英布鲁水电站枢纽施工导流与基坑排水.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 3 0卷 第4期 D WR H E 水利 水 电工程 设计 3 9 英布鲁水电站枢纽施工导流与基坑排水 赵 立 民王立选赵永财 摘要英布鲁水电站坝址为巨厚软弱砂岩地层,透水性强。施工导流设计中,对围堰防渗形式及基坑排水方案通 过二维渗流和三维流场计算分析确定。基坑排水过程中发生渗透破坏、水量增大现象,采取堵漏截渗措施实现了混 凝 土干地施工。 关键词 施工导流 防渗 基坑排水 英布鲁水电站 中图分类号T V 5 5 1 文献标识码B 文章编号 1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 1 ) 0 4 - 0 0 3 9 - 0 4 英布鲁水电站工程 ,位于刚果共和
2、国刚果河支 流莱菲尼河下游 ,距莱菲尼河 口 1 4 k m。枢纽工程 总库容 5 8 41 0 8 m 3 ,装机容量 1 2 0 MW,大 ( I) 型工程 ,永久性主要建筑物按 1 级建筑物设计。拦 河枢纽主要由土坝 、泄水闸、电站厂房组成 ,坝顶 全长 5 8 1 m,最大坝高 3 2 5 m。 7 6 6 m 3 s 时,上、下游围堰堰前水位分别为2 9 2 5 4 m和2 9 1 4 7 m ,相应堰顶高程为 2 9 4 0 0 m和2 9 3 0 0 m ,二期纵向围堰顶高程为 2 9 4 O 0 m 。二期导流布 置见 图 1 。 二期导流期末,待河床土坝基本建成并具备挡 水条
3、件后,封堵临时导流底孔, 拆除下游围堰。 1 施工导流标准 3 导流建筑物设计 根据永久建筑物级别,导流建筑物定为 4级。 导流挡水建筑物采用土石结构,选定导流建筑物设 计洪水标准为 2 0年一遇 ,相应洪峰流量 7 6 6 m 3 s 。 2 施工 导流方案 坝址处河床宽 8 01 1 0 m,河床高程约 2 8 5 i n , 平水期水面高程 2 9 0 m左右。河床两岸为漫滩 ,右 岸滩地宽大 多在 1 5 0 m左 右 ,最 大宽度约 3 0 0 m; 左岸滩地宽约 5 0 m 。滩地高程 2 9 0 2 9 3 m ,滩地 外侧为较平缓的山坡。根据坝址地形条件,结合枢 纽布置,拦河枢
4、纽施工采取分期导流方式。 一 期导流:河水通过原河床下泄,施工位于右岸 滩地的泄水 闸、电站厂房、右岸土坝及二期纵向围 堰。由于滩地前沿高程较低, 需在河床岸边填筑挡水 围 堰; 河床通过设计洪水时坝址上下游水位分别为 2 9 1 6 0 in 和2 9 1 4 7 m ,一期围堰顶高程 2 9 3 0 0 m 。 二期导流 :当泄水闸、厂房和二期纵 向围堰具 备过流挡水条件后,挖除引水渠进 口 及尾水渠出口 围堰及岩坎,进行河床截流,河水通过泄水闸永久 底孔和临时导流底孑 L 下泄,在二期围堰的保护下进 行河床土坝施工 。临时导流底孔设在泄水闸表孔坝 段,尺寸为 1 0 m 7 m ;永久底
5、孔 2 孔,布置在临 时底孑 L 两侧,单孔 7 m7 m 。通过导流设计流量 3 1 坝 区地质 坝区地处巴泰凯高原,为巨厚陆相沉积地层。坝 址两岸坡地及 以上均覆盖有第三系砂壤土和中细砂; 两岸坡脚及滩地、 河床, 覆盖有第四系砂壤土和中细 砂夹卵砾石;覆盖层以下为白垩系软弱砂岩 ,岩层产 状近水平,裂隙不发育,胶结不良,强度低, 孔隙 大 ,透水陛强,该层河边水面附近有出露,坝区勘探 深度 1 13 0 in 未予揭穿,根据岩体工程地质特征,可将 其自上而下分为 3 层: ( 1 )薄层软弱砂岩 ( K 2 ) , 厚度大于 1 5 1T I , 胶结程度较差, 表部风化严重, 渗透 性
