芭蕉河一级水电站设计

1工程概况

水库地点位于中营乡锅厂湾村柳月坪二级水库，为年调节水库电站，芭蕉河一级水库建成，具有年调节能力，对下游二级电站有较好的补偿调节作用，提高了芭蕉河二级水库向县城供水的保证率。由于芭蕉河一级水库正常蓄水位低于上游犀牛洞电站尾水位，未对其产生不利影响电站装机。2×17MW+1MW（HLD294-LJ-148机组两台，单机容量17MW；HLA550-WJ-60机组一台，单机容量1MW），多年平均发电量0.901亿kw .h，多年平均取水量37842万m3。

1.1. 对外交通

芭蕉河一级水电站位于湖北省恩施土家族苗族自治州鹤峰县境内的芭蕉河上，县城容美镇经北佳镇至坝址上游芭蕉坡现有公路里程38km，其中县城至两河口13km为省级公路，两河口至北佳镇19km为县乡级公路，北佳镇至坝址上游芭蕉坡6km为乡村简易公路。坝址不通公路。

正在修建的芭蕉河二级水电站上距芭蕉河一级坝址7.6km，其间不通公路，但二级电站至县城的对外交通干道现已贯通，公路里程3.5km。

1.2 工程条件

芭蕉河一级水电站工程枢纽由混凝土面板堆石坝、左岸开敞式溢洪道、左岸放空洞、右岸引水隧洞及地面厂房和开关站等组成。混凝土面板堆石坝坝顶高程651.3m，最大坝高115.3m，顶宽8.0m，坝轴线长285.4m，上下游坝坡1:1.4。

芭蕉河二级电站坝址上距本工程坝址7.6km，水库正常蓄水位543.5m，电站装机8000kW，目前该电站即将建成投产，芭蕉河一级电站的施工应尽可能减少对二级电站正常运行的影响。

333

主体工程土石方明挖73.51万m，石方洞挖5.82万m，土石方填筑230.43万m，混凝土10.37万m3，施工导流采用左岸隧洞导流，总工期40个月。工程静态总投资27404万元，总投资29126万元。各建筑物主要工程量见表1-1 表1-1 主 要 工 程 量 表

土石 项 目 明挖 3石方 洞挖 3土石 填筑 3混凝 土 3钢筋 钢材 (t) 1934 1936 228 770 570 5438 金属 结构 (t) 320 93 11 424 帷幕 灌浆 (m) 13254 13254 固结 灌浆 (m) 2046 694 3910 6650 回填 砖 灌浆 (m) 1385 1385 18.0 18.0 2(万块) (万m) (万m) (万m) (万m) 大坝 溢洪道 放空洞 29.91 35.36 0.08 0.05 0.84 0.97 227.6 1.20 228.87 1.91 5.24 0.07 0.99 1.38 9.59 引水隧洞 2.60 厂房及 开关站 小 计 2.45 70.32

合 计 73.51 5.82 230.43 10.37 5658 559 13254 6650 3010 18.0 1.3 水文气象条件

1.3.1气象条件

工程所在地区属北亚热带暖湿季风气候区，雨量充沛，气候温和。多年平均气温15.4℃，极端最高气温40.7℃，极端最低气温-10.1℃。流域多年平均降雨量1986.4mm，年内降雨主要集中在4～10月，约占全年降雨量的85.6%。

坝址气象要素见表1.2。

表1.2 序号 1 2 3 4 降雨量 坝址以上流域多年平均降雨量 鹤峰站以上流域多年平均降雨量 气温 多年平均气温 极端最高气温 极端最低气温 蒸发 多年平均蒸发量 风速 多年平均风速 历年最大风速

坝 址 气 象 要 素 表

单位 mm mm ℃ ℃ ℃ mm m/s m/s 数量 1986.4 1770.6 15.4 40.7 -10.1 1000.5 0.6 14.0 鹤峰气象站资料 备 注 项 目 1.3.2 水文条件 芭蕉河流域无实测水文资料，邻近溇水干流鹤峰站为坝址设计洪水的依据站，该站控制流域面积647.3km2，坝址洪水采用面积比的2/3次方推算获得1960～1998年共39年资料。

芭蕉河属山溪性河流，径流主要有降雨所致。芭蕉河流域无实测径流资料，径流系列是依据芭蕉河口附近溇水干流鹤峰站1960~1985年实测径流资料，以流域面积比和雨量比为参数推算，统计得芭蕉河一级坝址多年平均流量12.6m3/s，平均年径流量为3.987亿m3 。芭蕉河一级坝址年、月平均径流量见表1-3.

表1.3 鹤峰站及芭蕉河一级坝址年、月平均流量表

地址 一 二 三 四 五 各月平均流量 六 七 八 九 十 十一 十二 年平均 m3/s 12.6 坝址 2.5 3.88 7.77 13.1 18.9 22.0 30.5 15.8 15.6 11.1 6.99 3.02

坝址控制流域面积303.4km2。洪水主要由暴雨形成，流域每年4月进入汛期，年最大洪水均发生在5～9月，其中6～8月为主汛期，年最大洪水发生几率为

72%，一次洪水过程为2d左右，峰型多以双复峰为主，10月退出汛期， 11月～次年3月为枯水期。依据鹤峰站1960～1998年39年实测系列，采用独立取样法，分别计算各时段设计洪水。

表1.4 坝址施工设计洪水成果表

时 段 全 年 4月 5月 6月 11.1～3.31 11.1～4.30 10.16～4.15 10.1～4.30 频 率 (%) 1 2500 291 549 821 2 2080 255 480 724 195 267 217 397 5 1540 207 386 593 147 222 174 313 10 1150 169 314 491 110 185 141 250 20 784 130 238 384 76.6 147 107 187 坝址处无实测水文资料，所以采用在地形图上做河道横断面图进行水力计

1算。河段H~Q关系曲线由水力学公式Q=AR2/3i1/2推算，式中水力参数n根据实

n地河床质组成情况拟定为0.04，河床坡降系实测，为7.5‰。由于所提供的地形图缺少z坐标，所以不能做剖面图，故直接参照初设报告中已有的成果。芭蕉河一级水电站坝址处水位与流量的关系如表1.5。厂址水位流量关系曲线1.6

表1.5 坝址水位流量关系 水位 (m) 流量(m3/s) 水位 (m) 流量(m3/s) 539.8 0 546 726 540 1.1 547 977 540.5 9.05 548 541 23 549 541.5 550 542 542.5 132 552 543 191 553 544 335 554 545 510 555 50.7 86.8 551 1270 1600 1980 2380 2840 3340 3890 4490

表1.6 厂址水位流量关系曲线 水位 (m) 流量(m3/s) 水位 (m) 流量(m3/s) 538 0 543.5 427 539 539.5 540 540.5 541 541.5 135 549 542 194 550 542.5 262 551 543 340 552 0.85 5.75 20.1 45.8 85.5 544 518 545 628 546 977 547 548 1250 1560 1900 2270 2680 3120 1.4 地形地质条件

工程所在河段位于柳月坪与芭蕉湾之间，长约1.5km，河谷为深切的“V”型

峡谷，河流平面上大致呈弓形，常水位547.50～535.50m，河面宽度10～40m，河床坡降8‰，覆盖层厚度3～5m，河谷两岸山体雄厚，岸坡陡峻，岸坡自然坡角35?～60?，受结构面控制，悬崖峭壁随处可见。坝段位于八字山背斜南东翼，出露地层为志留系下统龙马溪组（S1ln）和罗惹坪组（S1lr），段内无大的断裂通过，构造较简单，岩层以单斜为主，产状N35?~50?E，SE?30?~50?，主要岩性为条带状砂岩、石英砂岩和泥质粉砂岩。

工程所在地区为高山峡谷地形，坝址河谷狭窄，两岸岸坡较陡，施工场地只能利用坝址下游左岸1.6km的落山坝较平缓开阔的阶地及河滩地，以及进场公路沿线的局部较开阔地带；弃碴场利用坝址上游的柳月坪阶地；施工布置条件较差。

1.5 外来物资供应、水、电和施工通讯条件

工程所需水泥部分由鹤峰县水泥厂供应，大坝所用水泥由石门水泥厂供应，钢材由武钢供应，木材、火工材料、油料、房建材料、生活物资等从当地采购。

施工期生产、生活用水从芭蕉河取水，水质满足用水要求。

施工用电结合永久输电线路，从芭蕉河二级电站接线，线路等级10kV，输电线路长度约6km。

工程对外通讯，结合电站调度运行要求，由鹤峰县城架设通信电缆至施工场区，场区内部通讯以无线通讯为主。

1.6 天然建筑材料

工程所在河段无天然砂砾料可供利用，本阶段重点勘察了3个石料场。芭蕉湾石料场位于坝址下游1.8km左岸的落山坝村后山，分布高程550.0～820.0m,料场基岩裸露，残坡积覆盖层稀薄，出露地层为志留系中统纱帽组（S2s）、泥盆系中统云台观组（D2y）和二迭系下统（P1）地层，岩体风化较浅，岩性坚硬。石料总储量780.0万m3，可作为本工程坝体堆石料的主要料源。

