黑龙江省讷河市某水利枢纽施工组织设计.doc

xx水利枢纽施工组织设计 说明书 1 基本资料 1.1、施工条件 1、 工程地理位置及对外交通状况 xx水利枢纽位于xx省与xx自治区交界的嫩江干流上，坝址右岸为xx自治区莫力达瓦达斡尔族自治旗xx镇，左岸为xx省讷河市二克浅乡，下距工业重镇齐齐哈尔市公路里程约189Km。嫩江发源于大兴安岭伊勒呼里山，由北向南流经xx、xx、吉林三省（自治区），在xx省肇源县三岔河汇入松花江，干流全长1370Km，流域面积29.7万Km2。枢纽坝址以上控制流域面积6.64万Km2，占嫩江流域总面积的22.4，多年平均径流量104.7亿m3, 占嫩江流域的45.7。 本枢纽工程对外交通较为便利。左岸有国家铁路齐齐哈尔富裕加格达奇线路经讷河市，齐齐哈尔至讷河铁路里程为150km。讷河市火车站至坝址公路相连，其中现有25km国家三级公路需改、扩建后可以利用，另有4km公路需新建。右岸下游有公路通向坝址，齐齐哈尔东阳xx镇，公路里程189km,但大部分路等级低，需经改（扩）建后才能满足工程的施工要求。 2、 施工场地条件 本枢纽地处大兴安岭东南麓丘陵区向松嫩平原区的过渡地带。左岸为二级侵蚀堆积阶地，除沿江高程195m以下坡度较大外，高程195230m为缓坡，稍有起伏。右岸为一低矮的环形白土山台地，台面宽约11.5m，高程195228m，比高1045m，除嫩江渡口至坝址上游沿江成陡坡外其余地形平缓。下游侧分布有一级侵蚀堆积阶地和高漫滩，前者地面高程184187m，比高25m，因此坝址区左右岸地形比较平坦开阔，具有良好的施工布置场地，施工条件比较方便。 3、 枢纽布置和主要建筑物 xx水利枢纽工程主要由主坝、副坝、溢洪道、水电站厂房及灌溉输水洞（管）等建筑物组成。工程等别为一等工程，主要建筑为Ⅰ级，地震设防烈度为Ⅶ度。大坝总长7180 m，最大坝高 41.5 m。其中，主坝为沥青混凝土心墙土石坝，坝顶长度1676 m，左、右岸副坝为粘土心墙土石坝。泄洪建筑物为开敞岸坡式溢洪道，布置在右岸白土山台地上，长875.5m，宽166.0m，设11个泄流孔，单孔宽12m。堰顶高程199.80 m，溢洪道最大下泄流量为20300 m3/s。水电站为河床式电站，装有四台ZZA725--LH--642型水轮发电机组，单机容量62.5 MW。枢纽建筑物型式及尺寸见下表1.1-1。 4、 施工期通航、过木及供水 （1） 施工期通航、过木 经调查坝址处嫩江上、下游无通航、过木要求。但坝址下游约1.0km的施工区范围内有沟通两岸交通的浮桥和码头各一座，在工程施工期间将不能运营。因此工程建设期间拟在坝址下游1.5km处修建一座跨江大桥，既能满足工程施工需要，亦解决了该地区两岸交通问题。 （2） 施工期通航、过木 经调查坝址处嫩江上、下游无通航、过木要求。但坝址下游约1.0km的施工区范围内有沟通两岸交通的浮桥和码头各一座，在工程施工期间将不能运营。因此工程建设期间拟在坝址下游1.5km处修建一座跨江大桥，既能满足工程施工需要，亦解决了该地区两岸交通问题。 （3） 供水 本工程分两期导流，一、二期导流期间对下游河道用水不产生影响。根 表1.1-1 主要建筑物尺寸图 （1）拦河坝 （2）泄洪建筑物 主 坝 坝型沥青混凝土心墙土石坝 坝顶高程（m）221.00 最大坝高（m）41.50 坝顶长度（m）1807.31 溢 洪 道 型式岸坡溢洪道 堰顶高程199.80 孔数孔宽（孔m）1112 消能方式底流消能 副 坝 坝型粘土心墙土石坝 坝顶高程（m）221.00 最大坝高（m）23.00 坝顶长度（m）5372.69 （3）电站 （4）灌溉建筑物 厂 房 型式河床式 主厂房尺寸（长宽高m）149.0026.1060.64 装机容量（台MW）462.50 左岸灌溉管 型式有压隧洞 孔数尺寸（孔m）1Φ2.6 洞长（m）178.10 开关站 型式户外中式 尺寸（长宽m）6273 左岸灌溉洞 型式有压隧洞 孔数尺寸（孔m）1Φ3.6 洞长（m）732.08 据施工总进度安排导流底孔于第五年4月10日下闸，水库开始蓄水，同年5月15日首台机组开始发电运行。