禹门口泵站更新改造工程
一级站扩建部分泵站厂房围堰设计
1、工程概况
禹门口一级泵站扩建工程紧靠一级站上游侧，主要任务是解决运城市北赵灌区、西范灌区和西范东扩灌区的水源问题，同时和禹门口一级站统一调配水量兼顾向禹门口东扩和汾南灌区的补水。受益范围包括万荣、临猗、闻喜、稷山和新绛五县（市），设计提水规模供北赵灌区15.06m 3/s、西范灌区和西范东扩灌区13.8m 3/s，输水损失流量5 m3/s，总计33.86m 3/s；年提水量2.90亿m 3，其中北赵灌区1.38亿m 3，西范灌区1.52亿m 3。考虑供水区远期工农业发展确定扩建泵站设计流量为40.0m 3/s。
泵站为岸边固定式泵站，主要建筑物包括进水闸、主厂房、副厂房、出水压力隧洞、出水池、向北赵渠首输水明渠和龙虎公路改线隧道。
2、施工导流
本项目施工导流主要指一级站扩建泵站厂房的施工导流。泵站扩建位置位于北冲沟桥上游20余米处，该处紧临黄河主槽，施工期需做围堰导流。
3、导流标准
山西省禹门口一级站改扩建工程泵站建筑物级别为3等3级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）的规定，导流建筑物级别为5级，设计洪水标准为P=10～20%，根据水文调洪演算结果P=20%时，相应水位为384.93m ；P=10%时，相应水位为385.73m 。经比较分析本次采用汛期五年标准，相应水位为384.93m ，导流时段为全年。
4、导流方式
本次导流采用全断面汛期围堰，采用五年一遇洪水标准，修筑围堰，对泵站基坑进行全断面围护，黄河原河道泄流。
4.1导流建筑物设计
根据地质资料结合地形条件，围堰选定采用混凝土结构。根据水文调算资料，洪水位为384.93m ，堰顶安全超高及波浪爬高初定为0.75m 。
（1） 围堰布置
围堰采用矩形C15素混凝土形式，堰顶高程为385.68m ，顶宽3.0m （如遇超标洪水，可在围堰上修筑子堰），最大堰高6.1m ，围堰总长39.5m 。堰基采用锚杆与基岩结合，锚杆直径φ25，长1.5m ，深入基岩1m ，临水面一侧锚杆与围堰顶齐平，锚杆呈梅花型布置，间距1m 。围堰分两期实施，一期修筑到非汛期五年一遇高程382.93m ，然后进行剩余部分的修筑。一期围堰立模采用钢管及钢板联合支护，围堰立模利用水上浮船，地质钻机钻孔，钻孔深入基岩5m ，钻孔内埋设钢管，钢管深入基岩内部分采用灌浆与岩体结合，钢管外露岩体部分两侧采用槽钢焊接，作为挡水钢板的支撑，钻孔为临水面一侧钻孔，模板为整体模板，模板大小按照钻孔间距控制，每跨2m ，临水面与背水面模板采用槽钢焊接，现场组装一次成型下沉，模板制作应探清基岩面。
围堰基础穿过F4断层，断层处理采用固结灌浆处理，灌浆孔间距1.5m ，深入断层下部基岩2m 。
（2）围堰稳定计算
1）基本资料
建筑物级别：禹门口一级站改扩建工程泵站建筑物级别为3等3级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）的规定，导流建筑物级别为5级。
基础岩石参数：摩擦系数f ，根据《禹门口一级站地质勘察报告》中站址地质描述和岩石分类，查阅《混凝土重力坝设计规范》附录D ，得摩擦系数K=0.55～0.4，计算取值0.55。
围堰参数：材料C15混凝土，高度4.0m ～6.5m ，厚度3.0m 。
水位参数：按全年P=20%的水位计算，约5.8m 。
黄河水容重：根据统计资料汛期黄河水含沙量为200kg/m3，计算取黄河水容重为12KN/m3。
2）受力分析
参考规范《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005、《水工挡土墙设计规范》SL379-2007。
计算简图：
计算断面选取：计算选取围堰最大断面6.5m 处为计算高度，单宽1m 围堰为计算单元。
3）受力计算
水压力P=0.5×12×5.82=201.84KN
围堰自重G ＝6.5×3×1×25＝487.5 KN
抗滑稳定安全系数K C
