水工專升本畢設(shè)工程施工設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)書

1、 施工組織設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(水工專升本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)用)河海大學(xué)水利水電學(xué)院2012年9月施工組織設(shè)計(jì)任務(wù)書一、工程概況工程地處我東錢塘江的支流上，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。后者的樞紐布置如圖11所示，壩高81m，壩頂長度370m。設(shè)計(jì)正常高水位為100m，校核洪水位為102m，大壩典型剖面見圖。大壩屬于2級建筑物。溢洪道布置在距壩1km的左岸凹口處（圖中未示），為開敞正槽式，其頂高程為92m，總寬是64m，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525m，直徑7m，廠房安裝5萬kW的機(jī)組兩臺。二、施工條件（

2、一）施工工期主體工程工期暫定為4年，2012年準(zhǔn)備，2013年開工，2016年年底前發(fā)電（初始發(fā)電水位為80m）。（二）壩址地形、地質(zhì)與當(dāng)?shù)夭牧蠅沃诽幜饔蛎娣e2610km2，壩址以上河流全長104km；其中50km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200m，河底高程25m。兩岸復(fù)蓋層較薄，基巖為石英砂巖（X級）；河床巖基較好，兩岸巖石節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化較深。河床砂礫復(fù)蓋層厚為03m，平均1.5m。壩址上下游均為寬闊沖積臺地，在上下游37km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(yùn)距5.5km；如就近采取水下砂礫，平

3、均運(yùn)距為3.5km；粘土料（類土）在左岸下游7km的王家村，高程為4050m，儲量豐富，質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。（三）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（包括梅雨期與臺風(fēng)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(dá)8290m3/s，最小流量只有78m3/s，相差上千倍。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，給出下列各種水文、氣象資料：1、 各月最大瞬時流量（m3/s）表1 月份頻率123456789101112全年1

4、%18601670244037805530829050607550484023953065207082902%16801330219033004920746043506350384020202500178074605%150011401920280032506150338047403350154017701195615010%9309401250200027004990266033902710116012308234990頻率標(biāo)準(zhǔn)：所謂百年一遇，指工程由于洪水的原因失敗的概率為1/100。為了適應(yīng)工程需求，一般將某一典型洪水過程線加以放大，使其洪水特征等于頻率計(jì)算解得的設(shè)計(jì)值，即以為所得的過程

5、線是待求的設(shè)計(jì)洪水過程線。放大方法主要有：同倍比同頻率放大法。2、各時段設(shè)計(jì)流量（m3/s）表2時段1%2%5%10%20%9.13.11474041903450287022609.14.305000446037403160251010.14.304620355029502460195011.13.313020266021801810141011.14.30402035602940245019203.155.15515045703880332027403、典型年逐月平均流量（m3/s）表3月份123456789101112全年平水年(50%)19.880.071.886.3122.527713

6、4.892.873.791.723.927.689.8豐水年(1%)28.075.489.913448952927610318291.840.732.7172.6枯水年(80%)11.513.961.081.7114163102.488.972.971.81715.367.84、設(shè)計(jì)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)各種日平均降雨量統(tǒng)計(jì)表（天）表4月份日降雨量(mm)123456789101112全年558869656755373510333322241233311030344565324211403010113221210014

7、合計(jì)12151615201512181410971588、壩區(qū)各種日平均降雨量統(tǒng)計(jì)表（天）表5月份日平均氣溫123456789101112300000031041000012100000000005553000000000120000000000000（四）施工力量與施工設(shè)備施工承包商的大壩壩殼最大施工能力為10000m3/d，技術(shù)設(shè)備限在施工單位已有的設(shè)備中選用，數(shù)量不限，三材由國家統(tǒng)一分配。（五）在壩型比較階段，對該土壩樞紐的施工導(dǎo)流方案建議采用隧洞導(dǎo)流，并考慮上游土石圍堰與壩體結(jié)合，以節(jié)省導(dǎo)流工程費(fèi)用。三、設(shè)計(jì)任務(wù)研究分析現(xiàn)有資料，計(jì)算有效工日；在此基礎(chǔ)上，分以下兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一部分

8、 施工導(dǎo)流計(jì)劃（一）確定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)（二）確定施工導(dǎo)流方案，確定大壩施工分期和截流、攔洪、封孔、發(fā)電日期，初定大壩施工控制性進(jìn)度。（三）導(dǎo)流工程規(guī)劃布置1、根據(jù)導(dǎo)流方案和粗定的大壩攔洪高程，確定隧洞的斷面型式和尺寸，并進(jìn)行平、立面布置；2、汛期大壩（或圍堰）攔洪校核；3、圍堰型式、主要尺寸與布置。第二部分 主體工程施工（四）土石壩施工1、施工強(qiáng)度計(jì)算2、開采、運(yùn)輸、壓實(shí)機(jī)械型號選擇與數(shù)量計(jì)算；3、施工道路布置。（五）導(dǎo)流隧洞開挖1、開挖方法的選擇；2、施工作業(yè)組織與設(shè)備選擇；3、開挖作業(yè)組織；4、繪制作業(yè)圖表，計(jì)算施工工期和所需設(shè)備數(shù)量。（六）擬定施工控制進(jìn)度計(jì)劃四、設(shè)計(jì)成果（一）大圖（1號圖）一

9、，要求畫出：1、導(dǎo)流建筑物與土、砂礫料上壩路線平面布置；2、導(dǎo)流建筑物縱橫剖面圖、隧洞開挖面的孔眼布置與開挖循環(huán)作業(yè)圖表；3、大壩與主要隧洞施工機(jī)械匯總表。（二）說明書一份、計(jì)算書一份。說明書中除設(shè)計(jì)說明外，還應(yīng)包括必要的插圖、表格和樞紐工程施工總進(jìn)度計(jì)劃表。土壩樞紐工程施工組織設(shè)計(jì)指示書一、熟悉設(shè)計(jì)資料全面了解給定的資料和設(shè)計(jì)任務(wù)。l、水文資料：最大設(shè)計(jì)流量、壩址水位流量關(guān)系曲線、庫容曲線等；2、氣象資料：降雨、氣溫；3、地形地質(zhì)條件和筑壩材料料場；4、水利樞紐組成建筑物的型式、尺寸；5、施工工期要求；6、施工機(jī)械與定額資料。二、工日分析工日分析是計(jì)算施工強(qiáng)度和論證施工進(jìn)度的依據(jù)。如已論證施

