水電站汛期防護分析論文VIP

1、水電站汛期防護分析論文 1、工程概況 丙村水電站位于梅縣丙村鎮(zhèn)上游，主要建筑物有擋水壩、泄水閘、電站廠房及船閘等，左岸有梅坎鐵路通過。工程分兩期施工，一期枯水期低水圍堰維護右岸廠房、7孔半泄水閘施工，并開挖左岸灘地船閘基礎(chǔ)至58.0m，同時向左拓寬河床形成寬約40m的明渠，進行一期工程導流。 導流明渠在施工過程中，由于各種原因，如征地不夠，導致開挖邊坡由1:1改為1:0.4，上游邊坡壩上0-135處存在一沖溝,受河水沖刷影響,明渠邊坡上游出現(xiàn)塌方，同時，開挖的邊線距離梅坎鐵路最小距離僅25m，嚴重威脅著梅坎鐵路及附近村民的安全，因此，在汛期到來之前，做好左岸邊坡的防護尤為重要。 2、明渠邊坡防

2、護設(shè)計與施工 2.1丁壩的設(shè)計與施工 為改變水流流向，減小汛期洪水對邊坡的直接沖刷，于壩上0-075壩上0-150處設(shè)一丁壩，丁壩左側(cè)接明渠開挖邊坡，右側(cè)接一期縱向低水圍堰，平面布置見圖1。 圖1左岸明渠防護布置圖圖2丁壩斷面圖 丁壩采用大塊石碾壓填筑，塊石塊度大于40cm，底部寬度為14.6m，高度為4m，頂部寬度為5m，滿足壩頂通車要求，丁壩斷面見圖2。 由于施工臨設(shè)全部集中在右岸，因此，在梅江水位較低（約60高程）時，利用一期低水縱向圍堰儲存的廠房開挖塊石料，由一期縱向圍堰（壩上0-75）斜向上填筑一條可供行走的石渣路與左岸明渠邊坡（壩上0-150）相接，考慮到在施工期間，一期上橫圍堰還

3、不能破除，必須在石渣底部埋設(shè)涵管（管徑1.2m，一節(jié)1.0m），每排10m，共10排，石渣路施工期間面上可以過水，左岸護腳和護坡結(jié)束后，選用大塊石對道路加高擴寬成丁壩設(shè)計斷面。 2.2模袋砼護坡設(shè)計與施工 由于明渠開挖邊坡由設(shè)計的1:1改為1:0.4，整個邊坡頭重腳輕，在水流的影響下，邊坡腳必然形成掏刷，針對這一問題，對開挖邊坡腳進行塊石壓腳處理，對邊坡進行石渣覆蓋，護腳和護坡的迎水面均采用模袋砼進行防沖。壓腳塊石設(shè)計邊坡為1:1.2，底寬10.5m，填高4m；護坡石渣填筑于壓腳塊石上，設(shè)計邊坡為1:1.2，底寬6.3m，頂寬1.5m，填筑至68高程，護坡底設(shè)一寬1m的檢修馬道。護坡及壓腳處理

4、見圖3。 圖3護坡斷面圖 a）模袋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計 模袋形式的選擇 護坡的砼模袋根據(jù)工程等級、施工條件、風浪和水流狀況、資金和施工設(shè)備以及外觀要求等確定選用無錫前達工業(yè)用布公司的WQC框格帶排水點型的機織模袋，其技術(shù)指標見表1-1。 表1-1WQC框格型模袋技術(shù)參數(shù)一覽表 材質(zhì) 重量 G/m2 沖灌材料 成型厚度（平均值） mm 主要技術(shù)參數(shù) 抗拉強度N/5cm 延升率 % 等效孔徑 垂直滲透系數(shù) cm/s GBR頂破強度(N) 丙錦綸 丙錦綸 600 砂漿或砼 150500 經(jīng)2200 緯2000 30 0.0840.25 1.010-25.010-3 4000 厚度確定 模袋砼護坡主要承受風浪荷

5、載?？共ɡ朔€(wěn)定要求的板厚可用式(1-1)計算。 （1-1） 式中：t為模袋砼厚度，m；為系數(shù)，一般開縫板可取0.075；H為計算波高，m(取H1)；c為砼容重，kN/m3；B為順坡方向的砼板長度，m；L為計算波長，m；m為坡比；w為水的容重，kN/m3。 計算結(jié)果：t=0.05m=5cm，考慮到坡面變形，水流沖刷及施工因素，從構(gòu)造上要求，砼護坡的厚度不宜小于10cm，本工程模袋砼護坡厚度取t=15cm。 抗滑穩(wěn)定性校核 按極限平衡法計算模袋砼沿坡面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)： （1-2） 式中：-安全系數(shù)，土基按GB5028698規(guī)定的土堤抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)(表1-2)取值； R、T-模袋沿坡面的抗滑力

