水库电站导流设计

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水库电站导流设计

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 2711


简介: 连江县塘坂水库电站工程位于鳌江干流中游,电站总装机11MW,系福州第二水源工程的配套工程。施工导流设计结合工程总体布置采用两期导流,一期先围左岸,二期围右岸的导流方式。基础砂卵石覆盖厚达7~10m,为福建省所罕见。导流设计是施工组织设计的重点和难点。采用复合型围堰和多种防渗措施,有效控制渗流,大大节约投资。关键字:导流设计 分期导流 复合型围堰 连江县塘坂水库电站

1. 工程概况

连江县塘坂水库电站工程位于鳌江干流中游,在山仔水库下游约7km,在连江县塘坂村下游3km,距福州市47km,距连江县城38km,坝址左岸有公路在贵安桥与福飞公路相接,对外交通方便。连江县塘坂水库电站是以发电为主,兼有供水等综合利用效益的河床式水电枢纽工程,电站总装机11MW,坝址以上流域面积为1701km2,水库正常蓄水位36.8 m,其相应库容766万m3。该工程系福州第二水源工程的配套工程,为福州市九五计划中重点基本建设项目。工程于1998年10月28日正式开工,2001年4月底首台机组发电,2001年7月底工程竣工,整个工程施工总工期为2年9个月。主要水工建筑物由拦河坝、厂房和开关站等组成。拦河坝顶高程39.8m,坝顶长226.3m,最大坝高27.3m。溢流坝段位于河床中部,上设4孔钢弧形闸门,孔口尺寸为16X12.5m,堰顶高程24.3m。厂房位于河床左岸。

2. 水文地质条件

坝址河谷较宽呈“U”型。岩性为侏罗统南圆组第三段流纹质晶屑凝灰熔岩。两岸山坡残积土夹碎石厚约2~5m。左岸风化程度较右岸深,尤其左岸河边一带风化较深。河床及漫滩阶地有卵石覆盖,厚约7~10m。

坝址控制流域面积为1701km2,坝区气候温和。坝址多年年平均流量59.9 m3/s,10月~4月为枯水期。施工洪水特性如下表。

时段

P(%)

10~12

11~1

10~3

10~4

11~4

全年

5

245

151

265

280

238

4900

由于防渗土工膜具有拉伸强度好,冲击强度高,防渗透、耐酸碱、耐热、耐候、耐磨等特性,防渗土工膜在沿海地区建筑行业得到大量的应用。同时也在江河堤坝、水库、引水隧道、公路、铁路、机场、地下、水下等工程广泛使用。土工膜已成为现代化国民经济建设的重要物资。并介绍有关防渗土工膜的生产技术。随着沿海地区经济建设的飞速发展,房地产开发渐升温,宾馆饭店、豪华住宅、写字办公楼鳞次栉比,层出不穷,海边新建的公寓、疗养院也为数不少。但由于沿海地区地势凹,地下水向上渗透。严重影响建筑施工。采用压延双向拉伸工艺生产的防渗土工膜,由于具有拉伸强度好、冲击强度高、防渗透、耐酸碱、耐热、耐候、耐脚损等特性,被用来阻隔地下水向上渗透。使其在建筑施工中得到人们的应用。施工单位根据建筑工地面积大小,将防渗土工膜用高频焊接或胶带粘合的方法粘成一体,铺在夯好的基础上,上面铺以沙土垫层,土工膜就被留在建筑基础下。从严格意义上讲。防渗土工膜的质量会影响到建筑物的施工质量。

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3. 导流标准、流量及导流方式

工程坝址处河床天然常水位为23.5m,相应的水面宽为90m。河道右侧有近60m宽的大片滩地,两岸岸边较缓,故具备分期导流条件。控制工期的关键项目为厂房工程,同时大部分施工辅助企业设在左岸,因此一期导流先围左岸2孔水闸和发电厂房,洪水由右岸明渠通过;二期围右岸2孔水闸及重力坝,洪水由已建的左侧2孔水闸通过。坝址处河床洪枯流量比约为10,汛期洪水较大,而上游山仔水电站系季调节水库,调节性能好,为减少施工难度,降低导流工程造价,施工导流时段采用枯水期10~4月。工程属Ⅳ等工程,主要永久建筑物为4级,相应的临时建筑物为5级。施工洪水导流标准为:洪水重现期10~5年(土石围堰)或5~3年(混凝土围堰)。坝址附近有大量的土料可用于围堰填筑,采用粘土围堰可降低导流造价,围堰结构采用土石围堰。由于厂房工程结构复杂,一期工程量大,施工期长,围堰过水对工期及经济都影响较大,故一期导流标准选为洪水重现期10年;二期拦河坝结构相对较为简单,工程规模小,在一个枯水期可完成,故二期导流标准选为洪水重现期5年。一期导流流量为244m3/s,二期导流流量为204 m3/s。一期厂房施工采用拦砂坎加高围堰或厂房进尾水闸门下闸渡汛。导流平面布置见图3-1。

4. 导流建筑物

4.1导流明渠

导流明渠布置在右岸滩地上,长169.78m,梯形过水断面,左边坡为垂直坡,右边坡为1:1,明渠底宽为20.0m,上游首部底板高程为22.50m,下游尾部底板高程为22.00 m。明渠桩号坝上0+020上游段右转27°后与河道相接,明渠桩号坝上0+020至坝下0+040与坝轴线平行,明渠桩号坝下0+040下游段左转14°后直线与河道顺接。明渠上游首部左侧设一长15.7m的竹笼导墙,改善进口水力条件。明渠底板采

