③ 洞身后段工程地质条件
洞身后段(桩号0+693~1+337m),位于隧洞拐点至调压井位置,洞身埋深52~225m,通过岩性为中上志留统薄层~极薄层泥炭质板岩夹千枚岩,属中硬岩局部夹软岩,板状构造,岩体节理裂隙发育,洞线与岩层走向夹角13~18°。桩号0+829附近通过断层F19,产状NW305°SW∠50°,其走向与洞线夹角为38°,破碎带宽约0.8~1.0m,组成物为碎裂岩,糜棱岩,岩屑和断层泥等,泥钙质胶结差;桩号1+015附近通过F16,产状NW310°NE∠42°,其走向与洞线夹角33°,破碎带宽0.5~1.0m,组成物为碎裂岩,角砾岩,糜棱岩,断层泥,局部充填石英条带,泥钙质胶结差;桩号1+323附近通过F20,产状NW312°SW∠62°,其走向与洞线夹角为31°,破碎带宽0.3~0.5m,组成物为碎裂岩,糜棱岩,断层泥,局部充填石英条带,泥钙质胶结差。洞段位处地下水位以下,地下水活动较强烈,施工时断层破碎带和其它结构面有滴渗水或线状水流。围岩类别以Ⅳ类为主,断层破碎带及影响带为Ⅴ类,具体围岩类别分段为:Ⅳ类:(0+693~0+809m)和(0+849~0+986m)及(1+043~1+275m)段;Ⅴ类:(0+809~0+849m)和(0+986~1+043m)及(1+275~1+337m)段。 (4)调压井工程地质条件
调压井(桩号1+337~1+362m):调压井位处城马村下游约600m的白龙江右岸Ⅳ级阶地上,中心线桩号1+349.3m,地面高程1660.8m,井顶平台高程约1640m,井底建基高程1603.18m,井深约37m,井径约25m。调压井位置表部阶地基座面上堆积有厚5~15m的坡积块石碎石土和5~10m的阶地冲积砂卵砾石层,覆盖层上部结构松散,下部结构密实;下伏基岩为中上志留统薄~极薄层泥炭质板岩夹千枚岩是调压井井身的主体围岩,井顶部位在阶地基座面附近,薄层~极薄层泥炭质板岩夹千枚岩为板状构造,属中硬岩局部夹软岩,岩体表层强风化层厚约15m,弱风化层厚约15m。岩体中未见大的断裂构造,但节理裂隙极发育,岩体破碎,井底部位有地下水活动。根据上述工程地质条件,围岩类别属Ⅴ类围岩。调压井后边坡为25~35°的缓坡地形,自然边坡是稳定的。
(5) 压力管道工程地质条件
压力管道(桩号1+362~1+489m)通过岩性为中、上志留统薄~极薄层泥炭质板岩夹千枚岩,板状构造,属中硬岩局部夹软岩,岩体完整性差。在桩号1+404附近通过断层F21,其产状NW285°SW∠80°,走向与洞线夹角为35°,破碎带宽0.2~0.3m,组成物为碎裂岩、角砾岩、糜棱岩、局部充填石英条带,胶结较差;在桩号1+481附近通过断层F9,产状NW295°SW∠70°,其走向与洞线夹角25°,破碎带宽0.4~0.5m,组成物为碎裂岩、角砾岩、断层泥、局部充填石英条带,泥钙质胶结差。管道段岩体破碎,完整性和稳定性差,属Ⅴ类围岩。 (6) 厂房区工程地质条件
厂房区位于城马村下游约700m的白龙江右岸Ⅱ级阶地上。厂区(桩号1+489~1+519m)表层堆积有厚约5m的洪坡积块石碎石土和厚约4m的阶地砂卵砾石,结构松散,下伏基岩岩性为中、上志留统薄~极薄层泥炭质板岩夹千枚岩,岩层产状NW330°SW∠83°,板状构造,属中硬岩局部夹软岩,岩体中层面裂隙发育,岩体较破碎、完整性差。
当厂房建基高程1573m时,厂区有厚约7~9m的覆盖层和厚约21m的强~弱风化岩需挖除,厂房基础座落在弱风化岩体上。
(7) 尾水渠工程地质条件
尾水渠(桩号1+519~1+778.55m)位处城马村下游约700m的白龙江右岸Ⅱ级阶地上。 桩号1+519~1+685m前,表层堆积有厚约7~9m的洪坡积块石碎石土和厚约3m阶地砂卵砾石层,结构松散,1+685m以后中上志留统薄层~极薄层泥炭质板岩夹千枚岩出露,岩层产状NW330°SW∠83°,板状构造,属中硬岩局部夹软岩,岩体中层面裂隙发育,完整性较差。 (三)施工场地条件
