石柱沟水库施工组织设计.docx
《石柱沟水库施工组织设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《石柱沟水库施工组织设计.docx(36页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
石柱沟水库施工组织设计
汝阳石柱沟水库工程
施工组织设计
(简要)
河南省水利第二工程局
2008年1月
1工程概况及施工条件
1.1工程条件
金堆城钼业汝阳有限责任公司位于汝阳县城南付店镇,主要从事钼矿采选。
由于矿区附近斜纹河枯水期不能满足矿区用水量要求,为了公司生产、生活和发展的需要,拟在矿区附近修建水库工程以供矿山生产和生活用水。
矿区要求水库日供水量为2×104m3/d,库水将通过输水管道自流送至下游矿区,管道长约7Km。
水库坝址位于汝阳县付店乡以南斜纹河的支流-石柱沟上,距付店约2.0Km。
坝址以上流域面积约48.12Km2,区域内地表水系、植被较发育,紧邻矿区西侧的斜纹河常年流水,历史上未有较强地震发生。
1.2工程等别及建筑物级别
石柱沟水库总库容小于1000×104m3,按照《防洪标准》GB50201-94和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定,该工程为Ⅳ等工程,工程规模为小(l)型,主要建筑物挡水坝为4级建筑物,次要建筑物、临时性建筑物均为5级建筑物。
主要建筑物挡水坝的设计洪水标准为30年一遇,相应洪峰流量为774m3/s,校核洪水标准为200年一遇,相应洪峰流量为1190m3/s。
主要建筑物地震设计烈度和建筑物所在场地基本烈度相同为6度。
1.3工程布置及主要建筑物
石柱沟水库采用碾压混凝土重力坝,由挡水坝段、溢流坝段和引水坝段组成,坝顶长度211.00m,其中溢流坝段长74.00m。
坝顶宽度5.00m,坝顶高程753.00m,坝基开挖最低高程695.00m,最大坝高58m。
上游坝坡在725.00m高程以上竖直,以下为1:
0.15,下游坝坡为l:
0.7。
溢流堰采用无闸门控制的开敞式表孔自由溢流,净宽70.00m,堰顶高程749.00m,堰型采用WES型实用堰,挑流消能。
主体工程主要工程量:
土石方开挖7.16×104m3,混凝土15.05×104m3,钢筋640t。
1.4水文气象
石柱沟水库位于北汝河支流斜纹河上,属淮河流域.北汝河发源于外方山,流域呈羽毛状,南高北低。
斜纹河中上游为石山灌木林区,受人类活动影响较小,植被相对较好。
坝址以上集水面积为48.12Km2,河长12.5Km,比降为14.3‰。
坝址区气候属温带大陆性季风型气候,春夏秋冬,四季分明,春季温暖雨水少,夏季炎热干早多,秋季常遇连阴雨,冬季寒冷较干燥。
气温季差较大,冬季较长,多风雪。
根据汝阳气象站资料统计,该地区年平均气温14.0℃,年极端最高气温44.0℃,年极端最低气温-21.0℃,年平均蒸发量1861.6mm,年平均降水量669.9mm,年平均风速2.5m/s,最大风速24m/s,年日照时数2212.7h。
1.5工程地质
坝址区河谷狭窄,为不对称的V型谷,左岸岸坡较陡,坡度一般平均为40~50度,右岸岸坡较缓,地形坡度一般平均为25~30度,峡谷左岸山体相对雄厚,基岩裸露,右岸垭口处山体相对单薄。
坝址区地层岩性简单,出露岩性为中元古界熊耳群中组三段(Pt2xn3-3)安山质火山角砾岩、石英安山岩及第四系松散堆积层(Q);坝址区断层不发育,发育有4组节理,从节理的发育情况可以看出,节理倾角以50。
~88。
的中等倾角~高等倾角最为发育,节理一般延伸长度从几米到几十米,节理面大部较平直,裂隙宽一般0.1cm~0.3cm,最宽2cm,附有钙膜及黄色锈斑。
