工程施工说明书完.docx
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工程施工说明书完
第一章工程说明
第一节、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，比较了混凝土重力坝和粘土心墙沙壳坝两个方案。
后者的枢纽布置如图I-I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，大坝典型剖面图见图II-II。
大坝属于2级建筑物。
溢洪道布置在距坝1km的左岸凹凸处（图中未示），为开敞正槽式，其顶高程为92m，总宽是64m，出口采用差动式鼻坎挑流消能。
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。
第二节、施工条件
（一）施工工期
主题工期暂定为4年，2010年准备，2011年开工，2014年年底前发电（初始发电水位为80m）。
（二）坝址地形、地址及当地材料
坝址处流域面积2610k㎡，坝址以上河流全场104km；其中50km为航道河道，常年有载重5至10吨木船和竹筏过坝。
坝址两岸系高山，山坡较陡。
坝址河谷宽为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，风化较深。
河床沙砾覆盖层厚为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）。
采取水上沙粒平均运距5.5km；如就近采取水下沙砾，平均运距为3.5km；粘土料（III类土）在河岸下游7km的王家村，高程40~50m，储量丰富，质量满足设计要求。
（三）气象与水文
该工程位于华东，气候温和。
雨量充沛，每年5月至10月降雨较多，属温带多雨气候，按水文规律分为枯水期和洪水期（包括梅雨期与台风期），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、6两个月降雨最大，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，最小流量只有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、个月最大瞬时流量（m3/s）表1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
1%
1860
1670
2440
3780
5530
8290
5060
7550
4840
2395
3065
2070
8290
2%
1680
1330
2190
3300
4920
7460
4350
6350
3840
2020
2500
1780
7460
5%
1500
1140
1920
2800
3250
6150
3380
4740
3350
1540
1770
1195
6150
10%
930
940
1250
2000
2700
4990
2660
3390
2710
1160
1230
823
4990
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为1/100.
为了适应工程需求，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设计值，即以为所得的过程线是待求的设计洪水过程线。
放大方法主要有：
同倍比同频率放大法。
2、各时段设计流量（m3/s）
表2
时段
1%
2%
5%
10%
20%
9.1-3.11
4740
4190
3450
2870
2260
9.1-4.30
5000
4460
3740
3160
2510
10.1-4.30
4620
3550
2950
2460
1950
11.1-3.31
3020
2660
2180
1810
1410
11.1-4.30
4020
3560
2940
2450
1920
3.15-5.15
5150
4570
3880
3320
2740
3、典型年逐月平均流量（m3/s）
表3
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
平水年（50%）
19.8
80.0
71.8
86.3
122.5
277
134.8
92.8
73.7
91.7
23.9
27.6
89.8
丰水年（1%）
28.0
75.4
89.9
134
489
529
276
103
182
91.8
40.7
32.7
172.6
枯水年（80%）
11.5
13.9
61
81.7
114
163
102.4
88.9
72.9
71.8
17
15.3
67.8
4、设计洪水过程线
5、坝址水位流量关系曲线
6、水库水位与库容关系曲线（图C）
7、坝区各种日平均降雨量统计表（天）表4
月份日降雨量（mm）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
<5
5
8
8
6
9
6
5
6
7
5
5
3
73
5—10
3
3
3
3
2
2
2
4
1
2
3
3
31
10—30
3
4
4
5
6
5
3
2
4
2
1
1
40
>30
1
0
1
1
3
2
2
1
2
1
0
0
14
合计
12
15
16
15
20
