土石坝施工组织设计.doc

毕业设计目录水工专业毕业设计指导书4一、工程概况4二、施工条件4（一）施工工期4（二）坝址地形、地质及当地材料4（三）气象水文41、各月最大瞬时流量52、各时段设计流量53、典型年逐月平均流量54、设计洪水过程线65、坝址水位流量关系曲线66、水库水位与库容关系曲线67、坝区各种日平均降雨统计表68、坝区各种日平均气温统计表6（四）施工力量及施工设备6（五）施工导流6三、设计任务7说明书81、工日分析82、施工导流92.1导流标准92.2导流方案、施工分期、控制进度9一、导流方案9二、拦洪度汛方案9三、截流和拦洪时间9四、各期工程量、施工平均强度计算10五、确定封孔蓄水和发电日期10六、大坝蓄水期间安全校核10七、大坝控制进度102.3导流工程规划布置10一、导流洞规划10二、汛期大坝拦洪校核11三、围堰主要尺寸、型式及布置113、主体工程施工123.1土石坝施工12一、施工强度12二、土石方施工机械配备12三、施工道路布置123.2导流洞开挖13一、概况13二、开挖方法13三、主要参数13四、开挖工期14六、隧洞开挖主要机械汇总表（两个工作面）144、施工控制性进度154.1节点控制工期154.2横道图15土坝枢纽工程施工组织设计计算书161、工日分析161.1、石料开采、填筑有效工日161.2、砂石开采、填筑有效工日161.3、粘土开采有效工日171.4、粘土填筑有效工日171.5、隧洞开挖有效工日171.6、隧洞浇筑有效工日181.7、各工种月有效工日182、施工导流计算192.1导流标准192.2导流方案、施工分期、控制进度19一、导流方案19二、拦洪度汛方案19三、截流和拦洪时间20四、各期工程量、施工平均强度计算20五、确定封孔蓄水和发电日期20六、大坝蓄水期间安全校核21七、大坝控制进度222.3导流工程规划布置22一、泄水建筑物计算22二、汛期大坝拦洪校核23三、围堰主要尺寸、型式及布置243、主体工程施工计算273.1土石坝施工27一、施工强度计算27二、土石方施工机械的选择及数量计算27三、施工道路布置29四、大坝施工主要机械汇总表293.2导流洞开挖30一、基本资料30二、开挖方法30三、主要参数计算30四、循环作业图表33五、开挖工期33六、隧洞开挖主要机械汇总表（两个工作面）33水工专业毕业设计指导书一、工程概况工程地处我国华东钱塘江的支流上，为一发电为主兼顾灌溉，防洪的水利枢纽工程。在坝型比较阶段，比较了砼重力坝和粘土心墙砂壳坝两个方案。后者的枢纽布置如图1-1所示，坝高81m，坝顶长度370m，设计正常高水位为100m，校核洪水位为102m，大坝典型断面见图ii-ii。大坝属于二级建筑物。溢洪道布置在坝址一公里的左岸凹口处（图中未示），为开敞正槽式，此顶高程为92m，总宽度64m，出口采用差动式鼻坎挑流效能。引水式电站布置在右岸，引水洞长525m，直径7m，厂房安装50mw机组两台。二、施工条件（一）施工工期主体工程工期暂定为4年，2002年准备，2003年开工，2006年年底发电（初始发电水位80m）。（二）坝址地形、地质及当地材料坝址处流域面积2160km2，坝址以上河流全长104km；其中50km为通航河道，常年有载重5至10吨的木船和竹木筏过坝。坝址两岸系高山，山坡较陡。坝址河谷宽度200m，河底高程25m。两岸覆盖层较薄，基岩为石英砂岩（x级）；河床基岩较好，两岸岩石节理发育，风化教深。河床砂砾覆盖厚度0-3m，平均1.5m。坝址上下游均为宽阔冲积台地，在上下游3-7km的台地和河滩上，有满足筑坝要求的大量砂砾料（iii类土）。采用水上砂砾平均运距5.5km；如就近采取水下砂砾，平均运距3.5km。粘土料（iii类土）在左岸下游7km的王家村，高程40-50m，储量丰富，质量满足设计要求。（三）气象水文该工程位于华东，气温温和，雨量充沛，每年510月降雨较多，属温带多雨气候，按照水位规律分为枯水期和洪水期（包括梅雨期和台风期），其界限不明显。一般11月至次年4月底为枯水期，5月至10月为洪水期，其中5、6月的降雨量最大，占全年雨量的30%，该河流量属山区性河流，洪水暴涨暴落，最大流量高达8290m3/s，最小流量7-8m3/s，相差上千倍。