10、工強(qiáng)度過大而工期不能改變，可以采用雨季或冬夏季施工措施，增加施工天數(shù)，減小施工強(qiáng)度，以保證計(jì)劃實(shí)現(xiàn)。l、工日分析按下式進(jìn)行月有效工日日歷天數(shù)因雨雪、氣溫不能施工天數(shù)其它原因停工天數(shù)2、依據(jù)：(1)壩區(qū)各種降雨天數(shù)統(tǒng)計(jì)表(表4)；(2)壩區(qū)各種氣溫天數(shù)統(tǒng)計(jì)表(表5)；(3)法定假日：5.1、5.2、5.3、10.1、10.2、10.3、1.1、春節(jié)與星期六、星期天；(4)各種工作因雨、氣溫停工標(biāo)準(zhǔn)見表6和表7。3、本樞紐主要工程各月的有效工日計(jì)算按表8進(jìn)行。表6 月因雨停工標(biāo)準(zhǔn)降水量（mm）5510103030石料開采停工停工填筑砂石開采停工停工填筑粘土開采停停+1天停+2天填筑停（蓋）停（蓋）

11、停+1天隧洞開挖停澆混凝土 停停停表7 因氣溫停工標(biāo)準(zhǔn)日平均氣溫300520混凝土自然施工停停停?；炷炼臼┕ねＵ惩镣ＭＩ暗[停表8 ××工種施工天數(shù)統(tǒng)計(jì)表 月份天數(shù)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12日歷天數(shù)31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31法定假日因雨停工因氣溫停工其他原因停工（本設(shè)計(jì)不考慮）有效工日注：粘土開采中若因雨停工降雨量既有1030，又有>30，則統(tǒng)計(jì)停加天數(shù)時，只統(tǒng)計(jì)降雨量大的一種情況。第一部分施工導(dǎo)流計(jì)劃一、導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行施工導(dǎo)流計(jì)算，確定導(dǎo)流建筑的尺寸和建筑設(shè)計(jì)的依據(jù)。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的高低，關(guān)系

12、到工程和下游人民生命財(cái)產(chǎn)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全，也關(guān)系到工程造價和工期。水利水電施工組織設(shè)計(jì)規(guī)明確了新的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)規(guī)包括圍堰擋水、壩體施工期臨時擋水、導(dǎo)流泄水建筑物封堵和水庫蓄水三個基本階段。圍堰擋水稱初期導(dǎo)流，壩體擋水和封堵蓄水稱為后期導(dǎo)流。一般初期導(dǎo)流失事只影響圍堰和基坑工程施工，而后期導(dǎo)流失事，則危與大壩與下游城鎮(zhèn)安全，造成的損失比初期導(dǎo)流的大得多。l、導(dǎo)流建筑物的級別導(dǎo)流建筑物的級別是確定洪水標(biāo)準(zhǔn)和建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。根據(jù)我國的實(shí)際情況，規(guī)規(guī)定導(dǎo)流建筑物劃分為3、4、5三級，一般為4級和5級，并以3級來控制：具體劃分按表9所列各項(xiàng)指標(biāo)確定，其中4、5級導(dǎo)流建筑物應(yīng)按表列的四項(xiàng)指標(biāo)中的最高級

13、別確定，而3級導(dǎo)流建筑物要求有兩項(xiàng)以上的指標(biāo)滿足該級要求。2、洪水標(biāo)準(zhǔn)表9 導(dǎo)流建筑物級別劃分級別保護(hù)對象失事后果使用年限導(dǎo)流建筑物規(guī)模(年)堰高(m)庫容(108m3)3有特殊要求的1級永久性水工建筑物淹沒重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干線或推遲工程總工期與第一臺(批)機(jī)組發(fā)電，造成重大災(zāi)害和損失>3>50>1.041級、2級永久性水工建筑物淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、或影響工程總工期與第一臺(批)機(jī)組發(fā)電而造成較大經(jīng)濟(jì)損失1.5315500.11.053級、4級永久性水工建筑物淹沒基坑，但對總工期與第一臺(批)機(jī)組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟(jì)損失較小<1.5<15<0.1注

14、：(1)導(dǎo)流建筑物包括擋水和泄水建筑物，兩者級別一樣；(2) 當(dāng)導(dǎo)流建筑物根據(jù)表中指標(biāo)分屬不同級別時，應(yīng)以其中最高級別為準(zhǔn)。但列為3級導(dǎo)流建筑物時，至少應(yīng)有兩項(xiàng)指標(biāo)符合要求； (3) 表列四項(xiàng)指標(biāo)均按施工段劃分； (4) 有、無特殊要求的永久建筑物都是針對施工期而言，有特殊要求的1級永久建筑物是指施工期不允許過水的土壩與其它有特殊要求的永久建筑物； (5)使用年限是指導(dǎo)流建筑物每一導(dǎo)流分期的工作年限，兩個或兩個以上導(dǎo)流分期共用的導(dǎo)流建筑物，如分期導(dǎo)流一、二期共用的縱向圍堰，其使用年限不能疊加計(jì)算；(6)導(dǎo)流建筑物規(guī)模一欄中，堰高指擋水圍堰最大高度，庫容指堰前設(shè)計(jì)水位所攔蓄的水量，兩者應(yīng)同時滿足

