土石坝施工组织设计方案措施.doc

前前 言言 1 第一部分 设计说明书第一部分 设计说明书 2 1 工程条件工程条件 2 1 1 施工条件 2 1 2 自然条件 3 2 施工导截流设计施工导截流设计 5 2 1 施工导流 5 2 2 导流建筑物设计 9 2 3 导流工程施工 9 2 4 基坑排水 10 2 5 截流 11 2 6 下闸蓄水 11 2 7 坝体拦洪高程的确定 12 3 料场的选择与开采料场的选择与开采 12 3 1 料场的选择 12 3 2料场的开采 13 3 3 弃料场地的布置 14 4 主体工程施工主体工程施工 14 4 1 概述 14 4 2 主体工程结构设计 粘土斜墙坝结构设计 14 4 3 主体工程施工 15 4 4 岸边溢洪道的施工 21 4 5 导流隧洞构造及施工 23 5 施工交通运输 24 5 1 概述 24 5 2 场内交通规划 24 5 3 场外交通运输 25 5 4 本工程地区已有交通状况 25 6 施工辅助企业施工辅助企业 25 6 1 概述 25 6 2 辅助企业 25 6 3 弃渣场地 27 7 施工总布置施工总布置 27 7 1 概述 27 8 施工总进度施工总进度 28 8 1 施工总进度编制 28 8 2 施工期劳动力强度计算 29 8 3 工程轮廓性进度计划 30 9 主要技术供应主要技术供应 31 9 1 主要技术供应任务 31 9 2 主要材料用量的估算 31 9 3 施工机械设备供应 32 10 设计概算设计概算 33 10 1 概述 33 10 2 编制依据 34 10 3 项目划分 34 10 4 施工组织概算编制 35 10 5 总投资 37 第二部分第二部分 设计计算书设计计算书 50 1 施工导流 50 1 1 一期围堰高程计算 50 1 2 一期围堰的确定 52 1 3 二期导流计算 52 1 4 坝体拦洪度汛 56 1 5 基坑排水 59 1 6 截流的水力计算 61 2 工程强度及机械使用 63 2 1 主要机械生产率 63 3 施工组织概预算 65 3 1 人工预算单价表 65 3 2 材料预算单价表 68 3 3 施工机械台时费 70 3 4 各工序单价表 72 3 5 部分临时工程工程费用计算 88 3 6 独立费用计算 89 3 7 预备费 90 3 8 建设期融资利息 91 前前 言言 毕业实习是学校为我们安排的在校期间最后一次全面性 总结性的重要实践环节 也是 我们大学生走出校园的第一个舞台以及告别学生角色的一个桥梁 平常学到的都是书面上的知 识 能不能把我们学到的知识应用到生活 工作中是我们能否适应社会的基本体现 如果不能 巧妙的应用理论知识 我们学的再好那也是纸上谈兵 而毕业实习正好就给了我们一个在投身 社会工作之前把理论知识与实际设计联系起来的机会 通过毕业实习 我们至少可以达到以下 几个目的 1 巩固 充实 加深 扩大所学基础理论和专业知识 2 提高运用所学知识 解决实际问题的能力 3 敢于创新 正确地将创新精神与科学态度相结合 4 养成严肃认真 刻苦钻研 实事求是的工作作风 本次 大顶子工程粘土斜墙坝施工组织设计 分段围堰法 来源于长春工程学院水利与环 境工程学院水工教研室王忠诚副教授结合工程实例 融合工程实践经验而提出的虚拟工程 设 计任务涵盖了水利水电工作施工组织设计的全部内容 以施工组织设计的条理为主线 以大顶 子水利枢纽施工导截流 主体工程施工和设计概算为重点进行整体布局 同时 大顶子工程粘土斜墙坝施工组织设计 分段围堰法 以 水利水电工程施工 为 中心 涉及了水工专业中的 水工建筑物 水电站 水利工程施工 水利水电工程定额 与造价 水工钢筋混凝土 水力学 水利水电工程地质 等诸多学科 使得在设计过程 中不断地将各学科知识进行分析综合 对各学科的内容也有了更加深入的认识 整个设计中 得到了水工教研室王忠诚老师的悉心指导以及其他老师的热心解答 在此表示深深感谢 另外 施工组织组的同学业发扬了团队精神 互相探讨和帮助 一并表示感谢 由于设计者水平有限 设计成果中不免有疏漏和错误之处 恳求专家在评阅过程中提出批 评指正 设计者 第一部分 设计说明书 1 工程条件 1 1 施工条件 1 1 1 自然地理位置 本工程行政区域属于黑龙江省虎林市大岭乡桃花村 位于锦水河干流上 距虎林市区大约 26km 1 1 2 枢纽布置 本工程的任务是以防洪 供水为主 结合发电 灌溉 养殖等综合利用水利工程 锦水河是莲花江下游最大的一条支流 流域面积 4191km2 锦水河上至今未建有控制性工 程 1957 年至 1990 年的 34 年间 共发生洪水 17 次 其中较大洪水 7 次 洪水发生比较频繁 灾害面积较大 破坏能力强 给沿河两岸人民生命财产造成很大损失 1988 年锦水河水文站洪 峰流量达 3345m3 s 虎林市 5 个乡镇被淹没的耕地达 4 9 万亩 倒塌房屋达 719 间 受灾人口 12728 人 需要安置人口达 988 人 洪水造成的损失达 1509 万元 洪水成了该流域自然灾害的 主要灾害 人民群众和地方政府强烈要求在锦水河上建有控制性水利工程 以拦蓄洪水 造福 人类 保证人民生命财产的安全 保证国民经济建设与发展 虎林市城区经济发展的需水预测 2012 年工业总产值将达 209 亿元 人口达 76 万人 总需 水量达 