6、與滑動力（kN）； -坡角； f-模袋與坡土間的摩擦系數(shù)，可取0.5； L1、L-模袋砼下端水平長度、上端水平長度(m)。a 表1-2 護坡安全系數(shù) 工程等級 1 2 3 4 5 防洪標準 重現(xiàn)期（年） 100 100且50 50且30 30且20 20且10 非常運用條件 1.2 1.15 1.1 1.05 1.05 計算時取模袋與坡面土之間的界面為滑動面進行，計算結(jié)果=1.38，滿足要求。 排滲核算 機織模袋的每個排水點面積僅4cm2，其排滲能力應滿足下式1-3、1-4要求： qgFsq(1-3) qgnaKgi(1-4) 式中：qg為每延米寬度模袋排水點的單寬排水量，m3/s；Fs為安全

7、系數(shù)，可取Fs1.2；q為每延米坡長的單寬出流量，m3/s；n為每延米有效排水的排水點個數(shù)；a為排水點的面積，m2；Kg為排水點的滲透系數(shù)，m/s；i為排水點處的作用平均水力比降。 計算結(jié)果：qg=210-7m3/sFsq=7.510-7m3/s，排水點的排水能力不足，應加設(shè)排水孔。排水孔的間距取4m，孔徑取50mm，孔底設(shè)土工織物濾層。 頂部和底部結(jié)構(gòu) 在梅江水流和雨季匯水沖刷下，護坡側(cè)面邊界、底部邊界形成掏空，會影響模袋護坡整體穩(wěn)定性，直接影響護坡安全，因此，模袋頂部、側(cè)邊采取順坡挖溝、模袋折角及回填砼處理，底部邊界作大塊石壓腳處理，邊界處理見圖4。 b)護坡施工 塊石壓填施工 護坡塊石壓

8、填采用分層施工，每層厚1.5m，65.5高程以下采用自卸汽車直接卸渣到施工面，按照設(shè)計邊坡，推土機推平，公路碾振動壓實，65.5高程以上采用自卸汽車直接卸渣到施工面附近，挖掘機鋪填，公路碾振動壓實，塊石壓填完成后，選用細渣鋪填在坡面上，對突出的塊石予以清除，人工修坡至設(shè)計坡度。 模袋砼施工 施工準備：包括備足所需材料和設(shè)備、平整坡面、現(xiàn)場就位、放線定位、開挖頂腳基槽、測量水下施工水深和流速等。泵送施工主要設(shè)備是砼攪拌機和砼泵等，見表1-3。由于模袋尺寸須根據(jù)設(shè)計坡面進行確定，在石渣壓填前根據(jù)設(shè)計邊坡按岸線上游下游方向劃分單元，然后根據(jù)編制單元進行定制加工。 鋪設(shè)模袋：邊坡修整完畢后，開挖頂部邊

9、界和側(cè)面邊界溝槽，并按岸線施工方向鋪設(shè)模袋單元，有異型單元要對號入座,鋪設(shè)模袋時,坡頂平段溝槽前設(shè)錨墩或可回收鋼錨體,用手動葫蘆收緊模袋。模袋應在各片連接的底面鋪非織造土工織物。各片間連接底面的非織造土 工織物采用縫接，土工織物在坡頂處可用8號鐵絲制成的n形釘固定。順水流方向鋪土工織 圖4邊界處理圖 物時，搭接帶亦應固定。 按預定位置順坡準確展開模袋，扎緊下口，上下兩端設(shè)樁固定。機織模袋上沿連接松緊器，掛在固定樁上，如圖5所示。 充灌砼：充灌攪拌機的內(nèi)壁和模袋內(nèi)事先用水適當潤濕，再按要求的配比裝料攪拌。拌和好的砼應測定坍落度，合格后才能灌入模袋內(nèi)。 模袋砼用砼泵充填。充填按自下而上和左、右、中

10、的順序進行。 模袋在充填過程中模袋的收縮可由松緊器控制，模袋在灌上部2m模袋時松開上端的固定樁，讓模袋沿坡面充分收縮，然后再灌至坡頂。排水管，在充灌完成1h后將排水管按設(shè)計要求插入。 模袋砼充灌過程中應注意和解決如下幾個問題： 防止堵塞事故，應隨時檢查砼級配和坍落度；防止過粗骨料進入和堵塞管道；防止泵入空氣，造成堵管或氣爆；充灌應連續(xù)，停機時間一般不得超過20min。 圖5機織模袋鋪設(shè)示意圖 (a)平面圖；(b)斷面圖 泵與充灌操作人員之間應隨時聯(lián)系，緊密配合，充灌到位后及時停機，以防充灌過程產(chǎn)生鼓包或鼓破。出現(xiàn)鼓脹時，應及時停機，查找原因并處理。 隨時檢查坡頂鋼樁是否牢固，以防充灌過程中模袋