因此在此期间嫩江上游河水在坝址处全部截断，为满足下游用水要求，经水库兴利调节计算，水库蓄水期间，按75保证率计算，4月份要求水库放流2.28m3/s，5月份放流 117.87m3/s。根据上述供水流量，结合施工导流条件，本设计阶段采取临时导流底孔放流，闸门控制泄量的方案向下游供水，满足其用水量要求。当第一台机组发电后，由机组发电的泄流来保证下游用水量。 5、 天然建筑材料 该地区天然建筑材料丰富，坝址上、下游的左、右岸河滩地有储量丰富的砂石料，且大都分布在距坝址15km范围内。坝址左岸的二级侵蚀堆积阶地和右岸白土山台地上分布有丰富的土料。坝址右岸有储量丰富的石料，主要分布在距右副坝4.05.0km范围内，石料岩性主要为花岗岩和花岗岩闪长岩。本地区缺乏碱性石料，在1993年的可研设计时曾在坝址上游17.5km处普查到碱性石料场，但经过本阶段进一步勘察后，发现碱性石料的可利用和开采条件差，因此放弃该料场，工程所需的碱性骨料采取购置的方式。经调查可从哈尔滨水泥厂新明矿购置。 上述料场的砂砾料和石料用于填筑坝体，质量和储量均满足要求，但砂砾石料用作混凝土骨料则缺少大于40mm的粗骨料，需人工碎石予以补充。坝址处左、右岸土料储量丰富，质量满足工程需要。 6、 大宗材料 经调查，本工程所需钢材可由齐齐哈尔建筑公司购买；木材可由xx镇或讷河市木材公司购买；水泥可由哈尔滨水泥厂购买；油料可由xx镇或讷河市的石油公司购买；爆破材料由扎兰屯购买，碱性骨料由阿城市购买。 7、 供水、供电条件 （1） 供水 本阶段设计对嫩江水质作了试验分析，试验结果见表1.1-2。结果表明拌和混凝土及其它生产用水仅作沉淀处理即可使用，生活用水需经水厂净化处理后使用。 表1.1-2 水质试验结果表 总含盐 量 mg/l 硫酸根离子含 量mg/l PH值 氯离子含量 mg/l 硬度 （毫克当量） 总碱度 固形物含量mg/l 水化学类型 水质侵蚀性评价 26.9 13.90 7.4 2.9 0.93 0.97 73.3 含碳酸钙钠型水 溶出性侵蚀 （2） 供电 经调查xx镇现有110kv变电站位于尼查公路南侧1.0km处，距离坝址约3.0km。左岸讷河110kv变电站位于讷河市东3km处，距离坝址约40km，二克浅镇没有110kv变电站，现有线路只是10kv供电。因此整个工程施工期用电拟从xx镇110kv变电站接引。 1.2 自然条件 1.2.1 水文、气象、冰情条件 （1） 水文 嫩江流域径流主要来源于降水补给，其年内分布与降水分布相一致，年径流主要集中在69月份，占全年径流总量的70左右。 暴雨是形成嫩江流域洪水的主要原因。暴雨多发生在78月份，约占83.7，其中7月份最多，占60，6月份和9月份也有暴雨发生，但为数较少，约占16.5。暴雨的一次降雨过程在三天左右，主要雨量集中在一天，一天雨量占三天雨量的90左右。 xx以上流域的洪水主要由暴雨形成，春季融冰形成的春汛洪水远小于夏秋雨洪。洪水多数由多次天气系统降雨后遇强度更大的一次暴雨而形成，洪水过程线以矮胖单峰居多，多数年份洪峰为23次，主峰一般在78月。一次洪水过程一般长达30多天，主要集中在15天内。 嫩江流域多年平均降水量400500mm，坝址附近多年平均降水量474.8mm，最大年降水量886mm，最小降水量296mm。本流域降水年内分布极不均匀，主要集中在69月，占年降水量的80以上，78月降雨量集中，占年降水量的50以上，冬季降水很少，仅占多年的5以下。 本工程施工期洪水时段按水文特性分为春汛期，即4月1日4月30日；汛前期，即5月1日6月20日；大汛期，即6月21日9月30日；汛后期，即10月1日10月31日；枯水期，即11月1日次年3月31日。各时段不同重现期流量见表1.2-1；坝下游300m处水位、流量关系见表1.2-2。施工期月、旬平均流量成果见表1.2-3。 （2） 气象 嫩江流域处于中高纬度地区，全年有一半时间处于冬季，气候严 寒，夏季则温湿多雨。