柳村水利枢纽与主体工程施工设计毕业论文

. . 柳村水利枢纽及主体工程施工设计毕业论文1 柳村电站工程基本概况柳村河是怒江的一级支流,海拔5685m,河长402km,流域呈长方形。电站坝址以上流域面积5615.2km2河道平均比降5。流域内地势由北向南倾斜,地形复杂,河道由高山经高原进入河谷,河谷断面由V型逐渐过渡到U型。电站由左右岸非溢流坝段,厂房混凝土坝段构成。1.1 水文基本资料柳村河流域内没有水文站和雨量站,本次设计分别采用白玉水文站和桃园子水文站作为参证站。设计代表年年内分配比例见表1-1。表1-1 设计代表年径流年内分配比例表月月份频率123456789101112P=10%1.461.321.843.497.6718.0920.0314.7013.969.894.562.98P=50%2.502.152.203.559.6520.4720.6513.8010.257.204.612.96P=90%2.352.162.303.676.6213.0318.6716.7515.7710.295.133.25计算求得柳村电站坝址处指定频率的设计代表年年径流量如下：丰水年P=10%,K10%=1.26, Qp=62.82 m3/s；平水年P=50%,K50%=0.99, Qp=49.36m3/s；枯水年P=90%,K90%=0.75, Qp=37.40m3/s。表1-2 设计代表年年内径流分配表 单位：m3/s月份频率123456789101112P=10%10.999.9713.9126.3257.82136.38150.98110.83105.2674.5334.3822.47P=50%14.8012.7413.0121.0257.16121.26122.3181.7560.7442.6627.3217.55P=90%10.569.6810.3016.4829.7158.4883.7875.1970.7846.1823.0514.60表1-3 柳村电站平水年逐日平均流量P=50% 单位：m3/s月日一二三四五六七八九十十一十二116.3913.6712.4314.1127.313.5987.5672.4338.4247.1033.1620.28216.3914.3212.2214.1122.8713.973.0064.4537.5046.2332.6520.03316.3913.6712.8513.3824.6714.6757.4362.4236.4047.9531.3619.54415.1913.0212.8513.3828.1415.0055.5158.0635.6645.1330.5919.78515.4314.1012.2214.3524.2615.1355.5152.2635.3045.8431.3619.78616.1513.2412.4316.5422.7317.9152.0148.0237.6945.6029.5721.02716.1513.2412.4319.2122.8726.7147.3845.0037.5046.1431.3619.78815.9111.9312.4318.9725.0925.0150.6641.837.8748.4429.8218.55914.9512.8011.7917.0226.4729.4949.6440.9339.1648.5629.8219.541014.9512.8012.0015.8131.3236.2947.1638.7635.6646.6927.2520.031114.9511.5012.4315.5639.6437.5263.7536.7239.3445.0430.0820.031215.9112.1512.2215.0838.1131.3564.7635.4241.55543.1727.5118.301315.6712.3712.4315.8138.8131.8155.5138.8244.3042.2329.0518.791415.4312.1512.2215.8139.5037.8952.5733.2445.9241.0627.2519.291514.7112.1511.7914.8337.4238.4548.1735.2748.0939.6526.9919.041613.5011.9312.2215.5635.0651.4249.6435.5647.9538.4726.4819.041712.7812.8012.4315.3229.7857.1346.7132.5145.3438.0126.9918.551812.5413.2412.2216.5432.7178.9150.0931.9346.1437.0727.2517.061912.7812.5912.4317