1、尼尔基水利枢纽施工组织设计说明书1 基本资料 1.1、施工条件1、 工程地理位置及对外交通状况尼尔基水利枢纽位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流上，坝址右岸为内蒙古自治区莫力达瓦达斡尔族自治旗尼尔基镇，左岸为黑龙江省讷河市二克浅乡，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，由北向南流经黑龙江、内蒙古、吉林三省（自治区），在黑龙江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2、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，齐齐哈尔东阳尼尔基镇，公路里程189km,但大部分路等级低，需经改（扩）建后才能满足工程的施工要求。2、 施工场地条件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195230m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11.5m，高程195228m，比高1045m，除嫩江渡口至坝址上游沿江成陡坡外其余地形平3、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184187m，比高25m，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。3、 枢纽布置和主要建筑物尼尔基水利枢纽工程主要由主坝、副坝、溢洪道、水电站厂房及灌溉输水洞（管）等建筑物组成。工程等别为一等工程，主要建筑为级，地震设防烈度为度。大坝总长7180 m，最大坝高 41.5 m。其中，主坝为沥青混凝土心墙土石坝，坝顶长度1676 m，左、右岸副坝为粘土心墙土石坝。泄洪建筑物为开敞岸坡式溢洪道，布置在右岸白土山台地上，长875.5m，宽166.0m，设11个泄流孔，单孔宽12m。堰顶高程199.80 m，溢洪4、道最大下泄流量为20300 m3/s。水电站为河床式电站，装有四台ZZA725-LH-642型水轮发电机组，单机容量62.5 MW。枢纽建筑物型式及尺寸见下表1.1-1。4、 施工期通航、过木及供水（1） 施工期通航、过木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。（2） 施工期通航、过木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一5、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。（3） 供水本工程分两期导流，一、二期导流期间对下游河道用水不产生影响。根 表1.1-1 主要建筑物尺寸图（1）拦河坝（2）泄洪建筑物主 坝坝型：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溢洪道型式：岸坡溢洪道堰顶高程199.80孔数孔宽（孔m）：1112消能方式：底流消能副坝坝型：粘土心墙土石坝坝顶高程（m）：221.00最大坝高（m）：23.00坝顶长度（m）：5372.69（3）电站（4）灌6、溉建筑物厂房型式：河床式主厂房尺寸（长宽高m）：149.0026.1060.64装机容量（台MW）：462.50左岸灌溉管型式：有压隧洞孔数尺寸（孔m）：12.6洞长（m）：178.10开关站型式：户外中式尺寸（长宽m）6273左岸灌溉洞型式：有压隧洞孔数尺寸（孔m）：13.6洞长（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7、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。5、 天然建筑材料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15km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4.05.0km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8、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。6、 大宗材料 经调查，本工程所需钢材可由齐齐哈尔建筑公司购买；木材可由尼尔基镇或讷河市木材公司购买；水泥可由哈尔滨水泥厂购买；油料可由尼尔基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。7、 供水、供电条件（1） 供水 本阶段设计对嫩江水质作了试验分析，试验结果见表1.1-2。结果表明拌和混凝土及其它生产用水仅作沉淀处9、理即可使用，生活用水需经水厂净化处理后使用。表1.1-2 水质试验结果表总含盐 量(mg/l)硫酸根离子含 量(mg/l) PH值氯离子含量(mg/l)硬度（毫克当量）总碱度固形物含量(mg/l)水化学类型水质侵蚀性评价26.913.907.42.90.930.9773.3含碳酸钙钠型水溶出性侵蚀（2） 供电 经调查尼尔基镇现有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尼尔基镇110kv变电站接引。1.2 自然条件1.2.10、1 水文、气象、冰情条件（1） 水文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69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78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。尼尔基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23次，主峰一般在78月。一次洪水过程一般长11、达30多天，主要集中在15天内。嫩江流域多年平均降水量400500mm，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69月，占年降水量的80%以上，78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。本工程施工期洪水时段按水文特性分为春汛期，即4月1日4月30日；汛前期，即5月1日6月20日；大汛期，即6月21日9月30日；汛后期，即10月1日10月31日；枯水期，即11月1日次年3月31日。各时段不同重现期流量见表1.2-1；坝下游300m处水位、流量关系见表1.2-2。施工期月、旬平均流量12、成果见表1.2-3。（2） 气象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 向上游，自平原向山区递减。尼尔基地区多年平均气温为1.5，气温年内变化大，最冷月与最暖月温度相差可达4045。年内最高气温多出现在7月，极端最高温度达-40.4。尼尔基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NENW为主，其中尤以NNE居多。多年平均风速为2.53.9m/s，历年最大 风速25.0m/s，多年平均最大风速为17.7m/s。