松涛水利工程施工说明书

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第一章 工程概况

第一节 水利枢纽组成

松涛水利枢纽位于柳河干流上的松涛峡，系一级建筑物。由河床混凝土重力坝、溢洪道、右岸土坝和坝后厂房等部分组成。枢纽主要任务是发电，共三台机组，每台机组15万KW，发电的最低水位为500米，相应库容为19.5亿米3。

枢纽的右岸适当位置布置有排砂放空洞，可满足封孔蓄水期对下游供水100米3/秒流量的要求。

第二节 自然条件

一、气候特征

本地区为大陆性气候，多年平均气温为9.6°C，最低为-6.5°C；绝对最高温度为39.1°，绝对最低温度为-23.1°，日最小变幅1.3°C。（见表1）

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本地区雨量稀少，年平均降雨量为330.1毫米，最大达471.9毫米，其中60～70％集中在7～9月份，最大日降雨量为71.8毫米。最长一次降水延续时间4昼，最大一次降水量为21毫米。暴雨常在下午或晚间出现。

降雪一般于11月下旬出现，最大一次20毫米，积雪最大厚度为6毫米，积雪日期一般从1 1月下旬到次年3月上旬，年平均积雪日数为21.6日，土壤冰结深度约1米。

每年11月底或12月初行凌，12月底封冻，于次年2月底或3月初解冻。冰期约为2～3个月。冬季行凌初期，多为针状、薄片状冰化壁。流水最大速度为1.45米/秒，最小为0.95米/秒。春季流水多为坚硬冰块，冰厚多为0.2米，最厚可达1米。流水期一般无过大冰块下泄。

本地区春季多风，最大风速为17米/秒，风向多为东北向。

二、水文条件

柳河的年最小径流多发生在1、2月份，3月份上游开始融雪化

冰，6月份以后即进入汛期。年最大流量一般发生在7～9月间。 坝址区实测最大流量为5640米3/秒，最小流量为205米3/秒，多年平均流量为830米3/秒；河水含沙量最大达5公斤/米3（7～9月），最小为0.01公斤/米3（1～2月），峡内流速最大为7米3/秒最小为0.8米3/秒。

其流量特征资料列于表2～表6。

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3

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毕业设计。松涛水利枢纽施工设计

9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15 9.16 9.17 9.18 9.19 9.20 9.21 9.22 9.23 9.24 9.25 9.26 表5水位 (m) 库容 (10 m) 水位 (m) 库容 (10 m)8 8

3940 4260 4600 4860 5130 4800 4400 4100 3740 3630 3430 3240 3100 2950 2820 2700 2600 2500428.00 432.80

4492 4856 5244 5540 5848 5472 5016 4674 4378 4138 3910 3694 3534 3363 3215 3078 2964 2850 水位库容关系表435.60 439.10

4916 5315 5739 6063 6400 5988 5489 5115 4790 4530 4280 4042 3868 3680 3518 3370 3245 3120444.10 447.60

5300 5730 6187 6537 6900 6456 5918 5515 5165 4882 4613 4358 4170 3970 3793 3632 3497 3365450.30 455.20

418.00

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.2

1.6

2.0

3.0

458.70

461.80

464.30

468.20

471.70

475.40

482.10

492.90

503.20

4.0

5.0

6.0

8.0

10.0

12.0

15.0

18.0

20.0

表6时段 11.1~5.31 11.16~5.10 10.1~6.30 10.16~6.15

不同施工期各种频率的最大流量(米 3/秒)频 1% 2050 1340 4710 2840 2% 1920 1270 4290 2670 5% 1750 1170 3710 24303

