某江支流土石坝水电站施工组织设计

'某江支流土石坝水电站施工组织设计27 目录第一章：工日分析··································1第一节：工程基本情况······························1第二节：施工条件··································1第二章：工日分析···································3第一节：基本资料···································3第二节：工日计算···································4第三章：导流设计···································727 第一节：基本资料···································7第二节：导流标准···································8第三节：导流方案··································10第四节：导流工程规划······························11第五节：大坝分期及安全校核························15第四章：主体工程施工······························20第一节：土石坝施工································20第二节：导流洞开挖27 ································21第五章：施工总进度································24第一节：节点控制工期······························24第二节：横道图····································26施工组织设计摘要：该工程为土石坝水电站，该组织设计主要针对项目的工日分析、导流方案的确定、规划布置及主体工程施工、导流隧洞的开外等项目进行了一般概况。第一章：工程概况第一节：工程基本情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。后者的枢纽布置如图1—27 1所示，坝高81m，坝顶长度370m。设计正常高水位为100m，校核洪水位为102m，大坝典型剖面见图Ⅱ－Ⅱ。大坝属于2级建筑物。溢洪道布置在距坝1km的左岸凹口处（图中未示），为开敞正槽式，其顶高程为92m，总宽是64m，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525m，直径7m，厂房安装5万kW的机组两台。第二节：施工条件（一）施工工期主体工程工期暂定为4年，2012年准备，2013年开工，2016年年底前发电（初始发电水位为80m）。（二）坝址地形、地质及当地材料坝址处流域面积2610km2，坝址以上河流全长104km；其中50km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200m，河底高程25m。两岸复盖层较薄，基岩为石英砂岩（X级）；河床岩基较好，两岸岩石节理发育，风化较深。河床砂砾复盖层厚为0~3m，平均1.5m。坝址上下游均为宽阔冲积台地，在上下游3~7km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5.5km；如就近采取水下砂砾，平均运距为3.5km；粘土料（Ⅲ类土）在左岸下游7km的王家村，高程为40~50m，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（包括梅雨期与台风期），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8290m3/s，最小流量只有7~8m3/s，相差上千倍。根据设计需要，给出下列各种水文、气象资料：1、坝区各种日平均降雨量统计表（天）表1日降雨量(mm)月份123456789101112全年27 ＜5588696567553735~103333222412333110~3034456532421140＞3010113221210014合计12151615201512181410971582、坝区各种日平均气温统计表（天）表2月份日平均气温123456789101112＞30℃0000031041000＜0℃12100000000005＜－5℃530000000001＜－20℃000000000000第二章：工日分析第一节：基本资料工日分析是计算施工强度和论证施工进度的依据。如已论证施工强度过大而工期不能改变，可以采用雨季或冬夏季施工措施，增加施工天数，减小施工强度，以保证计划实现。