分水江水库施工组织设计方案.doc

分水江水库施工组织设计方案(1)目 录第一章 工程概况1.1 工程概况分水江水利枢纽工程位于分水江干流中游河段，坝址在浙江省桐庐县分水镇上游2.5km的五里亭，距桐庐县城约37km，距杭州市约105km。分水江水利枢纽属等大（2）型工程，工程任务是以防洪为主，结合发电，兼顾灌溉、供水和旅游等综合开发利用。分水江位于浙江省西北部，是钱塘江下游左岸的最大支流，属山溪性河流，洪水暴涨暴落。主流上游称昌化江，与支流天目溪汇合后称分水江。坝址以上集水面积2630km2，主流长122.7km。水库总库容19260万m3,电站装机容量2×15MW，多年平均发电量6837万kw.h.坝址以上建有中型水库2座。一为天目溪支流六都溪上的英公水库，集水面积81.3km2,总库容3210万m3;二为昌化溪上的青山殿水利枢纽，坝址以上集水面积1420km2,总库容5600万m3,防洪库容890万m3,水电站装机容量为40MW,于1998年1月开始蓄水，同年6月投产发电。枢纽采用河床式电站布置型式，主要建筑物包括拦河坝、泄洪闸、发电厂及升压站等。（1）拦河坝、泄洪闸：拦河坝采用混凝土重力坝，坝顶高程52.2m，拦河坝坝顶长度268.5m，坝顶宽度9.0m。溢流坝段长138.0m，最大坝高34.7m，坝基宽度33.0m；两岸非溢流坝段长76.0m，上游面铅直，下游坝坡1：0.7；电站厂房坝段长54.5m。坝体采用C15混凝土，溢流面为C25混凝土，上游面为C20混凝土，坝体横缝设止水。 泄洪闸布置在溢流坝段坝顶，共9孔，每孔净宽12m，长33.0m，闸墩厚3.0m。溢流堰面采用WES型实用堰型，堰顶高程35.0m。堰顶设有9扇12m×16.2m的露顶式弧形钢闸门，由液压启闭机启闭，9孔泄洪闸共用一扇检修钢闸门。下游采用戽式消力池戽流消能，戽池长30.0m，池深3.5m，坎高1.5m，底板采用C30钢筋混凝土现浇结构，厚2.0m。戽后接C20钢筋混凝土护坦，长30.0m，护坦末端设抛石防冲槽与河道相接。消力池和护坦两侧分别设有导墙，长62.0m。（2）发电厂房主厂房全长54.5m,主机房布置在主厂房右端，长32.0m，安装2×15MW灯炮贯流式水轮发电机组，机组间距14.5m，水轮发电机中心轴高程19.6m，主机房运行层高程29.7m。装配场布置在主厂房左端，长22.5m，地坪高程39.6m。主厂房内安装1台63/20t电动双梁桥式起重机，行车跨度15.0m。机组间及主机房段间均设有永久性伸缩缝。 副厂房长19.87m，宽12.48m，布置有中控室、开关室、电工实验室、通讯室、电缆层等。 升压站地坪高程39.45m，占地面积40.0 m×17.1m，内设1台主变压器、110KV出线构架及户外配电设备。 电站进水口进口底高程18.0m。进水口设检修门和拦污栅各一道，分别配有坝顶门机和清污机。进水口前设有拦沙坎，坎顶高程33.0m。机组尾水管出口设事故检修门，配固定式启闭机，尾水管出口底高程16.9m，经1：5的倒坡与下游河道衔接。 枢纽施工分三期，一期围靠左岸3孔泄洪闸、厂房段和左岸重力坝段，右岸束窄河床导流，汛期允许基坑过水；二期围靠右岸6孔泄洪闸和右岸重力坝段，左岸溢流坝段缺口泄流，汛期允许基坑过水；三期围缺口段，右岸导流底孔导流。纵向围堰一、二、三期相结合，采用砼重力式，其中心线与泄洪闸靠左岸第4个闸墩中心线重合，长285m，顶宽2.53m，上部为2.53m宽的矩形，下部为9.5m或15m宽的矩形。纵向围堰顶高程：上游段35.5m，与坝体结合段高程为35.5m，下游戽式消力池与护坦段为35.5m，护坦出口至纵向围堰末端由34.0m降至33.2m。纵向混凝土围堰已于2001年11月开工，2002年6月完成。本合同主要工程量有：砂砾石开挖7.71万m3，石方开挖13.3万m3，砼浇筑15.4万m3，固结灌浆1.02万m，帷幕灌浆0.32万m，浆（灌）砌块石0.65万m3，石渣（砂砾石）回填3.41万m3，钢筋制安3180t，钢结构制安136 t。1.2 水文气象和工程地质（1） 水文气象条件分水江流域属亚热带季风气候区，雨量丰沛，四季变化明显。34月初春季节，地面盛行东南风，多降连绵细雨。57月春末夏初，暖湿太平洋高压气团渐向大陆推进，锋面常在流域上空停滞或摆动，造成连续降水，降水强度大且量多，俗称梅雨。79月盛夏季节，天气炎热，盛行偏南风，多雷阵雨和台风雨。1011月秋季，天气以晴朗少雨为主。