土坝施工组织设计.docx

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土坝施工组织设计

说明书

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,比较了混凝土重力坝和粘土心墙砂壳坝两个方案。

粘土心墙砂壳坝坝高81米，坝顶长度370米。

设计正常高水位为100米，校核洪水位为102米。

大坝属于二级建筑物。

溢洪道布置在距坝一公里的左岸凹口处（图中未示），为开敞正槽式，此顶高程为92米，总宽是64米，出口采用差动式鼻坎挑流消能。

引水式电站布置在右岸，引水洞长525米，直径7米，厂房安装5万千瓦的机组两台。

二、施工条件

（一）施工日期

主体工程工期暂定为4年，2002年准备，2003年开工，2006年年底前发电（初始发电水位为80米）。

（二）坝址地形、地质及当地材料

坝址处流域面积2610平方公里，坝址以上河流全长104公里；其中50公里为通航河道，常年有载重5至10吨木船和竹木筏过坝。

坝址两岸系高山，山坡较陡。

坝址河谷宽为200米，河底高程25米。

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，风化较深。

河床砂砾覆盖层厚为0—3米，平均1.5米。

坝址上下游均为宽阔冲积台地，在上下游3—7公里的台地和河滩上，有满足筑坝要求的大量砂砾料（Ⅲ类土）。

采取水上砂砾平均运距5.5公里；如就近采取水下砂砾，平均运距为3.5公里。

粘土料（Ⅲ类土）在左岸下游7公里的王家村，高程为40—50米，储量丰富，质量满足设计要求。

（三）气象与水文

该工程位于华东，气候温和，雨量充沛，每年5月至10月降雨较多，属温带多雨气候，按水文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、6两个月的降雨量最大，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8290立方米/秒，最小流量只有7—8秒立方米，相差上千倍。

