利洞水电站施工组织设计

'目录摘要1关键词1前言21施工条件分析31.1概述31.2工程施工特点61.3现场自然条件71.3.1气象、水文71.3.2洪水81.3.3地形、地质131.4.料场分布131.4.1土料场131.4.2砂、砾料场141.4.3石料场141.4.4主要建筑材料来源141.4.5水、电供应及修配加工条件142施工导流192.1导流标准，坝体度汛标准192.2导流时段及导流流量202.2.1大坝施工导流时段及导流流量212.2.2厂房施工导流时段及导流流量212.3导流方式212.3.1大坝导流212.3.2厂房导流232.3.3大坝导流建筑物设计232.3.4导流工程量242.3.5截流252.3.6大坝施工期度汛252.3.7下闸蓄水252.4导流施工252.4.1围堰的施工25 2.4.2导流洞的爆破开挖及衬砌262.5截流设计272.5.1截流流量的选择272.5.2截流流量的选择272.5.3戗堤顶部高程的确定272.5.4龙口宽度及龙口流速的确定28282.5.5确定抛投粒径及块石分区282.6截流施工292.6.1非龙口段截流施工292.6.2龙口段截流施工292.6.3截流进度控制292.7基坑排水302.7.1初期排水302.7.2经常性排水323主体工程施工333.1大坝333.1.1坝基开挖333.1.2大坝砼浇筑333.2发电引水系统333.2.1施工支洞的布置及断面拟定333.2.2土石方开挖343.2.3砼衬砌343.2.4回填灌浆353.2.5锚杆护坡353.2.6浆砌石353.3厂房及尾水渠353.3.1土石方开挖与回填353.3.2砼浇筑353.3.3浆砌石353.4公路工程施工方法353.4.1土石方开挖与回填353.4.2浆砌石挡墙363.4.3砼浇筑364施工交通及施工总布置36 4.1施工交通364.1.1对外交通运输364.1.2场内交通运输364.2施工总布置374.2.1施工总进度374.2.2编制依据及原则374.2.3施工分区374.2.4主要控制性进度384.2.5工程筹建期384．2.6施工准备期384.2.7主体工程施工期384.2.8工程完建期395施工供应395.1施工用电供应395.2砼拌和系统供应395.3机械修配车间、汽车保养站405.4综合加工厂405.5营造布置405.6土石方平衡及渣场规划405.6.1土石方平衡405.6.2渣场规划415.6.3施工临建工程量及占地415.7主要建筑材料415.8主要施工机械设备425.9施工强度及劳动力安排435.9.1施工高峰月平均强度435.9.2劳动力计划和劳动工日43致谢44参考文献45附录46 利洞水电站施工组织设计摘要：本设计采用20年一遇洪水标准对利洞水电站进行施工组织设计，主要内容括工程相关资料，施工导流方案比较，导流施工，截流计算与施工，围堰的设计及施工，导流洞的封堵及基坑排水，趾板、面板施工，坝体填筑，堆石体反向排水及施工总进度等。利洞水电站采用重力拱坝方案，河床一次截流、土石围堰挡水、隧洞导流、主体工程全年施工方式。施工组织设计中还对料场的选择和开采，施工工厂设施布置，施工总布置，施工交通布置等进行了设计研究。Abstract:Thisdesignusesa20-yearfloodstandardconstructiondesignoftheLeedongHydropowerStation,themaincontentincludingengineering,constructiondiversionprogram,diversionofconstruction,theclosureofthecalculationandconstructionofthecofferdamdesignandconstructionguideblockoftheflowholeandpitdrainage,toeboard,panelconstruction,damfilling,therockfillreversedrainageandtotalconstructionprogress.LidongHydropowerprogramofthegravityarchdam,theriverbedonceclosure,retainingrockfillcofferdam,diversiontunnel,themainprojectconstructionmethodsthroughouttheyear.Constructiondesign,selectionandexploitationofthematerialfield,constructionofplantfacilitieslayout,ConstructionLayout,constructiontrafficlayoutandotherdesignresearch.关键词：利洞水电站重力拱坝施工导流隧洞Keywords:LidongHydropowerGravityarchdamConstructionofdiversiontunnel前言利洞水电站是翁源县涂屋水梯级开发规划中的梯级水电站之一，位于翁源县六里镇辖区内，在已建的双叉角水电站下游，已建的长潭水电站上游之间。其坝址在雷公村上游约500m处的峡谷中，距离翁源县六里镇约12km，距离翁源县城（龙仙镇）约32km 。坝址以上流域面积109km2。利洞水电站工程由浆砌石重力拱坝方案、左岸导流隧洞、引水系统、厂区枢纽等建筑物组成。浆砌石重力拱坝最大坝高39m，导流隧洞5m×6.5m（宽×高，中心角180°）拱门型断面，进口底板高程261.0m，出口高程260.4m，隧洞长184.517m，纵坡i＝0.2%。电站采取有压引水方案，选用钢筋砼明管+钢筋砼埋管+隧洞（2719m）+压力钢管（主管长46.41m，支管长20.2m）（528.07m），厂房及开关站选择岸边地面厂房（右岸）。利洞水电站工程的设计课题，我的主要任务是根据所给的利洞水电站工程基本资料，编制利洞水电站的施工组织设计。设计主要内容有：①施工条件分析，基本资料给出的；②施工导截流，施工导截流主要包括截流方案的选定，截流时段及流量标准的确定和分流建筑物的设计；③主体工程，主要为浆砌石重力拱坝的施工；④施工总布置，包括施工道路、施工工厂布置；⑤施工进度计划的编制，即导流计划及主体工程施工进度计划等。由于时间的限制，我的课题主要选择五年一遇洪水标准进行施工导流设计，以及对浆砌石重力拱坝进行详细的施工方案设计。设计成果形式以设计说明书和计算说明书及工程施工图纸为主。本设计课题，要求我们全面、深刻、细致的了解工程原始资料，灵活运用我们所学过的基础理论和专业知识解决实际问题，将理论与实践结合，做到理论和实践共同提高。此外，本设计课题还培养了我们分析资料，查阅相关书籍、图集的能力。此次设计的完成，有赖于我的导师蔡启龙老师的悉心教导和启发，以及本施工组织设计课题的同学的帮助。通过本次课题设计的完成，我相信在今后的工作中，我能很好的结合相关理论去解决实际工作中遇到的问题。1施工条件分析1.1概述 利洞水电站枢纽为Ⅳ等工程，工程规模为小（1）型，永久性主要建筑物中大坝级别为4级，厂房、引水建筑为5级。由砼拱坝、引水系统、电站厂房、永久检修道路等建筑物组成。大坝坝址以上集雨面积109km2，正常高水位295.0m，对应库容332万m3，最大坝高39.0m，坝顶高程299.0m。发电引水系统布置在右岸，洞径2.5m，由钢筋砼明管+钢筋砼埋管+隧洞（2719m）+压力钢管（主管长53.60m，支管长17.60m）。电站装机2×3600kW，主厂房尺寸（长×宽×高）42.72m×16.0m×19.3m。变电站布置在厂房右侧。主体工程量见表1-1。1-1主体工程主要工程量汇总表序号项目土方明挖(m3)石方明挖(m3)土石方填筑(m3)混凝土(m3)模板(m2)钢筋(t)帷幕灌浆(m)固结灌浆(m)第一部分建筑工程81565.0045447.0023856.0040825.0012583.001200.90978.003632.00一挡水工程81565.0045447.0023856.0040825.0012583.001200.90978.003632.00一）重力拱坝工程16625.009630.0019198.002680.0095.30978.001143.001明挖土方16625.002明挖石方（弱风化）9630.003重力拱坝C15砼15612.004重力拱坝C20砼3586.006锚筋锚杆（Φ25）9.307钢筋86.008帷幕灌浆978.009固结灌浆1143.0016模板2680.00二）引水系统41108.0027057.007732.0017417.006445.00918.602489.001明挖土方41108.002明挖石方（弱风化）5874.003洞挖石方（弱风化）21183.004土方回填7732.005碎石垫层1207.00 6C15砼665.007C20砼13150.008锚筋锚杆（Φ25）21.509钢筋316.6010钢管580.5011M7.5浆砌石689.0012回填灌浆1800.0013喷C20砼2395.0015模板6445.00三）厂房8020.005680.002000.003300.003280.00140.001明挖土方8020.002明挖石方（弱风化）5680.003土方回填2000.004C15砼300.005C20砼3000.006锚筋锚杆（Φ25）10.007钢筋130.0010模板3280.00四）开关站800.00380.00370.001明挖土方800.002明挖石方（弱风化）380.003C15砼70.004草皮300.00五）永久交通公路15012.002700.0014124.00540.00178.0047.001明挖土方15012.002明挖石方（弱风化）2700.003土方回填14124.004C15砼540.005钢筋47.007模板178.00 第四部分临时工程3885.004913.005839.001475.009000.0033.30导流工程2384.002178.004427.00967.009000.0024.50一)施工导流1678.002178.00967.009000.0024.501明挖土方1678.002明挖石方2178.003衬砌C20砼357.004封堵C20砼339.005钢筋24.506预制砼封堵闸门16.007喷C20砼255.008模板9000.00二)大坝及尾水渠围堰706.004427.001明挖土方706.002土石方回填3061.003防渗粘土填筑1366.00临时交通工程1501.002735.001412.00508.008.80一)临时道路1501.00270.001412.0054.001明挖土方1501.002明挖石方270.003土石方回填1412.004C15砼54.00二)施工支洞工程2465.00454.008.801明挖石方1200.002洞挖石方1265.003衬砌C20砼110.004封堵C20砼80.00 5钢筋8.806喷C20砼264.00合计85450.0050360.0029695.0042300.0021583.001234.20978.003632.001.2工程施工特点库区河流蜿蜒曲折，自北向南流，河道曲折多变，河谷狭窄，多为“V”型谷，河道深切，两岸及河床基岩裸露，急滩较多，阶地不发育。本工程建筑物布置分散，施工线路长，沿建筑物两岸可供施工布置的场地狭窄，施工营造布置只宜根据需要，布置小型施工临时设施。引水隧洞工期长，宜布置施工支洞以缩短施工工期；电站厂房位于枢纽下游利洞村附近，为地面式厂房，施工工期短；厂房施工场地相对开阔，施工营造设施可就近布置。