本工程虽然地处高山峡谷地区,在坝址处及厂房的上、下游内仍有部分场地可资利用。右岸残留阶地台面窄而不连续,最宽处约10m,阶地堆积物比较薄不宜利用,可供本工程利用施工场地,均在左岸。左岸阶地台面宽阔,达100~350m,阶面平缓,阶地前缘高程1610m,平整后可用于布置生产、生活设施。 (四)工程所需主要材料供应
1.混凝土骨料
根据地质建材资料,可用于本电站建设的天然砂砾石料源共三处,分别为:1#砂砾石料场(左岸)、2#砂砾石料场(右岸)和3#砂砾石料场(左岸)。
2.块石料场及防渗土料场
本阶段又在省道S313公路路标40Km处的白龙江右岸山坡上调查到块石料场一处,该料场长度大于0.5Km,
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宽度大于0.5Km,高差远大于50m,储量远大于100万m ;料场岩性为花岗岩,灰白色,岩石坚硬,弱~微风化,料源充足,储量满员要求。
防渗土料场位于立节乡曲瓦村附近,左岸距坝址区约4km,储量及质量均能满足工程建设需要,综合开采条件较差。
3.外购材料
根据工程所需水泥的品种和对水泥产量的要求,选定武山水泥厂(主要供应425#)和永登水泥厂(主要供应525#和特种水泥)为本工程施工所需水泥的供应厂家。工程所需木材、油料及生活物资由舟曲县供应。钢筋(材)、炸药由兰州供应。 (五)施工用水、用电
生产及生活用水可利用白龙江江水。
工程区能满足施工之用的国网电源从立节变电站架设专用35KV输电线路,在厂房和坝址处分别设配电室
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降压后分送到各施工点供电。施工用电也可考虑永久输电线路先行架设,建设期为工程施工服务。
本工程靠近舟曲县,施工期间的机械修配和劳务配备可部分依托地方力量。
三、施工导流 (一)导流标准
本工程等别为三等(中型)工程;工程枢纽主要建筑物按3级设计,次要建筑物按4级设计,临时建筑物按5级设计。根据水利部颁布标准《水利水电工程施工组织设计规范》(SL 303—2004)的规定,其导流建筑物为5级,相应导流建筑物的设计洪水重现期:土石建筑物为10~5年一遇洪水。
考虑到到白龙江流量较为稳定,实测水文系列较长,工程区暴雨强度较小,加之枢纽一、二期工程量均较小,根据本工程水文特点、施工工期,经技术经济比较后,设计选用五年一遇洪水重现期。中后期导流标准根据大坝施工进度、坝前所形成的库容等,导流标准相应提高。
根据河道水文特征,导流时段划分为洪、枯水时段:10月至第二年6月份为枯水时段,其五年一遇相应洪
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峰流量为309 m/s;7月份至9月份为洪水时段,其五年一遇相应洪峰流量为596 m/s。
本工程的施工分期设计洪水见表3-1。
表3-1 巴藏水电站施工洪水成果表
不 同 频 率 设 计 值(m/s) 月份 P=5% 一~三 四 五~六 七~九 十 十一 十二 57.5 158 516 1050 347 172 73.2 P=10% 52.8 135 411 816 291 148 67.2 P=20% 47.6 110 309 596 233 124 60.5 3 (二)枢纽导流方式及导流方案比选
巴藏水电站坝址位于各裕村的河段上,白龙江呈“S”形流经坝区,坝址区河道断面形态为不对称的“U”型,左岸阶地地形呈台阶状;右岸地形呈单斜状。左岸坝线在各裕村上游边缘通过,地势狭窄,枢纽建筑物布置较困难。工程坝址区河床较为狭窄,枢纽从左至右布置的建筑物依次为左岸截渗墙;左岸混凝土副坝、溢流坝、排沙孔坝段(进水口孔口尺寸为1—8m×8m)、右岸混凝土副坝。
由于河床狭窄,不具备良好的河床内分期导流的条件。结合枢纽建筑物布置和坝区地形地质条件,施工导流方式可采用一次断流围堰、右岸导流隧洞泄流方案或左岸一期开挖导流明渠泄流,二期利用一期先行修建的排沙孔(进水口孔口尺寸为1—8m×8m)泄流的两期导流方案,针对上述两种导流方案本阶段初步进行了技术经济比较。