.0230.4978.1362.2831.9346.1437.0727.2517.062013.0212.1513.0618.2428.0067.4897.3734.4046.7435.4332.1521.392113.2612.5913.0619.2125.7859.3089.5840.2148.5134.4926.7416.322213.0212.8013.0619.4624.6779.6878.6436.8743.7735.6626.4814.842313.5012.5913.4821.8924.39104.8569.6138.9045.6337.3025.9714.592414.2212.5914.3222.3724.39122.9160.3638.6143.6537.3024.6816.072514.7112.8014.9519.2124.80166.2752.5736.5847.0335.8924.1716.072614.7112.3714.7418.7326.20107.3216.7141.2341.5125.6624.1713.352714.8512.5713.8119.2027.55118.5135.2642.2147.5230.1227.8214.562814.8512.5713.2223.2228.2490.2234.1243.7048.1230.5030.3715.222913.1413.2224.0227.56112.2140.1542.0743.1836.5829.0919.153012.2513.0123.02114.0244.4746.8547.1337.1828.3319.403114.2512.2813.0122.2528.2590.2545.4547.1440.5518.901.2 洪水1.2.1 洪水特性柳村河洪水主要由暴雨形成,具有洪水历时短,过程尖瘦,涨落快的特点。1.2.2设计洪水柳村电站以堤坝集中水头,但坝低,库容很小,仅能进行径流日调节。对水工建筑物形成威胁的主要因素是洪峰流量,因此本次洪水计算只考虑了设计、校核洪峰流量,以及相应频率的坝址的设计、校核洪水位计算,没有对设计、校核洪水过程作调洪计算。根据国家技术监督局和建设部GB50071-2002国家标准,本电站工程为IV等工程,枢纽工程为4级建筑物。确定拦河坝设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为300年一遇。设计洪水计算采用经验公式：Q设=F设/F参nQ参1-1式中：Q参参证站平均年最大洪峰流量Q参=216m3/s；Q设设计站平均年最大洪峰流量m3/s；F参参证站流域面积F参=2841km2；F设设计站流域面积 。n=0.66直接移用白玉水文站的P-III型曲线分布参数Cv、Cs计算成果,即Cv=0.30,Cs=3.0Cv。可计算出电站坝址处各设计频率的年最大洪峰流量,成果如下：表1-4 设计洪峰流量成果表单位：m3/s设计断面设计频率p%0.10.20.330.5125102050Kp2.322.192.102.021.891.751.561.401.230.96电站坝址7867427126856415935294754173251.2.3 设计断面水位流量关系曲线根据实测的工程区河段地形资料及断面资料,结合洪水调查、河道糙率及比降等参数,拦河坝的水位流量关系用比降法推算,采用谢才公式计算,计算结果见表1-5、图1-1。1.3 地质1.3.1 库区工程地质条件水库区河谷较宽,滑坡、崩塌等不良地质现象所见甚少,谷坡右岸较陡,约50,完整性较好。左岸坡度较缓,约计3050,岩石完整性差,风化强于右岸,全风化深度在5m以上,水库蓄水后会有局部塌滑,但总体上边坡是稳定的。两岸植被较好,水土流失不严重,在雨季河水较浑浊,一般季节河水清澈,含砂量小,淤积源有限,但为保证有效库容应有排沙设施。库区由砂岩、板岩组成,板岩渗透性差,对抗渗有利,两岸山体雄厚,不存在向临近沟谷渗漏问题。水库回水河道长度约7.5km,在正常高水位下无住户,耕地少,不存在严重浸没、淹没问题。