某某水利工程施工组织设计.docx
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某某水利工程施工组织设计
8施工组织设计
8.1施工条件
8.1.1工程概况
***水利工程位于重庆市合川区境内，是以农业灌溉和城镇供水为主，兼有灌区人畜饮水以及改善生态环境等综合效益。
是合川区华蓥山片区重要的骨干水利工程。
整个工程由***水库工程、灌区工程两部分组成。
***水库工程坝址位于三汇镇元寨村伍家院子处，距三汇镇12km、距合川城区60km。
枢纽工程主要由拦河大坝、泄水建筑物、放水设施等组成。
***水库沥青砼心墙土石坝坝顶高程为282.80m，最大坝高43.9m，坝轴线长322.18m。
该工程主要土建工程量见表8.1-1。
表8.1-1大坝枢纽工程主要工程量汇总表
序号
项目名称
单位
大坝
溢洪道
放水设施
合计
1
土石明挖
m3
139769
57413
329
197511
2
石方槽挖
m3
15422
15422
3
土石填筑
m3
567639
8612
37
576288
4
过渡料
m3
49092
49092
5
沥青砼心墙
m3
6546
6546
6
混凝土浇筑
m3
14775
6032
2192
22999
7
钢筋制安
t
142.6
236.2
156.2
535.0
8
浆（干）砌石
m3
3842
3842
9
帷幕灌浆
m
6794
6794
10
固结灌浆
m
2691
890
3581
11
钢材
t
23.6
8.8
32.4
12
阀门/启闭机
台
1
3
4
注：
放水设施中引水隧洞系利用导流洞改造而成。
8.1.2对外交通
坝址右岸250m高程左右现有一条长约3.5km的简易公路与小沔镇合口塘连通，对其改扩建后，坝址经合口塘与小沔—三汇大件路连接。
可方便地通往三汇镇、小沔镇以及合川城区和重庆市区。
坝址距三汇镇12km，距合川市区60km，交通较方便。
施工时对现有公路进行整治扩建，并修建部分上坝临时公路，即可满足施工要求。
水路经渠江航道，可由合川城区至小沔镇。
8.1.3自然条件
a）地形地质条件
库区地形切割较凌乱，受制于构造与岩性的影响，库周两岸地形形成明显反差。
河床高程240m，两岸夷平面高程290m～360m。
右岸为反向坡，地形较陡，综合坡度约20°～30°，分水岭顶部高程370m～395m，河槽至夷平面地形最大高差约80m，夷平面至分水岭地形最大高差95m；左岸为顺层坡，地形较缓，岸坡坡度与岩层倾角基本一致，约为15°～22°，左岸分水岭顶部高程460m～490m，分水岭与夷平面地形最大高差约140m。
主河槽基本沿构造走向发育，属典型的纵向河谷，左岸支沟（高滩沟）近于垂直主河槽发育，长度约600m，属横向河谷，右岸支沟（烂房子支沟）垂直于主河槽发育350m后，再折转方向，平行于主河槽方向发育450m。
库区主要地层包括第四系冲洪积层、残坡积层和侏罗系中统沙溪庙组地层。
冲洪积层厚0～4m，零星分布在沟谷河槽边。
残坡积层厚0～3m,主要分布于两岸坡地以及沟槽田间地块。
沙溪庙组主要为紫红色泥岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、岩屑长石砂岩。
b）主要水文气象条件
合川区属亚热带湿润季风气候区，具有春早气温多变、夏长干旱频繁、秋短多阴雨连绵、冬迟少霜雪、雨量充沛、湿度大、云雾多、日照少等特征。
***水库所在河流为渠江水系大沔溪的支流代鳌沟，坝址以上属低山区，坡地天然植被较好，水土流失不太严重。
***水库坝址以上集雨面积22.94km2，河长8.57km，河道平均坡降12.3‰。
坝址以上流域无大中型水利工程。