11、下滑。 灌完一片后，移動設(shè)備，按上述步驟進行下一片的充灌施工。應特別注意兩片間的聯(lián)接、靠緊。 施工過程中做好記錄和取樣、成形，然后進行強度測定。 砼施工中，根據(jù)模袋的部位設(shè)三組配合比和漸變坍落度，底部水下平段采用自流平水下不擴散水下砼，斜坡段采用常規(guī)泵送砼，坡頂平段采用加大坍落度砼。砼設(shè)計參數(shù)見表1-4。 砼澆筑過程中，需人工沿砼流線腳跺模袋體，防止砼堵塞模袋體，從而使模袋鼓起破壞,砼轉(zhuǎn)段時(平段轉(zhuǎn)斜段或斜段轉(zhuǎn)平段)，應適時調(diào)整配合比，通過改動砼坍落度增加砼內(nèi)摩擦 力或流動性，砼灌填坡頂平段時，須專人跟進，砼灌滿一角時，及時割除模袋錨鏈，使模袋砼拐進溝槽中，灌滿單元模袋后，在轉(zhuǎn)泵管前將該單元回

12、填砼澆筑完，從而確保砼施工質(zhì)量。 表1-3主要施工機械 設(shè)備名稱 數(shù)量 單位 規(guī)格 用途 砼輸送泵 1 臺 37KwHB30A型 自動攪拌輸送 砼攪拌機 2 臺 515kWJZC350 砼攪拌 葫蘆導鏈 10 個 100kg 模袋定位 鋼管 20 根 60，6m 模袋定位 槽鋼 10 根 1.5m 模袋定位 砼輸送管 25 根 3m,2m,1m 輸送砼 高強度輸送膠管 2 根 3m 輸送砼 表1-4模袋砼設(shè)計參數(shù)表 砼 設(shè)計標號 水灰比 % 坍落度 cm 配合比（重量比） （水泥:粉煤灰;碎石;粗砂） 級配/骨料粒徑（mm） 砼 澆筑部位 C20 0.6 自流平 1:0.5:2.5:2.5 一

13、級配/15 水下平段 C15 0.65 2123 1:0.7:3:3 一級配/15 斜坡段 C20 0.62 25 1:0.6:2.8:2.8 一級配/15 坡頂平段 養(yǎng)護：全部護坡施工完成后，進行坡頂、坡腳和上下游兩側(cè)接頭的回填處理，同時進行護面砼的養(yǎng)護。一般養(yǎng)護期為7天，要求在此期間護坡表面處于潤濕狀態(tài)。 3、幾點總結(jié) 模袋砼水下平段根據(jù)施工實際需要采用自流平水下不擴散砼，其強度遠超過C15； 泵機的管道與模袋的聯(lián)接宜采用膠管，模袋灌口的直徑與膠管外徑匹配，為了便于灌注時膠管與模袋的聯(lián)接，有時為避免模袋的灌口經(jīng)受不住填充料的摩擦而破損，需在膠管與模袋聯(lián)接處做好附件，以保證連續(xù)灌注。 模袋砼

14、水下沖填時，應采用流動性較好的砼，可使砼較易充灌到位，同時注意水下模袋布的錨固牢靠，在水深較大或水下流速較快時，可借助潛水員水下定位和輔助砼充灌。 模袋施工采用砼一次灌注成形，具有整體性好，施工簡便，速度快，防護面不需要常年維修，成形后的坡面美觀大方。 模袋施工時無須圍堰，可水上水下直接施工，機械化程度較高，施工的坡面面積大，穩(wěn)定性好。但同時，應注意砼充入模袋時水分較多，經(jīng)過23h后，水分排出，易造成砼厚度不足，致使護坡面厚度不均勻，同時縱橫方向均會發(fā)生收縮，使坡頂?shù)哪４怕袢霚喜鄣纳疃葴p少。因此，充灌過程中應充分保證砼的充灌飽滿而又不至于使模袋鼓爆。 由于采用模袋砼護坡，左岸導流明渠搶在汛前完成護坡加固，保證了電站施工安全渡汛和梅坎鐵路的安全運行，比原施工單位提出