K=f*G/P=0.55×G/P=0.55×487.7/201.84=1.33
抗倾覆稳定安全系数K q =抗倾覆力矩/倾覆力矩
K q =G*L1/P*L2=487.5×1.5/201.84×（5.8/3）=1.88
（3）计算结论
KC ＝1.33＞【KC 】＝1.05， K q ＝1.88＞【Kq 】＝1.50，满足规范要求。
根据规范《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005中规定，3级重力坝抗滑安全系数K C 不小于1.05；《水工挡土墙设计规范》SL379-2007中规定，3级挡土墙，抗倾覆安全系数K q 不小于1.50。所以根据计算结果显示，围堰是安全稳定的。
4.2导流建筑物施工
围堰总长39.5m ，围堰采用C15混凝土结构，围堰修建于泵站进口基坑开挖预留的台地上（台地高程380左右），预留台地作为围堰的一部分，泵站施工完成后需对预留岩坎进行拆除。
围堰浇筑：围堰浇筑分水下、水上两次进行。施工前首先对围堰基础岩石面高程进行详细测量探测，并绘制详细的围堰施工图纸，加工模板，利用浮船定位水下打孔，固定钢管桩、安装钢板模板，浇筑围堰水下部分的混凝土，然后再浇筑水上部分的混凝土，最后进行F4断层的固结灌浆。
围堰拆除：为了尽量将水下开挖变为陆上开挖，以减少水下施工工程量，减轻施工难度，提高施工质量，增加施工安全度，采取了“先揭顶，再剥皮，最后进行水下岩坎一次爆破”的施工程序。“揭顶”主要是对混凝土围堰进行拆除，用手风钻钻孔，用“切割爆破法”割裂混凝土堰体后用钢丝绳捆扎爆破块体，吊车吊装，自卸汽车出碴。“剥皮”施工，以手风钻造孔，采取小孔距多段微差控制爆破松脱岩体，对堰体厚度进行变薄剥离，以人工装吊斗，吊车吊装自卸汽车出碴。“水下岩坎一次爆破”拆除施工，以潜孔钻为主垂直孔方仅在岩坎顶部辅以部分手风钻孔，并以深孔向左、右、前三方呈台状扩展以满足设计开挖轮廓线的要求。岩坎爆破后用抓斗从水下捞碴，自卸汽车外运出碴。
2011年11月2日
禹门口泵站更新改造工程
一级站扩建部分泵站厂房围堰设计
1、工程概况
禹门口一级泵站扩建工程紧靠一级站上游侧，主要任务是解决运城市北赵灌区、西范灌区和西范东扩灌区的水源问题，同时和禹门口一级站统一调配水量兼顾向禹门口东扩和汾南灌区的补水。受益范围包括万荣、临猗、闻喜、稷山和新绛五县（市），设计提水规模供北赵灌区15.06m 3/s、西范灌区和西范东扩灌区13.8m 3/s，输水损失流量5 m3/s，总计33.86m 3/s；年提水量2.90亿m 3，其中北赵灌区1.38亿m 3，西范灌区1.52亿m 3。考虑供水区远期工农业发展确定扩建泵站设计流量为40.0m 3/s。
泵站为岸边固定式泵站，主要建筑物包括进水闸、主厂房、副厂房、出水压力隧洞、出水池、向北赵渠首输水明渠和龙虎公路改线隧道。
2、施工导流
本项目施工导流主要指一级站扩建泵站厂房的施工导流。泵站扩建位置位于北冲沟桥上游20余米处，该处紧临黄河主槽，施工期需做围堰导流。
3、导流标准
山西省禹门口一级站改扩建工程泵站建筑物级别为3等3级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）的规定，导流建筑物级别为5级，设计洪水标准为P=10～20%，根据水文调洪演算结果P=20%时，相应水位为384.93m ；P=10%时，相应水位为385.73m 。经比较分析本次采用汛期五年标准，相应水位为384.93m ，导流时段为全年。
4、导流方式
本次导流采用全断面汛期围堰，采用五年一遇洪水标准，修筑围堰，对泵站基坑进行全断面围护，黄河原河道泄流。
4.1导流建筑物设计
根据地质资料结合地形条件，围堰选定采用混凝土结构。根据水文调算资料，洪水位为384.93m ，堰顶安全超高及波浪爬高初定为0.75m 。
（1） 围堰布置
