地下工程课程设计大坝基坑开挖施工组织设计.docx
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地下工程课程设计大坝基坑开挖施工组织设计
《地下工程》课程设计
**坝一级水电站
大坝基坑开挖施工组织设计
学院：
资源与环境工程学院
专业：
姓名：
学号：
指导教师：
年月日
1、概述
1.1工程概况
1.2外部协作条件
1.3施工区自然条件
1.4施工区工程地质条件
2、施工总体布置
2.1施工场地布置
2.2施工道路布置
2.3供电线路
2.4供水系统
2.5压气系统
2.6洒水除尘系统
2.7混凝土供应系统
3、施工进度计划
3.1施工总进度编制原则
3.2项目控制施工进度
3.3施工进度指标
4、大坝边坡（基坑）开挖方案
4.1大坝工程简介
4.2开挖岩体结构及力学参数
4.3边坡（基坑）设计
4.4边坡（基坑）开挖方案及施工机具配置
4.5边坡（基坑）支护方案及施工机具配置
4.6边坡（基坑）施工作业循环图表
5、施工质量保证体系及措施
5.1质量体系概述
5.2质量管理组织机构
5.3过程控制
5.4检验和试验
6、施工安全保证体系及措施
6.1安全工作目标
6.2安全管理制度
6.3施工安全保证措施
《地下工程》课程设计附图（参考）
1、施工区地形地质图（1:
500）
2、施工场地总布置图（1:
200）
3、边坡（基坑）开挖方案平、剖面图（1:
100）
4、其他图件
1、概述
1.1工程概况
枕头坝一级水电站为大渡河干流水电梯级调整规划的第十九个梯级，位于大渡河中下游乐山市金口河区的核桃坪河段上，上游距离深溪沟电站25km，汉源85km，雅安241km，成都380km；下游距离枕头坝二级电站4.1km，金口河区4.7km，峨边44km，乐山138km，成都260km。
工程区左岸有成昆铁路经过，附近分布有乌斯河、关村坝及金口河火车站。
另外还有306省道从左岸坝肩及库区通过，交通条件优越。
电站以发电为主，兼顾下游生产生活用水。
水库正常蓄水位624.00m，相应库容为0.435亿m3，总库容0.469亿m3，为径流式电站。
坝址处控制流域面积73057km2，多年平均流量1360m3/s，坝址处枯水期河面高程589m~590m。
电站采用堤坝式开发，坝顶高程626.00m，坝顶总长357.20m，最大坝高86m，电站装机容量720MW（4×180MW），保证出力206MW，年发电量为32.90亿kW·h，年利用小时数4569h，为二等大
（2）型工程。
枢纽建筑物由左岸非溢流坝段、河床厂房坝段、排污闸及泄洪闸坝段以及右岸非溢流坝段组成。
本工程总工期7年0个月安排，施工筹建期1年，施工准备期2年，主体工程施工期3年4个月，工程完建期1年8个月，第一台机组发电工期为5年4个月。
本工程施工的关键线路为：
场内外交通工程、导流工程和发电厂房工程。
施工总工时1956万工时，施工期高峰人数4000人。
1.2外部协作条件
1.2.1交通情况
枕头坝一级水电站坝址位于大渡河中下游乐山市金口河区的核桃坪河段上，由坝址经上游至汉源、雅安和成都距离分别为85km、241km、380km；经下游至金口河区、峨边、乐山和成都距离分别为4.7km、40km、138km、260km。
工程区现有对外交通条件较好，电站所在河段左岸有306省道通过，右岸有乡村公路可以到达坝址附近，另外还有成昆铁路从左岸经过。
1.2.2主要建筑材料供应
（1）天然建筑材料
工程区域内建筑材料比较丰富，主体枢纽开挖料中岸坡玄武岩弱风化及微新岩体、坝基河床砂卵砾石均可作为混凝土骨料料源，此外卡子岗天然砂砾料场及江沟2#玄武岩料场也可作为混凝土料源。
土料场有位于右岸3#公路旁边的观音庙土料场和位于右岸坝轴线以上，高程900m～950m阶地上的哈叶坪土料场可供选择开采。
（2）外来建设物资
本工程主要建设物资可分别从成都、攀枝花、峨边、乐山、乌斯河中转站等地供应。
上述地点距工地的运距分别为260km（225km铁路+35km公路）、504km（469km铁路+35km公路）、40km（公路）、138km（公路）、85km（公路）。
主要的物资来源情况如下：
钢材：
50%从攀枝花采购，50%由成都市场供应。
水泥：
可由峨边县供应。
