红土电站施工组织设计总.docx

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红土电站施工组织设计总

红土电站施工组织设计

施工1031寝室3122

曹惠何锡雯（施工1033）朱雪利

张霞高梅姚青罗婷

1.1施工条件……………………………………………………………

1.2施工导流……………………………………………………………

1.3料场的选择与开采………………………………………………

1.4主体工程施工……………………………………………………

1.5施工交通运输………………………………………………………

1.6施工工厂设施………………………………………………………

1.7施工总布置…………………………………………………………

1.8施工总进度…………………………………………………………

1.9主要技术供应………………………………………………………

1.10附图目录……………………………………………………………

1.1施工条件

1.1.1工程条件

1.1.1.1施工场地

红土水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州松潘境内的岷江河右岸一级支流小姓沟沟上游梯级开发的第三极上，小姓沟口镇江关有成都至松潘的公路相通，工程建设区距成都339km，距松潘县城约92km，沟内有混凝土路面公路，工程建设区交通较好。

坝址上、下游、渠线两侧和厂区，可供弃碴、生活、辅助企业和仓库等布置用地的面积及利用条件，详见表8.1-1。

表8.1-1可供施工场地及利用条件表

序号

场地名称

场地位置

场地面积

m2

距坝轴线距离

km

可利用时间

用途

一

首部枢纽

1

拦河闸

溶凸特沟与小姓沟交汇口以下约处下游约70m左右的小姓沟上

枯水期用来拦截河道，抬高水位。

洪水期则开闸泄洪，控制下游流量。

2

进水闸

控制引水流量

3

进水口

二

渠系

1

引水隧洞

在小姓河右岸山体中

2

溢流支洞

3

溢水道

4

调压井

缓解引水管的压力变化

5

压力管道

将压力前池、水库或调压室中的水引入厂房中的水轮机

三

厂区枢纽

1

发电厂房

小姓河电站取水枢纽上游约1.8km处小姓河红土乡左岸的一级阶地上

2

升压站

3

尾水渠

4

生活区

5

防护工程

1.1.1.2工程概况

红土水电站，闸（坝）前正常蓄水位2975.00m，相应库容×104m3，电站装机容量24000kW。

本工程可行性研究报告于年月审查通过，选定坝址为距交汇口下游约80m左右左岸。

电站主要建筑物有：

拦河闸（坝）（包括挡水泄洪闸及非溢流坝）、冲砂闸、进水闸、沉沙池、引水道（包括明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸管等）、前池、压力管道、主厂房、副厂房、变电站、尾水渠。

1.1.1.3施工特点

进水口

根据隧洞进水口的地形、地质条件、进水口水位情况等，确定采用开敞式进水闸作为隧洞进水口型式。

进水闸底板高程2971.50m，闸墩顶部高程2976.50m，侧向取水。

闸室段长7.0m，闸孔尺寸宽×高＝3.5×3.5m。

在闸室前端设拦污栅槽，孔口尺寸宽×高＝5.0×5.0m。

隧洞进口工作闸门采用卷扬式是启闭机控制，拦污栅采用卷扬式启闭机控制。

引水隧洞

本工程引水线路总长度为17071.74m，其中无压洞段长14657.0m。

城门洞形断面，过水断面面积18.29m2。

有压隧洞长2414.74m，过水断面面积12.57m2。

在溢流堰末端下跌2.5mx形成有压水流。

本阶段设计主要研究隧洞纵坡及衬砌方案。

（1）工程布置

隧洞全长17071.74m，根据工程总体布置及运用要求，共设8个施工支洞。

里程桩号分别起点分别为为：

1+243.15，3+358.92，4+948.05，6+765.72，10+464.09，12+695.41，14+643.62，16+509.31。

长度分别为：

134.0m，156.0m，160.5m，257.5m，269.5m，420.5m，365.0m，162.0m支洞总长1925.0m。

在跨瓦洛都沟处，由于该沟较深，无法绕行，其次，若采用跨沟渡槽，工程量太大，采用倒虹吸管，结构复杂，水头损失大，而采用暗涵则克服了上述各种结构的缺点，同时解决了隧洞在该段附近无法布置施工支洞的问题，因此跨该沟采用暗涵结构。