33965 104m3 该地区水量虽然充沛 但水质恶化而无法利用 虎林盆地地下水可开采 量仅为 4226 104m3 虎林市城区发展的需水要求 只有开发锦水河水资源才能解决 锦水河水资源的开发利用 是虎林市城区开放开发经济发展战略的关键之一 所以 作为基础工程的大顶子工程尽快地开 发建设是十分必要的 更是当务之急 本工程由粘土斜墙坝 岸边溢洪道 发电隧洞和坝后式厂房等组成 坝体总长 889m 坝顶 高程 120 40m 坝顶宽 6 40m 上游坝坡为 1 2 下游坝坡为 1 2 5 在高程 102 40 处设置宽 为 6 40m 的马道 溢洪道总长为 963 00m 净宽为 97m 溢流堰型式为实用堰 堰顶高程 103 40m 溢流孔共 8 孔 每孔宽 10m 电站引水隧洞采用圆形隧洞 涵洞的断面积尺寸为 R 1 69m 共有 4 个涵洞 涵洞的进口底高 程为 87 90m 1 2 自然条件 1 2 1 地质 地形条件 坝址处河谷为 U 形河谷 附近多高山 海拔高程为 87 200m 坝趾处左岸较缓 最大 高程为 162m 左右 右岸较陡 最大高程为 200m 河床宽度约为 600m 主河河床位于右岸 库区地质条件良好 河床表面为第四系全新统冲积堆积 厚约 2m 其下为砾壤土和卵砾石 厚约 4m 底部及河床左岸为印支期喷出岩 河床左岸表层为碎石含粘性土 厚为 1 5m 其下为 砾质粘土和卵砾石 二者厚为 14m 河床右岸表层为砂砾石和壤土 并含少量粘土 厚为 1m 其下为第四系全新统坡积堆积 底部为华力西晚期花岗闪长岩 河床全风化层厚为 5 8m 强 风化层厚为 4 10m 弱风化下限 13 25m 坝趾右岸有一 F1 断层 左岸距河床约 250m 处有 一 F3 断层 1 2 2 气象 该流域气候属于中纬度中温带近海洋性季风气候区 气候温和温润 雨量充沛 多年平均 气温为 4 5 多年平均降水量为 552mm 多年蒸发量 1027mm 多年平均日照时数 1993 小时 无霜期 112 天 最大冻土深度 1 85m 多年平均风速 4 1m s 最大风速 23m s 1 2 3 冰情 根据锦水站冰情资料 经 1956 年 1981 年 26 年资料统计分析 稳定封冻日期为 11 月 22 日 河心最大冰厚为 1 10m 左右 开河日期为 4 月 12 日 稳定封冻天数 141 天 1 2 4 水文 表 1 本工程坝下水位 流量关系 H m 81 0081 4082 2083 2084 5085 4086 00 Q m3 s 1662665661066206630664066 H m 86 5087 0087 3087 7088 1088 40 Q m3 s 5066606670668066906610066 表 2 本工程水位 库容关系 H m 7880859095100105110115120125 V m3 00 0140 160 1990 4390 7531 211 8172 7123 9015 501 表 3 本工程洪水标准为 10 年一遇的洪水来流量表 秋汛 时间流量 m3 s 时间流量 m3 s 9 22 6110 00 24422 00 12125 009 24 6362 00 18267 00 12319 00 24488 00 18303 00 9 23 6501 00 24284 00 12473 009 25 6269 00 18454 00 12259 00 表 4 本工程洪水标准为 100 年一遇的洪水来流量表 夏汛 t 6h t12345678 Q m3 s 608 001054 001888 006103 004844 003518 002519 001615 00 t9101112131415 Q m3 s 1322 001128 00980 00850 00735 00649 00582 00 表 5 施工期洪水成果 频率 时段 51020 春 汛463360228 夏 汛338523451405 秋 汛627501286 表 6 本工程春汛设计洪水过程线 P 0 2 月日时Q m3 s 4276153 00 12281 00 18393 00 24359 00 286317 00 12296 00 18268 00 24285 00 296305 00 12381 00 18783 00 241104 00 3061281 00 12910 00 18701 00 24583 00 516571 00 12549 00 18493 00 24456 00 26366 00 12346 00 18327 00 24320 00 36295 00 12281 00 18271 00 24261 00 2 施工导截流设计 2 1 施工导流 2 1 1 导流时段和洪水成果 在河流上修建水利工程时 为了使水工建筑物能在干地上进行施工 需要用围堰围基坑 并将河水引向预定的泄水建筑物往下游宣泄 这就是施工导流 北方地区一般都划分为四个时段 即春汛期 夏 大 汛期 秋汛期和枯水期 各时段的 起止时间根据气象和水文特征确定 根据桃花地区的水文气象特征 各时段的划分如下 春汛期 4 月 1 日 5 月 31 日 夏汛期 6 月 1 日 9 月 10 日 秋汛期 9 月 11 日 10 月 31 日 枯水期 11 