1、各月最大瞬时流量（M3/秒）

表1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年

1%

1860

1670

2440

3780

5530

8290

5060

7550

4840

2395

3065

2070

8290

2%

1680

1330

2190

3300

4920

7460

4350

6350

3840

2020

2500

1780

7460

3%

1500

1140

1920

2800

3250

6150

3380

4740

3350

1540

1770

1195

6150

4%

930

940

1250

2000

2700

4990

2660

3390

2710

1160

1230

823

4990

2、各时段设计流量（M3/秒）

表2

时段

1%

2%

5%

10%

20%

9.1-3.31

4740

4190

3450

2870

2260

9.1-4.30

5000

4460

3740

3160

2510

10.1-4.30

4620

3550

2950

2460

1950

11.1-3.31

3020

2660

2180

1810

1410

11.1-4.30

4020

3560

2940

2450

1920

8.15-5.15

5150

4570

3880

3320

2740

3、典型年逐月平均流量（M3/秒）

表3

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年

平水年（50%）

19.8

80

71.8

86.3

122.5

277

134.8

92.8

73.7

91.7

23.9

27.6

89.8

丰水年（1%）

28

75.4

89.9

134

489

529

276

103

182

91.8

40.7

32.7

172.6

枯水年（80%）

11.5

13.9

61

81.7

114

163

102.4

88.9

72.9

71.8

17

15.3

67.8

4、设计洪水过程线（图A）

5、坝址水位流量关系曲线（图B）

6、水库水位与库容关系曲线（图C）

7、坝区各种日平均降雨统计表（日）

表4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

总计

5mm

5

8

8

6

9

6

5

6

7

5

5

3

73

5mm～10mm

3

3

3

3

2

2

2

4

1

2

3

3

31

10mm～30mm

3

4

4

5

6

5

3

2

4

2

1

1

40

>30mm

1

0

1

1

3

2

2

1

2

1

0

0

14

合计

12

15

16

15

20

15

12

18

14

10

9

7

158

8、坝区各种日平均气温统计表（日）

表5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

>30OC

0

0

0

0

0

3

10

4

1

0

0

0

<0OC

12

10

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5

<-5OC

5

3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

<-20OC

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

（四）施工力量及施工设备

施工承包商的大坝砂壳最大施工能力为10000m3/天，技术设备限在施工单位已有的设备中选用，数量不限，三材由国家统一分配。

（五）施工导流

在坝型比较阶段，对该土石坝枢纽的施工导流方案建议采用隧洞导流，并考虑上游土石围堰与坝体结合，以节省导流工程费用。

三、工日分析

月有效工日＝日历天数－法定假日－因雨雪、气温不能施工天数－其他原因停工天数。

计算过程中法定假日与因雨、气温停工日期重合未考虑；降雨次数不考虑，仅按连续降雨＋停工天数考虑其他原因停工不考虑；星期六和星期天考虑正常施工。

各工种月有效工日计算见下表：

表1各工种月有效工日单位：

日

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

合计

石料开采、填筑

26

21

26

24

19

23

26

28

24

25

29

30

301

砂石开采、填筑

26

21

26

24

19

23

26

28

24

25

29

30

301

黏土开采

16

13

21

19

15

19

22

22

21

21

24

24

237

黏土填筑

17

14

22

20

16

20

23

23

22

22

25

25

249

隧洞开挖

29

25

30

29

25

28

29

30

28

27

30

31

341

隧洞浇筑

6

5

23

12

17

18

14

20

22

23

26

21

207

四、施工导流计划

（一）导流标准

1、导流建筑物的级别

因粘土心墙砂壳坝为II级永久建筑物，故导流建筑物的级别为IV级临时建筑物。

2、导流设计洪水标准

因导流建筑物为IV级临时建筑物，故导流建筑物的设计洪水标准为：

土石类为15年一遇设计洪水，混凝土类为8年一遇设计洪水。

设计流量2950m3/s。

。

3、坝体临时挡水度汛

因导流建筑物为IV级临时建筑物，拦洪库容为（1.0～0.1）^108m3,粘土心墙砂壳坝为土石坝，故坝体施工期临时度汛洪水标准为70年一遇设计洪水。

设计流量8290m3/s。

4、导流泄水建筑物封堵与水库蓄水标准

1封堵的下闸设计流量采用时段10年重现期的月平均流量，封堵工程的设计标准为20年重现期。

1封堵后坝体度汛标准

因粘土心墙砂壳坝为II级永久建筑物，坝型为土石坝，故当导流建筑物封堵后，大坝进入施工运行期时，坝体度汛标准为：

设计洪水重现期为150年一遇，校核洪水重现期为400年一遇。

设计流量8290m3/s。

1水库蓄水标准

采用80%保证率作为水库的蓄水标准。

（二）施工导流方案、大坝施工分期和大坝施工控制进度

1、施工导流方案

根据地形地质特点和水文特征，粘土心墙砂壳坝工程采用围堰一次拦断河床、隧洞导流的导流方式。

2、大坝施工分期

因粘土心墙砂壳坝工程采用围堰一次拦断河床、隧洞导流方案，故坝体施工分以下三期进行：

第一期：

截流前，要完成导流隧洞工程，并做好截流准备工作。

计划2003年枯水期截流。

第二期：

截流后，在围堰的保护下进行大坝基础工程施工（包括排水、基坑开挖及基础处理），然后进行大坝填筑，计划2004年汛期到来之前将大坝抢筑到拦洪水位以上。

第三期：

拦洪以后，继续填筑大坝到开始封孔蓄水。

计划2006年洪水期，下闸蓄水，计划10月1日发电。

3、截流和拦洪时间

截流时间初拟2003年10月1，拦洪时间2004年4月30日，根据施工单位的砂壳施工能力，粗估II期大坝填筑高程为53.5m，拦洪水位扣除2m的安全超高，为51.5m，相应库容3.14亿m3。