表 1-5 上坝址水位流量关系成果表水位水深水面宽过水断面面积湿周水力半径谢才系数流量备注ZhBAXRCQmmmm2mmm3/s3693.30.425.058.490.3420.877.293693.70.831.2519.7631.350.6323.1525.683694.11.237.4533.5037.600.8924.5254.833694.51.642.1249.5742.351.1725.6697.323694.92.045.41567.0745.731.4726.65153.043695.32.448.6985.8949.121.7527.44220.363695.72.851.98106.0352.512.0228.11299.453696.13.254.70127.4455.412.3028.72392.523696.53.656.12149.6257.212.6229.34502.063696.94.057.53172.3459.002.9229.89622.563697.34.458.94195.6360.793.2230.38753.833697.74.860.36219.5062.583.5130.82895.753698.15.261.77243.9264.373.7931.221048.033698.55.663.18268.9266.164.0631.581210.743698.96.064.59294.4867.964.3331.921383.6154 / 54 毕业论文第6页 共56页图1-1 上坝址处水位流量关系曲线1.3.2 天然建筑材料主要对砂料、粗、细骨料、块石料、粘土料进行了调查。砂料、粗细骨料：距坝轴线上游200m左右有一长250m,宽50m河漫滩可作为砂料。粗细骨料场,砂以中砂为主,含泥量较低,砾石0.54cm占绝大部分,其组成为砂岩、灰岩、片麻岩,储量估计有4050万方。块石：左岸坝轴线下游300m。现公路高程,灰岩裸露,岩石致密,强度高,储量丰富,且运距短。板岩风化土：左岸沿公路高程有丰富的板岩风化土、残坡积物等可做土料产地。2 施工导流设计施工导流是水利水电枢纽总体设计的重要组成部分,是选定枢纽布置,施工程序和施工总进度的重要因素,要周密地分析研究水文、地形、地质、水文地质、枢纽布置及施工条件等资料；要选定导流标准,划分导流时段,确定导流设计流量；选择导流方案及导流建筑物的型式；确定导流建筑物的布置。正确合理的施工导流,可以加快施工进度,降低工程造价。2.1 导流建筑物级别的确定.导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准,导流设计流量是选择导流方案,设计导流建筑物的主要依据。我国所采用的导流标准是按现行规范水利水电工程施工组织设计规范SD7338-89,需根据导流建筑物的保护对象失事后果,使用年限和工程规模等指标,将导流建筑物划分为3-5级。具体划分见下表。表2-1 导流建筑物级别划分表项目级别保护对象失事后果使用年限年围堰工程规模堰高m库容亿m33有特殊要求的1级永久建筑物淹没重要城镇、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期及第一台批机组发电,造成重大灾害和损失3501.041、2级永久建筑物淹没一般城镇、工矿企业,或影响工程总工期及第一台批机组发电而造成较大经济损失1.5315500.11.053、4级永久建筑物淹没基坑,但对总工期及第一台批机组发电影响不大,经济损失较小1.5150.1由基本资料可知,柳村水电站位于XX昌都地区左贡县境内怒江一级支流玉曲河上,为无调节坝后式小型水电站。电站由拦河坝、泄洪建筑物、引水建筑物及电站厂房组成。取水枢纽为浆砌石重力坝。其中两侧为非溢流坝,最大坝高22.47m。坝顶轴线长70m,宽3.0m,高程3715.00m。 则本电站枢纽工程为4级建筑物,根据其保护对象、工程规模、失事后果、使用年限,本枢纽导流建筑物为V级,使用年限小于1.5年, 堰高小于15米,库容小于0.1亿m3。本工程厂房处于设计洪水位以上,水下工程有拦河坝。本工程拟用草土围堰, V级土石围堰其洪水重现期为5至10年。2.2 设计流量Q设的确定本工程厂房处于设计洪水位以上,水下工程有拦河坝。本工程拟用土石围堰, V级土石围堰其洪水重现期为5至10年。表2-2 导流建筑物洪水标准划分表导流建筑物类型导流建筑物级别345洪水重现期年土 石50202010105混 凝 土201010553 根据当地多年流量情况,及最近几年来洪水期情况,其设计流量取平水年设计代表年径流量Q=49.36m3/s.2.3 围堰堰顶高程以上的超高d土石围堰堰顶在设计洪水静水位以上应有一段超高,其高度应当避免顶溢流的一切可能性。设计洪水位以上的堰顶超高按下式2-1确定： 2-1式中：土石围堰在静水位以上的超高,m;堰前因风吹而使静水位超出库水位的壅水高度,m取0.05m；波浪在堰坡上的爬高按式2-2计算,m；波浪以上的安全超高按表2-3取值,级围堰对应的取0.5m,m。其安全超高值由标准SDJ12-78及SDJ217-87规定。级围堰对应的 取0.5m1见下表2-3。表2-3 不过水围堰堰顶超高下限值m围堰形式围堰级别345土石围堰0.70.5混凝土围堰0.40.3经计算结合工程经验取超高d=1.2米。