根据设计需要，给出下列各种水文、气象资料：1、各月最大瞬时流量表1 单位：m3/s频率1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年1%18601670244037805530829050607550484023953065207082902%16801330219033004920746043506350384020202500178074603%15001140192028003250615033804740335015401770119561504%9309401250200027004990266033902710116012308234990频率标准：所谓百年一遇，指工程由于洪水的原因失败的概率是1/100。为了适应工程需要，一般将某一典型洪水过程线加以放大，使其洪水特征等于频率计算解得的设计值，即以为所有的过程线是待求的设计洪水过程线。放大方法主要是：同倍比同频率2、各时段设计流量表2 单位：m3/s时段1%2%5%10%20%9.1-3.31474041903450287022609.1-4.305000446037403160251010.1-4.304620355029502460195011.1-3.313020266021801810141011.1-4.30402035602940245019208.15-5.15515045703880332027403、典型年逐月平均流量表3 单位：m3/s频率1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年平50%19.88071.886.3122.5277134.892.873.791.723.927.689.8丰1%2875.489.913448952927610318291.840.732.7172.6枯80%11.513.96181.7114163102.488.972.971.81715.367.84、设计洪水过程线见图a5、坝址水位流量关系曲线见图b6、水库水位与库容关系曲线见图c7、坝区各种日平均降雨统计表表4 单位：日日降雨1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年3010113221210014合计12151615201512181410971588、坝区各种日平均气温统计表表5 单位：日日平均气温1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月30度00000310410000度12100000000005-5度530000000001925月489130973760014.378.804月20日1341157760001.240.5可以看出，要求大坝2006年5月30日前填筑完成，利用永久溢洪道溢洪。调整第iii期填筑工期，实际施工强度复核见下表施工分期iiiii位置高程（m）53.5105.0工程量v（m3）4211503034604有效工日t（日）127610平均施工强度q平33164975最大施工强度q大49747462复核情况满足要求满足要求七、大坝控制进度根据确定的截流、拦洪、封孔、发电日期和工程分期绘制大坝控制进度，汇总如下，见附图。2.3导流工程规划布置一、泄水建筑物计算1、拦洪水位拦洪坝高2m安全超高53.5-251.5m。2、隧洞最大下泄流量q根据1频率洪水放大的过程线，选取t=24、28、32小时出现最大下泄量，分时段计算累计入库量，扣除泄洪总量，得出相应的调洪库容，并绘制qv曲线如下图示，计算见附表。qv曲线洪水过程线根据拦洪水位对应的库容3.14亿m3，查出最大下泄流量为2160m3/s，相应下游水位31.6m。2、隧洞断面尺寸按有压流公式计算洞内最大平均流速v，拟定进水口底板高程25m，出口底板高程23.7m，进口计算水深h051.5-2526.5m，出口计算水深hp7.9m，m0.85。vm（2g（h0-hp）0.516.39m/s过水断面积：wq泄/v2160/16.39131.79m2断面采用城门洞型，洞宽根据w=b2/8b2反算，b9.73m,实际取b=9.8m，隧洞过水断面133.74m2。