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黑龙江省讷河市大兴安岭东南麓丘陵区向松嫩平原区某水利枢纽施工组织设计

xx水利枢纽施工组织设计

工程地理位置及对外交通状况

xx水利枢纽位于xx省与xx自治区交界的嫩江干流上，坝址右岸为xx自治区莫力达瓦达斡尔族自治旗xx镇，左岸为xx省讷河市二克浅乡，下距工业重镇齐齐哈尔市公路里程约189Km。嫩江发源于大兴安岭伊勒呼里山，由北向南流经xx、xx、吉林三省（自治区），在xx省肇源县三岔河汇入松花江，干流全长1370Km，流域面积29.7万Km2。枢纽坝址以上控制流域面积6.64万Km2，占嫩江流域总面积的22.4%，多年平均径流量104.7亿m3,占嫩江流域的45.7%。

本枢纽工程对外交通较为便利。左岸有国家铁路齐齐哈尔——富裕——加格达奇线路经讷河市，齐齐哈尔至讷河铁路里程为150km。讷河市火车站至坝址公路相连，其中现有25km国家三级公路需改、扩建后可以利用，另有4km公路需新建。右岸下游有公路通向坝址，齐齐哈尔——东阳——xx镇，公路里程189km,但大部分路等级低1116.预应力管桩“桩-网”结构施工工艺(摘录自福建建筑08年8期第83-85、87页)，需经改（扩）建后才能满足工程的施工要求。

本枢纽地处大兴安岭东南麓丘陵区向松嫩平原区的过渡地带。左岸为二级侵蚀堆积阶地，除沿江高程195m以下坡度较大外，高程195——230m为缓坡，稍有起伏。右岸为一低矮的环形白土山台地，台面宽约1——1.5m，高程195——228m，比高10——45m，除嫩江渡口至坝址上游沿江成陡坡外其余地形平缓。下游侧分布有一级侵蚀堆积阶地和高漫滩，前者地面高程184——187m，比高2——5m，因此坝址区左右岸地形比较平坦开阔，具有良好的施工布置场地，施工条件比较方便。

施工期通航、过木及供水

经调查坝址处嫩江上、下游无通航、过木要求。但坝址下游约1.0km的施工区范围内有沟通两岸交通的浮桥和码头各一座，在工程施工期间将不能运营。因此工程建设期间拟在坝址下游1.5km处修建一座跨江大桥，既能满足工程施工需要，亦解决了该地区两岸交通问题。

经调查坝址处嫩江上、下游无通航、过木要求。但坝址下游约1.0km的施工区范围内有沟通两岸交通的浮桥和码头各一座，在工程施工期间将不能运营。因此工程建设期间拟在坝址下游1.5km处修建一座跨江大桥，既能满足工程施工需要，亦解决了该地区两岸交通问题。

本工程分两期导流，一、二期导流期间对下游河道用水不产生影响。根

坝型：沥青混凝土心墙土石坝

坝顶高程（m）：221.00

最大坝高（m）：41.50

坝顶长度（m）：1807.31

孔数—孔宽（孔—m）：11—12

坝顶高程（m）：221.00

最大坝高（m）：23.00

坝顶长度（m）：5372.69

主厂房尺寸（长×宽×高m）：149.00×26.10×60.64

装机容量（台×MW）：4×62.50

孔数—尺寸（孔—m）：1—Φ2.6

洞长（m）：178.10

尺寸（长×宽m）62×73

孔数—尺寸（孔—m）：1—Φ3.6

洞长（m）：732.08

据施工总进度安排导流底孔于第五年4月10日下闸，水库开始蓄水，同年5月15日首台机组开始发电运行。因此在此期间嫩江上游河水在坝址处全部截断，为满足下游用水要求，经水库兴利调节计算，水库蓄水期间，按75%保证率计算，4月份要求水库放流2.28m3/s，5月份放流117.87m3/s。根据上述供水流量，结合施工导流条件，本设计阶段采取临时导流底孔放流，闸门控制泄量的方案向下游供水，满足其用水量要求。当第一台机组发电后，由机组发电的泄流来保证下游用水量。