2.4 导流方案施工导流的基本方法,可分为两类：一类是分段围堰法,水流通过被束窄的河床、坝体底孔、缺口或明槽等往下游宣泄；另一类是全段围堰法,水流通过河床外的临时或永久隧洞、明渠或河床内的涵管等往下游宣泄。若遇导流流量较大,也可采用围堰过水配合泄流的导流方式。分段围堰法亦称分期围堰法,就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。分期导流适用于下列情况：导流流量大,河床宽,有条件布置纵向围堰。河床中永久建筑物便于布置导流泄水建筑物。河床覆盖层不厚。全段围堰法导流,就是在河床主体工程的上下游各建一道拦河围堰,使河水经河床以外的临时泄水建筑物下泄。主体工程建成或接近建成时,再将临时泄水道封堵。本工程导流设计流量为49.36m3/s,流量不大,河床较窄,不利布置纵向围堰,河床深覆盖层为4050m。以上条件都说明不宜采用分段围堰,但分段围堰不用在河道旁边修筑明渠或隧洞,可节省大量工程量。2.4.1 导流方案介绍2.4.1.1 采用全段围堰法方案介绍全段围堰法采用三种方案。根据当地地质,地形等情况初步拟订为全段围堰遂洞导流,具体方案介绍如下：1全段围堰法,粘土斜墙带水平铺盖围堰,遂洞导流；2全段围堰法,塑料斜墙带水平铺盖围堰,遂洞导流；3全段围堰法,混凝土心墙围堰,遂洞导流；2.4.1.2 采用分段围堰法方案介绍本枢纽导流建筑物为V级,使用年限小于1.5年, 堰高小于10米,库容小于0.1亿m3。本工程围堰洪设计流量采用P=50%平水年平均流量49.36 m3/s。本电站采用分段围堰法导流,用二段二期导流。一期围堰位置的确定须考虑下列因素：一期先围主河槽部分。一期工程一般选择在施工场地开阔、交通方便的一岸。一期修建的永久建筑物要布置二期导流泄水建筑物,并有利于枢纽提前受益。各期永久建筑物工程量大体平衡。一期河床束窄系数K一般为40%60%。考虑以上因素确定一期先围河床左岸,建造电站厂房坝段和一段溢流坝段,河水由右岸束窄的河道通过。二期围河床右岸,建造非溢流坝段和剩下的溢流坝段,河水由一期预留的坝体缺口导流。纵向围堰的布置考虑浆砌石坝段的施工逢进行布置。本工程河床左岸布置有电站厂房和冲砂闸,若在二期封堵一期导流预留缺口时,封堵到3702m时,就可利用直径为2m的一个冲砂孔泄水,若流量过大,可利用高程位于3704m两个直径为1.6m的发电洞泄水,加快封堵时间。根据以上考虑因素,一期工程拟修建左岸挡水坝段与一段溢流坝段。根据地形图,河道较狭窄,有可能布置不下纵向围堰,所以在一期围堰施工之前,对右岸河床进行开挖,以增大河床过流能力,对右岸河床沿开挖线按 1：2坡比进行开挖围堰的示意图见 图2-1:图2-1 一期围堰示意图2.4.2 全段围堰法导流2.4.2.1 全段围堰法,粘土斜墙带水平铺盖围堰,遂洞导流1围堰尺寸确定 考虑到施工交通问题结合工程的规模初步确定围堰的顶宽为五米；上游边坡为1：2.5,下游边坡为1：1.5；围堰斜墙为粘土,上部厚度为1米,下部厚度为1倍的水头；为防止斜墙表面冲刷、干裂、冰冻以及迎水面裂缝,在斜墙上覆盖有护坡,护坡有堆石护坡,砌石护坡等形式,将护坡厚度选为0.5米下设0.3米的垫层。当斜墙基础为透水层时,为了减少渗透流量和满足基础防渗稳定要求,围堰前应设铺盖,通常对铺盖土料的要求同斜墙一样,水平铺盖长度通常为3-4水头,铺盖厚度,一般在一米左右,在与斜墙接头出,应该加厚,一般为3-4米,对斜墙长度这里取4倍水头,接头处取三米。斜墙不堰体之间设置1米反滤层.2隧洞设计洞轴线长l=331.266m,隧洞进口与主河流交角为=34,隧洞出口与主河流交角为=30,隧洞转弯半径=100m,隧洞转角=35,进口直线段长158.72米,出口直线段长111.46米,曲线段长61.086米,合计知道洞轴线长l=331.266米,隧洞糙率初步选用n=0.018。隧洞断面选择用圆形截面。3材料用量及造价计算 针对此种围堰的形式,利用上面的基本原理和材料单价,用Mathematic4.1软件编计算程序,程序分两部分,上游围堰和隧洞的总造价由第一个程序完成,下游围堰造价的程序单独编写。由运行结果知,其下游围堰造价为11.44万元,而上游围堰和隧洞的造价之和最小值,也就是最优组合为洞径为d=4.0m,用洞径和上下游水位差之间的关系,和围堰的安全超高,可以求出上游围堰的高为6.7 m,所以最优组合为d=4.0 m,hs=6.7 m,工程量如下表：表2-4粘土斜墙工程量及造价表洞径堆石体方量黏土方量衬砌混凝土隧洞挖方总造价4.0 m9196.8 m34273.08 m33829.79m36504.39m3279.07万元2.4.2.2 全段围堰法,塑料斜墙带水平铺盖围堰,遂洞导流1围堰尺寸确定 初步确定围堰的顶宽为五米,围堰边坡为1级坡,坝壳料为风化岩石,上游边坡为1：2.5-1：2.75,下游边坡为1：1.5-1：1.8。