芭蕉坡石料场位于坝址上游约1.5km左岸，分布高程700.0～800.0m,料源层为奥陶系下统红花园组（O1h）灰黑色厚层～巨厚层灰岩，料场基岩裸露，覆盖层稀薄，储量165.6万m3；鱼儿泉石料场位于坝址下游3.8km左岸鱼背状山脊，分布高程560.0～810.0m,剥离层厚度4m左右，料源地层为二迭系下统茅口组（P1m）灰岩，总储量313.5万m3。两料场料源均为质地较纯净的灰岩，可作为本工程混凝土骨料料源。

坝址附近土料较少，白果堡土料场位于北佳镇至柳月坪新修简易公路旁，距坝址约4.5km，储量约3万m3，土料属风化坡积土，粗颗粒含量偏高，质量不够理想。

1.7 环境保护

芭蕉河一级水电站库区及库区周围环境表现良好，森林覆盖率约60%，无工业污染源分布，人口密度小，生活污染与工业污染轻微，水土流失情况相对较轻。除水库影响为不可逆外，其他不利影响均可通过库岸稳定保护、水土保持、施工区水环境保护一级生态环境保护规划与设计，采取有效地措施加以防范与减免不从在制约工程开发重大环境问题，从环境影响和生态环境发展趋势分析，本工程建设是可行的。

根据本工程环保设计确定的环境保护措施项目，采用2001年上半年的价格

水平，估算本工程专项环境保护（含水土保持）投资为203.4万元。

1.8 工程管理

芭蕉河一、二级水电站同属湖北芭蕉河水电开发有限责任公司，一级建成后将与二级实行联合运行制度，其主管部门级别为县级以上，为恩施自治州电力集团公司，工程管理单位的级别为县级，成立湖北芭蕉河电力开发有限责任公司，直接受恩施自治州电力集团公司领导。

工程管理机构有下列业务部门组成： ——水库调度运行和电站调度运行； ——电站建筑物运行管理； ——工程监测和环境监测； ——生活生产区管理；

2施工导截流设计 2.1施工导流

2.1.1导流标准

芭蕉河一级水电站的工程等级根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性，按表2.1确定。

表2.1 水利水电工程分等指标

防洪 治涝 灌溉 供水 工程水库总库保护城镇及工灌溉面工程规模 保护农田治涝面积834供水对象重等容(10m) 矿企业的重要积(1044(10亩) (10亩) 要性 别 性 亩) I 大(1)型 ≥10 特别重要 重要 中等 一般 ≥500 ≥200 ≥150 特别重要 重要 中等 一般 Ⅱ 大(2)型 10～1.0 Ⅲ 中型 1.0～0.10 IV 小(1)型 V 小(2)型 0.10～0.01 0.01～ 0.001 500～100 200～60 150～50 100～30 60～15 50～5 30～5 <5 15～3 5～0.5 <3 <0.5 发电 装机容量4(10kW) ≥120 120～30 30～5 5～1 <1 注：1、水库总库容指水库最高水位以下的静库容； 2、治涝面积和灌溉面积均指设计面积。

芭蕉河一级水电站工程规模为中等水库总库容为0.96亿m3，则该工程等级属于Ⅲ等，工程规模为中型。由主厂房内安装2台单机容量15MW，总装机容量为30MW的水轮发电机，则该工程等别属于Ⅲ级，工程规模为中型。综上所述该工程的等别为Ⅲ等，工程规模为中型

表2.2 永久性水工建筑物级别

工程等别 主要建筑物 I Ⅱ Ⅲ IV V 1 2 3 4 5 次要建筑物 3 3 4 5 5

芭蕉河一级水电站的工程等级为Ⅲ等，分析得主要建筑物级别为3级，次要建筑物4级。

表2.3 临时性水工建筑物级别 临时性水工建筑物规模 使用年限(年) 高度库容(10m) (m) >1.0 83级别 保护对象 失事后果 淹没重要城镇、工矿企业、交通干线有特殊要求的1级3 或推迟总工期及第一台(批)机组发永久性水工建筑物 电，造成重大灾害和损失 >3 >50 淹没一般城镇、工矿企业、或影响工1、2级永久性水工50～4 程总工期及第一台(批)机组发电而3～1.5 1.0～0.1 建筑物 15 造成较大经济损失 5 3、4级永久性水工淹没基坑、但对总工期及第一台(批)<1.5 <15 建筑物 机组发电影响不大，经济损失较小 <0.1 芭蕉河一级水电站的永久性建筑物为3级，表 中导流建筑物包括挡水建筑物和泄水建筑物，其级别相同。当导流建筑物根据划分表分属不同级别时，应以其中最高级别为准，但列为 3 级建筑物时，至少应有两项指标符合要求。库容为0.96亿m3，各次要建筑物为 4 级建筑物，根据《水利水电工程等级划分及设计标准》（SL303-2004）的规定，确定导流建筑物为 5 级临时建筑物

表2.4 坝体施工期临时度汛洪水标准[重现期（年）]

坝 型 土石坝 混凝土坝、浆砌石坝

临时性建筑物类型 土石结构 混凝土、浆砌石结构 临时性水工建筑物级别 3 50～20 20～10 4 20～10 10～5 5 10～5 5～3 拦洪库容（10m） >1.0 >100 >50 1.0～0.1 100～50 50～20 <0.1 50～20 20～10 83

施工导流的设计标准，指设计导流挡水和泄水建筑物规模的洪水标准。导流设计标准的选择应根据工程施工的主客观条件，统筹规划，全面分析，慎重决定。

确定导流标准的方法很多，主要有频率法，重现年法，典型水文年法等。本文采用重现年的方法。根据《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ338—89的规定，采用土石围堰结构时，导流建筑物设计洪水标准为5～10年一遇，当坝前拦洪库容在0.1～1.0亿m3时，坝体施工期临时渡汛洪水标准为50～00年一遇。 2.1.2导流方案的选择。

施工导流方案选择的原则是：因地制宜，统筹兼顾，综合分析，比选择优。正确处理导流方案与坝址水文、地形、地质条件的关系，与枢纽布置及永久建筑物之间的关系；与施工因素、工期、造价之间的关系；与综合利用因素之间的关系；与水库蓄水、淹没、生态环境之间的关系。使导流方案经济合理，工程安全并尽早发挥效益。

导流方案的选择受多种因素的影响。一个合理的导流方案，必须在周密研究各种影响因素的基础上，拟定几个可能的方案，进行技术经济比较，从中选择技术经济指标优越的方案。选择导流方案时应考虑的主要因素如下：

（1）水文条件。河流的流量大小、水位变化的幅度、全年流量的变化情况、枯水期的长短、汛期洪水的延续时间、冬季的流冰及冰冻情况冷，均直接影响导流方案的选择。一般来说，对于河床宽、流量大的河流，宜采用分段围堰法导流。对于水位变化幅度大的山区河流，可采用允许基坑淹没的导流方法，在一定时期内通过过水围堰和基坑来宣泄洪峰。

（2）地形条件。坝区附近的地形条件，对导流方案的影响很大。对于河床宽阔的河流，尤其在施工期间有通航、过筏要求的河流，宜采用分段围堰法导流。当河床中有天然石岛或沙洲时，采用分段围堰法导流，更有利于导流围堰的布置，特别是纵向围堰的布置。在河床狭窄、岸坡陡峻、山岩坚实的地区，宜采用隧洞导流。

（3）地质及水文地质条件。河道两岸几何床的地质条件对导流方案的选择与导流建筑物的布置有直接影响。若河流两岸或一岸掩饰坚硬，风化层薄，且抗压强度足够时，则选用隧洞导流较有利。如果岩石的风化层厚且破碎，或有较厚的沉积滩地，则适合采用明渠导流。

（4）水工建筑物的型式及布置。水工建筑物的形式和布置与导流方案的选择相互影响，因此在决定水工建筑型式和布置时，应该同时考虑并初拟导流方案，而在选定导流方案时，则应该充分利用建筑物型式和枢纽布置方面的特点。

（5）施工期间河流的综合利用。

（6）施工进度、施工方法及施工场地的布置。水利水电工程的施工进度与导流方案密切相关。各项工程的施工方法和施工进度直接影响各时段导流任务的合理性和可能性。此外，导流方案的选择和施工场地的布置相互影响。

在选择导流方案时，除了综合考虑以上各因素外，还应使主体功臣过尽可能急躁发挥效益简化导流程序，降低导流费用，使道路建筑物既简单易行，又适用可靠。

根据坝址区地形地质条件和工程枢纽布置特点，本阶段拟定两种可能的导流方案进行比选。

方案一：枯水期围堰挡水，隧洞导流，第一个汛期坝体临时断面拦洪渡汛方案。

方案二：枯水期围堰挡水，隧洞导流，第一个汛期坝体过水，第二个汛期坝

体拦洪度汛方案。

方案一相对于方案二来说，只要保证在第一个汛期时大坝填筑高程达到拦洪度汛时期的水位要求，经过对其自然条件及水工布置特点，整个枢纽施工进度、施工强度、工程安全性、灵活性、工程投资等综合因素比较分析，可以达到。所以导流方案采用方案一。 2.1.3导流方式