断面形式及尺寸与隧洞相同。

隧洞沿线根据地形、地质条件，共设13个转点，转弯半均为100m，转弯角度分别为15°57′46″，31°45′28″，23°30′14″，14°25′17″，23°34′0″，48°56′13″，37°35′6″，25°25′12″，63°46′12″，44°51′17″，7°17′34″，6°53′19″，71°15′15″。

（2）隧洞纵坡

隧洞根据引水、控制水头损失及调压井布置要求，无压洞段隧洞平均纵坡为1.0/1500，有压隧洞纵坡为7.16/1000。

（3）隧洞衬砌

根据隧洞沿线的围岩类别，由于隧洞沿线地质条件不是很好，隧洞过水断面较大，加上后段为有压运用，因此对洞身进出口段及跨沟段不同的围岩特点分段采用钢筋混凝土衬砌，对其他洞段根据围岩情况分别采用钢筋混凝土、混凝土衬砌，局部采用喷砼衬砌。

具体情况见隧洞纵断面图及横断面图“红电（初）—水—引01～02”。

溢流支洞

利用7#支洞作为溢流支洞，在对应主洞设置溢流堰，堰顶高程2963.00m，堰顶长13.0m，从溢流前沿起通过3.5m长渐变段过渡到溢流支洞标准断面。

溢流支洞纵坡1.0%，宽3.0m，直墙高3.0m，溢流支洞全长365.0m，全断面采用钢筋砼衬砌。

在出口设置5.0m长渐变段，底宽扩宽至5.0m。

以减小单位宽度水流能量，经渐变调整水流分布后流入山沟，通过山沟泄入小姓沟。

调压井

（1）调压井型式

本电站有压引水隧洞部分长2414.74m，设计引用流量16.5m3/s，额定水头177m，结合已有工程的经验，为了减小调压井的尺寸和高度，可采用阻抗式圆筒调压井。

根据地质资料，调压井部位由于地层较薄，做封闭式调压井其顶部稳定性差，工程处理较度较大。

根据地形地质条件，具有修建开敞式调压井或露天式调压井的工程地质条件，调压井地表后坡约13°左右，坡体整体稳定，其承载能力均能满足调压井基础对地基的要求。

综上，在本阶段推荐采用阻抗式圆筒调压井，采用开敞式布置。

（2）调压井尺寸

调压井直径6.0m，实际断面面积为28.26m2,稳定安全系数为1.87。

（3）调压井布置及结构设计

经计算及调压井处的地质，地形情况分析后，采用阻抗式圆筒调压井，采用开敞式布置，直径6.0m，底板高程2942.20m，顶部高程2975.10m。

最高涌浪水位2972.10m，最低涌浪水位2949.10m，正常水位2961.55m，调压井高度32.90m，井筒采用钢筋砼衬砌，衬砌厚度1.0m。

具体平面布置和结构尺寸见图：

红电（初）—水—调—01。

压力管道

（1）管道型式选择

压力管道沿前池的山坡斜向小姓河布置，斜坡上半段平均坡度约13°左右，斜坡下半段平均坡度约35°左右，分二段布置，为明敷压力管道，斜坡上半段明敷压力管道镇墩基础置于中生界三迭系西康群上统罗空松多组（T3l）：

灰色（灰绿色）薄～中层状间夹层～块状之钙质石英砂岩、凝灰质砂岩与粉砂质板岩、板岩之不等厚互层的岩体上，斜坡下半段压力管道镇墩基础置于崩坡积堆积之亚粘土夹块碎石层上。