122月寒冬季节，地面盛行偏北风，气温低，会出现雨雪天气。设计流域多年平均降水量1654mm。其年内分配不均且年际变化明显，最丰年（1954年）2596.2mm，最枯年（1978年）1106.6mm。丰枯之比2.35倍。气象特征值见表1-1.表1-1 桐庐站地面气象特征值表项目份月一二三四五 六七八九十十一十二全年平 均 气 温（ ）4.35.49.916.120.924.528.828.223.417.912.16.316.5极 端 最 高 气 温（）26.128.533.834.737.337.641.041.739.335.029.524.341.7极 端 最 低 气 温（ ）-9.4-9.5-2.7-1.28.012.417.817.210.22.0-3.7-8.7-9.5平 均 相 对 湿 度（ ）76787878798277788381797578.7平 均 降 水量（ mm ）62.499.8135.8154.4184.8212.3135.7117.7149.492.863.147.61654最大一日降水量（mm）47.363.649.392.686.1153.4109.0141.8151.8143.575.445.0153.4日 降 雨 量 1 0 mm天 数1.93.44.75.46.56.44.23.84.62.82.01.63.9日 降 雨 量2 5 mm天数0.20.81.21.52.22.71.61.31.91.00.50.11.3日 降 雨 量5 0 mm天 数0000.20.30.70.30.30.40.2000.2坝址区分期洪水不同设计频率成果见表1-2.（上游青山殿水库对非汛期洪水基本无调洪作用，台汛期、梅雨期洪水则考虑青山殿水库的调洪作用）。表1-2 坝址分期不同频率设计洪峰流量表 单位：m3/s时 段频 率P=2%P=5%P=10%P=20%P=33.3%非汛期 (9月1日11月30日)1070非汛期 (11月1日次年1月31日)494非汛期 (10月1日次年2月28日)20101480962非汛期 (10月1日次年3月31日)265021401610非汛期 (10月1日次年4月30日)348026302030梅雨期 (5月1日7月31日)711554224220台风期 (8月1日9月30日)6300486037702670水库坝址水位流量关系、厂址（厂房尾水出口处）水位流量关系、水库水位与库容关系表、坝址历年各月平均流量分别见表1-3、表1-4、表1-5 、表1-6。表1-3 坝址水位流量关系表水位 (m) 流量 (m3/s) 水位 (m) 流量 (m3/s) 27.53235.0485028.09435.5541028.520436.0600029.035136.5663029.553337.0729030.077337.5798030.5104038.0869031.0136038.5952031.5171039.01050032.0209039.51150032.5248040.01255033.0290040.51360033.5335041.01470034.0382041.51585034.5432042.017050表1-4 厂址水位与流量关系表水位 (m)流量 (m3/s)水位 (m)流量 (m3/s)27.44128.4247.527.664.828.630127.898.428.835528.0141.829.041028.2193.429.2470表1-5 水库水位与库容关系表水位（m）面积（万m2）库容（万m3）水位（m）面积（万m2）库容（万m3）3177.3519842944.0341733295.87284431089.13519033114.39389441236.26635434132.91513451375.68765935174.52666461510.64910236233.22869471632.441067337308.991139481755.581236638401.841494491880.051418439535.101960502005.861612740669.882562512133.01819641806.193299522261.4720393表1-6 坝址历年各月平均流量表 