本工程有关的特征数据如下：（1）坝址以上流域面积109km2；（2）多年平均流量3.8/s；（3）多年平均年径流量1.2亿；（4）最大洪峰流量1380/s；（5）多年平均降雨量897.8mm；（6）多年平均气温20.2℃；（7）极端最高气温39.2℃；（8）极端最低气温-5.1℃；（9）水库校核洪水位298.85m；（10）水库设计洪水位298.05m；（11）水库正常蓄水位295m；（12）水库死水位285m；（13）水库总库容444.0万1.3现场自然条件1.3.1气象、水文 利洞水电站为广东省翁源县涂屋水梯级开发规划的梯级水电站之一，其上游为已建的双叉角水电站，下游为长潭水电站。涂屋水是北江的二级支流，位于翁源县中部偏北，发源于翁源坳，从北向南流入翁江。流域集雨面积252km2，主河长44km，河床比降8.47%。涂屋水是山区河流，汛期洪水陡涨陡落，枯水季节浅滩多。本流域具有山地气候特征，根据翁源气象站及流域内雨量站资料统计，流域气象、水文特征如下：气象：多年平均气温20.2℃；多年平均最高气温37.2℃，多年平均最低气温-1.4℃；年极端最高气温39.2℃（1980年7月10日），年极端最低气温-5.1℃（1963年1月16日）。多年平均相对湿度77%。多年平均风速1.8m/s；多年平均最大风速14.3m/s；历年最大风速20.7m/s。最多风向为东北风。多年平均水面蒸发量1210mm。年平均日照时数1802小时，无霜期305天。降水：流域年平均降雨量在1700mm～2000mm之间，降雨量中下游比上游大，呈自西向东递减趋势。其中涂屋水牛屎坜雨量站实测多年平均降雨量在1897.8mm，最大年降雨量2859mm，最小年降雨量827mm。降雨量年内分配不均，4～9月雨量占全年降雨量的75%，10～3月占全年的25%。坝址处部分月份P=20%月平均流量及水位见表1-2。表1-2坝址处部分月份P=20%月平均流量及水位表月份14789101112流量(m3/s)1.577.276.34.642.451.921.43水位(m)260.1260.47260.4260.3260.3260.16260.12260.09利洞电站水库正常蓄水位时库容332万，装机容量7200kW，坝型为砼重力拱坝，根据国家2000年7月发布的《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252-2000），水库大坝属Ⅳ等4级，选择其设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为200年一遇；电站厂房属Ⅳ等5级，选择其设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为50年一遇。1.3.2洪水根据水工布置及初步比选，采用拱坝顶自由泄流，泄流净宽80m，堰顶高程为295m，起调水位295m。闸门泄流曲线见表4-3和图LD4-4。本工程的主要任务是发电，水库洪水调节主要以保证工程安全和不增加下游防洪负担为原则，确定水库的调洪方式如下： 当洪水起涨时，坝顶水位超过295m，洪水自由下泄。调洪计算采用单辅助曲线q~M线，M=2v/△t+q,M2=M1+Q1+Q2-2q,计算过程见1-3到表1-7。表1-3利洞调洪q-M线(拱坝无闸门)Z(m)V(104m3)zv/△t(3600)qM=2v/△t+q295332.11845018452963602000147.921482973882155452.026072984182322872.8319529945025001410.13910300473.926332011.84645表1-4％洪水调节计算T(h)QqMzv001845295332.11011111860203320188221352819102237321926233938193824414019422543411946264542195227474519602849481966295150197030535119743170601995328880203333105982066341221112097 35140135213736157150216437174170219538191185222039209202225040227223228241243240230642260252232943820660290544138013153785298.85444.045109011903625468008203135476006502895484004402595表1-5％洪水调节计算T(h)QqMzv0102020201890295332.1212221189222242218962326251902242826190625302919122632301916273431192228363419302938361936304039194231504219543261541981 337266200634827620283593902051361031002067371141052084381241212112391361312130401471452151411651552173422001902228435804602628449619003249298.05421.0457708553180465805952820479614402600482002402310表1-6p=5%洪水调节计算T(h)QqMzv0102018181875295332.12120191877222220188123242118872425221894252725190226292619082731301916283331192029343219253036351931 314540194232554919623365551984347470201335848020313693852048371031002074381121102089391231192104401331292122411501402147421811702198435264202565448718153122297.88415.0456987703061465265402745473534022544481812202274表1-7%调洪计算T(h)QqMzv0102011.7111860295332.12112.91218632214.01318662315.21418692416.41518722517.51618762618.71818812719.91918832821.12018862922.2201889 3023.42118953129.22819063235.73019153342.13519333448.04519533554.45019653660.25519803766.76019973872.57020163979.57520284086.08520444196.590205642117.0110209043339.2251232644562.05252725297.239645450.3500268746339.2360247747228.1250232448117.01552169调洪成果按照上述调洪原则进行调洪计算，各种频率最大下泄流量、坝上坝下水位及厂址洪水位成果见表1-8。表1-8洪水调节成果表项目单位正常高295mP=0.5%P=2%P=3.33%P=5%P=20%堰顶高程防洪限制水位入库洪峰13801070961871562最大下泄量1315900815525坝前最高水位298.85298.05297.88297.20 相应库容万444.0421.0415.0396.0坝下水位270.70269.10268.65267.10厂址水位203.20202.90调洪结果显示，大坝的设计及校核洪水位分别为298.05m（P=3.33%）和298.85m（P=0.5%），厂房的设计及校核洪水位分别为202.9m（P=3.3%）和203.2m（P=2%）。设计洪水位以下库容为421万，校核洪水位以下库容为444万。1.3.3地形、地质坝址附近河流流向总体向南，河道近似S形状，在坝址上游约350m处河流流向由北东向呈90°直角急转为东西向，再呈S型向南西流向坝址。坝址处河流流向大体向南，河床宽约8m～15m。坝址区出露地层较单一,主要为第四系坡积层、冲积层以及燕山三期侵入岩。坝址断裂构造不发育，本阶段所发现的断层构造均分布在坝址下游地形地质条件。上坝址位于高山峡谷中，两岸地形陡峻，河谷呈“V”形，河床狭窄河宽仅18-22m。两岸山体雄厚，山顶高程在370m以上，与河床相对高差约100m；河床基岩裸露，岩层出露较单一，主要为粗粒状，斑状花岗岩，下部为中细状花岗岩，河床冲积层厚0.5~1.8m左岸0~5m，右岸全风化较厚6.5~16.7m。由于花岗岩颗粒中的石英风化不透，全风化含砂颗粒状较多，自然山坡较陡，但人工扰动后易崩塌；坝址区断层分布在坝址区的下游对坝址无影响；水文地质情况为坝址处相对偏水层（透水率q<5Lu）埋藏较深。左岸分布高程在244~290m，右岸244~283m，表明坝基需作帷幕灌浆防渗处理厂房位于利洞村对面右河岸一级冲积阶地上，地形较平坦，植被较密，为下古生界Pzl变质石英砂岩和第四系冲积砂卵砾石层，弱风化砂岩层面埋深4.3m～9.8m，层面高程187m～196m，是厂房基础良好的持力层，但局部埋藏深，可考虑以卵石层作基础持力层。厂房后边多为土质边坡。1.4.料场分布1.4.1土料场本工程勘察土料场两个，编号Ⅱ3、Ⅱ4。Ⅱ3土料位于坝址下游左岸（地名丹竹坑），距坝址1.7km。无用层体积1.01万m3，有用层储量13.6万m3，料场分布高程251.8m～322.2m，地表植被茂密（林地），目前未有公路相通，开采运输不便。Ⅱ4土料场位于坝址上游雷公坝村东北面，距坝址0.8km ，无用层体积1.8万m3，有用层储量25.9万m3，料场分布高程308.6m～415.5m，地表植被好（松树杂树），目前有村道机耕路相通，开采运输可行。1.4.2砂、砾料场坝址上游库区热水、熊屋、雷公坝等地方均有砂、砾料零星分布，储量少，交通不便，难以开采。工程所需的砂料必须到涂屋水下游出口处，即六里镇河坎围村～下坡大队～糖厂等地河段开采。六里砂场为商品砂，位于六里镇南西2.3km，距坝址16km，距厂房11km，质量和储量满足要求。原可研阶段勘探的Ⅰ1砂砾料场A、B两个料区距现坝址约33.5km，距右岸厂房约10km，为河床式漫滩砂、砾混合料场，表面长满杂草及分布大蛮石、砾石。Ⅰ1-2探坑附近有少量耕地。目前有简便公路通往长潭电站，开采运输可行，Ⅰ1砂砾料场剥采比为4.0％，含砂28.8%；含砾石71.2%，其中大于150mm蛮石约占7.5％。砾石天然级配不良，80mm～150mm分级含量较多，占砾石含量40.3％。1.4.3石料场在坝址库区左岸选择勘察料场1个，编号Ⅲ4。Ⅲ4石料场距现坝址0.5km，分布高程290m～408.3m，地层岩性为中粗粒黑云母花岗岩（），天然露头好，有瀑布跌水出现，上覆无用层浅薄，饱和密度2.63g/cm3，烘干密度2.62g/cm3，比重2.63,孔隙率0.34%，吸水率0.17%，极限抗压强度：饱和107.7MPa、烘干124.8MPa，软化系数0.78。无用层体积11.06万m3，有用层储量97.58万m3,岩石各项试验指标符合石料、块石料的质量要求。地表植被茂密，目前未有公路相通，工程开工后永久上坝公路经过石料场，开采运输比较方便。六里石料场位于六里镇北1.8km，距右岸厂房11km，距坝址16km，质量、储量满足本工程要求。1.4.4主要建筑材料来源钢材、钢筋、木材、水泥、油料、炸药等主要建筑材料均由韶关市、翁源县采购，砂料、碎石可从六里镇购买，块石料除部分利用开挖料外，均从六里镇石料场购买。1.4.5水、电供应及修配加工条件施工用电：目前坝址和厂区已有10kV高压线路到达，可就近驳接经变压器降压后使用。施工、生活用水，设抽水泵站直接抽涂屋水河水，其中生活用水需作必要的净化处理。本工程机械设备及汽车的大、中修及零部件加工，可委托翁源县有关专业厂承担。