围堰采用矩形C15素混凝土形式，堰顶高程为385.68m ，顶宽3.0m （如遇超标洪水，可在围堰上修筑子堰），最大堰高6.1m ，围堰总长39.5m 。堰基采用锚杆与基岩结合，锚杆直径φ25，长1.5m ，深入基岩1m ，临水面一侧锚杆与围堰顶齐平，锚杆呈梅花型布置，间距1m 。围堰分两期实施，一期修筑到非汛期五年一遇高程382.93m ，然后进行剩余部分的修筑。一期围堰立模采用钢管及钢板联合支护，围堰立模利用水上浮船，地质钻机钻孔，钻孔深入基岩5m ，钻孔内埋设钢管，钢管深入基岩内部分采用灌浆与岩体结合，钢管外露岩体部分两侧采用槽钢焊接，作为挡水钢板的支撑，钻孔为临水面一侧钻孔，模板为整体模板，模板大小按照钻孔间距控制，每跨2m ，临水面与背水面模板采用槽钢焊接，现场组装一次成型下沉，模板制作应探清基岩面。
围堰基础穿过F4断层，断层处理采用固结灌浆处理，灌浆孔间距1.5m ，深入断层下部基岩2m 。
（2）围堰稳定计算
1）基本资料
建筑物级别：禹门口一级站改扩建工程泵站建筑物级别为3等3级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）的规定，导流建筑物级别为5级。
基础岩石参数：摩擦系数f ，根据《禹门口一级站地质勘察报告》中站址地质描述和岩石分类，查阅《混凝土重力坝设计规范》附录D ，得摩擦系数K=0.55～0.4，计算取值0.55。
围堰参数：材料C15混凝土，高度4.0m ～6.5m ，厚度3.0m 。
水位参数：按全年P=20%的水位计算，约5.8m 。
黄河水容重：根据统计资料汛期黄河水含沙量为200kg/m3，计算取黄河水容重为12KN/m3。
2）受力分析
参考规范《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005、《水工挡土墙设计规范》SL379-2007。
计算简图：
计算断面选取：计算选取围堰最大断面6.5m 处为计算高度，单宽1m 围堰为计算单元。
3）受力计算
水压力P=0.5×12×5.82=201.84KN
围堰自重G ＝6.5×3×1×25＝487.5 KN
抗滑稳定安全系数K C
K=f*G/P=0.55×G/P=0.55×487.7/201.84=1.33
抗倾覆稳定安全系数K q =抗倾覆力矩/倾覆力矩
K q =G*L1/P*L2=487.5×1.5/201.84×（5.8/3）=1.88
（3）计算结论
KC ＝1.33＞【KC 】＝1.05， K q ＝1.88＞【Kq 】＝1.50，满足规范要求。
根据规范《混凝土重力坝设计规范》SL319-2005中规定，3级重力坝抗滑安全系数K C 不小于1.05；《水工挡土墙设计规范》SL379-2007中规定，3级挡土墙，抗倾覆安全系数K q 不小于1.50。所以根据计算结果显示，围堰是安全稳定的。
4.2导流建筑物施工
围堰总长39.5m ，围堰采用C15混凝土结构，围堰修建于泵站进口基坑开挖预留的台地上（台地高程380左右），预留台地作为围堰的一部分，泵站施工完成后需对预留岩坎进行拆除。
围堰浇筑：围堰浇筑分水下、水上两次进行。施工前首先对围堰基础岩石面高程进行详细测量探测，并绘制详细的围堰施工图纸，加工模板，利用浮船定位水下打孔，固定钢管桩、安装钢板模板，浇筑围堰水下部分的混凝土，然后再浇筑水上部分的混凝土，最后进行F4断层的固结灌浆。
围堰拆除：为了尽量将水下开挖变为陆上开挖，以减少水下施工工程量，减轻施工难度，提高施工质量，增加施工安全度，采取了“先揭顶，再剥皮，最后进行水下岩坎一次爆破”的施工程序。“揭顶”主要是对混凝土围堰进行拆除，用手风钻钻孔，用“切割爆破法”割裂混凝土堰体后用钢丝绳捆扎爆破块体，吊车吊装，自卸汽车出碴。“剥皮”施工，以手风钻造孔，采取小孔距多段微差控制爆破松脱岩体，对堰体厚度进行变薄剥离，以人工装吊斗，吊车吊装自卸汽车出碴。“水下岩坎一次爆破”拆除施工，以潜孔钻为主垂直孔方仅在岩坎顶部辅以部分手风钻孔，并以深孔向左、右、前三方呈台状扩展以满足设计开挖轮廓线的要求。岩坎爆破后用抓斗从水下捞碴，自卸汽车外运出碴。
2011年11月2日