白水江三级水电站工程施工组织设计水利方案

白水江三级水电站工程施工组织设计水利方案1工程概况白水江三级水电站位于白水江中游河段，地处四川省阿坝藏族羌族自治州茂县境内，距县城约35km。该水电站是白水江梯级开发的第三级电站，上游距二级水电站约12km，下游距规划中的四级水电站约8km。工程开发任务以发电为主，兼顾灌溉和生态用水需求。本工程为引水式电站，主要由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽三部分组成。首部枢纽包括拦河闸坝、泄洪建筑物、冲沙建筑物及进水口等；引水系统由引水隧洞、调压井及压力管道组成；厂区枢纽包括主厂房、副厂房、升压站及尾水建筑物等。电站总装机容量120MW，安装3台40MW的混流式水轮发电机组，多年平均发电量5.2亿kW·h。工程所在区域属亚热带季风气候区，多年平均气温14.2℃，极端最高气温38.6℃，极端最低气温8.3℃。多年平均降水量856mm，降水主要集中在59月，占全年降水量的78%。白水江流域洪水主要由暴雨形成，洪水多发生在69月，其中78月为主汛期。工程区地质条件复杂，主要岩性为三叠系中统杂谷脑组砂岩、板岩互层，局部夹灰岩。区域构造活动较强，地震基本烈度为Ⅶ度。首部枢纽坝址河床覆盖层厚度1525m，主要为砂卵砾石层；引水隧洞沿线围岩以ⅢⅣ类为主，局部存在断层破碎带；厂区基岩埋深较浅，工程地质条件相对较好。本工程为Ⅲ等中型工程，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。工程总工期为48个月，其中准备期6个月，主体工程施工期36个月，完建期6个月。工程静态总投资约15.8亿元，动态总投资约17.2亿元。2施工条件分析2.1自然条件2.1.1水文气象条件工程区降水充沛，多年平均降水量856mm，降水年内分配不均，59月降水量占全年的78%。多年平均蒸发量1200mm，相对湿度76%。年平均风速1.8m/s，最大风速18m/s，主导风向为东南风。霜期一般为11月至次年3月，无霜期约250天。2.1.2地形地质条件工程区位于龙门山构造带北段，地势西北高、东南低，海拔高程在12002800m之间。河谷呈"V"型，两岸岸坡陡峻，自然坡度35°55°，局部存在悬崖峭壁。河床宽度5080m，河床纵坡比降约8‰。首部枢纽坝址区河床覆盖层厚度1525m，主要为砂卵砾石层，结构松散，透水性强。两岸基岩裸露，岩性为三叠系中统杂谷脑组砂岩、板岩互层，岩层产状NW300°320°∠NE40°50°，倾向上游偏右岸。坝址区发育有3条断层，破碎带宽度25m，对坝基稳定有一定影响。引水隧洞沿线穿越山体，最大埋深约800m，围岩以ⅢⅣ类为主，占隧洞总长度的68%，Ⅱ类围岩占22%，Ⅴ类围岩占10%。隧洞沿线发育有8条断层，破碎带宽度38m，地质条件复杂，施工难度较大。厂区位于河流右岸一级阶地上，地形平缓，坡度5°10°。基岩埋深515m，岩性为砂岩夹板岩，岩体完整性较好，工程地质条件相对优越。2.2交通条件2.2.1对外交通工程区对外交通主要依靠省道S303线，该道路为三级公路，路面宽度7.5m，设计时速30km/h，路况一般。从茂县县城至工地约35km，其中25km为柏油路面，10km为碎石路面，雨季通行困难。大型设备运输需对部分路段进行加固处理。成都至茂县高速公路已建成通车，从成都至茂县约180km，行车时间约3小时。茂县至工地的道路需进行改造升级，计划将10km碎石路面改造为柏油路面，对3处急弯路段进行拓宽，增设4座临时桥梁，以满足大型设备运输要求。