该地区天然建筑材料丰富，坝址上、下游的左、右岸河滩地有储量丰富的砂石料，且大都分布在距坝址1——5km范围内。坝址左岸的二级侵蚀堆积阶地和右岸白土山台地上分布有丰富的土料。坝址右岸有储量丰富的石料，主要分布在距右副坝4.0——5.0km范围内，石料岩性主要为花岗岩和花岗岩闪长岩。本地区缺乏碱性石料，在1993年的可研设计时曾在坝址上游17.5km处普查到碱性石料场，但经过本阶段进一步勘察后，发现碱性石料的可利用和开采条件差，因此放弃该料场，工程所需的碱性骨料采取购置的方式。经调查可从哈尔滨水泥厂新明矿购置。

上述料场的砂砾料和石料用于填筑坝体，质量和储量均满足要求，但砂砾石料用作混凝土骨料则缺少大于40mm的粗骨料，需人工碎石予以补充。坝址处左、右岸土料储量丰富，质量满足工程需要。

经调查，本工程所需钢材可由齐齐哈尔建筑公司购买；木材可由xx镇或讷河市木材公司购买；水泥可由哈尔滨水泥厂购买；油料可由xx镇或讷河市的石油公司购买；爆破材料由扎兰屯购买，碱性骨料由阿城市购买。

固形物含量(mg/l)

经调查xx镇现有110kv变电站位于尼查公路南侧1.0km处，距离坝址约3.0km。左岸讷河110kv变电站位于讷河市东3km处，距离坝址约40km，二克浅镇没有110kv变电站，现有线路只是10kv供电。因此整个工程施工期用电拟从xx镇110kv变电站接引。

1.2.1水文、气象、冰情条件

嫩江流域径流主要来源于降水补给，其年内分布与降水分布相一致，年径流主要集中在6——9月份，占全年径流总量的70%左右。

暴雨是形成嫩江流域洪水的主要原因。暴雨多发生在7——8月份，约占83.7%，其中7月份最多，占60%，6月份和9月份也有暴雨发生，但为数较少，约占16.5%。暴雨的一次降雨过程在三天左右，主要雨量集中在一天，一天雨量占三天雨量的90%左右。

xx以上流域的洪水主要由暴雨形成，春季融冰形成的春汛洪水远小于夏秋雨洪。洪水多数由多次天气系统降雨后遇强度更大的一次暴雨而形成，洪水过程线以矮胖单峰居多，多数年份洪峰为2——3次，主峰一般在7——8月。一次洪水过程一般长达30多天，主要集中在15天内。

嫩江流域多年平均降水量400——500mm，坝址附近多年平均降水量474.8mm，最大年降水量886mm，最小降水量296mm。本流域降水年内分布极不均匀，主要集中在6——9月，占年降水量的80%以上，7——8月降雨量集中，占年降水量的50%以上，冬季降水很少，仅占多年的5%以下。

嫩江流域处于中高纬度地区，全年有一半时间处于冬季，气候严

寒，夏季则温湿多雨。根据流域内气象资料分析，年平均气温自下游

xx水利枢纽处于山区向平原过渡的山口地带，春秋季节多风沙。地面风向以NE～NW为主，其中尤以NNE居多。多年平均风速为2.5～3.9m/s，历年最大

风速25.0m/s，多年平均最大风速为17.7m/s。

10．1——10．31

冰块尺寸（长×宽）（m）

武开江约占统计年份的60%

注：xx水文站位于坝址下游300m

冰块尺寸（长×宽）（m）

武开江约占统计年份的55%

注：阿彦浅水文站位于坝址上游32km

1.2.2地形、地质条件

坝址区两岸山体低矮，河谷呈不对称“U”型谷，谷底宽约1770m。嫩江于坝址前分为两股水流，主流靠近右岸，支流位于中央，平水期江水面宽度为450m和120m。河谷左侧有一宽约90m的牛轭湖，汛期与主流相通。平水期江水位高程183.66m，水深约1～3m。