率 10% 1610 1090 3260 2240 20% 1450 997 2790 2020

表7水位 流量 水位 流量 418.00 250 426.40 4500 418.50 500 427.10 50003

水位与流量关系表(米 /秒)419.40 1000 427.65 5500 421.50 2000 428.20 60003

422.50 2500 428.70 6500

423.60 3000 429.50 7000

424.65 3500 430.05 7500

425.55 4000 430.50 8000

表8序 号 工程项目 土方 石 方

主要水工建筑物的组成和工程量表挖方(千米 ) 合计 土 方 填方(千米 ) 堆 砌 反 虑 合计 混凝土和钢筋 混凝土 (千米 )3

灌浆工程 总计 其中 固结

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第三节 施工场地及运输条件

一、施工场地

坝址距下游的仙洲市河道长约100公里，直线距离约50公里，

坝址附近皆为高山峡谷地区。松涛峡长约12公里，上下游均有比较

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平坦的山间盆地，可作为施工场地。

枢纽选定坝址位于峡谷尾部，距峡谷出口约1.7公里，坝区河床两岸山坡陡峭,成V字形.左岸坡度45°~80°；右岸坡度60°～85°，两岸山坡均为黄土覆盖。

坝址河床高程一般为410米，枯水季一般水位为418米，河面宽50～60米，深化偏右岸，最深约10米。坝址左侧山峰起伏高出河面约150米以上。右岸坝头附近为一小丘陵阶地，高出河面约110米左右。与坝区接连的就是地形平坦面积宽阔的李家台四级阶地，高程约560～580米。

自峡谷出口起，两岸地势逐渐开阔，呈狭长的二级阶地。高程约430～440米，沿柳河右岸距坝址约8公里的旧镇，附近有宽阔平坦的二级阶地。

坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游200米处的滑沟；右岸主要有坝址上游150米处的红柳沟，下游的刘家沟、金沟和银沟等。这些冲沟即深且短，均系沿断层及节理裂缝发育而成，与河谷多成70°～80°交角。由于这些冲沟的切割，使坝区地形变得非常复杂，给施工场地布置造成一定困难。

坝区附近可供施工场地布置的地段，有右岸李家沟，峡谷出口下游右岸的明坝和左岸的易家湾等阶地。

二、运输条件

仙洲到松涛的公路线为六级公路，已建成通车，路线全长约50

公里，对于水路交通，因柳河上游为峡谷，河窄水急，不能通行船只。

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只有国家铁路干线通过仙洲市，可沿柳河岸边进工地。

第四节、工程条件

一、工程地质条件

坝区为高山峡谷，峡谷由震旦纪变质岩构成，其上部为第四纪砾石岩，含砂砾石层及黄土。柳河流向，在坝址附近转向S260°W,河谷呈弯曲形。河谷两岸变质岩顶板出露标高，左岸约520米，右岸约515米。在标高515米时，谷宽约135米，坝址左右基岩上直接为黄土覆盖。

坝址区及上下游河床覆盖层厚5～12米。表面0.3米左右为黄土覆盖，以下均为卵砾石夹粗、中砂等物构成。河床靠右岸有一深槽，顺河呈长条状分布，深槽处水深约10米，覆盖层厚10～12米，此深槽系河水沿构造裂隙侵蚀冲刷而成。坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片岩河角闪岩组成，石质坚硬，相当于16级岩石分类中的第X级岩石，普氏系数f＝8云母石英片岩极限抗压强度为1000～1200公斤/厘米2，角闪片岩极限抗压强度为900～1200公斤/厘米2。

坝址右岸距河边480米处，有一天然冲刷的鞍状地形，溢洪道即建此处，该处系古河道的遗址，两侧有大小冲沟数条，与它成70°～80°交角。

此坝址处水文地质情况，地下水属裂隙补给水，数量很少，主要在构造裂隙及局部破碎带内。在坝区变质页岩中还有裂隙承压水，稳

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定水位432～446米，单宽涌水量一般为3升/分，最大为120升/分，随岩石裂隙发育程度、联通情况河深度而变化。

松涛是地震波及区，据上级主管部门提出的松涛水利枢纽地段地震的基本烈度为7°。

地方工业、住宅、卫生福利和劳动力来源仙洲市，有些地方工业可以利用，这些地方工业可考虑在施工期间委托进行部分加工和修配工作。

坝区附近村镇不多，且民房数量不多，只能在明坝村和李家台村用少量民房作为工人临时住宅。而其他福利设施及住宅需要建设。

施工期间大批的生活物资和粮食、燃料、日用品等，均需从仙洲市运来，当地只能解决副食品和部分粮食等供应。

施工期间施工队伍由公开招标选定。

施工用电：初步估计仙洲市可供应量最高负荷约1.2万千瓦。 坝址区地下水硫酸根含量约2000～3000毫克/升，对一般水泥有硫酸盐侵蚀性。因此基础混凝土有抗硫酸盐侵蚀的要求，铝酸三钙的含量小于5％，地下水不宜作为工程用水和生活用水。河水除含沙外，无其它杂质，经沉淀处理后可作为工程和生活用水。