水库电站导流设计  第1张

用150#竹筋砼,厚300mm,竹筋间距为200X200mm。明渠左侧为一期纵向砼围堰,右侧为浆砌块石护坡挡墙。

4.2一期围堰

一期纵向围堰布置在3#闸墩右侧25m处(坝0+095.3),长169.78m,围堰顶高程从27.0m渐变到26.5m,围堰顶宽2.0m,最大堰高11m,纵向围堰桩号坝上0+020以上段两侧边坡1:0.3,其余段迎水面垂直,背水面1:0.6,采用150#混合料砼。一期纵向围堰子堰采用土石围堰,利用纵向围堰外侧原状砂卵石,在右侧增加防渗结构,防渗结构采用粘土心墙结合土工膜形式。一期纵向围堰及子堰断面见图4-1。

一期上游围堰采用土石围堰,堰项高程为27.0m,堰顶宽6.0m,两侧边坡为1:2.0,最大堰高约为9.0m,围堰基础采用粘土心墙结合土工膜防渗,上下游采用填筑石料护面。一期下游围堰采用土石围堰,堰项高程为26.0m,最大堰高约为8.0m,围堰结构形式同上游围堰。一期上游围堰断面见图4-2。

4.3二期围堰

二期纵向围堰利用拦河闸2#中墩并向上游延伸到坝上0+030.965,向下游延伸至坝下0+073.97。纵向围堰上游段堰顶高程27.0 m,采用75#浆砌石堰身,宽600mm的150#砼心墙防渗结构,堰顶宽2.0m,最大堰高8.0m,迎水面垂直,背水面1:0.6。纵向围堰下游段堰顶高程26.0 m,采用150#砼心墙两侧夯填砂卵石结构,堰顶宽700mm,最大堰高6.4m。砼心墙迎水面上部垂直,下部边坡1:0.25,背水面成阶梯状,台阶宽700mm ,高2.0 m。二期纵向围堰下游断面见图4-3。

二期上游围堰采用土石围堰,堰项高程为27.0m,堰顶宽5.5m,迎水面边坡为1:2.5,背水面边坡为1:1.5,最大堰高约为4.5m,围堰基础采用粘土斜墙结合铺盖防渗。二期下游围堰采用土石围堰,堰项高程为26.0m,最大堰高约为4.0m,围堰结构形式同上游围堰。

水库电站导流设计  第2张

4.4围堰防渗形式

一期纵向围堰布置在3#闸墩右侧25m处(坝0+095.3),提高建基面高程,覆盖层较浅。纵向围堰基础开挖和渗水量较小,在纵向围堰左侧填筑子堰, 防渗结构采用粘土心墙结合土工膜形式。在纵向子堰的左侧依次填筑袋装砂、土工布、土工膜、土工布和粘土,防渗效果良好。

一期上下游围堰基础防渗形式在招标阶段选用旋喷砼防渗墙。这种防渗体防渗效果较有保证,基坑渗流小,但施工时间长,且其施工期内要求防渗墙两侧不能形成较大的水位差,导致基坑排水和开挖时间滞后,影响施工工期。在施工图阶段经多方面比较论证,一期上下游横向围堰采用粘土心墙结合土工膜复合防渗。这种防渗形式具有施工时段较短,不占用截流后的关键线路工期,为主体工程施工争取较多的施工时间,但需要解决防渗体水中施工的技术问题。通过调查分析,上游的山仔水库为季调节水库,冬季库水位较低,一般不泄流。塘坂坝址来水主要为山仔水库的发电泄水。因此考虑山仔水库短时间停机,降低塘坂坝址水位,为堰基防渗体沟槽开挖施工创造条件。防渗体沟槽采用长臂反铲挖掘机开挖,倒退法施工。长臂反铲挖掘机挖深可达6~7m,基本能将覆盖层挖除。粘土填筑采取端进法施工。由于防渗土料系在水中抛填,无法压实,无法完全达到抗渗要求,故拟在粘土之后铺设一道土工膜,粘土和土工膜共同防渗,基本解决堰基渗流问题。通过几个月的观察和量测,其渗流基本控制在30m3/h之内,达到预期效果。

二期上下游围堰在导流明渠上,基础为砼底板,主要是堰体的防渗,由于堰高较小,采用粘土斜墙加铺盖的防渗形式。上游部分围堰和纵向围堰采用浆砌石加砼心墙结构防渗。

5.截流

根据施工总进度的安排,大坝一期截流安排在1999年10月初,二期围堰截流安排在2000年10月中旬。截流时考虑山仔水库短时间停机,截流设计流量很小,施工难度较小。采用单戗堤立堵截流。

6.结语

连江塘坂水库电站施工导流设计,根据实际情况,选择多种围堰结构和防渗形式,有效解决了在河卵石覆盖层中的防渗问题,节约投资约90万元。

施工导流设计中围堰结构和防渗形式的选择是设计的重点和难点。选择的是否恰当直接影响施工工期和导流投资。在经济、可行的指导原则下,结合工程总体布置和施工条件,应对围堰的布置和防渗措施进行了详细的科学论证,选择多种围堰和防渗形式,将起到缩短施工工期、降低投资的良好效益。连江塘坂水库电站施工导流设计在这方面起到抛砖引玉的效果。 (连江塘坂水库电站一期导流设计获福建省水利水电勘测设计研究院2000年度优秀成果三等奖。)


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