施工期封堵、蓄水设计大纲

初步设计阶段水电建设项目 施工期封堵、蓄水设计大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1995年2月

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水电站初步设计阶段 施工期封堵、蓄水设计大纲

主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员:

勘测设计研究院

年 月

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目 次

1. 引 言 ..................................................... 4 2. 设计依据文件和规范 ......................................... 4 3. 设计基本资料 ............................................... 4 4. 施工期封堵时段及设计流量确定 ................................. 5 5. 导流建筑物封堵设计 ......................................... 5 6. 施工期封堵蓄水 ............................................. 7 7. 应提供的设计成果 .......................................... 10

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1. 引 言

工程位于 , 是以 为主, 等综合利用的水利水电枢纽工程。正常蓄水位 m, 最大坝高 m, 总库容 m, 电站总装机容量 MW, 年发电量 kW·h, 灌溉面积 km。通航 t级船队(舶)。

本工程可行性研究报告于 年 月审查通过, 选定坝址为 。 本工程采用 截流方式。

2. 设计依据文件和规范

2.1 有关工程文件

有关本工程主要文件有:

(1) 工程可行性研究报告； (2) 工程可行性研究报告审批文件； (3) 初步设计任务书；

(4) 施工导流和截流模型试验报告。 2.2 主要设计规范

有关的设计规范主要有:

(1) 水利水电工程施工组织设计规范(SDJ338-89)试行； (2) 水利水电工程设计工程量计算规定(修改稿)； (3) 水利水电工程初步设计报告编制规程(DL 5021-93)。

3. 设计基本资料

3.1 与有关蓄水项目的施工进度及导流工程封堵计划 3.2 库区征地移民和清理要求及计划

提示:要求施工期封堵底孔后水库临时蓄水回水影响范围内的库区征地、移民适建及清理工作。 2

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3.3 水文资料

(1) 河流水文特性, 枯水期(5-10)年重现期各月或旬的平均流量； (2) 河流冰槽, 开始结冰和流冰日期； (3) 低水位水库库容曲线； (4) 典型年洪水过程线(平水年)； (5) 蓄水后坝体渡汛标准及措施； (6) 河道通航及下游灌溉、供水等要求； (7) 河道漂水、过鱼及流冰要求。 3.4 施工区气象资料

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3.5 水工建筑物布置及其温控设计

3.6 混凝土和基岩物理力学指标及混凝土配比试验指标 3.7 施工导流规划

4. 施工期封堵时段及设计流量确定

4.1 水文资料分析 对河流水文特性、气象资料等进行分析 4.2 施工期封堵时段及下闸设计流量确定

提示:施工期封堵时段及下闸设计流量标准, 应包含两个内容, 其一是下闸临时封堵导流建筑物进口或进出口, 为封堵导流建筑物或导流建筑物改建的施工创造条件。下闸时段及设计流量标准采用(5-10)年重现期的月或旬的平均流量。其二在封堵导流建筑物或导流建筑物改建施工期时段内, 设计流量标准应采用该时段内(5-20)年重现期洪水标准作为施工时段的设计流量标准。

5 导流建筑物封堵设计

提示: 临时导流建筑物的隧洞、涵管、底孔等, 若不与永久泄水建筑物结合,后期均要封堵, 若与永久泄水等建筑物结合, 有时亦需临时封堵,以便进行导流泄水建筑物改建施工 5.1 导流建筑物封堵方式

提示: (1)筑围堰, 水上封堵方式: 水深较浅, 可用填筑围堰方法封堵。 (2)留门槽、水下封堵方式: 在导流建筑物前沿设封堵门槽, 采用钢闸门和钢筋混凝土叠梁门下闸, 而后填混凝土封堵。 (3)混凝土塞封堵是作永久挡水作用, 应进行各种受力计算。 5.2 封堵方案布置原则及封堵建筑物设计 5.2.1 封堵方案布置原则

(1) 封堵建筑物布置应与工程闸、坝防渗布置相适应； (2) 封堵应充分利用永久工程的设施、布置条件；

(3) 封堵建筑物施工, 结合封堵要求, 应优选使用临时施工设备及结合与永久工程场地布置, 合理安排封堵程序及场地布置；

(4) 封堵闸门型式选择, 应充分考虑封堵闸门运行条件及制造水平。 5.2.2 封堵建筑物设计内容

(1) 根据封堵方式及封堵建筑物部位确定建筑物级别；

(2) 根据封堵建筑物施工进度及导流规划水力学计算成果, 确定封堵建筑物设计水头； (3) 根据封堵建筑物运行条件, 进行荷载分析；

(4) 根据封堵建筑物封堵方式, 选择封堵建筑物结构型式, 按抗剪和稳定要求确定封

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堵段长度及围堰尺寸。

提示: 对水下封堵方式, 如导流洞、涵管及埋件临时底孔封堵, 混凝土堵头在永久挡水水头及其它荷载作用下, 孔洞和坝体(或孔壁)周边应全孔封堵, 其土封堵长度可近似按下式估算: L(KP)/(Arfc) 式中: K安全系数, 一般取: 1.1～1.3； A导流洞断面积, m； r混凝土单位体积重, t/； f混凝土与岩石摩擦系数, 一般为:0.6～0.65； p作用水头推力, N； 导流洞周长, m； c混凝土与岩石的粘结力, 一般为:50～200KN/m。 对水上封堵方式, 可根据设计挡水水头, 在满足防渗及稳定条件下, 采用工程类比拟定围堰断面尺寸。 2325.3 封堵措施设计