二、施工工期

施工工期为六年（不包括施工筹建期），即第一年的一月一日施工承包单位进场，第六年的4月1日第一台机组发电。当年年末全部工程竣工。

三、当地建筑材料

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坝址上、下游均有砂石材料。特别市坝址下游藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般皆符合要求，只有砂石土尚未找到理想的产地，必要时可以采用两岸的黄土代替，各料物主要特征见表11、表13。

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四、坝体混凝土主要特征

坝体混凝土的设计龄期90天，水工设计中的内部混凝土用100＃，外部混凝土用150＃。总混凝土用量比为0.75比0.25。

坝体混凝土的配合比见表14。 混凝土的容重为2400公斤/米3。

混凝土的热学指标及各种材料的热学性能见表16～表17。

混凝土采用600纯熟水泥，水泥最终水化热为67大卡/公斤，水泥放热速率m＝0.384/天。

第二章、 施工导流

第一节、 导流方式及导流标准的选择

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一、导流方式的选择

由于坝址河床狭窄，不具备分期导流的条件。鉴于柳河汛期洪水量较大，洪峰历时短等水文特点。采用一次断流，由导流建筑物进行泄流。

对于全段围堰法导流，其泄水道方式有以下几种： 1、隧洞导流

多用于山区性河流，河谷狭窄，两岸地形陡峻，山岩结实的工程。但隧洞导流泄水能力有限，造价高。因此常用于流量不大的河流。大多数工程仅采用1～2条导流隧洞。

为了节约导流费用，导流隧洞常与永久建筑物相结合。在山区河流上兴建高水头土石坝枢纽时多采用永久隧洞。因此土石坝枢纽采用隧洞导流更为普遍。在山区性河流上修建混凝土坝特别是拱坝也常采用，并辅以淹没基坑和底孔导流方式。 2、明渠导流

多用于岸坡平缓或有宽阔滩地的平原河道，在山谷河道，如果河槽形状明显不对称，也可在滩地上开挖明渠。因此通常要在明渠一侧修建导水墙，其导流特点也接近于分期导流。 3、涵管导流

涵管导流是将涵管埋在坝下的钢筋混凝土结构或砖石结构。由于涵管过多对坝身结构不利，且使大坝施工受到干扰，因此坝下埋管不宜过多，单管尺寸也不宜过大。因此多用于中、小型土石坝工程或作

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为辅助的导流方式在导流工程中应用。 4、渡槽导流

渡槽导流一般只用于小型工程的枯水期导流，也常用于辅助导流。

在选择导流方式时应遵循以下原则： 1）、适应水工布置及河流水文特性和地形条件。 2）、应使工程施工期短，发挥效益快。 3）、应使工程安全装灵活方便。

4）、尽量结合利用永久建筑物，减少导流工程量和投资。 5）、尽可能满足施工期国民经济各部门的综合要求。 6）、应使初后期导流各个环节合理衔接。

从以上几条原则出发，结合选择导流方案的主要因素及当地条件进行以下的比较。 1）、水文条件

柳河的水文条件是山区性河流，洪峰历时短流量大，含沙量较低。本地区为大陆性气候，冰期短，流冰期无大冰块下泄。 2）、地质条件

本地区地势陡峭，为V字型河谷，河谷狭窄且山岩稳定。 3）、综合利用方面

柳河上无过鱼、排水、过木、通航等要求。

综合以上几点：可以采用隧洞导流，但由于隧洞的泄量小，最大为2500m3/s。而本河流的最大流量为5130m3/s，故应采用2条隧洞导

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流，而考虑导流投资，采用过水围堰加一条导流隧洞的方案进行施工，为了争取工期，施工选在10月1日到次年6月1日，一年工作9个月。

二、导流标准的选择

本围堰的使用期为2～3年。故定为IV级导流建筑物。采用土石围堰，洪水重现期为20年，故导流标准采用（见图2－1）。

1

＝5％。流量为3710m3/s20

第二节、导流建筑物的尺寸

一、堰高与导流隧洞洞径的估算

设堰高为31m，不考虑围堰超高，堰前水位为441m，相应形成库容为0.96亿m3.