2.2.2场内交通场内交通规划包括主干道、次干道和临时便道三个等级。主干道连接各主要施工区，采用双车道，路面宽度8m，总长约12km；次干道连接各施工工作面，采用单车道，路面宽度6m，总长约18km；临时便道根据施工需要随时修建，路面宽度4m。场内道路主要沿河岸布置，部分路段需开挖山体或填筑路基。路基设计标准：主干道按三级公路标准，次干道按四级公路标准。路面结构采用级配碎石基层，沥青混凝土面层。在陡坡路段设置防撞护栏，在危险路段设置警示标志。2.3施工场地条件2.3.1施工场地布置工程区河谷狭窄，施工场地布置困难。经实地勘察，可利用的施工场地主要有：坝址右岸阶地面积约2.5万m²，适合布置混凝土拌和系统；厂区上游阶地面积约3.2万m²，适合布置生活区和辅助企业；引水隧洞进出口附近各有一块阶地，面积分别为1.8万m²和2.1万m²，适合布置施工支洞口设施。由于场地有限，部分设施需分层布置。混凝土拌和系统采用阶梯式布置，骨料仓、水泥仓、拌和楼分别布置在不同高程；生活区采用多层板房，提高土地利用效率；钢筋加工厂和木材加工厂采用联合布置方式，减少占地面积。2.3.2施工用水用电施工用水主要从白水江抽取，在坝址和厂区各设一座取水泵站，设计抽水能力分别为500m³/h和300m³/h。水质经检测符合施工用水标准，无需特殊处理。在高位水池储存，通过管网输送至各用水点。施工用电从茂县110kV变电站引接，线路长度约32km，采用LGJ185型钢芯铝绞线。工地设35kV临时变电站一座，主变压器容量为2×6300kVA。另配备6台500kW柴油发电机组作为备用电源，确保关键部位供电安全。2.4材料供应条件2.4.1当地材料工程所需当地材料主要包括砂石骨料、土料和石料。砂石骨料料场位于坝址下游5km处的河滩，储量约150万m³，质量满足混凝土骨料要求，采用机械开采，水洗分级。土料场位于厂区上游3km处的山坡，储量约80万m³，主要为粘土和粉质粘土，塑性指数1822，适合用作防渗土料。石料场位于坝址右岸2km处山体，储量约200万m³，岩性为砂岩，饱和抗压强度4560MPa，适合用作块石和人工骨料。2.4.2外来材料工程所需水泥、钢材、炸药、木材等主要材料均需外购。水泥从都江堰拉法基水泥厂采购，运距约150km；钢材从成都钢材市场采购，运距约200km；炸药从阿坝州民爆公司采购，运距约120km；木材从雅安木材市场采购，运距约180km。材料运输主要采用公路运输，水泥采用散装水泥罐车运输，钢材采用平板车运输，炸药采用专用危险品运输车运输，木材采用普通货车运输。在工地设材料仓库，水泥仓库储量2000t，钢材仓库储量1500t，炸药仓库储量50t，木材仓库储量500m³，确保材料供应及时。3施工组织设计3.1施工总体部署3.1.1施工分区根据工程特点和施工条件，将整个工程划分为三个施工区：首部枢纽施工区、引水系统施工区和厂区枢纽施工区。首部枢纽施工区负责拦河闸坝、泄洪建筑物、冲沙建筑物及进水口等工程的施工；引水系统施工区负责引水隧洞、调压井及压力管道等工程的施工；厂区枢纽施工区负责主厂房、副厂房、升压站及尾水建筑物等工程的施工。各施工区设立独立的施工管理机构，配备相应的施工设备和人员，实行分区管理、统一协调。施工区之间通过场内道路连接，确保物资运输和人员往来畅通。3.1.2施工顺序根据工程特点和施工条件，确定施工顺序为：准备工程→首部枢纽工程→引水系统工程→厂区枢纽工程→收尾工程。