1.5 主要工程项目及工程量（1）导流洞的设计与施工；（2）截流戗堤的设计、截流；（3）上游围堰、下游围堰的设计、施工与维护；（4）坝基以及采料场的清理和掘除；（5）施工期间工程的施工排水；（6）坝基开挖及边坡保护处理；（7）采料场筑坝材料的开挖和运输，以及铺盖料、垫层料、反滤料、过渡料、路基和路面所需的材料及混凝土骨料加工。（8）永久工程和料场的开挖，用于永久性工程堆料场中的堆放，弃料的堆放；（9）趾板基础处理，包括固结灌浆；（10）坝基和两岸帷幕灌浆的钻孔和灌浆；（11）大坝分区料的填筑施工，采用的筑坝材料从采料场、必要开挖区及堆料场中获得；（12）大坝混凝土趾板、面板、防浪墙、电缆沟、下游挡墙的浇筑；（13）大坝下游及岸坡植被砼护坡；（14）坝顶公路施工，场内临时公路的修建、养护和维护，以及专用条款所列的交通公路的养护和维修；（15）两岸灌浆洞的地下开挖和混凝土浇筑；（16）下游围堰拆除，导流洞进口、出口围堰拆除；（17）坝址区勘探平硐及钻孔的回填；（18）弃渣场的永久防护工程；（19）为完成以上工程所需的所有临时工程。 主体工程量见下表主体工程主要工程量汇总表序号项目土方明挖(m3)石方明挖(m3)土石方填筑(m3)混凝土(m3)模板(m2)钢筋(t)帷幕灌浆(m)固结灌浆(m)第一部分建筑工程81565.0045447.0023856.0040825.0012583.001200.90978.003632.00一挡水工程81565.0045447.0023856.0040825.0012583.001200.90978.003632.00一）重力拱坝工程16625.009630.0019198.002680.0095.30978.001143.001明挖土方16625.002明挖石方（弱风化）9630.003重力拱坝C15砼15612.004重力拱坝C20砼3586.006锚筋锚杆（Φ25）9.307钢筋86.008帷幕灌浆978.009固结灌浆1143.0016模板2680.00二）引水系统41108.0027057.007732.0017417.006445.00918.602489.001明挖土方41108.002明挖石方（弱风化）5874.003洞挖石方（弱风化）21183.004土方回填7732.005碎石垫层1207.006C15砼665.007C20砼13150.008锚筋锚杆（Φ25）21.509钢筋316.6010钢管580.5011M7.5浆砌石689.00 12回填灌浆1800.0013喷C20砼2395.0015模板6445.00三）厂房8020.005680.002000.003300.003280.00140.001明挖土方8020.002明挖石方（弱风化）5680.003土方回填2000.004C15砼300.005C20砼3000.006锚筋锚杆（Φ25）10.007钢筋130.0010模板3280.00四）开关站800.00380.00370.001明挖土方800.002明挖石方（弱风化）380.003C15砼70.004草皮300.00五）永久交通公路15012.002700.0014124.00540.00178.0047.001明挖土方15012.002明挖石方（弱风化）2700.003土方回填14124.004C15砼540.005钢筋47.007模板178.00第四部分临时工程3885.004913.005839.001475.009000.0033.30导流工程2384.002178.004427.00967.009000.0024.50一)施工导流1678.002178.00967.009000.0024.501明挖土方1678.002明挖石方2178.003357.00 衬砌C20砼4封堵C20砼339.005钢筋24.506预制砼封堵闸门16.007喷C20砼255.008模板9000.00二)大坝及尾水渠围堰706.004427.001明挖土方706.002土石方回填3061.003防渗粘土填筑1366.00临时交通工程1501.002735.001412.00508.008.80一)临时道路1501.00270.001412.0054.001明挖土方1501.002明挖石方270.003土石方回填1412.004C15砼54.00二)施工支洞工程2465.00454.008.801明挖石方1200.002洞挖石方1265.003衬砌C20砼110.004封堵C20砼80.005钢筋8.806喷C20砼264.00合计85450.0050360.0029695.0042300.0021583.001234.20978.003632.00 2施工导流2.1导流标准，坝体度汛标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）第2.1.1条：水利水电工程的等别，应根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性，按表2-1定。表2-1水利水电工程分等指标注：1、水库总库容指水库水位以下的静库容；2、治涝面积和灌溉面积均指设计面积；3、此表自《水利水电工程等级划分及洪水面积》（SL252-2000）中表2.1.1.本工程为Ⅳ等工程，工程规模为小(1)型，相应永久性主要建筑物级别大坝为4级，厂房、引水隧洞为5级，相应导流建筑物为5级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定，对于土石围堰，导流设计洪水标准为10～5年一遇，对于砼和浆砌石围堰，导流设计洪水标准为5～3年一遇，本工程围堰挡水时间短，基坑淹没损失小，取标准下限，即土石围堰采用5年一遇，砼和浆砌石围堰采用3年一遇。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）第3.2.1条：导流建筑物根据其保护对象、失事后果、使用年限和工程规模划分为3级～5级，具体根据表2-2确定。 表2-2导流建筑物级别划分注：此表自《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）中表3.2.1注：此表自《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）中表3.2.2本工程大坝为砼拱坝。根据规范，坝体高程超过上游围堰后，当库容<1000万m3时，坝体施工期临时度汛标准为20～10年一遇洪水，由于本工程规模较小，遭受洪水后损失不大，取10年一遇洪水为坝体施工期临时渡汛洪水标准。2.2导流时段及导流流量本工程坝址及厂房不同频率、不同时段的洪峰流量、水位见表2-3。 表2-3坝址不同频率、不同时段的洪峰流量、水位表站名翁城利洞时段频率10-3月11-3月12-3月11-12月1-3月10-3月11-3月12-3月11-12月1-3月坝址厂址坝址厂址坝址厂址坝址厂址坝址厂址10%29027526580265180189171179165172505216517220%17013511040110105111848868722526687233.3%11089802980687255585052181950522.2.1大坝施工导流时段及导流流量工程区4～9月雨量占全年降雨量的75%，10～3月占全年的25%。坝址以上河段为典型的山区河流，洪水暴涨暴落。从施工安全和节省导流投资考虑，宜选用枯水时段导流，根据进度安排，坝体施工时段为第1年11月～第2年3月和第2年10月～第3年3月。第1年11月～第2年3月利用土石围堰挡水，5年一遇洪峰流量为84m3/s；第2年4月～9月坝体停工，临时度汛流量为716m3/s（P=10%）；第2年10月～第3年3月利用坝体临时断面挡水及底孔导流，采用时段内5年一遇挡水标准，洪峰流量为105m3/s。2.2.2厂房施工导流时段及导流流量厂房主体工程施工围堰结合施工道路，标准为5年一遇，时段全年，流量Q＝621m3/s，相应厂址水位201.71m。主、副厂房靠河侧高程多在202m以上，高于5年一遇全年洪水位201.71m，厂房基坑开挖和下部砼施工时需做好防渗处理。尾水渠工程量小。可根据河道水流情况安排施工，不做专门导流设计。2.3导流方式2.3.1大坝导流根据本工程地形地质条件和水工建筑物布置、结构特点，选择分期导流和隧洞导流两方案进行比较。(1)分期导流 前期采用浆砌石围堰，施工左岸坝段，右岸扩挖明渠导流。第1年10月完成坝肩开挖，月底前完成左岸基坑浆砌石围堰，11～12月完成坝基开挖和导流底孔及左岸坝体施工（P=33.3%，导流流量为18m3/s），然后进行基坑右侧浆砌石围堰砌筑和坝基开挖，利用底孔导流，砌筑坝体（第2年1～3月，P=33.3%，导流流量为68m3/s），到第2年4月初要求全坝段施工到272m以上高程，汛期利用底孔泄流+坝面溢流。(2)隧洞导流由于坝址处呈“V”字型河床，山体陡峻，河床左岸岩石完整，具有隧洞导流的良好条件。上、下游围堰利用坝基和导流洞开挖料填筑，大坝导流时段为第1年11月～第2年3月和第2年10月～第3年3月，P=20%，导流流量分别为84m3/s和105m3/s。汛期利用隧洞泄流+坝面溢流。(3)方案比较从安全性方面比较，分期导流有以下缺点：①使溢流坝段中间存在一施工缝，对坝体整体稳定性不利；②第2年汛期非溢流坝段难以施工到度汛高程280m，汛期过流右岸边坡危险性太大（右岸全风化较厚，一般厚6.5m～16.7m，由于全风化含砂多，自然山坡较陡，人工扰动后易崩塌）；③左岸坝肩开挖易堵塞河床，产生安全隐患。隧洞导流方案可利用堰顶作施工交通公路，有利于右岸坝段提前施工，保证汛期右岸边坡不受水流冲刷，溢流坝段没有施工横缝，安全性高。从施工总布置方面比较：由于石料场位于坝址上游左岸，隧洞导流方案可利用上游围堰堰顶作施工交通公路，减少了块石运距，施工方便，干扰少。而分期导流方案右岸块石料必须从坝体下游上坝，增加运距1.3km，而且导流底孔堵塞了坝内永久灌浆廊道，影响坝基灌浆，施工干扰大。从导流投资方面比较，见表8-4，分期导流方案投资约为151万元，隧洞导流方案投资约为198万元，两者相差47万元。导流投资比较表序号项目单位数量隧洞导流分期导流１土方明挖ｍ３706200２石方明挖ｍ３16781601３石方洞挖ｍ３6178４喷C20砼ｍ３255５现浇C20砼ｍ３357６C20封堵砼ｍ３339７预制砼封堵闸门ｍ３16 ８钢筋ｔ24.5９锚杆(L=3.0m，φ22)根196１０回填灌浆ｍ２247１１防渗粘土填筑m31366１２堰体石渣填筑m39104１３护坡石渣m3453１４泥结石路面m341１５M7.5浆砌石围堰m31285１６坝体减少C15砼m3-224１７坝体减少浆砌块石m3-1456１８增加块石运距1.3kmm315120１９浆砌石围堰拆除m31091投资万元198151注：表中投资只作为方案比较用。综合分析，本工程推荐采用隧洞导流方案。2.3.2厂房导流厂房工程施工围堰结合施工道路布置，全年利用围堰挡水，原河床导流方式。2.3.3大坝导流建筑物设计(1)导流隧洞洞径要求隧洞洞径不能太小，应该校核平均流速V=Q/A<20m/s，否则流速过高会使隧洞破坏。拟定A分别为29.8，32.3，34.8。初估计算出导流遂洞面积与造价的关系曲线。计算结果如表2-4隧洞面积与围堰关系表。隧洞面积与围堰关系表方案汇总方案1方案2方案3隧洞尺寸5*6.55*75*7.5隧洞面积29.832.334.8隧洞造价824790893984.87963178.74围堰造价181186.65169171.2159943.5总造价1005976.651063155.91123122.24根据坝址处地形地质条件及水工建筑物布置特点，导流隧洞布置在左岸。为5m×6.5m（宽×高，中心角180°）拱门型断面，进口底板高程261.0m，出口高程260.4m，隧洞长184.517m，纵坡i＝0.2%。隧洞进出口采用渐扩型明渠段与原河床顺接。(2)上、下游围堰设计 根据坝址覆盖层较薄，围堰基础防渗处理简单，附近有粘土料场，坝基、坝肩及导流洞开挖渣料满足围堰填筑料用量的特点，本阶段上、下游宜采用土石围堰型式。