设洪水历时3天，则围堰形成的库容起调蓄作用。削减洪峰量为370m3/s。

对应洪峰的隧洞下泄量为Q泄=3710-370＝3340m3/s。 对应下游最高水位为424.3m。上下游水位差为△Z＝16.7m。 隧洞的断面尺寸为12×14m2,断面采用城门洞形，外层采用10cm厚的混凝土衬砌。断面形式如图2－1。顶拱圆心角为180°。具体计算见计算书。

第三节、隧洞的施工

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本设计采用断面分布开挖，将整个断面分为两层。如图2-2 施工方法为钻孔爆破开挖，光面爆破。要求洞壁形成光面，超开控制在允许范围内。 1、炮眼的布置与装药

炮眼分布有掏槽孔、崩落孔和周边孔。周边孔沿开挖轮廓线布置，掏槽孔布置在开挖断面中部，崩落孔布置在掏槽孔外围。

已知，岩石坚固系数 ＝8 炮孔数目为： N

KswKs

r w wr

4

式中：r 100d2 k

N 一次掘进循环中开挖面上的炮孔总数

一次爆破的装药用量 kg 单个炮孔每米装药量 kg/m

d 药卷直径 △ 炸药容量 kg/m2

k 装药压紧系数，通常对硝酸炸药取k＝1.0，对硝化甘油炸

药取k＝1.2

炮孔的装药系数，掏槽孔取

0.69，其他取0.61

w 炮孔深度 m

K 单位耗药量 kg/m3 取1.63 S 开挖断面面积 m2 取113m2

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计算可得出，掏槽孔9个，开挖断面角65°，掏槽孔孔距为40cm，取循环进度为2m/6h。

在隧洞开挖前先在上游修一导洞围堰，且在隧洞隧洞开挖时适时采用10cm的砼对隧洞内壁进行衬砌，在施工中的通气、出渣等可根据实际情况进行合理的选择和布置。以保证安全、保质、保量按期完成开挖工作。

第四节、围堰的施工

一、围堰高程

上游围堰为443m，下游围堰为425m。具体计算见计算部分。

二、上下游围堰坡度和顶宽的确定

顶宽考虑交通要求取5m。上下游围堰的变坡、马道及坡度如图2-3所示。迎水面不设马道，于上游围堰背水面430m高程和下游围堰背水面420m高程处设宽度为2m的马道。

三、围堰的防冲保护

目前采用的方法有：大块石护面、钢筋石笼护面、加筋护面及混凝土板护面等。较常采用的有混凝土板护面。

在本次设计中各防冲保护的设计如下：

上游围堰：迎水面采用40cm厚的钢丝网进行防冲保护，背水面采用40cm厚的混凝土板护面保护，在背水面坡脚处做好防冲的措施。

下游围堰：迎水面采用40cm厚的钢丝网进行防冲保护，背水面

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采用40cm厚的混凝土板护面保护。

四、围堰的填充材料及防渗措施

围堰堰壳采用隧洞开挖弃料及河床坝基开挖弃料，粒径主要在5～20cm之间，水上填筑要求分层碾压。

围堰基础河床砂砾石覆盖层为5～12cm，坝体防渗措施采用带截水槽的粘土防渗墙。

五、围堰的布置

围堰的布置要考虑满足主体施工要求，不能干扰主体施工。保证主体施工的场地。因此，上游围堰轴线与大坝轴线距离为126m，使上游基坑为50m，能满足混凝土坝的混凝土浇筑要求，同时为了满足防冲的要求，要使上游围堰坡脚距隧洞入口的距离为30m。下游围堰轴线距大坝轴线距离为85m，形成基坑为50m。