根据流域内气象资料分析，年平均气温自下游 向上游，自平原向山区递减。xx地区多年平均气温为1.5℃，气温年内变化大，最冷月与最暖月温度相差可达4045℃。年内最高气温多出现在7月，极端最高温度达-40.4℃。 xx水利枢纽处于山区向平原过渡的山口地带，春秋季节多风沙。地面风向以NE～NW为主，其中尤以NNE居多。多年平均风速为2.5～3.9m/s，历年最大 风速25.0m/s，多年平均最大风速为17.7m/s。 表1.2-1 施工期各时段不同重现期洪峰流量成果表 单位m3/s 分期 时 间 P0.5 P1 P2 P5 P10 P20 春汛 4．14．30 4400 3700 3190 2400 1820 1250 汛前 5．16．20 5350 4650 3940 3000 2300 1610 大汛 6．219．30 11400 9880 8360 6360 4880 3420 汛后 10．110．31 2510 2200 1890 1480 1170 861 枯水期 11．13．31 601 545 487 408 346 280 表1.2-2 坝址下游300m处水位流量关系表 水 位m 182.0 182.5 183.0 183.5 184.0 184.5 185.0 流 量m3/s 80 160 300 515 800 1140 1640 水 位m 185.5 186.0 186.5 187.0 187.5 188.0 188.5 流 量m3/s 2260 3000 4100 5500 7360 9550 12000 水 位m 189.0 189.5 190.0 190.5 190.83 流 量m3/s 14900 17900 21100 24300 26500 嫩江流域的霜、雪分布与气温分布一致，初霜期一般出现在8月下旬到9月上旬，终霜期一般在5月中旬到6月下旬，一般年份无霜期约在100～200天之间。本流域初雪一般在9月下旬至10月上旬，终雪一般在4月下旬至5月中旬。该地区季节性冻土开始冻结时间一般在10～11月，开始融结时间一般在6～7月，多年平均最大冻土深度251cm，多年平均冻土深度210cm。主要气象特征见表1.2-4。 1.2-3 施工期月、旬平均流量成果表（1951～1998年） 单位m3/s 月 旬 Qp P5 P10 P20 四 月 586 505 399 上 180 104 595 中 842 633 359 下 1260 1070 717 五 月 1440 1160 573 上 1680 1460 523 中 1090 877 709 下 2430 984 543 六 月 1580 1080 855 上 1500 922 576 中 1630 1180 793 下 2280 1690 1050 七 月 2250 1620 1190 上 2230 1480 910 中 1960 1610 1180 下 2300 1870 1630 续表1.2-3 施工期月、旬平均流量成果表（1951～1998年） 单位m3/s 月 旬 Qp P5 P10 P20 八 月 2380 1750 1470 上 2540 2050 1580 中 3850 2370 1460 下 2500 1920 1360 九 月 2230 1590 1180 上 2260 1720 1200 中 2250 2170 1260 下 1760 1440 947 十 月 948 853 497 上 1410 1270 705 中 1050 855 534 下 758 502 348 十一 月 306 165 128 上 394 292 201 中 305 143 112 下 201 114 78.7 （3） 冰情 xx坝址河段一般在10月下旬开始气温转负，出现流冰，持续时间为14～16天；11月中旬开始封江，稳定封冻期125～175天，平均为155天，第二年春季气温回升，于4月中旬开江，一般流冰期为10天左右，最迟在4月末流冰结束。