石围堰的优点是可以充分利用当地材料，对基础适应性强，堰基易于处理，施工工艺简单，围堰拆除也较简便，在设计时应优先选用。围堰所在地覆盖层较厚，有20～30m，最厚达38m，如果选用混凝凝土围堰，则开挖量过大；碾压混凝土围堰地基的处理以及混凝土碾压施工需在干地上进行，需要在修建碾压混凝土围堰之前修建土石围堰，以保证混凝土围堰的施工安全。因此，使用混凝土围堰将延长工期，而土石围堰施工速度快，能缩短工期，保证主体工程施工的顺利进行。从节约水泥用量，地基处理比较经济等方面来比较，应选择土石围堰。根据《水利工程施工组织设计手册》，选用土石粘土心墙围堰，再用帷幕灌浆防渗。土石围堰的平面布置与导流方案、截流方式、枢纽布置、施工布置、施工总进度以及现场的地形地质条件密切相关。由于本工程采用河床一次围堰布置，因此主要考虑外形轮廓和堰内空间两个问题，外形轮廓不仅与导流泄水建筑物的布置有关，而且取决于围堰的种类，地质条件以及防冲措施的考虑，堰内空间取决于主体工程的轮廓和相应的施工方法。本工程基坑是由上、下游围堰和河床两岸围成，基坑坡址离主体工程轮廓的距离不应小于20～30m。基坑开挖边坡则与地质条件有关，为防止围堰堰体与堰脚处的基础不受到水流冲刷，应使围堰与导流洞进口保持足够距离，一般要求50m以上，距离较小时，应加强对堰坡的防护。上、下游围堰分别采用粘土心墙和粘土斜墙防渗石渣堰型，利用导流洞和坝基开挖的石渣料填筑堰体，上游围堰堰顶兼作坝体施工道路。大坝上游围堰堰顶长33m，顶宽5m，上游面坡度1:2.0，下游面坡度1:2.0，堰顶高程269m，最大堰高9m。在围堰下游坡面265.0m高程设一条2.0m宽马道。大坝下游围堰堰顶长13.3m，顶宽3m，迎水面坡度1:2.5，背水面坡度1:2.0，堰顶高程265.2m，最大堰高5m。大坝导流布置详见图施-02。(3)厂房导流建筑物设计主、副厂房附近原地面高程多在202m以上，高于5年一遇洪水位201.71m，靠河侧高程为200.0m左右，厂房施工时可利用基坑开挖土料，结合场内交通在厂房靠河侧修筑临时施工道路，兼作主、副厂房围堰，堰顶高程202.2m，围堰迎水面设粘土斜墙防渗。2.3.4导流工程量导流主要工程量见表2-3。 表2-3导流主要工程量表序号项目单位导流隧洞大坝围堰厂房围堰1土方明挖m3/706/2石方明挖m31678//3石方洞挖m36178/4喷C20砼m3255/5C20砼衬砌m3357//6C20封堵砼339//7预制砼封堵闸门m316//8钢筋t24.5//9锚秆(L=3.0m，φ22)根196/10回填灌浆m2247/11防渗粘土填筑m3/112624012过渡料m3/165/13堰体石渣填筑m3/865141014围堰拆除m3/663/15泥结石路面m3/41/2.3.5截流大坝基坑截流安排在第1年11月3.5截流初，截流标准采用5年一遇11月份平均流量，Q＝1.92m3/s，相应坝址水位为260.12m。因截流流量小，流速低，可直接利用开挖石渣料进行填筑。2.3.6大坝施工期度汛根据施工进度安排，本工程大坝施工在两个枯水期完成。第1年10月~第2年3月底溢流坝段施工到272m高程，非溢流坝段施工到280m高程，第2年4月~10月坝面停止施工。本工程坝体施工期度汛标准为10年一遇洪水，相应洪峰流量为716m3/s。当来水量大于182m3/s时，来水由导流洞和底孔共同分担。第2年10月~第3年3月完成剩余坝体施工，第3年4月导流洞下闸封堵后，坝体投入正常运行.2.3.7下闸蓄水蓄水进度计划：为使工程提前发电受益，根据施工进度的安排，第3年4月1日导流洞下闸封堵，水库蓄水采用P=85%枯水年，约7天时间可蓄至水库的死水位，约18天水库可蓄水至正常蓄水位。首台机组发电时间初步定在第3年2月28日。2.4导流施工2.4.1围堰的施工上游截流完成后，首先PC300 长臂反铲端推法对围堰粘土心墙漂卵石基础进行开挖，尽可能开挖清理至砂岩基础，开挖深度0~5m，并迅速采用粘土置换，再按围堰设计断面将围堰加高到设计高程。围堰石渣料填筑，采用坝基开采的利用料、导流隧洞洞挖备用的石碴料以及导流洞围堰拆除部分石碴料，用1.6m液压挖掘机挖装，15t自卸汽车运输，堰面采用D85型推土机整平，18t振动平碾碾压，铺土厚度80~100cm，碾压6~8遍。围堰粘土心墙和底层粘土置换料取用张坝2#土料场，2#土料场位于坝址上游炳灵河左岸阶地，距坝址距离1Km，用1.6m液压挖掘机挖装，15t自卸汽车运输上坝，D85型推土机整平，18t振动凸块碾碾压，铺土厚度30~40cm，碾压6~8遍。下游围堰施工与上游围堰同时施工，先回填石渣堤，再采用PC300长臂反铲端推法对围堰粘土心墙漂卵石基础进行开挖，尽可能开挖清理至粉砂质泥岩与泥质粉砂岩层，开挖深度0~6m，并采用粘土置换，再进行围堰粘土心墙回填和过渡料回填，最后回填石渣料，直到回填至设计高程。2.4.2导流洞的爆破开挖及衬砌洞室爆破大体上可分为松动爆破、抛掷爆破和定向爆破。考虑到两岸山体岩石结构坚固采用光面爆破，先开挖主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除形成一个平整的开挖面。本工程隧洞尺寸为5×6.5m，其开挖采用三层开挖。上层圆拱处采用光面爆破方式爆除开挖，中下层采用梯段爆破爆除开挖，建基面采用光面爆破爆除开挖。在中下层布置中导层开挖，利用抛掷爆破先爆破开挖中导层岩体，然后用梯段爆破爆除中下层岩体，以及用光面爆破爆除上层圆拱和建基面处理。在上游进口段和下游出口段由于开挖面积较大，隧洞开挖分为左右两个开挖，即开挖一面衬砌一面。（1）中导洞开挖由于隧洞开挖先挖中导洞，再对开挖面进行锚喷支护，然后进行扩挖，在必要时可以先超前支护，而后开挖。中导洞采用楔形掏槽、梯段爆破的开挖方式，周边采用光面爆破技，扩挖时周边亦采用光面爆破技术。（2）隧洞拱断面开挖上层采用全断面的开挖方式，整个断面一次钻孔，采用楔形掏槽、梯段爆破的开挖方式，周边采用光面爆破技术，毫秒微差，一次起爆，严格控制最大一段单响药量，确保爆破安全。（3）保护层开挖 边墙的保护层开挖主要采用光面爆破的方式，底层的保护层开挖，可采用水平光面爆破的方式，也可采用浅孔、斜孔、单孔单响、火花起爆的爆破方式，防止欠挖，尽量减少超挖。（4）出渣出渣方式采用平洞无轨式。装载机铲斗斗容和自卸汽车斗容的适宜比例为1:3~1:5，故而采用1.5m3轮胎式装载机（侧卸）配15t自卸汽车。（5）支护锚喷支护是地下工程施工中对围堰进行保护与加固的主要技措施。对于不同地层条件、不同断面大小、不同用途的地下洞室都表现出较好的适用性在《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》中，明确规定了要优先采用锚喷支护，所以这里也采用锚喷支护。然后根据围堰特征（稳定性较好、坚硬、有轻微裂隙的岩层）和毛洞宽度（10～15m）确定支护型式和设计参数（8～12cm厚混凝土，2.0～2.5m长锚杆）。喷射方式采用湿式，即将水、水泥及粗、细骨料一次拌和，在喷射时加速凝剂。机械设备采用喷射机、喷射机械等、输料管线和胶带机、搅拌机、空压机、油水风离器、筛子和压力水箱等。（6）混凝土衬砌隧洞混凝土衬砌施工工序如下：拆除更换通风管——更换支撑——清理岩面、底拱——安装钢筋——立模——浇筑——养护——拆模——清理——开始下一个循环。2.5截流设计2.5.1截流时间的选择对于利洞水利枢纽工程,枯水系列天然河道的流量变幅小，较稳定，截流的时间定在11月初。2.5.2截流流量的选择对于利洞水利枢纽工程,枯水系列天然河道的流量变幅小，较稳定，截流的时间初定在11月初，根据《施工组织设计规范》规定，截流标准采用从现期5~10年月或旬平均流量，利洞水利枢纽工程采用5年一遇的旬平均流量19.2m/s作为截流设计流量。2.5.3戗堤顶部高程的确定利洞水电站对应上游水位，根据隧洞无压流计算得Z上=261.9m，戗堤的最终高程：Z=Z上+1.2=261.9+1.2=263.1m得戗堤高度H=Z-260=263.1-260=3.1m 2.5.4龙口宽度及龙口流速的确定使用三曲线法求解龙口宽度及流速。将三条曲线结果汇总于一张图表如图所示设曲线1和曲线2的交点为A，相应的落差为，曲线2和曲线3的交点为B，相应的落差为，曲线1和曲线3的交点为C，相应的落差为。A点称为梯形断面淹没分界点，C点称为三角形断面淹没分界点，B点称为非淹没流梯形断面与三角形断面分界点。由上图表可以知道，>，无三角形淹没流断面的出现，说明截流的过程中流态断面的变化为梯形淹没流梯形断面非淹没流三角形断面非淹没流。由上面的表格，结合曲线图可以知道，Zmax=0.68m，Vmax=2.15m/s，而且＞，无三角形非淹没流断面。2.5.5确定抛投粒径及块石分区确定粒径所用的公式为：V=k——《施工组织设计手册》式中:v—石块极限抗冲流速.耐Sd—石块化为球形时的粒径，m—石块容重—水容重k一综合稳定系数，对于粗糙河床，取k=1.2按v的大小把截流的过程进行分区，以及每区的粒径如表示: 龙口进占分区.粒径确定　B（m）　Vmax(m/s)　d(m)备用料总设备用料Ι区30~20251.710.65651897区20~6131.980.14980Ⅲ区　6~032.150.163522.6截流施工2.6.1非龙口段截流施工考虑到临时储料场在左岸，故戗堤进占采用左岸进占为主，右岸配合进占。（1）非龙口段进占特点通常非龙口段施工期间，流量主要通过戗堤束窄口下泄，虽然改变了截流河段的水流流态，但这一阶段，水流流速较低，流态变化也比较平缓。（2）非龙口段进占的原则①控制束窄口的落差和流速，减少覆盖层冲刷及戗堤抛投材料的流失量。②非龙口段进占应尽量提前，为围堰填筑及防渗体的施工提供条件。2.6.2龙口段截流施工龙口合拢是截流施工的关键程序，在选定的截流时段和截流流量内，对于立堵法截流而言，一旦进占，必须连续、快速抛投进占，在短时间内，完成截流合拢。龙口合拢进占过程中，随着水流边界条件的剧烈变化，龙口水力变化比非龙口进占复杂，大致有以下几种特征：龙口合拢过程中，河道流量从导流底孔及龙口同时向下宣泄，龙口开设进占时，口门较宽，水流主要为侧向收缩，导致上游水位雍高。随着龙口宽度束窄，龙口过水断面减少，部分势能变成动能形成水跌，呈现宽顶堰水流状态。龙口继续束窄，上游水位不断雍高，龙口落差递增，龙口水流由梯形淹没堰流转变为三角形淹没堰流的临界状态时，龙口出现最大流速。三角形过水断面以后，龙口纵向水面线趋于平缓，流速递减，落差递增，至龙口合拢时流速趋于零，但落差很大。2.6.3截流进度控制第一年11月初开始戗堤进占，11月16日~11月18日完成非龙口段施工，根据气象条件在11月19日~12月23日完成龙口合拢。戗堤上游侧防渗墙施工平台滞后跟进填筑，防渗墙施工平台填筑具有较大的机动性，施工中以戗堤填筑为主。 2.7基坑排水基坑排水包括初期排水、经常性排水。一般性工程考虑到工期，必须在七天内抽完。利洞工程考虑工程规模，工期的影响，拟定四天内抽完。2.7.1初期排水初期的排水主要包括基坑积水，围堰与基坑渗水两部分。对于降雨，一位初期排水是在围堰或截流强敌的和龙闭气后立即进行的，通常在枯水期内，而枯水期降雨很少，所以一般不予考虑。但是现行规范规定，可按抽水时段内的多年日均降水量计算。除了积水，渗水和降水外，有时还需要考虑填方和基础中的饱和水。(1)积水的排除积水的排除流量可按下式计算Q1=V/T式中Q1：积水的排除流量；V：基坑积水体积；T：初期排水的时。基坑积水的体积可按基坑水面积和积水深度计算，这是比较容易的。但是基坑排水的时间T确定就比较复杂了，主要受基坑水位下降的限制；基坑水位的允许下降速度视围堰种类，地基特性和基坑内水深而定。水位下降太快，则围堰和基坑边坡中的动水压力变化过大，容易引起坍坡；下降太慢，则影响基坑开挖时间。一般认为，土围堰的基坑水位下降速度应限制在0.5～0.7m/d，木笼及板桩围堰应小于1.0～1.5m/d。在进行初期排水设计时，许多资料欠缺。