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防水优化方案范例(3篇)

发布人:其他 发布时间:2024-04-30

防水优化方案范文篇1

在工程造价控制过程中,进行堤防截流墙的应用是必要的,这需要良好的建筑材料的应用,实现工程造价的积极控制。这离不开一系列的施工方法的应用,比如开槽法、深沉法等,深层法具备良好的工程效益,这与其较低的工程造价是分不开的,特别有利于一定墙深的应用。受到施工环境的影响,比如场地有较多的地下阻碍物,进行高喷法造墙模块的应用是比较好的。相对于一些砂砾含量比较高的地层,进行冲击钻的应用是必要的,这可以进行相关开槽方式的协调,实现造墙成本的控制,保证堤防工程综合效益的优化。

2堤坝工程防渗加固方案的优化

为了保证堤防工程综合效益的提升,展开防渗加固方案的优化是必要的,这需要进行相关的堤坝防渗处理原则的应用,保证处理方法体系的更新,比如进行灌浆式及防渗墙措施的应用,保证渗透模块的优化,进行浸润线的降低,这也可以进行防滑桩模块的优化,实现抗滑整体稳定性的优化,保证滑坡处理模块的优化,解决滑坡的根本原因。通过对滑坡根本原因的分析,可以进行防滑桩模块及其压重模块的优化,实现整体抗滑稳定性的提升,保证滑坡处理体系的健全,实现内部各个环节的协调,实现坝体的浸润线的降低,保证土体强度指标的提升。这些年来,随着我国土工合成材料体系的优化,一系列的土工膜材料不断得到应用,这也有利于土体稳定性的提升。这离不开相关的坝基渗透处理原则的应用,比如进行上中游防渗体系的健全,保证渗漏量的积极控制,进行堤坝的整体应用效益的提升。在劈裂式帷幕灌浆法施工过程中,要注重其堤身加固型方案的应用,保证堤身渗漏性的控制,这需要针对堤坝的曲直情况,展开钻具的积极选择,保证一系列的布孔模块的优化,进行堤坝轴线的优化,要按照堤身的情况展开孔深的控制,确保堤身填土模块的优化,实现堤身钻入工作的正常开展,确保灌浆工作体系的优化,进行泥浆的粘稠度的控制,确保其压力的优化,进行灌浆模块中相关问题的解决,提升堤身的质量,保证其渗漏模块的有效预防。在低压速凝式灌浆法工作模块中,进行高危水位的抢险措施的应用是必要的。这需要针对其管涌的具体情况,展开相关钻机型号的选择,在工作模块中,进行孔内膨胀物质的有效注入,进行压力的控制,保证水泥浆的有效灌入,实现管涌内部阻力的控制,保证管涌内部水流速度的控制,避免水泥浆的流出,这就需要进行速凝剂的应用,确保水泥浆工作模块的优化。高压填充式灌浆主要用于堤基基础灌浆,亦用于堤身蚁穴、溶洞的填充。用于基础灌浆时,须用50m工程钻机在需灌的堤段从堤顶钻孔,孔距1.5~2.0m,孔深以钻入基础穿过砂层进入砾石层2m左右为宜。灌浆时压力一般为127.40~166.60kPa,套管下到填土层保证堤身干燥,基础部分砂砾层灌入水泥浆,然后逐步提升到土层,以黄泥浆封孔。

