基于吉林台一级水电站大坝施工导流围堰技施设计 3页

东北水利水电2012年第1O期[文章编号]1002—0624(2012)10—0006—03吉林台一级水电站大坝施工导流围堰技施设计王福运，史有富，田伟峰(中水东北勘测设计计究限责任公司，百林长吞130021)【摘要]文章根据工程的水文特点、自然条件、地质地形条件、当地材料等，结合导流方式和工程要求，施工期大坝围堰不仅承担施工导流挡水任务，同时还要满足工程施工期度汛100年重现期洪水的挡水要求。并简要介绍了大坝施工导流土石围堰的标准选择、断面形式和基础处理设计，为类似水电工程的施工导流围堰设计提供一定的实践经验和借鉴。【关键词】大坝施工；导流围堰设计；吉林台一级水电站[中图分类号]TV222[文献标识码]A1工程概况为消融型洪水，消融洪水因气温升高而引起，一般吉林台一级水电站位于喀什河中游、吉林台6月至8月为汛期，9月至次年5月为枯水期。峡谷段中部。喀什河发源于天山山脉，是伊犁河2．2气象条件最大的支流，伊犁河是新疆的第二大河流。喀什河喀什河位于伊犁河谷东北部，属大陆性北温域总面积9578，水电站上游平均流量带气候，该流域夏季气候较温润、温和，降雨丰沛，DI1．109．7m3／so吉林台一级水电站是喀什河流域规冬季寒冷积雪较深。多年平均气温5．6℃，极端最划中的第10个梯级水电站，是全流域最规模大的低气温一39·6qC，多年平均降水量为488·7mrrl，最座水库梯级电站。以发电为主，兼顾灌溉和仿大风速26m／s(风向wNw)。封冻期12月上句至次一洪，属大(1)型I等工程。装机容量为246Mw，水年3月下旬，最大冻土深度950mm。库总库容25．3×10sm3，为不完全多年调节水库。2．3地质条件水电站由混凝土面板砂砾一堆石坝、深孔泄上游围堰处河床宽110m，河床中积砾石层厚洪洞、泄洪表孔、发电引水建筑物、发电厂房等建2～3．5In。右岸岸坡约30。，左岸岸坡约40。，两岸均筑物组成。混凝土面板砂砾石一堆石坝最大坝有坡积物覆盖，右岸覆盖厚约5～15m，左岸覆盖157m，坝顶长445m，左岸深孔泄洪洞长803m，厚约10～25m。基岩为角砾凝灰岩，强风化层厚约表孑L泄洪洞长778．5m，左岸两条引水发电洞，洞3m。上游围堰轴线靠右岸下游侧有F32断层出长64O，626m，坝后为左岸地面式发电厂房。露，其余无大的地质断层。左岸设有一条施工导流隧洞，断面为8m×10下游围堰处河床宽70m，河床冲积卵砾石层m(宽×高)城门洞形。进口明渠段长28m，底高程厚2～3．5m。右岸岸坡约85。，基岩裸露，左岸岸坡为1285m；洞身段长1278．522m；出13明渠段长约50。，基岩为角砾凝灰岩，强风化层厚约2～3m。22．686m，底高程为1278．522m。施工导流方式当地土料、砂砾石料、堆石料的储量丰富，质为：一次拦断、围堰挡水，导流隧洞泄流的方式。量满足设计要求，交通较便利，开采条件较好。2工程条件3施工导流围堰挡水标准的选择根据《施工组织设计规范>的规定，导流建筑2．I水文条件物为Ⅳ级，若采用土石围堰设计洪水标准为10-20喀什河吉林台一级水电站坝址以上流域面积年洪水重现期。结合上阶段设计成果，选定围堰设6163km2，河长204km。坝址处径流年际问比较计挡水标准为20年重现期洪水，设计流量为Q=稳定，年际变化较小。多年平均流量109．7m3／s，多924m3／s，根据施工导流洞的泄流能力计算相应上年径流量为34．61X108m3。喀什河的洪水过程主要·6·n2012年第10期东北水利水电游设计水位为1307．66m，下游水位为1281．22m。10m，受现有导流洞进口水流的中刷影响较大，需基于本工程的特点，对于混凝土面板砂砾石堆进行特殊防护处理，同时下游受大坝开挖轮廓限石坝，基坑过水后，对于坝体填筑、施工工期和工程制，不具备下移条件。经技术经济等综合比较，大投资影响较大。而按照坝体填筑和面板的施工进度坝导流围堰采用粘土心墙防渗型式的土石围堰。安排，第二年大汛期不具备利用坝体挡水度汛的条4．3围堰顶高程确定件，为满足施工期度汛安全，尽可能的避免基坑过施工导流上下游围堰均采用粘土心墙防渗型水的损失，提出了采用大坝导流围堰进行施工期安式的土石围堰。根据<施工组织设计规范)的规定，全度汛的方案。经过论证分析，当发生100年重现采用心墙式防渗体，其在设计静水位以上的超高期洪水，流量为Q=I165m3／s时，相应上游水位为值为0．6m。考虑到防渗体顶部的防护结构厚度，1312．67m，下游水位为1284m，仅比围堰设计挡以及堰体施工的沉降和水位的壅高等因素，根据水标准高5m，围堰加高堆后填筑量增加不大。施工期可能最高上游挡水位1312．