月 1 日 次年 3 月 31 日 2 1 2 导流方案的比选 一个水利水电枢纽工程的施工从开工到完建 往往不是采用单一种的导流方法 而是几种 导流方法组合来配合使用 以取得最优的技术经济效果 这样不同导流时段 不同的导流方法 的组合 通常就称为导流方案 导流方案的选择受各种因素的影响 一个合理的导流方案必须在周密研究各种影响因素的 基础上 拟定几个可能的方案进行技术经济比较 从中选择最优的方案 选择导流方案时应考虑的主要因素如下 1 水文条件 2 地形条件 3 地质及水文地质条件 4 水工建筑物的型式及布置 5 施工期间河流的综合利用 6 施工进度 施工方法及施工场地布置 在选择导流方案时 除了综合考虑以上各方面因素外 还应使主体工程尽可能及时发挥效 益 简化导流程序 降低导流费用 使导流建筑物既简单易行又适用可靠 导流方案的选取 由基本资料可知本工程坝区内河谷不对称 左岸平缓 右岸谷坡较陡 相对高差 40m 汛期 流量小 河漫滩宽 60 400m 地形平坦 而且上游有一引水隧洞 所以对本工程拟定以下几个 可能的方案 方案 I 采用全段围堰法 第一年进行左右岸坝体的基础开挖和修筑 同时开挖导流隧洞 第二年修筑上游围堰进 行全段围堰截流 同时也进行溢洪道基础的施工 第三年主要是整体坝体加高和溢洪道修筑 方案 II 二期两段进行施工 一期围堰自河床右岸施工 为不过水围堰 通过束窄河床泄流 一期上下游横向围堰同时 施工 并在围堰高度高于水面之后 同时修筑纵向土石围堰 该纵向围堰将作为主体工程的一 部分 主体工程的溢流坝段在一期围堰下施工并修建隧洞 二期围堰自河床左岸开始施工并完 成截流 此期间通过逐渐束窄的河床和导流隧洞泄流 截流完成之后 隧洞独自承担泄流任务 方案 两期期三段进行施工 两期三段 一期束窄河床导流 二期土石围堰全年挡水 利用一期导流隧洞泄流 河床束 窄度 50 左右 一期围堰自河床左 右岸同时施工 为不过水围堰 通过束窄河床泄流 一期上 下游横向围堰同时施工 并在围堰高度高于水面之后 同时修筑纵向土石围堰 该纵向围堰将 作为主体工程的一部分 主体工程的溢流坝段在一期右岸围堰下施工并修建隧洞 二期横向围 堰直接与一期纵向围堰相连接即可 并完成截流 此期间通过逐渐束窄的河床和导流隧洞泄流 截流完成之后 导流隧洞孔独自承担泄流任务 主体二期挡水发电坝段开始施工 经过经济技术分析比较 考虑到坝址处河床较窄 流量较小 而且在水库坝址上游有一引 水隧洞 可利用其二期导流 节省工程造价 如果选择 I 方案 在合龙时增加合龙的工程量 而且开挖隧洞的造价也是比较高的 这样不仅会延误工期 还会增加工程费用 在经济上是不 合理的 而采用第 II 种方案 既可以节省造价又可以缩短工期 可以充分利用现有的工程 导 流隧洞 还可以利用有利地形 若采用方案 由于承包单位施工强度 施工机械有限 如若采 用两期两段方案 则在截流后并不能迅速使坝体坝体达到临时度汛所需的高程 而采用两期三 段则可进行大量的平行作业 同时减小截流后的工程量 使施工强度分布比较均匀 更加简单 易行 可操作性强 从而降低施工强度与难度 因此采用方案三 两期三段 综上所述 无论从施工进度上还是从工程安全方面比较 选用方案 更合理 更安全 但是由于设计要求选择方案 II 2 1 3 建筑物级别 工程等级 1 大坝 溢洪道 2 级建筑物 2 电站 4 级 目前 我国导流建筑物级别划分的依据是 1989 年能源部 水利部颁发的 水利水电工程施 工组织设计规范 试行 规范中第二章第二节第一表为导流建筑物级别划分表 表 1 导流建筑物级别划分表 围堰规模项目 级别 保护 对象 失事后果 使用年限 年 堰 高库 容 米 亿 M3 有特殊要 求的 级 永久建筑 物 淹没重要城镇 工矿企业 交通干线 或推迟工程总工 期及第一台 批 机组发电 造成重要灾害和损失 3 50 1 0 级 永久建筑 物 淹没一般城镇 工矿企业或 影响工程总工期及第一台 批 机组发电而造成较大 经济损失 1 5 315 500 1 1 0 级永久 建筑物 淹没基坑 但对总工期及第 一台 批 机组发电影响不 大 经济损失较小 1 5 15 0 1 上表四项指标分属不同级别时 以其中最高级别为准 但列为 级建筑物时 至少应有两 项指标符合要求 2 1 4 确定导流建筑物设计洪水标准 水利水电工程施工组织设计规范 中表 2 2 2 为导流建筑物洪水标准划分表 表 2 导流建筑物洪水标准划分表 导流建筑物级别 导流建筑 物 类 型 洪水重现期 年 土 石50 2020 1010 5 混凝土20 1010 55 3 以下情况用表中的上限值 河流水文实测资料少于 20 年或工程处于暴雨中心区 采用新型围堰结构形式 处于关键施工时段 失事后可能导致严重后果 工程规模 投资和技术难度上用上限与下限差值不大 2 1 5 确定坝体拦洪渡汛的洪水标准 当坝体填筑到不需要围堰保护时 其临时渡汛洪水标准根据坝型及坝前拦洪库容按规范表 2 2 3 确定 表 3 坝体施工期临时渡汛洪水标准 坝 型拦洪库容 亿 m3 1 01 0 0 1 0 1 洪水重现期 年 土石坝 100100 5050 20 砼 坝100 5050 2020 10 根据地形地质条件和河流的水文特征 对导流方式进行方案比较 最后提出选定方案的 各期导流工程的布置 