在当下灌浆加固模块中,要注重对防渗体的应用场景的控制,比如进行浆砌石重力坝的应用,在大坝的上游展开固结灌浆模块的开展,进行漏洞及其缝隙的堵塞,保证坝体的积极补强,实现其综合防渗性能的优化,保证坝体的整体承载性的优化,保证其坝体的完整性的优化。在大坝下游区域内进行固结灌浆模块的开展,确保下游坝面的漏水情况的避免,实现浆管灌浆模块的有效开展,进行漏水通道的积极堵塞,这需要进行反向灌浆工艺的应用。非常适合拱坝和支墩坝工程,对重力坝工程只有高清扬压力并设排水孔也可采用这种方法时最好是坝前无水。坝面重新剔勾缝,剔缝后,用高标号水泥砂浆干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝,提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融抗风浪淘刷能力。在高压喷射防渗墙工作模块中,要注重对高压射流冲击模块的应用,进行坝基覆盖层的扰动,保证水泥浆的积极注入,实现浆液与被灌溉地层的土颗粒的积极混合,进行防渗墙的应用。在自凝灰浆防渗墙工作模块中,要注重对塑性混凝土墙的应用,进行混凝剂的应用,确保其固壁泥浆模块的有效开展,保证其凝固模块的有效开展,确保墙体的防渗补强模块的优化,这需要进行我国建筑水利工程的广泛引进及应用。垂直铺塑是利用链斗式挖槽机,通过链条及链斗连续挖掘出渣,形成连续的槽孔,并用泥浆固壁,成槽后随即辅设防渗薄膜,回填粘土。挖槽深度一般≤15m,槽宽为15~30cm。适用于砂壤土层,工效较高。水泥土搅拌桩防渗墙。运用深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体并搅拌,使水泥与土体混合,经水泥的水解、水化和离子交换等一系列反应,硬结成墙2002年长江堤防防渗工程中被广泛应用。在帷幕灌浆模块中,通过对胶凝性及其流动性浆液的应用,更有利于岩层裂隙的填补,进一步的提升岩基的自身强度,保证岩基的整体抗渗性的优化,确保其岩基的整体性的控制。在该模块中,孔口封闭灌浆法的应用是必要的,这种方法具备良好的效益性,比如进行GIN灌浆法的应用,保证水利工程灌浆技术体系的健全,实现当下工作效益的提升。GIN法的基本概念是,对任意孔段的灌浆,其能量消耗均为一个定值,这个能量消耗的数值近似等于该孔段最终灌浆压力P与灌入浆液体积V的乘积PV,PV就叫作灌浆强度值,即GIN由于裂隙岩体灌浆时,大裂隙常常注入量大而使用压力小,细裂隙常常注入量小而使用压力高。在灌浆段工作模块中,进行灌浆综合方案的优化是必要的,这需要进行GIN常数的控制,进行裂缝的注入量的控制,进行灌浆压力的优化,这需要进行其岩体地质条件的控制,保证其帷幕体总灌浆量的优化。GIN法在欧美一些国家的工程中应用,取得了较好的效果。我国有许多水利堤坝需要进行防渗处理,堤坝防渗加固尤为重要。因此,提高水利工程堤坝防渗加固技术,对我国水利工程意义重大。

3结束语

防水优化方案范文

关键词:百色水利枢纽水电站设计设计优化

1设计优化概况

百色水电站为地下式水电站,装机容量4×135MW,电站建筑物布置于主坝区左岸。招标设计阶段,除将主变及升压站由地面布置改为地下布置外,电站总体布置维持初设阶段的布置格局。水电站建筑物包括:进水口、引水隧洞、地下主厂房和主变洞及母线廊道、高压电缆廊道、灌浆排水廊道、交通洞、疏散洞、排风竖井等附属洞室、尾水隧洞及尾水渠等。除进水口、引水隧洞、尾水渠及交通洞部分洞段等部位的岩层主要为岩性较差的榴江组硅质岩、硅质泥岩、泥岩外,其余地下厂房洞室即主厂房和主变洞及其附属洞室、尾水隧洞等均布置在岩体抗压强度较高、渗透系数较小但裂隙较发育且出露宽度仅约150m的辉绿岩带内。

招标设计阶段主要进行了以下几个方面的设计优化:

(1)主变和升压站由初设的地面布置改为地下布置。进一步开展了升压配电设备的选型和布置方案的比较,论证了采用地下GIS升压站的合理性,选择了往左岸挡水坝段出线的高压出线方案。

(2)地下厂房设置独立的防渗排水系统。进行了厂区地下洞室群的渗流场分析,设置了独立的厂房防渗排水系统,加强了厂房渗流控制措施。

(3)尾水隧洞布置的优化。进行了电站调保及尾水系统水力学计算,为避免明满流交替,尾水主洞由等断面顺坡式改为变断面上翘式。

(4)地下洞室布置的优化。采用地下GIS升压站方案后,洞室布置从初设的“主厂房+尾闸室”一大一小两洞布置改为“主厂房+主变洞”两大洞室布置。

2建筑物设计优化研究

2.1地下GIS升压站方案的研究

虽然SF6全封闭组合电器(GIS)的性能和可靠性优于常规设备,但鉴于初设阶段时期其设备造价较高,电站升压站型式推荐采用地面敞开式升压站方案,升压配电装置采用SF6瓷柱式断路器和敞开的隔离开关等常规设备。