表1.2-1 施工期各时段不同重现期洪峰流量成果表 单位(m3/s)分期时 间P=013、.5%P=1%P=2%P=5%P=10%P=20%春汛41430440037003190240018201250汛前51620535046503940300023001610大汛6219301140098808360636048803420汛后101103125102200189014801170861枯水期111331601545487408346280表1.2-2 坝址下游300m处水位流量关系表水 位(m)182.0182.5183.0183.5184.0184.5185.0流 量(m3/s)8016030051580011401640水 位(m)185.5186.0186.5187.014、187.5188.0188.5流 量(m3/s)22603000410055007360955012000水 位(m)189.0189.5190.0190.5190.83流 量(m3/s)1490017900211002430026500嫩江流域的霜、雪分布与气温分布一致，初霜期一般出现在8月下旬到9月上旬，终霜期一般在5月中旬到6月下旬，一般年份无霜期约在100200天之间。本流域初雪一般在9月下旬至10月上旬，终雪一般在4月下旬至5月中旬。该地区季节性冻土开始冻结时间一般在1011月，开始融结时间一般在67月，多年平均最大冻土深度251cm，多年平均冻土深度210cm。主要气象特征见表1.15、2-4。1.2-3 施工期月、旬平均流量成果表（19511998年） 单位：m3/s月旬QpP=5%P=10%P=20%四月586505399上180104595中842633359下12601070717五月14401160573上16801460523中1090877709下2430984543六月15801080855上1500922576中16301180793下228016901050七月225016201190上22301480910中196016101180下230018701630续表1.2-3 施工期月、旬平均流量成果表（19511998年） 单位：m3/s月旬QpP=5%P16、=10%P=20%八月238017501470上254020501580中385023701460下250019201360九月223015901180上226017201200中225021701260下17601440947十月948853497上14101270705中1050855534下758502348十一月306165128上394292201中305143112下20111478.7 （3） 冰情尼尔基坝址河段一般在10月下旬开始气温转负，出现流冰，持续时间为1416天；11月中旬开始封江，稳定封冻期125175天，平均为155天，第二年春季气温回升，于4月中旬开江，一般流冰期17、为10天左右，最迟在4月末流冰结束。该河段冰特征情值见表1.2-5和1.2-6。表1.2-5 尼尔基站冰情特征统计表项目封冻期（天）流冰期封江期（月日）开江期（月日）冰厚（米）冰块尺寸（长宽）（m）开江形式秋季（天）春季（天）历年最大（早）175291110 314 91.52200100武开江约占统计年份的60%历年最小（晚）1374311 274 240.785030多年平均15515.76.411 124 161.1211355注：尼尔基水文站位于坝址下游300m表1.2-6 阿彦浅站冰情特征统计表项目封冻期（天）流冰期封江期（月日）开江期（月日）冰厚（米）冰块尺寸（长宽）（m）开江形式18、秋季（天）春季（天）历年最大（早）174242411 14 11.60200100武开江约占统计年份的55%历年最小（晚）1352311 224 230.965035多年平均15113.88.111 114 151.2211355注：阿彦浅水文站位于坝址上游32km1.2 .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13m。河谷中分布有岛状心滩，地形平坦，地面高程185188m，高19、出江水面14m。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2040m。在埋藏谷两侧分布有掩埋基座阶地，阶面高程174181m，左侧掩埋基座阶地宽约286m，上覆砂卵砾石层厚29m，右侧掩埋基座阶地宽约224m，上覆砂卵石层厚28m。左岸为二级侵蚀堆积阶地，在距岸边300800m处存在一埋藏谷，地面略显低洼，谷深约4649m。上覆中新统冲洪积层，厚度2049m。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，20、埋藏深度一般为15m。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28m。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0.50.6m，大多由断层泥、岩屑和碎块岩组成。2 施工导流2. 1 导流 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21、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。2.1.1 导流标准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。施工期可能遭遇的洪水，是一个随机事件。如果标准太低，不能保证工程施工安全；反之，则使导流工程设计规模过大。不仅导流费用增加，而且可能因其规模太大而无法按期完成，造成工程施工的被动局面。因此，导流设计洪水标准的确定，实际上就是在经济性与所冒风险大小之间加以抉择。规范规定，设计临时性水工建筑物所采用的洪水标准，应根据其保护对象的结构特点、导流方式、工期22、长短、使用要求、淹没影响及河流水文特性等不同情况。必要时，还应考虑可能遭遇超标准洪水时的紧急措施。也就是说，应根据工程的主客观条件，统筹规划、全面分析、慎重确定。一 导流标准的选择方法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，设计资料主要采用尼尔基站实测的资料。二 导流建筑物等级尼尔基水利枢纽工程为一等工程，挡水建筑物为一级建筑物。按水利水电工程组织设计规范（SDJ338-89）(以下简称规范)23、规定，相应的施工导流建筑物为级建筑物。根据规范和水利部水电设计总院对尼尔基水利枢纽可行性研究报告（增补本）（以下简称可研报告）审查意见及中国国际工程咨询公司组织专家组对可研报告（修订本）评估意见，并结合本设计阶段的具体情况确定各种条件下的导流标准。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24、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534 m3/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。b 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25、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947 m3/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534 m3/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1.0108m3，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26、，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9880 m3/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1.0108 m3。