防洪渡汛措施 并提出水力计算结果 如堰前的最高水位 导流泄水建 筑物的最大泄量等 2 2 导流建筑物设计 导流建筑物就是挡水围堰 导流泄水建筑物就是引水隧洞 围堰是导流工程中的临时建筑 物 用来围护施工中的基坑 保证水工建筑物能在干地上施工 通过经济和技术比较 围堰必须具有足够的稳定性 防渗性 抗冲性和一定的强度 造价 便宜 构造简单 修筑 维护和拆除方便 布置应力求使水流平顺 不发生严重的局部冲刷 北方工程施工必要时还应设置抵抗冰凌 船伐冲击和破坏的设施 围堰尺寸的确定 本工程的导流建筑物一期由原河床过水 修筑上下游围堰 二期由隧洞 导流 溢洪道泄水 用不过水土石围堰挡水 为了充分利用开挖料 围堰土石部分利用河床开 挖的砂砾料 一期横向围堰 考虑围堰交通及施工方法堰顶宽为 8 0m 上下游迎水面 1 2 5 背 水面 1 2 0 二期横向围堰 考虑交通及施工方法围堰顶宽设为 8 0m 上下游迎水面 1 2 5 背水面 1 2 0 纵向围堰一般沿上下游方向垂直坝轴线布置 考虑交通及施工方法围堰顶宽设 为 8 0m 上下游迎水面 1 2 5 背水面 1 2 0 围堰的防渗采用粘土斜墙 具体围堰形式及尺寸见施工导流平面布置图 围堰土石方量的 计算见计算书 2 3 导流工程施工 一期围堰自下游向上游进行填筑 由于围堰填筑时河流流速较大 为了防止填筑料被河水 冲走 围堰填筑时 在堰头附近迎水侧先抛投块石 再抛填砂砾石 一期围堰全线连通后 再 采用壤土抛填领先 块石护坡跟后的填筑方式 填筑机械为 3m3 装载机配 20 t 自卸汽车 D85A 推土机铺料 12t 振动碾碾压 围堰拆除从上游向下游进行 采用 3 m3反铲装 20t 自卸汽 车运碴至弃碴场 二期上游围堰填筑顺序为 首先由 3 m3 装载机装 20 t 自卸汽车运截流料进行截流戗堤填 筑 砂砾石填筑料跟后 D85A 推土机推运 截流后须将围堰填筑至设计挡水高程 填筑采用 3m3 挖掘机装 20 t 自卸汽车 D85A 推土机推运 填筑料分层摊铺 砂砾石堰体由 12t 振动碾碾 压 二期下游围堰在上游截流后进行 填筑以机械为主 人工为辅 二期下游围堰全部拆除 围堰拆除采用 3 m3 反铲装 20 t 自卸汽车运碴至弃碴场 2 4 基坑排水 基坑排水的任务主要有以下几方面 1 在上下游围堰合龙闭气或过水围堰过水之后 必须在一定的时间内将残留在基坑内 的积水一次排出 即初期排水 2 在基坑施工过程中 从围堰及地基渗透入基坑的渗流 降雨和施工废水等 也必须 不断排出 3 有时 为了保持施工场地的干燥 有的工程还必须为降低地下水位而进行长期的抽 水工作 由于后两种排水是经常不断进行的 因而称这两类排水为经常性排水 基坑排水的主要内容是根据各阶段的排水任务计算排水量 确定各阶段排水设备容量 选 择排水设备的型号和数量 并提出排水机械设备分期需要的型号和数量的明细表 2 4 1 初期基坑排水 初期基坑排水量一般可根据地质情况 工程等级 工期长短及施工条件等因素 参考实际 工程的经验公式 T V Q 32 其中 Q 初期排水量 V 基坑的积水体积 T 初期排水时间 初期排水时间主要受基坑水位下降速度的限制 一般下降速度限制在 0 5 1 5m d 以内 初期排水时间对于大型基坑可采用 5 7d 中型基坑不超过 3 5d 根据初期排水量即可确定所需的排水设备容量 实际工作中 有时也常用试抽法确定排水 设备容量 排水设备一般用离心式水泵 在试抽时 如果水位下降很快 则所选择排水设备容 量过大 需要关闭一部分排水设备 以控制水位下降速度 若水位不变 则可能是排水设备容 量过小或有较大的渗漏通道存在 这时应增加排水设备容量或找出渗漏通道予以堵塞 然后再 进行抽水 2 4 2 经常性排水 基坑开挖过程中的排水系统布置 应以不妨碍开挖和运输工作为原则 一般常将排水干沟 布置在基坑中部 以利两侧出土 随着基坑开挖工作的进展 逐渐加深排水干沟和支沟 通常 保持干沟深度为 1 0 1 5m 支沟深度为 0 3 0 5m 集水井布置在建筑物轮廓线的外侧集水井 底应低于干沟的沟底 修建建筑物时的排水系统 通常都布置在基坑的四周 排水沟应布置在建筑物轮廓线的外 侧 距基坑边坡坡脚不小于 0 3 0 5m 水经排水沟流入集水井 在井边设置水泵站 将水从集 水井中抽出 集水井布置在建筑物轮廓线以外较低的地方 它与建筑物外缘的距离必须大于井 的深度 具体成果见计算说明书 2 5 截流 2 5 1 截流时段和截流设计流量 我国 SDJ389 89 水利水电工程施工组织设计规范 规定 截流标准可采用截流时段重现 期为 5 10 年的月或旬平均流量 所以该工程截流流量取为 188m3 s 截流日期应选在枯水前期 或河道水位有显著下降时 根据水文条件 本工程截流日期定在 9 月 12 日 2 5 2 龙口设计 本工程的龙口设在原河床最深处 来抵御高速水流的冲击 为了避免夏季洪水的影响 同 时又不延误工期 二期截流从第二年的大汛过后开始 龙口截流时 先将准备好的截流材料备 于一定的场所 截流时先将设计粒径的材料沿着堰顶轴线成 30 40 度的角度抛推至堰的前脚 然后填入砂砾石 卸料顺序从上游到下游 以免引起大的塌方 具体截流的水力计算见计算书 2 5 3截流材料及材料粒径 根据 q z v 确定龙口宽度为 20 31 米 