准备工程包括施工道路修建、施工场地平整、临时设施建设等，工期6个月；首部枢纽工程包括围堰截流、基础开挖、混凝土浇筑、金属结构安装等，工期18个月；引水系统工程包括隧洞开挖、支护、衬砌、压力管道安装等，工期24个月；厂区枢纽工程包括基础开挖、混凝土浇筑、厂房结构施工、设备安装等，工期18个月；收尾工程包括场地清理、植被恢复、竣工验收等，工期6个月。3.2主要工程施工方法3.2.1首部枢纽工程首部枢纽工程采用分期导流方式施工。一期先围右岸，修建右岸泄洪闸和冲沙闸，利用左岸束窄河床导流；二期围左岸，修建左岸挡水坝和进水口，利用已建成的右岸泄洪闸导流。围堰采用土石围堰，上游围堰高度18m，下游围堰高度12m，堰体采用粘土心墙防渗，基础采用混凝土防渗墙防渗。基础开挖采用自上而下分层开挖方法，边坡坡度1:0.75，每10m高度设置一条马道，马道宽度2m。石方开挖采用深孔梯段爆破法，梯段高度10m，孔径90mm，孔距3m，排距2.5m，单位耗药量0.45kg/m³。边坡开挖后及时进行支护，采用系统锚杆+喷混凝土支护，锚杆长度6m，间距2m×2m，喷混凝土厚度15cm。混凝土浇筑采用分层分块浇筑方法，浇筑层厚度3m，分块尺寸15m×20m。混凝土采用拌和楼集中拌制，混凝土搅拌运输车运输，塔式起重机吊运入仓。混凝土浇筑采用平仓振捣工艺，振捣设备为插入式振捣器，振捣时间3060秒，振捣间距不超过振捣器作用半径的1.5倍。3.2.2引水系统工程引水隧洞采用钻爆法施工，开挖断面为马蹄形，开挖直径8.5m。隧洞开挖采用全断面开挖方法，循环进尺3m，采用YT28气腿式凿岩机钻孔，孔径42mm，孔深3.5m，孔距0.8m，排距0.7m，单位耗药量1.8kg/m³。爆破后采用装载机装渣，自卸汽车运输出渣。隧洞支护采用"新奥法"施工，根据围岩类别采用不同的支护形式。Ⅱ类围岩采用局部锚杆+喷混凝土支护，锚杆长度4m，间距2m×2m，喷混凝土厚度10cm；Ⅲ类围岩采用系统锚杆+喷混凝土+钢筋网支护，锚杆长度5m，间距1.5m×1.5m，喷混凝土厚度15cm，钢筋网直径8mm，间距20cm×20cm；Ⅳ类围岩采用系统锚杆+喷混凝土+钢筋网+钢拱架支护，锚杆长度6m，间距1.2m×1.2m，喷混凝土厚度20cm，钢筋网直径10mm，间距20cm×20cm，钢拱架采用I18工字钢，间距1m；Ⅴ类围岩采用系统锚杆+喷混凝土+钢筋网+钢拱架+超前小导管支护，锚杆长度6m，间距1m×1m，喷混凝土厚度25cm，钢筋网直径12mm，间距20cm×20cm，钢拱架采用I20a工字钢，间距0.8m，超前小导管直径42mm，长度4m，环向间距30cm。隧洞衬砌采用C30钢筋混凝土，衬砌厚度6080cm。混凝土采用拌和楼集中拌制，混凝土搅拌运输车运输，混凝土泵送入仓。衬砌混凝土采用全断面一次浇筑方法，浇筑段长度12m。混凝土浇筑后及时进行养护，养护时间不少于14天。调压井采用反井钻机施工，先钻导孔，再扩孔至设计直径。调压井开挖直径12m，衬砌后直径10m，高度65m。井身支护采用系统锚杆+喷混凝土+钢筋网支护，锚杆长度6m，间距1.5m×1.5m，喷混凝土厚度20cm，钢筋网直径10mm，间距20cm×20cm。调压井衬砌采用C30钢筋混凝土，衬砌厚度100cm，采用滑模施工工艺。压力管道采用埋藏式钢管，钢管直径5.5m，壁厚2030mm。钢管制作在工地加工厂进行，采用卷板机卷制，自动焊机焊接。钢管安装采用轨道运输，卷扬机牵引，安装后进行回填灌浆和接触灌浆。3.2.3厂区枢纽工程厂区枢纽工程包括主厂房、副厂房、升压站及尾水建筑物等。主厂房基础开挖采用自上而下分层开挖方法，边坡坡度1:1，每8m高度设置一条马道，马道宽度3m。石方开挖采用深孔梯段爆破法，梯段高度8m，孔径76mm，孔距2.5m，排距2m，单位耗药量0.4kg/m³。