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4400 m3/s。2.1.2 27、导流方式的定性分析 一、大坝施工导流方式导流方式选择，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。 根据尼尔基坝址水文条件、地28、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 Kk=坝顶长/最大坝高A. Kk4.5且河谷不对称时，采用分期导流C. Kk=3.04.5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Kk=5372.69/23=233.594.5，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29、。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。四 导流建筑物布置布置导流明渠时，应注意以下问题：（1） 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。（2） 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30、间最短距离，应大于两水面高差的2.53.0倍，以免发生渗流破坏。出口消能问题，也应受到特别重视。（3） 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。（4） 必须考虑明渠挖方的利用：对于大型导流明渠，此问题很重要，实际上，在选择导流方式时，就应充分考虑这一问题。（5） 防冲问题：在良好岩石中开挖出的明渠，可能无需衬砌，但应尽量减小糙率。软基上的明渠，应有可靠的衬砌防冲措施。有时，为了尽量利用较小的过水断面而增大泄流能力，即使是岩基上的明渠，也用混凝土衬砌。（6） 在明渠设计中，应考虑可能采用的封堵措施：虽然用于河道截流的各种方法，31、均有可能用于明渠，但因明渠是在干地上施工的，通常均在明渠中布置闸墩，采用下闸封堵方式。有些工程在明渠中直接修建部分坝体，并预留导流底孔，最后加以封堵。布置底孔时：孔口总过水面积由水力计算确定。单孔尺寸根据不同的孔口布置方式，由结构分析而定。允许底孔占坝段的宽度与坝高有关。坝高70m以下，底孔宽度应小于坝段宽度的60%；坝高70m以上，底孔宽度应小于坝段宽的50%。早期工程的底孔，通常均布置在每个坝段内，结构计算简图为封闭框架。导流底孔高程一般比最低下游水位低一些，主要根据通航、过木及截流要求，通过水力计算确定。a 一期导流：一期为明渠导流，一期围堰围护右岸厂房及绝大部分坝体的施工，围护长度约132、575m，占主坝总长的87%。设计的导流明渠为平底坡明渠，渠底宽有150m、190m和240m三个可选方案，渠底高程182.00m。明渠布置在左岸滩地上，左岸滩地地面高程一般在186.00m，在天然状态下受汛期常遇洪水（5年重现期以下洪水）影响小，因此明渠施工可不需围堰保护进行。但是由于左岸滩地为强透水砂砾石层，明渠施工需对该层采取防渗措施，以保证明渠施工在旱地上进行。另外左岸滩地上砂砾石层覆盖较薄（69m），明渠段坝体基础防渗墙和帷幕灌浆施工较容易，因此明渠段坝基防渗工程可一并同明渠开挖和防护工程安排在施工准备期内完成，如此可以减轻后期缺口坝段的冬季施工难度。b 二期导流：二期为临时底孔导流33、，二期围堰维护一期导流明渠的坝体缺口段。临时导流底孔布置在右岸厂房的安装间下部，共设2个88的方型底孔，导流底孔进口底板高程为181.00m，出口底板高程为176.65m。2.1.3 导流建筑物的设计2.1.3.1 一期导流建筑物a) 上下游围堰围堰结构型式及布置：一期围堰围护厂房及主坝坝体的绝大部分，围护长度约1575m。围堰采用土石结构型式。上游围堰长1650m，布置于主坝轴线上游123m处，下游围堰长约1649.36m，布置于主坝轴线下游约157m处，纵向围堰长100.17m。本阶段设计除纵向围堰外，上、下游围堰不与坝体结合。围堰填筑料主要是利用导流明渠开挖的中砂和砂砾石混和料，截流戗堤34、为堆石。设计围堰边坡为1：2.5，堰顶宽10m。上游横向围堰迎水侧采用50cm厚抛石防护，抛石下部设20cm厚砂砾石反滤层。纵向围堰是导流明渠的右堤，因此采用与导流明渠相同的防护措施，即迎水侧设置1.0m厚钢筋石笼，石笼底部设置0.3m厚碎石垫层。上、下游围堰的堰顶高程分别为191.57m和187.70m，最大堰高分别为10.7m和6.4m。围堰基础防渗型式选择：坝址处河谷中部、埋藏着古嫩江深切河谷，埋藏谷宽约1270m，上覆砂砾石层厚3037m。深埋河谷两侧分布有掩埋基座阶地，左侧基座阶地宽310m，上覆砂砾石层厚69m，右侧基座阶地宽220m，上覆砂砾石层厚36m。砂砾石层为强透水层，渗透35、系数K=10200m/d。厂房布置在右侧基座阶地上，因此厂房围堰基础需作防渗处理。经比较厂房围堰基础（自截流戗堤顶开始）采用高喷灌浆防渗墙防渗，上部与堰体土工膜相接，下部至岩基结束。另安装间与主坝连接的翼墙左侧，主坝体基坑内再做一道纵向高喷灌浆防渗墙与上、下游围堰基础防渗墙相接，以形成一道封闭的防渗墙体，保护厂房施工。土石主坝围堰基础，原可研设计时并未作防渗处理。本阶段设计经分析认为，主坝基础清除表层壤土或砂壤土后，大部分区域地面高程已处于常水位以下，因此为保证坝体填筑在干地上进行，需对围堰基础作防渗处理。土石主坝的大部分位于河谷中部埋藏谷上部，因此围堰基础防渗深度应根据基础防渗流量和基坑排水36、能力，经技术和经济比较后确定。经分析基础防渗深度选择了5m、8m、和10m情况下，对土石坝基础层填筑时段的5年重现期洪水流量进行渗流量计算，计算结果见表2.1-1。经分析确定上、下游围堰基础防渗深度为10m。土石主坝围堰基础防渗型式，则根据坝址处地形、地质条件，比较了高喷灌浆防渗墙和锯槽土工膜防渗结构两个方案。后者造价低，防渗效果较好，因此选用该方案。但该方案是采用链条式锯槽机开槽，人工放置土工膜，施工工艺较复杂，施工速度较慢。表2.1-1 渗流量表防渗深度（m）渗流量（m3/s）100.58780.96151.529b) 导流明渠导流明渠布置在左岸基座阶地的上覆砂砾石层上，进度安排明渠需渡过37、3个汛期和3个春季流冰期，而且明渠段坝体填筑需在冬季进行。因此明渠的布置、结构尺寸和防护型式等不仅要满足渲泄导流设计洪水的冲刷和避免春季流冰产生冰塞要求，而且尚应考虑冬季对填筑缺口段坝体的施工难度问题。导流明渠初步设计：明渠设计底宽待定，渠底高程182.00m，左侧边坡1：2.0，右侧边坡1：2.5。导流明渠设计洪水标准为大汛10年重现期，相应流量为4880m3/s，渡汛洪水标准为大汛100年重现期，相应流量为9880 m3/s。明渠需采取防冲措施，因渠道的天然抗冲流速仅为12m/s，要能满足设计泄量的防冲要求，必须做好护砌设计。防护形式比较了钢筋石笼、现浇混凝土及预制混凝土板等3种型式，最后38、确定采用钢筋石笼作防护。防护范围和厚度根据力学计算和导流模型试验确定，上游自一期围堰坡脚以上50 m，采用50cm厚铅丝笼作防护，左侧与左岸岸坡相连接至190.48m高程，右侧与上游围堰桩号为K上1+472.59m相接，宽度共计437.50m。坝体明渠段渠底、两侧边坡以及下游围堰堰脚以下400m的扇形范围内采用1.0m厚钢筋石笼作防护。下游防护范围，左侧至为保护明渠水流对左岸的冲刷而修筑的堆石防护堤堤顶，右侧至下游围堰桩号为K下1+390.00m处。