***水库以上无水文、气象测站，根据合川区气象站实测资料统计：
多年平均气温为18.4℃，年内变化较大，极端最高气温44.5℃，极端最低气温-1.7℃。
合川气象站多年平均年降水量为1128mm（1960年～2009年），降水时空分布不均匀，4月～10月降水量平均占全年总量的86%，5月～8月降水量平均占全年总量的56.4%，枯水期12月～次年2月降水量平均占全年总量的5.8%。
工程流域临近的后河流域上有中洞水文站，其流域气候、自然地理及下垫面情况等方面与本工程流域具有一定的相似性。
本次设计选择中洞水文站为***水库径流分析计算的参证站。
有关水文特征参数见表8.1-2～表8.1-5。
表8.1-2水库时段各频率设计洪水成果表单位：
m3/s
时段
频率（%）
2
3.33
5
10
20
4月
26.7
22.0
18.3
12.5
7.46
10月
40.3
32.7
26.9
17.9
10.2
11月～3月
18.1
15.2
13.0
9.27
5.90
5月～9月
259.5
230.8
208.0
169.1
130.0
11月～4月
27.8
23.8
20.7
15.4
10.5
表8.1-3水库库容～水位关系曲线表
水位（m）
库容（万m3）
水位（m）
库容（万m3）
244.5
0.00
270
297
245
0.07
275
549
250
9.1
280
869
255
34.1
285
1222
260
78
290
1708
265
148
表8.1-4水库坝址水位～流量关系曲线表
H（m）
241.0
241.6
242.0
242.6
243.0
243.6
244.0
244.6
245.0
Q（m3/s）
0.0
0.84
2.47
7.28
12.4
23.6
33.8
52.9
69.1
H（m）
245.6
246.0
246.6
247.0
247.6
248.0
248.6
249.0
249.6
Q（m3/s）
99.5
124.0
163.9
196.6
255.7
302.0
383.1
445.1
551.0
表8.1-5不同导流洞径水位～流量关系曲线表
库水位
不同洞径下泄流量m3/s
m
2.5*3.0
3.0*4.0
3.5*4.5
245.5
1.33
1.60
1.86
246.0
3.76
4.52
5.27
247.0
10.64
12.77
14.90
248.0
19.55
23.46
27.38
249.0
29.79
36.13
42.15
250.0
41.98
64.59
81.94
252.0
51.10
81.85
106.70
255.0
62.33
102.43
135.61
260.0
77.51
129.66
173.40
263.0
85.33
143.54
192.55
265.0
90.17
152.09
267.0
94.76
160.19
269.0
99.14
167.89
271.0
103.33
8.1.4建筑材料及水电供应条件
工程建设所需钢材、木材、水泥、汽油、柴油等主要由合川城区或重庆市区供应。
详见表8.1-6。
表8.1-6主要建筑材料表
名称
单位
枢纽工程
渠系工程
合计
备注
水泥
万t
1.1
0.3
1.4
区水泥厂
油料
万t
10.9
2.7
13.6
区石（化）油公司
炸药
万t
8.8
3.5
12.3
--
木材
m3
0.5
0.2
0.7
区木材公司
钢材
万t
0.06