该河段冰特征情值见表1.2-5和1.2-6。 表1.2-5 xx站冰情特征统计表 项目 封冻期 （天） 流冰期 封江期 （月日） 开江期 （月日） 冰厚（米） 冰块尺寸（长宽）（m） 开江形式 秋季（天） 春季（天） 历年最大（早） 175 29 11 10 31 4 9 1.52 200100 武开江约占统计年份的60 历年最小（晚） 137 4 3 11 27 4 24 0.78 5030 多年平均 155 15.7 6.4 11 12 4 16 1.12 11355 注xx水文站位于坝址下游300m 表1.2-6 阿彦浅站冰情特征统计表 项目 封冻期 （天） 流冰期 封江期 （月日） 开江期 （月日） 冰厚（米） 冰块尺寸（长宽）（m） 开江形式 秋季（天） 春季（天） 历年最大（早） 174 24 24 11 1 4 1 1.60 200100 武开江约占统计年份的55 历年最小（晚） 135 2 3 11 22 4 23 0.96 5035 多年平均 151 13.8 8.1 11 11 4 15 1.22 11355 注阿彦浅水文站位于坝址上游32km 1.2 .2地形、地质条件 坝址区两岸山体低矮，河谷呈不对称“U”型谷，谷底宽约1770m。嫩江于坝址前分为两股水流，主流靠近右岸，支流位于中央，平水期江水面宽度为450m和120m。河谷左侧有一宽约90m的牛轭湖，汛期与主流相通。平水期江水位高程183.66m，水深约1～3m。 河谷中分布有岛状心滩，地形平坦，地面高程185～188m，高出江水面1～4m。在河谷中部埋藏有深切的嫩江古河谷，埋藏谷宽约1300m，上覆以砂卵砾石为主的全新统冲积层，厚度20～40m。在埋藏谷两侧分布有掩埋基座阶地，阶面高程174～181m，左侧掩埋基座阶地宽约286m，上覆砂卵砾石层厚2～9m，右侧掩埋基座阶地宽约224m，上覆砂卵石层厚2～8m。 左岸为二级侵蚀堆积阶地，在距岸边300～800m处存在一埋藏谷，地面略显低洼，谷深约46～49m。上覆中新统冲洪积层，厚度20～49m。以黄土状壤土和黄土状粘土为主，埋藏谷内发育有淤泥质粘土和含泥砂砾石等地层。 右岸为一低矮白土山台地，上覆以粘土和含泥砂砾石为主的下更新统冲洪积层。 河谷中的地下水为孔隙潜水，赋存于砂卵石中，埋藏深度一般为1～5m。左右两岸的地下水多在下部砂与含泥砂砾石层中，埋藏较深，弱承压，承压水头一般为2～8m。 深切河谷和左右两侧掩埋基座阶地基岩以花岗闪长岩为主；左岸基岩以花岗片麻岩、花岗闪长岩和花岗岩为主；右岸基岩为变质杂岩和花岗闪长岩，局部为花岗岩。各类基岩岩质较坚硬，但其完整性差，岩石较破碎。枢纽区共发现断层有97条，其规模均不大，宽度一般为0.5～0.6m，大多由断层泥、岩屑和碎块岩组成。 2 施工导流 2. 1 导流 在建筑物的全部施工过程中，导流不仅是贯彻始终的，而且是整个水流控制问题的核心。所以在进行施工导流设计时，应根据工程的基本资料，拟定可能选用的导流方式，确定导流设计标准、划分导流时段，确定设计施工流量，着手导流方案布置，进行导流的水力计算，确定导流拦水和泄水建筑物的位置和尺寸，通过技术经济比较，选定技术上可靠，经济上合理的导流方案。 2.1.1 导流标准 导流设计流量的大小，取决于导流设计的洪水频率标准，通常也简称为导流设计标准。 施工期可能遭遇的洪水，是一个随机事件。如果标准太低，不能保证工程施工安全；反之，则使导流工程设计规模过大。不仅导流费用增加，而且可能因其规模太大而无法按期完成，造成工程施工的被动局面。因此，导流设计洪水标准的确定，实际上就是在经济性与所冒风险大小之间加以抉择。规范规定，设计临时性水工建筑物所采用的洪水标准，应根据其保护对象的结构特点、导流方式、工期长短、使用要求、淹没影响及河流水文特性等不同情况。必要时，还应考虑可能遭遇超标准洪水时的紧急措施。也就是说，应根据工程的主客观条件，统筹规划、全面分析、慎重确定。 一 导流标准的选择方法 1 频率法的设计施工洪水流量是根据选择的设计频率确定。