另外石笼下部均设30cm厚碎石垫层。明渠底宽确定：根据本工程的具体情况，经综合分析选择了明渠底宽240m、190m和150m三个方案进行比较。渠底39、高程为182.00m来进行水利计算。对上述3个方案综合分析（结合其工程造价）结果见表2.2-1。已知坝址处河段春季平均最大流冰块长113m，宽55m ,对渠底宽240m方案基本满足春汛排冰要求，但缺口段坝体冬季填筑量大，难于在第五年春汛之前实现春汛洪水标准要求。对渠底宽190m和150m方案，春季排冰均需采取破冰措施，抢缺口坝体的施工难度相对较小，满足导流及进度要求，但这两方案从水力学条件分析，150m方案较190m方案明渠内水流流速大，对建在砂砾石层软基上的明渠，其防护工程规模相对较大，安全运行的可靠度较低，经综合分析后选择渠底宽190m 方案。表2.2-1 明渠底高程182.00m不同渠底40、宽度情况比较表项目渠底宽度（m）150190240排冰情况破冰破冰不破冰上游围堰高程(m)P=10% Q=4880m3/s191.39190.48189.77由上表可知，底宽150m与底宽190所得的上游围堰高度相差0.91m，而底宽190m与240m所得的上游围堰高度相差0.71m。它们之间相差不大，故需计算工程造价来进行经济性比较。比较成果如下表2.2-2。 对明渠水面曲线的计算本次设计采用分段累计法： 其计算公式如下： 见水力学P 详细的计算过程见计算书。表2.2-2 明渠不同底宽方案的造价比较底宽（m）项目150190240明渠造价（万元）21212460.753633.75上游围堰造41、价（万元）2003.7851651.061399.57纵向围堰造价（万元）63.36647.56436.675下游围堰造价（万元）496.017496.017496.017总造价（万元）4684.1684655.3914839.262由上表可看出，当底宽为190m时造价最小，故选取190m为明渠底宽。c) 选定明渠导流方案的水利计算成果成果如下表2.2-3和表2.2-4。（计算方法见水力学P302）表2.2-3 明渠上游水位与上下游围堰高程计算表Qbm1m2hniyh048801902.524.770.02200.192825.02进口水 位h上水位壅 高上游水位 hu上游围堰高程Hu下游围堰42、高程H下6.790.697.48190.48187.80表2.2-4 明渠泄流曲线计算表流量10002000300040005000600070008000900010000水位3.394.765.846.767.598.359.079.7610.4211.062.1.3.2 二期导流建筑物a) 上、下游围堰 围堰结构型式：二期围堰围护导流明渠坝体缺口段。围堰采用土石结构型式。上游围堰长255m，布置于主坝坝轴线上游约76m处，下游围堰长200m，布置于主坝坝轴线下游约68m处。上、下游围堰均采用粘土斜墙作防渗，设计的斜墙边坡为1：3.5，堰体为堆石，均与坝体相结合，设计边坡为1：1.3。上、43、下游围堰的堰顶高程分别为191.57m和187.80m，最大堰高分别为9.57m和5.8m，堰顶宽分别为15.32m和10.00m。围堰基础防渗型式：主坝轴线左岸基岩上覆砂砾石层厚69m，为强透水层。二期导流设计洪水标准时，上游水位为189.00m，下游水位为184.03m，因此为保证主坝坝体在旱地施工（明渠底高程为182.00m），围堰基础亦作防渗处理。设计考虑二期围堰基础防渗与导流明渠施工时的坝体段基础防渗相结合，因此基础防渗体需在导流明渠施工时形成，二期导流时再与二期围堰堰体的防渗粘土斜墙相接，形成一道全封闭防渗结构。经比较，围堰基础采用高喷灌浆防渗墙作防渗。b) 导流底孔导流底孔设计：44、底孔的进口位于厂房挡水坝内，底孔的进口底板高程综合考虑了泄流、截流及防淤的要求，因此取略低于河床地面高程（181.40m）布置，确定为181.00m。由于底孔布置在厂房安装间下部，因此底孔的孔口尺寸除应满足渲泄导流和截流标准流量洪水外，尚应满足厂房安装间的布置要求。安装间共设置了两个坝段，长度分别为25m和21.5m，考虑到底孔水流流态因素，底孔布置需占用安装间底层房间，安装间的建基高程为173.50m，上层房间的底板高程为186.79m，因此底孔宜在上述两个高程（高差为13.29m）之间布置。经水力学计算，共需布置2个88m底孔，并集中布置在25m长的坝段内。设计的导流底孔进口为平底坡段，进45、口顶部设有椭圆曲线以形成喇叭口，改善其水流条件布置在厂房安装间上游侧的挡水坝段内。由于底孔位于安装间的下部，因此底孔的布置应满足安装间布置及结构设计要求。通过安装间部分的底孔为平底坡段，要求顶板高程不高于184.65m（取184.65m），底板高程为176.65m。底孔的上、下水平段通过坡角为21的陡坡相接，连接处采用16m半径的圆曲线过渡。底孔的上水平段长11.37m，陡坡段长17.26m，下水平段长43.37m。总长72.00m。底孔的形状如下图： 底孔泄流属于隧洞泄流的一种。隧洞泄流水流的流态主要有有压流、无压流和介于两者之间的半有压流。对于一定的隧洞，其流态决定于上下游水位的高低。本工46、程导流底孔的设计流量为534m3/s，相应导流洞出口水位183.51m，而出口底板高程为176.65m，孔顶为184.65m，所以出口水位不会淹没孔顶，即为自由出流。随着泄流量的增加，要经过无压流、半有压流和有压流三个阶段。经判断底孔属于短洞、陡坡的形态。（本次设计不详细计算半有压流的情况）第一种情况：无压流的计算无压流的上限流量为见水利水电工程施工组织设计手册1P499式中pc半有压流的下限临界壅高比，为管道进口底以上水深与管道高度之比； 流量系数，取0.64；进口竖向收缩系数，取0.72；Ad，d管道断面面积、高度。 计算得出Qpc=236.33m3/s,相应的控制水深为9.6m。短洞无压47、流的计算公式为： 见水力计算手册P402式中b矩形隧洞过水断面的宽度，当过水断面为非矩形时，b=k/bk； hk临界水深； k相应于hk的过水断面面积； s淹没系数，当下游水位较高，已淹没进口的收缩断面，使该处水深hc0.75H0时，为淹没出流，s值与比值hc/ H0有关；当hc0.75H0时，为自由出流，s=1，当淹没时，hc可近似的以下游水位减进口底板高程而得； hc进口断面处的水深； m流量系数，决定于进口翼墙的型式、上游水库或渠道的过水断面面积与隧洞过水断面面积之比，一般取m=0.320.36，若进口翼墙较平顺，断面缩窄较小，应取较大的m值，反之应取较小的m值。本次设计取m=0.34。48、第二种情况：有压流的计算有压流的下限流量公式： 见水利水电施工组织设计手册1P500 式中局部损失系数； 有压流出口水头比；本次设计取0.85。Fc上游临界壅高比，采用经验值1.5。算得QFc=713.732m3/s。有压流的泄流能力计算公式： 见水力计算手册P395 式中有压流流量系数； 隧洞出口断面面积 T0上游水面与隧洞出口底板高程差T及上游行近流速水头v02/2g之和，一般可认为T0T； hp隧洞出口断面水流的平均单位势能，hp=0.5a+p/， 这里 p/=0.5a，故hp=a=8m； 其中a出口断面洞高； p/出口断面单位压能。底孔的泄流曲线计算表如下表2.3-1。表2.3-1 底49、孔泄流曲线表流量（m3/s）100200300400500534进口水深(m)2.694.275.606.787.878.22流量（m3/s）600672.661427.45180020002200进口水深(m)8.889.5911.72716.49419.50622.836由上表可知，二期截流后的水流全部从底孔过流，流量Q=534m3/s，此时上游水深为189.22m，所以上游围堰高程为H上=189.22+水位壅高=189.22+1=190.22m；下游水深为183.76m，故下游围堰高程为H下=183.76+1=184.76m。