15
12
13
14
10
9
7
158
8、坝区各种日平均降雨统计表（天）表5
月份日平均气温
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
>30℃
0
0
0
0
0
3
10
4
1
0
0
0
<0℃
12
10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
<-5℃
5
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
<-20℃
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
（四）施工力量与施工设备
施工承包商的大坝坝壳最大施工能力为10000m3/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。
在坝型比较阶段，对该土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，一节省导流工程费用。
第二章工日分析
第一节、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。
第二节、基本资料
1、坝区各种降雨天数统计表（表4）
2、坝区各种温度天数统计表（表5）
3、法定假日：
5.1、5.2、5.3、10.1、10.2、10.3、1.1、春节及星期六、星期天；
4、各种工作因雨、气温停工标准见表6和表7。
表6月因雨停工标准
降水量（mm）
<5
5—10
10—30
>30
石料开采
√
√
停工
停工
填筑
√
√
砂石开采
√
√
停工
停工
填筑
√
√
粘土开采
√
停
停+1天
停+2天
填筑
√
停（盖）
停（盖）
停+1天
隧洞开挖
√
√
√
停
浇混凝土
√
停
停
停
表7因气温停工标准
日平均气温
>30℃
<0℃
<-5℃
<-20℃
混凝土自然施工
停
停
停
停
混凝土冬季施工
√
√
√
停
粘土
√
√
停
停
砂砾
√
√
√
停
第三节、各工种有效工日分析
为了保证施工进度，需进行有效工日的修正，以每月18天有效日为基准，不足天数以调整法定假日补充，大于等于18天的不必调整，实际调整时，
（1）调整节假日，只减少节假日天数使有效日达到有效日标准；
（2）当假日全部进行调整，仍不能满足18天时，不做其他改动。
各工种月有效工日如下表（天）：
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
18
18
18
18
18
18
18
20
18
18
21
21
224
砂石开采、填筑
18
18
18
18
18
18
18
20
18
18
21
21
224
黏土开采
17
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
215
黏土填筑
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
216
隧洞开挖
20
19
22
20
18
20
19
22
20
19
22
22
243
隧洞浇筑
18
18
18
18
18
18
14
18
18
18
18
18
212
第三章施工导流设计
第一节、导流标准
根据保护对象、失事后果、使用年限、围堰工程规模，保护对象为II级永久建筑物，及围堰高度大于15m，库容大于0.1亿m3，导流建筑物设计等级选用4级，并以3级控制。
导流设计洪水重现期根据建筑物级别，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根据坝型和拦洪库容，土石坝拦洪库容大于1.0亿m3。
选用全年100年一遇洪水设计标准，设计流量8290m3/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100年一遇洪水，设计流量8290m3/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。
第二节、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，以节省导流费用。
（二）确定大坝施工分期
采用隧洞导流方案，土石坝的施工一般分四期进行。
第一期：
截流前，要完成导流隧洞工程，并做好节流准备工作。
此项工作于2011年10.1号前完成。
第二期：
截流后，在围堰的保护下进行大坝基础工程施工，包括排水、基坑开挖及基础处理，然后进行大坝填筑，在梅雨、台风汛期来之前将大坝抢筑到拦洪水位以上。
此期工期为2011.10.1~2012.4.30。
第三期：
拦洪以后继续填筑大坝到大坝开始封孔蓄水。
第四期：
封孔后大坝继续升高至坝顶设计高程。
计划2014年洪水期，下闸蓄水，10月1日发电。
（三）拦洪度汛方案
由于基础处理时间比较长，为满足度汛要求，为尽快达到拦洪高程，拟采用临时断面挡水的度汛方案。
（四）截流和拦洪时间
截流时间初拟2011年10月1，拦洪时间2012年4月30日。
有效施工日期126天。
心墙修筑的有效工日为94天，根据施工单位的砂壳施工能力，粗估II期大坝填筑高程为52m，拦洪水位扣除2m的安全超高，为50m，相应库容2.83亿m3。
（五）大坝各期工程量、施工强度计算