其方法是依据永久建筑物的设计等级，确定临时导流建筑物的级别，从而确定相应的设计频率。 2 重现期法确定的方法和步骤和频率法大体上相同，只不过根据重现年来确定施工设计洪水而已。本处采用重现年法，设计资料主要采用xx站实测的资料。 二 导流建筑物等级 xx水利枢纽工程为一等工程，挡水建筑物为一级建筑物。按水利水电工程组织设计规范（SDJ338-89）以下简称规范规定，相应的施工导流建筑物为Ⅳ级建筑物。根据规范和水利部水电设计总院对xx水利枢纽可行性研究报告（增补本）（以下简称可研报告）审查意见及中国国际工程咨询公司组织专家组对可研报告（修订本）评估意见，并结合本设计阶段的具体情况确定各种条件下的导流标准。 三 导流建筑物的设计洪水标准 一期导流建筑物一期导流建筑物包括土石围堰和导流明渠。由于本河流水文实测资料系列较长，进度安排的主坝段一期土石围堰仅渡一个汛期且并未处在关键施工阶段。因此根据规范，导流建筑物洪水标准采用所要求洪水重现期低限值，即10年洪水重现期。另外根据可研报告审查意见“同意一期导流土石围堰设计洪水标准为全年10年一遇洪水标准，”,因此本阶段设计一期导流建筑物的设计洪水标准确定为大汛10年重现期洪水，相应流量为4880m3/s。 二期导流建筑物二期导流建筑物包括土石围堰和导流底孔。根据施工进度安排二期土石围堰和导流底孔只使用一个枯水期，枯水期10年和20年重现期流量分别为846m3/s和408m3/s，而二期截流围堰安排在汛后10月中旬填筑，截流标准采用10月中旬5年重现期流量为534 m3/s，大于枯水期10年和20年重现期流量，因此二期导流建筑物的洪水设计标准采用截流标准。 b 截流标准 本工程施工分两期导流，一期为明渠导流，二期为临时底孔导流。进度安排一期围堰9月初开始填筑，9月底截流。根据本工程的截流工程规模和河流水文特性及可研报告评估意见，截流时段采用9月下旬5年重现期旬平均流量，即947 m3/s。二期围堰10月中旬填筑并截流，与一期截流标准选择依据相同，采用10月中旬5年重现期旬平均流量，即534 m3/s。 c 坝体施工期临时渡汛标准 按规范当坝体筑高到不需要围堰保护时，坝体施工应满足临时渡汛洪水标准要求。本工程一期施工导流期间，工程施工至第三年汛前土石坝体填筑高程已高出围堰高程，坝前拦洪库容大于1.0108m3，按规范对于土石坝坝体施工期临时渡汛洪水标准应大于100年重现期。根据本工程具体情况的河流水文特性，可研阶段设计时选用100年重现期渡汛标准。并且可研报告的审查及评估意见，同意在一期导流期间，坝体渡汛洪水标准为100年重现期，因此本设计阶段确定一期导流坝体拦洪渡汛标准仍为大汛100年重现期洪水，相应流量为9880 m3/s。 二期采用临时导流底孔导流。二期围堰和临时底孔只运行一个枯水期，至春汛期坝体拦洪渡汛，该时段的工程施工导流由溢洪道渲泄春汛洪水。此时坝前拦洪库容远大于1.0108 m3。考虑到工程已处于关键施工阶段，可研阶段设计时选用200年重现期渡汛标准。并且可研报告的审查及评估意见，“同意导流明渠的坝体填筑高程应满足拦挡春汛200年一遇洪水位的要求”。因此本阶段设计确定二期导流期间坝体施工期临时渡汛标准仍为春汛期200年重现期洪水，相应流量为4400 m3/s。 2.1.2 导流方式的定性分析 一、大坝施工导流方式 导流方式选择，应当是工程总体设计的一部分。因为导流方式选择得是否恰当，不仅对于导流费用有重大影响，而且对于整个工程设计，施工总进度和枢纽总造价都有重大影响。因此导流方式选择不仅应使导流费用最小，而且应使总体效果最优。一般应遵循以下原则 1）根据坝址自然条件（地形、地质、水文等）及水工布置特点，因地制宜地选择导流方法。 2）选定的导流方式应使整个枢纽施工进度最快、造价最低。 3）应使整个工程施工有足够的安全度和灵活性。 4）尽可能满足施工期国民经济各部门的综合要求，如通航、过木、过鱼、供水等。 5）施工方便，干扰小。符合国情，技术可靠。 