木材：
可从峨边县供应。
油料：
由乌斯河中转站供应。
火工产品：
由乐山市供应。
粉煤灰：
由乐山市犍为县供应。
1.2.3施工电源
工程区附近分布有110kV、35kV等电力线路和110kV变电站以及小型水电站等，施工用电条件较好，考虑从电力系统110kV变电站接入工程区设置的变电站，输电线路总长8km。
1.2.4对外通讯
考虑有线和无线通信两种方式，考虑到工程区附近特殊的工矿企业，应以有线通讯为主，并应充分利用金口河区现有的通讯设施。
无线通信利用公网中国移动、中国联通在施工区建立的GSM移动基站；有线通信由业主根据实际需要向金口河区电信部门提出申请，由电信部门承担通讯设施的建设及运行管理工作。
1.2.5施工水源
工程区内大渡河河水可作为生产用水水源，生活用水水源为流入江沟的小河村板厂沟（1#支沟）地下泉水，在板厂沟（1#支沟）沟口位置采用拦水低坝取水，水质较好，流量也可满足生活用水需要。
1.2.6施工场地
坝址左、右岸上游地形较陡，无施工场地布置的条件；坝址左岸下游有重要工矿企业存在，是本工程的敏感因素，故不考虑在坝址左岸下游布置施工场地；右岸下游地形可分为四个梯级，一级为河边滩地，高程在598～610m之间；二级为台地，高程在615～630m之间；三级为台地，高程在700～720m之间；四级为台地，高程在950～1000m之间，各台地间地形较陡。
坝址右岸下游一级滩地有房屋和学校，但该级滩地上游侧的空地没有民房，可作为施工场地利用；二级台地高程在615～630m之间，长约500m，宽约115m，是本工程主要施工布置场地之一；三级台地高程在700～720m之间，面积约6万m2，可作为施工场地利用；四级台地高程太高，道路交通布置困难，不作为施工场地利用。
同时，江沟出口处右岸岸边有一台地，高程在615~630m之间，可作为施工场地使用。
综上所述，本工程施工场地主要利用坝址下游右岸河边滩地及二三级台地。
1.2.8通航及下游用水要求
本工程任务以发电为主，兼顾下游供水。
本工程所涉河段无通航、漂木要求，枢纽下游左右岸分布有重要工矿和市镇，施工期及运行期均有向下游供给327m3/s流量的供水要求。
1.3施工区自然条件
1.3.1气象
坝址河段处于大渡河中下游，属四川盆地亚热带湿润气候区。
河谷地区四季明显，年平均气温一般为13～18℃，最低气温一般-5℃左右，最高气温多发生在7、8月，年蒸发量达1200～1600mm（口径20cm蒸发皿观测值），年平均相对湿度为70%左右，多年平均年降水量在1000mm左右。
据峨边县气象站历年气象要素统计，多年平均气温16.4℃，极端最高气温在35.7℃，极端最低气温-3.2℃，多年平均年蒸发量1209.8mm（口径20cm蒸发皿观测值），多年平均相对湿度76％，最大风速17.3m/s，多年平均年降水量837.5mm，历年最大日降水量157.4mm。
峨边县气象站气象要素统计见表1-3-1。
表1-3-1峨边县气象要素统计表
项目\月份
一月
二月
三月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
全年
降水
多年平均年降水量（mm）
3.5
8.2
18.6
64.3
87.2
117.5
199.9
179.7
87.7
48.3
19.3
3.4
837.5
最大日降水量（mm）
4.4
12.2
19.0
51.2
49.8
94.4
157.4
106.8
57.7
32.4
28.5
5.6
157.4
降水
日数
=0.1mm
5.6
8.5
12.1
15.3
18.1
17.7
17.5
16.3
18.7
16.1
9.9
5.9
161.7
=10.0mm
0
0.1
0.2
1.6
2.4
3.6
5.3
5.3
2.6
1.3
0.3
0
22.6
=25.0mm
0
0
0
0.3
0.4
0.8
2.2
2.2
0.3
0.1
0.1
0
6.3
=50.0mm
0
0
0
0.1
0
0.3
0.8
0.6
0.1
0
0
0
1.8
气温（℃）
多年平均
6.9
8.2
12.0
17.0
20.8
23.2
25.1
24.9
20.9
17.2
12.6
8.3
16.4
历年极端最高
20.5
23.4
28.8
33.3