导流方式的选择，应根据工程条件具体分析，考虑影响导流方案选择的因素，综合比较并最终确定。

常用的导流方式，按河床断流条件的不同可分为一次断流围堰和分期围堰两类。

一次断流围堰的导流方式有：隧洞导流、涵洞导流、明渠导流、渡槽导流等。 分期围堰的导流方式有：束窄河床导流，底孔导流梳齿或缺口导流及利用永久水工建筑物导流等。经过对基本资料的分析，尤其是对河流水文特性、坝址地形地质条件及水工枢纽布置特点等分析后，认为本工程不宜采用分期围堰导流的条件，而是适合全段围堰的导流方式，与之相配合的导流方式可能有隧洞导流和明渠导流。

明渠导流一般适用于岸边具有台地、缓坡的地形，或附近有旧河道、山沟、垭口、河弯等可供利用的地形。明渠具有施工简单、既适合大型机械施工，也可人工开凿等优点；有利于加快施工进度，缩短工期；对通航、放木条件也较好。

隧洞导流一般用于中、上游峡谷地区，没有条件布置纵向围堰的河段，在山区较常用。

坝址河谷狭窄呈“V”型，两岸岸坡陡峻，地形基本对称，基岩裸露，岩性坚硬，根据地形条件，所以采用河床一次拦断施工导流方式。左岸山岭走势受制于上游唐家湾，下游老沟两条溪沟，呈北东-南东向的弧形，右岸山脊多为北东-北东东向。又由于河床狭窄，汛期洪峰量和水位变幅较大，主体工程量较大，坝址地处高山峡谷地带，河谷呈基本对称的“V”形，岸坡较陡，河谷较窄，并且坝址处的地质条件良好简单，综合考虑以上因素，选择左岸隧洞导流方式。 2.1.4导流时段

芭蕉河属山溪性河流，洪枯流量变化较大，流域洪水主要由降雨形成，每年4月进入汛期，6～8月为洪水多发季节。对坝址1960～1998年共39年洪水系列资料进行统计，坝址各月发生年最大洪水的情况见表2..5。 表2.5 坝址年最大洪水发生月份统计表 月份 月最大洪水 流 量3(m/s) 年最大洪水发生次数 (次) 百 分 比 (%) 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 30.8 79.0 84.5 227.0 527.0 766.0 1180.0 1040. 444.0 244.0 155.0 41.7 0 0 0 0 4 9 17 7 2 0 0 0 0 0 0 0 10.3 23.1 43.6 17.9 5.1 0 0 0

一个枯水时段内难以将坝体经济断面抢至100年一遇拦洪渡汛高程，需利用5～6月进行坝体拦洪断面的施工。从表2.5中可以看出，5、6月份年最大洪水发生次数虽较多，但洪水峰值却不大，参照类似土石坝的施工经验，可利用5～6月份作为拦洪过渡期抢筑坝体拦洪断面。

根据表2.1.5中的统计结果提出11月1日～次年3月31日、11月1日～次年4月30日、10月16日～次年4月15日、10月1日～次年4月30日及全

年5个导流时段进行分析比较，各时段的施工频率洪水见表2.6。 表2..6 .施工时段频率洪水成果表 单m3/s 时 段 全 年 4月 5月 6月 11.1～3.31 11.1～4.30 10.16～4.15 10.1～4.30 频 率 (%) 1 2500 291 549 821 2 2080 255 480 724 195 267 217 397 5 1540 207 386 593 147 222 174 313 10 1150 169 314 491 110 185 141 250 20 784 130 238 384 76.6 147 107 187 因此，经过分析现场施工条件和可能达到的施工强度，在满足施工总进度要求的前提下，为节省导流工程投资，降低导流工程规模，导流时段选择为枯水时段10月16日～次年4月15日。 2.1.5 导流流量的选择

对于选定的导流时段10月16日～次年4月15日，其10年一遇洪峰流量

为141m3/s，5年一遇洪峰流量为107 m3/s，流量相差33m3/s，当导流隧洞洞径为7.0m×9.0m（宽×高）时，两者上游围堰高度相差仅1m，为安全计，导流流量采用时段10年一遇洪峰流量141 m3/s。

由于本工程拦河坝为混凝土面板堆石坝，拦洪库容介于0.1～1.0亿m3之间，考虑坝体临时拦洪渡汛时，下游7.6km的芭蕉河二级电站及下游11km的鹤峰县城防洪安全，坝体临时渡汛洪水标准采用全年100年一遇,洪峰流量2500 m3/s。

2.1.6导流建筑物

2.1.6.1洞线选择

隧洞线路选择与合理布置，对减少工程量、降低造价、方便施工、缩短工期等关系很大。隧洞的布置主要考虑地形和地质条件、水流流速和流态要求、枢纽水工建筑的布置及是否与永久建筑物结合等，一般要求如下。 （1）从地形条件考虑，应注意以下要求：

1）洞线方位应便于上下游水流衔接，进出流畅。

2）平洞布置应力求直线，使洞线最短，工程量最小，水流条件最好。 3）进出口地形陡缓适中，均匀对称，以利于进出口建筑物布置。 4)便于布置施工支洞，对外交通方便，有利于施工和管理。

当坝址位于河湾地段时，宜将隧洞布置在凸岸，呈直线布置。本工程坝址正好位于河湾段，左岸为凸岸，为洞线布置的有利地形。

本工程的导流隧洞理论上可布置在左岸或右岸。考虑到左岸交通方便（左岸设有上坝公路）有利于开挖施工支洞，故本工程将导流隧洞布置在左岸。 （2）地质条件

1）应尽量把隧洞布置在坚硬、完整、稳定和地质构造简单的山体内。 2）洞线与岩体主要主要构造的走向的交角不宜小于30°，与围岩交角宜大于45°。

（3）隧洞埋藏深度

1）有压隧洞洞身岩体覆盖层应不小于 0.4H（H 为最大内水压力水头）。 2）隧洞进出口覆盖层厚度不小于1.5~2.0倍洞径。 （4）水力条件因素。一般控制弯道转角不大于60°，弯曲半径一般不小于5 倍洞径，出口段洞轴线与河道主流方向的交角一般不大于30°。 洞型选择

综上所述，导流洞下游底板高程为540.0m，进口高程546m，并设置了一个转弯，转弯半径100m，转角40?，整个隧洞长为688.9m，根据地质图导流隧洞穿过的岩层为志留系下统龙马溪组和罗惹坪组砂页岩，大部分洞段岩体基本质量级别为Ⅲ~Ⅱ级，构造简单，仅进出口段穿越F1断层，因此隧洞的线路大致符合要求。

断面尺寸的确定

导流隧洞采用城门洞型, 断面高宽比一般为1.0～1.5，顶拱圆心角一般在90°～180°范围内选取。断面尺寸选择三种方案，分别是6m × 9m、7m × 9m、8m × 9m（宽× 高），顶拱圆心角均采用120°。 2.1.5.2洞径的比选

弯段局部系数损失计算过程： 弯段局部损失系数计算公式：

b???[0.124?3.104()3.5](o)1/2——《水利水电工程施工组织设计手册》,式中：

2R90b??弯段处洞宽； R??转弯半径； ???转弯角；

不同方案弯段局部损失系数计算见计算书中计算过程1，计算结果列于表2.8。

表2.8 弯段局部损失系数计算成果表

方案 6×9 7×9 8×9 洞宽b（m） 6 7 8 转弯角 40° 40° 40° 转弯R （m） 100 100 100 0.083 0.083 0.083

流量系数计算过程

流量系数计算公式：

??1???i(12gl??)??2i()2?iCiRi?i?? 《水力计算手册》P396（6-1-3）

式中：

隧洞出口断面面积； ?错误！未找到引用源。--某一局部能量损失系数，与之相应的流速所在的断

??面为?i（指根号内第二项中的?i） ；

li??隧洞某一段的长度，与之相应的断面面积、水力半径和舍齐系数分别

为?i（指根号内第三项中的?i）、Ri和Ci。

水利半径R的计算公式为：

R?A???《水力学》P149

式中： A??过水断面积，m2； ???湿周，m；

表2.9 水力半径计算过程表

A(m) 50.54 58.74 2Χ（m） 27.28 29.37 30.37 R(m) 1.85 2.00 2.17

65.82

谢才系数的计算公式为：

1C?R6??曼宁公式

n1式中：

n??粗糙系数，取n?0.014； R??水力半径；

表2.10 谢才系数计算表 隧洞底宽b（m） 6 7 8 n 0.014 0.014 0.014 R（m） 1.85 2.00 2.17 C 79.36 80.18 81.27