5.3.1 常规封堵措施 混凝土封堵段的冷却与接缝灌浆

(1) 封堵混凝土温控计算, 确定封堵混凝土分块分层, 浇筑温度及一、二期冷却计算及措施；

(2) 封堵混凝土回填、固结灌浆措施研究； (3) 封堵块混凝土接缝灌浆系统设计； (4) 施工排水措施研究；

(5) 止水、止浆型式及布置研究。

5.3.2 采用微膨胀混凝土封堵措施简化二期冷却和接缝灌浆, 加快施工进度 (1) 封堵混凝土温控计算, 确定封堵混凝土分块分层浇筑温度及基础温差； (2) 封堵混凝土膨胀计算, 以补偿温度应力并形成一定的预压应力。所需膨胀量可按下式估算:

gg1g2 (1) g1△tp/(KKDR) (2) 式中: g封堵混凝土所需膨胀量(×10)； g1封堵混凝土防裂要求的最小膨胀量；

g2防止接缝张开,产生所需预压应力的膨胀量。一般10×10的微 膨胀应变可产生0.1MPa的预压应力； 混凝土线膨胀系数； △t基础温差, ℃； P混凝土极限接伸值；

K抗裂安全系数, 一般1.3～1.8；

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KP混凝土应力松驰系数, 一般0.5～0.7； R基础约束系数, 一般0.6～1.0。 (3) 封堵混凝土回填与固结灌浆措施研究； (4) 封堵混凝土施工排水措施研究；

(5) 封堵混凝土止水、止浆型式及布置研究； (6) 观测项目及仪器埋设布置研究。 5.4 封堵建筑物施工 5.4.1 混凝土堵头施工。 (1) 施工条件、特性分析；

(2) 施工方法论证及主要施工设备选择；

(3) 结合临时、永久建筑物布置条件, 布置施工场地； (4) 根据封堵蓄水要求, 安排封堵建筑物施工进度。 5.4.2 封堵围堰施工

6 施工期封堵蓄水

6.1 蓄水历时、时段的确定

提示: 施工期水库蓄水, 是指工程尚未按设计规模建成就封堵或关闭导流设施进行蓄水,其目的为使工程提前发挥效益,为水库过渡到正常运行创造条件。 6.1.1 蓄水设计依据

(1) 国家对工程投入运行受益期限的要求；

(2) 综合考虑河流水文特征、施工进度、下游供水和库区淹没等各有关因素, 提出施工期蓄水安全的条件, 保证工程安全和主体建筑物正常施工；

(3) 施工期蓄水设计应和导流建筑物封堵统一考虑, 以满足施工期各期蓄水计划, 保证及时、充分地发挥工程效益。 6.2 水库蓄水设计要求 6.2.1 确保蓄水后工程安全

(1) 工程进度和建筑物高程, 规模均应达到水库蓄水后相应防洪标准；

(2) 对已建成的水下工程, 水库蓄水后无法进行处理, 均应在水库蓄水之前全面的进行质量检查和处理, 如闸门设施试运行, 坝基帷幕灌浆, 坝体纵缝和拱坝封拱灌浆等都应在蓄水之前施工结束；

(3) 建筑物的稳定及应力条件设计应验算, 保证蓄水后建筑物的正常运行。 6.2.2 要有可靠的渡汛泄洪措施, 便于未完工程的安全施工。

6.2.3 在蓄水期保持下游最低用水水位要求, 对保证下游工、农业以及人民生活用水、通航、放木用水等, 应有切实可行的措施。 6.2.4 蓄水前要处理好库岸渗漏, 塌方的地段。

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6.2.5 对库区移民迁建及清理工作, 根据水库水位变化分期分批进行工作。

6.2.6 蓄水计划应与各受益部门的实施计划相适应, 避免造成过早或过晚蓄水造成不必要损失。

6.2.7 当水库具备蓄水条件时, 应对工程所有观测和监测设备做好准备, 以利蓄水时进行观测和监测, 确保运行安全, 还需组织工程验收, 验收合格后方可正式封孔蓄水。 6.3 蓄水期间临时拦洪的洪水标准及泄洪措施 6.3.1 蓄水期间临时拦洪的洪水标准的选用。

提示: 根据坝体升高而形成的拦洪蓄水库容和对下游城镇居民点、厂矿的影响,如同样库容, 峡谷高坝与平原丘陵区低坝工程, 土石坝工程, 要比混凝土坝工程选得高一些 6.3.2 蓄水期间的泄洪措施设置原则