35.7
35.4
35.3
35.1
32.9
28.2
25.5
23.4
35.7
历年极端最低
-2.8
-2.3
-0.5
3.9
9.8
15.0
16.1
16.1
13.1
4.6
2.2
-3.2
-3.2
相对
湿度
多年平均（%）
73
74
73
72
73
76
79
79
83
81
79
75
76
历年最小（%）
22
26
16
20
15
29
35
25
26
30
28
20
15
风速
（m/s）
多年平均风速
2.0
2.1
2.4
2.4
2.1
1.8
1.9
2.0
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
定时最大风速
9.7
11.7
11.7
12.3
12.7
12.0
11.7
17.3
10.0
13.3
11.3
10.0
17.3
相应风向
2G
NE
NE
ENE
2G
NE
ENE
NNE
NNE
ENE
NE
2G
NNE
蒸发
量
多年平均（mm）
（口径20cm蒸
发皿观测值）
5.30
53.2
92.0
127.0
167.6
137.4
157.6
151.9
84.4
74.8
59.4
51.3
1209.8
1.3.2水文
大渡河是岷江的最大支流，位于青藏高原东南边缘向四川盆地西部的过渡地带，河流发源于青海省境内的果洛山南麓，干流大致由北向南流经金川、丹巴、泸定等县至石棉折向东流，再经汉源、峨边、福禄、沙湾等地，在草鞋渡接纳青衣江后于乐山市城南注入岷江。
干流河道全长1062km，全流域集水面积为77400km2。
枕头坝一级水电站坝址位于泸定～铜街子段的大渡河中游金口河镇附近，流域面积73057km2，主汛期为6～9月，年最大流量多出现在6、7月份，以7月份出现的机会最多。
（1）径流
大渡河流域的径流主要来自降水，其次是地下水和融雪水补给，仅有发源于贡嘎山东坡的田湾河等少数支沟有冰川补给。
由于流域面积大，流域内植被一般较好，地表岩层大多较破碎，裂隙发育，有利于降水下渗，故流域调蓄能力较大，因此大渡河流域径流具有丰沛稳定和年际变化小的特点。
坝址径流成果汇总见表1-3-2。
表1-3-2坝址径流成果汇总表
名称
项目
设计值（m³/s）
统计参数
P=5%
P=50%
P=95%
均值
Cv
Cs/Cv
枕头坝一级
年（5月～翌年4月）
1660
1350
1080
1360
0.13
2
枯期（11月～翌年4月）
651
546
453
548
0.11
2
（2）洪水
大渡河洪水是在上游融雪基础上加中下游暴雨洪水组成。
由于流域面积大、雨区分散、降雨多连续发生，因而往往形成多峰洪水，洪水过程肥胖，涨落变幅小、底水高、持续时间长，中、下游地区受到青衣江、马边河暴雨区的影响，暴雨出现机会较多，多发生短历时强降水，形成的洪水过程陡涨陡落，峰高量相对不大。
枕头坝一级天然条件及受瀑布沟调洪影响后的设计洪水成果见表1-3-3。
表1-3-3枕头坝一级洪水成果
频率
P=0.1%
P=0.2%
P=0.5%
P=1%
P=2%
P=5%
P=10%
P=20%
流量（受瀑布沟影响）
10800
10500
10100
9400
8150
6600
6080
5530
流量（天然）
11500
10900
10100
9430
8780
7890
7180
6420
（3）设计洪水
根据施工分期需求，将施工时段分为11月~3月、11月~4月、11月~5月、10月~5月四种时段考虑。
其天然条件和受瀑布沟水电站影响后的成果见表1-3-4和表1-3-5。
表1-3-4枕头坝一级施工洪水计算成果流量单位：
m3/s
施工时段
各种频率设计值（m3/s）
2%
5%
10%
20%
1月～3月
806
707
629
549
4月
1390
1240
1120
997
5月
3580
3130
2770
2410
6～9月
8780
7890
7180
6420
10月
3870
3480
3170
2830
11月
1680
1550
1450
1340
12月
942
880
829
772
表1-3-5受瀑布沟电站影响的枕头坝电站分期洪水（6台机满发）
施工时段
各种频率设计值（m3/s）
1%
2%
5%
10%
20％