单位：m3/s年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年195230.013814142.117914516058.224930.217.411.4100195317.880.011836.322.527034.822.873.791.713947.679.0195418089.757.813448952927610318.27.1810.722.7160195527.258.711113394.828386.035.425.05.817.945.5372.519568.678.3916458.320912138.119620334.47.914.1488.1195738.869.379.296.3196.224.696.855.845.433.215.630.465.3195811.523.991.711418533.57.2916.278.771.817.27.5355.019598.9015248.716215720847.715.373.56.8326.531.077.1196038.315.217211919418233.320469.214.938.519.091.9196125.565.111556.610319911.073.715014421.710.481.1196217.718.229.375.010716051.311212066.429.319.567.319639.146.9015.669.020415436.553.115414.130.616.863.7196460.359.973.110860.711921.919.922.862.616.68.2852.619655.5567.463.712666.858.720.977.727.551.425.755.553.8196634.749.792.822568.491.41606.6524.14.246.9723.365.5196718.556.512613423837.729.44.652.492.8113.46.5855.819684.8415.128.779.219726.894.215.027.715.55.6533.745.5196952.055.590.864.368.694.335120711228.010.06.9695.6197011.233.215775.512916616157.319139.832.429.890.4197121.043.175.491.687.927211.913.41091108.527.1570.619726.5012042.041.377.737.317.719528.591.781.527.263.8197348.121212416533527865.713.824534.67.473.4112619747.7344.542.075.096.676.022712110.624.937.852.468.3197531.611961.510912512199.015876.912078.578.098.0197614.627.312810611912370.117.043.423.622.618.759.4197754.353.541.217128228969.049.723624.713.112.9108197832.849.549.297.092.954.429.18.6217.110.58.517.0637.9197911.918.048.310581.862.664.656.380.510.95.615.7346.019807.7412.917990.164.317714930775.631.512.68.9893.5198113.741.912311347.334.817310310512018825.990.8198215.669.213170.744.510711568.926.714.472.528.463.6198317.615.445.017526240829718.238.715922.012.1123198417.485.810112762.033412857.312526.119.517.791.1198522.878.320441.665.810795.275.611339.949.322.776.2198612.522.957.016768.212888.132.079.246.724.711.561.4198722.328.518117278.680.219