l、工日分析按下式进行月有效工日＝日历天数－因雨雪、气温不能施工天数－其它原因停工天数2、依据：(1)坝区各种降雨天数统计表(表1)；(2)坝区各种气温天数统计表(表2)；(3)法定假日：5.1、5.2、5.3、10.1、10.2、10.3、1.1、春节及星期六、星期天；(4)各种工作因雨、气温停工标准见表3和表4。3、本枢纽主要工程各月的有效工日计算按表5进行。表3月因雨停工标准降水量（mm）＜55～1010～30＞3027 石料开采√√停工停工填筑√√砂石开采√√停工停工填筑√√粘土开采√停停+1天停+2天填筑√停（盖）停（盖）停+1天隧洞开挖√√√停浇混凝土√停停停表4因气温停工标准日平均气温＞30℃＜0℃＜－5℃＜－20℃混凝土自然施工停停停停混凝土冬季施工√√√停粘土√√停停砂砾√√√停表5××工种施工天数统计表月份天数123456789101112日历天数312831303130313130313031法定假日因雨停工因气温停工其他原因停工（本设计不考虑）有效工日注：粘土开采中若因雨停工降雨量既有10~27 30，又有>30，则统计停加天数时，只统计降雨量大的一种情况。第二节：工日计算根据已知的坝区各种日平均降雨量统计表、坝区各种日平均气温统计表和月因雨停工标准、因气温停工标准可依次判断出月因降雨停工天数、月因气温停工天数，另知道国家法定节假日标准可得出每月的因降雨、气温急国家法定日原因停工的总天数，在计算中可以知道在较多月份中有较多的施工项目停工时间较长，最短时间为8天，最长时间为28天。此数值远远不能满足正常的施工进度需要，所以在考虑了两种组织措施后，选择了一种比较有效的缩短停工时间对其进行了时间上的互补，可以达到正常施工进度的需要。1、可将在因降雨、温度影响下不能正常施工的天数与国家法定节假日进行相补。即将因降雨、气温而影响不能施工的时间用作休息日，而周六、周末正常施工，以弥补因外在因素而产生的误工问题。如石料开采一项，因降雨原因停工4天，即可将这4天作为休息日，而将两个周六周末进行施工作业，既满足了正常的施工需要，有合理的使施工人员得到充分的休息时间。2、将本月的周六周日向后延迟，在别的月份进行补偿，如混凝土自然施工，其因降雨、气温、假日原因休息时间长达25天，远远不能满足正常的施工需要，故可将一月份的假日向后推迟，在后期的月份内进行弥补。而根据现场实际休息时间可知：因降雨、气温共计17天，而及国家法定节假日共计11天，则需将全部的法定节假日全部用在降雨天和低温天气，即可满足施工人员休息，有可延长施工时间，但总的休息时间仍未17天，所造成的施工延误可在后续环境较好的情况下进行加班施工。所以，第一种互补方案较为可行。准确每月有效施工时间见表627 表6正常月施工天数　月份施工项目1月（天）2月（天）3月（天）4月（天）5月（天）6月（天）7月（天）8月（天）9月（天）10月（天）11月（天）12月（天）石料开采31-11=2028-8=2031-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2331-8=2330-8=22231-11=2030-8=2231-8=23填筑31-11=2028-8=2031-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23砂石开采31-11=2028-8=2031-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23填筑31-11=2028-8=2031-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23粘土开采31-11=2028-8=2031-8=2330-12=1831-14=1730-13=1731-10=2131-10=2130-10=2031-11=2030-8=2231-8=23填筑31-11=2028-8=2031-9=2230-10=2031-12=1931-10=2031-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23隧洞开挖31-11=2028-8=2031-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23浇混凝土31-11=2028-8=2031-8=2330-9=2131-11=2030-9=2131-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23混凝土自然施工31-17=1428-13=1531-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-10=2131-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23砼冬季施工31-11=2028-8=2031-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23粘土31-11=2028-8=2031-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=23砂砾31-11=2028-8=2031-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2331-8=2330-8=2231-11=2030-8=2231-8=2327 第三章：导流设计第一节：基本资料该工程一般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8290m3/s，最小流量只有7~8m3/s，相差上千倍。