因此，现行的施工组织设计规范SDJ338-89中规定，对于大型基坑的T值一般可采用5～7d；中型基坑排水不超过3～5d。所以，利洞工程的基坑排水时定为3d。基坑水的体积V=420×30×0.46=5796积水的排水流量Q=V/T=5796/（3×24×3600）=0.02236/s(2)渗水的排除渗水流量原则上可按有关公式计算。但是，初期排水时的渗流量估计往往很难符合实际，因此此时还缺少必要的资料。通常不单独估算渗流量 Qs，而将其与积水排除流量合并在一起，依靠经估算初期排水总流量Q：Q=Q1+Qs=hV/T式中h为经经验系数，主要与围堰的种类，防渗措施，地基情况，排水时间等等因素有关。根据国外一些工程的统计，h=4～10；我国根据三门峡，丹江口等工程的经验，认为上述的h值偏大。因此，有人建议采用h=2～3。三门峡初设用h=5；丹江口设计曾用过h=10和h=5，实际上约为1.5～2.5，这也可能是与水位下降速度快有关。利洞工程h取值为4。Q=hV/T=4×37800/（4×24）=1575/h由于基坑水深远小于6m，选用固定式泵站，并设在围堰上。排水设备选用常用的离心式水泵，(工作台数小于5台，所以按备用一台)选用3台12sh-13（排量792/h），备用。积水的排除流量可按下式计算Q1=V/T式中Q1：积水的排除流量；V：基坑积水体积；T：初期排水的时间。基坑积水的体积可按基坑水面积和积水深度计算，这是比较容易的。但是基坑排水的时间T的确定就比较复杂了，主要受基坑水位下降的限制；基坑水位的允许下降速度视围堰种类，地基特性和基坑内水深而定。水位下降太快，则围堰和基坑边坡中的动水压力变化过大，容易引起坍坡；下降太慢，则影响基坑开挖时间。一般认为，土围堰的基坑水位下降速度应限制在0.5～0.7m/d，木笼及板桩围堰应小于1.0～1.5m/d。在进行初期排水设计时，许多欠缺。因此，现行的施工组织设计规范SDJ338-89中规定，对于大型基坑的T值一般可采用5～7d；中型基坑排水不超过3～5d。所以，利洞工程的基坑排水时定为3d。基坑水的体积V=420×30×0.46=5796积水的排水流量Q=V/T=5796/（3×24×3600）=0.02236/s由于基坑水深远小于6m，选用固定式泵站，并设在围堰上。排水设备选用常用的离心式水泵，(工作台数小于5台，所以按备用一台)选用3台12sh-13（排量792 /h），备用一台，所以共计三台。2.7.2经常性排水经常性排水的排水量，主要包括围堰和基坑的渗水、降雨、施工弃水等。由于施工弃水与降雨一般不会同时出现，故取两者中的大者。(1)降雨量的计算规范规定，降雨量按抽水时段最大日降水量在当天排干计算。按施工总进度土石围堰施工期在1~5月份，这期历年最大降雨量2859mm，历年最多日数9天，降雨积水面积粗略估计109。日降雨量为：（2)渗流量计算利用达西定律公式：q=vA=kiA——《土力学》式中：v——渗流流速，m/sq——渗流量，m/s或者cm/s；i——水力梯度；h——式样面端水深，m；l——渗流长度，m；k——渗透系数，取值见具体式样《土力学》；A——式样面积；则有：q=0.06/s由上得排水强度Q=229m3/s,所以选用2台8sh-6（排量234/h）的离心式水泵，其中一台备用。3主体工程施工3.1大坝3.1.1坝基开挖土方（全风化）边坡开挖：由2m3 挖掘机挖装10t～15t自卸汽车部分用于填筑上、下游围堰，其余全部弃渣；石方开挖自上而下分高差2m～3m的台阶风钻钻孔爆破，人工配合74kW推土机集料，部分用于坝体块石料外，其余由2.0m3挖掘机装渣10t～15t自卸汽车弃渣。3.1.2大坝砼浇筑砼全部由大坝工区2×1.5拌和站供应。(1)基础砼、溢流面砼、防浪墙砼浇筑：10t汽车运3m3砼吊罐500m到砼卸料平台，然后由MQ600/30门机吊砼罐到仓面，钢模板，人工振捣。局部门机控制不到的部位，需由人工推胶轮车转运砼入仓。溢流面砼由人工抹平。(2)坝顶闸室砼10t汽车运3m3砼吊罐500m到砼卸料平台，然后由MQ600/30(230kW)门机吊砼罐到坝顶，卸料入斗车经卷扬机提升到工作面。3.2发电引水系统3.2.1施工支洞的布置及断面拟定本工程引水隧洞总长2719.0m，为满足施工进度的计划要求，改善施工条件，拟设置施工支洞。结合本工程的地形、地质和枢纽布置等具体情况，设置了1条施工支洞。断面形式为城门洞型，宽3.0m，高2.5m，洞长90.0m。施工支洞工程量见表3-1。表3-1施工支洞工程量表项目石方明挖(m3)石方洞挖(m3)砼(m3)钢筋(t)锚杆φ22。L=1.5m(根)回填灌浆(m2)C20衬砌喷C20C20封堵数量12001265110264808.8317353.2.2土石方开挖(1)土方明挖主要位于隧洞进出口和砼管埋设段，2m3挖掘机开挖，隧洞进出口土方由10t～15t自卸汽车运输作为弃渣处理，砼管埋设段土方堆于管线两侧，用于管线埋设。(2)石方明挖 主要位于隧洞进出口，风钻钻孔爆破，人工配合74kW推土机集料，2m3挖掘机配10t～15t自卸汽车运输，部分作为浆砌石块石料利用外，其余弃渣。(3)石方洞挖1)平洞段。全、强风化段：采用风钻钻孔，全断面光面爆破，开挖断面直径为2.6m～3.3m，0.2m3铲斗式装岩机装V型斗车，由电瓶车牵引出渣（单轨，平均运距100m）至洞外临时堆放，再由2.0m3装载机装10t～15t自卸汽车弃渣。洞内用2×14kW轴流式通风机配φ500金属管通风散烟。2)调压井石方井挖。开挖断面直径5.2m，高约48m，以Ⅳ、Ⅴ类围岩为主，采用自上而下全断面开挖，风钻钻孔光面爆破，出渣由人工装料斗，5t卷扬机提升至井顶，转料斗卸入10t自卸汽车运500m至渣场弃渣。3.2.3砼衬砌上游段砼由大坝工程区2×1.5m3砼拌和站供应，中后段砼由厂房工区的2×0.4m3砼拌和机供应。(１)平洞：3m3砼搅拌运输车运料至洞口，1#隧洞转料斗卸入HB30B型（30m3/h）砼输送泵，2#隧洞转料斗卸入HBT60型（60m3/h）砼输送泵，泵送入仓。插入式振捣器振捣。边、顶拱用钢模台车，底拱用拉模。(2)调压井：3m3砼搅拌运输车运料至洞口转料斗，5t卷扬机吊运至工作面，预制钢模板，随开挖面自上而下逐层浇筑，插入式振捣器振捣。3.2.4回填灌浆砼衬砌达到回填灌浆要求后进行顶拱回填灌浆，砂浆由0.4m3移动式搅拌机在洞口拌制，泵送至工作面附近，利用预留灌浆孔，风钻通孔，由中压砂浆灌浆泵灌浆。3.2.5锚杆护坡锚杆施工采用气腿式风钻钻孔，注浆机注浆，8t自卸汽车从拌和站运砼至工作面，人工操作砼喷射机喷砼。3.2.6浆砌石 主要位于埋设砼管段基座，块石从隧洞开挖料捡取，人工装10t～15t自卸汽车沿管线堆放，砂浆由0.4m3移动式拌和站现场拌制，人工砌筑。3.3厂房及尾水渠3.3.1土石方开挖与回填(1)土方（全风化）边坡开挖：由1m3挖掘机开挖配合人工进行削坡。(2)石方明挖：采用风钻钻孔，爆破法开挖。土石方开挖料均由74kW推土机集料。部分块石由人工手推车运50m用于尾水渠浆砌石填筑，其余由2m3挖掘机配10t～15t自卸汽车平均运距500m弃渣。(3)土石方回填：2m3挖掘机配10t～15t自卸汽车平均运距500m取料，74kW推土机平土压实。3.3.2砼浇筑砼全部由厂房工程区2×0.4m3拌和站供应。砼采用手推车水平运输，高程204m以下部位砼，手推车直接入仓；高程204m以上部位，利用井字架提升机提升砼经仓面栈桥入仓，人工平仓，插入式振捣器振捣。3.3.3浆砌石块石由开挖的石方中选取，0.4m3移动式拌和机拌制砂浆，人工砌筑。3.4公路工程施工方法3.4.1土石方开挖与回填(1)土方开挖：采用2m3挖掘机配10t～15t自卸汽车，开挖料基本上全部用于公路工程土方回填。(2)石方开挖：采用风钻钻孔爆破。开挖料全部用于公路工程排水沟和挡墙块石料。(3)土石方回填：利用公路工程开挖的土料，74kW推土机平仓，13t～14t振动碾碾压密实。3.4.2浆砌石挡墙块石由开挖的石方中选取，不足部分从石料场购买，0.4m3移动式拌和机拌制砂浆，人工砌筑。3.4.3砼浇筑交通桥下部结构和桥面砼采用0.4m3 移动式拌和机现场拌制，钢模板，人工推胶轮车入仓，插入式振捣器振捣。桥梁采用50t汽车吊吊装就位。4施工交通及施工总布置4.1施工交通4.1.1对外交通运输国道106连通广州与官渡，从官渡经六里镇到翁源县城有省道公路相通。自六里镇已建约11km公路至利洞电站，从红岭镇扩建现有公路约5km至坝址，构成利洞水电站对外交通干线。经铁路运输的设备及材料，在韶关火车站转公路运输，经六里镇至工地。4.1.2场内交通运输场内施工交通结合上坝公路及进厂公路布置。需新建的主要场内公路见表8-7。新建大坝下游左右岸交通便桥（钢筋石笼桥墩铺工字钢漫水桥）一座，施工公路均为泥结石路面，总长约4.0km。表4-1新建场内公路汇总表序号公路位置公路里程(m)说明1石料场～大坝上游360路面宽度5m小计3602石料转运场～大坝工区725单车道，路面宽度3m，局部设错车道3导流洞出渣道路2004大坝下游施工道路2905砼管及2#隧洞上游段施工道路5906厂房～1#、2#施工支洞进口135071#施工支洞进口～调压井502小计36574.2施工总布置4.2.1施工总进度(1)布置条件 本工程施工线路长，施工沿线以陡坡为主，可供利用的场地只有熊屋、杨屋坝、雷公坝及利洞村等几片相对平整的空地。渣场、施工工厂和工区等只能在这几个位置和开采后的石料场布置。4.2.2编制依据及原则(1)依据招标文件、补遗文件和国家及部颁相关技术规范；(2)按照资源配备合理、工期优化的原则，合理组织安排各项作业，提高施工生产效率，加快工程施工进度，使工程施工充分体现快速、优质、低耗；(3)全面分析关键线路上各项目的施工方案，确定施工关键线路，紧紧围绕施工关键线路组织施工，在确保坝体填筑关键项目施工进度的同时，统筹兼顾好趾板砼浇筑、灌浆工程等项目的施工进度，使本工程整体协调推进；(4)根据大坝工程施工特点，投入足够资源，在大坝填筑、趾板浇筑、岸坡固结灌浆，帷幕灌浆等项目上形成多个平行、交叉作业面，以实现大坝工程快速施工；(5)工程开工后，将加强场内施工道路、料场规划、坝肩开挖、围堰施工，为大坝填筑创造条件；(6)采用适中的施工强度指标排定施工日程，对不可预见因素留有一定余地，并在施工中力求实现均衡生产，文明施工；(7)充分考虑其他标段施工对本标段施工的干扰与制约因素；(8)按照类似工程的施工技术水平，详细进行施工规划，保证本进度计划在技术上的可行性；(9)保证按期并力争提前各控制性进度，优质、高效地完成本标段施工，是本施工进度计划的根本控制目标。4.2.3施工分区根据本工程水工建筑物布置特点和地形、道路、物资供应条件，宜集中设两个工区，即大坝工区和厂房工区。大坝工区的施工范围包括坝区永久道路、大坝、隧洞及其出口布置的砼管段；厂房工区的施工范围包括厂房、变电站、压力钢管、施工支洞、调压井等工程。4.2.4主要控制性进度总体进度安排：本工程筹建期安排3个月时间，施工总工期为21个月，其中施工准备工期4个月（第1年6月～9月）、主体工程施工期15个月（第1年10月～第2年12月）、工程收尾期2个月（第3年1月～2月）。工程施工相邻两阶段工作可交叉进行。4.2.5工程筹建期 本工程筹建期业主单位负责组织完成施工征地、对外交通等施工项目以及工程的招标、评标及签约工作。4．2.6施工准备期从第一年6月开始，至9月底，陆续开始并完成如下项目：进厂公路及场内交通路、风水电系统、场地平整、砂石系统、砼系统、临时生活房屋及其它施工辅助企业；施工支洞施工。施工准备期共4个月。4.2.7主体工程施工期（1）大坝施工第1年10月开始大坝两岸边坡开挖，11月初截流，开始坝基开挖和大坝基础砼浇筑。第2年3月底溢流坝段要求达到272.0m高程，坝面要求具备过水能力,非溢流坝段达到280.0m高程。第2年4月初拆除大坝下游围堰。第2年4月～9月坝面停止施工，第2年10月利用坝体挡水，导流洞泄流，进行剩余坝体的施工，到第2年12月底完成全部坝体施工，第三年1月1日下闸蓄水。