3 施工截流本工程施工采用两期导流，一期为190m宽明渠过流，50、二期为2个88m的临时底孔过流。因此本工程施工导流需进行两次截流。本次设计仅对二期截流进行水力计算，一期截流只作介绍。截流方法一般分为平堵和立堵两种。因为立堵截流不需要架桥，施工简单，截流费用低，又根据本工程特点，二期截流方式选用立堵（河道不宽、流量不大）。截流时间的确定一般应考虑以下原则：1） 尽可能在较小流量时截流，但必须全面考虑河道水文特性和截流前后应完成的各项控制性工程要求，合理使用枯水期。2） 对于有通航、灌溉、供水、过木等特殊要求的河道，应全面兼顾这些要求，尽量使截流对河道综合利用的影响较小。3） 有冰情的河道，为了避免招致截流和闭气工作的复杂化或失败，一般不应在流冰期截流。 截流51、设计流量的确定，通常按频率法确定，也即根据已选定的截流时段，采用该时段内一定频率的某种特征流量值作为设计流量。一般地，多采用5%的频率设计。实际上，应根据截流时间和截流重要性选择设计标准。如果截流时间选在枯水期前段，频率标准可低一些。如果在汛前迎水期截流，则标准应取高一些。3.1 一期截流根据施工总进度安排，一期土石围堰于第一年九月初开始填筑，九月底围堰截流闭气，截流标准选用九月下旬5年重现期旬平均流量947m3/s。本阶段设计考虑，围堰首先截断左侧支流，截流在河床右侧主河道处进行。采用两侧进占立堵截流方式，龙口设在右侧主流覆盖层较薄处（约26m）。3.2 二期截流 二期截流为截断明渠水流，江52、水由导流底孔渲泄。根据施工洪水特点及施工总进度安排，二期围堰于第四年10月初开始填筑，10月中旬截流闭气。截流标准采用10月中旬5年重现期旬平均流量543 m3/s。经水力计算，单戗堤立堵进占截流时，龙口处水流最大平均流速为4.987 m/s，截流最终落差为4.27m，龙口最大抛石粒径为1.15m。3.2.1 二期截流的水力计算抛石截流计算的主要任务是确定抛投体的尺寸和重量，而抛投块的稳定计算国内外广泛采用的是伊兹巴什公式，即 (1) 详见课本施工组织管理P58式v石块极限抗冲流速； a石块化为球形的粒径； 分别为石块和水的容重； K综合稳定系数。由上式可知，抛投块体的粒径与抗冲流速的平方成正53、比，也就是说，抛投块体的粒径在很大程度上取决于龙口流速。因此研究龙口流速变化规律有很重要的意义。截流的水力计算中龙口流速的确定一般有图解法和三曲线法两种。本次二期截流水力计算采用三曲线法：一、 合龙中截流设计流量的组成一般情况下，截流设计流量Q0由四部分组成Q0= Q+ Qd+ Qs+ Qac (2) 式中Q龙口流量；Qd分流量（分流建筑物中通过的流量）；Qs戗堤渗透流量；Qac上游河槽中的调蓄流量。 由于Qs和Qac不计算，则有： Q0= Q+ Qd二、 三曲线法计算龙口流速推导龙口流速公式分两步进行。先推导龙口流速与上下游落差的关系，然后再推导龙口流速与龙口宽度的关系。在推导公式之前，先对54、计算断面进行假定：CC断面为龙口流速计算断面，并假设出现淹没流时，该断面水位与下游水位相同，若出现非淹没流，CC断面水深为临界水深（图一）。（一）龙口流速V与上下游落差Z的关系在立堵截流过程中，龙口断面由梯形断面逐渐过渡到三角形断面，水流流态又从淹没流过渡到非淹没流。下面，将龙口流速分别按淹没流、梯形非淹没流以及三角形非淹没流推导流速公式。1、 流流速V1。如图一所示，CC断面落差与下游落差Z相同，则CC断面淹没流流速为： （5）式中流速系数， =0.850.95； Z下游落差。2、梯形断面非淹没流 （6）由于，令，则上式可写为 式中ZCCC断面临界落差； H上游水头（护底顶部高程以上）； Y55、相对临界落差的平方根，按下式计算： （7）式中 CC断面动能修正系数。常取 =1.0； Q龙口流量，按（2）式或（21）史计算；n戗堤端部边坡系数。其余符号同前。3、三角形断面非淹没流 （8）由（5）（8）式可绘制VZ曲线（图三）。由（5）式可绘淹没流VZ线（曲线1）。由（6）和（7）式，可绘梯形断面非淹没流VZ线（曲线2）。由（8）式可绘实现断面非淹没流VZ线（曲线3）。显然，曲线1是一条上升曲线，曲线3是一条下降曲线，曲线2是先上升而后下降。这是由于y随Z的增加而减小对于矩形断面，；对于三角形断面，随着戗堤进占到三角形断面（Z增加），y将减小到 。三条曲线有三种组合方式：当三条曲线相交于一56、点时（图三a），最大流速Vmax出现在三角形断面刚形成时；当曲线2在C点之下时，（c点为曲线1和曲线3的交点），Vmax出现在梯形断面（图三b）；当曲线在A点之上时，Vmax出现在三角形断面形成之后（图三c）。 图三 最大流速出现规律（二）龙口宽度B与V和Z的关系1、 梯形断面淹没流。由图四a所示，由集合关系和水力学关系可知图四 龙口宽度计算草图 （9）式中 HB 护底以上戗堤高度，其余符号同前。2、 形断面非淹没流 （图四b） （10）式中 b龙口底部宽度。按下式计算： 3、 三角形断面淹没流 （图四c） （11）4、 三角形断面非淹没流（图四d） 由于 因此 （12）（三）Vmax出现位置57、的判断 （图三）设曲线1和曲线2的交点为A，相应的落差为ZA，曲线2和曲线3的交点为B，相应的落差为ZB，曲线1和曲线3的交点为C，相应的落差为ZC。A点称为梯形断面淹没分界点，C点称为三角形断面淹没分界点，B点称为非淹没流梯形断面与三角形断面分界点。由图三我们可以看出：（1） 当ZBZC时，Vmax出现在梯形断面，流速过程线为OAEBD，OA段按V1计算，AEB段按V2计算，BD 段按V3 计算。（2） 当ZBZC时，Vmax出现在三角形断面刚形成时或三角形断面形成之后，流速过程线为OCD，OC段按V1计算，CD段按V3计算，此种情况下不需计算V2 。下面来讨论ZB和ZC 的计算方法。令V258、 =V3，则有 对于三角形断面， ， 代入上式可得： (13)（13）式中Q为龙口流量；按（2）或（21）式计算，并转化为Z的函数，则由（13）式可求出ZB。 令V1=V3，则有： (14)（14）式可求出ZC。同样，ZA可令V1=V2求出，或作曲线1和曲线2，其相交点可求出ZA。此外，当Vmax出现在三角形断面形成之后，还需求出淹没流时梯形与三角形断面分界点，此时可由图四看出 （15）或 由于 因此 (15)由（151）式和（2）式联立求解，即为淹没流时三角形断面刚形成时的落差。（四）计算步骤1、 将已知的泄流水位关系Qd上（上游水位）转化为QdZ关系，Z=上+下（下游水位）；2、 有（2159、）式或（2）式绘龙口流量与下游落差QZ关系曲线；3、（13）和（14）式计算ZB和ZC4、当ZBZe时，由（5）（8）式计算V1 、V2 和V3；当ZBZC时，由（5）和（8）式计算V1 和V3。5、流态 由（9）（12）式按相应流态计算B值。 以上各步应列表计算本次设计计算的抛石粒径结果如下表3.1-1。表3.1-1 抛石粒径计算结果表龙口宽度（m）最大流速（m/s）抛石粒径（m）60304.3770.853074.9871.15734.7411.00303.2830.504 基坑排水基坑排水工作按排水时间及性质，可分为：初期性排水和经常性排水。4.1 初期性排水初期排水指基坑开挖前的初期排60、水。包括基坑积水，围堰堰身和地基及岸坡渗水、围堰接头漏水、降雨汇水等。初期排水时间：大型基坑一般可采用57d；中型基坑不超过35d。控制水位下降速度为11.5m/ 昼夜。本次设计的基坑属于中型基坑，要求在五天内抽完水。排水时间在枯水期，降雨可以不考虑。排水流量的估算：按公式：Q= 见施工组织管理P88，公式包括了渗水。经计算Q=349734.129m3/s。