河谷中分布有岛状心滩，地形平坦，地面高程185～188m，高出江水面1～4m。在河谷中部埋藏有深切的嫩江古河谷，埋藏谷宽约1300m，上覆以砂卵砾石为主的全新统冲积层，厚度20～40m。在埋藏谷两侧分布有掩埋基座阶地，阶面高程174～181m，左侧掩埋基座阶地宽约286m，上覆砂卵砾石层厚2～9m，右侧掩埋基座阶地宽约224m，上覆砂卵石层厚2～8m。

左岸为二级侵蚀堆积阶地，在距岸边300～800m处存在一埋藏谷，地面略显低洼，谷深约46～49m。上覆中新统冲洪积层，厚度20～49m。以黄土状壤土和黄土状粘土为主，埋藏谷内发育有淤泥质粘土和含泥砂砾石等地层。

右岸为一低矮白土山台地，上覆以粘土和含泥砂砾石为主的下更新统冲洪积层。

河谷中的地下水为孔隙潜水，赋存于砂卵石中，埋藏深度一般为1～5m。左右两岸的地下水多在下部砂与含泥砂砾石层中，埋藏较深，弱承压，承压水头一般为2～8m。

深切河谷和左右两侧掩埋基座阶地基岩以花岗闪长岩为主；左岸基岩以花岗片麻岩、花岗闪长岩和花岗岩为主；右岸基岩为变质杂岩和花岗闪长岩，局部为花岗岩。各类基岩岩质较坚硬，但其完整性差，岩石较破碎。枢纽区共发现断层有97条，其规模均不大，宽度一般为0.5～0.6m，大多由断层泥、岩屑和碎块岩组成。

在建筑物的全部施工过程中，导流不仅是贯彻始终的，而且是整个水流控制问题的核心。所以在进行施工导流设计时，应根据工程的基本资料，拟定可能选用的导流方式，确定导流设计标准、划分导流时段，确定设计施工流量，着手导流方案布置，进行导流的水力计算，确定导流拦水和泄水建筑物的位置和尺寸，通过技术经济比较，选定技术上可靠，经济上合理的导流方案。

导流设计流量的大小，取决于导流设计的洪水频率标准，通常也简称为导流设计标准。

1频率法的设计施工洪水流量是根据选择的设计频率确定。其方法是依据永久建筑物的设计等级，确定临时导流建筑物的级别，从而确定相应的设计频率。

2重现期法确定的方法和步骤和频率法大体上相同，只不过根据重现年来确定施工设计洪水而已。本处采用重现年法，设计资料主要采用xx站实测的资料。

三导流建筑物的设计洪水标准

——一期导流建筑物：一期导流建筑物包括土石围堰和导流明渠。由于本河流水文实测资料系列较长，进度安排的主坝段一期土石围堰仅渡一个汛期且并未处在关键施工阶段。因此根据《规范》，导流建筑物洪水标准采用所要求洪水重现期低限值，即10年洪水重现期。另外根据《可研报告》审查意见：“同意一期导流土石围堰设计洪水标准为全年10年一遇洪水标准，……”,因此本阶段设计一期导流建筑物的设计洪水标准确定为大汛10年重现期洪水，相应流量为4880m3/s。

——二期导流建筑物：二期导流建筑物包括土石围堰和导流底孔。根据施工进度安排二期土石围堰和导流底孔只使用一个枯水期，枯水期10年和20年重现期流量分别为846m3/s和408m3/s，而二期截流围堰安排在汛后10月中旬填筑，截流标准采用10月中旬5年重现期流量为534m3/s，大于枯水期10年和20年重现期流量，因此二期导流建筑物的洪水设计标准采用截流标准。

本工程施工分两期导流，一期为明渠导流，二期为临时底孔导流。进度安排一期围堰9月初开始填筑，9月底截流。根据本工程的截流工程规模和河流水文特性及《可研报告》评估意见，截流时段采用9月下旬5年重现期旬平均流量，即947m3/s。二期围堰10月中旬填筑并截流，与一期截流标准选择依据相同，采用10月中旬5年重现期旬平均流量，即534m3/s。

c坝体施工期临时渡汛标准

按《规范》当坝体筑高到不需要围堰保护时，坝体施工应满足临时渡汛洪水标准要求。本工程一期施工导流期间，工程施工至第三年汛前土石坝体填筑高程已高出围堰高程，坝前拦洪库容大于1.0×108m3，按《规范》对于土石坝坝体施工期临时渡汛洪水标准应大于100年重现期。根据本工程具体情况的河流水文特性，可研阶段设计时选用100年重现期渡汛标准。并且《可研报告》的审查及评估意见，同意在一期导流期间，坝体渡汛洪水标准为100年重现期，因此本设计阶段确定一期导流坝体拦洪渡汛标准仍为大汛100年重现期洪水，相应流量为9880m3/s。