主厂房为钢筋混凝土框架结构，尺寸为80m×25m×35m（长×宽×高）。混凝土浇筑采用分层分块浇筑方法，浇筑层高度34m，分块尺寸15m×15m。混凝土采用拌和楼集中拌制，混凝土搅拌运输车运输，塔式起重机吊运入仓。厂房结构施工采用定型模板和脚手架系统，确保施工质量和安全。机电设备安装采用专业安装队伍，按照安装工艺流程进行。水轮发电机组安装顺序为：座环→蜗壳→导水机构→转轮→顶盖→主轴→导轴承→发电机定子→发电机转子→励磁装置→辅助设备。安装过程中严格控制安装精度，确保设备运行安全可靠。升压站设备安装包括主变压器、断路器、隔离开关、避雷器等设备。设备安装严格按照设计图纸和安装规范进行，确保电气连接可靠，接地良好。3.3施工进度计划3.3.1总体进度计划本工程总工期为48个月，其中准备期6个月，主体工程施工期36个月，完建期6个月。关键线路为：准备工程→首部枢纽围堰截流→首部枢纽基础开挖→首部枢纽混凝土浇筑→引水隧洞开挖→引水隧洞衬砌→压力管道安装→厂区枢纽基础开挖→厂区枢纽混凝土浇筑→机电设备安装→调试运行→竣工验收。3.3.2分项工程进度计划准备工程：第1个月至第6个月，完成施工道路修建、施工场地平整、临时设施建设等工作。首部枢纽工程：第4个月至第22个月，完成围堰截流、基础开挖、混凝土浇筑、金属结构安装等工作。引水系统工程：第7个月至第31个月，完成隧洞开挖、支护、衬砌、压力管道安装等工作。厂区枢纽工程：第19个月至第37个月，完成基础开挖、混凝土浇筑、厂房结构施工、设备安装等工作。收尾工程：第37个月至第48个月，完成场地清理、植被恢复、竣工验收等工作。3.4资源配置计划3.4.1劳动力计划本工程高峰期施工人员约1800人，其中管理人员150人，技术人员120人，施工人员1530人。各工种人员配置为：开挖工400人，混凝土工300人，钢筋工200人，木工150人，机电工180人，焊工100人，爆破工50人，测量工30人，试验工20人，其他100人。3.4.2施工设备计划本工程主要施工设备包括：挖掘机12台，装载机8台，推土机6台，自卸汽车50辆，混凝土拌和楼2座，混凝土搅拌运输车15辆，混凝土泵6台，塔式起重机4台，门式起重机2台，凿岩机20台，空压机10台，发电机6台，变压器4台，施工电梯4台，卷扬机8台，焊接设备20套，测量设备10套，试验设备8套。3.4.3材料供应计划本工程主要材料用量为：水泥12万吨，钢材3.5万吨，木材5000m³，炸药800吨，油料1.5万吨，砂石骨料150万m³，土料80万m³，块石50万m³。材料供应按照施工进度计划分期分批进场，确保施工需要。4质量与安全管理4.1质量管理4.1.1质量保证体系建立健全质量保证体系，成立质量管理委员会，由项目经理任主任，总工程师任副主任，各部门负责人为成员。设立质量管理部门，配备专职质量管理人员，负责日常质量管理工作。制定质量管理制度和质量奖惩办法，明确各级人员质量责任。4.1.2质量控制措施原材料质量控制：所有进场材料必须具有出厂合格证和质量证明书，并按规定进行抽样检验，合格后方可使用。水泥、钢材、外加剂等主要材料实行厂家考察和样品封存制度，确保材料质量稳定。施工过程质量控制：严格执行施工方案和技术交底制度，确保施工人员掌握施工工艺和质量要求。实行"三检制"（自检、互检、专检），每道工序完成后必须经检验合格后方可进行下道工序施工。关键工序实行旁站监理制度，确保施工质量符合设计要求。混凝土质量控制：混凝土配合比必须经试验确定，并严格执行。混凝土拌制采用自动计量系统，确保配合比准确。混凝土运输过程中采取措施防止离析，浇筑过程中严格控制振捣质量，确保混凝土密实。