选择抽水设备时需考虑备用系数20%，如下： 12shPA型水泵（2台）10shP型水泵（2台）8sh13型水泵（3台）4.2 经常性排水经常性排水指基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水，包括围堰和基坑渗水、降水，地基岩石冲洗与混凝土养护用61、废水等被排除。目的是保持基坑干燥，使主体工程在干地施工。经常性排水应分别计算围堰和基础在设计水头的渗流量、覆盖层中的含水量、排水时降水量及施工弃水量，再据此确定最大抽水强度。其中降水量按抽水时段最大日降水量在半日抽干计算；施工弃水量与降水量不应叠加。基坑渗水量可分析围堰特征、防渗方式、堰基情况、地质资料可靠程度、渗流水头等因素适当扩大。本次设计中采用最大日降雨量为30mm，同时忽略施工机械废水，基坑两边的岸坡降雨汇水量比较大。为了不影响施工，要求在半天排干。排水流量Q=3769.448m3/s。 选择抽水设备时需考虑备用系数20%，如下： 12sh9A型水泵（2台）10shP型水泵（2台）8s62、h13型水泵（3台）基坑排水计算结果如表2.4.1：表2.4.1 基坑排水选用设备表分项分类排水量（m3/s）设备型号台数备注初期性排水349734.12912shPA型水泵10shP型水泵8sh13型水泵2235天排干经常性排水3769.44812sh9A型水泵10shP型水泵8sh13型水泵223半天排干5 封堵蓄水根据施工总进度安排及本河段施工洪水的特点，下闸蓄水时间初定为第五年4月10日。下闸的设计流量按规范选择4月中旬5年重现期的平均流量为359m3/s。由于底孔下闸是由厂房进水口的一台门机完成的，因此底孔下闸顺序是第一孔闸门下闸完毕后，再下第二孔。底孔下闸后到首台机组发电期间，坝址63、以上河道流量全部拦截在水库内，因此将影响下游河道用水要求。经水库兴利调节计算，4月份需向下游供水，其供水量分别为2.28 m3/s和117.87 m3/s的流量。本阶段设计考虑采用1个底孔闸门开启方式向下游河道供水，待首台机组发电后由发电下泄流量解决下游用水要求。5.1 封堵底孔下闸完全关闭后即进行底孔的封堵。堵头最小长度，可按极限平衡条件由下式求出：式中 k安全系数，通常取1.11.3； P水头总推力，由校核挡水位第一孔为207.00m，第二孔为213.65m求得；A、x分别为堵头断面面积、周长；为混凝土容重，这里取2.4t/m3；f混凝土与岩石的摩擦系数，一般为0.40.65取0.4；c混64、凝土与岩石接触面的抗剪断凝聚力，一般为520，取10。算得Lmin1=5.0m Lmin2=6.5m堵头的施工中应注意：1 为了设置混凝土堵头，在底孔形成时应预留键槽，以保证堵头有足够的抗剪强度；2 混凝土堵头应分段施工，分段长度以1015m为宜；3 堵头内应埋置冷却水管与灌浆管，必要时灌浆及冷却混凝土；4 混凝土浇筑受到围岩的约束大，一般浇筑层不超过1.5m。5.2 下闸蓄水下闸的顺序是第一孔先下，下闸完毕后，再下第二孔。第一孔闸门下闸时的水位为187.13m；第二孔闸门下闸时的水位为190.96m，下闸后24小时水位为191.45m。防洪发电的死水位为195m，此时库容为4.875310865、m2。经计算可知，若从5月4日开始蓄水，在5月15日库容可达4.886404108m2。大致等于发电时的必需库容。因此在5月4日12时开始下闸蓄水，历时11天12小时，可实现首台机组发电的目标。6 防洪渡汛与排冰措施6.1 土石坝渡汛6.1.1土石坝渡汛标准及调洪演算一期导流期间渡汛：施工进度安排工程施工至第三年汛前坝体填筑高程高于围堰顶高程，坝体施工应采取临时防洪渡汛措施。渡汛标准采用大汛100年重现期洪水。二期导流期间渡汛： 第五年4月初（4月10日）导流底孔下闸，水库开始蓄水。此时工程施工处在春汛期时段，溢洪道已具备设计泄流能力，坝体缺口段施工（非缺口段坝体已施工至近坝顶高程），应满足施66、工运用阶段大坝渡春汛期洪水标准要求。渡汛设计标准采用春汛期200年重现期洪水，校核洪水采用春汛期500年重现期洪水，相应流量分别为4400 m3/s和5220 m3/s。渡汛标准洪水全部由溢洪道渲泄，经调查计算，渡汛设计洪水标准情况，上游坝前水位为205.32m。校核洪水标准情况，上游坝前水位为206.02m。因此坝体缺口段必须在春汛期之前，填筑至207.82m，以满足防洪渡汛要求。6.1.2 调洪演算 本次设计仅对一期导流期间渡汛进行调洪演算。采用半图解法计算，其基本公式为：见水能规划P75 计算步骤为： （1）根据已知的入库洪水过程线、水库水位容积关系曲线、汛期防洪限制水位、计算时段t等，67、确定调洪计算的起始时段，并划分各时段的平均入库流Q，以及定出第一时段初始的Z1、q1、v1各值。（2）在作出的图上量取第一时段的Z1，得a点。作水平线ac交曲线A于 b点，并使bc=Q。因曲线A是（v/t-q/2）=f1(Z)，a点代表Z1，ab就等于（v1/t-q1/2），ac就应等于Q+（v1/t-q1/2），按公式，即等于（v2/t+q2/2）。 （3）从c点作垂线交曲线B于d点。过d点作水平线de交水位坐标轴于e，显然de=ac=（v2/t+q2/2）。因曲线B是（v/t+q/2）=f2(Z)，d点在曲线B上，e点就应代表Z2，从e点可读出Z2值。（4）de交曲线C于f 点，过f点作垂68、线交q坐标轴于g点。因曲线q=f3(Z)，e点代表Z2，于是ef应是q2，即从g点可以读出q2。 （5）根据Z2值，利用水库水位容积关系曲线就可求出V2值。 （6）将e点代表的Z2值作为第二时段的Z1值，按上述同样方法进行图解计算，又可求出第二时段的Z2、q2、v2等值。按此逐时段进行计算，将结果列成表格，即可完成全部计算。经调洪计算（见计算书），上游坝前水位为192.55m，坝体缺口段明渠内平均流速为8.95 m/s。因此要求坝体在第三年大汛期之前至少应填筑到195.13m高程，坝体缺口段明渠采用1.0m厚钢筋石笼防护至194.00m高程。6.2 厂房渡汛一期导流渡汛：第三年汛期到来之前主坝69、已填筑196.60m高程，已满足坝体临时渡汛要求高程（195.13m）。而厂房坝段混泥土浇筑仅到181.0m左右，厂房的施工尚需围堰保护。因此为使厂房与主坝施工达到相同的100年重现期渡汛标准，采取加高厂房段横向围堰和在基坑内修筑纵向土石围堰以形成一个封闭的防洪体系。上、下游横向围堰采用草袋土子堰分别加高至194.00m和189.60m高程，子堰高度分别为2.43m和2.50m，顶宽分别为1.5m和1.0m。大坝基坑内修筑的纵向土石围堰分别与主坝上、下游翼墙相接，防渗体则与基坑内已形成的高喷灌浆防渗墙相接。二期导流渡汛：二期导流渡汛是在第五年的春汛期，此时厂房的挡水坝已施工完成，上游侧采取下进70、口闸门拦洪渡汛。下游侧采用下尾水检修闸门渡汛。在此期间以将布置在厂房下游的高架门机移至尾水平台上，以保证厂房工程继续施工。6.3 排冰措施根据该地区冰凌观测资料分析，坝址河段秋季流冰一般持续1416天，春季流冰一般持续10天左右。秋季流冰尺寸一般较小，不会产生冰塞现象，但春季流冰块尺寸较大。据阿彦浅水文站统计历年最大流冰块长200m，宽100m ,多年平均最大流冰块长113m，宽55m，江心冰层厚度，历年最大1.60m，多年平均1.22m。因此工程一、二期导流期间应采取排冰措施。一期采用明渠导流，设计明渠底宽190m，需渡过3个流冰期。二期导流期间，溢洪道虚渡过一个流冰期。由于春季流冰尺寸较大71、，为防止在导流明渠进、出口及溢洪道进口处产生冰塞现象，需采取人工破冰措施。本河段两岸地势平坦，有较长的日照时间，因此本阶段设计初步考虑采用砂石破冰法，即在冰上用砂石上撒成长方格子并连成网状，利用砂石比热较小，且颜色深能吸收大量太阳辐射能，使撒砂的冰层迅速融化，其次砂石的重力作用使冰层下沉，最后冰层破碎成小块。