(1) 泄洪措施设置: 应根据挡水建筑物的施工进度, 已有可泄洪建筑物的情况及可供防洪库容等因素综合研究后确定；

(2) 蓄水期间泄洪设施尽量与永久泄水建筑物及下游供水设施相结合, 不能结合永久泄水建筑物时, 必须设置临时泄水建筑物；

(3) 允许过水混凝土坝、砌石坝、泄洪时为利用未完坝体缺口, 坝面进行泄洪； 对不允许过水当地材料坝, 利用坝下涵管、隧洞、溢洪道等泄洪。

6.4 水库蓄水断流期间应满足下游工农业用水、生活用水、发电、通航要求

6.4.1 蓄水设计之前, 应充分调查研究, 掌握各河段的下游用水要求及控制条件, 水库蓄水应合理解决供蓄的问题。

6.4.2 水库水位与尚未升到永久放水建筑物能泄水时的死库容充蓄阶段, 供水设施应与正常运行的永久建筑物相结合。

6.4.3 若不能与永久建筑物结合, 必须设置临时供水设施。

提示: 一般采用水泵抽水, 倒虹吸管, 坝下河道设临时拦河坝蓄水, 使用或在封堵导流建筑物的闸门留孔, 以及设临时旁道管等。 6.5 水库蓄水设计

水库蓄水设计分两部分: 第一部分是从下库蓄水至开始发挥效益阶段, 主要制定确保施工安全和到达设计标准的蓄水计划。第二部分从开始发挥效益到水库建成。 6.5.1 水库蓄水计算所需要资料:

(1) 水文资料 一般工程应有二十年以上分月径流系列, 对垫底库容较小, 或在主汛期内蓄水受益的水库, 必须有二十年以上旬径流系列； (2) 水库库容曲线；

(3) 工程泄流、导流设施的泄流曲线及其运行条件； (4) 施工洪水及过程线；

(5) 施工蓄水期各用水部门用水过程及最低水位要求；

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(6) 施工总进度计划； 施工期库区移民安置和底清理计划； (7) 水库近期受益计划；

(8) 各综合利用项目经济效益资料。 6.5.2 蓄水计算标准和计算内容

提示: 一般施工期水库蓄水采用P=75%～85%保证率的入库水量计算, 特别重要工程, 可酌情提高保证率。 计算方法分为两种情况: 第一种情况先拟定受益时间, 通过计算确定开始蓄水时间。另一种是先拟定开始蓄水时间, 计算确定受益时间。 6.5.3 计算方法和步骤 (1) 入库水量分析

提示: 入库水量分析包括入库总水量分析和入流过程计算。随着水库的来水量, 库容利用水量的差异, 蓄水历时有一年以内和超过一年两种情况。蓄水历时不足一年的水库可以直接从径流系列中摘取各年蓄水时段入库水量进行频率分析。历时超过一年的水库需要将蓄水期分成小于或等于一年若干时段, 每段分别作入库水量频率计算； 再进行组合, 最后得出整个蓄水期入库水量频率曲线。 (2) 水库蓄水过程计算；

根据水量平衡原理作水库调蓄计算, 计算中要充分考虑蓄水过程的水量损失。

提示: 主要是渗漏损失, 月损失率值可参考已建类似水库的观测数据拟定, 无资料时可依据地质情况在0.9%～2.5%之间选用。进行水库施工期蓄水调节计算和绘制蓄水水位过程线。 (3) 蓄水安全计算；

提示: 按着计算蓄水水位过程进行蓄水。对于工程施工进度和移民搬迁进度能否满足蓄水计划要求, 必须进行蓄水安全计算, 然后作出判断。主要是验算蓄水以后最高洪水水位是否超过安全容许值。

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(4) 以蓄水保证率为计算标准的计算方法；

提示: 先确定开始蓄水月份, 从每年的开台蓄水月份开始, 进行蓄水调节计算, 算到自开始发挥效益的水位为止, 得到各个蓄满垫底库容的时间。按迟早次序排频率, 绘制蓄满时间保证率曲线。根据设计蓄水保证率, 蓄满时间保证率曲线查出蓄满垫底库容的时间。此法适用于封堵后蓄水不受控制的水库, 对其他重要水库, 要先计算安全蓄水位历时曲线或计算蓄水过程线作为限制条件, 再计算蓄水保证率进行校核。 (5) 经济效益计算

提示: 经济效益是指施工期蓄水与水库建成后蓄水比较所增加的经济效益。效益大小显然与提前蓄水这段时间水库充蓄利用水量成正比。

7 应提供的设计成果

7.1 报告与计算书

(1) 封堵措施工程量计算。 (2) 导流孔洞封堵报告。

(3) 施工期水库蓄水设计报告、计算书。 7.2 图 纸

(1) 封堵措施布置图。

(2) 施工期水库蓄水设计曲线及图表。 7.3 封堵措施的施工技术要求。

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