根据最大流速确定截流时采用 3t 重大块石 2 6 下闸蓄水 水库在下闸蓄水前 坝体已修筑到拦洪高程以上 能够发挥挡水作用 基础灌浆 库区清 理 水库坍岸和渗漏处理均已完成 建筑物质量和闸门设施等也都检查合格 整个工程进入完 建期 根据发电 灌溉及航运等国民经济各部门所提出的综合要求 有计划地进行导流临时泄 水建筑物和水库的蓄水工作 水库的蓄水与导流用临时泄水建筑物的封堵有密切关系 只有将 导流用临时泄水建筑物封堵后 才有可能进行水库蓄水 水库蓄水可按保证率 75 85 的月平 均流量过程线来制订 由于缺乏资料 就按月平均流量为 12 204m3 s 进行计算 2 7 坝体拦洪高程的确定 水利水电枢纽施工过程中 中后期的施工导流往往需要由坝体挡水或拦洪 坝体能否可靠 拦洪与安全渡汛 将涉及工程的进度与成败 为了保证坝身能够安全渡汛 常常需要在汛期到 来之前 将坝体填筑到拦蓄相应洪水流量的高程 也就是拦洪高程 大顶子水利枢纽坝体拦洪 的导流标准为 100 年一遇 一般导流用的泄水建筑物泄流能力远不如原河道 当洪水来临时 进入水库的水使水库的 水位升高 同时泄水建筑物的泄流能力也随着上游水位的升高而增大 等到来流量与泄流量相 等时 蓄水容积达到最大值 相应的水位达到最高值 即拦洪水位 当水流继续进入水库时 下泄流量大于入库流量 库水位下降 直到恢复平衡状态 通过调洪演算 在水库最大泄量所对应上游水位上加上安全超高和波浪爬高即是坝体的拦 洪高程 大顶子水利枢纽坝体的拦洪高程为 112 472m 3 料场的选择与开采 3 1 料场的选择 土石坝用料量很大 在选坝阶段需对土石料场全面调查 施工前配合施工组织设计 要对 料场作深入勘测 并从空间时间 质与量诸方面进行全面规划 以利于加快工程施工进度 料场的规律还应考虑主要料场和备用料场 主要料场要求质好 量大 运距近 且有利于 常年开采 备用料场通常在淹没区外 当在主要料场被淹没或因库区水位抬高 土料过湿或其 它原因中断使用时 则用备用料场保证坝体填筑不致中断 充分利用永久和临时建筑物开挖的 石渣作为填筑材料 它成为土石坝设计和施工的重要原则 也是料场规划不容易忽视的重要问 题 在进行料场的规划室 应根据坝型 料场地形 导流方式及施工分期等具体施工条件 将料 场高程 位置及相应的坝体填筑部位进行综合分析 力求作到料场的优化选用 在料场使用部位上 为了减少不必要的土石料运费 应尽可能做到 高料场高用 低料场低用 在料场使用程序上 为了节省土石料运费致使近料场有剩余 应尽可能做到 近料场先用 远料 场后用 为了不致因施工导流而引起上游水位壅高淹没料场 应尽可能做到 上游料场先用 下游料场后用 对于土料场 为了保证土料填筑的最优含水量要求 应注意 高含水量的料场旱 季使用 低含水量的料场雨季使用 根据坝型 料场地形 导流条件 导流方式及施工分期 本工程所用的天然建筑材料有 围堰用堰壳料 混凝土粗细骨料 块石料 碎石等 3 2 料场的开采 3 2 1 粘土料场 由于选择的主料场 A2占耕地 5 2 万 m2 其余部分为次料场 有利于机械化开采 且表 面无用覆盖层薄 故可采用 59kw 推土机清除覆盖层 将其推运堆积 然后用斗容量为 3m3 的 挖掘机挖粘土并装车 用 20t 自卸汽车运输上坝 土料开采注意事项 挖掘机侧向开挖 挖掘 机位于挖掘带一侧 运输车在挖掘机一侧的同一平面上 与挖掘机的运行线路平行行使 挖掘 机采用 70 度回转角作侧向卸土 回转角较小 生产效率高 正铲挖掘机侧面平层掌子工作面尺 寸 铲斗容量 3 最大卸载半径 12 7m 停机面最大挖掘半径 8 23m 掌子面高度取 2 0 m 挖 3 m 掘机与运输车俩的轴线距离 11 7m 3 2 2 坝壳料场 选定的主料场 B 料场 表面覆盖层可用 59kw 推土机清除 清除后可用 2 m3的正向铲挖掘 2 机挖出来 用 15t 自卸汽车运输上坝 3 2 3 石料场 石料场的开采首先进行爆破 钻孔采用手持式风钻钻孔爆破 爆破采用台阶式毫秒微差爆 破 用 2m3的装载机装车 用 15t 自卸汽车运输上坝 梯段高度 梯段高度 受岩石性质 埋藏条 件 钻爆方法 钻孔设备性能 采装设备类型规格 采料场内运输方式达到高峰开采能力的准 备时间等决定 本工程采用浅孔爆破 挖掘机斗容 3 所以本工程石方开挖梯段高度为 3 m 20m 3 2 4 混凝土料场 3 2 4 1 采运机械设备选择 1 采装设备的性能应与采场的采挖条件相适应 2 运输能力应与采装能力互相适应 3 运输工具的容量和载重量应超过斗容 2 倍以上 本工程采运设备由 斗容 3挖掘机 20t 自卸汽车 88KW 推土机 3 m 3 2 4 2 天然砂砾料的开采 开采水上砂砾料应在清除料场覆盖层后进行 其开采方法与土料基本相同 最常用的方法 为挖掘机立面开采方法 如砂砾料中含有少量超径料 可用挖斗剔除 并用推土机堆至不 妨碍装车及运输的地段堆放 当超径料较多时 可架设格筛剔除 对于粒径不大的砂砾石 可根据具体施工条件考虑采用推土机采运集料 挖掘机装载的方法 3 2 4 3 对天然的砂砾料进行筛分 本工程的混凝土骨料要满足级配要求 就必须按设计要求对砂砾料进行筛分 本工程的反 滤料也是经过天然砂砾料的筛分而得 其主要内容是用三层筛经人工上料 过筛 堆存等工序 进行天然骨料加工 达到设计所需级配要求 