土壩施工組織設計

1、說明書一、 工程概況工程地處我國華東錢塘江的支流上，為一發(fā)電為主兼顧灌溉，防洪的水利樞紐工程。在壩型比較階段, 比較了混凝土重力壩和粘土心墻砂殼壩兩個方案。粘土心墻砂殼壩壩高81米，壩頂長度370米。設計正常高水位為100米，校核洪水位為102米。大壩屬于二級建筑物。溢洪道布置在距壩一公里的左岸凹口處（圖中未示），為開敞正槽式，此頂高程為92米，總寬是64米，出口采用差動式鼻坎挑流消能。引水式電站布置在右岸，引水洞長525米，直徑7米，廠房安裝5萬千瓦的機組兩臺。2、 施工條件（1） 施工日期主體工程工期暫定為4年，2002年準備，2003年開工，2006年年底前發(fā)電（初始發(fā)電水位為80米）。

2、（2） 壩址地形、地質(zhì)及當?shù)夭牧蠅沃诽幜饔蛎娣e2610平方公里，壩址以上河流全長104公里；其中50公里為通航河道，常年有載重5至10噸木船和竹木筏過壩。壩址兩岸系高山，山坡較陡。壩址河谷寬為200米，河底高程25米。兩岸覆蓋層較薄，基巖為石英砂巖（X級）；河床基巖較好，兩岸巖石節(jié)理發(fā)育，風化較深。河床砂礫覆蓋層厚為03米，平均1.5米。壩址上下游均為寬闊沖積臺地，在上下游37公里的臺地和河灘上，有滿足筑壩要求的大量砂礫料（類土）。采取水上砂礫平均運距5.5公里；如就近采取水下砂礫，平均運距為3.5公里。粘土料（類土）在左岸下游7公里的王家村，高程為4050米，儲量豐富，質(zhì)量滿足設計要求。（3

3、） 氣象與水文該工程位于華東，氣候溫和，雨量充沛，每年5月至10月降雨較多，屬溫帶多雨氣候，按水文規(guī)律分為枯水期和洪水期（包括梅雨期和臺風期），其界限不明顯。一般11月至次年4月底為枯水期，5月至10月為洪水期，其中5、6兩個月的降雨量最大，占全年雨量的30%，該河流量屬山區(qū)性河流，洪水暴漲暴落，最大流量高達8290立方米/秒，最小流量只有78秒立方米，相差上千倍。1、 各月最大瞬時流量（M3/秒）表1月份頻率123456789101112全年1%18601670244037805530829050607550484023953065207082902%16801330219033004920

4、746043506350384020202500178074603%15001140192028003250615033804740335015401770119561504%93094012502000270049902660339027101160123082349902、各時段設計流量（M3/秒）表2時段1%2%5%10%20%9.1-3.31474041903450287022609.1-4.305000446037403160251010.1-4.304620355029502460195011.1-3.313020266021801810141011.1-4.30402035602

5、940245019208.15-5.15515045703880332027403、典型年逐月平均流量（M3/秒）表3月份123456789101112全年平水年（50%）19.88071.886.3122.5277134.892.873.791.723.927.689.8豐水年（1%）2875.489.913448952927610318291.840.732.7172.6枯水年（80%）11.513.96181.7114163102.488.972.971.81715.367.84、設計洪水過程線（圖A）5、壩址水位流量關(guān)系曲線（圖B）6、水庫水位與庫容關(guān)系曲線（圖C）7、壩區(qū)各種日平均降

6、雨統(tǒng)計表（日）表4月份日降雨量123456789101112總計5mm588696567553735mm10mm3333222412333110mm30mm3445653242114030mm10113221210014合計12151615201512181410971588、壩區(qū)各種日平均氣溫統(tǒng)計表（日）表5月份日平均氣溫12345678910111230OC00000310410000 OC12100000000005-5 OC530000000001925月489130973760014.378.84月1341157760001.240.5可以看出，要求大壩2006年5月30日前填筑完成