这里选上游边坡为1：2.5,下游边坡为1：1.5；塑料斜墙宽度约为1.6mm,宽度为1.4米。护坡厚度选为0.5米下设0.3米的垫层；斜墙长度这里取4倍水头,接头处取三米；斜墙不堰体之间设置反滤层,其厚一般为1.0-3.0米,厚度这里取为1.0米。2隧洞设计遂洞设计仍然采用上面参数,各个参数如下：洞轴线长l=331.266m；隧洞进口与主河流交角为=34；隧洞出口与主河流交角为=30；隧洞转弯半径=100m ；隧洞转角=35；进口直线段长158.72米；出口直线段长111.46米；曲线段长61.086米；合计知道洞轴线长l=331.266米,隧洞糙率初步选用n=0.018；圆形截面。3材料用量及造价计算针对此种围堰的形式,利用上面的基本原理和材料单价,用Mathematic4.1软件编的计算程序,程序仍然分两部分,上游围堰和隧洞的总造价由第一个程序完成,下游围堰造价的程序单独编写。由运行结果知,其下游围堰造价为11.44万元,而上游围堰和隧洞的造价之和最小值,也就是最优组合为洞径为d=4.2 m,用洞径和上下游水位差之间的关系,和围堰的安全超高,可以求出上游围堰的高为6.4 m。所以最优组合为d=4.2 m,hs=6.4m表2-5塑料斜墙工程量及造价表洞径堆石体方量塑料面积衬砌混凝土隧洞挖方黏土用量总造价4.2m11675.92m31913.37m23829.79m36504.39m3239万元2.4.2.3 全段围堰法,混凝土心墙围堰,遂洞导流1围堰尺寸确定初步确定围堰的顶宽为五米。围堰坡度,围堰边坡为1级坡,坝壳料为风化岩石,上游边坡为1：2.0,下游边坡为1：1.8；混凝土心墙围堰,顶部厚度取0.5米。断面为梯形,两边坡度相同,坡度为15：1-30：1,取30：1。底部厚度按允许水力梯度取1/6堰高。2隧洞设计 这里遂洞设计仍然采用上面参数,各个参数如下：洞轴线长l=331.266m；隧洞进口与主河流交角为=34；隧洞出口与主河流交角为=30；隧洞转弯半径=100m；隧洞转角=35；进口直线段长158.72米；出口直线段长111.46米；曲线段长61.086米；合计知道洞轴线长l=331.266米,隧洞糙率初步选用n=0.018；圆形截面。3材料用量及造价计算针对此种围堰的形式,利用上面的基本原理和材料单价,用Mathematic4.1软件编的计算程序,程序仍然分两部分,上游围堰和隧洞的总造价由第一个程序完成,下游围堰造价的程序单独编写。由运行结果知,其下游围堰造价为11.44万元,而上游围堰和隧洞的造价之和最小值,也就是最优组合为洞径为d=4.2 m,用洞径和上下游水位差之间的关系,和围堰的安全超高,可以求出上游围堰的高为6.4 m。所以最优组合为d=4.2 m,hs=6.4m由运行结果知,其下游围堰造价为11.4642万元,而上游围堰和隧洞的造价之和最小值,也就是最优组合为洞径为d=4.0 m,用洞径和上下游水位差之间的关系,和围堰的安全超高,可以求出上游围堰的高为6.9 m。所以最优组合为d=3.8 m,hs=6.9 m。表2-6混凝土心墙工程量及造价表洞径堆石体方量心墙混凝土衬砌混凝土隧洞挖方总造价4.0m11675.92m31913.373m23663.27m35994.45m3249.1万元综合上述3种方案进行比较,采用塑料斜墙带水平铺盖围堰,遂洞导流的全段围堰方式.其总造价为239万元。2.4.3 分段围堰法导流2.4.3.1 分段围堰法导流计算1一期导流建筑物的水力计算因纵向长度大于100米,查规范可以采用明渠均匀流进行计算。由工程已知资料,表214 上坝址流量关系成果表中数据计算出：河道粗糙系数n=0.04 底坡i=0.004 渠均匀流计算公式：2-2式中：Q设计流量m3/s n河道粗糙系数 A过水断面面积m2 R水力半径m；R=X湿周通过试算,假设一围堰高度H,计算出水深h,通过 h计算得过水断面面积A和水力半径R,代入明渠均匀流公式得Q值,当Q值与设计流量49.36 m3/s接近时的H值即为实际围堰的高度。2二期导流建筑物的水力计算二期利用一期预留缺口进行梳齿导流,拟设两个缺口n=2。 二期导流最重要的是计算出梳齿上的水头H0,由H0+d超高计算出二期上游围堰的高度,利用实用堰流计算公式计算式2-13： 2-3式中：4 堰流侧收缩系数,按下式2-14计算； 淹没系数,二期导流为非淹没出流,取1.0； m 流量系数；B 断面宽度,m；H0 堰顶水头,m。=2-4式中：中孔侧收缩系数4；边孔侧收缩系数4；n梳齿孔数,n取两孔。以上两个公式必须进行试算,才能计算出堰顶水头H0。