进出口水头损失系数的确定：

进出口为喇叭形，由表查得ξ=0.1 （《水力计算手册》P48）。

表2.11 流量系数计算表 方案 6×9 7×9 8×9 损失系数 ∑ξ 0.283 0.283 0.283 C 79.36 80.18 81.27 R 1.85 2.00 2.17 隧洞长 688.9 688.9 688.9 μ 0.521 0.539 0.557

上游水位计算过程

有压隧洞泄流公式，计算公式为：

Q???2g(T0?hp)—— 《水力计算手册》P395（6-1-2） 式中：

Q??隧洞泄流量，本工程有Q= 141m3/s ；

???流量系数 ；

???隧洞出口断面面积 ；

g??重力加速度，取9.8m/s2 ；

2T0??上游水位与隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水头v0/2g之和，

一般可认为T0?T；

hp??隧洞出口断面水流的平均单位势能。

表2.12 上游水位计算表

方案 6×9 7×9 8×9 μ 0.522 w(m2) 50.54 hp（m） 9 9 9 上游水位z（m） 552.16 551.53 551.15 0.539 58.74 0.556 65.82

7×9m方案围堰计算 枯水期进行导流，上游水位为551.53m，围堰的高程为： Hu=551.5+1=552.5m

设计围堰堰顶宽度为6m，迎水面边坡1:2.0，背水面边坡1:1.5，上游围堰堰顶长度为60m，堰高12.5m。下游围堰长度为22m，堰高11.5.体积V=25256.8m3，取围堰单价为45元/立方米，则总造价为25256.8×45=1.136556×106 元

隧洞暗挖的体积为39777.006 m3，取的单价为120元/立方米，则隧洞暗挖的造价为：39777×120=4.65324×106元，所以方案7×9m的总造价为以上价格之和为5.789796×106元以同样方式分别计算6×9，8×9方案得表2.9： 表2.9 经济洞经比较

方案

6×9 7×9 8×9

围堰体积

29437.8 25256.8 23126.5

随洞开挖量

34817 39777 45343.4

围堰单价 开挖单价 合价

45 45 45

120 120 120

5832741 5789796 6271901

在设计流量一定的情况，隧洞断面的大小和围堰的高低是相辅相成的。隧洞断面大，上游水位低，围堰低；反之，则围堰高。因此，隧洞经济尺寸是意味着

使隧洞和围堰工程总投资最小的尺寸。如图1所示隧洞经济断面曲线规律

图1 隧洞经济断面计算曲线

7000000600000050000004000000300000020000001000000067隧洞底宽（m）89围堰费用曲线隧洞费用曲线总费用费用（元）

根据各种方案的经济情况来判定，应选择左右洞均为7×9m。该方案的洞泾情况见图，其中洞径情况为图

图2

7×9方案隧洞

隧洞底坡为0.005，糙率为0.014，流量系数μ=0.539，隧洞过流面积A为58.74㎡。

2.1.4.3选定方案的水利计算 （1）隧洞的流态判定

隧洞水流的流态主要有有压流和无压流两种。此外，还有一种是介于两者之间的半有压流，本工程不计算其中。

由无压流至半有压流的界限值为根据公式

3/2 Q?mB2gH0

H?1.2，此时H=10.8m， a式中：

m——流量系数，取为0.35 B——过水断面宽

H0——隧洞进口处水头

3求得无压流状态下最大流量为385m/s；

由有压流至无压流的界限值为根据公式

H?1.5，此时H=13.5m， aQ???2g(T0?hp)—— 《水力计算手册》P395（6-1-2） 式中：

???流量系数 ；

???隧洞出口断面面积 ；

g??重力加速度，取9.8m/s2 ；

2T0??上游水位与隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水头v0/2g之和，

一般可认为T0?T；

3m此时求出有压流下最小流量420/s 。

（2）无压流的计算

陡缓坡的判断

分开可求得各流量不同时的底坡见表

各流量下的底坡系数

Q左 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2500 q 0 42.85 85.71 128.57 171.42 214.28 257.14 300 342.85 357.14 hk 0.00 5.72 9.08 11.90 14.42 16.73 18.90 20.94 22.89 23.52 χk 0 18.45 25.17 30.81 35.84 40.47 44.79 48.88 52.78 54.05 Ck 0 95.53 103.18 107.93 111.44 114.24 116.57 118.59 120.36 120.91 ik 0 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018 0.0019 0.0020 0.0021 0.0022 0.0023 由于该工程选择的底坡i=0.005都大于其临界陡坡，所以为陡坡，此时泄流能力不受洞长的影响，按短洞工作考虑。 长、短洞判别

(1)当底坡为缓坡而趋于平坡，长短洞的界限长度为lk＝(5～12)H，当洞长l＞lk为长洞；l＜lk为短洞。

(2)当底坡接近临界底坡ik时，lk＝1.3(5～12)H。

(3)当底坡为陡坡(i＞ik)，泄流能力不受洞长影响，按短洞工作考虑。 短洞的水力计算

由于隧洞的泄流能力不受洞长的影响，所以计算流量可用公式:

3/2 Q?mB2gH0式中：

m——流量系数，取为0.35。 B——过水断面宽

H0——隧洞进口处水头

无压泄流计算表

Q 0 20 40 60 80 100 120 140 141 385

根据公式

m 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 b 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Ho 0 1.50305 2.385943 3.12647 3.787449 4.394945 4.962962 5.50012 5.52628 10.79594 h上 542.6 547.5031 548.3859 549.1265 549.7874 550.3949 550.963 551.5001 551.5263 556.7959 Q???2g(T0?hp)—— 《水力计算手册》P395（6-1-2） 式中：

???流量系数 ； ???隧洞出口断面面积 ；

g??重力加速度，取9.8m/s2 ；

2T0??上游水位与隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水头v0/2g之和，

一般可认为T0?T；

有压泄流计算表 Zo u A Q H下 H上 13.5 0.539 58.74 420.7728 543.45 556.95 20 0.539 58.74 552.1948 544.28 564.28 25 0.539 58.74 635.0433 545.05 570.05 30 0.539 58.74 708.2662 545.31 575.31 35 0.539 58.74 774.598 545.46 580.46 40 0.539 58.74 835.6812 545.65 585.65 45 0.539 58.74 892.594 545.72 590.72 50 0.539 58.74 946.0893 546.88 596.88 55 0.539 58.74 996.7176 546.1 601.1 60 0.539 58.74 1044.896 546.25 606.25 65 0.539 58.74 1090.948 546.51 611.51 70 0.539 58.74 1154.23 546.72 616.72

隧洞联合泄流表 H上 Q 542.6 0 547.5 20 548.4 40 549.1 60 549.78 80 无压流 有压流 550.39 100 550.96 120 551.5 140 551.53 141 556.8 385

隧洞泄流曲线图见图

630620610H上 556.95 564.28 575.31 580.46 585.65 596.88 601.1 606.25 611.51 Q 420.7728 552.1948 708.2662 774.598 835.6812 946.0893 996.7176 1044.896 1090.948 616.72 1154.23 上游水位（m）6005905805705605505405300200400600800100012001400下泄流量（m3/s）系列1隧洞联合泄流曲线簇

调洪演算

用列表试算法进行调洪演算

由资料中给出的水位~库容表格绘出库容与水位的关系曲线V～Z。

V～Z关系曲线

620610上游水位（m）60059058057056055054000.050.10.150.2库容（亿m3）0.250.30.35系列1

由表绘出下泄流量q与库容水位Z的关系曲线q～Z，

q～Z关系曲线

620610上游水位（m）6005905805705605505400200400600800下泄流量（m3/s）100012001400系列1

调洪计算

时间间隔△t=4h下表为潘口水库设计洪水位调洪计算表，来水流量由坝址设计洪水过程表P=1%得出对应时刻的流量。

调洪计算表 时来平均时段入下泄时段下泄水时段内水库存下泄流段 水流量 库水量 流量 下泄量 水库存水量 量（试流Qp Qp*dt q 平均(万水量变（万算）量 (m3/s(万(m3/s流量 m3) 化 m3） q(m3/sQ ) m3) ) (m3/s(万) (m3) m3) /s) 水位（m) 0 4 8 12 234 245.5 353.52 257 671 464 668.16 2283.12 5 2500 1585.0 143 429 71.5 102.96 250.56 300 546 550.56 143.52 552.33 286 411.84 256.32 806.88 428.55 558.77 2094.24 3177.11152.9616.57 954.53 596.11 6 1082.8954 691.5 995.76 1287.316 1110 1805 2599.2 1152 1053 1516.3

2 8 2 8 4 1135.29 1045.86 884.32 590.02 716.90 576.55 557.07 565.08 606.71 615.05 20 1040 1075 24 456 28 454 32 516 36 246 1548 1135 1143.5 1046 1090.5 884 1646.64 1570.32 -98.64 3078.4-493.20 0 2585.28 1850.88 1396.56 1027.92 748 1077.12 455 655.2 485 698.4 381 548.64 965 1389.6 -734.4-454.32 4 717 800.5 1152.72 557 637 917.28 -368.640 175 210.5 303.12 314 435.5 627.12 -324 703.92 314.06 555.83 由调洪演算采用试算法的方式计算可得拦洪度汛时的最高上游水位为616.6m。 2.1.5围堰设计