1、各月最大瞬时流量（m3/s）表7月份频率123456789101112全年1%18601670244037805530829050607550484023953065207082902%16801330219033004920746043506350384020202500178074605%150011401920280032506150338047403350154017701195615010%9309401250200027004990266033902710116012308234990频率标准：所谓百年一遇，指工程由于洪水的原因失败的概率为1/100。为了适应工程需求，一般将某一典型洪水过程线加以放大，使其洪水特征等于频率计算解得的设计值，即以为所得的过程线是待求的设计洪水过程线。放大方法主要有：同倍比同频率放大法。2、各时段设计流量（m3/s）表8时段1%2%5%10%20%9.1~3.11474041903450287022609.1~4.305000446037403160251010.1~4.304620355029502460195011.1~3.313020266021801810141011.1~4.30402035602940245019203.15~5.15515045703880332027403、典型年逐月平均流量（m3/s）表927 月份123456789101112全年平水年(50%)19.880.071.886.3122.5277134.892.873.791.723.927.689.8丰水年(1%)28.075.489.913448952927610318291.840.732.7172.6枯水年(80%)11.513.961.081.7114163102.488.972.971.81715.367.8第二节：导流标准导流标准是进行施工导流计算，确定导流建筑的尺寸和建筑设计的依据。导流标准的高低，关系到工程和下游人民生命财产及工农业生产的安全，也关系到工程造价和工期。《水利水电施工组织设计规范》明确了新的导流标准规范包括围堰挡水、坝体施工期临时挡水、导流泄水建筑物封堵和水库蓄水三个基本阶段。围堰挡水称初期导流，坝体挡水和封堵蓄水称为后期导流。一般初期导流失事只影响围堰和基坑工程施工，而后期导流失事，则危及大坝及下游城镇安全，造成的损失比初期导流的大得多。l、导流建筑物的级别导流建筑物的级别是确定洪水标准和建筑物结构设计的依据。根据我国的实际情况，规范规定导流建筑物划分为3、4、5三级，一般为4级和5级，并以3级来控制：具体划分按表9所列各项指标确定，其中4、5级导流建筑物应按表列的四项指标中的最高级别确定，而3级导流建筑物要求有两项以上的指标满足该级要求。表10导流建筑物级别划分级别保护对象失事后果使用年限导流建筑物规模(年)堰高(m)库容(108m3)3有特殊要求的1级永久性水工建筑物淹没重要城镇、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期及第一台(批)机组发电，造成重大灾害和损失>3>50>1.041级、2级永久性水工建筑物淹没一般城镇、工矿企业、或影响工程总工期及第一台(批)机组发电而造成较大经济损失1.5～315～500.1～1.053级、4级永久性水工建筑物淹没基坑，但对总工期及第一台(批)机组发电影响不大，经济损失较小<1.5<15<0.1根据工程概况资料可知大坝为二级建筑物，所以选择导流建筑物级别为4级,并以3级来控制。27 2、洪水标准导流建筑物的设计洪水标准是根据导流建筑物的级别和类型，根据表11选定，该表适用于洪水期，也适用于枯水期。表11导流建筑物的洪水标准划分导流建筑物类型导流建筑物级别345洪水重现期（年）土石结构50~2020~1010~5混凝土、浆砌石结构20~1010~55~3根据已知的导流建筑物标准为4级，该工程为土石坝水电站，所以导流建筑物的洪水标准为20年一遇。3、坝体临时挡水度汛洪水标准坝体施工期临时挡水度汛的洪水标准按表12选定。表12坝体施工期临时度汛洪水标准[重现期（年）]坝型拦洪库容(108m3)≥1.01.0~0.1<0.1土石坝≥100100~5050~20混凝土坝、浆砌石坝≥5050~2020~10坝体施工期临时挡水度汛洪水标准选用全年100年一遇洪水标准，设计流量8290m3/s。