4、各期工程量、施工平均强度计算

根据梯形河谷工程量计算公式计算砂壳最大施工强度，II期04年4月30日完成，最大施工强度为6639m3/天；III期06年10月底完成，最大施工强度为6339m3/天，小于施工单位最大施工强度10000m3/天。

5、确定封孔蓄水和发电日期

根据要求，发电日期为2006年10月1日，发电水位80m，相应库容15亿m3，根据80%典型枯水年个月平均流量推断封孔蓄水日期为4月20日

6、大坝蓄水期间安全校核

根据1％丰水年来水情况，按照2006年4月20日开始蓄水，计算每月末库水位，6月底水位大于92m高程，要求5月底大坝填筑至坝顶并具备泄洪条件。

由于工期调整砂壳最大施工强度为7838m3/天，仍然满足要求。

7、大坝控制进度

工程截流：

2003年11月1日

大坝拦洪时间：

2004年4月30日

封孔日期：

2006年4月20日

大坝填筑完工日期：

2006年5月25日

发电日期：

2006年10月1日

绘制大坝控制进度，见附图。

五、导流工程规划布置

（一）导流隧洞规划

根据拦洪水位51.5m，库容3.14亿m3，经调洪演算最大下泄流量2160m3/s，相应下游水位31.6m。

按有压流公式计算洞内最大平均流速V＝16.39m/s，过水断面积W＝131.79m2，采用城门洞型，计算洞宽B＝9.73m，实际取B=9.8m，隧洞过水断面133.74m2。

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。

（二）汛期大坝拦洪校核

绘制隧洞泄流能力Q～H曲线L1。

并绘制隧洞要求最大下泄能力Q～H曲线L2。

查图得Q泄＝2160m3/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，根据5％频率洪水放大的过程线，通过调洪演算并绘制Q～H曲线L2。

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42.0m。

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。

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1253m3/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。

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。

五、主体工程施工

（一）土石坝施工

1、施工强度

根据计算，黏土最大施工强度为1112m3/天，砂壳（含反滤料）最大施工强度为7598m3/天，小于施工单位的最大施工能力10000m3/天。

2、土石方施工机械配备

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。

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。

砂壳：

4m3正向铲装水上沙石料，20T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。

3、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

W200，2m3

2台

2

挖土机

W400，4m3

4台

3

推土机

T-120

12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

9T

3台

8

羊足碾

6T

2台

3、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30m等高线：

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30m等高线起坡，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。

（二）导流隧洞开挖

1、概况

导流洞为城门洞型，开挖宽度8.8m，高度13.2m，开挖断面84.72m2。

隧洞长650m，进口高程25.0m，出口高程23.7m。

2、开挖方法

采用钻爆法全断面开挖，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

3、开挖循环作业组织

3.1炮眼布置

根据经验及公式计算。

掏槽孔采用楔形掏槽，布置8个孔，孔径45mm；周边孔布置间距50cm，根据周长共布置80个，线装药密度300g/m；崩落孔布置67个。

计算布孔155个

实际布孔：

中心位置布置楔形掏槽孔8个；周边布置光爆孔80个；崩落孔间排距根据1.3m～1.5m不等布置，实际布置炮孔60个。

共布孔148个。

3.2循环作业

根据爆破孔布置，循环作业时间12h，循环进尺2.4m。

主要作业项目如下：

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；钻孔：

7.0h；出渣：

2.5h。

表3导流隧洞循环作业表

作业项目

循环时间（h）

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

钻车进出

0.5

钻孔

7

装药

0.5

爆破散烟安检

1

装渣机械进出

0.5

出渣

2.5

合计

12

3.3开挖工期

隧洞采用两头进，每天循环2次，经计算开挖工期为68天，考虑时间利用系数安排开挖工期90天。

3.4隧洞开挖主要机械汇总表（两个工作面）

序号

机械设备名称

技术规格或型号

配备数量

1

钻孔台车

CGJ15-3

2套

2

凿岩机

YG40

30台

3

轴流风机

28KW，可逆

2台

4

通风管

直径600mm，金属管

700m

5

吸底潜水泵

4”