1月～3月
2520
2510
2510
2510
2510
4月
2910
2870
2810
2750
2680
5月
3570
3540
3370
3230
3070
6～9月
9400
8150
6600
6080
5530
10月
4160
3940
3530
3200
2840
11月
2830
2770
2730
2700
2650
12月
2520
2520
2520
2520
2520
（4）泥沙
受瀑布沟水库拦沙后，河流悬移质颗粒级配成果见表1-3-6。
表1-3-6受瀑布沟水库拦沙后悬移质颗粒级配成果表
粒径级（mm）
0.007
0.01
0.025
0.05
0.10
0.25
0.5
1.0
3.0
小于某粒径沙重百分数（%）
12.7
17
30.8
46
65.6
84.8
96.4
99.6
100
（5）水位流量关系
表1-3-7枕头坝一级水电站坝厂址水位流量关系表
水位（m）
流量（m3/s）
水位（m）
流量（m3/s）
587.5
302
595
4330
588
380
595.5
4790
588.5
507
596
5270
589
687
596.5
5760
589.5
878
597
6260
590
1090
597.5
6770
590.5
1320
598
7300
591
1570
598.5
7850
591.5
1840
599
8440
592
2120
599.5
9070
592.5
2410
600
9730
593
2720
600.5
10420
593.5
3070
601
11130
594
3460
601.5
11880
594.5
3880
602
12650
（6）水位库容关系曲线
表1-3-8枕头坝一级水电站水位-面积、水位-库容关系曲线
水位（m）
面积（km2）
库容（亿m3）
水位（m）
面积（km2）
库容（亿m3）
590
0.00
0.000
610
1.47
0.144
592
0.10
0.001
612
1.60
0.175
594
0.30
0.005
614
1.86
0.209
596
0.44
0.012
616
2.02
0.248
598
0.56
0.022
618
2.18
0.290
600
0.76
0.035
620
2.37
0.336
602
0.86
0.051
622
2.47
0.384
604
1.01
0.070
624
2.64
0.435
606
1.16
0.092
626
2.71
0.489
608
1.33
0.116
628
2.80
0.544
（6）江沟水文条件
表1-3-9江沟渣场洪水流量成果表单位：
m3/s
位置
各种频率设计值（m3/s）
1%
2%
3.33%
5%
10%
20%
江沟渣场
543
466
420
366
293
221
表1-3-10江沟渣场左岸1号支沟洪水流量成果表单位：
m3/s
位置
1%
2%
3.33%
江沟渣场左岸1号支沟
90.6
79.3
72.3
表1-3-11江沟排水洞进口水位流量关系表
水位（m）
流量（m3/s）
水位（m）
流量（m3/s）
水位（m）
流量（m3/s）
720
0.7
722.1
148
724.2
491
720.1
2.4
722.2
160
724.3
512
720.2
4.9
722.3
172
724.4
534
720.3
8
722.4
185
724.5
556
720.4
11.7
722.5
198
724.6
579
720.5
16
722.6
212
724.7
602
720.6
20.8
722.7
226
724.8
626
720.7
26
722.8
241
724.9
650
720.8
31.8
722.9
256
725
675
720.9
38.1
723
271
725.1
700
721
44.8
723.1
287
725.2
726
721.1
51.9
723.2
303
725.3
752
721.2
59.6
723.3
320
725.4
779
721.3
67.6
723.4
337
725.5
806
721.4
76.1
723.5
355
725.6
834