按设计级配要求对材料进行分区堆存 3 3 弃料场地的布置 根据弃料数量 堆放时间 设置集中的或分散的堆弃料场地 其位置应与总体布置统一 切忌乱弃 尤其是沿河乱泄 以免影响河道正常行洪和电站尾水位 弃料最好能结合一些场地 平整 尽量做到物尽其用 4 主体工程施工 4 1 概述 主体工程是施工组织设计重要的部分 主体工程是指坝体的主要建筑物 包括挡水建筑物 泄水建筑物 引 排 水建筑物及电站厂房及开关站等 研究主体工程施工对保证工程质量 施工安全 论证施工进度的合理性和可行性起着重要作用 同时为编制工程概预算提供必要的 资料 所以主体工程的施工程序 施工方法和施工布置直接影响工程造价 大顶子水利枢纽工程主体工程包括以下几项工程 1 粘土斜墙坝 2 岸边溢洪道 3 引水发 电隧洞 4 尾水渠 5 发电厂房工程及开关站 4 2 主体工程结构设计 粘土斜墙坝结构设计 粘土斜墙坝剖面轮廓尺寸包括 坝顶高程 坝顶宽度 上下游坝坡 防水防渗及排水 4 2 1 坝顶宽度的确定 本工程根据要求拟定坝顶宽度为 6 4m 4 2 2 坝坡与戗道的确定 本工程上游坡率为 1 2 下游坡率为 1 2 5 下游在 102 40m 处设置 6 40m 的马道 上游 在 102 4m 处设置 6 40m 马道 4 2 3 坝顶高程 坝顶高程为 120 40m 4 2 4 坝体排水 本工程采用堆石棱体排水 棱体构造 棱体顶宽为 2m 棱体顶高程为 88m 本工程对棱体 排水的基本要求为 保证浸润线位于下游坝坡面的冻层以下 棱体内坡根据施工条件拟定为 1 1 5 外坡取为 1 2 5 棱体与坝体以及土质地基之间均设反滤层 在棱体上游坡脚处的角度 为 100 度 4 2 5 防渗体的设计 坝的防渗体为粘土斜墙 其最小厚度 底部 由粘土的允许渗透坡降而定 本设计粘土允 许坡降为 4 承受最大水头为 42 8m 墙厚须大于 10 7m 参考教材及规范 斜墙顶部考虑到机 械化施工的要求 斜墙顶宽取 2m 上游坡率为 1 3 下游坡率为 1 2 75 防渗体顶离坝顶为 4 4m 底宽 13m 4 2 6 反滤层设计 考虑施工的方便 本工程采用只采用一层反滤 其厚度为粘土周边为 0 5m 排水棱体为 0 8m 厚 采用统一粒径 4 2 7 护坡设计 上游护坡用干砌石 护坡厚度为 0 5m 其下铺 20cm 垫层 下游坝坡也采用干砌石护坡 厚为 0 5m 其下铺 20cm 垫层 4 3 主体工程施工 4 3 1 粘土斜墙坝施工 本工程用两期两段填筑方发 具体施工方案如下 一期右岸填筑 在规定的时间内达到坝 体的拦洪设计高程 二期填筑河床 按施工要求达到拦洪度汛高程 并将坝体从拦洪度汛高程 整体上升 最后达到坝体设计高程 本工程施工过程包括 填筑料的挖装运泄散铺碾压 质检 等工序 在特殊施工条件下 还有填筑料的翻晒 坝面洒水等 选择施工机械类型和组成综合 机械化施工方案 料场挖装采用 3挖掘机 物料运输采用 20t 自卸汽车 平土集土采用 88KW 推土机 3 m 碾压设备 粘土斜墙 13 5t 凸块振动碾 其他部位采用 13 14t 振动碾 4 3 2 筑坝材料 4 3 2 1 筑坝材料的开采 加工和料场布置 筑坝材料的基本原则 就地就近取材 优先选用距坝较近 采用条件较好 覆盖层剥离量 小 施工干扰小的料场 尽量做到高料高用 底料低用 料源充足并有储备 4 3 2 2 开采方式 本工程土料采用立面开采 加工掺合料方便 在料场进行质量控制 检查土料性质和含水量 是否合乎设计规定 不合格土料不得上坝 本工程砂砾料采用水上开采方式 当砂砾石中含有少量超径料时 可用挖斗剔除 如砂砾料 含有土料夹层 则清除 挖除方法视夹层厚度而定 4 3 2 3 运输方式 本工程结合主体工程量及地形条件 选汽车运输 4 3 2 4 筑坝材料的加工 调整土料的含水量 可采用掺料法 掺合料应选用含水量低 吸水量高的土料 涂料加入 后将改变其物理性质 合适的掺配比例应通过试验确定 反滤料的加工 本工程采用人工筛分砂砾料的方法来加工反滤料 4 3 3 坝体施工方法 4 3 3 1 坝基和岸坡处理 1 清理地表物及软弱覆盖层 开挖清理的一般要求 1 清理坝基 岸坡及铺盖地基时应将树木 草皮 树根 乱石 全部清除 2 坝基及岸坡表层的粉土 淤泥 细砂应按设计要求清除 风化岩石 坡积物按设计要求 处理 3 防渗体和岩石岸坡必须开挖成大致平顺的斜面 不得有台阶 清理的坡度应符合设计要 求 开挖方法 基础应选用挖掘机开挖 集料 自卸汽车弃料 地基表面抗风化保护措施 预留保护层待坝体填筑料将压盖是进行开挖 2 基坑排水 方法 采用导沟表面排水 在基坑上下游两侧开挖导沟 水由导沟引至集水井 直接抽水 地下水位降低后再开挖 3 基础帷幕灌浆 为了减少建筑物地基的渗水量 降低渗透压力 保证地基渗透稳定 施工现场布置 直接 在开挖的地基上进行 钻机的固定采用轨道式 灌浆浆液采用集中供浆系统 4 断层处理 断层开挖深度的确定 本工程取为 15m 施工方法 采用全深度分层开挖 采用工具和机械有 镐凿 手提式机 械有 风钻 电镐 4 3 3 2 粘土斜墙的施工 设计原则 1 流水作业方向和工作段的划分要与坝面平面尺寸相适应 2 工作面的平面尺寸一般应满足施工机械正常作业要求 长度主要考虑碾压机械作业面要求 一般为 40 