推土机应随时处于发动状态,备好钢绳和其它救生器材,以确保施工设备及施工人员安全。加强对戗堤上的施工机械及工作人员的统一指挥,为防止堤头坍塌而危及抛投汽车的安全,在堤头前沿设置安全牌,并配备专职安全员巡视堤头边坡变化,观察堤头前沿有无裂缝,发现异常情况及时处理以防患于未然;优化施工道路布置,并加强施工期间道路的管理、养护,确保施工道路通畅,保障行车安全。
5.4配置照明系统,确保施工安全。
成立截流领导小组及现场指挥部,编制专项安全施工组织设计,并逐级实施安全技术交底,增强生产人员的安全意识及安全技术水平,确保施工安全。配置专业电气工程师负责和维护整个截流施工现场的照明系统,为夜间高强度施工创造有利条件,避免夜间施工带来的各种事故隐患。
参考文献:
1.《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ338-89(试行);
2.《水利水电工程围堰设计导则》(DL/T5016)。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。