4、导流泄水建筑物封堵与水库蓄水标准(1)规范规定封堵的下闸设计流量采用10年一遇重现期的月或旬平均流量。封堵工程的设计标准为20年一遇重现期的月或旬平均流量。(2)封堵后坝体度汛标准当导流建筑物封堵后，大坝进入施工运行期，这时，坝体度汛按表13规定的标准选择。表13导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准[重现期（年）]坝型大坝级别123土石坝设计500~200200~100100~50校核1000~500500~200200~100混凝土坝、浆砌石坝设计200~100100~5050~20校核500~200200~100100~50该土石坝设计大坝级别为二级，所以其设计标准为100年一遇，27 设计流量8290m3/s。(3)水库蓄水标准水库蓄水采用典型枯水年80%保证率作为水库蓄水标准，按照典型丰水年1%月平均流量校核。第三节：导流方案一、施工导流方案土石坝方案采用隧洞导流方案，并建议上游土石围堰与坝体结合，以节省导流费用。采用隧洞导流方案，土石坝的施工一般分四期进行。第一期：截流前，要完成导流隧洞工程，并做好截流准备工作。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，在梅雨、台风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。第四期：封孔后大坝继续升高直至坝顶设计高程。二期工程是工程成败的关键，这一期工程量往往很大，要求较高的施工强度，以致超过施工单位的生产能力。为了保证在施工单位生产能力范围内顺利完成拦洪任务，可以采用全断面、临时断面、围堰拦洪或采用分期围堰填筑部分坝体等方法（如表13所示），以保证安全拦洪度汛。根据上述已知资料，确定土石坝方案采用隧洞导流方案，并建议上游土石围堰与坝体结合，以节省导流费用。故可称为全段围堰法，因全段围堰法是在河床主体工程的上下游各建一道断流围堰，使水流经河床以外的临时或永久性泄水道下泄，主体建成或临近建成时，再将临时泄水道封堵的方法。故导流方案选用全断面隧洞导流方式，上游土石围堰并结合坝体填筑分三期进行。第I期，完成导流隧洞工程，并做好截流准备，上下游围堰进占。计划2013年枯水期截流。第II期，截流、闭气，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、基础处理，然后进行大坝填筑，并考虑2014年汛期前将大坝填筑到拦洪水位。第III期，拦洪后，继续填筑大坝至坝顶。计划2016年洪水期，下闸蓄水，计划10月1日发电。27 表14拦洪度汛方法1、全断面坝体拦洪施工能力足够时采用2、围堰拦洪坝基处理量大，时间长，粘土心墙上升速度赶不上拦洪水位时采用3、临时断面拦洪砂壳施工能力不足时采用4、分期填筑拦洪河谷较宽，施工能力不足时采用二、拦洪度汛方案由于基础处理时间比较长，为满足度汛要求，为尽快达到拦洪高程，拟采用结合坝体填筑的围堰一次性拦洪度汛方案。第四节：导流工程规划一、导流洞规划需要决定的问题有：导流隧洞的断面形式、尺寸、进出口底坎高程，洞线布置及相应的围堰形式、尺寸和平面布置，本应先拟出几个隧洞断面尺寸、27 不同的底坎高程和不同的布置方案，进行技术经济比较，然后确定最优的隧洞断面和进出口底坎高程。限于时间，本设计要求完成一个方案的计算与分析，但应明确方案比较时应分析研究的问题：(1)隧洞尺寸大小，底坎高程对拦洪水位及大坝合龙段施工的影响；(2)隧洞尺寸、底坎高程对围堰及隧洞工程量的影响；(3)通航过筏条件对截流条件的影响。(一)确定泄水建筑物断面型式和尺寸，并进行平面和立面布置。l、计算拦洪水位根据已定的拦洪坝高扣除安全超高2~3m，即为拦洪水位。2、确定隧洞断面尺寸(1)隧洞最大下泄流量计算在工程水文学中，我们已经知道水库对洪水的调节作用。按照隧洞的泄流条件和水库调节性能，根据洪峰过程线可以求得隧洞泄水过程线，其关系如图3所示，图中V为水库形成的最大库容，Q泄为相应于最大库容V时的隧洞最大下泄流量。在已知洪水过程线和上游拦洪水位的条件下，若求得隧洞泄水过程线，就得出相应于拦洪水位时的隧洞最大下泄流量。但泄水过程线需经调洪运算求得，计算工作量大。为简化计算，曲线AB以直线代替，就可方便地计算出阴影部分面积所代表的库容V´，并与拦洪水位相应库容V比较，如V´=V，由AB直线段为所拟的隧洞泄水过程线，Q泄为所求隧洞的最大下泄流量。如V´≠V，则另需假定AB线位置重算。T图1计算方法：①如图1所示，在估计所求B点附近，任意选定Bl、B2、B3点，通过Bl、B2、B3向A点方向作三条直线，并与洪峰过程线相切。②计算相应直接ABi与洪峰过程线所包围的面积（即相应库容）和相应的隧洞最大下泄量，并绘制Q～y关系曲线，如图4所示。③根据拦洪水位相应库容V，在Q～V曲线上，找出相应的隧洞最大下泄流量。