15、。導(dǎo)流建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)導(dǎo)流建筑物的級別和類型，根據(jù)表10選定，該表適用于洪水期，也適用于枯水期。表10 導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)劃分導(dǎo)流建筑物類型導(dǎo)流建筑物級別345洪水重現(xiàn)期（年）土石結(jié)構(gòu)50202010105混凝土、漿砌石結(jié)構(gòu)2010105533、壩體臨時擋水度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)壩體施工期臨時擋水度汛的洪水標(biāo)準(zhǔn)按表11選定。表11壩體施工期臨時度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）壩型攔洪庫容(108m3)1.01.00.1<0.1土石壩100100505020混凝土壩、漿砌石壩50502020104、導(dǎo)流泄水建筑物封堵與水庫蓄水標(biāo)準(zhǔn)(1)規(guī)規(guī)定封堵的下閘設(shè)計(jì)流量采用時段510年重現(xiàn)期的月或旬平均流

16、量。封堵工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為1020年重現(xiàn)期。 (2)封堵后壩體度汛標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)導(dǎo)流建筑物封堵后，大壩進(jìn)入施工運(yùn)行期，這時，壩體度汛按表12規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)選擇。表12導(dǎo)流泄水建筑物封堵后壩體度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）壩型大壩級別123土石壩設(shè)計(jì)50020020010010050校核1000500500200200100混凝土壩、漿砌石壩設(shè)計(jì)200100100505020校核50020020010010050(3)水庫蓄水標(biāo)準(zhǔn)建議采用75一85保證率作為水庫的蓄水標(biāo)準(zhǔn)。二、確定導(dǎo)流方案和大壩施工分期，根據(jù)施工單位能力，粗定大壩施工控制進(jìn)度 (一)施工導(dǎo)流方案在選壩階段，對樞紐施工導(dǎo)流進(jìn)行多方案比較，其中土石壩

17、方案采用隧洞導(dǎo)流方案，并建議上游土石圍堰與壩體結(jié)合，以節(jié)省導(dǎo)流費(fèi)用。(二)確定大壩施工分期，粗定截流、攔洪、封孔、發(fā)電日期。采用隧洞導(dǎo)流方案，土石壩的施工一般分四期進(jìn)行。第一期：截流前，要完成導(dǎo)流隧洞工程，并做好截流準(zhǔn)備工作。第二期：截流后，在圍堰的保護(hù)下進(jìn)行大壩基礎(chǔ)工程施工（包括排水、基坑開挖與基礎(chǔ)處理），然后進(jìn)行大壩填筑，在梅雨、臺風(fēng)汛期到來之前將大壩搶筑到攔洪水位以上。第三期：攔洪以后繼續(xù)填筑大壩到開始封孔蓄水。第四期：封孔后大壩繼續(xù)升高直至壩頂設(shè)計(jì)高程。二期工程是工程成敗的關(guān)鍵，這一期工程量往往很大，要求較高的施工強(qiáng)度，以致超過施工單位的生產(chǎn)能力。為了保證在施工單位生產(chǎn)能力圍順利完成攔

18、洪任務(wù)，可以采用全斷面、臨時斷面、圍堰攔洪或采用分期圍堰填筑部分壩體等方法（如表13所示），以保證安全攔洪度汛。表13 攔洪度汛方法1、全斷面壩體攔洪施工能力足夠時采用2、圍堰攔洪壩基處理量大，時間長，粘土心墻上升速度趕不上攔洪水位時采用3、臨時斷面攔洪砂殼施工能力不足時采用4、分期填筑攔洪河谷較寬，施工能力不足時采用對來水量大，庫容小的工程，封孔以后，水庫很快被充滿，宜在大壩建成后才能封孔蓄水，此時無第四期工程。(三)確定截流和攔洪時間，然后根據(jù)截流到攔洪的天數(shù)扣除排水、基礎(chǔ)開挖和處理時間，按粘土心墻填筑上升速度每天0.20.4m確定大壩可能達(dá)到的攔洪高程。(四)大壩各期工程量計(jì)算根據(jù)大壩分

19、期按下列公式計(jì)算（梯形河谷適用）各期工程量（V） (1)式中：為計(jì)算部分壩體工程量，m3；為計(jì)算部分壩體頂部長度，m；為計(jì)算部分壩體高度，m；為計(jì)算部分壩體頂寬，m；為計(jì)算部分壩體底部長度，m；m1、m2分別為計(jì)算部分壩體上、下游邊坡。(五)計(jì)算大壩各期平均施工強(qiáng)度（Q）(粘土、砂礫料) (2)式中：T為該期實(shí)際有效施工天數(shù)。按照各期施工強(qiáng)度大致均衡的原則，控制不均衡系數(shù)不超過1.52.0，并在施工單位生產(chǎn)力允許的圍，修改分期方案和各期壩體尺寸，或各期的開挖完工日期，直到滿意為止。(六)確定封孔蓄水與發(fā)電日期本電站的初始發(fā)電水位為80m，蓄水保證率要求75以上，要求在2014年10月1日有一臺

20、機(jī)組發(fā)電。一般來說，應(yīng)在保證大壩安全的前提下，盡可能提早發(fā)電。1、封孔日期的確定根據(jù)初始發(fā)電水位，利用庫容曲線求得相應(yīng)的水庫蓄水量，按照保證率的要求，用80典型枯水年各月平均流量推斷出封孔日期。即此時封堵蓄水，可以保證到初定的發(fā)電日期，水庫水位可以達(dá)到初始發(fā)電水位。例如：要求10.1發(fā)電，初始發(fā)電時庫容發(fā)V，推算封孔蓄水日期可按表14進(jìn)行。表14蓄水時間80來水量(m3)下游要求供水量累計(jì)蓄水量(m3)9月8月7月6月5月4月表中為i月的來水總量、為i月時下游要求的供水量。由表可知，蓄水6個月才能達(dá)到相應(yīng)于初始發(fā)電水位的存蓄量。故推得封孔日期為4月的某一天。本設(shè)計(jì)中，在封孔蓄水期，下游用水由壩