2.4.3.2 分段围堰法方案：方案1 ：采用土石围堰查设计规范手册,土石围堰坡率取1：2,按上述方法进行计算得：一期上游围堰高度为5.2m, 下游围堰高度为2.32m,但是二期纵向围堰在布置时上游段横断面太大,将会把坝体缺口堵住,是缺口不能过水,所以此方案不可行。方案2 ：采用钢板桩围堰结合河床地质情况及施工要求采用钢板桩围堰既可以满足布置要求又能剩去防渗设计,但是因电站地处XX昌都地区左贡县境内怒江一级支流玉曲河上,距离城市较远,钢板桩的取材很难,考虑即便花很大代价运得钢板桩,其重复利用的可能也很低,固其会导致工程造价相当高。考虑经济原因,所以此方案也不可行。方案3 ：采用草土围堰按草土围堰进行设计计算,计算过程见计算书。得：一期上游横向围堰高度为4+1.2=5.2 m如图2-2所示； 图2-2 一期上游横向围堰剖面图单位：m1草土袋堰体,2土工布防渗一期下游横向围堰高度为1.12+1.2=2.32m 如图2-3所示；图图2-3 一期下游横向围堰剖面图单位：m1草土袋堰体,2土工布防渗一期纵向围堰高4+1.2=5.2m如图2-4所示；图2-4 一期纵向围堰剖面图单位：m1草土袋堰体,2土工布防渗按设计流量,即Q=49.36 m3/s 计算,二期采用梳齿导流,设两孔,孔口宽b=5m,坝基到缺口的距离P1=5m,梳齿间距t=3m,梳齿到边界的距离b=2m 。图2-8 二期缺口布置图单位：m1溢流坝段,2冲砂闸混凝土导墙,3坝体缺口经试算,缺口上水头高度H0=2.3m则二期上游围堰高为按下式2-15计算:H= P1+ H0+ d 2-5式中： d围堰超高前面已计算,d=1.2m,m；P1坝基到缺口的距离, m；H0缺口上水头高度,m。则上游围堰高为H=2.3+2+1.2=5.5m下游围堰高为: H= Hd+ d=2.32m二期上游横向围堰高度为4.3+1.2=5.5 m 如图2-5所示；图2-5 一期上游横向围堰剖面图单位：m1草土袋堰体,2土工布防渗二期下游横向围堰高度为1.12+1.2=2.32m如图2-6所示；图2-6 一期上游横向围堰剖面图单位：m1草土袋堰体,2土工布防渗二期纵向围堰高4.3+1.2=5.5m如图2-7所示。图2-7 二期纵向围堰剖面图单位：m1草土袋堰体,2土工布防渗2.5 总费用采用过水围堰,必然在汛期时无法施工,并且基坑的在汛期淹没,按2个月不施工计算其带来的损失及各分段围堰的费用见表2-7及表2-8：表2-7 过水围堰汛期损失费用表采用过水围堰汛期损失费序号项目损失费用总计万元1基坑清理50万元1102人.机器损失费30万元3抢险损失费30万元表2-8分段围堰法围堰费用表 分段围堰法围堰费用一览表序号项目工程量合计工程量单价费用1一期围堰上游围堰1492.4m36259.95m311408.49 m365元/m374.1552下游围堰731.76m365元/m33纵向围堰4035.79m365元/m34二期围堰上游围堰2150.5m35148.54m365元/m35下游围堰308.5m365元/m36纵向围堰2698.54m365元/m37一期土工布上游292.25m21910.09m23759.62m225元/m29.48下游253.804m225元/m29纵向1364.04m225元/m210一期土工布上游403.88m21849.53m225元/m211下游107m225元/m212纵向1338.65m225元/m2综上所述,分段围堰法导流总费用人民币：83.555万元+110万元=193.555万元。2.6 方案比较从经济上来比较,使用分段围堰法导流的费用是193.555万元,使用全段围堰法导流的费用是239万元,全段围堰法的导流费用高于分段围堰法,高出约45万元,并且采用合理的施工进度可以降低分段围堰法在汛期的损失费用。从施工难易程度上来说,分段围堰法施工比较简单,而全段还要考虑隧洞的开挖,隧洞是造价比较昂贵和施工比较复杂的建筑物,本工程两岸地形陡峻,隧洞开挖困难；并且隧洞的泄流能力有限,汛期洪水宣泄常需另找出路。另外,全段围堰法采用塑性黏土心墙的土石不过水围堰,围堰工程规模比较大。而使用分段围堰法,围堰较低且围堰结构简单,施工简易,并且不需要大型机械的施工。综上所述,本工程采用分段围堰法导流。2.7 施工导流建筑物设计本枢纽导流建筑物为V级,使用年限小于1.5年, 堰高小于15米,库容小于0.1亿m3。本工程围堰洪设计流量采用P=50%平水年平均流量49.36 m3/s本电站采用分段围堰法导流,用二段二期导流,一期先围河床左岸,建造电站厂房坝段和一段溢流坝段,河水由右岸束窄的河道通过。二期围河床右岸,建造非溢流坝段和剩下的溢流坝段,河水由一期预留的坝体缺口导流。