(2)泄放最大流量时的隧洞流速计算。大坝拦洪时，隧洞泄放最大流量，一般为压力流，其流速按有压流公式计算：27 (1)式中：m=0.85；V为洞里平均流速；H0为隧洞进口计算水深（在洞线布置之前用拦洪水位代之）；hp为隧洞出口底坎以上水深，在这里，可根据隧洞最大下泄量，从坝址水位流量关系曲线上查得。(3)隧洞过水断面面积计算(2)3、隧洞断面型式、尺寸及布置(1)隧洞断面型式及尺寸导流隧洞的断面型式有圆形、马蹄形和城门洞形，其中城门洞形最普遍，这种型式开挖方便，有利于泄流和截流，本工程采用城门洞形，其尺寸如图5，根据公式W=确定隧洞断面尺寸。(2)隧洞布置隧洞路线应结合地形、地质条件选定，一般长度应尽可能短，但必须考虑进、出口与上、下游围堰之间保持20～50m的距离（根据水深及河床覆盖层厚度确定），防止水流冲刷围堰。隧洞轴线尽可能布置成直线，当转弯时，其转弯半径不少于5B。导流洞的底面高程一般布置在最低水位以下一定高程（通过方案比较确定），布置应注意：①使截流方便——低；②航运过水要求——吃水深，净空，流速小于3～6m/s；③隧洞施工方便（出渣方便、排水容易）——高；④过流平顺，进、出口无明显跌落，水面衔接条件好，便于通航过木。隧洞底坡一般为0.2%～0.5%，也可以布置成平底坡，视河床纵坡而定。为了保证水流平顺，隧洞进出口各有一定长度的直线段和明渠段。在进口应设置喇叭段。封孔闸门布置于洞口，当洞口宽度超过6m时，应布置中墩，以减少封孔闸门跨度。出口明渠段可以扩大口门，反坡与原河道相接，其出口轴线与河床水流轴线交角最好小于30°。隧洞进、出口顶部岩石覆27 盖层厚度一般不小于1.0～2.0倍隧洞净宽，视地质条件而定。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°。二、各期工程量、施工平均强度计算大坝各期工程量计算根据大坝分期按下列公式计算（梯形河谷适用）各期工程量（V）(3)式中：为计算部分坝体工程量，m3；为计算部分坝体顶部长度，m；为计算部分坝体高度，m；为计算部分坝体顶宽，m；为计算部分坝体底部长度，m；m1、m2分别为计算部分坝体上、下游边坡。计算大坝各期平均施工强度（Q）(粘土、砂砾料)(4)式中：T为该期实际有效施工天数。按照各期施工强度大致均衡的原则，控制不均衡系数不超过1.5～2.0，并在施工单位生产力允许的范围内，修改分期方案和各期坝体尺寸，或各期的开挖完工日期，直到满意为止。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14年4月30日完成，最大施工强度为6639m3/天；III期16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。三、围堰主要尺寸、型式及布置1、挡水时段的确定本设计采用枯水期挡水围堰围护基坑修筑大坝。围堰的任务在于保护基坑内工程施工，直到坑内坝体高出水面，所以围堰的挡水时段决定于基坑内基础处理工程量，坝体施工速度及水文变化情况。围堰的挡水时段可用图解法决定（略）27 ，为简化起见，设计者可选定一个适当的枯水期作为围堰的挡水时段。2、围堰顶高程的确定在围堰挡水时段内，围堰应挡住可能发生的最大洪水，故以5％频率该时段的最大洪峰为围堰的设计流量。围堰顶高程由该设计流量时的上游水位和安全超高确定。发生设计洪水时的上游水位即为围堰拦洪水位，下游围堰的顶高程=下游水位+超高，下游水位是发生设计洪峰流量、隧洞下泄最大流量时的下游水位，根据流量水位关系曲线得出。3、围堰的型式围堰的型式参看教材，本设计建议上、下游都采用砂砾石粘土斜墙围堰，且上游围堰作为坝体的一部分。4、围堰的断面尺寸要求确定围堰顶宽，边坡尺寸，防渗结构尺寸及其与基础的连接型式。本工程河床覆盖层较薄，水深不大，应以防渗体与基岩直接连接较好。注意点：①围堰的水下部分尺寸应加大；②上游围堰粘土斜墙防渗体应在坝体以外，下游围堰在施工后期应予拆除。5、围堰的平面布置要求按比例在地形图上正确画出围堰的平面布置图，在大坝断面图上面出围堰的剖面，以反映大坝与围堰的相互位置。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。第五节：大坝分期及安全校核一、截流和拦洪时间截流时间初拟2013年10月1，拦洪时间2014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。27 二、确定封孔蓄水和发电日期本电站的初始发电水位为80m，蓄水保证率要求75％以上，要求在2014年10月1日有一台机组发电。一般来说，应在保证大坝安全的前提下，尽可能提早发电。1、封孔日期的确定根据初始发电水位，利用库容曲线求得相应的水库蓄水量，按照保证率的要求，用80％典型枯水年各月平均流量推断出封孔日期。即此时封堵蓄水，可以保证到初定的发电日期，水库水位可以达到初始发电水位。例如：要求10.1发电，初始发电时库容发V，推算封孔蓄水日期可按表15进行。