3、隧洞布置隧洞布置在左岸，与上下游围堰保持不小于40m的距离，进口底板高程25m，隧洞长度650m，出口底板高程23.7m，纵坡0.2%，进出口布置一定的直线段和明渠段，出口与原河床水流交角小于30见附图。进口底板高程设为25.0m主要考虑到于原河床底高程平顺相接，同时考虑了大坝合龙段施工、过筏等因素。二、汛期大坝拦洪校核根据已知的隧洞尺寸和泄流条件，经调洪演算确定上游拦洪水位，检查坝面高程是否能安全拦洪。假定下泄流量分别1800、2200、2600m3/s，根据隧洞尺寸和泄流条件，根据有压流公式试算，计算上游水位；假定下泄流量分别为100、200、300 m3/s，根据明流，计算上游水位。并绘制隧洞泄流能力qh曲线l1。计算过程见附表。隧洞泄流能力曲线采用简易图法计算隧洞最大下泄流量。根据1频率洪水放大的过程线，选取t=24、28、32小时出现最大下泄量，得出相应的库容，查相应的水位，并绘制隧洞最大下泄能力qh曲线l2。计算过程见附表。将l1、l2分别绘制在同一坐标系中，查图，q泄1253 m3/s，对应的拦洪高程h拦52.95m。根据施工进度控制，拦洪填筑高程为55m，安全超高=55-52.95=2.05m，满足安全要求。三、围堰主要尺寸、型式及布置1、上游围堰为保证枯水期基坑施工，上游围堰应尽快达到枯水期度汛高程，通过现有的泄水曲线采用调洪演算确定可能达到的洪水位。根据5频率洪水放大的过程线，选取t=22、24、36小时出现最大下泄量，分时段计算累计入库量，扣除泄洪总量，得出相应的调洪库容，计算见附表。并绘制qh曲线l2如下图示。根据隧洞泄洪曲线l1，利用图解法查得围堰拦洪高程为40.2m，考虑1.8m的安全超高，上游围堰顶高程：z上40.2+1.8=42.0m。q-h曲线洪水过程线由于本工程采用上游围堰一次性拦洪，为节省投资，上游围堰作为坝体的一部分，围堰最终顶高程55.0m，采用砂砾石黏土斜墙围堰，填筑质量要求同大坝。上游坡比1:3，下游坡比1:2.0，采用黏土斜墙防渗，如下图示。砂砾上游围堰断面图2、下游围堰下游围堰同样采用砂砾料黏土斜墙围堰，根据1频率洪水最大下泄流量1253 m3/s，下游河床水位为30.5m，安全超高1.5m，围堰顶设计高程32.0m。上游设计坡比1:2，下游设计坡比1:2.5，围堰顶宽10m，完成度汛后拆除，如下图示。砂砾下游围堰示意图3、围堰布置上下游围堰充分考虑与隧洞进出口距离、冲刷等因素，见布置图。3、主体工程施工计算3.1土石坝施工一、施工强度计算q平v/t （m3）q大1.5q平 （m3）工程量及施工强度计算见附表。机械设备配备控制施工强度如下：填筑料黏土砂壳（含反滤料）平均施工强度q平7415065最大施工强度q大11127598计算q大小于施工单位的最大施工能力10000m3/天，满足要求。二、土石方施工机械的选择及数量计算（一）机械选型原则砂砾料采用水上开采，选用自卸汽车配合正向铲装土、运输；土料开采，选用自卸汽车配合正向铲装土、运输；黏土压实选用羊足碾；砂砾料选用振动碾。（二）作业机械化方案1、黏土心墙：2m3挖土机挖装，15t自卸汽车运输上坝，t-120推土机推平，9t羊足碾压实。运输距离7km。2、砂壳：4 m3正向铲装水上沙石料， 20 t自卸汽车运输，t-120推土机推平，13.5t振动碾压实。运输距离5.5km。（三）机械生产率1、黏土心墙施工机械生产率根据定额指标确定：（1）2m3挖机装车生产强度：p=100/0.15667 m3/台班（2）2m3挖掘机装15t自卸汽车运输iii类土汽车生产强度：p100/(0.85+0.256)42.6m3/台班（3）t-120推土机推平（10m计算）：p768m3/台班（4）9t羊足碾压实（12遍计算）：p=531 m3/台班（5）6t羊足碾抛毛：p=100/0.11909 m3/台班2、砂壳施工机械生产率根据计算确定：（1）t-120推土机推平（10m计算）：p=768 m3/台班（2）4m3正向铲装水上砂石料：p608qkvktkp/ t2171m3/台班查表式中：q4.0 kv0.95 