393.271.633.860.916.486.3198811.195.813542.596.119119.192.974.113.53.971.7864.4198929.459.769.313420912218159.014222.319.311.688.3199027.810480.210711314767.829.218532.476.319.381.7199157.665.114419415219522032.358.711.48.277.4895.5199214.219.819959.369.487.510441.911616.710.110.762.6199345.630.911353.913115023822033.730.254.827.294.7199424.084.864.484.534.536816.837.020.518.28.5541.466.1199558.633.977.914915335815712.98.8246.65.303.8988.7199612.711.016784.625.140645546.625.626.414.79.2110719977.3225.727.539.035.921.823517234.214.671.673.763.8199813511015912311118598.939.828.527.07.729.5886.1多年 平均29.458.498.910413016611574.682.440.531.220.579.3（2）工程地质a. 地形一貌坝址位于分水镇以北2.5km的分水江干流峡谷段上，河流流向自北向南，横切岩层走向，河谷呈宽“U”字形，五里亭以上和吴家山以下河谷呈喇叭形逐渐扩大。坝址区河床高程25-28m，宽约170-190m；河床左岸为漫滩和级阶地；右岸为深水槽，水深约2m。两岸山脊高程：左岸250m，右岸350m。两岸谷坡基本对称，山坡坡度约为40。b. 地层岩性枢纽区出露基岩有：奥陶系上统长坞组（O3c）的青灰色泥岩间夹粉砂岩、砂岩组成的韵律层，岩性软弱，易风化，风化后呈黄绿色，分布于坝址下游约500m处；奥陶系上统文昌组（O3w）的青灰色中厚层状石英砂岩，夹薄层状粉砂质泥岩，局部含有砂质、泥质结核，砂岩中细粒结构，矿物成分主要有石英、斜长石、云母等，岩石坚硬致密，抗风化能力较强，为坝基主要地层。覆盖层有：第四系中更新统冲洪积（al-plQ2）含泥砂砾卵石层，密实，厚度2-3m。砾石粒径一般2-5m，大者50cm，呈次棱角次圆状，砾卵石表面风化严重，含量70，泥质含量5-10，分布于分水水文站附近，组成级基座阶地；上更新统冲积洪积（al-plQ3）砂质粘土和含泥砂砾石层，密实，其中上部砂质粘土，黄色，厚度约1.5m，下部含泥砂砾石，厚度0.5m，砾石表面已局部风化，分布于坝址左岸，组成级隐伏堆积阶地。全新统坡积（dl Q4）粉质粘土夹碎石层，稍密，厚度4-6m，主要分布于左岸坡麓，覆盖于左岸级阶地之上；坡洪积（dl-pl Q4）粉质粘土夹碎块石、砾石层，分布于两岸沟谷中，厚度一般不大。冲洪积（al-pl Q4）砂砾卵石层，松散稍密，厚度1-4m，砾石粒径以2-8cm为主，局部大于15cm，呈次圆-滚圆状，成分以砂岩、泥岩及火山岩为主，含量70-75，砂以中粗粒为主，含量25-30，分布于河床和漫滩；人工堆积块石层（rQ），厚度2-4m，分布于坝址右岸，为公路开挖弃渣。c. 地质构造枢纽区断层发育，主要以北东向、北北东向的高倾角逆断层为主。受构造剪应力影响，岩层层间挤压破碎带发育，主要位于泥岩与砂岩交界面附近，擦痕通常非常明显，破碎带宽度10-80cm不等，局部大于1m，除压碎岩外，大多有泥质充填（系泥岩和砂岩的磨碎物质），延伸长度大多在10-20m以上，主要分布于地表25m深度范围内，在向斜轴部和断层带附近最为发育。区内地震活动主要受大断裂控制，据文献记载，共发生有感地震40余次，其中最大震级为发生1855年富阳城北一次5级地震，震中处于昌化普陀深大断裂与球川萧山深大断裂交汇之锐角三角形的端点；另外，据地震台资料，目前仅在1971年3月16日于浙皖交界处的宁国墩一桐坑断层上发生一次3.3级的地震外，其余均为微震。上述地震对工程场地的影响烈度均小于度。d水文地质条件地下水赋存类型有基岩裂隙水和第四系松散层的孔隙潜水两种，未见承压水，前者富水性主要受岩体风化和构造控制，透水性差，水位埋深坝址区一般13.026.0m，局部大于30.0m。