招标设计阶段,随着技术的进步,GIS技术应用已趋于广泛和成熟,其设备价格已经降低,采用GIS设备也更能适应现代电站“少人值班”的要求,同时考虑到地面升压站高边坡问题较突出,工程运行的安全性和可靠性较差,因此,对地面常规式、地面GIS式和地下GIS式升压站方案进行了深入比较。两个地面方案的升压站均布置在地下厂房顶部山坡开挖形成的平台上。地下GIS升压站方案则是将主变和GIS等设备布置于主厂房下游侧的地下主变洞内,山顶无出线场。

技术上,GIS设备的可靠性、维护检修等性能指标远优于敞开式常规设备。经济上,虽然GIS设备投资相对较大,但在设备、土建、运行费等的综合费用上,地下GIS方案均比两个地面方案省。施工进度上,由于电站发电工期是受大坝施工进度控制,地下GIS方案增加主变洞后并不会影响发电工期。安全性上,地下GIS方案由于无地面升压站的大面积和高边坡开挖,因而在避免高边坡开挖、提高升压站运行的安全性、可靠性方面优越于地面方案。因此,招标设计阶段采用了技术经济条件优越的地下GIS升压站方案。

2.2电站高压出线方案的选择

为选择合理的出线方案,对电站高压出线进行了三个方案的比较:方案一为往左岸挡水坝出线;方案二为往主变洞顶部山坡出线;方案三为往尾水渠上游侧边坡出线。

方案一考虑从主变洞设高压电缆廊道出至消力池左侧137.0m高程平台,然后接进大坝138.0m高程横向廊道,再经坝内电梯井引至左岸坝段下游坝坡214.0m高程出线平台之后出线。设计中曾比较过采用水平廊道加竖井于副厂房右侧位置引至左岸坝段坝址处,然后沿坝坡上至出线平台的方案,但因该方案与大坝施工干扰大、施工安装困难、运行维修不便、投资节省不多而被放弃。

方案二考虑在主变洞右端设电缆竖井直通地面出线场。该方案需在山坡上设有出线场,同时为满足出线场的施工、对外交通及运行检修的需要,需设一条长约240m的出线场对外公路。对外公路布置于尾水平台公路和上坝公路之间,三条公路相对较集中,边坡总高度约达140m,山坡地质条件较差。该方案高边坡问题非常突出,边坡处理工程量大,运行安全性差。

方案三考虑以水平廊道和竖井引线至尾水渠上游侧开挖边坡上的出线场。该方案可减少一定的土建工程量,但220kV出线直接跨右江,其平面位置距大坝消力池较近,跨江高压线高程也偏低,220kV出线以及出线场设备受大坝泄洪雾化影响严重,运行安全难以保证。

安装、运行条件上,方案一的出线设备和线路运行安全可靠、维护方便,但电缆竖井较高,安装有一定难度;方案二的户外设备和线路均能安全运行,但出线场为高差较大的阶梯式布置,运行维护不够方便,电缆竖井也较高,安装也有一定难度;方案三的出线设备安装相对简单,但设备及220kV出线受大坝泄洪影响严重,难以保证运行的安全可靠。投资方面,方案三投资最省,方案一次之,方案二最高。

综上所述,方案二的技术经济评价最差,方案三虽可省投资,但难于保证设备和220kV线路的安全运行,方案一的综合技术经济比较占优,因此选择方案一即往左岸挡水坝段出线为电站高压出线布置方案。

2.3厂房防渗排水系统的设计优化

初设阶段,厂房防渗帷幕与大坝防渗帷幕相结合,防渗帷幕距厂房较远,帷幕的中下部为透水性较强的榴江组地层,所设帷幕难于形成封闭型的帷幕。招标设计阶段,为增加厂房防渗的可靠性,进一步降低地下水位、控制渗透压力、保证洞室围岩稳定,确保电站运行安全,设置了独立的厂房防渗排水系统,即在厂房上游侧及左、右侧设置厂房防渗帷幕及排水幕,防渗帷幕底设至相对隔水层。共布置有两层灌浆廊道和两层排水廊道,左、右侧排水廊道均与灌浆廊道共用,廊道断面宽3.0m,高3.5m。为加强排水效果,厂房左侧廊道排水孔的间距比初设阶段的间距要小。另外,引水隧洞在厂房上游边墙前设置有长约44m的钢板衬砌,钢衬段首部设环形阻水灌浆帷幕,此帷幕与厂房防渗帷幕相连接,以加强防渗效果。厂房上游侧排水廊道布置方案研究中,对其顶层廊道设置的必要性几经反复论证,从渗流场理论计算成果看,不设顶层排水廊道是可行的,但设计中吸取国内外地下厂房工程防渗排水设计和运行的经验教训,考虑到水库蓄水后在库水以及降雨的作用下地下洞室围岩地下水运动的复杂性,从工程运行安全考虑,最终保留了顶层排水廊道。渗流场计算成果表明,优化后的防渗排水系统设计合理,防渗排水效果显着。