100m 3 完成一层土料作业时间 应控制在一个班以内 夏季施工 为防止水份的散失 应尽量缩 短作业循环时间 4 土料填筑工序按基本作业内容进行划分 其数值与填筑面大小 铺料方式 施工强度 施 工季节有关 5 粘土与反滤料施工配合密切 拟定施工工序时 一般应将土料与反滤料统一考虑 6 为保证各工序同时工作 坝段划分的工段数目至少应等于工序数目 防渗斜墙填筑 1 斜墙土料填筑前 应将基础混凝土盖板表面清洗干净 并涂刷一层厚 3 5mm 的浓粘土浆 以利斜墙与混凝土盖板之间的结合 2 斜墙防渗土料包括接触层粘土和斜墙粘土 基础混凝土盖板上先按设计分层碾压 铺设 1 0m 厚的接触层粘土 再铺设斜墙粘土 岸边部位为一条接触性的粘土 其应先于同层其他部 位土料填筑 3 斜墙防渗土料的填筑含水量应控制在最优含水量附件 上下偏差不应超过 2 3 接 触带粘土填筑含水量应按大于最优含水量标准控制 土料压实标准按填筑干密度 pd 1 79KNN cm 控制 接触带粘土填筑干密度另定 3 4 斜墙土料的填筑采用 16t 18t 凸块振动碾平行坝轴线方向进行碾压 施工时不得任意更改 确定的碾压机具和碾压参数 凸块碾碾压采用进退错距法 碾迹搭接宽度不小于 0 2 0 5m 具 体施工参数由现场碾压实验确定 斜墙本身铺土面应尽量平起 以免造成过多的接触缝 5 在接合的坡面上 应配合填筑的上升速度 将表面松土铲除至已压实合格的土层为止 坡 面必须经创毛处理 并使含水量控制在规定的范围内 然后才能继续铺填新土进行压实 6 压实土体不应该出现漏压 虚土层 干松土 弹簧土 剪力破坏和光面等不良现象 7 雨季填筑时 可使斜斜填筑面略向上游倾斜 以利排除雨水 下雨前应采取措施 防止雨 水下渗 若雨水使填筑面土料含水量大于设计要求时 雨后将填筑面含水量调整至合格范围后 才能复工 8 在负温条件下进行填筑应按 DL T5129 2001 有关规定进行执行 在斜墙表面铺设保护层 本工程结合实际情况和以上原则拟定工序数目为铺料 压实 和质检三个工序 4 3 3 3 反滤层施工 1 反滤料填筑 结合本工程实际 选用反滤层铺料方法为 15 吨自卸汽车运输 人工平料 其特点 铺料 宽度小于 2m 人工作业 工效低 2 反滤料压实 反滤料压实密度及土砂接缝土料干容重应符合设计要求 施工中应防止土砂混杂 3 反滤料压实机具 震动碾 施工方法 1 土砂平起法 压实施工要点 斜墙填筑加宽 30cm 土砂混 2 土砂料每层齐平 使用震动碾压实 4 3 3 4 坝壳料施工 本工程采用碾压法填筑坝壳料 1 坝壳料铺筑 铺筑包括卸料和平料两工序 料物上坝运输采用自卸汽车 铺料要求层厚均匀 表面平整 防止粗颗粒分离 铺层厚度大 石料不均匀 粗细分离严重 在铺筑土料时 应边 卸料 边平整 尽量使粗细料掺合均匀 2 坝壳料压实 本工程采用振动碾压实其优点 压实功能大 坝体沉陷量小 碾压遍数少 本 工程碾压六遍 生产效率高 本工程坝壳料的压实厚度为 0 6m 洒水 洒水或冲水作用 把细颗粒从大块石的接触处冲到空隙中 软化石块接触点 在施工期 间造成石块尖端破坏 减少坝体后期沉陷 砂砾料在洒水充分饱和的条件下 才能达到有效的 压实 洒水量确定 本工程坝壳为砂砾石其洒水量为砂砾料的 30 洒水方法 在自卸汽车车 厢中对石料进行加水湿润 和碾压前洒水车洒水 洒水与碾压顺序 本工程应在碾压前洒水一次 然后边加水边碾压 3 坝面超径石处理 振动碾压实最大粒径可取等于或小于碾压厚度 本工程取 0 5 米 当大于 0 5 米的超径料出现时尽可能在料场内处理 当个别超径石已运至坝面 应在铺料过程中处理 处理 方法 用推土机推运到坡面作为护坡石料 4 3 3 5 坝壳于岸坡结合处施工 坝壳靠近岸坡部位施工 用汽车卸料及推土机平料时 大粒径砂砾石易集中 碾压机械压 实时 碾磙多不能靠近岸坡 坝壳与岸坡结合处填筑施工措施为 限制铺料层厚 在靠近岸坡 4m 内减薄层厚 本工程减为 0 3m 限制粒径 在结合部位 3m 宽内填筑粒径小于 20cm 的砂砾 料 4 3 3 6 坝壳填料接缝处理 坝壳分期分段填筑时 在坝壳内部形成了横向或纵向接缝 由于接缝处坡面临空 压实机 械作业距坡面边缘有 1 0 米安全距离 施工方法 留台法 施工重点 先期铺料时每层预留 1 米 平台 新填料松坡接触 碾磙骑缝碾压 4 3 3 7 施工进度计划 土石坝施工期间坝体拦洪和度汛安全十分突出 设计中要把握住这两个关键问题 认真研 究土石坝工程的施工程序 坝体拦洪高程与拦洪日期 坝体施工分期与施工方法 进而确定施 工控制性进度 4 3 4 水电站厂房施工 水电站厂房通常以发电机层为界 分为上部结构和下部结构 大多数是大体积钢筋混凝土 结构 有尾水管 锥关 蜗壳等大的孔洞结构 上部结构 中小型厂房有钢筋混凝土板 柱梁 层架等轻型结构组成 本工程厂房施工与坝体施工关系 本工程厂房为坝后式厂房 与坝体施工关系为 大坝先 于厂房施工 并承担施工度汛任务 并可充分利用大坝施工各项设施 其布置应统筹安排 4 3 4 1 水电站厂房一期混凝土施工布置 本工程结合实际情况采用以机械为主 人工为辅的施工 当起重机数量不足时 可以在工 程量大 施工困难部位 使用机械 其他部位辅以人工施工 4 3 4 2 二期混凝土施工 每台机组的二期混凝土尽量安排在厂房封顶之前进行 