二期采用临时导流底孔导流。二期围堰和临时底孔只运行一个枯水期，至春汛期坝体拦洪渡汛，该时段的工程施工导流由溢洪道渲泄春汛洪水。此时坝前拦洪库容远大于1.0×108m3。考虑到工程已处于关键施工阶段，可研阶段设计时选用200年重现期渡汛标准。并且《可研报告》的审查及评估意见，“同意导流明渠的坝体填筑高程应满足拦挡春汛200年一遇洪水位的要求”。因此本阶段设计确定二期导流期间坝体施工期临时渡汛标准仍为春汛期200年重现期洪水，相应流量为4400m3/s。

2.1.2导流方式的定性分析

导流方式选择，应当是工程总体设计的一部分。因为导流方式选择得是否恰当，不仅对于导流费用有重大影响，而且对于整个工程设计，施工总进度和枢纽总造价都有重大影响。因此导流方式选择不仅应使导流费用最小，而且应使总体效果最优。一般应遵循以下原则：

1）根据坝址自然条件（地形、地质、水文等）及水工布置特点，因地制宜地选择导流方法。

2）选定的导流方式应使整个枢纽施工进度最快、造价最低。

3）应使整个工程施工有足够的安全度和灵活性。

4）尽可能满足施工期国民经济各部门的综合要求，如通航、过木、过鱼、供水等。

5）施工方便，干扰小。符合国情，技术可靠。

根据xx坝址水文条件、地形、地质条件、枢纽类型及布置、河流综合利用要求，可进行以下几种导流方案比较：

利用河谷形状系数选择导流方式：

《施工导流手册》所采用的河谷形状系数

Kφk=坝顶长/最大坝高

GBT 50484-2019石油化工建设工程施工安全技术标准.pdfKφk<3.0采用隧洞导流

Kφk>4.5且河谷不对称时，采用分期导流

Kφk=3.0～4.5可采用隧洞导流、明渠导流、分期导流，或且几种导流方式结合。

本工程Kφk=5372.69/23=233.59>4.5，且河谷为不对称的“U”形谷，明显属于B类情况。

坝址处河床宽阔，河谷宽约1770m，综合分析坝址地形、地质条件，施工洪水特点及水工枢纽布置情况等，确定本工程施工采用分期导流方式。原可研阶段设计时对采用两期导流和三期导流作了综合分析和比较，推荐了两期导流方案。根据《可研报告》审查意见：“同意采用分两期导流方案”。因此本阶段设计施工导流仍采用分两期导流方案。即一期明渠导流，二期底孔导流。

布置导流明渠时，应注意以下问题：

量利用有利地形，使明渠工程量最小：尽量避免使渠线通过不良地质区段，特别应注意滑坡崩塌体，保证边坡稳定，避免高边坡开挖。在河滩地上开挖的明渠，一般均需设置外侧墙，其作用与纵向围堰相似。外侧墙必须布置在可靠的基础上，并尽量使其能直接在干地上施工。

明渠轴线应顺直，以使渠内水流顺畅平稳：应避免采用S型弯道。关于转弯半径，进出口方向，以及与围堰坡脚距离的要求，均与明流隧洞相似。对于软基上的明渠，渠内水面到基坑水面之间最短距离，应大于两水面高差的2.5～3.0倍，以免发生渗流破坏。出口消能问题海南省预拌混凝土应用技术标准(DBJ46-018-2019)宣贯培训课件，也应受到特别重视。

导流明渠应尽量与永久明渠相结合：当枢纽中的混凝土建筑物采用岸边式布置时，导流明渠常与电站引水渠和尾水渠相结合。