表15蓄水时间80％来水量(m3)下游要求供水量累计蓄水量(m3)9月8月7月6月5月4月表中为i月的来水总量、为i月时下游要求的供水量。由表可知，蓄水6个月才能达到相应于初始发电水位的存蓄量。故推得封孔日期为4月的某一天。本设计中，在封孔蓄水期内，下游用水由坝址下游支流汇入河道解决，下游来水全部蓄入水库。根据要求，发电日期为2016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。27 三、大坝控制进度综上所述，大坝控制进度如下：工程截流：2013年11月1日大坝拦洪时间：2014年4月30日封孔日期：2016年4月20日大坝填筑完工日期：2016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。四、汛期大坝拦洪校核1、根据已定的隧洞尺寸和泄流条件，经过调洪演算确定上游拦洪水位，以检查此时的坝面高程是否能安全拦洪。计算方法：(1)明流按下式计算：（5）式中：为进口洞内水深；为出口洞内水深；为进口洞内流速；为出口洞内流速；=；为平均谢才系数；为平均水力半径；为隧洞长度。计算步骤：(a)判别出口流态淹没出流：；；自由出流：；。其中：为出口下游水深；为临界水深，矩形过水断面时（6）(b)确定后，假定用公式(5)列表试算表1627 (c)进口落差近似按下式计算(7)式中：为流速系数，取0.8～0.9；为上游行进流速，当时，流速水头很小，式(7)中第二项可略去。(d)计算上游水位()(8)(2)有压流按下式计算：(9)其中：为出口计算水深，自由出流时，淹没出流时：；为局部损失系数之和，进口采用喇叭口时=0.25；，谢才系数，采用混凝土衬砌时n=0.014，不衬砌时n=0.035；其它符号参阅相关水力学资料。上游水位：=进口坎高程+计算时，假定几个隧洞下泄流量，分别计算出相应的上游水位，画出无压和有压部分的泄流量与水位的关系曲线并以光滑曲线连接该段曲线，以代替半有压流曲线，如图6。通过调洪运算，确定梅雨汛期拦洪水位。依据：①库容曲线；②洪峰流量过程线；③坝址水位流量关系曲线；④隧洞泄水能力曲线。计算方法：①列表数算法；②简单图算法。A、列表数算法列表数算法也称双曲辅助线法，根据水量平衡方程绘出双曲辅助线，然后列表计算。B、简易图算法计算原理及思路同本指示书的《隧洞最大下泄量计算》部分。计算步骤如下：①假定三条隧洞泄水过程线ABl、AB2、AB3（如图3）；②求出相应的库容V1、V2、V3和下泄流27 量Q1、Q2、Q3；③根据V1、V2、V3在库容曲线上得出相应的上游水位Hl、H2、H3；④在绘有隧洞泄流能力曲线Ll的Q~H坐标图上，绘出相应的点P1(Ql，H1)、P2(Q2，H2)、P3(Q3，H3)；⑤过P1、P2、P3点绘曲线L2交Ll于P点，则对应于P点的泄流量Q为拦洪时隧洞最大下泄流量，相应的水位H即为所求拦洪水位，见图7。3、大坝安全校核根据大坝施工控制进度所确定的梅雨汛前的大坝高程与拦洪高程H进行比较，若，则安全，反之不安全，其中，为安全超高。根据已知的隧洞尺寸和泄流条件，经调洪演算确定上游拦洪水位，检查坝面高程是否能安全拦洪。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。五、大坝蓄水期间安全校核封孔日期是以蓄枯水年水量保证如期发电来确定的，如果封孔以后所遇到的不是枯水年而是丰水年，则库内水位上升很快，有利于发电，但势必威胁尚未修建到顶的大坝安全，因此，必须按丰水年来水量进行大坝安全校核。校核标准按库容及下游安全而定，可按表15进行计算比较。表中Vi为i月的来水总量，hi为i月底相应的库水位。△hi为月初发生一次洪水（1％）所增高的水位，Hi为i月底大坝修建到的高程。若Hi>hi+△hi+1，即认为大坝是安全的；否则认为有漫顶危险。本设计中不考虑△hi的影响。表17蓄水时段末1％来水量Vi逐月累计水量∑Vi库水位hi月初洪水引起库水位移坝面高程Hi4月V4V4h4△h4H45月V5h5△h5H56月V6h6△h6H67月V7h7△h7H78月V8h8△h8H89月V9h9△h9H927 如果校核结果，安全度太大，可以考虑提早发电，如不能满足安全要求，可采取下列措施，以保证大坝安全。①提高大坝上升速度；②延迟封孔和发电；③采用后期导流措施，利用永久或临时泄水建筑物控制上游水位。根据1％丰水年来水情况，按照2016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。第四章：主体工程施工第一节：土石坝施工一、施工强度根据计算黏土最大施工强度1112m3/天，砂壳（含反滤料）最大施工强度7598m3/天，小于施工单位的最大施工能力10000m3/天。二、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。