坝址区左右岸岩体风化程度有一定差异,左岸坝轴线附近强风化卸荷带下限垂直埋深约为0~3.0m,弱风化下限垂直埋深约为20m;右岸坝轴线附近强风化卸荷带下限垂直埋深为9.10m,弱风化带下限垂直埋深为29.2m。
天然砂砾石料5mm~10mm级配的软弱颗粒含量大于规范要求,含泥量稍大于规范要求,其余指标均满足规范要求。
1.6施工交通
工程位于洛阳市汝阳县付店镇的石柱沟下游大步湾附近,工程坝址距付店镇2Km,距汝阳县城公路里程为38Km,距洛阳公路里程为112Km。
距郑州公路里程为170Km,对外交通条件良好。
根据施工期外来物资运输量要求及可能的货源流向,确定汝阳县城是对外交通运输的中转站。
从县城有公路到达工地现场,路面质量尚可。
场交通运输采用公路运输,新建场内施工干线道路3.40Km,临时道路支线2Km。
1.7施工供电、供水
华东电网110kV高压线路从汝阳县城经过,汝阳至付店有35kV高压线路,付店有35kv/10kv变压站,电力资源丰富。
工程电源从付店乡10KV线路T接引来,T接点距水库右坝肩约2Km。
采用LGJ-50架空线路引至水库右坝肩管理房附近。
大坝上游围堰施工期蓄水作为水源地,通过泵站抽水至右坝山顶蓄水池,然后沿2#施工到路边埋管自流至施工营地蓄水池。
1.8主要工作内容
⑴大坝工程;
⑵引水管道及出口控制阀;
⑶其他临时工程。
1.9主要建筑材料
水泥、粉煤灰、钢材、砂采用外购,块石尽量利用开挖料,粗骨料采用外购和自制相结合,以保证施工供应强度为准。
1.10工期要求
计划2008年1月28日进场,2008年6月30日达到713m高程,2008年9月30日达到734m高程。
2施工管理组织
2.1机构框图
2.2管理职责
我局拟在施工现场组建“河南省水利第二工程局石柱沟水库施工项目经理部”,实行项目法施工管理。
项目经理对整个工程的质量、安全、进度、文明施工全面负责。
项目经理部下设五科二室及四个工区,其职责如下:
工程科:
按照施工规范及工程施工技术条款制定经济可行的施工方案、施工进度及细则;负责处理工程施工技术问题,为工程施工提供技术支持;负责施工安排和调度、劳动力及机械调配、工程结算、现场协调;负责工程施工的技术资料整理、签认、保存、移交。
质检科:
按照质量保证体系要求,制定施工质量保证计划(措施),并组织实施。
贯彻实施我局质量方针、目标。
实施项目现场施工质量检查职能,把好质量关,负责检验和试验,不合格的控制、检验和试验的控制、试验和试验状态控制、产品标识和可追溯性控制,参加质量事故分析鉴定,收集、上报质量情况报表,实施工程阶段的质量检查验收。
负责质量体系的运行和经常性自检工作,组织质量体系要素的开展,协同有关单位、部门进行质量标准的宣传、培训,推动质量管理工作的开展。
试验室:
负责本工程全面试验工作,包括计量器具的定期检验、原材料和半成品质量检验和复验、建立试验档案、填写试验纪录和出具试验报告、检测设备和仪器的保管和维修、本单位人员管理等。
物机科:
为项目经理提供施工设备及工程材料计划,负责机械设备的调运、维修保养、管理及工程材料、机械配件、油料及其它材料的采购、运输、管理及发放。
为工程施工的顺利实施提供物资、设备保证。
提供符合质量要求的设备和材料,并为竣工验收提供材料和永久设备的必要的质量证明材料。
财务科:
负责财务的收支和核算、工程的盈亏分析,实施项目施工成本的控制以及项目的资金管理工作。
提供工程资金需求,在资金管理方面对项目经理负责。
安保科:
负责施工现场的安全检查和监督职能;负责施工现场的安全生产、治安保卫、民事调解等工作。
在施工安全方面对经理负责。
办公室:
负责精神文明建设及日常的行政事务工作,人事劳动管理,协助经理部做好职工的思想政治工作和处理好各方关系等工作。
土方工区:
负责本标段土方开挖和回填的施工等。
水电工区:
负责工程生产和生活用电、用水的供应及保障,保证安全用电,施工用水的可靠。