2.7.1 一期导流建筑物布置本工程采用草土袋围堰,一期围堰位置的确定须考虑下列因素：一期先围主河槽部分。一期工程一般选择在施工场地开阔、交通方便的一岸。一期修建的永久建筑物要布置二期导流泄水建筑物,并有利于枢纽提前受益。各期永久建筑物工程量大体平衡。一期河床束窄系数K一般为40%60%。 2-6式中 一期围堰和基坑占据断面面积,m2；原河床过水断面面积,m2。本工程河床左岸布置有电站厂房和冲砂闸,若在二期封堵一期导流预留缺口时,封堵到3702m时,就可利用直径为2m的一个冲砂孔泄水,若流量过大,可利用高程位于3704m两个直径为1.6m的发电洞泄水,加快封堵时间。根据以上考虑因素,一期工程拟修建左岸挡水坝段与一段溢流坝段。根据地形图,河道较狭窄,有可能布置不下纵向围堰,所以在一期围堰施工之前,对右岸河床进行开挖,以增大河床过流能力,对右岸河床沿开挖线按 1：2坡比进行开挖围堰的示意图如下:图2-9 一期围堰示意图围堰的平面布置主要包括围堰外形轮廓布置和确定堰内基坑范围两个问题。外形轮廓不仅与导流泄水建筑物的布置有关,而且取决于围堰种类、地质条件以及对防冲措施的考虑。通常基坑坡趾距离主体工程的距离,不应小于2030m,以便布置排水设施、交通运输道路、堆放材料和模板等,2鉴于本工程量小,基坑于主体工程的距离选用15m。当纵向围堰不作为永久建筑物的一部分时,基坑坡脚距离主体工程轮廓的距离,一般不小于2.0m,以便布置排水和堆放模板,如无须此要求,只须留0.40.6m。本工程纵向围堰不作为主体工程的一部分,应取2m。1但本工程河道较窄,且工程规模较小,若取2m,可能影响右岸的过流能力,由此考虑取基坑坡脚距离主体工程轮廓的距离取0.5m见图2-12。图2-10 一期围堰布置图单位：m 横向围堰布置图 纵向围堰布置图1主体工程；2横向围堰；3基坑；4纵向围堰；5原河床线因为此围堰无行车要求,本工程堰高应介于610m之间,堰宽取3m,1上下游横向围堰采用坡度1：1,纵向围堰坡度采用1：0.5。一期围堰平面布置见附图1A1图纸。2.7.2 二期导流建筑物布置一期工程完工后,拆除一期围堰,修建二期围堰,在二期基坑内建造非溢流坝段和剩下的溢流坝段。在一期修建时,一期溢流坝段预留缺口,二期则利用一期预留缺口进行梳齿导流,河水从缺口中泄流。拟设梳齿为两孔,孔口宽度为5m 。根据一期的围堰布置,二期上下游围堰距基坑的距离为15m,二期纵向围堰围堰距基坑的距离为0.5m。1二期围堰平面布置见附图2A1图纸。二期坝体缺口封堵其施工方法是先关闭一号缺口的闸门,进行加高,一次上升高度为4m,2号缺口进行泄水；然后关闭2号缺口的闸门,进行加高,一次上升的高度同样是4m。坝体缺口底高程是3694m,等封堵到3702m时,可利用左岸的冲砂洞进行泄流,这样坝体的封堵速度就可以加快。按照这样的施工程序进行渐次加高,直到坝顶。砌筑到坝顶后,把闸门关闭,进行混凝土溢流面的施工,直到混凝土达到设计要求开启闸门进行泄水。2.8 围堰结构设计围堰作为临时性建筑,除了应满足一般挡水建筑物的基本要求外,选择型式时还应与实际情况相结合考虑。本工程为小工程,河道较窄,又采用分期围堰导流,为了能使纵向围堰布置下,采用边坡比小的草土袋围堰,土工布防渗。其优点是结构简单,施工方便,防渗性能好； 就地取材,采用人工填筑； 便于快速施工,又易于拆除。2.8.1 一期围堰结构型式1一期上游围堰：堰顶宽3m,上下游边坡采用1：1,高为5.2m,围堰材料采用草土袋围堰,土工布防渗,土工布埋在地下1m。堰顶高程3700.4m,见图2-11a。2一期下游围堰：堰顶宽3m,上下游边坡采用1：1,高为2.32m,土工布防渗,土工布埋在地下1m。围堰材料采用草土袋围堰,见下图2,堰顶高程3697.1m,见图2-11b。图2-11一期横向围堰剖面图单位：ma一期上游围堰剖面图 b一期下游围堰剖面图1草土袋堰体,2土工布防渗3一期纵向围堰：上游与上游横向围堰相接,下游与下游横向围堰相接,高程取上下游横向围堰高程。边坡采用1：0.5,土工布防渗,土工布埋在地下1m。围堰材料采用草土袋围堰,堰宽3m,图2-12一期纵向围堰剖面图单位：m1草土袋堰体,2土工布防渗2.8.2 二期围堰结构型式1二期上游围堰：堰顶宽3m,上下游边坡采用1：1,高为5.5m,围堰材料采用草土袋围堰,土工布埋在地下1m。见图2-13a,堰顶高程3699.7m2二期下游围堰：堰顶宽3m,上下游边坡采用1：1,高为2.32m,围堰材料采用草土袋围堰,土工布防渗,土工布埋在地下1m。见下图2-13b。图2-13 二期横向围堰剖面图单位：ma二期上游围堰剖面图 b二期下游围堰剖面图1草土袋堰体,2土工布防渗3二期纵向围堰：上游与上游横向围堰相接,下游与下游横向围堰相接,高程取上下游横向围,边坡取1：0.5,堰顶宽为3m,围堰材料采用草土袋围堰,土工布防渗,土工布埋在地下1m。