0.04
0.1
区物资局
本工程所需的天然建筑材料主要为混凝土骨料、块石料，坝址附近缺乏天然砂砾石料，但块石料、人工骨料储量较丰富。
根据地勘和试验资料，选定康家村桂溪采石场作为本工程人工混凝土骨料场，该料场已开设多个采石场，并同时生产粗细骨料，生产规模与质量均能满足工程需要，至坝址区运距约13km；选定黄家院子料场为石渣料场，料场位于坝址上游库区内，距坝址约500m；选定库区双河口～干河沟一带部分农田漫滩阶地黄色粉质粘土为土料料场，运距约1.5km。
合川区电网覆盖本区，地方电网电力充足，本工程供电电源可从三汇北支线10kVLGJ-50线上“T”接，距坝址约0.8km，供电质量可以得到保证。
施工供水采用坝址河道作水源，其水质水量均能满足生产生活需要。
8.2施工导流
8.2.1导流标准、导流时段
本工程围堰保护的主体建筑物为3级，根据SL303-2004《水利水电工程施工组织设计规范》，其相应的导流建筑物为5级。
为充分利用当地建筑材料，导流工程挡水建筑物拟采用土石围堰结构型式，则导流建筑物设计洪水标准为5～10年一遇，本工程根据心墙砼土石坝施工特点及工期安排，选择导流标准为10年一遇。
***水库坝址施工分期洪水流量由水文专业提供，如表8.2-1。
表8.2-1***水库坝址施工分期洪水流量表
时段
洪水频率
2%
3.33%
5%
10%
20%
4月
26.7
22
18.3
12.5
7.46
10月
40.3
32.7
26.9
17.9
10.2
11～3月
18.1
15.2
13
9.27
5.9
5～9月
259.5
230.8
208
169.1
130
11～4月
27.8
23.8
20.7
15.4
10.5
根据本工程施工特点和施工总工程安排，1个枯水期内大坝可填筑到临时拦洪度汛高程以上，故本阶段采用一枯抢拦洪的施工方案，选定11月至次年4月作为导流时段，相应的10年一遇洪水流量为15.4m3/s。
8.2.2坝体施工期渡汛标准
本工程大坝选定方案为沥青凝土心墙土石坝，水库正常蓄水位280.50m时相应库容905万m3，汛期坝体施工上升至一定高度相应挡水库容小于1000万m3，按照SL303-2004《水利水电工程施工组织设计规范》的规定，相应坝体施工期临时渡汛标准为20～50年一遇全年洪水。
***坝址不同频率的全年洪水为：
50年一遇洪水，Q=259.5m3/s；30年一遇洪水，Q=230.8m3/s；20年一遇洪水，Q=208m3/s。
为合理安排施工进度，当坝体填筑到不需围堰保护时，其施工期临时渡汛标准为全年50～20年一遇，本阶段选用全年50年一遇的洪水标准设防度汛，洪峰流量为259.5m3/s。
水库施工导流水力特性见表8.2-2。
表8.2-2水库施工导流水力特性表
项目
导流标准
挡水
建筑物
泄水
建筑物
时段
频率
入库流量
（m3/s）
围堰挡水
11月～次年4月
10%
15.4
上下游围堰
导流洞
临时度汛
全 年
2%
259.5
坝体
8.2.3导流方式选择
沥青凝土心墙土石坝施工不宜采用左右两岸分期导流方式，本工程采用围堰一次拦断河床、隧洞导流的方式。
根据施工总进度安排，水库施工导流程序如下：
a）第1年7月份导流工程（导流洞）开工，10月份进行截流，导流洞开始过水并修建上下游土石围堰。
b）截流后的第1个枯水期由上下游围堰挡水，导流洞泄流，基坑内进行坝基开挖及坝体填筑施工。
在第2年汛前，坝体填筑至度汛高程266.00m以上。
汛期由坝体挡水，导流洞泄洪度汛，其它项目全年施工。
c）第2个枯水期由上游围堰和坝体挡水，导流洞单独泄流，到第3年3月底主体大坝全部施工完毕。