21、址下游支流匯入河道解決，下游來水全部蓄入水庫。2、大壩安全校核封孔日期是以蓄枯水年水量保證如期發(fā)電來確定的，如果封孔以后所遇到的不是枯水年而是豐水年，則庫水位上升很快，有利于發(fā)電，但勢必威脅尚未修建到頂?shù)拇髩伟踩?，因此，必須按豐水年來水量進(jìn)行大壩安全校核。校核標(biāo)準(zhǔn)按庫容與下游安全而定，可按表15進(jìn)行計(jì)算比較。表中Vi為i月的來水總量，hi為i月底相應(yīng)的庫水位。hi為月初發(fā)生一次洪水（1）所增高的水位，Hi為i月底大壩修建到的高程。若Hi>hi+hi+1，即認(rèn)為大壩是安全的；否則認(rèn)為有漫頂危險(xiǎn)。本設(shè)計(jì)中不考慮hi的影響。表15蓄水時段末1來水量Vi逐月累計(jì)水量Vi庫水位hi月初洪水引起庫水

22、位移壩面高程Hi4月V4V4h4h4H45月V5h5h5H56月V6h6h6H67月V7h7h7H78月V8h8h8H89月V9h9h9H9如果校核結(jié)果，安全度太大，可以考慮提早發(fā)電，如不能滿足安全要求，可采取下列措施，以保證大壩安全。提高大壩上升速度；延遲封孔和發(fā)電；采用后期導(dǎo)流措施，利用永久或臨時泄水建筑物控制上游水位。（七）根據(jù)確定的截流、攔洪、封孔、發(fā)電日期和工程分期繪制大壩控制進(jìn)度，如圖2。圖2 臨時斷面攔洪方案大壩施工控制進(jìn)度三、導(dǎo)流工程規(guī)劃布置需要決定的問題有：導(dǎo)流隧洞的斷面形式、尺寸、進(jìn)出口底坎高程，洞線布置與相應(yīng)的圍堰形式、尺寸和平面布置，本應(yīng)先擬出幾個隧洞斷面尺寸、不同的底

23、坎高程和不同的布置方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，然后確定最優(yōu)的隧洞斷面和進(jìn)出口底坎高程。限于時間，本設(shè)計(jì)要求完成一個方案的計(jì)算與分析，但應(yīng)明確方案比較時應(yīng)分析研究的問題：(1)隧洞尺寸大小，底坎高程對攔洪水位與大壩合龍段施工的影響；(2)隧洞尺寸、底坎高程對圍堰與隧洞工程量的影響；(3)通航過筏條件對截流條件的影響。(一)確定泄水建筑物斷面型式和尺寸，并進(jìn)行平面和立面布置。l、計(jì)算攔洪水位根據(jù)已定的攔洪壩高扣除安全超高23m，即為攔洪水位。2、確定隧洞斷面尺寸(1)隧洞最大下泄流量計(jì)算在工程水文學(xué)中，我們已經(jīng)知道水庫對洪水的調(diào)節(jié)作用。按照隧洞的泄流條件和水庫調(diào)節(jié)性能，根據(jù)洪峰過程線可以求得隧洞泄水過

24、程線，其關(guān)系如圖3所示，圖中V為水庫形成的最大庫容，Q泄為相應(yīng)于最大庫容V時的隧洞最大下泄流量。在已知洪水過程線和上游攔洪水位的條件下，若求得隧洞泄水過程線，就得出相應(yīng)于攔洪水位時的隧洞最大下泄流量。但泄水過程線需經(jīng)調(diào)洪運(yùn)算求得，計(jì)算工作量大。為簡化計(jì)算，曲線AB以直線代替，就可方便地計(jì)算出陰影部分面積所代表的庫容V´，并與攔洪水位相應(yīng)庫容V比較，如V´=V，由AB直線段為所擬的隧洞泄水過程線，Q泄為所求隧洞的最大下泄流量。如V´V，則另需假定AB線位置重算。 T圖 3 計(jì)算方法：如圖3所示，在估計(jì)所求B點(diǎn)附近，任意選定Bl、B2、B3點(diǎn)，通過Bl、B2、B3向A

25、點(diǎn)方向作三條直線，并與洪峰過程線相切。計(jì)算相應(yīng)直接ABi與洪峰過程線所包圍的面積 （即相應(yīng)庫容）和相應(yīng)的隧洞最大下泄量，并繪制Qy關(guān)系曲線，如圖4所示。 根據(jù)攔洪水位相應(yīng)庫容V，在QV曲線上，找出相應(yīng)的隧洞最大下泄流量。(2)泄放最大流量時的隧洞流速計(jì)算。大壩攔洪時，隧洞泄放最大流量，一般為壓力流，其流速按有壓流公式計(jì)算： (3)式中：m=0.85；V為洞里平均流速；H0為隧洞進(jìn)口計(jì)算水深（在洞線布置之前用攔洪水位代之）；hp為隧洞出口底坎以上水深，在這里，可根據(jù)隧洞最大下泄量，從壩址水位流量關(guān)系曲線上查得。(3)隧洞過水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算 (4)3、隧洞斷面型式、尺寸與布置(1)隧洞斷面型式與尺寸

26、導(dǎo)流隧洞的斷面型式有圓形、馬蹄形和城門洞形，其中城門洞形最普遍，這種型式開挖方便，有利于泄流和截流，本工程采用城門洞形，其尺寸如圖5，根據(jù)公式W=確定隧洞斷面尺寸。(2)隧洞布置隧洞路線應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件選定，一般長度應(yīng)盡可能短，但必須考慮進(jìn)、出口與上、下游圍堰之間保持2050m的距離（根據(jù)水深與河床覆蓋層厚度確定），防止水流沖刷圍堰。隧洞軸線盡可能布置成直線，當(dāng)轉(zhuǎn)彎時，其轉(zhuǎn)彎半徑不少于5B。導(dǎo)流洞的底面高程一般布置在最低水位以下一定高程（通過方案比較確定），布置應(yīng)注意：使截流方便低；航運(yùn)過水要求吃水深，凈空，流速小于36m/s；隧洞施工方便（出渣方便、排水容易）高；過流平順，進(jìn)、出口無明顯