15台

6

压风站

供风量30m3/h

2个

7

装载机

Z-3.5

2台

8

自卸汽车

黄河QD35

14辆

六、施工控制性进度

1、节点控制工期

根据施工施工导流、发电目标等要求，节点控制工期如下：

施工准备：

2002年度；

工程开工：

2003年1月1日；

隧洞完工日期：

2003年10月2日；

工程截流：

2003年11月1日；

大坝拦洪时间：

2004年4月30日；

引水隧洞完工日期：

2006年4月10日；

溢洪道完工日期：

2006年5月15日；

大坝填筑完工日期：

2006年5月25日；

发电厂房完工日期：

2006年8月10日；

机组安装完工日期：

2006年9月11日；

开关站完工日期：

2006年9月11日；

发电日期：

2006年10月1日；

工程竣工日期：

2006年11月18日；

2、横道图

见附图。

计算书

一、工日分析

月有效工日＝日历天数－法定假日－因雨雪、气温不能施工天数－其他原因停工天数。

计算过程中法定假日与因雨、气温停工日期重合未考虑；降雨次数不考虑，仅按连续降雨＋停工天数考虑其他原因停工不考虑；星期六和星期天考虑正常施工。

各工种月有效工日计算见下表：

表1石料开采、填筑施工天数统计表单位：

日

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

日历天数

31

28

31

30

31

30

31

31

30

31

30

31

法定假日

1

3

0

0

3

0

0

0

0

3

0

0

因雨停工

4

4

5

6

9

7

5

3

6

3

1

1

因气温停工

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

其他原因停工

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

有效工日

26

21

26

24

19

23

26

28

24

25

29

30

表2砂石开采、填筑施工天数统计表单位：

日

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

日历天数

31

28

31

30

31

30

31

31

30

31

30

31

法定假日

1

3

0

0

3

0

0

0

0

3

0

0

因雨停工

4

4

5

6

9

7

5

3

6

3

1

1

因气温停工

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

其他原因停工

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

有效工日

26

21

26

24

19

23

26

28

24

25

29

30

表3粘土开采施工天数统计表单位：

日

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

日历天数

31

28

31

30

31

30

31

31

30

31

30

31

法定假日

1

3

0

0

3

0

0

0

0

3

0

0

因雨停工

9

9

10

11

13

11

9

9

9

7

6

6

因气温停工

5

3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

其他原因停工

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

有效工日

16

13

21

19

15

19

22

22

21

21

24

24

表4粘土填筑施工天数统计表单位：

日

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

日历天数

31

28

31

30

31

30

31

31

30

31

30

31

法定假日

1

3

0

0

3

0

0

0

0

3

0

0

因雨停工

8

8

9

10

12

10

8

8

8

6

5

5

因气温停工

5

3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

其他原因停工

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

有效工日

17

14

22

20

16

20

23

23

22

22

25

25

表5隧洞开挖施工天数统计表单位：

日

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

日历天数

31

28

31

30

31

30

31

31

30

31

30

31

法定假日

1

3

0

0

3

0

0

0

0

3

0

0

因雨停工

1

0

1

1

3

2

2

1

2

1

0

0

因气温停工（考虑自然施工）

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

其他原因停工

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

有效工日

29

25

30

29

25

28

29

30

28

27

30

31

表6隧洞浇筑混凝土施工天数统计表单位：

日

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

日历天数

31

28

31

30

31

30

31

31

30

31

30

31

法定假日

1

3

0

0

3

0

0

0

0

3

0

0

因雨停工

7

7

8

9

11

9

7

7

7

5

4

4

因气温停工（考虑自然施工）

17

13

0

9

0

3

10

4

1

0

0

6

其他原因停工

0

0

0