2.4尾水系统设计优化

初设阶段,尾水主洞按顺坡布置,从1#尾水支洞末端的宽8m、高9.41m渐变至2#尾水支洞与主洞轴线交线处的宽13m、高25m,此后主洞断面不变。

招标设计阶段对初设尾水隧洞布置方案补充进行了调保及尾水系统水力学计算,成果表明:在常遇洪水位(即50年一遇洪水,大坝控泄流量3000m3/s相应尾水位126.6m)以下额时,尾水主洞为明流状态,过渡过程中除尾水主洞上游端渐变段出现明满流交替外,其余段未出现明满流交替;下游水位在131.5m附近时,发生明显的明满流交替;某些工况下,可能发生较为剧烈的压力(水面)陡升和陡降。

为避免气囊气垫的产生和明满流交替,招标设计阶段将尾水主洞洞底由初设的顺坡改为平底,洞顶由顺坡改为5%纵坡的上翘型,尾水支洞与尾水主洞的连接由初设的顺坡改为反坡。尾水主洞洞高21.5m~26.2m,洞宽在上游端长18.82m段从8m渐变至13m,此后宽度不变。调保及尾水水力学计算成果表明:修改后的尾水系统布置可满足机组调节保证要求,尾水隧洞在常遇洪水时能保持明流状态,不出现明满流交替,尾水主洞中为完全明流或完全满流时,尾水主洞及尾水渠的压力和水位波动均较小。

初设阶段,为满足尾水隧洞的检修需要,尾水主洞出口段预留一道检修闸门槽,以后拟采用临时闸门及临时启闭设备进行挡水检修。经招标设计阶段进一步的方案比较,尾水隧洞的检修考虑采用在尾水渠115m高程平台堆筑临时围堰的方法挡水检修,从而取消了初设预留的检修闸门槽,尾水平台宽度相应减小。

2.5主要地下洞室布置

招标设计阶段地下主要洞室布置的变动主要是由初设的“主厂房+尾闸室”一大一小洞室布置改为“主厂房+主变洞”两大洞室布置。

主厂房长147m,顶拱跨度20.7m,最大高度49m。主厂房总长度比初设增加了13m,主要是因为采用地下GIS升压站方案后机电设备布置所需而增加了副厂房的长度。为减小地下厂房跨度和高度,经机电设备布置优化,厂房顶拱宽度比初设减少了0.5m,厂房宽度由初设的20m缩小为19.5m,厂房高度由初设的50m降为49m。厂房吊车梁上游侧采用岩锚梁,下游侧因母线廊道拱顶距吊车梁底较近,故采用普通带柱吊车梁型式。

主变洞与主厂房平行布置,两洞室间的岩柱厚度为20.5m,约为一倍洞跨,主变洞的上覆有效岩体厚度约为18m,属于浅埋洞室。主变洞长93.8m,宽19.2m,高24.8m。主变洞内设主变室和尾闸室,右端设有一内径4m、高27m的通至地面的排风竖井。根据闸门井布置及闸门检修方面的优化,尾闸室宽度由初设的6m减少至5.4m。

主厂房与主变洞之间布置有4条母线廊道,廊道底高程由初设的与母线层高程平齐抬高为与发电机层高程平齐,廊道宽5.5~6.5m,高5.5~7m。

高压电缆廊道与坝轴线平行,断面宽3m,高4~5.5m,长70m(含洞口段)。137m平台上的电缆廊道宽2.5m,高4.5m,长32m。

交通洞洞口至主变洞段,宽8.0m,高6.5m,与初设相同,主变洞至主厂房段,因运输、安装主变需要,宽度增大至11m,高度增加至9.25m。通风疏散洞为保证与主变洞间有一定的岩柱厚度,比初设右移了9.85m。疏散洞洞宽8m,高6.5m,与初设相同,洞底高程结合副厂房楼层布置情况拟定为137.6m,比初设的139.2m低。因机电布置需要,疏散洞在主变洞至副厂房段需深挖至发电机层高程。