7、，利用永久溢洪道溢洪。調(diào)整第III期填筑工期，實際施工強度復核見下表施工分期IIIII位置高程（m）53.5105.0工程量V（m3）4211503034604有效工日T（日）127610平均施工強度Q平33164975最大施工強度Q大49747462復核情況滿足要求滿足要求7、 大壩施工控制進度工程截流：2003年11月1日大壩攔洪時間：2004年4月30日封孔日期：2006年4月20日發(fā)電日期：2006年10月1日大壩填筑完工日期：2006年5月25日繪制大壩控制進度，見附圖。三、導流工程規(guī)劃布置（一）導流隧洞1、攔洪水位攔洪壩高安全超高53.5-251.5m。2、隧洞斷面尺寸2.1隧洞最

8、大下泄量根據(jù)1頻率洪水放大的過程線，選取T=24、28、32小時出現(xiàn)最大下泄量，分時段計算累計入庫量，扣除泄洪總量，得出相應的調(diào)洪庫容，并繪制QV曲線如下圖所示，計算見附表。根據(jù)攔洪水位對應的庫容3.14億m3，查出最大下泄流量為2160m3/s，相應下游水位31.6m。2.2泄放最大流量時的隧洞流速擬定進水口底板高程25m，出口底板高程23.7m，進口計算水深H051.5-2526.5m，出口水深hp7.9m，m0.85。g取10N/kg。有壓流隧洞流速： = 16.39m/s2.3隧洞過水斷面面積：WQ泄/V2160/16.39131.79m23、隧洞斷面型式、尺寸及布置3.1隧洞斷面型式

9、及尺寸隧洞斷面采用城門洞型，洞寬根據(jù)公式W=B2 + B2計算，B9.73m,實際取B=9.8m，則隧洞過水斷面面積為133.74m2。3.2隧洞布置隧洞布置在左岸，與上下游圍堰保持不小于40m的距離，進口底板高程25m，隧洞長度650m，出口底板高程23.7m，縱坡0.2%，進出口布置一定的直線段和明渠段，出口與原河床水流交角小于30，見附圖。進口底板高程設為25.0m主要考慮到于原河床底高程平順相接，同時考慮了大壩合龍段施工、過筏等因素。（二）汛期大壩攔洪校核假定下泄流量分別1800、2200、2600m3/s，根據(jù)隧洞尺寸和泄流條件，根據(jù)有壓流公式試算，計算上游水位；假定下泄流量分別為1

10、00、200、300 m3/s，根據(jù)明流公式試算，計算上游水位。并繪制隧洞泄流能力QH曲線L1。計算過程見附表。采用簡易圖法計算隧洞最大下泄流量。根據(jù)1頻率洪水放大的過程線，選取T=24、28、32小時出現(xiàn)最大下泄量，得出相應的庫容，查相應的水位，并繪制隧洞最大下泄能力QH曲線L2。計算過程見附表。將L1、L2分別繪制在同一坐標系中，查圖，Q泄1253 m3/s，對應的攔洪高程H攔52.95m。根據(jù)施工進度控制，攔洪填筑高程為55m，安全超高=55-52.95=2.05m，滿足安全要求。（三）圍堰主要尺寸、型式及布置1、上游圍堰為保證枯水期基坑施工，上游圍堰應盡快達到枯水期度汛高程，通過現(xiàn)有的

11、泄水曲線采用調(diào)洪演算確定可能達到的洪水位。根據(jù)5頻率洪水放大的過程線，選取T=22、24、36小時出現(xiàn)最大下泄量，分時段計算累計入庫量，扣除泄洪總量，得出相應的調(diào)洪庫容，計算見附表。并繪制QH曲線L2如下圖所示。根據(jù)隧洞泄洪曲線L1，利用圖解法查得圍堰攔洪高程為40.2m，考慮1.8m的安全超高，上游圍堰頂高程：Z上40.2+1.8=42.0m。由于本工程采用上游圍堰一次性攔洪，為節(jié)省投資，上游圍堰作為壩體的一部分，圍堰最終頂高程55.0m，采用砂礫石黏土斜墻圍堰，填筑質(zhì)量要求同大壩。上游坡比1:3，下游坡比1:2.0，采用黏土斜墻防滲，如下圖所示。2、下游圍堰下游圍堰同樣采用砂礫料黏土斜墻圍