27、跌落，水面銜接條件好，便于通航過木。隧洞底坡一般為0.2%0.5%，也可以布置成平底坡，視河床縱坡而定。為了保證水流平順，隧洞進(jìn)出口各有一定長度的直線段和明渠段。在進(jìn)口應(yīng)設(shè)置喇叭段。封孔閘門布置于洞口，當(dāng)洞口寬度超過6m時，應(yīng)布置中墩，以減少封孔閘門跨度。出口明渠段可以擴(kuò)大口門，反坡與原河道相接，其出口軸線與河床水流軸線交角最好小于30°。隧洞進(jìn)、出口頂部巖石覆蓋層厚度一般不小于1.02.0倍隧洞凈寬，視地質(zhì)條件而定。(二)汛期大壩攔洪校核1、根據(jù)已定的隧洞尺寸和泄流條件，經(jīng)過調(diào)洪演算確定上游攔洪水位，以檢查此時的壩面高程是否能安全攔洪。計(jì)算方法：(1)明流按下式計(jì)算： （5）式中：

28、為進(jìn)口洞水深；為出口洞水深；為進(jìn)口洞流速；為出口洞流速；=；為平均才系數(shù)；為平均水力半徑；為隧洞長度。計(jì)算步驟：(a)判別出口流態(tài)淹沒出流：；自由出流：；。其中：為出口下游水深；為臨界水深，矩形過水?dāng)嗝鏁r （6）(b)確定后，假定用公式(5)列表試算表16(c)進(jìn)口落差近似按下式計(jì)算 (7)式中：為流速系數(shù)，取0.80.9；為上游行進(jìn)流速，當(dāng)時，流速水頭很小，式(7)中第二項(xiàng)可略去。(d)計(jì)算上游水位() (8)(2)有壓流按下式計(jì)算： (9)其中：為出口計(jì)算水深，自由出流時，淹沒出流時：；為局部損失系數(shù)之和，進(jìn)口采用喇叭口時=0.25；，才系數(shù)，采用混凝土襯砌時n=0.014，不襯砌時n=0

29、.035；其它符號參閱相關(guān)水力學(xué)資料。上游水位：=進(jìn)口坎高程+計(jì)算時，假定幾個隧洞下泄流量，分別計(jì)算出相應(yīng)的上游水位，畫出無壓和有壓部分的泄流量與水位的關(guān)系曲線并以光滑曲線連接該段曲線，以代替半有壓流曲線，如圖6。2、 通過調(diào)洪運(yùn)算，確定梅雨汛期攔洪水位。依據(jù)：庫容曲線； 洪峰流量過程線； 壩址水位流量關(guān)系曲線； 隧洞泄水能力曲線。計(jì)算方法：列表數(shù)算法；簡單圖算法。A、列表數(shù)算法列表數(shù)算法也稱雙曲輔助線法，根據(jù)水量平衡方程繪出雙曲輔助線，然后列表計(jì)算。B、簡易圖算法計(jì)算原理與思路同本指示書的隧洞最大下泄量計(jì)算部分。計(jì)算步驟如下：假定三條隧洞泄水過程線ABl、AB2、AB3（如圖3）；求出相應(yīng)的

30、庫容V1、V2、V3和下泄流量Q1、Q2、Q3；根據(jù)V1、V2、V3在庫容曲線上得出相應(yīng)的上游水位Hl、H2、H3；在繪有隧洞泄流能力曲線Ll的QH坐標(biāo)圖上，繪出相應(yīng)的點(diǎn)P1(Ql，H1)、P2 (Q2，H2)、P3(Q3，H3)；過P1、P2、P3點(diǎn)繪曲線L2交Ll于P點(diǎn)，則對應(yīng)于P點(diǎn)的泄流量Q為攔洪時隧洞最大下泄流量，相應(yīng)的水位H即為所求攔洪水位，見圖7。3、大壩安全校核根據(jù)大壩施工控制進(jìn)度所確定的梅雨汛前的大壩高程與攔洪高程H進(jìn)行比較，若，則安全，反之不安全，其中，為安全超高。如果校核結(jié)果為不安全，可改變進(jìn)度或采用局部加高壩體攔洪等措施。(三)圍堰主要尺寸、型式與布置1、擋水時段的確定本

31、設(shè)計(jì)采用枯水期擋水圍堰圍護(hù)基坑修筑大壩。圍堰的任務(wù)在于保護(hù)基坑工程施工，直到坑壩體高出水面，所以圍堰的擋水時段決定于基坑基礎(chǔ)處理工程量，壩體施工速度與水文變化情況。圍堰的擋水時段可用圖解法決定（略），為簡化起見，設(shè)計(jì)者可選定一個適當(dāng)?shù)目菟谧鳛閲叩膿跛畷r段。2、圍堰頂高程的確定 在圍堰擋水時段，圍堰應(yīng)擋住可能發(fā)生的最大洪水，故以5頻率該時段的最大洪峰為圍堰的設(shè)計(jì)流量。圍堰頂高程由該設(shè)計(jì)流量時的上游水位和安全超高確定。發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時的上游水位即為圍堰攔洪水位，下游圍堰的頂高程=下游水位+超高，下游水位是發(fā)生設(shè)計(jì)洪峰流量、隧洞下泄最大流量時的下游水位，根據(jù)流量水位關(guān)系曲線得出。3、圍堰的型式圍堰