崩坡积层由细粒钙质石英砂岩、凝灰质砂岩、粉砂质板岩、钙质板岩、板岩、结晶灰岩、钙质粉砂岩、粘土质粉砂岩、粘土岩、泥灰岩、砾岩等岩石的块碎石与亚粘土组成，分为亚粘土夹块碎石、块碎石夹亚粘土、块碎石堆积体三类组成，厚度因地形地貌的不同而有所变化，块碎石大小具垂直分带性，粒径一般为0.10～0.40m，厚度约为10～50m，结构疏松，局部具架空现象，不等层分布。

综上所述，其承载能力均能满足墩基对地基的要求。

由于墩基置于不同的地层上，设计上应注意防止管道墩基的差异性变形问题。

但考虑到松散堆积体其组成成份较为复杂，应注意防止墩基的不均匀沉陷问题。

根据管道沿线地形、地质条件，本阶段比较了明管方案和埋管方案，压力管道段由于管线较长，若采用埋管的石方洞挖量很大，并且需要穿过很厚的崩坡积层，施工困难。

管线坡度较缓，采用明管施工较为简单，也具备布置镇墩、支墩的条件，因此本阶段压力管推荐采用明管方案。

（2）管径选择

本电站总装机容量24MW，总引用流量16.5m3/s，额定水头177m。

压力管道主管总长519.94m，两支管总长为27.74m。

结合电站引用流量相应压力管道经济流速和引水线路的地质地形及施工条件分析，拟定三个压力管道管径2.0m、2.2m、2.4m方案分别进行动能经济比较,经计算，选择主管直径2.2m，两台机满发时，管内流速为4.34m/s；支管直径1.4m，管内流速为5.36m/s。

（3）管壁厚度计算

压力管道管壁厚度根据管道各段水击压力值分别计算，管材采用Q345C钢，允许应力明管部分取[σ]=0.55σs钢管焊缝系数取0.9，计算结果明管部分再考虑2mm的锈蚀厚度，并且考虑管道抗外压稳定的因素。

压力钢管壁厚计算结果如下：

管0+000.00～管0+205.04壁厚为16mm；

管0+205.04～管0+346.33壁厚为20mm；

管0+346.33～管0+475.29壁厚为22mm；

管0+475.29～管0+519.94壁厚为24mm；

支管壁厚为20mm；

钢板均采用Q345C。

（4）管道结构设计

压力管道采用一条主管向两台机组供水的联合供水方式布置，岔管采用Y型布置。

管道采用钢管现场焊接安装，管材采用Q345C钢，压力管道全长547.68m，其中主管长519.94m，内径2.2m，2条支管全长27.74m，内径1.4m。

压力管道主管在平面、垂直方向转弯处需设置镇墩，相邻镇墩间直线管段长度超过150m时需在中部加设镇墩，镇墩共计5个，采用C20砼现场浇筑，表层布置温度钢筋，支墩间距8m。

为了减小温度应力等对压力管道的不利影响，镇墩下游侧布置伸缩节，共计5个。

厂区枢纽

厂区枢纽布置

厂址位于小姓河左岸一级阶地，阶地地形较为平坦，阶地长80m左右，宽为40～45m，距小姓电站取水枢纽上游1.8km，场地地面高程2776.00～2776.50m。

场地较开阔，适宜厂房布置。

场地内覆盖0.5～1.0m厚的耕作土，下部为河流冲积之漂卵砾石夹砂层，以主要由滚园状和次滚园状，少数为次棱状或片状漂卵砾石夹砂组成，厂房基础开挖覆盖层后置于砂卵石层上，可满足厂房建筑物对地基的承载与变形要求。

厂区建筑物主要包括：

主厂房、副厂房、尾水建筑物及进厂交通等。

主厂房纵轴线与小姓河水流平行，主副厂房靠山布置，平面上主机间和安装间顺河布置，副厂房紧靠主厂房上游侧布置，尾水平台后接尾水渠。

主变压器、开关站布置在主厂房右侧。

安装间前端设回车场，进厂公路紧邻厂区下游侧，厂区大门直接与与松潘县至黑水县省级公路相接。

1、主厂房

主厂房为地面式厂房，由主机间和安装间组成，平面尺寸32.22×23.02m，其中主机间为21.60×15.00m，安装间为10.6×15.00m，基础置于砂卵石层上。