后者主要赋存于冲洪积和坡麓地带的松散堆积层中，一般埋藏浅，水量丰富，透水性大，冲洪积砂砾卵石层渗透系K=0.03-0.11cm/s，属强透水层，水位随季节变化。本区地下水与地表水水化学类型均为HCO3CaMg型，PH值6.96，对砼无侵蚀。e.坝址工程地质评价坝址基岩为中厚层状石英砂岩夹薄层状粉砂质泥岩组成，新鲜砂岩坚硬致密。干极限抗压强度Rc=151.6MPa,软化系数Kd=0.96。坝基岩石物理力学性质及本阶段岩体现场力学试验成果汇总见表1-7、1-8。表1-7 坝基岩石物理力学性质（1959年资料）项 目新鲜砂岩弱风化砂岩新鲜泥岩风化泥岩容重（KN/m3）干燥27.026.227.125.2饱合27.126.527.425.9比重2.742.752.762.78吸水率()0.301.080.732.46孔隙率（）2.263.991.619.06抗压强度（Mpa）干燥151.689.057.832.5饱合145.186.324.8软化系数0.960.970.76抗剪试验Tg0.7450.745C(MPa)0.07表1-8 本阶段岩体现场力学试验成果汇总表试验位置岩性及风化程度抗剪（断）强度抗剪强度峰 值峰 值屈服值f,c,（Mp）fc（Mp）fc（Mp）PD303 (5.5-10.0m)弱风化中部石英砂岩1.040.940.820.840.700.63PD303 (10.8-16.7m)弱风化中下部石英砂岩1.080.940.870.76.0.760.70PD303 (5.0-10.0m)弱风化粉砂质泥岩0.760.640.630.600.540.56PD303 (10.0-19.0m)微风化-新鲜粉砂质泥岩0.880.880.740.840.630.74坝址左岸桐千公路以上弱风化基岩出露，以下分布有第四系全新统坡积粉质粘土夹碎石层，厚度46m（垂直厚度，下同）和级阶地的上更新统冲洪积砂质粘土和含泥砂砾石层，可见厚度2m。弱风化岩石厚度5.0-12m，岩石质量指标值RQD=33-44，新鲜岩石质量指标RQD=56-91；河床段上部为第四系全新统砂砾卵石层，松散-稍密，厚度2-4m。弱风化厚度0-11.8m，岩石质量指标RQD=16-46，新鲜岩石质量指标RQD=52-91。右岸分老公路以下为人工堆积碎块石层厚度2-4m，公路以上基岩出露，其中强风化厚度1.5-5.0m，弱风化厚度9-11m，弱风化岩石质量指标RQD=16-45，新鲜岩石质量指标RQD=78-90。根据上述钻孔RQD值统计，可见坝基弱风化岩石以类岩体为主，微风化-新鲜岩石一般为-类岩体，局部为类岩体。坝体位于外塔向斜的轴部及南东翼，主要发育断层走向以北东和北北东向为主，其中F5和F9断层规模相对较大。在向斜轴部通过处和断层附近，层间挤压破碎带发育，破碎带宽度10-80cm为主，由压碎岩和泥组成，延伸长度大多在10-20m以上，主要分布于地表25m深度范围内。节理发育，以陡倾角为主，缓倾角主要为层面节理。坝基的基岩地基中，主要因岩体节理裂隙发育形成基岩表层的不规则透水层，其下为相对隔水层，根据坝址钻孔地质资料统计：坝基相对隔水层（<3Lu）埋深：左岸14-15m，河床13-31m，右岸14-15m，表部透水层透水率一般在11-54 Lu之间，属中等透水层，局部178 Lu（ZK3，3.86-5.0m）为强透水层。f.厂房工程地质条件评价根据厂房设计高程，建基面在微风化新鲜岩石上，厂房后自然边坡稳定，工程地质条件较好；对厂房基础的破碎带，应加深开挖，回填砼，并进行固结灌浆处理。由于厂房处上部岩石受顺河向断层和层间挤压，破碎带发育，岩石较破碎，厂房基坑开挖须注意侧向的整体稳定，需加强临时性加固措施。g.消能建筑物工程地质条件基岩为奥陶系上统文昌组（O3w）的石英砂岩夹粉砂质泥岩。砂岩中厚层状，岩石致密坚硬，地层产状N60。-70。E/NW50。-75。上覆为第四系全新统冲洪积（al-plQ4）的砂砾卵石层，松散-稍密，强透水，厚度2.0-3.5m。消能建筑物位于外塔向斜的南东翼，有断层F5、F9通过，主要发育节理有三组层面节理N60。-70。E/NW40。-60。N50。E/SE75。 N45。W/NE70。 戽式消力池、护坦、导墙地基建议设置于弱风化基岩上，开挖深度2.5-4.0m。并进行固结灌浆处理，深度5.0m。对断层破碎带和层间挤压破碎带应加深开挖，回填砼处理。h.