建筑工区:
负责本标段的挡水工程、边坡处理、交通工程、房屋工程和其他建筑工程等工作。
安装工区:
负责本标段的机电设备和金属结构设备及安装工程。
2.3管理和技术人员
拟投入本项目工作的主要人员专业配备包括:
水工、地质、测量、质检、施工、机械、爆破、试验、机电、金结、经济、会计、政工、保卫等专业齐全的技术和管理人员,其中,高级职称人员2人,工程师10人,助理工程师15人,技师160人。
3施工总体布置
在施工布置上采用总承包人的成果,根据本工程的施工征地范围、场地条件及施工方法,进行本工程施工临时设施布置。
营地建设满足环境保护及文明施工的要求,根据现有地形条件进行施工布置,施工区和生活区分开布置,施工辅助工厂根据现有条件分开布置,以减少场内运输。
⑴施工交通:
永临结合,修筑永久及场内施工临时道路,并在施工期进行维护和管理,成果如下表:
场内干线公路特性表
道路编号
起止点
道路长度(Km)
路面宽度(m)
道路等级
路面结构
1#道路
A点至坝址
1.4
6.5
矿Ⅲ级
碎石路面
2#道路
B点至右坝肩
0.8
6.5
矿Ⅲ级
碎石路面
3#道路
C点至坝址
0.4
6.5
矿Ⅲ级
碎石路面
4#道路
D点至坝址
0.8
6.5
矿Ⅲ级
碎石路面
合计
⑵生产、生活设施:
混凝土拌和站、钢筋加工厂、木工加工厂、材料仓库、人工骨料加工系统、预制厂、停车场等;办公室、宿舍、食堂、现场试验室、公共安全、文明施工等房屋建筑及设施;成果如下表:
生产生活设施特性表
序号
项目名称
生产能力
建筑面积(m2)
占地面积(m2)
1
人工骨料加工厂
200t/h
1300
14000
2
混凝土拌和系统
180m3/h
1200
7000
3
钢筋加工厂
2t/班
300
1600
4
木工加工厂
7m3/班
200
1000
5
混凝土预制厂
7m3/d
200
1000
6
机械停放保养厂
200
2000
7
施工供电
1445Kva
300
700
8
施工供水
108m3/h
500
2940
9
综合仓库
1000
4000
10
生活区
520人
4200
8400
合计
⑶渣场:
在大坝下游布置两处渣场,其特性如下表:
渣场特性表
序号
项目名称
堆渣高程(m)
渣场容积(万m3)
堆渣量(万m3)
占地面积(万m2)
1
1#渣场
696~704
16.90
15.87
3.76
2
2#渣场
700~705
4.70
4.55
1.56
合计
⑷施工供电
①主要用电设备额定功率估算
主要电动设备额定功率估算表
序号
机械名称
使用台数
额定功率Kw
总功率Kw
使用部位
一
生产生活营地
480
1
混凝土拌合站
2+1
290
2
钢筋设备
4
60
3
模板加工设备
2
40
4
生活用电
50
5
机修设备
40
二
人工骨料加工厂
390
1
破碎
6
280
2
筛分
3
60
3
堆存
15
50
三
施工现场
250
1
抽水设备
5
60
2
基础工程设备
2
90
3
其他设备
4
100
合计
1120
②施工变压器容量估算
P容=K×∑P/cosφ
式中P--------施工供电高峰负荷时的有功功率,Kw
K-------需要系数,取1.05
cosφ----功率因数,取0.8
P容=1.05×480/0.8=630Kva、512Kva、328Kva。
根据变压器估算容量,本工程计划在施工生产营地配备1台S9-630/10型变压器、在人工砂石骨料场配置1台S9-500/10型变压器、在右岸坝头配置1台S9-315/10型变压器。
③砂石骨料厂从付店乡直接架线至变压器,场内施工输电线路主导线按照容许电流和容许压降进行设计,并使之满足架空敷设铜导线的机械强度要求为原则选择。