d）右岸溢洪道的施工不受度汛水位影响，可全年施工，至第3年的3月底全部完工。
e）第3年的3月进行导流洞封堵，4月开始水库下闸蓄水。
f）第3年4月至12月，完成枢纽尾工。
g）第2年12月至第3年12月，完成渠系工程的施工，总工期为2年6个月。
8.2.4导流建筑物型式、布置及工程量
导流洞断面采用城门洞型。
洞径进行了2.5×3m、3×4m、3.5×4.5m三种洞径的比较，主要以满足抢坝体拦洪渡汛高程合理为前提。
导流洞洞径比较调洪成果见表8.1-3。
表8.2-3导流洞洞径比较调洪成果表
洪水频率（％）
项目
单位
导流洞洞径
2.5×3.0m
3.0×4.0m
3.5×4.5m
2
最大入库流量
m3/s
259.5
259.5
259.5
坝前最高水位
m
267.30
264.75
261.41
相应最大库容
万m3
216.52
144.50
97.77
最大下泄流量
m3/s
95.41
151.02
182.64
5
最大入库流量
m3/s
208
208
208
坝前最高水位
m
265.42
261.37
258.45
相应最大库容
万m3
160.42
97.22
64.41
最大下泄流量
m3/s
91.12
136.17
162.61
从表8.2-3可以看出，3.0×4.0m洞径适中，能满足坝体拦洪渡汛施工导流的要求，2.5×3.0洞径偏小，坝体拦洪渡汛高程偏大；3.5×4.5m洞径偏大，导流渡汛成本会提高。
因此，本阶段结合导流隧洞后期改造作为引水隧洞，洞内敷设安装管道的要求，选择导流洞洞径为3×4m是合适的。
三种洞径方案主要工程量及投资较表8.2-4。
表8.2-4导流隧洞洞径主要工程量及投资比较表
项目
单位
导流洞洞径
2.5×3.0m
3.0×4.0m
3.5×4.5m
土石明挖
m3
16700
17579
19337
石方洞挖
m3
2207
3048
3965
混凝土衬砌
m3
1506
1686
1889
浆砌块石衬砌
m3
1038
1093
1202
回填灌浆
m3
738
879
1028
围堰填筑
m3
12859
10457
5791
导流封堵
m3
145
202
319
水库坝址处河谷两岸平行顺直，单从坝址地形条件看，导流洞布置在坝址左岸或右岸都是可行的。
由于水库右岸坡临坝肩的山包选定为坝体石渣料场，且溢洪道也布置在右坝肩，如果导流洞布置在右岸，导流进出口位置受施工干扰大，且线路较长，综合考虑，选择导流洞布置在坝址左岸坡的方案。
本阶段导流洞布置：
进口底板高程245.00m，出口底板高程243.30m，洞身长170m，坡降1.0%，进口和出口明渠长分别为33m和185.74m。
为避免导流洞出口对左岸冲沟的影响，同时减少进出口明挖工程量，导流洞出口明渠段设一段圆弧转弯。
导流洞断面尺寸为3m×4m（宽×高），城门洞型，顶拱中心角180°，半径1.5m。
由于隧洞埋深较浅，隧洞穿越岩层为弱风化岩石，属Ⅳ类围岩为主，而隧洞走向与岩层走向近于平行，受岩层层面、裂隙组合相互切割均不利于围岩稳定。
根据围岩地质条件和运行期导流洞洞内流速，结合后期改建为引水洞的需要，导流洞进行全断面钢筋混凝土衬砌，厚度0.3m。
围堰型式为过水土石围堰，堰顶高程按SL303-2004《水利水电工程施工组织设计规范》确定。
本工程波浪爬高为0.32m，围堰安全超高按《水利水电工程围堰设计导则》（DL/T5087-1999），本工程围堰为Ⅴ级，安全超高为0.5m。
上游土石围堰顶部高程249.60m，顶部宽度6m，围堰高度6.6m，采用土石过水围堰形式，上游迎水面边坡为1:
2.0，下游背水面边坡为1:
1.8，堰壳由开挖石碴堆积而成，中部设粘土心墙防渗，堰顶采用50cm厚混凝土面板防护，背水面采用钢筋块石笼护面。
下游土石围堰顶部高程243.80m，顶部宽度6m，围堰高度4.8m，围堰顶长31m。
上游边坡为1:
1.8，下游背水面边坡为1:
2.0。
堰壳由开挖石碴堆积而成，中部设粘土心墙防渗。
***水库施工导流主要工程量汇总见表8.2-5。
表8.2-5***水库施工导流主要工程量汇总表
项目
单位
围堰
导流洞
合计
土石明挖
m3
5498
17579
23077
石方洞挖
m3
—
3048
3048
混合石渣填筑
m3
10457
1162
11619
粘土心墙填筑
m3
2313
—
2313
浆砌块石
m3
541
1093
1634
混凝土衬砌
m3
—
1686
1686
喷射混凝土
m2
—
1386
1386
锚杆φ25（L=2.5m）
根
—
132
132
钢筋、钢材
t
4.3
32.8
37.1
回填灌浆
m2
—
879
879
围堰拆除
m3
6710
—
6710
8.2.5截流
根据施工总进度安排，截流时间安排在开工后的第1年10月份。
按《水电工程施工组织设计规范》规定，截流流量标准采用截流时段5年～10年一遇月或旬的平均流量。
本工程拟采用10月份5年一遇，相应的流量10.2m3/s作为截流设计流量。
截流采用单戗立堵方式自右岸向左岸截断河流，本工程水库截流流量较小，截流简单，截流抛投料利用石渣、块石等开挖料即可。
8.2.6下闸蓄水
根据施工总进度安排，下闸时段选为第3年3月底，由导流洞进口下闸，水库开始初期蓄水。
下闸流量选为3月5年一遇月平均流量5.9m3/s。
8.2.7渠系建筑物施工导流及基坑排水
渠系工程各建筑物施工时，设计考虑根据各自地形情况，在涵洞、渡槽和需引流的其它地方，采用简易排水导管或引流或抽排，以解决施工排水问题。
初期排水时段为上游土石围堰闭气后的2d内。
初期排水强度=基坑积水（包括覆盖层含水）+降雨+围堰渗水+其它途径来水。
第一阶段初期排水按2d排干基坑，其排水强度较小，设备配置与经常性排水同为2台IS100，抽水时为便于排干基坑，在基坑上下游各搭设一固定抽水平台排水，坝枢工程拟采用2台IS100型抽水泵排水。
经常性排水为基坑施工时段的排水，主要有堰体渗水、大气降水及施工用水等。
经计算，大坝基坑经常性排水强度为94m3/h。
为了保证大坝填筑正常施工，在大坝前修筑集水坑，集水坑上设置抽水站。
坝枢工程：
布置二台（一用一备）WQ型潜水泵，可将基坑渗水排至下游，以保证施工。
为了防止降雨时地面径流进入基坑增加排水量，应在基坑外缘挖排水沟或截水沟，以拦截地面水。
沟宽与沟深不小于0.5m，底坡不小于2‰。
同时，基坑外地面排水系统和道路排水系统相结合，以便自流排水，以降低费用。
8.3料源规划与开采
8.3.1粘土料料源
作为围堰用粘土料，用量少。
根据地质调查，可选择选择库区双河口～干河沟一带部分农田的覆盖土层作为本工程所需土料。
在距离坝址800m～1500m范围出露，主要为上部灰色耕植土和下部为黄褐色低液限粉质粘土组成，呈可塑～软塑状，厚度1m～4m，估计可用方量约为1.5万m3。
其储量与质量均能满足围堰防渗粘土心墙的要求。
8.3.2石渣料料源
经调查，选取库区内黄家院子与白杨坝一带的小山头作为坝体石渣料场。
其所属岩层与坝址右岸岩层相同，即为右岸岩层在走向上的延伸。
岩性由J2s2-4紫红色泥岩、粉砂质泥岩夹灰白色岩屑长石砂岩互层和J2s2-5紫红色泥岩、粉砂质泥岩夹少量泥质粉砂岩、砂岩组成。