1.右岸导流隧洞方案(方案一)
本工程坝址区洪枯流量变幅较小,若采用隧洞枯水期导流,汛期基坑过水的方式,将对坝体施工带来极大干扰,受枯水期时段的限制,施工、发电工期将会大大延长,经济损失较大。况且导流工程量减少不明显,而过水围堰结构复杂,施工麻烦,费用较高。故采用隧洞全年导流,有利于主体工程的施工组织,工期有保证。
根据坝址区地形地质条件,结合水工枢纽布置,导流隧洞只能布置在右岸,导流隧洞由进口明渠段、洞身段、出口明渠段组成,总长421.95m。其中进口段长102.32m,隧洞洞身长256m,出口扩散段长63.63m。导流洞断面为9.0×10.5m(宽×高)的城门洞型,进口底扳高程1593.40m,出口底板高程1590.60m,纵坡为0.66%,洞身段设一半径为56m,圆心角度为50°的拐弯段,设计情况下洞内流态为无压流。当导流隧洞下泄设计流量Q20%=596m3/s时,洞前水位1604.62m。
导流洞洞身围岩主要为千枚岩,进出口约50~60m左右岩体风化较强,岩体完整性差,主要为Ⅳ、Ⅴ类围岩,局部为Ⅲ类,一次支护费用较高。导流洞无论如何布置空间上与引水洞交叉而过,导流洞开挖后顶高程为1605.90m,而引水发电洞底板高程为1606.00m,两条洞在交叉段基本贯通,给施工带来极大不便,且处理费用较高,工期也将大大延长。 总之,隧洞施工难度较大,投资较高。 2.左岸开挖导流明渠方案(方案二)
坝址区河床较窄,坝轴线处河床只有27m宽,坝体坐落在深度(自河床底)20m的基岩上,无法在河床内进行分期导流,故施工导流采用一期左岸(左岸副坝段)开挖导流明渠泄流,进行溢流坝、排砂底孔坝段、右岸副坝的施工,二期利用一期先期建好的排砂底孔进行泄流,进行左岸副坝段的施工。导流明渠总长378.11m。其中进口段长23.41m,中间段长321.70m,出口扩散段长33.0m。导流明渠梯形断面为8.5×8.3m(底宽×高),边坡1:1.5,进口高程1594.00m,出口高程1592.70m,平均纵坡0.344%,中间段设两处半径为35m,圆心角度为
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20°和半径为40m,圆心角度为35°的转弯段,,当导流明渠下泄设计流量Q=596m/s时,导流明渠前水位1605.40m。(渠前水深+壅高)。
上述两个导流方案经平面布置,施工难度论证,投资分析比较,施工组织设计推荐左岸开挖导流明渠分两期导流方案。
(三)枢纽导流分期规划
(1)导流一期
导流时段为第一年12月至第三年9月。第一年11月完成左岸导流明渠的施工,之后进行河床一期围堰的填筑施工;第一年12月底完成一期围堰的加高施工。第二年1月~第三年9月进行一期基坑开挖及混凝土浇筑工作。
(2)导流二期
导流时段为第三年10月至第四年6月。将进行Ⅱ期围堰的填筑(导流明渠填筑)施工并截流,利用上、下游围堰封堵导流明渠,利用一期已完成的溢流坝与左岸副坝导墙做纵向围堰,继续施工并完建左岸的枢纽建筑物。
枢纽各期导流方式及水力学特征见表2-2。
表2-2 巴藏水电站枢纽导流水力学计算成果表 项 目 导流时段 导流标准 导流流量 上游水位 下游水位 上游堰顶高程 下游堰顶高程 挡水建筑物 围堰型式 泄水建筑物 单位 年/月 重现期 m/s m m m m 33
项 目 Ⅰ 期 1/12-3/9 5年(全年) 596 1605.40 1596.50 1606.90 1597.8 Ⅰ期围堰 心墙土石 导流明渠 Ⅱ 期 3/10-4/6 5年(枯水期) 309 1598.75 1596.5 1600.25 1597.8 Ⅱ期围堰 心墙土石 排砂底孔 枢纽施工导流布置详见枢纽施工导流设计图。(附图1) (四)枢纽导流建筑物设计 1.一期上、下游横向围堰设计