27 经计算主要设备配备如下表18表18：主要设备一览表序号机械设备名称技术规格或型号配备数量1挖土机W200，2m32台2挖土机W400，4m34台3推土机T-12012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9T3台8羊足碾6T2台三、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30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30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。第二节：导流洞开挖一、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。二、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。27 三、主要参数1、炮孔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1.3～1.5m不等布置，实际布置炮孔60个。共布孔148个。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。导流隧洞循环作业表作业项目循环时间（h）123456789101112钻机进出0.5钻孔7.0装药0.5爆破散烟安检1.0出渣机械进出0.5出渣2.5合计12四、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。五、隧洞开挖主要机械汇总表（两个工作面）表19序号机械设备名称技术规格或型号配备数量1钻孔台车CGJ15-32套2凿岩机YG4030台3轴流风机28KW，可逆2台4通风管直径600mm，金属管700m5吸底潜水泵4”15台6压风站供风量30m3/h2个7装载机Z-3.52台8自卸汽车黄河QD3514辆27 第五章：施工总进度第一节：节点控制工期在研究导流计划，封孔蓄水计划的基础上，拟定枢纽工程的控制性进度，具体对导流工程、大坝、引水发电工程和溢洪道等的分部工程，按月编制进度，提出主要工程（土石方、混凝土工程）的施工强度，保持主要工种的平衡，并在研究施工方法时加以论证。一、进度计划编制步骤1、根据导流计划、蓄水计划确定控制点，明确施工顺序，编制大坝控制性进度；2、提出主体工程施工强度；3、工程施工方法及强度论证；4、编制枢纽施工总进度；5、提出主要工程量，机械设备，材料劳动力需要量计划。二、进度计划编制原则1、保证如期发电或提早发电；2、保证各期中心任务的完成；3、尽量采用流水作业，以缩短工期减少施工强度；4、保证主要工程施工的平衡和连接，使人力、机械设备得到充分利用，不形成高峰，不造成窝工；5、合理安排施工顺序，保证施工安全，如：坝头清理应在基坑工作以前进行；6、考虑各工程施工时，应注意成套交工运转问题，如：发电系统的引水工程、厂房、机电设备安装、送变电工程等；27 7、土石方平衡利用，例如：隧洞开挖石渣用作围堰或坝体。三、施工顺序安排1、明确控制点：截流、拦洪、封孔、发电。2、截流以前应完成的工程导流隧洞工程：隧洞进出口明挖一般为2~4个月；洞身开挖：日平均成洞进尺2~3m/d，月平均50~70m；隧洞混凝土衬砌，可与开挖平行进行，为避免干扰和安全要求，一般迟于开挖面50~70m；回填灌浆在混凝土衬砌以后，不早于15d、不迟于30d内开始进行，固结灌浆在回填灌浆后一星期进行；导流时，洞身混凝土应具有足够的强度。3、截流以后拦洪以前（汛前）应完成的工程围堰工程及排水；基础开挖及截水墙浇注；帷幕灌浆：由于灌浆技术原因，所需工期较长，而基坑工期较短，可以考虑下述两种方法：①水下灌浆：但这样做帷幕与混凝土底板连接不好，以后应在混凝土完工后在基坑内用风钻打浅孔灌浆；②在防渗墙与地基连接处设置灌浆廊道，在廊道内进行帷幕灌浆。4、与封孔蓄水有关的工程上游移民，工程设备拆迁，库内清理等工作。引水隧洞工程：进口段渠段开挖，洞身开挖，洞身进口混凝土衬砌及进口设备安装；帷幕灌浆应保证蓄水；溢洪道完成，保证蓄水或泄水；大坝进度必须赶在洪水前面。5、发电前应完成的工程：引水系统及厂房工程；开关站、机电设备安装。四、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：2012年度；工程开工：2013年1月1日；隧洞完工日期：2013年10月2日；工程截流：2013年11月1日；大坝拦洪时间：2014年4月30日；27 引水隧洞完工日期：2016年4月10日；溢洪道完工日期：2016年5月15日；大坝填筑完工日期：2016年5月25日；发电厂房完工日期：2016年8月10日；机组安装完工日期：2016年9月11日；开关站完工日期：2016年9月11日；发电日期：2016年10月1日；工程竣工日期：2016年11月18日；第二节：横道图见附图。27'