1、河海大学施工设计说明书及计算书 参考文献 34 小结.35计算附表 附图水工专业毕业设计指导书一、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，比较了砼重力坝和粘土心墙砂壳坝两个方案。后者的枢纽布置如图1-1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，大坝典型断面见图II-II。大坝属于二级建筑物。溢洪道布置在坝址一公里的左岸凹口处（图中未示），为开敞正槽式，此顶高程为92m，总宽度64m，出口采用差动式鼻坎挑流效能。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。二、施工
2、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年年底发电（初始发电水位80m）。（二）坝址地形、地质及当地材料坝址处流域面积2160Km2，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吨的木船和竹木筏过坝。坝址两岸系高山，山坡较陡。坝址河谷宽度200m，河底高程25m。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，风化教深。河床砂砾覆盖厚度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）。采用水上砂砾平均运距5.5Km；如就近采取
3、水下砂砾，平均运距3.5Km。粘土料（III类土）在左岸下游7Km的王家村，高程40-50m，储量丰富，质量满足设计要求。（三）气象水文该工程位于华东，气温温和，雨量充沛，每年510月降雨较多，属温带多雨气候，按照水位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、各月最大瞬时流量表1 单位：m3/s频率1月2月3月4月5月6月7月8月9
4、月10月11月12月全年1%18601670244037805530829050607550484023953065207082902%16801330219033004920746043506350384020202500178074603%15001140192028003250615033804740335015401770119561504%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是1/100。为了适应工程需要，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
5、设计值，即以为所有的过程线是待求的设计洪水过程线。放大方法主要是：同倍比同频率2、各时段设计流量表2 单位：m3/s时段1%2%5%10%20%9.1-3.11474041903450287022609.1-4.305000446037403160251010.1-4.304620355029502460195011.1-3.313020266021801810141011.1-4.30402035602940245019208.15-5.15515045703880332027403、典型年逐月平均流量表3 单位：m3/s频率1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年平50%
6、19.88071.886.3122.5277134.892.873.791.723.927.689.8丰1%2875.489.913448952927610318291.840.732.7172.6枯80%11.513.96181.7114163102.488.972.971.81715.367.84、设计洪水过程线见图A5、坝址水位流量关系曲线见图B6、水库水位与库容关系曲线见图C7、坝区各种日平均降雨统计表表4 单位：日日降雨1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年3010113221210014合计12151615201512181410971588、坝区各种日平均气温
7、统计表表5 单位：日日平均气温1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月30度00000310410000度12100000000005-5度530000000001-20度000000000000（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1万m3/d，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、设计任务研究分析现有资料，计算有效工日；在此基础上，分以下两部分进行。第一部分 施工导流计划（一）确定施工导流标准（二）确
8、定施工导流方案，确定大坝施工分期和拦截流、拦洪、封孔、发电日期，初定大坝施工控制性进度（三）导流工程规划布置1、根据导流方案和初定的大坝拦洪高程，确定隧洞断面形式和尺寸，并进行平立面布置；2、汛期大坝（或）围堰拦洪校核；3、围堰形式、主要尺寸布置。 第二部分 主体工程施工（四）土石坝施工1、施工强度计算；2、开采、运输、压实机械选择及数量计算；3、施工道路布置（五）导流隧洞开挖1、开挖方法的选择；2、施工作业组织及设备选择；3、开挖作业组织；4、绘制作业图表，计算施工工期和所需设备数量。（六）拟定施工控制进度计划四、设计成果（一）大图一张，要求画出：1、导流建筑物及土、砂砾料上坝路线平面布置；
9、2、导流建筑物纵横剖面图、隧洞开挖面的孔眼布置及开挖循环作业图表；3、大坝及主要隧洞施工机械汇总表。（二）说明书一份，包括：必要的插图、表格和枢纽工程施工总进度计划表，并附设计计算书一份。说明书1、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；其他原因停工未考虑；星期六和星期天考虑正常施工。各工种月有效工日如下表：工种1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月合计石料开采、填筑262126242023262824252930砂石开采、填筑26212624202
10、3262824252930黏土开采161421191519222221212524黏土填筑171522201620232322222626隧洞开挖292530292828293028273031隧洞浇筑1212302925251926272730252、施工导流2.1导流标准导流建筑物设计等级选用级，并以III级控制。设计洪水重现期选用10月1日至次年4月30日时段20年一遇洪水标准，设计流量2950m3/s。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8290 m3/s。封堵的下闸设计流量采用时段10年一遇月平均流量。封堵工程按照20年一遇设计。封堵后坝体度汛标准10
11、0年一遇洪水，设计流量8290 m3/s。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。2.2导流方案、施工分期、控制进度一、导流方案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。二、拦洪度汛方案由于基础处
12、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。三、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。四、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14年4月30日完成，最大施工强度为6639 m3/天；III期16年10月底完成，最大施工强度为6339 m3/天，小于施工单位最大施工强度10000m3/天。五、确定封孔蓄水和发电日期根据要求，发电日期
13、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日六、大坝蓄水期间安全校核根据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7838 m3/天，仍然满足要求。七、大坝控制进度综上所述，大坝控制进度如下：工程截流：2013年10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：2016年10月1日绘制大坝控制进度见附图。2.3导流工程规划布置
14、一、导流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V16.39m/s，过水断面积W131.79m2，采用城门洞型，计算洞宽B9.73m，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
15、洞泄流能力QH曲线L1。并绘制隧洞要求最大下泄能力QH曲线L2。查图得Q泄2160 m3/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QH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，
16、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1253 m3/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。3、主体工程施工3.1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
17、；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：4 m3正向铲装水上沙石料， 20 T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。经计算主要设备配备见下表：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
18、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。3.2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
19、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
20、孔80个;崩落孔间排距根据1.31.5m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。六、隧洞开挖主要机械汇总表（两
21、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CGJ15-32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4、施工控制性进度4.1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：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10月1日；大坝拦洪时间：2014年4月30日；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
22、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；4.2横道图见附图。土坝枢纽工程施工组织设计计算书1、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；其他原因停工未考虑；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：1.1、石料开采、填筑有效工日表1-1 单位：日天数1月2月3月4月5月6月7月8月
23、9月10月11月12月日历天数312831303130313130313031法定假日1333因雨停工445697536311因气温停工000000000000其他原因停工000000000000有效工日2621262420232628242529301.2、砂石开采、填筑有效工日表1-2 单位：日天数1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日历天数312831303130313130313031法定假日1333因雨停工445697536311因气温停工000000000000其他原因停工000000000000有效工日2621262420232628242529301.3、粘土
24、开采有效工日表1-3 单位：日天数1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日历天数312831303130313130313031法定假日1333因雨停工7+27+18+29+211+29+27+27+27+25+24+14+1因气温停工530000000001其他原因停工000000000000有效工日1614211915192222212125241.4、粘土填筑有效工日表1-4 单位：日天数1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日历天数312831303130313130313031法定假日1333因雨停工7+178+19+111+19+17+17+17+15+144因气温停工530000000001其他原因停工000000000000有效工日17152220162023232222