利用外部设备运混凝土入仓或用混 凝土泵 人力推车输送混凝土入仓等结合使用 1 平仓与振捣 入仓的混凝土料 按规定要求均匀铺平 方法采用插入式振捣器 使混凝土液化后自行摊 平 振捣是保证混凝土密实关键 由于振捣器能够产生高频低针振幅的振动 使塑性混凝土液 化 骨料相互滑移 砂浆充填骨料间空隙 排除其中的空气 使混凝土达到密实 2 混凝土的制备 混凝土制备是保证混凝土工程质量的关键作业 而拌合设备又是保证混凝土拌制质量的主要 手段 拌合机选用 本工程选用 0 8 拌合机 在混凝土制备中严格按照设计配合比入料 按 3 m 设计时间进行搅拌 3 混凝土运输 在运输过程中要求混凝土不初凝 不分离 不漏浆 无严重泌水 无过大的温度变化 能 保证混凝土入仓温度要求 本工程运输采用卧罐车运输 运送入仓 4 3 5 设备及安装工程施工 水利水电工程中 金属结构与机电安装工程主要包括 闸门制作安装 启闭机安装 水轮 发电机组及其附属设备安装 控制保护设备安装 发电电压设备安装 变电设备安装等 本设 计主要涉及水电枢纽建筑物的金属结构与机电安装 4 3 5 1 闸门安装 平板闸门的安装严格按照闸门安装施工程序进行施工 4 3 5 2 启闭机安装 本工程严格按照水轮发电机组安装程序 厂房桥式起重机安装程序 混流式水轮机安装程 序进行金属和机电设备的安装 4 3 6 各期围堰的拆除 围堰的拆除施工要求和特点 土石围堰的拆除和一般工程相比 有着更加严格的要求 更多的限制条件 有它独特的施 工特性 必须给予充分的重视 否则将影响总工期 影响工程的安全 二期围堰的拆除安排在阶段工程将要完成的最后一个枯水期中施工 其施工特点为时间短 工期紧 工程量大 很难做到均衡施工 4 4 岸边溢洪道的施工 溢洪道是属于泄水建筑物的一种 通常由引水段 控制段 泄水槽 消能设施和尾水渠五 个部分组成 本文通过对溢洪道施工时可能出现的不利因素进行一系列的研究 摸索出影响溢 洪道施工这些不利因素的有关施工技术的措施 以便加固溢洪道的施工工程 减少泄水建筑物 风险的因素 4 41 溢洪道防渗措施 溢洪道地基情况复杂多变 水流过流段长 可通过很多途径渗入建筑物的地基 故应采用 适当的防渗措施 其措施可参考如下 1 洪道防渗和排水系统同时设置 以达到减少渗漏 降低水体局部压力的目的 保证地基 渗流稳定和堰底抗滑稳定 2 当地基为弱透水层时 可不设帷幕 只在堰基上游部位采用灌浆应进行固结 设置排水 设施降低渗透压力即可 3 当地基下有明显隔水层时 则应设置帷幕 帷幕到该隔水层的伸入宜在 2 5 米左右 帷 幕与溢洪道的衔接要求根据溢洪道与坝肩的具体而定 4 当地基的相对隔水层埋藏较深 则要增加帷幕的深度和厚度 4 42 空蚀现象 液体在流动过程中 水流条件由于局部压力下降 出现负压现象 水体遭到破坏 液体气化 逸出后出现空泡 这一过程成为空化现象 空泡随着液体流入压力较大的区域 在正压力之下 溃灭 产生的巨大压力反复冲击固体边界 引起壁面边界的材料老化和剥落 这种现象即是空 蚀 溢洪道的溢流面不甚平整的话 当高速水流通过 也会产生部分液体压力不均的现象 出 现水泡 水泡在溃灭后将对腐蚀溢流面的材料 空蚀现象对于任何一项水利工程来说危害性是 极大的 它能使所有材料损毁 其破坏力很大 严重的空蚀不仅会影响泄水建筑物的正常运行 而且需要花较长的时间和较多的经费去维修 4 43 防止方法 为了防止溢洪道空蚀现象的出现 我们必须将设计 施工和养护三方面一起抓 其具体措 施如下 1 符合液体流动的设计 设计时候必须将液体的流动状态与压力状况全面考虑 防止出 现压力不均出现空泡 2 选择抗腐蚀的材料 加固溢流面 保持溢流面的平正和洁净 即保持水流的流动呈流 线型 当高速水流通过 部分液体的压力也不会发生变化 空蚀现象就难以出现 3 设计气体通风孔 空蚀现象由液体气化后气体的变化造成 因此 我们在溢洪道施工 时要设计通风孔 空蚀的气体逸散局部低压区 在通风口的设置时也要恰到位置 4 按时检查溢洪道溢流面的情况 发现破损时 采用抗腐蚀材料及时修补 4 44 技术措施 溢洪道一旦裂缝出现进行修补的话 不但增加成本 对泄洪建筑耐久性也将产生影响 因 此防止裂缝出现 必须防范于未然 其主要技术措施如下 1 严格选择和使用材料 保证泄洪建筑在规定强度 耐久性的要求下满足施工的要求 减少水泥用量和降低混凝土的绝热温升 2 混凝土中掺人可以提高混凝土密度的外加剂 提高混凝土抗碳化性 减少碳化收缩 3 减少水分蒸发 减少干燥收缩 可以在混凝土表面形成微膜 增加其和易性 4 在保证强度的前提下 可以减少混凝土中水泥用量 改善水泥浆的稠度 减少泌水 沉缩变形 另外掺入减水剂后混凝土缓凝时间越长 越能有效地防止水泥水化放热 避免塑性 收缩情况的出现 4 45 常见问题 溢洪道的设计与布置直接不仅关系到整个泄洪建筑工程的造价 而且事关该工程的稳定 与安全 欲解决这些问题 我们还须对这些问题进行剖析 1 由于溢洪道设计尺寸的偏小 对洪水标准的采用偏低 洪水数据也泄洪能力不足 保 证不了泄洪的安全 2 溢洪道离坝身较近的进出口没有设置有效地护砌 容易引起冲蚀情况 经不起横流的 冲刷 对于泄洪建筑来说都是极不安全的 3 溢洪道平面弯道半径的设计不规范 没有充分考虑到弯道的流态与流势的变化 影响 到泄流的能力 对泄洪道的衬砌