图2-14一期纵向围堰剖面图单位：m1草土袋堰体,2土工布防渗2.9 围堰的稳定分析本工程围堰形式为草土袋围堰,沿坡埋有土工布防渗,不用考虑土体因为渗流而产生的边坡失稳问题,这里只对围堰进行抗滑稳定分析。（1） 自重,按式2-7计算取一米单宽作为计算单元。G上= V r砂 2-7 V单= S上L 2-8式中：S上1上游围堰的横断面面积取42.64m2,m2；L围堰的单宽取1m,m；V单围堰的在单宽内的体积,m3；r砂袋装砂土的容重取16 KN / m3,KN / m3；G上围堰的单位重量,KN。2静水压力,按式2-9计算：6 P上1=r水H2 2-9 式中：P上1一期上游围堰所受的静水压力,KN；r水水的容重,取9.8 KN / m3,KN / m3；H作用于围堰上的水头一期为4m,m；3在堰体斜边上的水重,按式2-10计算： W上= r水 V2-10式中：W上1作用在堰体斜边上的水重,KN；V作用在堰体斜边上水的单宽体积,V3；r水同上。4作用在堰体的扬压力：因为围堰基坑内没有水,所以不考虑浮托力的影响,只用考虑围堰下的渗透压力。查水工建筑物P46采用下面4-5、4-6两式计算,p渗=r水H 2-11U上= p渗S 2-12式中：p渗作用于围堰下的渗透压力,Pa； U上作用于围堰下的扬压力,KN； H作用于围堰上的水头一期为4m,m；则围堰的受力图：图2-15 围堰的受力图5利用抗滑稳定中的抗剪强度公式进行校核,按下式进行计算：8 2-13式中：W接触面以上的总铅直力,KN； P接触面以上的总水平力,KN； U作用在接触面以上的扬压力,KN； f接触面间的摩擦系数,取0.4一期和二期围堰的抗滑稳定计算列表如下：表2-9 围堰抗滑稳定计算表序号项目自重G静水压力P堰体斜边上水重W扬压力U抗滑稳定系数Ks1一期围堰上游围堰682.2478.478.4262.642.542下游围堰197.486.156.1541.9310.53纵向围堰上游段465.9278.439.2160.721.764下游段154.426.153.0729.28.345二期围堰上游围堰74890.690.6294.982.46下游围堰197.486.156.1541.9310.57纵向围堰上游段50690.645.3179.11.648下游段231.446.153.074511.12由上表可以看出,一期和二期各段围堰的抗滑稳定系数Ks 1.3,所以围堰满足稳定求。故分段围堰法方案可行,工程采用分段围堰法施工。3 专题设计：主体工程施工浆砌石坝的分类：分为浆砌石重力坝、浆砌石拱坝和浆砌石支墩坝 浆砌石重力坝又分为实体重力坝、硬壳坝、填碴坝和空腹重力坝。本工程坝体类型为浆砌石硬壳重力坝,硬壳重力坝主要由硬壳和坝内填料两部分组成,利用干砌石、堆石来代替实体重力坝内低应力部位的浆砌石坝体,外包混凝土或钢筋混凝土的硬壳。坝身主要用石料浆砌而成的坝。为了防止渗水,在迎水面设有防渗面板、防渗墙。浆砌石坝的优点是：就地取材、节约钢材、木材、水泥；坝顶可以泄流；施工期允许坝体过水；施工操作技术易于掌握,施工期安排较灵活。因此,柳村电站坝体施工的主要工程为混凝土工程施工 。3.1 柳村电站混凝土概述柳村电站枢纽为浆砌石硬壳坝,工程计划20XX8月做施工准备,9月正式开工,20XX9月底竣工发电,施工期两年零一个月。由于天气等不确定性因素,每月按25天计算,一天一班,一班为8小时工作制进行施工安排。其中混凝土施工主要在电站厂房坝段、溢流面、上游面板及下游消能池等部位表3-1柳村电站混凝土方量表部位方量历时月施工历时年月强度/月一期防渗帷幕5660.506.12.1-06.12.151132防渗墙5500.506.12.15-06.12.311100厂房下部混凝土900107.4.15-07.5.15900厂房上部混凝土730107.6.15-07.7.15730一期溢流坝段混凝土底板3300107.2.15-07.3.153300混凝土溢流面2400207.9.1-07.10.301200混凝土面板1000207.6.15-07.8.15500二期防渗帷幕566107.11.1-07.11.30566防渗墙550107.11.1-07.11.30550二期溢流坝段混凝土底板17003.807.11.20-08.3.15448混凝土溢流面1100208.5.15-08.7.15550混凝土面板500308.2.15-08.5.15184二期非溢流坝段混凝土底板45003.807.11.20-08.2.151184坝顶公路1730.508.6.1-08.6.15346表3-2混凝土施工强度曲线