防渗排水廊道及尾水隧洞布置如2.3、2.4所述。

2.6围岩稳定分析研究

初设阶段是在进水塔附近位置进行地应力测试,成果仅有一组,其成果表明,厂房区地应力场是具有垂直方向的构造应力场。招标设计阶段在地下主厂房位置重新进行了地应力测试,其成果表明,厂房区最大主应力近于水平向,量值5~7MPa,方位角45°~72°,倾角-13°~0°,最小主应力量值2~3.5MPa,倾角较大,平均为63°,厂房区属于中等地应力区,且以水平构造应力场为主。两个阶段的地应力测试成果的主要差别在于最大主应力方向不同,方位角也不同。根据地质构造形迹及应变计标定试验成果等综合分析判断,招标设计阶段地应力测试成果比初设成果合理,更具可信性。

地下厂房洞室围岩无大的构造断裂,但裂隙较发育,除初设探明的四组主要节理裂隙外,进一步的地质工作表明,厂房洞室区域内尚存在S3、S4两条构造蚀变带和一条规模较大的节理J163,其中S3和J163从主厂房和主变洞之间通过。S3、S4构造蚀变带宽0.2~0.5m,组成物为构造蚀变辉绿岩,胶结好、强度高,但具有易风化和遇水易软化特点。J163节理充填8~15cm厚的方解石、岩屑及泥岩,呈闭合~稍张状。构造蚀变带及节理的发育对洞室的围岩稳定存在不利的影响。

鉴于地下洞室布置方案改变、地应力测试成果不同、地质条件的进一步探明,招标设计阶段,对地下厂房洞室围岩稳定重新进行了有限元分析计算研究。计算中,模拟了洞室围岩中的主要裂隙及其组合、渗流场作用、不同的开挖程序及支护措施,并采用实测地应力场进行计算,成果表明:主厂房、主变洞、尾水主洞的顶拱及主厂房上游边墙的塑性区均较小,只有2~4m;地下洞室的位移不大,均属于正常值范围;因主厂房与主变洞之间的岩柱厚度较小且受S3和J163影响,局部部位塑性区、拉损区较大,需加强支护;在采用喷混凝土加系统锚杆、局部采用张拉锚杆或预应力锚索加固的支护措施以及推荐采用的地下洞室开挖支护程序的情况下,洞室围岩稳定是可以保证的,洞室布置是可行、合理的。

3主要问题的探讨

经过多方案的研究、多专题的论证和多方面专家的咨询,招标设计阶段百色水电站建筑物采用了上述优化后的设计方案,现提出对其中几个问题的看法,与同仁们探讨,期望能在工程实施阶段有关方面决策参考。

3.1主厂房下游侧采用岩锚梁的可行性和必要性

初设阶段,母线廊道底高程与母线层平齐,母线廊道与尾水管间的最小岩柱厚度约8m。招标设计阶段,考虑到洞室围岩裂隙较发育,同时结合机电布置需要并方便交通和运行管理,将母线廊道底高程抬高至发电机层高程,以加大母线廊道与尾水管间的岩柱厚度,但母线廊道抬高后,母线廊道拱顶已接近于吊车梁底高程,因此,主厂房下游侧采用了普通的有柱吊车梁型式,柱底座落于水轮机层高程。

采用普通有柱吊车梁,需等到厂房开挖完成后或柱基础有持力岩基后才能开始浇筑柱和吊车梁,而采用岩锚梁可在地下厂房开挖至中部时(高出发电机层高程约5m)即可开始进行岩锚梁锚杆及混凝土施工,这样可提前安装吊车、提早投入使用,为洞室下部的开挖、机电安装及混凝土浇筑提供方便,加快施工进度,缩短施工工期(经分析并参照其它工程的经验,可缩短工期约3~4个月),降低工程造价。因此,研究主厂房下游侧采用岩锚梁方案是很有必要的。