由于冰塞现象会给工程施工带来不利影响，甚至危及坝体施工安全，本工程在技施设计阶段应通过导流水工模型试验，进一步研究流冰方案及采取的措施。7 尼尔基工程的施工7.1导流工程的施工7.1.2土石围堰的施工堆石填筑：主要为截流戗堤和上游围堰的护坡抛石填筑。戗堤堆石取自聚宝山石料场，围堰护坡石料取72、自溢洪道和厂房开挖渣料。爆破后石渣，戗堤填筑采用4m3挖掘机挖装32t自卸汽车运输，132KW推土机摊铺，振动碾压实。护坡抛石填筑采用4m3挖掘机挖装32t自卸汽车运输，88KW推土机摊铺，3m3挖掘机整坡。弃渣料填筑：一期围堰填筑料主要为导流明渠的开挖弃料，一部分直接上围堰填筑，一部分堆存后上围堰填筑。采用5m3装载机挖装32t自卸汽车运输，88KW推土机摊铺，振动碾压实。围堰基础防渗结构施工，本工程围堰基础防渗采用两种型式，即防渗墙和土工膜。防渗墙是采用振孔高喷灌浆施工技术造墙，即利用大功率设备以振动方式造孔，在振孔和上提过程中直接进行高喷灌浆作业成墙。土工膜防渗是采用链条式锯槽机在砂砾石73、层中开槽，泥浆固壁，人工放置土工膜入槽。围堰拆除：根据工程运行需要厂房段围堰拆除，厂房段围堰最大堰高为10.17m，在二期截流前必须拆除以满足底孔过流要求，因此进度安排于第四年汛后拆除。采用4m3反铲挖掘机挖装32t自卸汽车运输至弃渣场。7.1.3导流明渠施工土方开挖：导流明渠位于河谷左侧的河床漫滩和掩埋基座阶地上，地面高程一般为186.5m，上覆松散层较厚，自上而下为壤土、中砂和砂砾石，总厚度约7.016.5m。中部为掩埋基座阶地，上覆松散层较薄，自上而下为壤土、中砂和砂砾石，总厚度约3.512.5m。因此明渠的土方开挖主要为壤土和中砂，开挖深度最大约5.5m。采用4m3挖掘机挖装32t自卸74、汽车运输至弃渣场。防护工程：按设计明渠底板、两侧边坡及对上、下游漫滩的冲刷可能危及坝体和围堰安全，在其范围内分别采用了1.0m或0.5m厚钢筋笼块石和铅丝笼块石作防护。渠底高程为182.00m，开挖最低高程为180.70m，由于明渠基础为强透水砂砾石层，平水期水位为183.66m，因此防护工程的施工需做防渗保护措施，经比较在防护工程范围内采用土工膜作防渗，以保证防护工程的施工在旱地进行。由于明渠施工安排在准备期内进行，因此防护工程施工所需的石料取自聚宝山石料场，人工绑扎钢筋笼，人工选石、装石。7.2 主体工程施工7.2.1. 主坝的开挖主坝的坝型为沥青混凝土心墙土石坝，坝顶全长1807.31m75、。其中非明渠段长1517.31m，坝体防渗型式为碾压式沥青混凝土心墙。明渠坝段长约290m，坝体防渗型式为浇筑式沥青混凝土心墙。心墙厚度在200m高程以下为0.70m，200m高程以上为0.50m。主坝最大坝高为41.50m，坝基土石方开挖总量为46.37104m3，土石方填筑总量为565.18104m3。主坝基础土方开挖主要是清除表层的壤土及砂壤土。采用13KW推土机集堆，5 m3装载机装32t自卸汽车运输至弃渣场。主坝基础石方开挖包括：主坝与左副坝连接的混凝土过渡坝段及厂房左、右侧分别与主坝与右副坝连接的混凝土坝段的基础开挖。基岩平均开挖深度为69m，岩石级别为级。采用100型潜孔钻钻孔爆76、破，3 m3挖掘机挖装20t自卸汽车运输至弃渣场。7.2.1 主坝的填筑 a)坝壳料填筑主坝坝壳料填筑总量为488.62104 m3，大部分填筑料来自第、砂砾石料场，少部分利用溢洪道及厂房的基础开挖料。砂砾石料由料场料堆采用5 m3装载机装32t自卸汽车运输；利用的开挖料一部分需经二次倒运，一部分直接运输上坝；采用5 m3装载机挖装32t自卸汽车运输上坝。上坝卸料后采用88KW推土机摊铺，洒水车洒水，振动碾压实。b)干砌石护坡主坝体上、下游坝均采用干砌石护坡，上游坝面的护坡范围为192.00m和217.00m高程之间，干砌石厚度为0.9m，垫层厚度为0.4m，下游坝面的护坡范围为191.50m77、高程至坝顶，干砌石厚度为0.3m，未设置垫层。干砌石施工：砌石料取自聚宝山石料场，爆破后石渣经人工选料后，由4 m3挖掘机挖装32t自卸汽车运输上坝，人工砌筑。垫层施工：垫层料为碎石，碎石粒径要求为225cm，垫层填筑应与主坝坝壳填筑同时进行。碎石取自聚宝山石料场，经控制爆破后，由4 m3挖掘机挖装32t自卸汽车运输上坝，74KW推土机辅以人工铺料，洒水车洒水，振动碾压实。c)混凝土预制方块护坡坝体上游坝面217.00m高程至坝顶采用0.850.850.85m的混凝土预制块护坡。其下部顺序为0.7厚抛石护理和1.24m厚碎石垫层。抛石护理及碎石垫层料均取自聚宝山石料场，爆破后石渣采用3 m3挖78、掘机挖装20t自卸汽车运至坝上，88KW推土机辅以挖掘机整理，振动碾压实。混凝土预制块单块重1.0t，由布置在右岸的混凝土预制件厂预制。采用5t汽车吊装20t自卸汽车运输至坝面，5t汽车吊吊装辅以人工铺装。 d)心墙下游排水体心墙下游排水体设置在心墙下游侧及下游侧底部，厚度为2.0m，为砾石和碎石混合料，总计39.63104m3。其中砂砾石占40%，利用天然砂砾石筛分厂弃料。碎石占60%，由聚宝山石料场控制爆破获得。采用3m3装载机装20t自卸汽车运输上坝，74KW推土机掺合碎石和砾石铺料，洒水车洒水，振动碾压实。e)块石护趾 趾设置在下游坝面191.50m高程以下至深入原地面以下3.0m范围79、，厚度1.79m，要求块石粒径为250cm，下部设置0.5 m厚碎石垫层。块石及碎石取自聚宝山石料场，爆破后石渣采用3 m3挖掘机挖装20t自卸汽车运输上坝，74KW推土机铺料，振动碾压实。7.2.3 混凝土浇筑a)碾压式沥青混凝土浇筑 主坝非明渠段坝体防渗型式为碾压式沥青混凝土心墙防渗，心墙的厚度在200m高程以下为0.7m，200m高程以上为0.5m。心墙浇筑每层厚度25cm，模板采用钢模板。沥青混凝土由布置在右岸的沥青混凝土拌和系统供应，采用10t保温车运输混凝土至浇筑地点后，转改造后的3m3装载机，经摊铺机入仓并摊铺，振动碾压实。b)浇筑式沥青混凝土施工主坝明渠段坝体防渗型式为浇筑式沥80、青混凝土心墙防渗。心墙浇筑每层厚度为25cm，心墙两侧为预制混凝土块。沥青混凝土由右岸移设至左岸的沥青混凝土拌和系统供应。采用改造后的3m3装载机运至浇筑地点后，直接入仓浇筑。混凝土预制块由人工砌筑。c)防浪墙及坝顶下游挡墙混凝土浇筑混凝土由右岸混凝土拌和系统供应，采用3m3混凝土搅拌车运输至浇筑地点，经溜槽直接直接入仓浇筑，振捣器振捣。d)坝体及挡墙混凝土坝体混凝土为主、副坝之间以及厂房与土石坝之间的过渡坝段混凝土。挡墙混凝土主要指厂房安装间与土石坝间的翼墙混凝土。采用10t自卸汽车自右岸混凝土拌和系统运输混凝土至浇筑地点，转W4型履带式起重机（布置在厂房安装间下游侧）吊3m3混凝土罐入仓，81、振捣器振捣。7.2.4 基础处理a)混凝土防渗墙主坝基础地层为2040m厚的砂砾石层，采用0.8m厚现浇混凝土防渗墙作防渗，另在墙体内埋设帷幕灌浆用钢管。防渗墙施工采用CF1冲击循环钻机造孔成槽，泥浆固壁，直升导管法浇筑混凝土成墙。预埋钢管采用钢筋笼固定。混凝土由右岸混凝土拌和系统供应，3m3混凝土搅拌车运输。b)帷幕灌浆防渗墙底部基岩主要为花岗闪长岩，基岩面至岩面下220m为中等透水带，采用一排帷幕灌浆作防渗。选择150型地质钻机，通过混凝土防渗墙中预埋钢管进行造孔，灌浆泵自下而上分段灌浆成c)振冲桩为解决主坝基础砂砾石产生的地震液化问题，在上、下游坝脚分别设置了15排振冲砂卵砾石桩。桩深682、和9m，桩距2.0m，桩径25cm。采用振实管设备插进砂层中，一边冲水一边振动，使砂层挤密沉实。拔出振实钢管时，边拔边向孔中填砂卵砾石成桩。