67m，下游挡结合工程施工期度汛安全的要求，经综合分水位1284m(即100年重现期洪水位)，结合围析，大坝围堰的挡水标准选为施工期度汛100年堰所处位置的实际地形情况，最终确定上游围堰重现期洪水，但建筑物级别不提高，仍为Ⅳ级。设计顶高程为1315．O0m；下游围堰设计顶高程为1285．50m。4大坝施工导流围堰设计4．4导流围堰断面设计4．1围堰设计原则和特点1)上游围堰断面型式。上游围堰项宽10．0m，1)围堰挡水标准要满足100年重现期洪水的最大堰高33．0m，堰体上游迎水坡为1：2．0，下游安全度汛要求。选用“设计一次到位，施工分步完背水坡为1：2．0，下游分别在高程1291．0，1302．5成”的围堰施工方案。即围堰挡水标准按照100年m处设置两道马道，马道宽为2．0m。堰体迎水面重现期洪水设计，除预留施工道路段填筑至20年底部与截流戗堤堆石体相结合，上游截流戗堤顶重现期洪水标准外，其余一次填筑到设计高程。高程为1291．O0m，堰体填筑料为基坑开挖石碴2)围堰断面设计受已建的导流洞和大坝枢纽料。在迎水坡设置顶宽2．0m的堆石护坡。布置的限制，既要满足安全稳定要求，又要保证大粘土防渗心墙顶部高程为1314．50m，项部坝的开挖、填筑、施工排水、施工道路布置的要求。宽度为2．0m，心墙上、下游坡度均为1：0．2，在上3)坝址区地震基本烈度为8o，围堰稳定计算游侧设顶宽1．0m的过渡层，坡度为1：0．3，在下游应考虑地震荷载。侧设置顶部宽度为1．0m的反滤过渡层，坡度亦4)围堰防渗型式的优先选择当地建筑材料，本为1：0．3。同时，要求粘土防渗心墙底部宽度不得小着安全可靠、构造简单、施工方便的原则。于9,0m。5)围堰轴线处覆盖层较厚，并有F32断层，要上游围堰断面结构见图1。求基础处理的形式的选择安全可靠、经济合理，便2)下游围堰断面型式。下游围堰顶宽为10．0于施工。m，围堰上、下游填筑边坡均为1：2．0，最大堰高约4．2导流围堰断面形式的选择为7．0m。在迎水坡面设置顶宽2．0m的堆石护充分考虑施工工期的安排，结合当地材料及坝坡。堰体迎水面底部与临时闭气戗堤相结合，其填基开挖料，上、下游围堰均采用土石不过水围堰，围筑料利用石料场开挖石碴料。堰防渗材料采用粘土料，堰体填筑料采用堆石料。下游围堰断面结构见图2。对于围堰断面设计进行了粘土斜墙、粘土心4．5围堰稳定计算墙防渗型式比较，由于粘土斜墙方案较粘土心墙采用<土石坝边坡稳定分析程序>对上游围堰方案的上游坡比缓，为1：3．0～1：3．5，两方案下游坡迎水坡、背水坡进行滑弧稳定计算。计算工况为：设比均为1：2．0，因此斜墙方案的上游截流戗堤较心计水位的稳定渗流工况和设计水位骤降工况，其中墙方案上移近30m．距离导流洞进口最近距离约稳定渗流工况计算水位为1312．67m，水位骤降工·7·n东北水利水电2012年第1O期图1上游围堰典型断面图图2下游围堰断面图况计算水位为1293．O0m。校核工况考虑了地震荷设计要求。因此考虑方便施工、保证工期的要求，载，地震基本烈度为8。。计算成果见表2。经技术经济综合比选，设计选择采用挖填置换粘表2稳定计算成粜表土的处理方案。处理范围为：顺河方向上游围堰轴线上下游各10．0m，共20．0m范围；围堰轴线方向贯穿整个断层，且超出两侧各5．0m范围，清除覆盖层，回填开挖深度为5．0m。5结语吉林台一级水电站于2002年9月15日成功截流。2004年10月15导流洞正式下闸蓄水，2005年各工况计算围堰的稳定均满足稳定要求。8月首台机组发电，并于2006年10月大坝竣工。4．6围堰基础处理由于围堰结构设计合理，采取分步实施，既保1)围堰基础处理。对于围堰岸坡考虑清除覆证的施工导流要求，也满足安全度汛需要，同时也盖层，对于河床部分可不做清理，对于粘土防渗心保证了围堰和大坝施工工期。围堰基础处理方案墙的基础及与岸坡结合部位均要求开挖至岩面简单、安全可靠、便于实施，从而为堰基基坑的开线，围堰防渗体与堰基的连接处进行了加宽处理，挖赢得了工期，节省了工程投资。在导流围堰运行保证连接面不致产生接触中刷破坏，对防渗体底期间，围堰的实际渗水量较小，减少了基坑排水难部基础进行清除。度，并实现了施工期安全度汛。实际验证了围堰的2)围堰地基缺陷处理。基础缺陷处理主要为断面结构设计合理性，为坝体填筑工期的提前创上游围堰基础的F32地质断层的渗透处理。由于造了有利条件，取得了良好的工程效益，同时为类F32地质断层出露点为上游围堰轴线附近，断层宽似水电工程的施工导流土石围堰设计提供了一定度约2．0m，覆盖层约为3．0m厚的砂卵石层，断的实践经验、借鉴和参考作用。层为充填夹泥。根据F32构造特点设计进行了挖填置换粘土和高喷灌浆二种处理方案比选。根据补充勘察资料F32断层充填夹泥的渗透系数为【收稿日期】2012-06—157．5×10-4m／s，属于弱透水，断层的承载力也满足·8·