721.5
85.1
723.6
373
725.7
862
721.6
94.4
723.7
391
725.8
891
721.7
104
723.8
410
725.9
920
721.8
114
723.9
430
726
950
721.9
125
724
450
722
136
724.1
470
表1-3-12江沟排水洞出口水位流量关系表
水位（m）
流量（m3/s）
水位（m）
流量（m3/s）
水位（m）
流量（m3/s）
612.5
9.57
613.5
191
614.5
532
612.6
18.8
613.6
219
614.6
574
612.7
30.4
613.7
248
614.7
617
612.8
44.2
613.8
279
614.8
661
612.9
59.8
613.9
311
614.9
706
613
77.6
614
344
615
753
613.1
97
614.1
379
615.1
802
613.2
118
614.2
415
615.2
851
613.3
141
614.3
453
615.3
902
613.4
165
614.4
492
615.4
955
1.4施工区工程地质条件
1.4.1地形地貌
枕头坝河段两岸山高路险，河谷狭窄，绝大部分库段岸坡自然坡度达45°～75°，岭谷高差1000m以上，河流发育方向曲折多变，从库尾至道林子段，河流流向为S70°～80°E，河面宽50m～110m，河谷横断面呈“V”型峡谷或嶂谷，其下至官村坝段河流流向总体显现向南凸出的大河湾，其中，道林子至宝水溪段仍属于乌斯河——金口河大峡谷的组成部分，两岸山势高险，冲沟深切，溪水涓涓，河谷狭窄，岸坡自然坡度在50°～70°以上；宝水溪至月儿坝段属于大峡谷的出口部位，两岸山势仍较陡峻，但河床漫滩、阶地较为发育，河面宽100m～150m；月儿坝至官村坝段，河流曲折宽缓，两岸坡度一般在20°～30°，河谷较为开阔，两岸冲沟短小密集，阶地发育，并在河床部位形成小规模冲洪积扇、漫滩。
河面宽度多在150m以上。
本工程推荐上坝址河谷形态为一相对较宽缓的“V”形谷，河流流向由S55°E渐变为S84°E。
枯水期河面高程589m~590m，河水面宽70m~130m，水深7m~9m。
水库正常设计蓄水位624m时，库水面最大宽度160m，坝前最大水深42m。
河谷两岸坡度总体上具有左陡右缓之势，左岸从河水边590m高程至上部1400m高程坡段，坡度45°~35°，上缓下陡，而1400m高程以上至野鸡坪上顶段，则为基岩陡坡，地形坡度在63°以上；坝址右岸从河边至990m高程之间段为陡缓相间的基岩岸坡与覆盖层斜坡所构成，即玄武岩出露段为陡坡，地形坡度55°~60°，主要分布在605m~700m段及730m~990m坡段，而间于其中的覆盖层边坡则多形成缓坡台地，主要由Ⅰ级、Ⅲ级和Ⅴ级阶地堆积物所构成。
在越过近东西向条形山脊后，距右坝肩南侧0.7km~0.9km远处发育1条较大的冲沟——江沟，冲沟发育长度大于10km，两岸地形较为陡峻，冲沟内水力比降在35‰以上。
冲沟汇入大渡河处高程586m，沟内常年流水，并在沟内建有多级小型水电站。
1.4.2工程地质
（1）坝址区
坝址区出露地层主要有前震旦系烂包坪组（Pt2l）、震旦系下统苏雄组（Z1s）、震旦系上统观音崖组（Z2g），在坝址上游及岸坡上部分布有震旦系上统灯影组（Z2d），第四系出露较为广泛，不整合于上述地层之上。
坝址区无大的断层及褶曲构造发育，仅在Ⅰ坝线以上0.7km处发育f14、f15两条小的正断层，横向切割河床，断层面倾向上游，倾角80°~85°，延伸长小于1.0km，宽20cm~40cm，充填部分碎石和粘土，因其远离坝址区水工建筑物，故对工程基本无影响。
坝址两岸出露基岩主要为前震旦系烂包坪组（Pt2l）玄武岩，由于地质环境的改变，岩体暴露于地表后易于风化破碎，但风化深度有限。
坝址区左岸分布有Ⅰ#堆积体，位于坝址区轴线左岸下游岸坡地段，为一覆盖层内部蠕滑形成的堆积体。
底部分布高程位于河床水边线以下3m～5m深范围，顶部高程740m。
在平面上呈不规则扇形状，上部窄，下
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