8 施工交通8.1 对外交通 距离本枢纽下游最近的大城市为齐齐哈尔市，距离本枢纽最近的火车站为讷河火车站，讷河火车站位于齐齐哈尔与加格达奇之间的富（裕）嫩（江）线上。 由于铁路运输的可靠性好，运营费用低，因此本枢纽工程在讷河火车站设施工期物资、器材转运站。外来物资、器材中的水泥、钢材、沥青、碱性骨料、永久机电设备、施工机械等从各地经铁路运输至讷河火车站，再经公路运输至施工现场。其它物资，如爆破材料从扎兰屯购买；木材、煤炭、油料、生活物资及其它物资可在讷河市83、或尼尔基镇就近购买，由公路运输至施工现场。8.2 场内交通运输本工程场内运输任务主要包括土方开挖运输渣、骨料、混凝土及沥青混凝土运输，各施工工厂及生活区间的物资运输等。场内交通公路总里程为52.0km，永久三级公路为12.0 km，其中混凝土路面为1.5 km，沥青处置路面10.5 km；临时公路40.0 km，其中三级公路32.0 km，四级公路8.0 km。为沟通两岸联系，在主坝下游约2.5 km处拟兴建一座800m长预应力钢筋混凝土桥，设计荷载标准为汽车80级，设计洪水标准为天然情况下大汛洪水重现期100年，相应流量为9880m3/s。9 施工工厂设施9.1 混凝土拌和系统a)概述尼尔基84、水利枢纽工程混凝土总量为89.695104m3（包括混凝土防渗墙），其中临时工程1.00104m3，混凝土的最大级配为四级配，日平均高峰浇筑强度为2444 m3/d，折算成小时高峰浇筑强度为183.3 m3 m3/h。b)系统的布置 根据水工枢纽的布置，混凝土浇筑主要用于右岸厂房、溢洪道及左、右岸灌溉引水洞衬砌，由于绝大部分混凝土浇筑均集中在右岸，故设计上考虑在右岸设混凝土拌和系统。 混凝土拌和系统布置在距坝址下游溢洪道右侧约300m处，与天然砂石料筛分系统相连，筛分系统内永久料堆中的骨料由胶带输送机运输本系统内拌和楼料仓。混凝土出料高程为197.00m。c)拌和设备选择 根据永久和临时混凝土85、浇筑工程量，混凝土由四种级配和不同防渗、抗冻标号组成，种类达15种之多，工程施工时，不同级配、标号的混凝土拌和切换十分频繁。因此，根据混凝土小时高峰浇筑强度，设计上选型号为HZ1202F3000L拌和楼2台，理论生产能力为240m3/s.d)水泥系统 系统内水泥库的储存量为4天水泥高峰用量。水泥总储存量为3650t，其中袋装水泥的储存量为1250t，散装水泥的储存量为2400t。 系统内设置两座拌和站，经计算，水泥输送耗风量为37.59 m3/min，水泥的输送设备为70t式泵，共两台。为满足气力输送水泥及拌和楼操作用风，工厂内专门设置空压站，额定供风量为40 m3/min。在袋装水泥库内设置86、了通风机和袋式除尘器，在每个散装水泥罐上均设有二级除尘装置。9.2 沥青混凝土拌和系统 本系统供应主坝沥青混凝土心墙的浇筑。根据主坝施工分期并遵循沥青混凝土运输方便、灵活、可靠的原则，在坝址左、右岸各设一套沥青混凝土拌和系统。左岸系统布置在主坝下游150m处，地面高程为193.00m，主要供应明渠段浇筑式沥青混凝土，其沥青混凝土铺筑强度为5.0t/h；右岸系统布置在主坝下游1.5km处，地面高程为197.00m，主要供应非明渠段碾压式沥青混凝土，其沥青混凝土的铺筑强度为30.5t/h。沥青拌和设备主要由骨料供给系统、干燥系统，热料提升、筛分、贮存、计量系统、混凝土搅拌系统、导热油加热及沥青供给87、系统、粉料供给系统、除尘系统及成品混凝土料仓组成。拌和工艺简述如下：a)骨料供给 成品骨料由装载机送入拌和设备自备料仓，料仓下部设有称量装置，成品料经称量后，由皮带机送入骨料干燥筒。骨料在干燥筒内加热至170左右，经热料提升机送入搅拌机。b)沥青加热 沥青的加热分两部分，首先是沥青的脱桶加热，脱桶设备选用西安通达沥青脱桶公司生产的专用设备。沥青在此时可进行脱桶加热至120左右，然后由沥青泵打入至沥青恒温罐，继续加热保温至140后，进入拌和机。c)粉料供给系统 本系统配有立式粉料罐一个，其容积为31m3。粉料采用链式输送机配合斗提升机上料，经螺旋输送机送入粉料称量斗中。d)除尘系统 除尘系统配有88、一级重力除尘器和二级布袋除尘器。二级布袋除尘器的布袋数为384只，总过滤面积为420m2。e)成品混凝土料仓 成品混凝土料仓为双仓式，有效容积为85m3，采用电加热，矿棉保温，成品料贮放的时间为24h。10 施工总进度10.1 施工总进度编制依据 根据水利水电工程施工组织设计规范（SDJ33889）和水利水电枢纽工程项目建设工期定额的有关规定，本着合理配置资源的原则，按目前国内的平均先进施工水平安排施工总进度。其安排的主要依据为： 1）工程规模、枢纽布置及工程量； 2）工程所在地区的自然条件及施工条件； 3）施工导流、截流方式以及目前国内施工技术与施工组织管理水平； 4）国内外类似工程施工工期89、指标； 5）国家有关法律、法规、规程和规范。根据水工建筑物的枢纽布置、特性及规模，通过分析确定厂房施工是控制本工程施工总工期的关键。10.2 施工分期根据水利水电工程施工组织设计规范（SDJ33889）的规定，将本工程的施工总工期分为工程筹建期、工程准备期、主体工程施工、工程完建期四个阶段。10.3 总工期的确定本工程的施工总工期在可研设计、补充可研设计、项目建议书设计以及修订可研设计时，做了大量的分析比较工作。经分析计算，其合理工期为5年零4个月。在此基础上，考虑到目前的施工经验及施工技术水平，推荐施工总工期为5年整。准备工程的总工期为24个月，其中净准备工期为8个月。10.4 施工总进度本90、工程的施工总工期为5年整。其中净准备工期为8个月，主体工程施工44.5个月，工程完建期7.5个月，从准备工程开始至第一台机组发电历时52.5个月。本工程施工的关键线路是场内公路修建导流明渠施工一期截流围堰填筑厂房基础开挖厂房混凝土浇筑机组安装。10.4.1 导流工程工期安排导流工程分二期施工，包括土石围堰填筑、导流明渠开挖及防护、围堰基础高喷灌浆防渗及链槽机垂直铺塑防渗施工、围堰拆除，导流底孔施工等。一期土石围堰从第一年5月中旬开始填筑，9月底截流，整个围堰填筑至第二年6月底完成。厂房坝段围堰的基础高喷灌浆防渗墙于第一年10月初开始施工至11月末结束，其它部位的基础链槽机垂直铺塑防渗于第一年591、月初至6月末完成。二期土石围堰（明渠段）于第四年10月初开始填筑至10月中旬截流闭气，二期上游围堰的高喷灌浆防渗墙在导流明渠开挖的同时施工，即第一年的6月份完成。导流明渠的施工包括明渠砂砾石开挖、钢筋石笼及铅丝石笼防护和明渠防护堤填筑以及保证明渠防护工程在旱地施工而设置的链槽机垂直铺塑防渗，导流明渠施工于第一年4月开始至9月中旬结束。导流底孔施工：由于导流孔底位于安装间下部，因此，其施工与厂房施工同步进行。下闸蓄水：根据调洪计算成果及总进度的安排，定于第五年5月初下闸蓄水，第五年5月中旬首台机组发电。围堰的拆除：厂房坝段的围堰在底孔过流之前先拆除一部分以满足底孔过流要求，其余部分陆续拆除，具体92、安排为第四年的9月中旬开始拆除厂房坝段围堰，至第五年的4月末拆除完毕。10.4.2 主体工程工期安排主坝施工：主坝非明渠段的施工期为46个月，即第一年的10月初开始，到第五年的7月末结束。明渠段的坝体填筑于第四年的11月初开始至第五年的8月末全部结束，历时10个月。溢洪道工程施工：溢洪道工程施工从第一年9月初至第四年10月末，共历时38个月。左副坝施工：左副坝从第二年7月初开始施工至第五年的9月末结束，历时39个月。右副坝施工：右副坝从第一年9月初开始施工至第四年的8月末结束，历时36个月。右岸灌溉引水洞与右副坝下游减压排水井的施工：右岸灌溉引水洞于第一年9月初开始施工第五年的7月末全部完成，历时47个月；右副坝下游减压排水井于第五年4月初开始施工第五年的10月中旬全部完成，历时6个月。厂房的施工：厂房的施工于第一年11月初开始至第五年年底全部工程竣工，共历时50个月。