大坝分期按下列公式计算各期工程量：
式中：
V为计算部分坝体工程量，m3；L为计算部分坝体顶部长度，m；H为计算部分坝体高度，m；b为计算部分坝体顶宽，m；l为计算部分坝体底部长度，m；m1、m2分别为计算部分坝体上、下游边坡。
计算结果表明，大坝的临时度汛采用临时断面挡水的方法，型式如下图，采用临时断面后大坝的各期强度均能得到满足。
（六）确定封孔蓄水和发电日期
根据要求，发电日期为2014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15日。
（七）大坝蓄水期间安全校核
根据1％丰水年来水情况，按照2014年4月15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。
由施工强度计算可以满足条件。
（八）大坝控制进度
综上所述，大坝控制进度如下：
工程截流：
2011年9月30日
大坝拦洪时间：
2012年4月30日
封孔日期：
2014年4月15日
大坝填筑完工日期：
2014年9月30日
发电日期：
2014年10月1日
绘制大坝控制进度见附图。
第三节、导流工程规划布置
（一）导流洞规划
1、隧洞最大下泄流量计算
根据拦洪水位50m，库容3.0亿m3，经调洪演算最大下泄流量1858.5m3/s，相应下游水位31.2m。
按隧洞的泄流条件和水库调节性能，根据洪峰过程线可以求出隧洞泄水过程线，泄水建筑物规模按坝体施工期临时度汛标准决定，即Q*=8290m3/s。
在已知洪水过程线和上游拦洪水位条件下，求的隧洞泄水过程线，得出相应于隧洞最大下列流量。
但泄水过程线须经调洪演算求的，计算工程量大，为简化计算，曲线AB以直线代替，就可方便的计算出阴影部分面积所代表的库容V’，并与拦洪库容V比较，若V=V',由A,B直线段所拟的隧洞泄水过程线。
计算方法:
如上图所示，在估计所求B点附近，任选
、
、
点分别通过三点向A点方向做三条直线，与洪峰过程线相切，切点为A附近。
计算相应直线与洪峰过程线所包围的面积（即相应库容）和相应的隧洞最大下泄流量，并绘出Q—V曲线
根据拦洪水位相应库容V在Q—V曲线上找出相应的隧洞最大下泄流量。
由上述方法的隧洞最大下泄流量
=1858.5m3/s。
2、泄放最大流量时的隧洞流速计算
大坝拦洪时，隧洞泄放最大流量，一般为压力流，其流速按有压流公式计算：
=16.32m/s
式中：
m=0.85，V为洞里平均流速；H0为隧洞进口计算水深（在洞线布置之前用拦洪水位代之）；hp为隧洞出口底砍以上水深，在这里，可根据隧洞最大下泄量，从坝址水位流量关系曲线上查的。
3、隧洞过水断面面积计算
=113.88m2
4、隧洞断面型式、尺寸及布置
隧洞断面型式有圆形、马蹄形和城门洞形，其中城门洞形最普遍，这种型式方便开挖，有利于泄流和截流，本工程采用城门洞形，其尺寸如图所示，根据公式
确定隧洞断面尺寸。
B=9.1m。
隧洞布置
隧洞路线应结合地形、地质条件选定，一般长度应尽可能短，但必须考虑进出水口与上下游围堰之间保持20~50m的距离（根据水深及河床覆盖厚度确定），防止水流冲刷围堰。
隧洞轴线尽可能布置成直线，当转弯时，其转弯半径不少于5B。
导流洞的底面高程一般布置在最低水位以下一定高程，布置因注意：
使截留方便——低；
航运过水要求——吃水深，净空，流速小于3~6m/s；
隧洞施工方便——高；
过流平顺，进出口无明显跌落，水面衔接条件好，便于通航过木。
隧洞底坡一般为0.2%~0.5%，也可以布置成底坡，视河床纵坡而定。
为了保证水流平顺，隧洞进出口各有一定长度的直线段和明渠段。
在进出应设置喇叭段。
封孔闸门布置于洞口，当洞口宽度超过6m时，应布置中墩，以减少封孔闸门跨度。
出口明渠段可以扩大口门，反坡与原河道相接，其出口轴线与河床流水轴线交角最好小于30°。
隧洞进出口顶部岩石覆盖层厚度一般不小于1.0~2.0倍隧洞净宽，视地质条件而定。
隧洞布置在左岸，与上下游围堰保持50m的距离，进口底板高程26m，出口底高程24.5m，轴线采用直线型式，隧洞长度544m，纵坡0.28%，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°。
隧洞顶高程为39.65m，覆盖层厚度10m，应从50m高程处向下开挖隧洞。
（二）汛期大坝拦洪校核
1、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。
计算方法：
（1）明流按下式计算：
（5）
式中：
h1为进口洞内水深；h2为出口洞内水深；V1为进口洞内流速；V2为出口洞内流速；
；
为平均谢才系数；
为平均水力半径；L为隧洞长度。
计算步骤：
（a）判别出口流态
淹没出流：
hk自由出流：
hk≥h下；h2=hk。
式中：
h下为出口下游水深；hk为临界水深，矩形过水断面时
（6）
（b）确定h2后，假定h1用上述公式列表计算
（c）进口落差近似按下式计算
（7）
式中：
φ为流速系数，取0.8~0.9；V0为上游行进流速，当V0<1m/s时，流速水头很小，式（7）中第二项可略去。
（d）计算上游水位（
）
=进口坎高程+h1+Z
计算结果列表如下
Q
h1
h2
V1
V2
V12/2g
V22/2g
计算h1
临界水深
h下
落差Z
上游水位
800
10.75
9.24
8.18
9.52
8.85
3.12
86.36