根据xx坝址水文条件、地形、地质条件、枢纽类型及布置、河流综合利用要求，可进行以下几种导流方案比较 利用河谷形状系数选择导流方式 施工导流手册所采用的河谷形状系数 Kφk坝顶长/最大坝高 A. Kφk4.5且河谷不对称时，采用分期导流 C. Kφk3.0～4.5可采用隧洞导流、明渠导流、分期导流，或且几种导流方式结合。 本工程Kφk5372.69/23233.594.5，且河谷为不对称的“U”形谷，明显属于B类情况。 坝址处河床宽阔，河谷宽约1770m，综合分析坝址地形、地质条件，施工洪水特点及水工枢纽布置情况等，确定本工程施工采用分期导流方式。原可研阶段设计时对采用两期导流和三期导流作了综合分析和比较，推荐了两期导流方案。根据可研报告审查意见“同意采用分两期导流方案”。因此本阶段设计施工导流仍采用分两期导流方案。即一期明渠导流，二期底孔导流。 四 导流建筑物布置 布置导流明渠时，应注意以下问题 （1） 量利用有利地形，使明渠工程量最小尽量避免使渠线通过不良地质区段，特别应注意滑坡崩塌体，保证边坡稳定，避免高边坡开挖。在河滩地上开挖的明渠，一般均需设置外侧墙，其作用与纵向围堰相似。外侧墙必须布置在可靠的基础上，并尽量使其能直接在干地上施工。 （2） 明渠轴线应顺直，以使渠内水流顺畅平稳应避免采用S型弯道。关于转弯半径，进出口方向，以及与围堰坡脚距离的要求，均与明流隧洞相似。对于软基上的明渠，渠内水面到基坑水面之间最短距离，应大于两水面高差的2.5～3.0倍，以免发生渗流破坏。出口消能问题，也应受到特别重视。 （3） 导流明渠应尽量与永久明渠相结合当枢纽中的混凝土建筑物采用岸边式布置时，导流明渠常与电站引水渠和尾水渠相结合。 （4） 必须考虑明渠挖方的利用对于大型导流明渠，此问题很重要，实际上，在选择导流方式时，就应充分考虑这一问题。 （5） 防冲问题在良好岩石中开挖出的明渠，可能无需衬砌，但应尽量减小糙率。软基上的明渠，应有可靠的衬砌防冲措施。有时，为了尽量利用较小的过水断面而增大泄流能力，即使是岩基上的明渠，也用混凝土衬砌。 （6） 在明渠设计中，应考虑可能采用的封堵措施虽然用于河道截流的各种方法，均有可能用于明渠，但因明渠是在干地上施工的，通常均在明渠中布置闸墩，采用下闸封堵方式。有些工程在明渠中直接修建部分坝体，并预留导流底孔，最后加以封堵。 布置底孔时孔口总过水面积由水力计算确定。单孔尺寸根据不同的孔口布置方式，由结构分析而定。允许底孔占坝段的宽度与坝高有关。坝高70m以下，底孔宽度应小于坝段宽度的60；坝高70m以上，底孔宽度应小于坝段宽的50。早期工程的底孔，通常均布置在每个坝段内，结构计算简图为封闭框架。导流底孔高程一般比最低下游水位低一些，主要根据通航、过木及截流要求，通过水力计算确定。 a 一期导流一期为明渠导流，一期围堰围护右岸厂房及绝大部分坝体的施工，围护长度约1575m，占主坝总长的87。 设计的导流明渠为平底坡明渠，渠底宽有150m、190m和240m三个可选方案，渠底高程182.00m。明渠布置在左岸滩地上，左岸滩地地面高程一般在186.00m，在天然状态下受汛期常遇洪水（5年重现期以下洪水）影响小，因此明渠施工可不需围堰保护进行。但是由于左岸滩地为强透水砂砾石层，明渠施工需对该层采取防渗措施，以保证明渠施工在旱地上进行。 另外左岸滩地上砂砾石层覆盖较薄（6～9m），明渠段坝体基础防渗墙和帷幕灌浆施工较容易，因此明渠段坝基防渗工程可一并同明渠开挖和防护工程安排在施工准备期内完成，如此可以减轻后期缺口坝段的冬季施工难度。 b 二期导流二期为临时底孔导流，二期围堰维护一期导流明渠的坝体缺口段。临时导流底孔布置在右岸厂房的安装间下部，共设2个88的方型底孔，导流底孔进口底板高程为181.00m，出口底板高程为176.65m。 2.1.3 导流建筑物的设计 2.1.3.1 一期导流建筑物 a 上下游围堰 围堰结构型式及布置一期围堰围护厂房及主坝坝体的绝大部分，围护长度约1575m。围堰采用土石结构型式。上游围堰长1650m，布置于主坝轴线上游123m处，下游围堰长约1649.36m，布置于主坝轴线下游约157m处，纵向围堰长100.17m。