12、堰，根據(jù)1頻率洪水最大下泄流量1253 m3/s，下游河床水位為30.5m，安全超高1.5m，圍堰頂設計高程32.0m。上游設計坡比1:2，下游設計坡比1:2.5，圍堰頂寬10m，完成度汛后拆除，如下圖所示。3、圍堰布置上下游圍堰充分考慮與隧洞進出口距離、沖刷等因素，見附圖。四、主體工程施工計算（一）土石壩施工1、施工強度計算機械設備配備控制施工強度如下：填筑料黏土砂殼（含反濾料）說明平均施工強度Q平7415065Q平=V/T（m3/天）Q大=1.5Q平（m3/天）最大施工強度Q大11127598計算Q大小于施工單位的最大施工能力10000m3/天，滿足要求。2、土石方施工機械的選擇及數(shù)量計算

13、2.1機械選型原則砂礫料采用水上開采，選用自卸汽車配合正向鏟裝土、運輸；土料開采，選用自卸汽車配合正向鏟裝土、運輸；黏土壓實選用羊足碾；砂礫料選用振動碾。2.2土石壩施工作業(yè)機械化方案1)黏土心墻：2m3挖土機挖裝，15T自卸汽車運輸上壩，T-120推土機推平，9T羊足碾壓實。運輸距離7km。2)砂殼：4 m3正向鏟裝水上沙石料， 20 T自卸汽車運輸，T-120推土機推平，13.5T振動碾壓實。運輸距離5.5km。2.3主要機械數(shù)量計算2.3.1機械生產(chǎn)率1、黏土心墻施工機械生產(chǎn)率根據(jù)定額指標確定：（1）2m3挖機裝車生產(chǎn)強度：P=100/0.15667 m3/臺班（2）2m3挖掘機裝15T

14、自卸汽車運輸III類土汽車生產(chǎn)強度：P100/(0.85+0.256)42.6m3/臺班（3）T-120推土機推平（10m計算）：P768m3/臺班（4）9T羊足碾壓實（12遍計算）：P=531 m3/臺班（5）6T羊足碾拋毛：P=100/0.11909 m3/臺班2、砂殼施工機械生產(chǎn)率根據(jù)計算確定：（1）T-120推土機推平（10m計算）：P=768 m3/臺班（2）4m3正向鏟裝水上砂石料：P608qKvKtKp/ t2171m3/臺班查表式中：q4.0，Kv0.95，Kt0.75（施工條件、管理良好），Kp1/1.05，tt裝t卸t空回0.6min（3）20 T自卸汽車運輸（5.5 km

15、）：P608qKvKtKp/ t111.9m3/臺班查表式中：q11.7，Kv0.95，Kt0.75（施工條件、管理良好），Kp1.0/1.18 tt裝t卸t運t空回40.6+1.5+5.5/25602=30.3min（4）13.5T振動碾壓實：P=8V（B-C）hKtKp /n2268m3/臺班查表式中：V=1500m/h, B=2.0m, C=0.2m, h=0.8m Kt0.75（施工條件、管理良好）, Kp1.05, n=62.3.2機械數(shù)量計算根據(jù)最大上壩強度，以挖掘機為主要設備，選擇主要和配套設備。1、黏土心墻機械施工能力根據(jù)1112m3/天，一班制作業(yè)配備。（1）挖機數(shù)量根據(jù)施工

16、強度計算：N=Q大/P1112/6672臺（2）汽車數(shù)量根據(jù)施工強度計算：N=Q大/P1112/42.626輛。（3）推土機數(shù)量根據(jù)施工強度計算：N=Q大/P1112/768=2臺（4）9T羊足碾壓實根據(jù)施工強度計算：N=Q大/P1112/5313臺（5）6T羊足碾拋毛根據(jù)施工強度計算：N=Q大/P1112/9092臺2、砂殼機械施工能力根據(jù)7598m3/天，一班制作業(yè)配備。（1）挖機數(shù)量：N=Q大/P7598/21714臺。（2）汽車數(shù)量：NQ大/P7598/111.968輛。（3）推土機數(shù)量：N=Q大/P7598/768=10臺。（4）振動碾數(shù)量：N=Q大/P7598/2268=4臺3、施