3.41
4.62
0.0034
10.75
9.24
5.00
4.21
40.96
600
8.64
7.62
7.63
8.65
8.14
2.91
85.37
2.97
3.81
0.0031
8.64
7.62
4.60
3.66
38.31
400
6.30
5.82
6.98
7.55
7.27
2.60
83.75
2.48
2.91
0.0029
6.30
5.82
4.10
3.06
35.36
200
3.60
3.67
6.11
6.00
6.05
2.02
80.31
1.90
1.83
0.0028
3.60
3.67
3.40
2.35
31.95
100
2.12
2.31
5.18
4.76
4.97
1.49
76.33
1.37
1.15
0.0028
2.12
2.31
2.80
1.69
29.81
（2）有压流按下式计算：
（9）
式中：
h2为出口计算水深，自由出流时h2=0.85D，淹没出流时：
h2=h下；ε为局部损失系数之和，进口采用喇叭口时ε进=0.25；
，谢才系数，采用混凝土衬砌时，n=0.014，不衬砌时n=0.035；其它符号参略相关水力学资料。
上游水位：
=进口坎高程+H0
计算结果列表如下
Q
（m³/s）
n
隧洞面积
（m³）
湿周l
水力半径
（m）
谢才系数c
h2=h下
下游水位
V
H0计算
上游水位
（m）
1900
0.014
115.33
41.59
2.77
84.65
6.8
31.3
16.47
30.01
56.01
2100
0.014
115.33
41.59
2.77
84.65
7
31.5
18.21
35.69
61.69
2300
0.014
115.33
41.59
2.77
84.65
7.2
31.7
19.94
41.92
67.92
2500
0.014
115.33
41.59
2.77
84.65
7.5
32
21.68
48.79
74.79
计算时，假定几个隧洞下泄流量，分别计算出相应的上游水位，画出无压和有压部分的泄流量与水位的关系曲线并以光滑的曲线链接该段曲线，以代替半有压流曲线。
2、通过调洪演算，确定梅雨汛期拦洪水位
依据：
库容曲线；
洪峰流量过程线；
坝址水位流量关系曲线；
④隧洞泄水能力曲线。
计算方法：
列表数值计算；简单图算法。
A、列表数算法
列表数算法也称双曲辅助线法，根据水量平衡方程绘出双曲辅助线，然后列表计算。
B、简单图解法
计算原理及思路同本指示书的《隧洞最大下泄流量计算》部分。
计算步骤如下：
假定三条隧洞泄水过程线（如图3）；
求出相应的库容V1、V2、V3和下泄流量Q1、Q2、Q3;
根据V1、V2、V3在库容曲线上得出相应的上游水位H1、H2、H3;
④在绘出隧洞泄流能力曲线L1的Q-H坐标图上，绘出相应的点P1（Q1，H1）,P2（Q2,H2）,P3（Q3，H3）;
⑤过P1,P2,P3点绘曲线L2交曲线L1于P点，则对应于P点的泄流量Q为拦洪时隧洞最大下泄流量，相应的水位H即为所求的拦洪水位。
（2）大坝安全校核
根据大坝施工控制进度所确定的梅雨汛前的大坝高程▽1与拦洪高程H进行比较，若▽1-▽h≥H，则安全，反之不安全，其中▽h为安全超高。
调洪试算
库容（106m³）
泄流量Q
（m³/s）
上游水位（m）
P1
268.048
2487
48
P2
329.94
1326.4
51.5
P3
361.799
829
52
绘制隧洞泄流能力Q～H曲线L1。
并绘制隧洞要求最大下泄能力Q～H曲线L2。
查图得Q泄＝1665.8m3/s，对应的拦洪高程H拦＝49.7m。
根据施工进度控制，拦洪填筑高程为52.2m，安全超高=52.2-49.7=2.5m，满足安全要求。
（三）围堰主要尺寸、型式及布置
1、挡水时段的确定
本设计采用枯水期挡水围堰维护基坑修筑大坝。
围堰的任务在于保护基坑内工程施工，直到坑内坝体高出水面，所以围堰的挡水时段决定于基坑内基础处理工程量，坝体施工速度及水文变化情况。
围堰的挡水时段可用图解法决定，为简化起见，设计者可选定一个适合的枯水期作为围堰的挡水时段。
设计选用2011年10月1日至2012年4月30日作为围堰挡水时段。
2、围堰高程确定
在围堰挡水时段内，围堰应挡住可能发生的最大洪水，故以5%频率该时段的最大洪峰为围堰的设计流量，即Q=2950m³/s。
围堰高程由该设计流量时上游水位和安全超高确定。
发生设计洪水时上游水位即为围堰拦洪设计水位，下游围堰的顶高程▽下=下游水位+安全超高，下游水位是发生设计洪峰流量、隧洞下泄最大流量时的下游水位，根据流量水位关系曲线得出。
围堰的堰顶高程：
下泄流量Q=537.6m3/s，查坝址水位流量关系曲线得下游水位为29m，故下游围堰的顶高程▽下=30m。
5%频率
库容（106m）
上游水位（m）
泄流量（m³/s）
M1
95.38499
35.5
885
M2
117.4093
38
472
M3
128.7463
40
295
3、围堰的型式
设计上下游都采用砂砾石粘土斜墙围堰，且上游围堰作为坝体的一部分。
4、围堰的断面尺寸
本工程河床覆盖层较薄，水深不大，以防渗体与基岩直接连接。
根据规范及典型布置，考虑交通典型布置等因素，取上下游围堰顶宽为10m。
上游围堰如下图：
下游围堰如下图：
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