（2）发电引水工程第1年7月开始施工支洞施工，11月开始引水洞进出口开挖。第2年1月进行隧洞开挖，至第2年10月底完成全部隧洞洞挖施工，至第2年12月底完成隧洞砼衬砌；隧洞回填灌浆的施工。施工支洞安排在第3年2月底封堵完毕。砼管埋设和压力钢管在隧洞施工期间完成。（3）厂房工程厂房基坑土方开挖在第2年1月至第2年2月完成，第2年4月底完成下部砼浇筑；接着进行上部结构砼浇筑，至第2年7月底完成。第2年9月开始进行机组安装，第2年12月机组安装调试完毕，并网发电，至此厂房工程完成。4.2.8工程完建期从第3年1月～2月底共2个月，为工程完建期，进行场地清理和遗留工程以及围堰拆除的处理等工作。(1)风、水、电供应1)施工用风高峰用风量60m3/min，主要用于石方明挖、洞挖。根据枢纽布置施工面多且施工时间基本相同等特点，空压站分6处布置：引水隧洞进出口空压站：4L-20/8型空压机2台（单机：20m3/min，130kW）坝基及坝肩开挖空压站：3L-10/8型空压机2台（单机：10m3 /min，75kW）施工支洞、引水隧洞中段开挖空压站：4L-20/8型空压机2台（单机：20m3/min，130kW）厂房开挖空压站：3L-10/8型空压机1台（单机：10m3/min，75kW）。公路工程由于提前施工，石方开挖可利用上述空压机。2)施工用水高峰用水量130m3/h。根据枢纽布置和地形条件，共设置2个供水系统，各供水系统修筑泵站抽水至高位水池，然后通过供水管网输水到各工作面及用水点。供水系统布置如下：大坝工区供水系统：高峰用水量80m3/h。IS100-65-250型水泵2台（1用1备，单机：Q＝100m3/h，H＝80m，37kW），水池150m3。厂房工区供水系统：高峰用水量50m3/h。IS80-50-315型水泵2台（1用1备，单机：Q＝50m3/h，H＝100m，37kW），水池100m3。5施工供应5.1施工用电供应高峰负荷为1500kVA，目前坝址和厂区已有10KV高压线路到达，工程开工后设置施工变电站（大坝工区设1000kVA变压器1台，厂房工区设置500kVA变压器1台），并在大坝工区和厂房工区各设200kW（TFE5S22-4型柴油发电机1台）自发电厂1座。5.2砼拌和系统供应本工程主体工程砼总量约4.08万m3，按总进度安排，砼浇筑月平均高峰强度约4600m3/月。大坝工区砼拌和系统布置在杨屋坝，距坝轴线约450m，设2台1.5m3搅拌机。厂房工区砼拌和系统布置在厂区旁，采用2台0.4m3搅拌机拌制砼。拌和站旁设置砼骨料成品仓和水泥仓。公路交通工程砼总量540m3，利用1台0.4m3移动式搅拌机现场拌制砼。5.3机械修配车间、汽车保养站工地设机械修配车间，承担工程机械中小修和保养任务，配有少量机床及修配机具。汽车保养站，承担有小修的保养任务，规模按50标准辆承修能力设置。5.4综合加工厂钢筋、木材加工厂，按钢筋加工生产能力每班5t、木材加工生产能力（不包锯材）每班5m3规模设置。 5.5营造布置大坝工区营造布置在雷公坝村口，考虑到雷公坝村大部分村民已搬迁，村内空房较多，临时房屋按2000m2新建，占地面积4000m2，另2000m2租用村内民房。厂房工区营造布置在利洞村口，营造场地利用厂房开挖渣料平整到202.5m高程以上，临时房屋按1000m2新建，占地面积2500m2，另1000m2租用村内民房。5.6土石方平衡及渣场规划5.6.1土石方平衡原则：(1)尽量利用开挖方作为土方填筑料。大坝工程开挖土料表层腐殖土作为弃渣处理，部分考虑作为围堰填料使用，其余弃渣，开挖的石料作为围堰护坡石渣料；公路工程土方开挖除用于土方回填部分外作弃渣处理，石方开挖料中块石部分利用；大坝工区发电引水洞和导流洞石方开挖料部分用于公路工程和砼埋管段浆砌石石料，多余部分弃渣；厂房工区开挖料除用于土石方回填和浆砌石石料外，全部作弃渣处理。(2)坝体块石料除部分利用开挖石料外，全部从石料场开采；砼骨料、垫层料全部从六里石料场购买。平衡成果：按照以上原则，经计算，本工程区土石方利用约4.8万m3，弃渣约18.9万m3（松方），其中大坝工程区弃渣约15.0万m3，厂房工区弃渣约3.9万m3。石料场需开采石料2.5万m3，需从六里石料场购买碎石料2.3万m3、砂料2.3万m3。大坝上下游围堰需从土料场开采土料约0.14万m3。5.6.2渣场规划枢纽工程区杨屋坝和雷公坝两处地形平坦处为农田保护区，不许永久占用，其余均为山地难以弃渣。库内死水位以下库容约190万m3，淤积库容约60万m3，具有弃渣于库内条件，拟将大坝工区渣料弃于库内。为防止库内弃渣对施工导流的影响，要求堆渣区距导流洞进口距离不小于100m，并不得影响施工期河道过流。按照土石方平衡成果，需在库内弃渣约15.0万m3，厂房工区弃渣约3.9万m3，位于厂房下游100m处左岸台地上，占地面积约14亩。 5.6.3施工临建工程量及占地施工临建工程量及占地面积见表55-1。表5-1施工工厂建筑面积及占地面积表编号项目单位数量备注1临时生活房屋ｍ２6000建筑面积，租用50%2仓库ｍ２500建筑面积3新建场内道路ｍ360泥结石路面，宽5m4新建场内道路ｍ3657泥结石路面，宽3m5施工占地①厂房工区亩4临时②大坝工区亩11.4临时③施工公路亩19.1临时④渣场亩14永久⑤土料场亩0.6临时⑥石料转运场亩3临时利洞水电站工程施工总布置详见图DZ54A-38-01。5.7主要建筑材料本工程水泥和钢筋(材)用量为：水泥：4541.4t，钢筋(材)：686.8t。5.8主要施工机械设备主要施工机械设备估列见表3-2。表5-2主要施工机械设备表序号机械名称型号规格单位数量 1门式起重机MQ600／30（230kW）台12卷扬机5t台43汽车起重机50t台24挖掘机斗容1～2台75装载机斗容2台26装岩机铲斗式，斗容0.2台57推土机59kW、74kW辆68自卸汽车10t～15t辆209自卸汽车5t～8t辆510砼搅拌运输车3辆311砼拌和站2×1.5座112砼搅拌机0.4台413空压机4L-20/8（20/min，130kW）台614空压机3L-10/8（10/min，75kW）台315通风机轴流式（28kW）台516抽水泵IS80-50-325（37kW）台217抽水泵IS100-65-250（37kW）台218砼泵HB30B型（30m3/h，45kW）台219砼泵HBT60型（60/h）台320风钻YT18台24地质钻机150型台421插入式振捣器HZ6X-70台2522灌浆机110／60双缸立式台323灰浆搅拌机台324砼喷射机HP-Ⅲ台325柴油发电机TFE5S22-4型台126变电器S7-500/10台227变电器S7-500/10台128蛙式打夯机2.8kW台429电瓶车7t辆3 30V型斗车0.2辆531振动碾13t～14t辆15.9施工强度及劳动力安排5.9.1施工高峰月平均强度土石方开挖：.3.6万m3/月砼浇筑：4600m3/月土石方填筑：0.53万m3/月浆砌块石：318m3/月5.9.2劳动力计划和劳动工日本工程施工高峰人数：600人平均人数：340人劳动总工日：12.44万工日致谢在四年的大学学习期间，得到了众多老师、同学的帮助、支持和关心。借本次毕业设计之际，感谢这么多年来辛苦教导我的老师，谢谢你们含辛茹苦的教导，才使我能够顺利毕业，走上社会。同时感谢我的同学们在四年来陪伴我成长，和我一同学习，朝夕相处。此外，更要感谢本次毕业设计的指导老师刘心庭老师。本次课题是在我的指导老师刘心庭老师的关怀和指导下完成的。他经常关心我的设计进程，了解我的设计困难，并为我指点迷津，帮助我开拓设计思路。无论是从课题的选择还是到设计的最终完成，蔡老师始终以和蔼可亲的姿态教导和鼓我，他不仅在学习上精心指导我，同时还在思想、 生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向蔡老师致以诚挚的谢意。同时，我还要感谢在一起参与本课题的各位同学，正是由于他们的帮助和支持，我才能克服一个又一个的困难和疑惑，直至该设计能够如期地顺利完成。最后感谢我的母校三峡大学以及伴我学习的同学给我的关怀及帮助。参考文献[1]水利电力部水利水电建设总局编.《水利水电工程施工组织设计手册》，1-卷.北京：中国电力出版社，1997.6[2]中国水力发电工程编审委员会.《中国水力发电工程（施工卷）》.北京：中国电力出版社，2000.8[3]现行水利水电规范实用全书编委会.《现行水利水电规范实用全书》.北京兵器工业出社.2000.5[4]华东水利学院.《水工设计手册》.北京：水利电力出版社.[5]中国水利水电工程总公司编.《工程机械使用手册》.北京：中国电力出版社，1997[6]王民寿.《水利水电工程施工过程水流控制》.成都：成都科技大学出版社，1983.3[7]InternarionalWaterPower&DamConstruction英国.影印版. 上海：光华科技资料中心上海分部[8]YaoJianguo.ThreeGorges:Whatfuturebenefitforchina.Beijing:Chinatodaypress,1991[9]王民寿.《水利水电工程施工过程水流控制》.成都：成都科技大学出版社.1983.3[10]SL303—2004.《水利水电工程施工组织设计规范》.中国水利水电出版社发行部[11]DL/T5192-2004.《水电水利工程施工总布置设计导则》.中国电力出版社2004.6[12]武汉水利电力大学水力教研室编著.《水力计算手册》.北京：水利出版社.1980[13]施工导流图集编写组.《施工导流图集》.成都科技大学出版社，1982年[14]杨康宁.《水利水电施工技》.北京：中国水利水电出版社，1994.10附录计算说明书1施工导流水力计算1.1经济洞径比较根据地形地质条件，水文特性及工程总体布置，施工导流研究了以下几种方案。导流隧洞的截面积采取以下三个方案：29.8，32.3，和34.8。以下是对三个方案进行计算比较： 方案一：假设隧洞截面积29.8，采用城门洞型，型式和尺寸如下图所示：考虑到安全，隧洞洞径不能太小，应校核平均流速V=Q/W=20m/s，否则流速过高会破坏隧洞.隧洞的面积校核：V=Q/W=105/(29.8)=3.5<20故洞径符合设计要求。根据水力学淹没出流公式：Q=ucAQ：河道的下泄流量,m3/su：管道系统的流量系数，一般取值0.6-0.8，本设计取值0.6；A：隧洞的截面面积；Z：上下游水位差m.将Q、A值代入得：Z=1.76m由下泄的流量Q=108m3/s，查表1-3得相应下游水位Z下=263.4m.综上可得上游水位：z上=263.4+1.76=265.16.坝顶的超高：d=R+e+AR：为波浪在坝坡上的设计爬高，m；e：为风浪引起的坝前水位壅高，m；A：为安全加高，m；安全加高可根据大坝的级别按下表采用。非常运行条件（a）使用于山区，丘陵区；非常运行条件（b）适用于平原区，滨海区。表1-1坝址水位流量关系水位（m）261262263265268271273流量（m3/s）16318224668213761941 本工程在山区，属于非正常运行（a，该工程为大2型工程，永久建筑物为2级，临时建筑物为4级，查表1-8得围堰的安全加高0.30m。由于式中R和e的计算公式很多，主要都是经验和半经验性的，适用于一定的具体条件，可按SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》推荐公式计算确定。对于中，小型土石坝，R+e的高度可按照坝前水库中风的吹程D做近视估计，参见下表1—9。1-9波浪爬高和风浪壅高（R+e）的近似估计值风在水库的吹程D(Km)波浪爬高和风浪雍高R+e(m)<1.60,9--1.21.61.2—1.541.5--1.881.8--2.4162.4--3.0D—水库吹程，一般取上游水库最窄处河宽B的5倍，D=5B。带入利洞工程数据，得D<1.6km。故取波浪爬高和风浪雍高R+e=1.2m。