要采用岩锚梁,可考虑将母线廊道降低至母线层,保证廊道顶至岩锚梁底有足够厚度的岩体,廊道与尾水管之间的岩柱稳定通过选择合理的施工程序并加强支护措施予以保证。另外也可考虑在现方案情况下,在母线廊道洞口处设支承吊车梁的城门拱结构(洞口处机电布置需相应作调整),这样吊车梁可按常规岩锚梁设计。值得注意的是,在本工程地下厂房围岩裂隙较发育的地质条件下,需深入研究围岩开挖变形对岩锚梁锚杆受力的影响,并采取相应措施保证围岩稳定及岩锚梁锚杆受力的可靠度,以保证岩锚梁的使用安全。

3.2取消蜗壳钢管伸缩节的可行性

从消除因温度荷载、温度变化或不均匀沉陷等原因可能引起钢管的附加应力的角度出发,招标文件中,厂房蜗壳压力钢管设置了伸缩节。

设置伸缩节固然有其优点,但必然增加投资,增加制造、安装和维修的困难。本工程不是高地温地区,压力钢管又是深埋于辉绿岩体内的地下埋管,辉绿岩无断层通过,地下环境中温度变幅也较小,钢管外包的混凝土是在围岩变形稳定或基本稳定后才进行浇筑,因此,温度荷载和温度变化引起的应力较小,地基产生不均匀沉陷的可能性很小,混凝土干缩或膨胀产生的应力可通过工程措施控制在较小的范围内。因此本工程取消伸缩节是可行的。国内近几年施工的地下厂房工程,大多也不设伸缩节,这也是可以借鉴的。

3.3钢纤维喷混凝土技术的推广应用

对于本工程是否应用钢纤维喷混凝土问题,各方面的观点不尽相同。笔者认为,钢纤维喷混凝土与一般喷混凝土相比,具有良好的韧性、延展性、耐磨性和抗裂性,同时具有简化施工、加快施工进度的优点,并具有较好的施工安全性,可以缓解围岩应力重分布造成的破坏,采用钢纤维喷混凝土和锚杆、锚索相结合作为永久支护,可获取良好的支护效果和经济效益,应推广应用。

本工程地下洞室围岩支护中可考虑采用钢纤维喷混凝土技术,特别是在大跨度洞室的顶拱和边墙、不良地质部位、围岩产生较大塑性区和拉损区部位、交叉洞口部位及变形较大的部位,采用钢纤维喷混凝土是适宜的、有效的。应用钢纤维喷混凝土除需进行理论研究外,尚应进行现场试验,以检验施工工艺及喷射效果,测试钢纤维喷混凝土力学指标,确定最佳配合比,验证适宜性,从而保证钢纤维喷混凝土施工的质量,发挥有效的支护效果。

3.4雾化问题研究

防水优化方案范文

关键词:土石围堰;过水围堰;枯水期;汛期

Abstract:theearth-rockcofferdam,duetoitssimplestructureform,tospeeduptheconstructionprogressofadvantage,itinthewidelyusedinwaterconservancyandhydropowerprojects,butforthefloodstagediversionofwaterorriverproject,itsexistenceisbigandcannothaveshortcomings,suchaswater;AndwatercofferdamhassetupafileinsouthChinaisusedingreatquantitiesinthebed,forlargeflowriverfloodseasontowaterintheproject,itsadvantageisobvious.Thisarticlethroughthejialingrivergiantpavilioncofferdamschemeoptimizationhydropowerstationexamples,thispaperexpoundsthecofferdamwaterthanthegeneraltheadvantagesofearth-rockcofferdamforsimilarengineeringandthejialingriverupstreamotherwaterconservancyandhydropowerprojects,theconstructiontoprovidethereference.

Keywords:earth-rockcofferdam;Watercofferdam;Water;Floodseason

中图分类号:TM622文献标识码:A文章编号:

1、工程概况

巨亭水电站位于陕西省汉中市宁强县境内嘉陵江干流上,是一座以发电为主要目的的径流式电站,枢纽由重力坝、泄洪闸、发电厂房及开关站组成,正常蓄水位为599.0m,最大坝高40.0m,总装机容量40MW,砼总量约14万m3。

嘉陵江流域属北亚热带季风气候区,气候温和,雨量充沛,年降水量为700~1000mm,但流域内降水年内分配极不均匀,多集中在汛期5~10月,约占全年降水量的87%,尤其集中在7~9月份,约占全年降水量的60~70%。