围堰是导流工程中的临时挡水建筑物，用来围护基坑，保证水工建筑物能在干地施工。围堰系临时建筑物，通常围堰施工安排在一个枯水期修筑至设计高程或度汛高程以保安全度汛，本工程围堰只枯期挡水，汛期坝体临时断面挡水，所以必须保证安全度汛。因此围堰施工工期紧，同时围堰在围护的永久建筑物投入运行前需拆除部分堰体或全部堰体，故在选择围堰型式时应考虑堰体结构简单施工方便在保证围堰施工质量的前提下有利于加快施工速度和后期拆除。

选择围堰型式时，必须根据当时当地具体条件，在满足下述基本要求的原则下，通过技术经济比较加以选定。

（1）具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度； （2）就地取材，造价便宜，构造简单，修建、拆除方便； （3）围堰的布置，应力求水流平顺，不发生严重的局部冲刷；

（4）围堰接头与、与岸坡连接处要可靠，避免因集中渗漏等破坏作用而引起围堰失事；

（5）必要时应设置抵抗冰凌、船筏冲击破坏的设施。

2.1.5.1围堰的安全超高

不过水围堰的堰顶高程，一般根据设计洪水加风浪高及安全超高确定。土石围堰防渗体顶部在静水位以上的超高值，斜墙一般不小于0.6～0.8m，心墙不小于0.3～0.6m。在确定堰顶高程时要考虑以下问题：

（1）上游围堰的堰顶高程，除满足防洪安全外，还应保证发电、航运、灌溉、供水等要求，确定上游水位，再加风浪高和安全超高。

（2）纵向围堰的堰顶高程，需根据沿程水面线加安全超高值确定。 （3）计算风浪高度时，一般可取实测最大风速值，且应注意风向、地形、水深等具体情况，选用适当的公式。

（4）在施工导流期间，当上游库岸有滑坡坍岸危险时，应进行处理。围堰或施工期的坝体超高应考虑坍岸产生的涌浪影响。

2.1.5.2 围堰高程

计算上游围堰堰顶高程的基本公式如下：

Huc?Hu?hW??

Huc——上游围堰堰顶高程，m； Hu——为上游围堰堰前雍高水位；

hw——为波浪爬高，由于计算公式太复杂，所以参照其他类似工程，取经验

值0.3 m；

?——为围堰的安全超高，m；

对于围堰的安全超高?可参照水利工程施工第四版P22页,如表2.10所示，由于是土石围堰，最后确定围堰的安全超高为0.5m。

表2.10 不过水围堰堰顶安全超高下限值

围堰级别 围堰型式 Ⅲ 土石围堰 混凝土围堰、浆砌石围堰 0.7 0.4 Ⅳ～Ⅴ 0.5 0.3 经过以上计算，可知设计流量标准时最大堰前水位为551.53m，由于围堰在导流分等分级中确定为 5 级。所以安全超高取 0.5m，风浪高取 0.3m，因此上游围堰堰顶高程为 552.33m，覆盖层高程为540m，故上游围堰最大高度为

11.33m。

为保证引水隧洞和厂房全年施工，防止下游水倒灌下游围堰设计洪水流量的值应采用拦洪度汛时的最大下泄流量值，所以洪峰流量取1154m3/s，查厂址水位流量关系表1.5，得到相应的下游水位为546.7m。下游围堰取堰顶高程为547.5m，覆盖层高程为536m，故下游围堰最大高度11.5m。

2.1.5.3上游围堰

受导流隧洞进口布置的制约，上游围堰的布置空间极为有限，河床覆盖层厚2～4m，工程截流后难以保证浆砌石围堰的干地施工，施工难度较大，为缩短临建工程工期，尽快进入主体工程的施工，上游围堰采用土工膜心墙堆石围堰，堰顶高程552.33m，最大堰高12.3m，堰顶宽6.0m，迎水面边坡1:2.0，背水面边坡1:1.5。基础覆盖层厚度小于5.0m，主要由砂卵砾石和崩积、洪积巨块石混合而成，防渗性能较差，对覆盖层采用抽槽至基岩回填粘土的方式进行处理。由于工程区土料匮乏，且质量较差，为保证围堰的防渗性能，围堰采用土工膜心墙防渗。

2.1.5.4下游围堰

下游围堰结构型式与上游围堰相同，经调洪演算，下游围堰设计洪水洪峰流量取1154m3/s，并考虑芭蕉河水库的壅高，求得下游水位为546.7m，相应的围堰堰顶高程547.5m，堰顶宽6.0m，迎水面边坡1:2.0，背水面边坡1:1.5，最大堰高11.5m。

2.2截流设计

2.2.1 截流方案比选

2.2.1.1 截流时段与截流流量

截流时段尽可能选在河道枯水期较小流量时段。截流时段一般选在当年汛后至次年汛前的枯水期，枯水期按水文特性一般可分为：汛后退水期（枯水期前段）、稳定枯水期（枯水期中段）、汛前迎水期（枯水期后段）。选在汛后退水期，流量呈递减趋势，可降低截流风险；选在稳定枯水期，河道流量较小且变幅不大，选在枯水期较小流量时段截流最为有利。

截流时段的选择应考虑围堰施工工期，确保围堰安全度汛。河道截流是围堰施工的第一道工序，通常在截流后必须在汛前将围堰修筑至设计要求的断面，

以确保围堰度汛安全。

截流时段的选择应考虑对河流的综合利用影响最小。对有通航、灌溉、供水等综合利用的河流，截流时段的选择应全面兼顾，使截流对河道通航、灌溉、供水等综合利用影响最小。有冰情的河道截流时段不宜在冰凌期截流。截流时段选定后，可根据河流水文特性及施工条件选择截流流量，我国SL303—2004《水利水电工程施工组织设计规范》规定：截流流量标准可采用截流时段重现期5~10年的月平均流量。综合芭蕉河流域的水文特性，选取截流时间为10月，截流流量为10月份的月平均流量20m3/s 2.2.2 截流方式

国内外水利水电工程河道截流方式，可归纳为立堵和平堵两类。立堵截流是将截流材料从龙口的一岸或两岸抛投进占，逐渐束窄龙口直至将河道全部拦断。截流材料采用自卸汽车在截流戗堤头部直接卸料抛入水中，或自卸汽车将料卸在截流戗堤头端部，再用推土机推入水中。平堵截流需在龙口河面预先架设浮桥或栈桥，截流材料用自卸汽车运至浮桥或栈桥上抛入水中，均匀地逐层抛填上升，直至抛出水面全部截流河道。

立堵截流不需架设浮桥或栈桥，截流准备工作较简单，造价低。立堵截流龙口呈三向水流，水力学条件较差，流速分布不均，流速较大，河床易遭冲刷，且需要采用重量较大的块体，另外，截流戗堤头端部场地狭窄制约了自卸汽车抛投强度。平堵截流龙口流速分布较均匀，流速较小，可使用单个重量较小的截流材料，自卸汽车在浮桥或栈桥上全线抛投截流材料，可加大抛投强度和施工速度。架设浮桥或修筑栈桥，将增加工程造价，且其可行性受束窄河床（或龙口）水流条件制约，在通航河道上影响航运。70 年代以后，随着大型装载、运输机械的应用，以及立堵截流理论和截流技术的发展，趋于立堵法截流。水电站坝址处为山区河流，架桥流速较大，浮桥运行期水位变幅较大，其浮桥架设和运行的技术安全性尚无把握，加之在浮桥上抛投重型块体的桥面结构及锚定设备复杂，费用昂贵，所以浮桥方案不作为设计研究的截流方案，故采用立堵法截流。根据坝区施工道路布置和抛投料的堆积场地，采用由左岸向右岸单向立堵进占方式，先截上游围堰。随着截流戗堤的进占，龙口逐渐被束窄，因此分流建筑物和龙口的泄流量是变化的，但二者之和恒等于截流设计流量。其变化规律是：截流开始时，大部分截流设计流量经由龙口泄流，随着截流戗堤的进占，龙口断面不断缩小，

上游水位不断上升。当上游水位高出泄水建筑物以后，经由龙口的泄流量越来越小，而经由分流建筑物的泄流量则越来越大。龙口合龙闭气以后，截流设计流量全部由分流建筑物泄流。 2.2.3截流戗堤高程

根据下游水位流量关系曲线，查得方案的设计流量时的下游水位分别为Q=20m3/s时，H下= 540.90m。随着龙口的束窄，上游水位壅高，龙口合龙闭气后上游水位达到最高，由导流建筑物联合泄流曲线查得上游最高水位分别为Q=20m3/s时，H上= 547.50m。加上安全超高 0.5m，得 10 月份截流戗堤高程548m，戗堤底板高程540m，戗堤高度为 8m。上下游边坡均设为1:1.5。