kt0.75（施工条件、管理良好） kp1/1.05 tt装t卸t空回0.6min（3）20 t自卸汽车运输（5.5km）：p608qkvktkp/ t111.9m3/台班查表式中：q11.7 kv0.95 kt0.75（施工条件、管理良好） kp1.0/1.18 tt装t卸t运t空回40.6+1.5+5.5/25602=30.3min（4）13.5t振动碾压实：p=8v（b-c）hktkp /n2268m3/台班查表式中：v=1500m/h b=2.0m c=0.2m h=0.8m kt0.75（施工条件、管理良好） kp1.05 n=6（四）机械数量确定根据最大上坝强度，以挖掘机为主要设备，选择主要和配套设备。1、黏土心墙机械施工能力根据1112m3/天，一班制作业配备。（1）挖机数量根据施工强度计算：n=q大/p1112/6672台（2）汽车数量根据施工强度计算：n1112/42.626辆。（3）推土机数量根据施工强度计算：n1112/768=2台（4）9t羊足碾压实根据施工强度计算：n1112/5313台（5）6t羊足碾抛毛根据施工强度计算：n1112/9092台2、砂壳机械施工能力根据7598m3/天，一班制作业配备。（1）挖机数量：n=q大/（pc）7598/21714台。（2）汽车数量：nq大/（pa）7598/111.968辆。（3）推土机数量：n7598/768=10台。（4）振动碾数量：n7598/2268=4台三、施工道路布置由于采用自卸汽车直接上坝，采用岸坡道路和坝坡道路相结合的原则布置施工道路。左岸30线：布置在左岸30m高程，是本工程的主要运输线路，从下游砂砾料沿30m高程接上下游围堰、导流隧洞进出口及上坝路。过导流隧洞时采用钢栈桥跨越。坝坡路：布置在下游，从左岸30线起坡，s型道路接至坝顶105m高程，全长约1100m，平均纵坡小于7%。道路设计路面宽度8m，最大纵坡控制在7%以内，采用泥结石路面。四、大坝施工主要机械汇总表序号机械设备名称技术规格或型号配备数量1挖土机w200，2m32台2挖土机w400，4m34台3推土机t-12012台4自卸汽车交通sh361，15吨26辆5自卸汽车t20，20吨68辆6振动碾yz-13.5，13.5吨4个7羊足碾9t3台8羊足碾6t2台3.2导流洞开挖一、基本资料导流洞采用城门洞型，开挖宽度10.8m，高度16.2m，砼衬砌厚度0.5 m，隧洞长650m，进口高程25.0m，出口高程23.7m。施工工期，要求在截流前完成，采用双向进尺，每个工作面每天两个循环地形地质：岩石等级f10（级别ixx），开挖时不需临时支撑，但需永久砼衬砌。在地形上不宜开挖支洞。爆破用炸药：硝铵炸药ii号。二、开挖方法采用钻爆法开挖隧洞，由于地质条件比较好，机械化程度高，拟采用全断面微差爆破一次成型，周边采用光面爆破。钻孔：采用钻孔台车，崩落孔和周边孔钻孔直径40mm，掏槽孔钻孔直径45mm。装药：采用装药台车爆破：采用楔形掏槽，非电毫秒微差起爆网络，一次性爆破散烟：采用轴流式双向通风机安全检查处理：利用装药台车，人工排除危石、浮石，必要时进行喷锚支护装渣：采用1.7m3装载机装7.0t自卸汽车运输三、主要参数计算1、作业项目固定循环时间：装药：0.5h；爆破、散烟、安全检查：1.0h；装渣机械进出工作面：0. 5h；钻车进出工作面：0. 5h。合计：2.5h。2、开挖断面积隧洞开挖宽度10.8m，城门洞型，面积s162.4m2。3、炮孔数量的确定和布置炮孔数量根据经验及统计资料得出的单位进尺耗药量，除以每孔装药量，得炮孔数量n。nks/ra式中：k单位挖方耗药量，取90kg/100m2s隧洞开挖面积，1.624100m2炮孔利用系数，0.9r单位长度炮眼装药量，1.4kg/m（孔径40mm）a炮孔装药系数，0.63先计算掏槽孔和周边孔数量及装药量，再计算崩落孔数量。掏槽孔n1采用楔形掏槽，布置16个孔，孔径45mm，总装药量为：a1rn10.72*1.7*1619.58kg。周边孔n2布置间距50cm，根据周长共布置98个，线装药密度300g/m，装药系数0.75，总装药量为0.30*0.75*9822.05kg。崩落孔布置数量n3（k