1）主机间

主机间顺水流方向宽28.43m，垂直水流方向长25.3m，安装2台混流式水轮发电机组，最大单机容量为1.2MW，转轮直径2.8m，设计水头177.0m，单机引用流量16.5m3/s。

机组段建基面高程2761.45m，水轮机安装高程2772.396m。

主机间共分三层：

下层为蝶阀层，地面高程2769.60m，在每台机组上游各设一台蝶阀，并设爬梯通往水轮机层；中间层为水轮机层，地面高程2774.40m，主要布置有吊物孔、蝶阀油压装置、蝶阀操作柜等；上层为发电机层，地面高程2780.31m，内设两台发电机组，调速器、吊物孔等均布置在上游侧，机旁盘及主通道布置在下游侧，楼梯通道置于主机间两端，通向下面水轮机层；行车轨顶高程2788.21m，厂房顶高程2794.01m，设一台QD50/5T的桥式起重机，轨距Lk=13.0m，机组段最大高度27.16m。

2）安装间

安装间位于主机间右侧，长10.6m，宽15.00m，与主机间之间设一道2cm的永久沉陷缝分开，建基高程2773.40m，最大高度25.49m。

共分二层：

上层与主机间不同高，上层地面高程2778.31m，用于机组的安装及检修；下层与水轮机层同高程，布置有中、低压空压机、气罐、转子检修墩等。

进厂大门设于安装间下游侧，尺寸为（宽×高）4.2×4.5m。

3）结构设计

主厂房水轮机以上为C25钢筋砼排架结构。

排架下柱断面0.6×1.0m，上柱断面0.6×0.6m，排架之间用钢筋砼梁连接，厂房发电机层楼板采用现浇板梁结构。

屋面板、屋面梁及排架柱现场浇筑，厂房吊车梁为钢筋砼“T”型梁。

机墩、蜗壳、尾水管均为水下C20钢筋砼结构。

2、副厂房

副厂房长32.22m，宽8.0m，紧靠主厂房布置在主厂房上游侧。

副厂房共分三层，第一层地面高程为2774.40m，为集缆室；第二层地面高程为2780.31m，为高压开关室、低压配电室；第三层地面高程2785.11m，为中控室、通讯室及电工试验室、工具室等。

副厂房采用钢筋混凝土框架结构。

3、尾水建筑物

尾水采用正向出水布置，与原河床相接。

尾水建筑物由尾水平台和尾水渠组成。

尾水平台板宽2孔×2.3m，长5.0m，高程2780.31m。

尾水检修闸各1扇，孔口尺寸5.0×2.0m（宽×高）。

尾水管出口接尾水渠，底高程2768.69m，经6.0m反坡抬高至2771.70m，坡度1:

1。

尾水渠为矩形断面，渠长138.00m，渠宽13.97m，渠顶高程2780.31~2778.31m，两侧边墙厚1.5m，底板厚0.5m。

尾水渠采用C20钢筋砼结构，渠末与下游小姓河水面衔接。

4、进厂交通

厂区大门紧挨松潘至黑水省级公路，进厂公路自安装间上游侧进厂，厂前设回车场，地坪高程2775.81m，厂内新建道路200m，采用水泥路面，直通主、副厂房。

5、厂区排水及边坡支护设计

在厂房开挖坡脚处设置一道排水沟，并沿厂房周边设置排水沟，将厂区雨水等排入尾水渠中。

厂房后坡地表覆盖有几米厚崩坡积块碎石土，地形不等层分布。

厂房后缘边坡岩体风化，表面岩体卸荷较明显，坡面上局部存在潜在楔型失稳体和松动岩块，需采取清坡、锚固、挡护等工程措施。

因厂房后边坡坡度相对较缓，对厂房后边坡2784.61m高程以下坡体按1:

0.75开挖，清除表面覆盖层及下部楔型失稳体和松动岩块，挂网喷20cm厚细石砼防护处理，对2784.61m高程以上坡体按1:

1.5开挖，清除表面覆盖层至基岩面，再采用喷20cm厚细石砼防护处理，并在边坡顶部设置排水沟。

1.1.1.4施工期通航、过木和供水

根据工程概况，特点分析，红土水电站施工中不用考虑通航、过木和供水。

1.1.1.5施工供应条件

（1）天然建筑材料

天然建筑材料包括石料、砂、卵石和土料，其产地、储量、质量及开采条件等列表说明，详见表8.1-5。

表8.1-5天然建筑材料及储量表

材料名称

产地

离坝址距离

km

料场位置

料场高程

m

有用层储量

m3

无用层厚度

m

质量评价

水上

水下

石料

小姓沟沟口砂砾料场

位于闸址下游42km

小姓河左岸岷江左岸漫滩

4.5m

3.0m

运距太远

小姓沟水电站库区砾料场

位于闸址下游18Km

小姓河左右岸漫滩及库尾沉积

4.53m

3.0m

红扎砂石料场

位于闸址下游11Km

小姓河左岸漫滩

4.2m

3.0m

砂卵石料

小姓沟沟口砂砾料场

位于闸址下游42km

小姓河左岸岷江左岸漫滩

4.5m

3.0m

小姓沟水电站库区砾料场

位于闸址下游18Km

小姓河左右岸漫滩及库尾沉积

4.53m

3.0m

红扎砂石料场

位于闸址下游11Km

小姓河左岸漫滩

4.2m

3.0m

土料

小姓沟沟口砂砾料场

位于闸址下游42km

小姓河左岸岷江左岸漫滩

4.5m

3.0m

小姓沟水电站库区砾料场

位于闸址下游18Km

小姓河左右岸漫滩及库尾沉积

4.53m

3.0m

红扎砂石料场

位于闸址下游11Km

小姓河左岸漫滩

4.20m

3.0m

（3）施工用电、供水、修配加工及生活物质供应

提示：

简单介绍:

（1）施工电源情况（电压等级、输电距离、可供容量、供电质量，是否设自备电源）。

（2）水源情况（生活、生产用水来源、水量及水质）。

（3）工程所在地或附近城镇现有的修配、加工能力、运输条件。

（4）工程所在地生活、生产物资的供应条件。

1.1.1.6建设工期

可行性研究报告经审查通过，批准建设总工期为个月，第一台机组发电日期为年月日。

本阶段进一步优化设计，第一台机组发电日期为年月日。

建设总工期个月。

1.1.2自然条件

1.1.2.1水文特性

坝址处控制流域面积848.8km2，径流主要由降雨形成，其次为融雪及地下水补给。

6月至9月为洪水期，11月至3月为枯水期，4月至5月为汛前过渡期，10月为汛后过渡期。

径流年际变化，年内分配，洪枯流量比，水位变幅。

坝址多年平均流量11.78m3/s，历年最小平均流量2.7m3/s，瞬时最小流量m3/s。

实测最大流量23.7m3/s。

每年最大洪水多出现在6月至9月，洪水过程多为单峰。

一次洪水历时一般为3d～5d。

1.1.2.2气候特征

本工程所在地，多年平均气温5.9℃,极端最高气温30.0℃，极端最低气温-21.1℃。

多年平均降雨量723.2mm，最大一日降雨量46.0mm，多年平均蒸发量1127.3mm，年平均相对湿度64%。

霜期145d，无霜期220d，多年平均风速1.30m/s，最大风速15.7m/s，多为SSW向，雷暴日数为50d。

该地区一般在11月中下旬出现初冰，3月中旬开始进入融冰期，基本在4月上旬全河解冻，冰期结束。

气象特征值，详见表1.1-12。

表1.1-12气象特征值表

项目

特征

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

年

降雨量mm

多年平均

6.6

10.9

31.9

60.8

106.6

116.6

101.8

86.2

110.2

71.3

16.1

4.3

723.2

最大一日

5.1

8.1

14.9

22.7

31.6

34.4

38.4

36.9

45.6

25.0

20.0

6.1

45.6

蒸发量mm

平均

49.2

62.0

98.3

116.0

133.9

124.9

131.7

132.3

93.9

79.9

59.1

46.1

1127.3

相对湿度%

平均

51.0

53.0

59.0

62.0

66.0

71.0

73.0

73.0

74.0

71.0

61.0

53.0

64.0

气压hPa

平均

718.1

716.5

717.5

719.1

720.4

720.4

720.2

721.9

723.4

724.1

723.0

720.6

720.4

气温

℃

平均

-4.1

-1.4

2.7

6.5

9.9

12.4

14.5

14.0

11.0

6.6

1.1

-3.1

5.9

最高

19.7

19.4

25.4

28.2

28.3

29.6

30.0

29.4

28.5

15.1

21.4

18.3

30.0

年份

1964

1977

1966

1969

1991

2002

1999

1972

1995

1973

1987

1965

1999

最低

-21.1

-18.1

-17.4

-9.6

-3.9

-2.3

0.4

-1.3

-2.4

-8.7

-18.1

-20.7

-21.1

年份

1961

1966

1986

1969

1965

1961

1965

1965

1978

1986

1972

1982

1961

日照h

平均

166.0

145.0

161.9

163.3

161.5

135.4

153.8

168.1

111.6

136.1

155.6

173.3

1831.7

雷暴d

平均

0.0

0.3

1.9

6.4

9.3

6.9

8.2

6.2

4.8

5.2

0.8

0.1

50.0

风速m/s

平均

1.1

1.4

1.6

1.7

1.7

1.4

1.3

1.3

1.3

1.2

1.1

1.0

1.3

最大

8

8.7

10.0

10.3

15.7

10.7

10.0

11.3

9.7

9.7

8.7

8.3

15.7

1.1.2.3地形、地质

提示：

重点概述首部枢纽的地形（岸坡、河谷形态、河道宽度、主流方向、漫滩及阶地的分布）和地质（地层岩性、地质构造、岩体风化、物理地质现象、水文地质条件、岩土体的主要物理力学性质）条件。

简述引水建筑物（重点为长隧洞和大渡槽）和厂房的地形、地质条件。

1.2施工导流

1.2.1导流标准

1.2.1.1导流建筑物级别

红土电站

标准

工程等别

Ⅳ等

主要建筑物级别

4级

次要建筑物级别

5级

闸址设计洪水标准

50年一遇

闸址校核洪水标准

300年一遇

厂址设计洪水标准

50年一遇

厂址校核洪水标准

100年一遇

1.2.2导流方式

红土电站的导流方案选择全段围堰，隧洞导流

1.2.3导流建筑物设计与施工

1.2.3.1围堰工程设计

围堰工程包括导流各期的上、下游横向围堰和纵向围堰。

（1）堰型选择

堰型的选择主要考虑了防渗、抗冲刷的基本要求，要方便施工，易于拆除，研究了利用永久工程的开挖弃料的可能性，以及地形、地质条件等因素，拟定了梯形、拱形堰型进行技术经济比较。

认为梯形土石围堰形式在技术上可靠，难度不大，施工比较方便，造价，经济合理，故作为选定的围堰形式。

提示：

若各期的围堰形式及同期的上、下游围堰、纵向围堰形式各不相同，则应分别进行比较和论述，进行选择。

（2）围堰稳定和应力分析主要成果

提示：

列出各类围堰稳定和应力分析所采用的基础资料数据和参数；抗倾安全系数；抗滑安全系数；基底应力成果。

（3）防渗措施

1）基础防渗

围堰基础为土石，为保证基坑内旱地施工，需对地基进行防渗处理。

就水平防渗与垂直防渗两种方式，经对防渗效果、可靠性、施工质量、造价和工程进度