采用壤土心墙土石围堰,上游围堰轴线长64.24m,下游围堰轴线长55.73m,上游围堰顶宽8.0m,上游迎水坡1:2.0,下游背水坡1:1,上游围堰堰顶高程1606.90m,下游围堰堰顶高程1597.80m,上游围堰最大堰高14.80m。
2.一期导流明渠设计
导流明渠进口高程1594.00m,出口高程1592.70m,平均纵坡0.344%,边坡1:1.5,导流明渠底宽8.5m,渠长378.11m。
3.二期上、下游横向围堰设计
采用壤土心墙土石围堰,上游围堰轴线长14m,下游围堰轴线长13m,围堰顶宽5.0m,上游迎水坡1:2.0,下游背水坡1:1.5,上游围堰堰顶高程1600.25m,下游围堰堰顶高程1597.80m,上游围堰最大堰高6.3m。 4.堰基防渗
一、二期上下游围堰基础砂砾石层厚度约在9~10m左右,拟采用高喷灌浆防渗墙,上部与堰体粘土心墙相接1.5m,下部深入基岩1.5m。 (五)厂房施工导流方式及导流程序
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由厂房尾水水位~流量关系曲线可知:当Q20%=596m/s时,对应河床水位为1586.4m,而由厂区地形条件看,厂房尾水临河段一侧的原地面高程为1598.0m左右,且厂房距河边约150m,故厂房基坑施工不需设围堰围护。考虑到厂房尾水渠段的河床狭窄,约20m,所以,厂房围堰采用尾水渠预留岩坎挡水,挡水标准为5年一遇洪水
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重现期,相应流量Q20%=596 m/s。 (六)导流工程施工
导流工程施工项目包括一期上、下游横向土石围堰填筑和拆除;左岸导流明渠开挖及衬砌;二期上、下游
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横向土石围堰的填筑、拆除等。选用以机械为主,人工为辅的施工方案。
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导流明渠开挖采用2m挖掘机开挖,10~15t自卸汽车运输。部分就近堆放用于一期围堰填筑,部分运至渣场堆放。
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围堰砂砾石填筑料利用导流明渠开挖弃料,防渗土料自土料场采运。堰体填筑由2m挖掘机挖料源装15~20t自卸汽车运至枢纽区,推土机分层推铺压实,堰体上部及边角部位由人工摊铺平整,配蛙式打夯机分层压实。
围堰拆除:一期和二期围堰堰体绝大部分可利用枯水期由挖掘机挖除,其余由洪水冲除。 其他如钢筋块石笼、砌石护坡等工程的施工采用人工方法。 (七)基坑排水
基坑排水分初期排水和经常性排水两种情况。排水流量也因不同时段水位流量不同而异。枢纽、一、二围堰截渗墙均座落在基岩上,基坑渗水量不大,但为保证围堰、基础渗水和施工弃水的排除,在基坑开挖边坡坡脚部位布置排水沟和集水井,沟宽0.5m,井深1.0m,由水泵将渗水排出。
经计算选定的基坑排水设备见表3-4。
表3-4 基坑排水设备选择表 项 目 一期基坑 二期基坑 一期基坑 二期基坑 厂房基坑 设计流量 3(m/h) 200 200 200 200 200 水泵型号 IS100-65-200 IS100-65-200 IS100-65-200 IS100-65-200 IS100-65-200 数量 6 2 4 2 2 排水时间 (h) 72h 48h 2/4~3/4 3/12~4/4 1/10~2/8 备 注 初期排水 初期排水 经常性排水 经常性排水 经常性排水 (八)截流 根据工期安排,枢纽一期截流时段选在第二年12月,按《水利水电工程施工组织设计规范》(SL 303—2004)
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的规定,截流标准采用截流时段重现期5~10年的月或旬平均流量。选用12月五年一遇的流量Q=60.5 m/s作为截流流量。截流采用单戗立堵方式,自左岸一侧进占。