17、工道路布置由于采用自卸汽車直接上壩，采用岸坡道路和壩坡道路相結(jié)合的原則布置施工道路。左岸30m等高線：布置在左岸30m高程，是本工程的主要運輸線路，從下游砂礫料沿30m高程接上下游圍堰、導流隧洞進出口及上壩路。過導流隧洞時采用鋼棧橋跨越。壩坡路：布置在下游，從左岸30m等高線起坡，S型道路接至壩頂105m高程，全長約1100m，平均縱坡小于7%。道路設計路面寬度8m，最大縱坡控制在7%以內(nèi)，采用泥結(jié)石路面。4、大壩施工主要機械匯總表序號機械設備名稱技術(shù)規(guī)格或型號配備數(shù)量1挖土機W200，2m32臺2挖土機W400，4m34臺3推土機T-12012臺4自卸汽車交通SH361，15噸26輛5自卸汽

18、車T20，20噸68輛6振動碾YZ-13.5，13.5噸4個7羊足碾9T3臺8羊足碾6T2臺（二）導流隧洞開挖1、基本資料1.1導流隧洞采用城門洞型，開挖寬度10.8m，高度16.2m，砼襯砌厚度0.5 m，隧洞長650m，進口高程25.0m，出口高程23.7m。施工工期：要求在截流前完成，采用雙向進尺，每個工作面每天兩個循環(huán)1.2地形地質(zhì)巖石等級f10（級別X），開挖時不需臨時支撐，但需永久混凝土襯砌。在地形上不宜開挖支洞增加工作面。1.3爆破用炸藥硝銨炸藥(礦山地下II號)。2、開挖方法采用鉆爆法開挖隧洞，由于地質(zhì)條件比較好，機械化程度高，擬采用全斷面微差爆破一次成型，周邊采用光面爆破。3

19、、鉆孔爆破循環(huán)作業(yè)項目及機械設備的選擇3.1作業(yè)項目固定循環(huán)時間：裝藥0.5h；爆破、散煙、安全檢查處理1.0h；裝渣機械進、出洞0. 5h；鉆車進、出洞0. 5h。合計：2.5h。3.2機械設備鉆孔：采用鉆孔臺車，崩落孔和周邊孔鉆孔直徑40mm，掏槽孔鉆孔直徑45mm。裝藥：采用裝藥臺車爆破：采用楔形掏槽，非電毫秒微差起爆網(wǎng)絡，一次性爆破散煙：采用軸流式雙向通風機安全檢查處理：利用裝藥臺車，人工排除危石、浮石，必要時進行噴錨支護裝渣：采用1.7m3裝載機裝7.0T自卸汽車運輸4、開挖循環(huán)作業(yè)組織4.1開挖斷面面積隧洞開挖寬度10.8m，城門洞型，面積S162.4m2。4.2炮眼數(shù)量的確定與布

20、置根據(jù)以往的工程經(jīng)驗及統(tǒng)計資料得出的單位進尺（米）耗藥量，除以每孔裝藥量，得炮眼數(shù)（N）：NKS/r*a式中：K單位挖方耗藥量，查表取90kg/100m3S隧洞開挖面積，162.4m2炮孔利用系數(shù)，0.9r單位長度炮眼的裝量，查表取1.4kg/m（孔徑40mm）a炮孔裝藥系數(shù)，一般藥孔a2=0.63,掏槽藥孔a1=0.72掏槽孔N1采用楔形掏槽，布置16個孔，孔徑45mm，總裝藥量為a1*r*n10.72*1.7*1619.58kg。周邊孔N2布置間距50cm，根據(jù)周長共布置98個，線裝藥密度300g/m，裝藥系數(shù)0.75，總裝藥量為0.30*0.75*9822.05kg。崩落孔布置數(shù)量N3（KSa1*r* n1）/r*a2 (90*1.624*0.9-19.58)/(1.4*0.63)=127個。計算布孔：N=N1+N2+N316+98+127=241個實際布孔：中心位置布置楔形掏槽孔16個，梅花形布置，成楔形；周邊布