上游围堰高程:d=R+e+A=O.3+1.2=1.5m。安全加高取0.3m，波浪爬高和水位雍高R+e=1.2m则最终围堰高程:Z=265.16+1.5=266.66m围堰标高:h=Z-Z底=266.66-260=6.66m计算隧洞的总开挖量:V=29.8x184.517=5498.6m3;隧洞的总造价为:=VxC=5498.6x150=824790元。围堰断面尺寸如图: V=(5+31.64)x6.66/2x33=4026.37围堰造价W=VXC=4026.37x45=181186.65元工程总造价W总=181186.65+824790=1005976.65方案二假设隧洞截面积32.3，采用城门洞型，型式和尺寸如下图所示：考虑到安全，隧洞洞径不能太小，应校核平均流速V=Q/W=20m/s，否则流速过高会破坏隧洞.隧洞的面积校核：V=Q/W=105/(32.3)=3.2520,故洞径符合设计要求。根据水力学淹没出流公式：Q=ucA其中Q：河道的下泄流量,m3/su：管道系统的流量系数，一般取值0.6-0.8，本设计取值0.6；A：隧洞的截面面积m2；Z：上下游水位差m.将Q、A值代入得：Z=1.49m由下泄的流量Q=108m3/s，查表1-3得相应下游水位Z下=263.4m.综上可得上游水位：z上=263.4+1.49=264.9.坝顶的超高：d=R+e+A R：为波浪在坝坡上的设计爬高，m；e：为风浪引起的坝前水位壅高，m；A：为安全加高，m；安全加高可根据大坝的级别按下表采用。非常运行条件（a）使用于山区，丘陵区；非常运行条件（b）适用于平原区，滨海区。表1-1坝址水位流量关系水位（m）261262263265268271273流量（m3/s）16318224668213761941本工程在山区，属于非正常运行（a，该工程为大2型工程，永久建筑物为2级，临时建筑物为4级，查表1-8得围堰的安全加高0.30m。由于式中R和e的计算公式很多，主要都是经验和半经验性的，适用于一定的具体条件，可按SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》推荐公式计算确定。对于中，小型土石坝，R+e的高度可按照坝前水库中风的吹程D做近视估计，参见下表1—9。1-3波浪爬高和风浪壅高（R+e）的近似估计值值风在水库的吹程D(Km)波浪爬高和风浪雍高R+e(m)<1.60,9--1.21.61.2—1.5 41.5--1.881.8--2.4162.4--3.0D—水库吹程，一般取上游水库最窄处河宽B的5倍，D=5B。带入利洞工程数据，得D<1.6km。故取波浪爬高和风浪雍高R+e=1.2m。上游围堰高程:d=R+e+A=O.3+1.2=1.5m。安全加高取0.3m，波浪爬高和水位雍高R+e=1.2m则最终围堰高程:Z=264.9+1.5=266.4m围堰标高:h=Z-Z底=266.66-260=6.4m计算隧洞的总开挖量:V=32.3x184.517=5959.9m3;隧洞的总造价为:=VxC=5959.9x150=893984.87元。围堰断面尺寸如图:V=(5+30.6)x6.4/2x33=3759.36围堰造价W=VXc=3759.36x45=169171.2元工程总造价W总=169171.2+893984.87=1063155.9方案三假设隧洞截面积34.8，采用城门洞型，型式和尺寸如下图所示：考虑到安全，隧洞洞径不能太小，应校核平均流速V=Q/W=20m/s ，否则流速过高会破坏隧洞.隧洞的面积校核：V=Q/W=105/(34.8)=3.02<20故洞径符合设计要求。根据水力学淹没出流公式：Q=ucAQ：河道的下泄流量,m3/su：管道系统的流量系数，一般取值0.6-0.8，本设计取值0.6；A：隧洞的截面面积34.8m2；Z：上下游水位差m.将Q、A值代入得：Z=1.29m由下泄的流量Q=108m3/s，查表1-3得相应下游水位Z下=263.4m.综上可得上游水位：z上=263.4+1.29=264.69.坝顶的超高：d=R+e+AR：为波浪在坝坡上的设计爬高，m；e：为风浪引起的坝前水位壅高，m；A：为安全加高，m；安全加高可根据大坝的级别按下表采用。非常运行条件（a）使用于山区，丘陵区；非常运行条件（b）适用于平原区，滨海区。表1-1坝址水位流量关系水位（m）261262263265268271273流量（m3/s）16318224668213761941 本工程在山区，属于非正常运行（a，该工程为大2型工程，永久建筑物为2级，临时建筑物为4级，查表1-8得围堰的安全加高0.30m。由于式中R和e的计算公式很多，主要都是经验和半经验性的，适用于一定的具体条件，可按SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》推荐公式计算确定。对于中，小型土石坝，R+e的高度可按照坝前水库中风的吹程D做近视估计，参见下表1—9。1-3波浪爬高和风浪壅高（R+e）的近似估计值值_风在水库的吹程D(Km)波浪爬高和风浪雍高R+e(m)<1.60,9--1.21.61.2—1.541.5--1.881.8--2.4162.4--3.0D—水库吹程，一般取上游水库最窄处河宽B的5倍，D=5B。带入利洞工程数据，得D<1.6km。故取波浪爬高和风浪雍高R+e=1.2m。上游围堰高程:d=R+e+A=O.3+1.2=1.5m。安全加高取0.3m，波浪爬高和水位雍高R+e=1.2m则最终围堰高程:Z=264.69+1.5=266.19m围堰标高:h=Z-Z底=266.19-260=6.19m计算隧洞的总开挖量:V=34.8x184.517=6421.2m3;隧洞的总造价为:=VxC=6421.2x150=963178.74元。围堰断面尺寸如图:V=(5+29.8)x6.19/2x33=3554.3围堰造价W=VXc=3554.3x45=159943.5元工程总造价W总=159943.5+963178.74=1123122.24元 方案汇总方案1方案2方案3隧洞尺寸5*6.55*75*7.5隧洞面积29.832.334.8隧洞造价824790893984.87963178.74围堰造价181186.65169171.2159943.5总造价1005976.651063155.91123122.24由上可知，隧洞面积越小，截流的总费用越低。主要原因是，隧洞的造价占的比重较大所致，但由于在导流隧洞中的平均流速要隧洞面积越小，截流的总费用越低。主要原因是，隧洞的造价占的比重较大所致，但由于在导流隧洞中的平均流速要求小于20m/s，否则流速过高会使隧洞破坏。综上所述，确定导流隧洞总面积为29.81.2隧洞水力计算1.2.1无压流水力计算(1)缓陡坡判断临界水深计算公式=式中a—动能修正系数，取1.0AK—临界水深kh对应的过水面积BK—临界水深kh对应的水面宽度临界底坡按下式计算ik=式中，—分别为临界水深对应的湿周、谢才系数、过水面宽度实际的底坡i=0.2%ik，故为缓坡，按短管自由出流计算。 22.自由出流泄流能力计算陡坡泄流量按短管自由出流计算。自由出流的条件:h-il<0.75H此时泄流量按以下情况计算:管道为短管的条件:1<1c(64一163m0)h式中I—管道长度，m1c—长管的下限长度，mm0—进口系数H/d>0.4时，m0=0.335H/d<0.4时，m0=0.365其中d—管道高度由于隧洞的泄流能力不受洞长影响，进口水流为宽顶堰流，可用下式计算Q=m流量系数，取决于进口翼墙的形式、上游水库或渠道的过水断面面积与隧洞过水断面面积之比，一般去m=0.32--0.36，此处取0.32—淹没系数，此处取1Ho—以隧洞进口断面底板高程起算的上游总水头.无压状态下水位流量关系计算表流量系数m隧洞宽度b上游总水头H（2g）^0.5流量Q0.3250.24.430.6340.3250.44.433.8480.3250.64.435.0420.3250.84.435.0720.32514.437.0880.32524.4320.0380.32534.4336.8060.32544.4356.6680.32554.4379.1940.32564.43104.106 0.32574.43131.1880.32584.43160.2810.32594.43191.252.2有压流计算Q=过水面积=29.8有压流产生的条件H/a>1.5,故产生有压流的洞前起始水头为：H=1.5a=1.5*6=9m起始水位为：H=261+7.5=268.5m可认为有压出流的上游起始高程为269m为简化计算半有压流不计算，在绘制QIZ曲线时用平滑的曲线连接无压流和有压流。水深水位隧洞流量流态12610无压226220.038326336.806426456.668526579.1946266104.1067267131.1888268160.2819269191.2510270244.338有压11271261.20812272277.05313273292.0414274306.29415275319.91416276332.97717277345.54618278357.67419279369.40420280380.774根据上表得出上游水位和隧洞泄流量的关系曲线如图 1.3围堰设计1.3.1上游土石围堰的设计对全年5年一遇洪水Q=562m3/s，按典型洪水过程线同倍比放大，进行水库调洪计算，以降低围堰高度。采用试算法计算，计算公式如下:-=(Q1+Q2)-(q1-q2)==一计算时段的平均入库流量(m3/s)分别为计算的时段初，末的入库流量()Q1,Q2一分别为计算的时段初，末的入库流量(m3/s)分别为计算的时段初，末的入库流量()q1,q2一计算时段初，末的下泄流量()q一计算时段中的平均下泄流量，);,一分别为计算时段初末的蓄水量，之差；调洪演算时段，一般取1-6小时，需化为秒数根据水工布置及初步比选，采用拱坝顶自由泄流，泄流净宽80m，堰顶高程为295m，起调水位295m。闸门泄流曲线见表4-3和图LD4-4。 本工程的主要任务是发电，水库洪水调节主要以保证工程安全和不增加下游防洪负担为原则，确定水库的调洪方式如下：当洪水起涨时，坝顶水位超过295m，洪水自由下泄。调洪计算采用单辅助曲线q~M线，M=2v/△t+q,M2=M1+Q1+Q2-2q,计算过程见4-6到表4-10。