堤顶宽度主要根据戗堤进占施工强度的需要及施工车辆行车等要求，经分析确定。参考国内外立堵截流经验，堤头有2个卸料点同时供10t级自卸车抛投，顶宽一般为10～15m；堤头有 3 个卸料点同时供自卸车（配合使用推土机）抛投，当用20～30t自卸汽车时，顶宽一般为15～20m；当用 30t 级以上自卸车时，为20～25m。芭蕉河一级 水电站截流戗堤设计的卸料点少于3个，设计为两车道的。所以顶宽设计为10m。 图解法截流水力计算

绘制龙口上游水位流量关系曲线 截流时的水量平衡方程为

Q0= Qg+ Qd —— 《水利工程施工》P40????（3-1）

式中：

Q0——截流设计流量 Qd——分流建筑物的泄流量 Qg——龙口泄流量

由分流建筑物水位流量关系曲线和水量平衡方程可得龙口上游水位流量关系 不同龙口宽度泄水能力计算过程

河床底部高程540m，底部宽度15m；由于没有采取预进占，因此截流开始时的最大龙口宽度为39m。假设不同的截流龙口宽度，根据不同的上游水位计算出龙口泄水能力，龙口泄流量按下式计算：

1.5Qg?mB2gH0??《水利水电工程施工组织设计手册》P534（2-6-12）

式中：

Qg??龙口流量，m3/s；

B??龙口平均过水宽度，m；

对于梯形断面：B?B?2nHB?nH0 对于三角形断面：B?nH0

m??流量系数，按下式计算

当

?Z1Z?Z?，为淹没流，m??1? ?H03?H0?H0Z1?，为非淹没流，m?0.385 H03当

Z??龙口上下游水位差，m； H0??龙口上游水头，m； H0?Z上?Z底； Z上??上游水位，m；

Z底??龙口处护底顶部高程，取540m；

分析龙口合龙的图形，当龙口宽度在15m—39m之间时，龙口为梯形；当龙口宽度在0m—15m时，龙口为三角形。根据不同的龙口宽度及龙口形状，计算各不同水位时龙口的泄水流量曲线簇。

Qg=20m3/s

龙口宽 Z上 Z下 Z底 540 540 540 540 540 540 Z水头差 1.7 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 Ho 2.6 3 4 5 6 7 Z/Ho m B 25.6 26 27 28 29 30 Qg 183.05 230.42 368.40 533.92 726.92 947.62 542.6 540.9 543 540.9 544 540.9 545 540.9 546 540.9 547 540.9 0.65 0.385 0.70 0.385 0.78 0.385 0.82 0.385 0.85 0.385 0.87 0.385 B=39

547.5 540.9 B=20 龙口宽 Z上 Z下 540 6.6 7.5 0.88 0.385 30.5 1068.45 Z底 540 540 540 540 540 540 540 Z水头差 1.7 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 6.6 Ho 2.6 3 4 5 6 7 7.5 Z/Ho m B 6.6 7 8 9 10 11 11.5 Qg 47.19 62.04 109.16 171.62 250.66 347.46 402.86 542.6 540.9 543 540.9 544 540.9 B=20 545 540.9 546 540.9 547 540.9 547.5 540.9 B=15 龙口宽 Z上 Z下 0.65 0.385 0.70 0.385 0.78 0.385 0.82 0.385 0.85 0.385 0.87 0.385 0.89 0.385 Z底 540 540 540 540 540 540 540 Z水头差 1.7 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 6.6 Ho 2.1 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7 Z/Ho m B 2.1 2.5 3.5 4.5 Qg 10.90 16.85 39.09 73.26 542.6 540.9 543 540.9 544 540.9 B=15 545 540.9 546 540.9 547 540.9 547.5 540.9 B=10 龙口宽 B=10 0.81 0.385 0.84 0.385 0.89 0.385 0.91 0.385 0.93 0.385 0.94 0.385 0.94 0.385 5.5 121.00 6.5 183.72 7 221.11 Z上 Z下 Z底 540 Z水头差 2.6 Ho 0.5 Z/Ho m B 0.5 Qg 0.30 543.5 540.9 5.20 0.385

544 540.9 545 540.9 546 540.9 547 540.9 547.5 540.9 B=5 龙口宽 Z上 Z下 540 540 540 540 540 3.1 4.1 5.1 6.1 6.6 1 2 3 4 4.5 3.10 0.385 2.05 0.385 1.70 0.385 1.53 0.385 1.47 0.385 1 2 3 4 4.5 1.71 9.65 26.59 54.58 73.26 Z底 540 540 540 540 540 540 Z水头差 5.6 5.8 6 6.2 6.3 6.6 Ho 1 1.2 1.4 1.6 1.7 2 Z/Ho m B 1 1.2 1.4 1.6 1.7 2 Qg 1.71 2.69 3.96 5.52 6.43 9.65 546.5 540.9 546.7 540.9 546.9 540.9 547.1 540.9 547.2 540.9 547.5 540.9 5.60 0.385 4.83 0.385 4.29 0.385 3.87 0.385 3.71 0.385 3.30 0.385 B=5

绘制曲线簇

5485475465455445435420.00B=39B=20B=15B=10B=5系列650.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00450.00

读出龙口泄水曲线与曲线簇交点坐标，列表计算上下游落差，龙口平均流速等截流过程中的水力参数。 不同龙口宽度泄水能力计算

龙口断面平均流速计算公式:

v?QgBh??《水利水电工程施工组织设计手册》P533（2-6-13）

式中：

v——龙口计算断面平均流速；

； h——龙口计算断面水深（从护底顶部算起）

B——龙口平均过水宽度，梯形断面B?B?2HB?h，三角形断面B?h；

在立堵截流中，常常规定：当出现淹没流时，h?hs，hs为龙口底部（或护底）以上的下游水深；当出现非淹没流时，h?hc，hc为龙口断面的临界水深。

h的计算按下列四种情况考虑：

（1）梯形断面淹没流，h?hs，由于进占过程中，龙口底部高程不变，hs为常数。

（2）梯形断面非淹没流，h?hc，hc按下式计算，

?Q2(B?nhc)gBh33c?1

式中，n——戗堤端部边坡系数；

?——计算断面动能修正系数，常取??1.0计算。

按式计算hc需要进行试算。有时为了简化计算，常用矩形断面临界水深代替梯形断面临界水深，此时

hc?3?Q2gB2

（3）三角形断面淹没流，h?hs hs?B n12?Q25（4）三角形断面非淹没流，h?hc hc?(2)

ng计算结果如下表：

龙口龙口计算判别计算断面流态 流态 断面平均水深 流速 龙口上下导流龙口龙口上游平均上游游水洞分泄水宽度 水位 过水水深 位落流量 流量 宽度 差 B Z B Qd Qg Ho Zo Ho/Zo h V 15 543.1 10 545.5 5 547.2

2.2.5抛投材料

2.6 1.4 18.6 3.1 2.20 0.85 2.34 3.15 非淹5.5 4.60 1.84 2.25 2.99 没流 7.2 6.30 3.71 1.53 2.47 2.5 3.15 16.85 1.7 13.57 6.43 龙口段各区段抛投料物的大小（重量）按该区段最不利的水力条件估算，参照国内外类似工程经验，结合本工程施工设备和抛投技术条件，并通过水工模型试验，经综合分析确定抛投料物应先选用石料。

立堵截流时截流材料块石径可按下式计算：

?v?d?????《水利水电工程施工组织设计手册》P537（2-6-15）

?1???K?2g12?式中：

d??石块化引为球体的当量直径，m；

?1??块石的容重，取26KN/m3；

???水的容重，取10KN/m3；

v??计算流速，m3/s；

K??稳定系数，取1.1

由于截流工程量较小，所以采用不分区的进占方式。计算得到工程量为3696 m3

v （m3/s） 3.05 2.99 2.47 K 1.1 1.1 1.1 γ1 26 26 26 γ 10 10 10 d（m） 0.25 0.23 0.16 3696 V(m3) 3混凝土面板的施工设计

一般面板坝的施工程序为：岸坡坝基开始清理，趾板基础及坝基开挖，趾板混凝土浇筑，基础灌浆，分期分块填筑堆石料，垫层料必须与部分主堆石料平齐上升，填至分期高度时用滑模浇筑面板，同时填筑下期坝体，再浇混凝土面板，直到坝顶。