32、的型式參看教材，本設(shè)計(jì)建議上、下游都采用砂礫石粘土斜墻圍堰，且上游圍堰作為壩體的一部分。4、圍堰的斷面尺寸要求確定圍堰頂寬，邊坡尺寸，防滲結(jié)構(gòu)尺寸與其與基礎(chǔ)的連接型式。本工程河床覆蓋層較薄，水深不大，應(yīng)以防滲體與基巖直接連接較好。注意點(diǎn)：圍堰的水下部分尺寸應(yīng)加大；上游圍堰粘土斜墻防滲體應(yīng)在壩體以外，下游圍堰在施工后期應(yīng)予拆除。5、圍堰的平面布置要求按比例在地形圖上正確畫出圍堰的平面布置圖，在大壩斷面圖上面出圍堰的剖面，以反映大壩與圍堰的相互位置。第二部分 主體工程施工一、土石壩施工(一)施工強(qiáng)度計(jì)算列表計(jì)算表17施工分期I (圍堰)說明位置高程（m）(m3/d)(m3/d)K=1.52.0工程

33、量V（m3）有效工日T（日）平均施工強(qiáng)度Q平最大施工強(qiáng)度Q大(二)土方施工機(jī)械的選擇與數(shù)量計(jì)算 1、常用土方施工機(jī)械的適用性與可供選擇的型號規(guī)格，見表18。表18機(jī)械名稱適用圍可供選擇的型號與規(guī)格開挖機(jī)械正向鏟用于開挖土、砂礫料、石渣并裝車W100(1m3)、W200(2m3)、W400(4m3)索式挖土機(jī)用于開挖水下砂礫料無裝載機(jī)開挖松散土料、砂、礫、石渣等并裝車Z43.5，斗容1.7m3Z45.0，斗容3.0m3輪斗式挖土機(jī)開挖土料，砂礫料WUD400/700，P理=400/700鏈斗式采砂船開挖水下砂礫料斗容150升 P理=120m3/h斗容400升 P理=250m3/h推土機(jī)用于料場集

34、料，壩面平土移山80T2120運(yùn)輸機(jī)械自卸汽車牌號 載重量 容積黃河QD35 7t3.4m3交通SH361 15t6m3小松HD180 18t10.7m3佩爾利尼T20 20t11.7m3皮帶機(jī)用于轉(zhuǎn)運(yùn)，運(yùn)輸土料砂礫料壓實(shí)機(jī)械羊足輾壓實(shí)粘土YT23.5重3.5t加重6.5t氣胎輾壓實(shí)粘土、壤土、砂礫等YZPl4自重13.5t振動輾壓實(shí)砂性土、砂礫、石渣等YZ350自重15t加重50t風(fēng)動鉆機(jī)手持氣腿鉆，鉆孔直徑=3443mm，鉆進(jìn)深度4m，重量28kg0l30手持風(fēng)鉆鉆車導(dǎo)軌式鉆車，裝有YG40鑿巖機(jī)，鉆孔直徑=4080mmCGJl5-32、土石壩施工作業(yè)機(jī)械化方案選定根據(jù)工程量、施工強(qiáng)度、料

35、場條件、運(yùn)輸?shù)缆贰⑸蠅螚l件、壩面作業(yè)等選擇合理的機(jī)械化施工方案。本工程各種作業(yè)可供采用的機(jī)械化方案如下：表19粘土心墻施 工開挖推土機(jī)松土集料成堆；挖土機(jī)挖裝運(yùn)輸皮帶機(jī)運(yùn)輸上壩（輔以集料斗與汽車分送）；自卸汽車運(yùn)輸上壩壓實(shí)推土機(jī)平土，羊足輾或氣胎輾壓實(shí)沙礫壩殼施工開挖正向鏟或裝載機(jī)挖裝水上砂礫；索鏟或采砂船采取水下砂礫運(yùn)輸皮帶機(jī)運(yùn)輸上壩；自卸汽車運(yùn)輸壓實(shí)推土機(jī)平土，氣胎碾或振動輾，夯土機(jī)壓實(shí) 設(shè)計(jì)者根據(jù)表19所列的機(jī)械化方案和施工單位擁有的機(jī)械選擇一個粘土和砂礫的挖運(yùn)填施工機(jī)械化方案。 3、主要機(jī)械數(shù)量計(jì)算 A、確定機(jī)械的生產(chǎn)率 機(jī)械生產(chǎn)率可采用定額指標(biāo)（機(jī)械生產(chǎn)定額列于附錄中）或計(jì)算方法確定

36、。本設(shè)計(jì)要 求粘土心墻施工機(jī)械生產(chǎn)率用查定額指標(biāo)的方法確定；砂礫壩殼施工機(jī)械的生產(chǎn)率用計(jì)算 法確定。 (1)周期運(yùn)行機(jī)械(單斗式挖掘機(jī)、自卸汽車等)生產(chǎn)率；生產(chǎn)率（以壩上壓實(shí)方為 標(biāo)準(zhǔn)）計(jì)算式為： (10)式中：為土斗或車箱幾何容積 (m3)；為土斗或車箱的充盈系數(shù)（表20）；為時間利用系數(shù)（見表21）；為體積換算系數(shù)（見表22）；為機(jī)械運(yùn)行一次的循環(huán)時間。 (11)式中：、隨運(yùn)距或偏轉(zhuǎn)角而變，可以用下式求得： (12)式中：L為轉(zhuǎn)角或運(yùn)距；V為轉(zhuǎn)速或平均車速，對于自卸汽車采用2025kmh。、分別為裝土和卸土?xí)r間，可以按經(jīng)驗(yàn)確定，對于自卸汽車：式中：n為挖土機(jī)裝滿一車的斗數(shù)；t為挖土機(jī)循環(huán)工

37、作時間（見表23）。t卸可取12.5分鐘，包括調(diào)車、等待時間。表20 開挖機(jī)械的充盈系數(shù)表機(jī)械名稱堅(jiān)硬土一般土壤砂礫石渣石渣(含大石塊)裝載機(jī)推土機(jī)鏟運(yùn)機(jī)挖土機(jī)0.60.70.60.751.01.10.70.90.71.00.80.90.91.00.60.70.50.90.91.00.70.80.40.60.60.750.40.5注：如用公式(10)計(jì)算汽車生產(chǎn)率時，充盈系數(shù)近似取l。表21 施工機(jī)械時間利用系數(shù)表管理?xiàng)l件施工條件 優(yōu)良良好中等較差優(yōu)良良好中等較差0.840.780.720.630.8l0.750.690.6l0.760.7l0.650.570.700.650.600.52注：