混凝土浇筑后及时进行养护，养护时间不少于14天。4.1.3质量检查与验收建立质量检查制度，定期进行质量检查，发现问题及时整改。隐蔽工程必须经监理工程师检查验收合格后方可覆盖。分部分项工程完成后及时进行质量评定，评定结果作为工程验收的依据。4.2安全管理4.2.1安全保证体系建立健全安全保证体系，成立安全生产委员会，由项目经理任主任，安全总监任副主任，各部门负责人为成员。设立安全管理部门，配备专职安全管理人员，负责日常安全管理工作。制定安全生产责任制和安全管理制度，明确各级人员安全责任。4.2.2安全控制措施施工安全控制：编制专项施工方案，对危险性较大的分部分项工程进行专家论证。施工前进行安全技术交底，确保施工人员掌握安全操作规程。施工现场设置安全警示标志，配备必要的安全防护设施。爆破作业安全控制：爆破作业必须由专业爆破队伍进行，爆破人员必须持证上岗。爆破设计必须经审批，爆破参数必须严格执行。爆破前必须进行安全警戒，确保人员和设备撤离到安全区域。爆破后必须检查有无盲炮，确认安全后方可解除警戒。高空作业安全控制：高空作业必须搭设合格的脚手架，设置安全防护网。作业人员必须佩戴安全带，安全带必须高挂低用。遇有大风、雨雪等恶劣天气时，停止高空作业。4.2.3应急预案制定应急预案，包括防洪度汛应急预案、地质灾害应急预案、火灾应急预案、人身伤害应急预案等。配备必要的应急救援设备和物资，定期进行应急演练，提高应急处置能力。5环境保护与水土保持5.1环境保护5.1.1环境保护措施水环境保护：施工废水经处理后达标排放，禁止向河流直接排放污水。在施工场地设置沉淀池，对施工废水进行沉淀处理，去除悬浮物后排放。混凝土拌和系统设置废水回收系统，回收利用拌和废水。大气环境保护：施工现场采取洒水降尘措施，减少扬尘污染。水泥、粉煤灰等粉状材料采用密闭储存和运输，防止粉尘飞扬。施工机械设备定期维护，确保尾气排放达标。声环境保护：合理安排施工时间，避免夜间施工噪声扰民。选用低噪声设备，对高噪声设备采取隔声措施。在声环境敏感点设置隔声屏障，减少噪声影响。固体废物处理：施工垃圾分类收集，可回收利用的进行回收利用，不可回收的运至指定地点处理。危险废物单独收集，交由有资质的单位处理。5.1.2环境监测制定环境监测计划，定期对施工区域的水环境、大气环境、声环境进行监测，监测结果及时上报，发现问题及时整改。在工程完工后进行环境保护验收，确保环境保护措施落实到位。5.2水土保持5.2.1水土保持措施边坡防护：对开挖边坡及时进行防护，采用工程措施与植物措施相结合的方式。工程措施包括锚杆、喷混凝土、挡土墙等；植物措施包括种草、植树等。在边坡顶部设置截水沟，防止地表水冲刷边坡。弃渣场防护：弃渣场设置挡渣墙和排水系统，防止渣体滑动和雨水冲刷。弃渣完成后进行土地整治，恢复植被。临时占地防护：临时占地在使用完毕后及时进行土地整治，恢复原有地貌和植被。对临时道路进行硬化处理，减少水土流失。5.2.2水土保持监测制定水土保持监测计划，定期对施工区域的水土流失情况进行监测，监测结果及时上报，发现问题及时整改。在工程完工后进行水土保持验收，确保水土保持措施落实到位。6投资控制与效益分析6.1投资控制6.1.1投资控制目标本工程静态总投资15.8亿元，动态总投资17.2亿元。投资控制目标是将工程实际投资控制在批准的概算范围内，力争节约投资。6.1.2投资控制措施优化设计方案：在满足工程功能和安全的前提下，优化设计方案，降低工程造价。采用新技术、新工艺、新材料，提高施工效率，降低工程成本。加强合同管理：严格执行合同条款，合理确定工程价款。加强工程变更管理，严格