混凝土面板堆石坝坝顶高程651.3m，最大坝高115.3m，顶宽8.0m，坝轴线长285.4m，上下游坝坡1:1.4.坝体总填筑方量227.67万m3。

钢筋混凝土面板是刚性面板堆石坝的主要防渗结构，厚度薄、面积大，在满足抗渗性和耐久性条件下，要求具有一定的柔性，以适应堆石体的变形。 面板浇筑一般在堆石坝体填筑完成或至某一高度后，气温适当的季节内集中进行，由于汛期限制，工期往往很紧。面板由起始板及主面板组成。起始板可以采用固定模版或翻转模版浇铸，也可用滑模浇筑。当起始板不采用滑模浇筑时应尽量在坝体填筑时创造条件提前浇筑。中等高度以下的坝，面板混凝土不宜设置水平缝，高坝和要求施工期蓄水的坝，面板可以设1～2条水平工作缝，分期浇筑。

垂直缝分缝宽度应据滑模结构，以易于操作、便于仓面组织等原则确定，一般为12～16m。

3.1 面板基本尺寸的拟定

设置在堆石坝体的上游面，其主要作用是防渗。所以要求具有较高的耐久性，抗渗性，抗裂性和施工和易性，一般顶部厚度宜取为0.3m，并向底部逐渐增加。

根据我国《混凝土面板堆石坝设计规范DL/T5016-1999》推荐的面板底部厚度公式 ：

t=0.3+（0.002～0.0035）H；

t=0.3+0.003*115=0.645m

计算得出，面板坝的底部厚度为0.645m。取0.65m。

本工程经验顶部面板厚度取为0.3m并向底部逐渐增加至0.65m。

3.2面板的板布置

混凝土面板是坝体防渗的主要结构，布置在垫层的上游面，是坝体与库水和

大气的界面。为适应坝体变形、气温变化和满足施工要求对面板及周边进行分缝，以增加面板整体柔性。垂直逢间距国内外一般采用12～16m，对于该工程，考虑坝基地形，施工设备及施工进度要求等因素，为便于滑动模板快速施工，面板垂直逢间距采用12m的等宽布置。

面板的分序与分期：

根据《混凝土面板堆石坝施工规范》DL/5128-2001要求，坝高大于70m时，施工安排和提前蓄水需要面板分为二期浇筑，否则会因坝体太长给施工带来较大困难，同时也不便于组织流水作业。面板施工安排在旱季月平均温度低于年平均温度月份进行，以利于面板裂缝的减少及雨水浇筑的影响。 面板工程量计算： S总 = (0.3+0.65)*115/2=55m2 V总 = 10900 m3 施工进度安排：

第2年9月中旬~第2年12月中旬进行一期面板施工，浇筑至高程617m。第3年8月初进行二期面板施工，且进行防浪墙与大坝整修及道路铺设的施工。

3.3面板混凝土施工工艺

3.3.1 施工内容及工艺流程：

各期面板混凝土施工的作业内容：测量放样、架立筋、面板钢筋、止水片、侧模等安装、砂浆条带施工、坡面清理、卷扬机安装、滑模就位、溜槽安装、混凝土浇筑、压抹面及养护、卷扬机和滑模的移位、侧模拆除。 混凝土浇筑前的准备工作.

（1）测量放样： 在垫层面上用白粉布设面板的尺寸开挖控制点及边缘线。 （2）垂直缝基础修理： 面板浇筑前，对垂直缝的修理。采用挤压式边墙施工，坡面浇筑了混凝土，不适合开挖，所以采用贴坡法在缝面上浇筑厚2～5m，宽60cm的沙浆进行人工整平安装止水片。 3.3.2钢筋加工与安装工艺。

( 1）、安装方式： 钢筋绑扎和焊接：用钢筋台车将绑扎好的钢筋网送至坡面。采用在平地上绑扎钢筋的方法比较方便，施工速度快。但是采用这种方法需要大吨位的卷扬机和吊车将钢筋网送至坡面。

(2）台车轨道安装： 台车轨道一节长3m，一端底部焊有30×30cm锚固板，双孔锚钎固定。锚钎长30cm，直径20mm钢筋制作，为使两节轨道端部连接平顺，在轨道两侧端部焊有限拉杆，限拉杆用直径16mm钢筋制作，有效长度为5cm。 (3）网片坡面运输。

钢筋台车吊装就位：用3～5吨慢速卷扬机牵引，卷扬机地锚锚固。 网片用25吨吊车吊装至台车上，网片中心线必须与台车中心线重合，并用8号铁丝将网片用6～7个点固定于台车之上。由专人用三色旗指挥卷扬机的操作。 (4）网片的固定： 网片到位之后，先检查纵向搭接长度30cm左右垂直缝的距离是否达到要求。 按自下而上逐排设置架立筋，人工撬杠台起网片卸车，点焊固定网片，逐排依次退出钢筋台车并固定。 人工调节网片平面高程。 最底部位网片的最下排架立筋应适当加密1到2根，防止首次台车退出后网片游走。 3.3.3无轨滑模

每块面板宽为12m，最大滑行速度为2m/h的要求，应有足够的强度和刚度，能承受混凝土浇筑和振捣的侧向压力和振动力，防止产生位移，以保证混凝土结构外形尺寸的准确，并应有密封性，防止漏浆。模板和支架材料应优先选用钢材，

模板材料的质量符合现行国家标准或行业标准；钢模板的厚度应不小于3mm，钢板表面光滑，不允许有凹坑、邹折或其他表面缺陷；模板制作及安装的允许偏差不应超过SDJ207-82中的规定。

根据其他水电站等同类工程的经验可得，本工程滑模采用无轨滑模。 滑动模板的长度由面板的纵缝距离而定，宜选用3的倍数。为便于运输和适应面板不同宽度的要求，模板采用分段组合式，以3为设计模数拼装组合成各种长度的模板。滑模宽度一般1.0～1.2m，有时达1．5m，宽度为1.2m的滑模一帮可满足每小时滑升1.1～2.2m的要求。滑动模板上的铺料、振捣的操作平台宽度应大子60cm。滑模尾部应具有修整平台，修整平台应采用型钢三角架，悬吊在滑模桁架梁上，随滑模一起提升，三角铺木板；也可采用台车，系挂在滑模后面并在轨道上行走。操作平台与修整平台应呈水平状态，并设有栏杆，以保证操作人员的正常工作与安全。

无轨滑模施工特点：

（1）滑模在已浇混凝土面板的侧面板顶面滑动，在开浇前滑动模板利用侧模支撑，在混凝土浇筑过程之中则利用混凝土的浮托力支撑滑模的法向重力。 （2）滑模滑行由设在坝顶的卷扬机牵引与控制。 （3）依靠侧模模板保持滑模面的平直。 无轨滑模的主要优点： （1）重量较轻，造价较低；

（2）坝顶使用的设备较少，一套滑模只需要2台卷扬机牵引，用普通吊机就位即可，工作场地宽度只要8m （3）浇筑前的准备工作简单； （4）使用方便，浇筑速度快； （5）起始块和主面板可以同时浇筑；

（6）对于不同坡角的岸坡段混凝土板块，均可转向上升浇筑相当方便。

3.4混凝土的制备和运输

面板混凝土生产采用拌合楼或集中的拌合站，易于保证混凝土的质量。拌合

楼或拌台站宜与坝面尽量靠近，以缩短运输距离。为充分引气，面板混凝土拌和采用自由跌落式搅拌机，并适当延长拌和时问。

在坝面上布置几台(根据施工强度大小情况确定)拌和机及皮带进料系统，就近没置水泥库及砂石料场，形成一套完整的混凝土生产系统。该系统运输距离短，转运次数少，指挥调度灵活，避免了长距离运输带来的骨料分离、坍落度损失、砂浆流失等问题．有效地控制了 混凝土质量。拌和系统试运行正常后，进行混凝土拌和物的试拌。

本工程混凝土浇筑总量为10.37万m3,混凝土浇筑历时3年，高峰月平均强度为0.64万m3。由于考虑采用台阶法浇筑，所以要求拌和能力不小于31m3/h。混凝土拌和设备选用2×1m3拌和站一座，生产能力为40m3/h 混凝土的运输一般由皮带运输，混凝土拌车运输。

3.5面板混凝土养护

混凝土面板由于其超薄结构且暴露面大，所以面板混凝土的水化热温升阶段

短；最高温度值出现较早，随后很快出现降温趋势。面板表面及刚连续保湿保温，有利于降低混凝土的热交换系数，减缓沉降和干缩变形，从而减少形成裂缝的破坏力。混凝土养护期一般不少于90d，最好保湿养护至水库蓄水。

二次压面结束后，在滑模架后部拖挂长为12m左右的，比面板略宽的塑料布，防止表面水分过快蒸发而产生十缩裂缝。混凝土终凝后，覆盖草帘(袋)或麻袋，并进行不问断的洒水养护；当部分面板Ⅱ序块浇筑后，便可在该区域安装滴管式或摇臂式喷头进行喷水养护。养护时间至少90d，有条件时可养护到蓄水为止。经常检查草袋或麻袋覆盖情况及时补充草麻袋；及时修补混凝土裸露面。

4 施工总进度安排

4.1施工总进度的编制原则

编制施工总进度时，应根据工程条件、工程规模、技术难度，依据我国施工组织管理水平和施工机械化程度，合理安排筹建及准备时间与建设工期，并分析论证项目业主对工期提出的要求，一般规划为