围堰工程地质条件覆盖层为第四系全新统冲洪积（al-plQ4）砂砾卵石层，厚度2-4m，渗透系数K=3.1-11.0×10-2cm/s,属强透水层。基岩为奥陶系上统文昌组（O3w）中厚层状石英砂岩夹薄层状粉砂质泥岩，上游围堰处表层岩石透水率一般在11-54 Lu之间，以中等透水层为主，局部强透水；下游围堰处表部岩石透水率一般在1.6-37 Lu之间，以中等弱透水层为主。由于河床覆盖层较薄，且较稳定，建议围堰基础设置于岩石上，基岩上部岩体透水率较大，施工时需加强基坑排水。i. 建议参数 岩石的抗剪（断）参数新鲜砂岩摩擦系数 f=0.6-0.65弱风化砂岩摩擦系数 f=0.55-0.6新鲜泥岩摩擦系数 f=0.5-0.55弱风化泥岩摩擦系数 f=0.45-0.5层面摩擦系数 f=0.4-0.45断层破碎带和挤压破碎带摩擦系数 f=0.35-0.4砼与新鲜砂岩 f，=1.0-1.1 c，=0.8-0.9MPa砼与弱风化砂岩 f，=0.8-0.9 c，=0.5-0.6MPa砼与新鲜泥岩 f，=0.7-0.8 c，=0.4-0.5MPa砼与弱风化泥岩 f，=0.6-0.65 c，=0.2-0.3MPa承载力标准值砂砾卵石 fk=250-300kPa弱风化砂岩 fk=1000-1200kPa新鲜砂岩 fk=2000-2500kPa弱风化泥岩 fk=500-600kPa新鲜泥岩 fk=1000-1200kPa变形模量弱风化砂岩 E0=8-10GPa新鲜砂岩 E0=16-18GPa新鲜泥岩 E0=5-6GPa弱风化泥岩 E0=2-4GPa断层破碎带和层间挤压破碎带 E0=0.5-1.0GPa开挖边坡第四系覆盖层 1：0.75-1.0强风化岩石 1：0.5-0.75弱风化岩石 1：0.3-0. 5微风化-新鲜岩石 1：0.1-0.3冲刷系数（K）及不冲流速（V）砂砾卵石 V=1.2m/s弱风化岩体 K=1.3-1.5微风化-新鲜岩石 K=1.1-1.2（3）天然建筑材料a. 砂砾料砂砾料场分布于分水江两岸漫滩上，砂砾石成分以泥岩、砂岩、凝灰岩为主，各料场含泥量均小于3，根据分水江干流上游已修建的青山殿水利枢纽工程和印渚水电站，两者均为混凝土坝，未见碱活性反应，可以确定本流域的砂砾料无碱活性成分，其质量和储量基本满足工程需要。砂砾料场产地概况见表1-9，砂、砾石质量指标见表1-10、表1-11。柏山料场作为备用料场。表1-9 砂砾料场产地概况一览表料场 名称运距（km）料场 面积(km2)无用层厚度（m）有用层厚度（m）有用储量（万m3）砂储量 （万m3）粗骨料储量（万m3）水上水下水上水下水上水下水上水下印渚13.62.2501.51.53.383.382.412.410.970.97印渚23.55.101.61.58.167.651.371.296.796.36南堡3.252.101.41.52.943.150.690.732.252.42溪边2.53.301.91.56.084.81.491.184.593.62五里亭0.512.001.009.012.02.33.36.78.7表1-10 主要砂砾料场砂质量指标名称国家标准要求砂物理性质五里亭南堡印渚柏山表观密度>25.5（KN/m3）26.626.326.4/堆积密度>15.0（KN/m3）15.412.813.3/孔隙率<40(%)42.351.250.0/含泥量<3(%)3.25<0.3<0.60.5云母含量<2(%)痕迹0.01/硫酸盐及硫化物含量<1(%)无/有机质含量浅于标准色淡淡浅于标准色细度模数2.5-3.53.533.02.3-3.62.2表1-11 主要砂砾料场砾石质量指标名 称国家标准要求砾石物理性质表观密度>26.0（KN/m3）25.8堆积密度>16.0（KN/m3）18.1孔隙率<45（）30.0含泥量<2.5（）吸水率<25（）0.99针扁状颗粒含量<15（）4.74软弱颗粒含量<10（）0.76粒度模数6.25-8.30有机质含量浅于标准色淡b. 块石料块石料场有4个，坝址上游和下游各2 个，运距1.0-7.0km，总储量大于220万m3。其中1号料场位于印渚电站进水口一带，岩性为条带状灰岩，岩石坚硬致密，储量大于150万m3，运距7.0km；2号料场位于坝址上游右岸排坞口村里侧山凹里，岩性均为中厚层石英砂岩夹薄层状粉砂质泥岩，储量大于10万m3，运距为1km；3号料场位于坝址下游 中塘坞卫星水库下游，岩性为粉砂质泥岩，储量大于10万m3，运距