本阶段设计除纵向围堰外，上、下游围堰不与坝体结合。 围堰填筑料主要是利用导流明渠开挖的中砂和砂砾石混和料，截流戗堤为堆石。设计围堰边坡为12.5，堰顶宽10m。上游横向围堰迎水侧采用50cm厚抛石防护，抛石下部设20cm厚砂砾石反滤层。纵向围堰是导流明渠的右堤，因此采用与导流明渠相同的防护措施，即迎水侧设置1.0m厚钢筋石笼，石笼底部设置0.3m厚碎石垫层。上、下游围堰的堰顶高程分别为191.57m和187.70m，最大堰高分别为10.7m和6.4m。 围堰基础防渗型式选择坝址处河谷中部、埋藏着古嫩江深切河谷，埋藏谷宽约1270m，上覆砂砾石层厚30～37m。深埋河谷两侧分布有掩埋基座阶地，左侧基座阶地宽310m，上覆砂砾石层厚6～9m，右侧基座阶地宽220m，上覆砂砾石层厚3～6m。砂砾石层为强透水层，渗透系数K10～200m/d。 厂房布置在右侧基座阶地上，因此厂房围堰基础需作防渗处理。经比较厂房围堰基础（自截流戗堤顶开始）采用高喷灌浆防渗墙防渗，上部与堰体土工膜相接，下部至岩基结束。另安装间与主坝连接的翼墙左侧，主坝体基坑内再做一道纵向高喷灌浆防渗墙与上、下游围堰基础防渗墙相接，以形成一道封闭的防渗墙体，保护厂房施工。 土石主坝围堰基础，原可研设计时并未作防渗处理。本阶段设计经分析认为，主坝基础清除表层壤土或砂壤土后，大部分区域地面高程已处于常水位以下，因此为保证坝体填筑在干地上进行，需对围堰基础作防渗处理。土石主坝的大部分位于河谷中部埋藏谷上部，因此围堰基础防渗深度应根据基础防渗流量和基坑排水能力，经技术和经济比较后确定。经分析基础防渗深度选择了5m、8m、和10m情况下，对土石坝基础层填筑时段的5年重现期洪水流量进行渗流量计算，计算结果见表2.1-1。经分析确定上、下游围堰基础防渗深度为10m。土石主坝围堰基础防渗型式，则根据坝址处地形、地质条件，比较了高喷灌浆防渗墙和锯槽土工膜防渗结构两个方案。后者造价低，防渗效果较好，因此选用该方案。但该方案是采用链条式锯槽机开槽，人工放置土工膜，施工工艺较复杂，施工速度较慢。 表2.1-1 渗流量表 防渗深度（m） 渗流量（m3/s） 10 0.587 8 0.961 5 1.529 b 导流明渠 导流明渠布置在左岸基座阶地的上覆砂砾石层上，进度安排明渠需渡过3个汛期和3个春季流冰期，而且明渠段坝体填筑需在冬季进行。因此明渠的布置、结构尺寸和防护型式等不仅要满足渲泄导流设计洪水的冲刷和避免春季流冰产生冰塞要求，而且尚应考虑冬季对填筑缺口段坝体的施工难度问题。 导流明渠初步设计明渠设计底宽待定，渠底高程182.00m，左侧边坡12.0，右侧边坡12.5。导流明渠设计洪水标准为大汛10年重现期，相应流量为4880m3/s，渡汛洪水标准为大汛100年重现期，相应流量为9880 m3/s。明渠需采取防冲措施，因渠道的天然抗冲流速仅为1～2m/s，要能满足设计泄量的防冲要求，必须做好护砌设计。防护形式比较了钢筋石笼、现浇混凝土及预制混凝土板等3种型式，最后确定采用钢筋石笼作防护。防护范围和厚度根据力学计算和导流模型试验确定，上游自一期围堰坡脚以上50 m，采用50cm厚铅丝笼作防护，左侧与左岸岸坡相连接至190.48m高程，右侧与上游围堰桩号为K上1472.59m相接，宽度共计437.50m。坝体明渠段渠底、两侧边坡以及下游围堰堰脚以下400m的扇形范围内采用1.0m厚钢筋石笼作防护。下游防护范围，左侧至为保护明渠水流对左岸的冲刷而修筑的堆石防护堤堤顶，右侧至下游围堰桩号为K下1390.00m处。另外石笼下部均设30cm厚碎石垫层。 明渠底宽确定根据本工程的具体情况，经综合分析选择了明渠底宽240m、190m和150m三个方案进行比较。渠底高程为182.00m来进行水利计算。对上述3个方案综合分析（结合其工程造价）结果见表2.2-1。已知坝址处河段春季平均最大流冰块长113m，宽55m ,对渠底宽240m方案基本满足春汛排冰要求，但缺口段坝体冬季填筑量大，难于在第五年春汛之前实现春汛洪水标准要求。