第五节、围堰的拆除

围堰是临时建筑物，导流完成后应按设计要求拆除，以免影响永久建筑物的施工和运行。

土石围堰相对来说断面较大，因此可在施工期最后一次汛期后上游水位下降时，从围堰的背水坡开始分层拆除，但必须保证依次拆除后所残留的断面能继续挡水和维持稳定，以免发生安全事故。

第三章、基坑排水

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在修建水利水电枢纽时，在围堰合龙闭气后，就要排除基坑的积水和渗水。而过水围堰每次过水后都要迅速排出基坑内的水，清除基坑内的泥沙，以进行主体工程的施工。

基坑排水可分为：基坑的初期排水和施工期间的经常性排水。 经计算（具体见计算书）可采用7台10sh－9型水泵。其中一台备用，而其余六台分别布置在基坑两侧。

第四章、截流

第一节、截流时间和设计流量的选择

截流在施工导流中占有重要的地位，如果截流不能按时完成，就会影响整个河床部分的建筑物的开工日期。如果截流失败，失去了以水文年计算的良好截流时间，则有可能拖延工期达一年之久。所以在施工导流中常把截流看作一个关键性问题。它是一个影响工程工期进度的控制项目。

一、截流时间的选择

截流时间的选择，应该是既要把握截流时机，选择在最枯流量时进行。又要为后续基坑工作和主体建筑物施工留有余地，不能影响整个工程的主要施工进度。在确定截流日期时应考虑以下要求： 1、截流后要继续加高围堰、排水清基、基础处理等大量工作，并

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应把围堰或永久建筑物在汛期前修到一定的高程以上。

2、尽可能在较小流量时截流。但必须全面考虑河道水文特殊性和截流应完成的各项控制工程量。合理使用枯水期。

3、对于具有通航、灌溉、供水、过木等特殊要求的河道应全面兼顾这些要求。尽量使截流对河道综合利用的影响最小。

4、有冰期的河流，一般不在冰期截流，以避免截流和闭气工作复杂化。如特殊情况必须在流冰期截流时，应有充分的论证并有周密的安全措施来保证围堰的安全，使截流顺利完成。

根据以上所述：截流日期一般选在枯水期初流量开始明显下降的时候，而不一定选在流量最小的时候进行截流。

根据松涛坝区水文、地质、地形条件，截流时段选在落水期末流冰期前，即在11月中旬。

二、截流标准的选择

龙口合龙所需要的时间往往是很短的，一般从数小时到几天，为了估算在此段时间内可能发生的水情，做好截流准备，须选择合理的截流设计流量，一般可按工程的重要程度选择截流期内10％～20％的频率或月平均流量。

本次设计选用时段10％的频率为489m3/s。

三、截流方式的选择

截流的方法有平堵法和立堵法两种。 1、平堵法：

优点：龙口的单宽流量小，出现的最大流速低，且流速分布均

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匀。截流材料单个尺寸重量也较小。截流时工作前线长，抛掷力度大。施工进度较快。

缺点：前期的准备工作复杂，投资高，需架浮桥或栈桥，会阻

碍通航。 适用于：软基河床。 2、立堵法：

优点：准备工作比较简单，费用比较低。

缺点：截流的单宽流量大，出现的最大流速较高。而且流速分布

不均匀，需要重量较大的截流材料。

适用于：大流量岩基或覆盖层较薄的岩基河床，对于软基河床只

要护底措施得当也可采用立堵法。

结合松涛水利枢纽的实际情况，综合以上两种方案的有缺点及适用条件，采用传统的立堵法进行截流。

四、龙口的位置

龙口位置的选择对截流工作顺利与否有密切的关系 在选择龙口位置时需要考虑下述几个方面的技术要求： 1、龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流方向垂直，使截流水流能顺畅的经龙口下泄。

2、龙口应选择在耐冲河床上，以避免截流时因流速增大引起过分冲刷，在必要的情况下，也可采用人工的方法对龙口河床进行加固。 3、龙口附近应有较宽阔的场地，以便布置截流运输线路和制作、堆放截流材料。

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