表4-6利洞调洪q-M线(拱坝无闸门)Z(m)V(104m3)zv/△t(3600)qM=2v/△t+q295332.11845018452963602000147.921482973882155452.026072984182322872.8319529945025001410.13910300473.926332011.84645表4-7％洪水调节计算T(h)QqMzv001845295332.1101111186020332018822135281910223732192623393819382441401942 254341194626454219522747451960284948196629515019703053511974317060199532888020333310598206634122111209735140135213736157150216437174170219538191185222039209202225040227223228241243240230642260252232943820660290544138013153785298.85444.045109011903625468008203135476006502895484004402595表4-8％洪水调节计算T(h)QqMzv0102020201890295332.1212221189222242218962326251902 242826190625302919122632301916273431192228363419302938361936304039194231504219543261541981337266200634827620283593902051361031002067371141052084381241212112391361312130401471452151411651552173422001902228435804602628449619003249298.05421.0457708553180465805952820479614402600482002402310表4-9p=5%洪水调节计算T(h)QqMzv0102018181875295332.121201918772222201881 23242118872425221894252725190226292619082731301916283331192029343219253036351931314540194232554919623365551984347470201335848020313693852048371031002074381121102089391231192104401331292122411501402147421811702198435264202565448718153122297.88415.0456987703061465265402745473534022544481812202274表4-10%调洪计算T(h)QqMzv0102011.7111860295332.1 2112.91218632214.01318662315.21418692416.41518722517.51618762618.71818812719.91918832821.12018862922.22018893023.42118953129.22819063235.73019153342.13519333448.04519533554.45019653660.25519803766.76019973872.57020163979.57520284086.08520444196.590205642117.0110209043339.2251232644562.05252725297.239645450.3500268746339.2360247747228.1250232448117.01552169此工程规模较小，而且缺少调洪数据，因此忽略调洪演算.因此，最终的上游水位为267.3m.所以上游土石围堰的高程为:H=267.3+1.2+0.3=268.8m，设计时取H=269m上游围堰的高度确定为:269-260=9m，所以最终设计取值为9m.土石围堰挡水标准为5年一遇洪水标准，相应流量为562m"/s 土石围堰设计为心墙防渗体。堰顶兼作运输要求，宽度取5m:上游堰壳采用土料，常用1:1.21:1.5，取1:2;下游堰壳采用土料，常用1:1.21:1.5，取1:21.3.2下游土石围堰的设计天然来水量562m3/s，对应下游水位z下=263.4m，下游围堰为过水围堰，所需要安全超高，波浪爬高和风浪奎高(R+e)，同样用上而的公式，结合地形平面布置图，所以下游围堰的高程H:H=Z下+d=263.4+1.2+0.3=264.9m,得到围堰的高为:H-Z河床=264.9-260=4.9m,设计时取5m。下游围堰拟建在位于坝轴线下游100m，设计堰顶高程265m，最大堰高5m，河床基岩裸露，岩层出露较单一，主要为粗粒状，斑状花岗岩，下部为中细状花岗岩，河床冲积层厚0.5~1.8m左岸0~5m，右岸全风化较厚6.5~16.7m。由于花岗岩颗粒中的石英风化不透，全风化含砂颗粒状较多，自然山坡较陡，但人工扰动后易崩塌；坝址区断层分布在坝址区的下游对坝址无影响；水文地质情况为坝址处相对偏水层（透水率q<5Lu）埋藏较深。左岸分布高程在244~290m，右岸244~283m，表明坝基需作帷幕灌浆防渗处理。2施工截流水力计算2.1截流流量和方法的选择对于利洞水利枢纽工程，枯水系列天然河道的流量变幅小，较稳定，截流的时间初定在11月上旬，根据《施工组织设计规范》规定，截流标准采用从现期5-10年月或旬平均流量，利洞工程采用2003年11月下旬的5年一遇的月平均流量1.92m3/s。作为截流设计流量。根据坝址地形、料场位置和道路布置条件，确定在上游围堰截流，采用单戗堤立堵进站的方式，截流体和上游临时土石围堰相结合。因截流流量小，流速低，可直接利用开挖石渣料进行填筑。根据坝址地形、料场位置和道路布置条件，确定在上游围堰截流，采用单戗立堵进占的方式，截流体和上游临时土石围堰相结合。2.2戗堤顶部高程的确定查Z-Q关系曲线，Q=1.92m3/s应的上游水位为Z=261.9m，考虑施工安全取戗堤顶部高程Z=263.1m 2.3截流的水力计算合龙过程的水力学实质是非恒定流。对于这种非恒定流，当其流量变化率和水位变化率不大时，可以分段当作恒定流处理。合龙截流设计流量按下式计算:=Q+Qd++Qs—截流设计流量Q—龙口流量—分流建筑物中通过的流量—上游河槽中的调蓄流量，忽略Qs—戗堤渗透量，忽略(1)龙口泄水能力计算Q=m式中m—流量系数当<0.3，为淹没流，m=（1-）当0.3，为非淹没流，m=0.385—龙口平均过水宽度：=B—2n+n三角形断面：=n其中Z—龙口上下游水位差HB—戗堤高度n—戗堤端部边坡系数，取n=1.0Z上—龙口上游水位Z底—河道底板高程，取Z底=260龙口平均流速V= 淹没流时:hs=h，hs—龙口底板以上的下游水头非淹没流时：h=hc，hc—龙口断面的水深从而计算的Qd,Z分流关系见表分流流量水位关系Z上261261.3261.6261.9Qd00.6151.3271.922.4三曲线法计算龙口流速推导龙口流速公式分两步进行。先推导龙口流速与上下游落差的关系，然后再推导龙口流速与龙口宽度的关系。在推导公式之前，先对计算断面进行假定:C-C断而为龙口流速计算断面，并假设出现淹没流时，该断面水位与下游水位相同，若出现非淹没流，C-C断而水深为临界水深。(一)龙口流速V与上下游落差Z的关系在立堵截流过程中，龙口断面由梯形断面逐渐过渡到三角形断面，水流流态由淹没流过渡到非淹没流。下面，将龙口流速分别按淹没流、梯形非淹没流以及三角形非淹没流推导流速公式。1.淹没流流速V1.如图一所示，C-C断面落差与上下游落差Z相同，则C-C断面淹没流流速为：V1=式中—流速系数，=0.850.95此处取0.9Z—下游落差淹没流流速V1表Z2gV10.219.620.91.780.419.620.92.520.619.620.93.090.819.620.93.57119.620.93.991.219.620.94.371.419.620.94.721.619.620.95.04 1.819.620.95.35219.620.95.642.219.620.95.912.419.620.96.182．梯形断面非淹没流V2==其中—c-c断面临界落差H—上游水头（护底顶部高程以上）Y—相对临界落差的平方根，按下式计算=式中—c-c断面动能修正系数。常取1.0Q—龙口流量n—戗堤端部边坡系数。其余符号同前。梯形非淹没流流速V2表hsZHφy(2gh)^0.5V20.460.10.560.453.311.490.460.20.660.453.061.62 0.460.40.860.454.111.850.460.61.060.454.562.050.460.81.260.454.972.240.4611.460.455.352.410.461.21.660.455.72.570.461.41.860.456.042.720.461.62.060.456.352.86绘成图形如下所示三角形断面非淹没流=三角形非淹没流流速表Z上261261.3261.6263.9Qd06.1513.2719.2Q19.213.055.930V33.43.152.690Z00.30.60.9 由（5）~（8）式可绘制V~Z曲线（图一）。由（5）式可绘淹没流V~Z线（曲线①）。由（6）和（7）式，可绘梯形断面非淹没流V~Z线（曲线②）。由（8）式可绘实际断面非淹没流V~Z线（曲线③）。显然，曲线①是一条上升曲线，曲线③是一条下降曲线，曲线②是先上升而后下降。这是由于y随Z的增加而减小，对于矩形断面，；对于三角形断面，，随着戗堤进占到三角形断面（Z增加），y将减小到。图一最大流速出现规律三条曲线有三种组合方式：当三条曲线相交于一点时（图一a），最大流速Vmax出现在三角形断面刚形成时；当曲线②在C点之下时，Vmax出现在梯形断面（图一b）；当曲线在A点之上时，Vmax出现在三角形断面形成之后（图一c）。A是曲线①和曲线②的交点；B是曲线②和曲线③的交点；C点为曲线①和曲线③的交点；走线（1）图OCD(2)OABD（3）OCD。(二）龙口宽度B与V和Z的关系1）梯形断面淹没流。由图二a所示，由几何关系和水力学关系可知 图二龙口宽度计算草图（9）式中HB——护底以上戗堤高度，其余符号同前。2）梯形断面非淹没流（图二b）（10）式中b——龙口底部宽度。按下式计算：3）三角形断面淹没流（图二c）（11）4）三角形断面非淹没流（图二d）由于因此（12）（三）Vmax出现位置的判断（图一）设曲线1和曲线2的交点为A，相应的落差为ZA，曲线2和曲线3的交点为B，相应 设曲线1和曲线2的交点为A，相应的落差为ZA，曲线2和曲线3的交点为B，相应的落差为，曲线1和曲线3的交点为C，相应的落差为A点称为梯形断面淹没分界点，C点称为三角形断面淹没分界点，B点称为非淹没流梯形断面与三角形断面分界点。由上图表可以知道，>，无三角形淹没流断而的出现，说明截流的过程中流态断面的变化为梯形淹没流梯形断面非淹没流三角形断面非淹没流。(二)龙口宽度B与v和z的关系1.淹没流，由图所示，由集合关系和水力学关系可知B=—n+2n=—n+2n式中—护底以上戗堤高度，其余符号同前。2.梯形断面非淹没流B=b+2n式中b—龙口底部宽度。按下式计算b=3三角形断面淹没流B=2n[(4三角形断面非淹没流B=2n[ H===因此B=2n[Z+(三)Vmax出现位置的判断设曲线1和曲线2的交点为A，相应的落差为,，曲线2和曲线3的交点为B，相应的落差为,二曲线1和曲线3的交点为C，相应的落差为。A点称为梯形面淹没分界点，C点称为三角形断面淹没分界点，B点称为非淹没流梯形断面与三角形断而分界点。由图2-4(c)我们可以看出:(1)当Z,>Z,时，Vmax出现在梯形断面，流速过程线为OAEBD.OA段按计算，AEB段按计算，BD段按计算.(2)当时，Vmax出现在三角形断面刚形成时或三角形断面形成之后，流速过程线为OCD,OC段按计算，CD段按计算，此种情况下不需计算。下面来讨论和的计算方法。令=，则有=，对于三角形断面，代入上式可得：Z=式中Q为龙口流量，可求出。=，则有=Z=可求出。同样，=求出，或作曲线1和曲线2，其相交点可求出。此外，此外，当Vmax出现在三角形断面形成之后，还需求出淹没流时梯形与三角形断面分界点，此时可得出:B=2n n=n=0由于=Z=4计算步骤1）将已知的泄流水位关系Qd~上（上游水位）转化为Qd~Z关系，Z=上+下（下游水位）；2）有（2）式绘龙口流量与下游落差Q~Z关系曲线；3）（13）和（14）式计算ZB和ZC4）当ZBZe时，由（5）~（8）式计算V1、V2和V3；当ZBZC时，由（5）和（8）式计算V1和V3。5）流态由（9）~（12）式按相应流态计算B值。6）计算出流速分区，确定各区抛投块最大粒径，截流备料量。因此,==0.68m=0.19m=1.71m/s确定抛投粒径及块石分区确定粒径所用的公式为:V=k——《施工组织设计手册》中:v—石块极限抗冲流速.耐Sd—石块化为球形时的粒径，m—石块容重—水容重k一综合稳定系数，对于粗糙河床，取k=1.2按v的大小把截流的过程进行分区，以及每区的粒径如表2-9示:龙口进占分区.粒径确定　B（m）　Vmax(m/s)　d(m)备用料总设备用料Ι区30~20251.710.65651897区20~6131.980.14980Ⅲ区　6~032.150.16352'