（1）筹建及准备期。为主体工程施工全面开展创造条件所必需的时间一般应完成的工作有：

1）对外交通、施工供电、施工通信、施工区征地移民、招标投标等筹建工程项目。

2）场地平整、场内交通、导流工程、施工工厂及临时建房等准备工程项目。 （2）主要工程施工期。主要完成永久挡水建筑物、泄水建筑物和引水发电建筑物等土建工程的主体工程施工。

（3）工程完建期。自第一台机组投入运行或工程开始收益为起点，至工程竣工为止的工期。

施工总进度的编制原则：

（1）执行基本建设程序，遵照国家政策、法令和有关规程规范。 （2）采用先进、合理的指标和方法安排工期。

（3）系统分析受洪水威胁的关键项目的施工进度计划，采取有效的技术和安全措施。

（4）单项工程施工进度与施工总进度相互协调，各项目施工程序前后兼顾、减少施工干扰、均衡施工。

4.2 工程筹建期和准备期

筹建期内由业主择定施工单位，签订工程承包合同，形成对外交通公路及场内永久上坝道路和进厂公路，接入施工电源，完成场内征地拆迁工作。筹建工期不计入总工期。

施工单位于第1年1月份进场，3月工程正式开工，准备工期安排为2个月，在此期间完成供电、供水、临时道路及少量办公生活房屋。砂石加工系统、混凝土拌和系统同时开工，于主体工程混凝土开工之前建成投入使用。

由于导流隧洞工期较为紧张，为了确保当年截流，导流隧洞安排在第1年3月份进场之后即开始施工，工程筹建期内须创造必要的施工条件，以利其尽早动工。

4.3 主体工程施工进度

4.3.1导流工程

导流隧洞于第1年3月份开始施工，进出口明挖安排1个月进行，4月份进入主洞开挖，由两个工作面对向掘进开挖历时4个月，开挖完毕即进行出口段全断面混凝土衬砌，全洞贯通后用1个月的时间进行上游进口段全断面混凝土衬砌及洞身段混凝土喷护，全洞于9月底施工完毕，具备通水条件。

工程截流安排在10月15日前后进行，随即进行上下游围堰的加高培厚和

闭气以及基坑排水，并迅速转入河床坝基开挖，围堰填筑在10月底完成。 4.3.2 主体工程施工

第1年5月份开始岸坡开挖，至9月底开挖至河床常水位545m高程，截流之后进行河床坝基开挖，在1个月内完成， 11月中旬开始浇筑趾板混凝土，同时开始大坝经济断面的填筑，第2年4月15日、5月31日临时断面可达600m、616.6m，可分别满足6月份及全年100年一遇拦洪渡汛标准。坝体填筑强度以第2年5月底临时断面达到全年100年一遇拦洪水位616.6 m为控制，月平均填筑强度为14.26万m3 ，月最大强度17.83万m3。

第2年汛期及其后进行临时断面下游部位的填平补齐，第2年10月中旬至第3年3月中旬浇筑一期面板，浇筑至高程617m。随后坝体开始全断面填筑上升， 9月底坝体填筑至面板顶部高程653.1m，第3年10月至12月浇筑二期面板，然后用3个月的时间完成坝顶结构，坝体于第4年3月底完建。

a) 溢洪道

溢洪道进水渠、闸室及第一段陡槽（的开挖随同大坝岸坡开挖一同进行，在截流之前完成，进水渠、闸室段陡槽混凝土安排在第1年11月至第2年5月浇筑，泄槽段及挑流鼻坎段的石方开挖安排在第2年6月至12月进行施工，617m道路采用预留岩坎方式，以满足坝料上坝运输要求。第3年9月挖除岩坎，10月～12月完成溢洪道泄槽及鼻坎段的混凝土浇筑。

b) 放空洞

本工程采用可爆堵头进行放空，放空短洞石方洞挖及衬砌混凝土随同导流隧洞一并施工，分别安排在第1年6月份和8月份进行。

c) 引水道

进水口石方明挖及上平段石方洞挖安排在第1年6、７月随同岸坡开挖同时进行；下平段出口开挖在第1年１1月份进行，12月进入下平段主洞开挖，开挖历时5个月；第2年5月份进行斜井开挖，7月底全洞贯通，随后同时进行斜井段和下平段衬砌混凝土的施工。斜井段、上平段及进水口混凝土要求在第3年2月份全部完成。钢衬段全长250m，施工历时11个月，于第3年7月底完成。

f)厂房、开关站

土石方开挖安排在第2年10月份进行，厂房混凝土于第2年11月份开始

浇筑，第3年10月底厂房封顶，第3年9月份正式开始机组安装，第4年4月底水库蓄水至发电水位，具备发电条件，两台机组同时投产发电。

4.3确保施工进度措施：

1、狠抓安全：严格按照JGJ59—59标准安全检查及安全控制。杜绝出现重大安全事故，一般事故控制在1.5‰以下。搞好安全的同时必须搞好文明施工，严格按照JGJ59—59标准进行文明施工管理，为工人营造一个安全、舒适的工作环境，保证施工生产的顺利进行；

2、重视质量：按照IS09000标准，切实抓好施工质量，严格做到“道道工序精益求精，项项产品争创一流，让顾客满意”。只有在保证质量、杜绝返工现象发生的前提下，才能保证施工进度，搞好安全生产及文明施工；

3、思想上高度的重视：保证进度，提前竣工是减少工程成本的有效手段，项目监理部的全体人员都必须时刻注意抓施工进度；

4、根据工程形象进度，按计划供应材料到现场，确保施工需要； 5、利用网络施工技术，科学组织施工：根据工程的实际，编制科学合理的施工进度计划，并以此指导施工；利用网络施工技术，组织流水施工，充分利用劳动力及施工作业面，提高工作效率，尽快施工进度；定出工程的关键点，以关键点作为本工程的里程碑工期进行控制。施工进度计划祥见施工进度计划控制网络图；

6、抓好冬雨季施工：抓好冬雨季施工，冬雨季来临前必须作好充分的准备，，编制好冬雨季施工方案，备足相应的用具及劳保用品；

7、处理好节假日对施工进度带来的影响：节假日工人的心理均会产生波动，如处理不好，将对工期带来不良影响。遇节假日，为确保正常生产，必须在思想上对工人进行指导，同时在后勤、工薪、福利上加以保证。

8、采取可行的赶工措施：如在施工过程中，出现恶劣天气或其它不可预见因素导致施工进度拖延，应立即采取赶工措施，可以采用，加强管理，在可操作时间内加班、加人、加大投入等方法赶工。

9、阶段性对工期进行检查：定期召开会议，对当时的施工进度作出正确的认识，分析工期滞后的原因（或超前的经验），并采取有效的措施保证工期。

浇筑，第3年10月底厂房封顶，第3年9月份正式开始机组安装，第4年4月底水库蓄水至发电水位，具备发电条件，两台机组同时投产发电。

4.3确保施工进度措施：

1、狠抓安全：严格按照JGJ59—59标准安全检查及安全控制。杜绝出现重大安全事故，一般事故控制在1.5‰以下。搞好安全的同时必须搞好文明施工，严格按照JGJ59—59标准进行文明施工管理，为工人营造一个安全、舒适的工作环境，保证施工生产的顺利进行；

2、重视质量：按照IS09000标准，切实抓好施工质量，严格做到“道道工序精益求精，项项产品争创一流，让顾客满意”。只有在保证质量、杜绝返工现象发生的前提下，才能保证施工进度，搞好安全生产及文明施工；

3、思想上高度的重视：保证进度，提前竣工是减少工程成本的有效手段，项目监理部的全体人员都必须时刻注意抓施工进度；

4、根据工程形象进度，按计划供应材料到现场，确保施工需要； 5、利用网络施工技术，科学组织施工：根据工程的实际，编制科学合理的施工进度计划，并以此指导施工；利用网络施工技术，组织流水施工，充分利用劳动力及施工作业面，提高工作效率，尽快施工进度；定出工程的关键点，以关键点作为本工程的里程碑工期进行控制。施工进度计划祥见施工进度计划控制网络图；

6、抓好冬雨季施工：抓好冬雨季施工，冬雨季来临前必须作好充分的准备，，编制好冬雨季施工方案，备足相应的用具及劳保用品；

7、处理好节假日对施工进度带来的影响：节假日工人的心理均会产生波动，如处理不好，将对工期带来不良影响。遇节假日，为确保正常生产，必须在思想上对工人进行指导，同时在后勤、工薪、福利上加以保证。

8、采取可行的赶工措施：如在施工过程中，出现恶劣天气或其它不可预见因素导致施工进度拖延，应立即采取赶工措施，可以采用，加强管理，在可操作时间内加班、加人、加大投入等方法赶工。

9、阶段性对工期进行检查：定期召开会议，对当时的施工进度作出正确的认识，分析工期滞后的原因（或超前的经验），并采取有效的措施保证工期。

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