嘉陵江上游干流洪水由暴雨形成,洪水特点是涨水快、退水漫、峰高量大,年最大流量在5~10月都有发生,大洪水多发生在6月下旬~9月,年最大流量发生在7月和9月的居多,巨亭水电站分期洪水成果表见表1-1:

2、围堰方案

根据嘉陵江流域的降水及年最大流量的特点(年内降雨量87%集中在5~10月,年内最大流量5~10月都有发生),巨亭水电站导流采用枯水期全段围堰、隧洞导流方式,导流时段为11月至次年4月,即施工时段为枯水期11月至次年4月,而5~10月不安排施工。导流流量为11月至次年4月5年一遇最大流量,即4月份5年一遇洪水流量417m3/s。

原设计围堰堰型采用土石围堰,堰顶高程589.00m,顶宽6m,背水坡坡比1:1.5,迎水坡坡比1:1.75,迎水坡采用块石护面,堰基采用高压摆喷灌浆防渗(河床覆盖层7~14m),堰体采用粘土心墙防渗。

该围堰方案虽然具有结构形式简单,便于加快进度的优点,但综合施工进度和工程投资考虑,土石围堰存在以下缺陷:

2.1嘉陵江洪水的特点决定本工程只能在枯水期施工,枢纽工程不可能在一个枯水期完成全部工程,本方案就面临着要在两个枯水期均要进行大江截流和围堰施工,增加工程投资;

2.2由于土石围堰水下部分较难拆除,势必在汛期河道过水时将未拆除的堰体冲淤于已完成的建筑物内,造成二枯恢复清淤成本增加;

2.3二次截流、围堰施工(截流、防渗施工、堰体填筑等)和建筑物内淤积清理等均要在“二枯”有效施工时段内进行,均要占用宝贵的枯水期施工时段,加大了本来工期就很紧的工期压力,给工程造成很不利的影响。

从以上分析可以看出,枯水期全段土石围堰施工方案存在很多不足,要在“二枯”施工期内进行二次围堰施工,同时加大了基坑清淤量,占用了“二枯”宝贵的施工工期,还加大了工程投资,所以对枯水期全段土石围堰施工方案进行优化势在必行。

3、方案优化

围堰方案优化主要从以下两点考虑:一要尽量少占用或者不占用“二枯”有效施工工期,减少“二枯”工期压力;二要减少围堰工程量,减少基坑清淤量,从而减少投资。

本着这一主导思想,并借鉴以往类似工程成功经验,经反复思考、论证,最终确定采用汛期过水围堰、枯水期过水围堰上加土石子堰挡水的施工方案。具体方案如下:先按照原施工方案,在第一个枯水期时,完成河床截流,在临时围堰堰顶上游加作防洪子堰,将围堰填筑至可拦挡11月至次年3月的5年一遇洪水标准高程(即222m3/s流量,对应高程为582.7m),并完成堰基防渗施工。再在已完成的堰体表面加做0.7m厚砼面板,下游坡脚布置防护格宾网,保护该部位堰体在汛期过水后不破坏。在3月底之前完成过水围堰以上土石子堰及防渗,使之能够抵御4月份5年一遇洪水(流量417m3/s,对应高程588.5m),在进入5~10月份汛期过水前全部拆除过水围堰以上土石子堰,汛期过水围堰过水,在进入“二枯”(11月份)施工期后,过水围堰即可抵御11月至次年3月洪水,还需在3月底前再次完成上部土石子堰,就能保证“二枯”正常施工。

本方案的优点如下:

3.1“二枯”期间,当进入11月份后,过水围堰就可抵挡11月至次年3月5年一遇洪水,不用进行二次主河床截流,并且过水围堰有效保护了堰基的防渗体,不用进行防渗施工,可为“二枯”施工节约30~45天施工工期,减小了“二枯”施工压力;

3.2砼面板对于堰体下部进行了有效的防护,避免了该部位回填土石方受水流冲刷进入基坑,而且过水围堰比原河床高,可拦截河床推移质以及部分悬移质,减少了河床泥沙在建筑物内的淤积;

3.3减少了投资。原方案和优化方案的经济比较见表2、表3。

表2原围堰方案(土石围堰)直接投资

表3优化围堰方案(汛期过水围堰)直接投资

通过上表可以看出,土石围堰方案直接投资为810万元,优化后过水围堰方案直接投资640万元,优化方案比原土石围堰方案节约直接投资约170万元,降低了工程投资。