④备用电源,采用柴油发电机组,在生产生活营配置2×200Kw,在右坝头配置120Kw,在人工骨料加工厂配置200Kw,总计720Kw。
⑸施工供水
①施工生产用水量为:
q1=K1×Q1×N1×K2/(16×3600)
式中q1------施工工程用水量,m3/s
K1-----未预计的施工用水系数,取1.1
Q1-----每天完成的工程量,取浇筑高峰强度为548.9m3/d
N1-----混凝土施工用水定额,取1.9m3/m3
K2-----施工现场用水不均匀系数,取1.5
q1=1.1×548.90×1.9×1.5/(16×3600)=2.99×10-2m3/s
②生活、管理区用水量为:
q2=P1×N2×K2/(24×3600)
式中q2-----生活用水量,m3/s
P1-----施工现场高峰期昼夜施工平均人数,取500人。
N2-----每人昼夜生活用水量,取0.1m3/d
K2-----生活用水不均匀系数,取2
q2=500×0.1×2/(24×3600)=1.16×10-3m3/s
③因为生活用水的需求量较小,生产用水量较大,为满足消防用水需要,临时供水应比较有保证,抽水设备采用同步工作制,取水构筑物及抽水设备设计的供水流量取3×10-2m3/S。
4施工进度规划
2008年1月28日按照总承包方的要求组织进点;
2008年1月29日至2008年2月15完成施工营地建设,施工供电工程、机械设备及人员全部到位,完成进场道路路基工程;
2008年2月16日,主体工程开工;
2008年2月16日至2008年4月15完成岸坡及河槽段土石方开挖工程;
2008年4月16日至2008年6月30日完成713高程以下坝体工程、导流底孔工程和永久道路路基工程;
2008年7月1日至2008年9月30日完成734以下坝体工程;
2008年10月1日至2008年12月31日完成749以下坝体工程、度汛坝体缺口封堵和坝基灌浆工程;
2009年1月1日至2009年5月31日完成753以下坝体工程,完成坝体封顶、金属结构安装、导流底孔封堵和和蓄水安全鉴定相关的工作;
2009年6月1日至2009年9月30日完成坝顶交通桥、永久道路路面工程和房屋建筑工程;
2009年10月1日至2009年10月31日完成其他附属工程和尾工处理;
2009年11月1日,工程全部完工;
总工期:
2008年1月28日至2009年11月28日,共671日历天,22个月。
主体工程形象进度如下图示:
5主体工程施工方法
5.1施工导流
⑴基坑排水:
坝基覆盖层分层开挖的同时开挖基坑排水沟和集水井,基坑渗水通过排水沟汇集到集水井,然后用离心泵抽排至下游河道。
⑵施工导流:
采用坝底导流底孔进行导流,导流底孔设计标准采用5年一遇非汛期洪水标准,坝址洪峰流量为27.70m3/s,导流底孔设计结构为单孔,断面尺寸2.5×3.5m(宽×高)。
根据《坝址水位流量关系表》推算,坝址通过非汛期五年一遇洪峰流量时,水位约为700.70m,导流底孔穿过坝体的上下游部分修建梯形断面浆砌块石衬砌明渠,向上游延伸20m,向下游延伸15m,进口处修筑浆砌石重力式挡水围堰。
在基坑施工期间,为防止河道回水进入基坑,在下游修筑挡水围堰,施工完毕后拆除。
导流底孔进口处设安装封堵闸孔,设封堵用平板钢闸门,重约3.5t,埋件重约1.5t。
设计挡水水头18.5m,度汛施工期间导流底孔保持运行通常。
设计过流量计算采用《水力计算手册》(7-1-6)进行校核,导流底孔设计经总承包方批准后实施。
导流底孔平面布置示意图如下:
⑶施工度汛:
2008年汛期之前,大坝计划填筑至713.00m高程,度汛施工采用预留坝体缺口(交替上升)进行度汛,度汛标准根据建筑物等级和规范采用10年一遇洪峰流量标准,设计流量489m3/s,坝体缺口位于3~5#坝段,总长69m。
预留缺口高度为1~2个升层,即3~6m,过流断面207~414m2,具体根据设计流量计算确定,并采取护岸措施避免在泄洪期间对下游河道造成淘刷和冲蚀。