对渠底宽190m和150m方案，春季排冰均需采取破冰措施，抢缺口坝体的施工难度相对较小，满足导流及进度要求，但这两方案从水力学条件分析，150m方案较190m方案明渠内水流流速大，对建在砂砾石层软基上的明渠，其防护工程规模相对较大，安全运行的可靠度较低，经综合分析后选择渠底宽190m 方案。 表2.2-1 明渠底高程182.00m不同渠底宽度情况比较表 项目 渠底宽度（m） 150 190 240 排冰情况 破冰 破冰 不破冰 上游围堰高程 m P10 Q4880m3/s 191.39 190.48 189.77 由上表可知，底宽150m与底宽190所得的上游围堰高度相差0.91m，而底宽190m与240m所得的上游围堰高度相差0.71m。它们之间相差不大，故需计算工程造价来进行经济性比较。比较成果如下表2.2-2。 对明渠水面曲线的计算本次设计采用分段累计法 其计算公式如下 见水力学P 详细的计算过程见计算书。 表2.2-2 明渠不同底宽方案的造价比较 底宽（m） 项目 150 190 240 明渠造价（万元） 2121 2460.75 3633.75 上游围堰造价（万元） 2003.785 1651.06 1399.57 纵向围堰造价（万元） 63.366 47.564 36.675 下游围堰造价（万元） 496.017 496.017 496.017 总造价（万元） 4684.168 4655.391 4839.262 由上表可看出，当底宽为190m时造价最小，故选取190m为明渠底宽。 c 选定明渠导流方案的水利计算成果 成果如下表2.2-3和表2.2-4。（计算方法见水力学P302） 表2.2-3 明渠上游水位与上下游围堰高程计算表 Q b m1 m2 h n i y h0 4880 190 2.5 2 4.77 0.022 0 0.19282 5.02 进口水 位 h上 水位壅 高 上游水位 hu 上游围堰高程Hu 下游围堰高程H下 6.79 0.69 7.48 190.48 187.80 表2.2-4 明渠泄流曲线计算表 流量 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 水位 3.39 4.76 5.84 6.76 7.59 8.35 9.07 9.76 10.42 11.06 2.1.3.2 二期导流建筑物 a 上、下游围堰 围堰结构型式二期围堰围护导流明渠坝体缺口段。围堰采用土石结构型式。上游围堰长255m，布置于主坝坝轴线上游约76m处，下游围堰长200m，布置于主坝坝轴线下游约68m处。上、下游围堰均采用粘土斜墙作防渗，设计的斜墙边坡为13.5，堰体为堆石，均与坝体相结合，设计边坡为11.3。上、下游围堰的堰顶高程分别为191.57m和187.80m，最大堰高分别为9.57m和5.8m，堰顶宽分别为15.32m和10.00m。 围堰基础防渗型式主坝轴线左岸基岩上覆砂砾石层厚6～9m，为强透水层。二期导流设计洪水标准时，上游水位为189.00m，下游水位为184.03m，因此为保证主坝坝体在旱地施工（明渠底高程为182.00m），围堰基础亦作防渗处理。设计考虑二期围堰基础防渗与导流明渠施工时的坝体段基础防渗相结合，因此基础防渗体需在导流明渠施工时形成，二期导流时再与二期围堰堰体的防渗粘土斜墙相接，形成一道全封闭防渗结构。经比较，围堰基础采用高喷灌浆防渗墙作防渗。 b 导流底孔 导流底孔设计底孔的进口位于厂房挡水坝内，底孔的进口底板高程综合考虑了泄流、截流及防淤的要求，因此取略低于河床地面高程（181.40m）布置，确定为181.00m。 由于底孔布置在厂房安装间下部，因此底孔的孔口尺寸除应满足渲泄导流和截流标准流量洪水外，尚应满足厂房安装间的布置要求。安装间共设置了两个坝段，长度分别为25m和21.5m，考虑到底孔水流流态因素，底孔布置需占用安装间底层房间，安装间的建基高程为173.50m，上层房间的底板高程为186