38、施工條件指地形、天氣、施工工作面、地表排水、施工方法、程序、工程規(guī)模等。管理?xiàng)l件：計(jì)算管理好壞、操作人員水平、機(jī)械化等情況等。本設(shè)計(jì)中的施工條件，管理水平均可選良好。 表22 土壤體積換算系數(shù)表土方類型計(jì)算條件自然方松散方壓實(shí)方粘土普通土砂礫爆破石渣壓實(shí)方壓實(shí)方壓實(shí)方壓實(shí)方1.111.111.050.771.411.391.181.151.001.001.001.00表23 正向鏟循環(huán)時問表 土斗容量(m3) l 2 3 4 時間(秒) 1628 1828 1828 2030 注：表中數(shù)據(jù)為理想作業(yè)條件下的循環(huán)時間（轉(zhuǎn)角90°，最優(yōu)掌子高度）。選用時可根據(jù)實(shí)際情況選用并修正修正系數(shù)取

39、0.91.26。對易挖土取小值對難挖土取大值。(2)輪斗、鏈斗式挖掘機(jī)生產(chǎn)率（P）（m3/班） (13)式中：V為輪斗、鏈斗的移動速度；l為-土斗間距，m；其它符號意義同式(10)。(3)皮帶運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)率（參看教材）。(4)碾壓機(jī)械生產(chǎn)率計(jì)算（m3/班） (14)式中：V為碾壓機(jī)械開行速度，m/h，按表24采用；B為滾筒長度，m，按表24選用；C為搭接寬度，羊足碾、振動碾用0.2m，氣胎碾用0.3m；h為鋪土厚度，m，按表24采用；n為壓實(shí)遍數(shù)，按表24選用；Kt為時間利用系數(shù)，可取0.50.7；Kp為體積換算系數(shù)。表24 壓實(shí)參考表 計(jì)算參數(shù) 羊足碾 氣胎碾 振動碾 夯 板 滾筒長度(m)碾

40、壓速度(mh) 輔土厚度(m) 碾壓遍數(shù) 2.09 3000 0.20 16 3.0 2100 0.30 12 2.0 1500 0.80 61.5m×1.5m 817次分 0.80 6 B、機(jī)械數(shù)量計(jì)算 機(jī)械數(shù)量按下式計(jì)算 (15)式中：Q大為各期最大施工強(qiáng)度，m3/d；n為采用班制，采用12臺班d；P為所選機(jī)械的臺班生產(chǎn)率，m3/臺班。 C、配套機(jī)械數(shù)量計(jì)算 在機(jī)械化作業(yè)組織中，為充分發(fā)揮配套機(jī)械中主要機(jī)械的作用，必須使配備的次要機(jī) 械生產(chǎn)率略大于主要機(jī)械的生產(chǎn)率。例如，對于挖掘機(jī)自卸汽車挖運(yùn)方案，就應(yīng)使正向鏟 在任何時間不致發(fā)生等待汽車的情況。為此應(yīng)妥善選擇與正向鏟配合工作的自

41、卸汽車容量和數(shù)量。 1、汽車容量 應(yīng)復(fù)核挖掘機(jī)的裝車斗數(shù)m。汽車容量太大，汽車停時太長；汽車容量太小，則調(diào)車頻繁、挖土機(jī)效率低。m的合理圍為35（汽車運(yùn)距為1km以時）。(16)式中：Q為自卸汽車的載重量，t；q為選定挖掘機(jī)的斗容量，m3；為料場土料的天然容重，kg/ m3；為土料的松散影響系數(shù)，表示挖土前原狀土與挖土后松土體積的比值；為挖掘機(jī)土斗充盈系數(shù)。2、一臺挖土機(jī)正常工作時，配合的汽車數(shù)n，由下式確定： (17)式中：t裝為裝車時間，可由下列兩式之一求得：(18)t裝=挖土機(jī)的循環(huán)時間×裝滿一車的裝載次數(shù) (19) (三)施工道路布置 自卸汽車直接上壩布置，要求爬坡坡度小于2

42、5°。 當(dāng)岸坡較平緩時，有可能采用每隔1020m高差（隨壩面升高）的岸坡道路上壩布置如圖8所示。圖8岸坡上壩道路布置示意圖 當(dāng)岸坡陡峻，無法在岸坡上布置汽車上壩道路時，可采用壩坡上壩道路，如圖9所示。圖9壩坡上壩道路布置示意圖 采用鐵路運(yùn)輸或其他爬坡能力有限的運(yùn)輸工具運(yùn)送土料無法直接上壩時，可采用轉(zhuǎn)運(yùn)上壩。土料卸人轉(zhuǎn)運(yùn)地弄料斗，經(jīng)皮帶機(jī)上壩。其布置圖請參考施工教材。二、導(dǎo)流隧洞開挖 (一)基本資料1、隧洞：長、斷面型式、尺寸；進(jìn)出口高程；混凝土襯砌厚度0.5m。2、施工期：隧洞在截流前建成。采用每天一或兩個循環(huán)制，每循環(huán)作業(yè)時間為816h。3、地形、地質(zhì)條件：巖石f=10（級別X），