⑷2008年9月30日,大坝填筑至734.00高程,开始填平坝体预留度汛缺口,将库区内水通过导流底孔放空,随后对导流底孔进行下闸封堵。
⑸按照施工规划2009年5月31日坝体封顶,在此之前按照设计文件要求拆除、回填、清理所有不必要的导流工程和设施,大坝开始蓄水初步运行。
5.2土石方开挖工程
⑴主要工程量:
覆盖层开挖23321m3、风化层开挖4096m3、石方明挖69632m3、基础石方开挖8192m3、石方洞挖210m3、总工程量105451m3。
规划工期60天,轮廓开挖强度1757.51m3/d。
⑵覆盖层开挖:
覆盖层开挖之前,首先开挖范围内的区域进行清理,规划好施工弃渣道路。
覆盖层开挖采用1.2~2.0m3挖掘机开挖装15~20t自卸汽车,运至弃渣场。
⑶风化层开挖:
采用1.2~2.0m3挖掘机开挖装15~20t自卸汽车,运至弃渣场。
⑷石方明挖:
自上而下,采用Q50~80潜孔钻机造孔,边坡预裂爆破,按照设计图纸进行梯段爆破开挖,2#岩石炸药,以导爆索组织非电起爆网络进行,清渣采用1.2~2.0m3挖掘机挖装15~20t自卸汽车,运至弃渣场。
渣场压实采用T160推土机平整,20t凸块振动碾压实。
⑸石方洞挖:
按照设计断面尺寸,由外至内,全断面单向掘进,手风钻造孔,光面爆破,人工装渣,斗车外运,循环作业。
采用Y27手风钻,2#岩石炸药,以导爆索组织非电起爆网络进行,渣场压实采用T160推土机平整,20t凸块振动碾压实。
5.3坝体工程
5.3.1总体规划
坝体工程包括:
碾压混凝土131490m3,常态混凝土26900m3,总工程量约158390m3,本阶段主要针对碾压混凝土方案作简要说明。
713m以下坝体,断面最大,估算工程量(常态和碾压)约为20000m3,规划工期75天,平均月施工强度8000m3/月,平均日施工强度267m3/d,日工作小时按10h计算,计划施工强度为267m3/d×1.5/10h=40.05m3/h。
最大仓号位于695m处3#~5#坝段,面积约为44m(宽)×89m(长)=3916m2。
分层厚度按照0.3m计算,整仓浇筑工程量1174.8m3,控制层间间歇时间为8h内覆盖完毕。
在施工过程中需要采取必要措施,保持常态和碾压混凝土均衡上升。
713~734m以下坝体,总填筑量10万m3,施工月数3个月,为本工程最大月施工强度,即3.33万m3/月,高峰日强度548.90m3/d。
常态混凝土采用搅拌站拌制,自卸汽车运输,汽车起重机配吊罐入仓,插入式振捣器振捣,溢流面混凝土采用滑模台车,分仓浇筑。
5.3.2原材料
⑴水泥:
按照设计要求、有关国家标准及《水工混凝土试验规程》SD105—82规定的方法进行试验,并对水泥品种及标号和掺合料的品质、掺量进行技术经济论证。
⑵掺和料:
为改善碾压混凝土性能,节约水泥用量,降低水化热温升,在碾压混凝土中掺加粉煤灰。
粉煤灰选用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰质量应符合GB1596-1991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中规定的标准。
⑶外加剂:
为了改善碾压混凝土的工作性能,提高混凝土抗冻、抗裂、抗渗性能,需在碾压混凝土中掺入符合设计要求的外加剂。
使用外加剂时需做外加剂对水泥和掺和料的适应性试验,凝结时间及安定性正常的才可以使用。
高温季节施工时,拟掺入少量的MgO,以补偿碾压混凝土的温降收缩,提高碾压混凝土的自身抗裂能力、减少裂缝的发生。
⑷粗骨料:
采用人工粗骨料,最大粒径不大于80mm,连续级配。
⑸砂:
碾压混凝土使用人工砂或洁净河砂,颗粒级配良好,细度模数宜控制在2.2~3.0之间。