岩层产状N50°E,NW∠20°。
该区覆盖层较少，无用剥离层厚1～3m，覆盖层下部下伏基岩呈强风化，均可作为筑坝材料。
其物理力学性质见坝址岩石物理力学性质试验成果表。
两处小山头可开采储量约200×104m3，黄家院子可开采量约220×104m3。
料场距离坝址运距小于1000m，开采地形条件较好，有利于库容的增加。
质量和储量均能满足设计要求。
8.3.3石料料源
三汇镇东北部康家村桂溪采石场，距离三汇镇5km，距离坝址运距13km；采石场石料是三叠系下统大冶组（Td）微晶灰岩夹含砾生物屑灰岩。
其饱和抗压强度51.0MPa，天然容重27.1kN/m3。
开采条件较好，交通便利。
可采储量大于60×104m3。
储量和质量均能满足工程要求。
料场无用层包括局部第四系残坡积层，厚度0.0～1.0m；基岩强风化厚度3.3m～4.92m；夹层为粉砂岩夹层，多呈薄层状，强度较低。
本料场有用层储量244.3万m3，无用层体积65.4万m3，剥采比0.27；储量满足要求。
料场为峻坡地形，盖层较厚，应至上而下顺层开采，并剔除饱和抗压强度低于30MPa的岩体，故开采条件较差；需新建施工便道，至下坝址运距0.8km。
8.3.4混凝土骨料料源
经调查坝址周围直线距离20km范围内没有可利用的天然混凝土骨料。
三汇镇东南部新油坊亦有规模较大的人工砂石料厂，距三汇镇7km，距离坝址运距13km。
本工程所需混凝土骨料用量较少，建议从三汇镇购买就近的人工砂石骨料。
渠系沿线多数地段均有砂岩分布，可就近开采。
少数地段缺乏砂岩或不易开采，但在附近可以采运。
渠系建筑物砼工程量均不大，位置较分散，所需砼骨料在就近的（砂岩）粉碎加工点采运。
8.3.5料场选择与开采
本工程所需天然建筑材料用量，土石方平衡利用后，需到料场开采：
石料0.23万m3，石渣料64.0万m3，粘土料0.23万m3，混凝土骨料3.8万m3。
石料料场选用三汇镇东北部康家村桂溪采石场，距离三汇镇5km，距离坝址运距13km。
石渣料料场选用库区内黄家院子与白杨坝一带的小山头，距离坝址运距小于1.0km。
粘土料选用库区双河口～干河沟一带部分农田的覆盖土层，距离坝址400m～600m。
混凝土骨料与过渡料采用从三汇镇购买就近的人工砂石骨料，距三汇镇7km，距离坝址运距13km。
根据地质提供的资料以及统计出来的土石方量，按石方开挖量为可利用料，覆盖层开挖为弃渣料。
主体建筑物开挖料利用量见表8.3-1。
经土石方平衡初步规划，除利用建筑物的部分洞挖、明挖料14.58万m3外，尚需由料场开采、加工的各类物料见表8.3-2。
表8.3-1主体建筑物开挖料利用量表单位：
万m3
项目
开挖量（自然方）
可利用量（自然方）
上坝利用量
弃渣量（自然方）
弃渣流向
自然方
压实方
明挖
大坝
15.52
8.88
8.88
7.99
6.64
1#料场
溢洪道
5.74
5.48
5.48
4.98
0.61
2#渣场
取水建筑
1.76
1.41
1.41
1.28
0.35
2#渣场
洞挖
导流洞
0.30
0.30
0.30
0.27
0
合计
23.32
16.07
16.07
14.46
7.6
表8.3-2料场开采、加工等各类物料数量表单位：
万m3
项目
物料名称
数量（压实方）
开采数量（自然方）
备注
坝体填筑量
石渣料
43.65
52.38
黄家院子料场
过渡料
5.37
6.44
桂溪采石场
砌石量
条块石
1.07
1.50
混凝土量
混凝土骨料
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