43、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。4、爆破用炸藥：硝銨炸藥（礦山地下號）。5、施工設(shè)備：空壓機(jī)站供風(fēng)滿足要求；鑿巖機(jī)械、裝渣，運(yùn)輸機(jī)械見表18。 (二)開挖法選擇采用鉆爆法開挖隧洞，由于本工程隧洞地址較好，機(jī)械化程度較高，建議采用全斷面開挖。(三)鉆孔爆破循環(huán)作業(yè)項(xiàng)目與機(jī)械設(shè)備的選擇 在隧洞進(jìn)、出口同時進(jìn)行開挖，每個工作循環(huán)中有關(guān)工序的固定作業(yè)時間如下： 裝藥0.5h；爆破、散煙、安全檢查處理lh；裝渣機(jī)械進(jìn)、出洞各15min；鉆車進(jìn)、出洞各15min；隨循環(huán)進(jìn)尺而變的作業(yè)有鉆孔和出渣，其延續(xù)時間均按循環(huán)進(jìn)尺計(jì)算。 對全斷面開挖，通常采用正向鏟或裝載機(jī)裝渣

44、、自卸汽車出渣（堆渣場距洞口約300m），鉆孔采用鉆車，車上鑿巖機(jī)數(shù)量根據(jù)需要自定。(四)開挖循環(huán)作業(yè)組織 1、確定開挖斷面積S 按照本指示書第一部分導(dǎo)流計(jì)劃中確定的隧洞過水面積，再考慮襯砌厚度0.5m。 2、炮眼數(shù)量的確定與布置 根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)資料得出的單位進(jìn)尺（m）耗藥量，除以每孔裝藥量，即得炮眼數(shù)N： (20)式中：為單位長度炮眼的裝藥量，按表25采用；為炮眼的裝藥系數(shù)；為炮眼利用系數(shù)，取0.9；K為單位挖方耗藥量。K值與炸藥種類、巖石性質(zhì)、炮眼種類有關(guān)，可以根據(jù)定額或現(xiàn)場試驗(yàn)測定結(jié)果確定，本設(shè)計(jì)按表26選用。表25 單位長度裝藥量表(kgm)藥卷直徑炸藥密度 32mm34mm

45、40mm45mm 1.01.3(克毫升) 0.70.9 1.01.1 1.31.4 1.651.75表26隧洞開挖炸藥消耗定額表(平洞：kg100m3)巖石級別S=30-50(m2)S=50-100(m2)S>100(m2)81.875.268.l92.484.68lX10294.69011310599計(jì)算時，先確定掏槽眼的布置、數(shù)量，并計(jì)算相應(yīng)的裝藥量，然后計(jì)算一般擴(kuò)大眼的數(shù)量(N2)： (21)式中：，本設(shè)計(jì)中一般藥孔=0.63，掏槽藥孔=0.72；N1為掏槽孔的數(shù)量；其它參數(shù)含義與式(20)一樣。3、循環(huán)作業(yè)進(jìn)尺計(jì)算 先選擇循環(huán)作業(yè)時間（8-16h），減去循環(huán)中固定的作業(yè)時間，余下

46、的即為鉆孔，出渣時間：這段時間越長，鉆孔總深度和出渣量越大，進(jìn)尺也越大。但過深的鉆孔深度往往會降低爆破效果。循環(huán)作業(yè)進(jìn)尺按下式計(jì)算： (22)式中：t循為作業(yè)循環(huán)時間，本設(shè)計(jì)采取用12h；ti為循環(huán)中固定的作業(yè)時間之和；為出渣與鉆孔順序進(jìn)行的時間搭接系數(shù)(01)，=0時，出渣與鉆孔全部平行進(jìn)行，=1時，出渣與鉆孔順序進(jìn)行；t鉆為單位進(jìn)尺的鉆孔時間，按下式計(jì)算： (23)式中：n為工作面上鉆機(jī)臺數(shù)，視工作面的大小而定，一臺鉆機(jī)的合適工作面面積為35m2； V為鉆孔速度，按表27選用；為炮眼利用系數(shù)，采用0.9；t出渣為單位進(jìn)尺的出渣時間，按式24確定：(24)式中：S為開挖面積；P為裝渣機(jī)械的生

47、產(chǎn)率（實(shí)方小時）。表27 風(fēng)鉆鉆進(jìn)速度參考表f值891011鉆速(m/h)64.53.83.04、確定鉆孔，出渣機(jī)械數(shù)量鉆孔數(shù)量根據(jù)工作面大小和合適進(jìn)尺長度確定。出渣機(jī)械的數(shù)量可以根據(jù)露天挖掘機(jī)械裝碴、自卸汽車運(yùn)渣定額，并加以適當(dāng)修正（時間定額修正系數(shù)為1.25）來確定。5、繪制循環(huán)作業(yè)圖表，如下表：隧洞開挖循環(huán)作業(yè)圖表6、計(jì)算總工期(25)式中：為隧洞全長；L為每循環(huán)進(jìn)尺；為工作面數(shù)，本設(shè)計(jì)=2；為每天循環(huán)次數(shù)。7、隧洞開挖主要機(jī)械匯總表。第三部分 施工控制性進(jìn)度 在研究導(dǎo)流計(jì)劃，封孔蓄水計(jì)劃的基礎(chǔ)上，擬定樞紐工程的控制性進(jìn)度，具體對導(dǎo)流工程、大壩、引水發(fā)電工程和溢洪道等的分部工程，按月編制進(jìn)度，提出主要工程（土石方、混凝土工程）的施工強(qiáng)度，保持主要工種的平衡，并在研究施工方法時加以論證。一、進(jìn)度計(jì)劃編制步驟 1、根據(jù)導(dǎo)流計(jì)劃、蓄水計(jì)劃確定控制點(diǎn)，明確施工順序，編制大壩控制性進(jìn)度； 2、提出主體工程施工強(qiáng)度； 3、工程施工方法與強(qiáng)度論證； 4、編制樞紐施工總進(jìn)度； 5、提出主要工程量，機(jī)械設(shè)備，材料勞動力需要量計(jì)劃。 二、進(jìn)度計(jì)劃編制原則 1、保證如期發(fā)電或提早發(fā)電； 2、保證各期中心任務(wù)的完成； 3、盡量采用流水作業(yè)，以縮短工期減少施工強(qiáng)度； 4、保證主要