⑹拌和用水:
凡符合国家标准的生活饮用水,均可拌制碾压混凝土。
5.3.3混凝土配合比设计
根据碾压混凝土的设计标号(强度等级)、强度保证率、抗渗、抗冻标号等。
确定水胶比、掺合料掺量、浆砂比、砂率、外加剂进行配合比初步设计,进行试拌调整及实验室配合比确定。
5.3.4工艺试验
通过现场工艺试验确定碾压混凝土拌合工艺参数、碾压施工参数(运输、平仓方式、摊铺厚度、碾压遍数、振动行进速度等)、骨料分离处理措施、层面处理技术措施、成缝工艺、变态混凝土施工工艺等,同时验证室内选定配合比的可碾性和合理性、常温季节碾压混凝土质量控制标准和措施,确定碾压混凝土施工配合比。
主要内容包括:
碾压混凝土配合比验证试验(可碾性综合评价、VC值试验、凝结时间测定、压实容重测定、力学性能指标测定);施工工艺、工法试验(投料顺序试验、拌和时间试验、拌和均匀性试验、检测选定)、碾压混凝土运输试验、铺料和平仓试验、碾压遍数试验、层间允许间歇时间试验、层面处理试验、变态混凝土施工工艺试验
5.3.5资源配置
⑴砂石骨料生产系统配置
为满足碾压混凝土高强度填筑施工要求,原材料成品必须有足够的储备,一般备料量应经常保持日平均填筑量的5~7倍。
砂石料生产系统主要根据粒径、级配要求和混凝土浇筑强度具体确定。
砂石骨料系统的生产能力按下式计算:
Qh=KQ/T
式中Qh—系统小时生产能力,t/h;
K—生产过程中的损耗系数,一般取1.1—1.2;
Q—高峰月混凝土骨料用量,33300×1.5×1.6=79920t;
T—月生产小时数,h(一般按一个月25d、一天20h计)。
Qh=183.82t/h,规划人工砂石料加工系统产能为200t/h。
⑵混凝土生产系统配置
生产系统应根据实际施工强度和最大仓面入仓强度需要,综合最大骨料粒径选用相应容量的搅拌机。
根据前述混凝土浇筑强度综合计算成果,选取最大仓号作为混凝土生产设备配置依据。
其要求入仓强度按下式计算:
Q=(δ×F)/(t×K)
式中Q-----入仓强度,m3/h
δ----混凝土分层厚度,0.3m
t-----允许间歇时间,8h
F-----混凝土分层面积,3916m2
K-----时间利用系数,取0.85
Q=(3916×0.3)/(8×0.85)=172.76m3/h
配置2部HL75Y-2F1500混凝土搅拌站,生产率2×72~90m3/h,总产能144~180m3/h。
另外配置:
HZ25混凝土拌和站1部用于拌制常态混凝土,制浆站1部用于拌制纯水泥浆。
⑶混凝土运输设备配置
暂定运距1Km,采用20t自卸汽车运输,自卸汽车数量目前按概算定额进行估算,单车运输能力16.52m3/h,须配置自卸汽车10辆。
⑷平仓设备配置
平仓设备选用湿地推土机(120Kw),单机概算定额产能111m3/h,则须配置2部。
⑸振动碾的配置
采用进口双钢轮震动碾(BW202AD)型。
BW70S型手扶式震动碾用于边角部位。
按照概算定额进行配置,面积按照3000m2。
合计配置2部。
⑹冲毛设备的配置
采用高压水冲毛机(最大工作压力30~50MPa),一般情况下,仓面面积在2000m2以内的可配置1台冲毛机,拟采用高压水冲毛机(HCM-MI型)型。
⑺切缝机械的配置
根据经验和现场情况选用,一般1~2台,采用设备型号为HCQ-30型,还可以根据现场机械情况改装。
⑻质量检测仪器
检测碾压混凝土工作度VC值主要采用秒表及VC稠度仪。
检测碾压混凝土压实度采用核子密度仪。
⑼仓面人员的配置
5000m2以内仓面单班人员配置见下表:
5000m2以内仓面单班人员配置
工种
人数
工种
人数
工种
人数
平仓机驾驶员
2
振捣人员
约3
质量控制人员
约5
振动碾驾驶员
3
值班模板工
2
诱导员
约2
切缝人员
3
值班电工
1
仓面指挥长
1
铺浆人员
约3
配合人员
约15
合计
约40
5.3.