6、相对不均 匀,渗透 系数大多为 1 8 51 0 I 2 c m s ; ( 2 )中厚层软弱砂岩 ( K 2 。 ) ,厚约 1 0 m ,胶结程度 相对较好,岩体相对密实完整,渗透性匀一, 渗透系 数约为 1 3 0 1 0 - 2 c m s ;( 3 )薄层软弱砂岩 ( K 2 i 。 ) , 深度未揭穿,胶结程度差,质地松软,岩体普遍为强 透水, 透系数一般为2 5 5 1 0 c m s 。 岩体水平向渗透性较强,而层间渗透性存在差 异,局部表现出相对较明显的承压性;部分弱钙质 胶结的松软砂岩存在渗透变形问题,临界水力比降 值大致在 0 6 0 9 之间;河道两岸地下水补给源 丰富
7、、稳定 。 3 2 一期围堰设计 一 期围堰沿河道右岸岸边布置 , 堰顶高程 4 0 水 利水 电工程 设计D WR _H E 2 0 1 1年 第3 O卷 第4期 图 1 二期导流平面布置图 2 9 3 0 m ,最大堰高 3 m,全长约 l 0 0 0 m ,均质壤 土围堰 ,编织袋土护坡 ,围堰顶宽 3 m,边坡 1 : 2 。 堰基为河漫滩,上覆冲积中细砂夹卵砾石,厚 1 5 m ,渗透系数 5 4 41 0 I 4 e m s ;其下为白垩 系砂岩,透水性强。由于围堰沿河边布置,无法在 河道动水中填筑防渗铺盖。对于灌浆帷幕防渗方 案,通过二维渗流计算对防渗效果进行了分析,主 要计算参
8、数 :河水位 2 9 1 5 m,基坑水位 2 6 6 7 m; 帷幕厚2 0 m,渗透系数 11 0 I 6 e m s ;堰基砂岩 渗透系数 2 5 5 x 1 0 c m s ,无相对隔水层。计算 结果见表 1 。 表 l 一期围堰不同工况渗流计算 根据计算结果分析, 堰基无相对隔水层, 且基坑 深度较大, 悬挂式帷幕防渗效果较差, 因此, 一期围 堰堰基不设防渗帷幕。 3 3 二期围堰设计 3 3 1 上游 围堰 二期上 游 围堰设 计水位 2 9 2 5 4 m , 顶 高程 2 9 4 0 0 m, 顶宽 1 8 0 m, 最大堰高 9 0 m , 土石结构, 壤土斜墙加水平铺盖防
9、渗, 堰体背水坡 1 : 1 5 , 迎水 坡1 : 4 5 ; 围堰基础面水平防渗长度 4 0 m( 含斜墙 段) , 其中铺盖长 2 7 m, 厚 2 3 m, 斜墙及铺盖表面 采用编织袋土压编织布软体排防护。 堰基河床上覆冲积中细砂夹卵砾石厚 02 m, 其下为白垩系砂岩, 透水性强。为合理确定水平防 渗长度 , 进行 了二维渗流有限元计算分析 , 主要计算 参数 : 河水位 2 9 2 5 4 m, 基坑水位 2 8 1 7 0 m, 斜墙及 铺盖渗透系数 1 1 0 e m s , 堰基砂岩渗透系数 2 5 5 1 0 e m s 。计算结果见表 2 。 表 2 二期 围堰不 同工况
10、渗流计算 根据计算结果分 析,水平 防渗长度 4 06 0 m 渗流量变化不大 ,选定水平防渗长度 40 r l l 。 3 3 2 下游围堰 二期 下 游 围 堰 设计 水 位 2 9 1 4 7 m,顶 高 程 2 9 3 0 0 m,顶宽 1 3 0 m,最大堰高 8 0 m。围堰结 构同上游围堰。 3 4 施工过程中围堰断面的调整 工程施工过程中,根据现场情况及施工条件 , 对二期上 、下游 围堰断面进行了一些调整。上游 围 堰基本按原设计结构进行施工 ,但根据现场施工设 备条件,上游铺盖采取了在水位以上进占填筑方 式,使河床中部铺盖厚度增加至7 1 7 6 m;下游 围堰堰体则直接采
11、用防渗土料填筑,堰体直接起到 水平防渗作用,取消了防渗铺盖。 赵立民等 英布 鲁水 电站 枢 纽施工 导 流与基 坑 排水 4 基坑排水 4 1 基坑渗流计算 一 期基坑位于河床右岸滩地,基岩顶面高程 2 8 8 2 9 5 m,河水位 2 9 1 5 m ,河岸地下水高于河 道常水位, 基坑水位要求控制在 2 6 6 7 m以下,降 水深度 2 4 8 m 。二期基坑位于主河床,上游水位 2 9 2 4 0 m,下游水位 2 9 1 4 0 m,基坑 内水位 2 8 1 7 0 m,降水深度 l 0 7 m。 渗流计算采用三维有限元方法模拟基坑几何形 状和防渗排水系统,对不同排水形式、排水井
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