导流工程主要工程量见表3-3。
表3-3 导流明渠及上下游围堰工程量表 序号 一 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 项 目 导流明渠 砂砾石土开挖 岩石开挖 渠道混凝土衬砌 混凝土边墙浇筑 喷混凝土 钢筋 固结灌浆 锚杆 锚杆 导流明渠夯填 混凝土边墙拆除 导流明渠施工小围堰 明渠出口现浇混凝土四面体 单位 m m m m m t m 根 根 m m m m 333333333数量 169233 102576 4452 2267 198 234.9 5174 279 279 210110 2267 13200 220 备注 厚0.4m 长36m 厚15cm 孔距、排距均为5m φ25 L=7m φ25 L=4m 长36m 进出口施工
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14 二 1 2 3 4 5 6 7 三 1 2 细部结构 一期围堰 围堰砂砾石填筑 块石护坡 粘土心墙填筑 高喷灌浆造孔 高喷灌浆灌浆 钢筋笼块石 一期围堰拆除 二期围堰填筑 砂砾石土夯填 粘土心墙填筑 m m m m m m m m m m 333333337137 0 32332 1797 16114 1366 874 220 6299 0 4158 3179 围堰基础高喷灌浆
四、料场选择与开采 (一)料场选择
1.砂石骨料设计需要量
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电站推荐方案设计混凝土量约33.54万m,共需成品砂石骨料约56.94万m,其中细骨料约 19.30万m,
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粗骨料约37.64万m。 2.料场基本情况
根据地质建材资料,可用于本电站建设的天然砂砾石料源共三处,分别为:1#砂砾石料场(左岸)、2#砂砾石料场(右岸)和3#砂砾石料场(左岸)。
各砂砾石料场储量及净砾分级储量见表4-1。
表4-1 各砂砾石料场储量及净砾石分级储量表 项目 混合储量(自然方) 净砾石(松散方) 净砂(松散方) 含砾率 含砂率 150-80mm 颗 粒 级 配 80-40mm 40-20mm 20-5mm 单位 万m3 1料场 70.26 51.35 23.5 62.14 24.24 #2料场 46.32 35.25 14.58 64.51 22.64 6.54 6.89 9.07 #3料场 16.41 12.16 6.41 60.68 25.85 2.19 2.43 3.52 #万m 万m % % 万m 万m 万m 万m 333333 10.37 10.81 13.33 3.块石料场 工程区块石料源奇缺,大峪沟块石料场不光运距较远,而且板状灰岩呈条带状出露于大峪沟向里约3Km的峡口处,开采不便,开采将堵塞大峪乡对外交通。因此,本阶段在黑水沟向里约3Km的左岸山岭选取块石料场一处,岩性仍为板状灰岩,储量丰富,但开采仍不便,交通受黑水沟所限,加之板状灰岩层理发育, 板状灰岩其它试验指标满足质量指标要求,但饱和抗压强度平均值仅22.7MPa不满足质量指标要求,其作为骨料的料源不足取。为此,本阶段又在省道S313公路路标40Km处的白龙江右岸坡调查到块石料场一处,该料场长度大于0.5Km,宽
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度大于0.5Km,高差远大于50m,储量远大于100万m;料场岩性为花岗岩,灰白色,岩石坚硬,弱~微风化,
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