广东省惠州剑潭水利枢纽工程施工组织设计方案.docx
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广东省惠州剑潭水利枢纽工程施工组织设计方案
广东省惠州剑潭水利枢纽工程
初步设计报告
8 施工组织设计
核 定：
李敬俊
审 查：
李 瑜
校 核：
雒庆惠
编 写：
张 进 郑 娟
目 录
8.1 施工条件
8.2 施工导流
8.3 料场的选择与开采
8.4 主体工程施工
8.5 施工交通运输
8.6 施工工厂设施
8.7 施工总布置
8.8 施工总进度
8.9 主要技术供应
附表：
施工临时工程量汇总表
附图目录
序号
图名
图号
1
对外交通图
DZ57B-17-01
2
施工总布置图
DZ57B-17-02
3
一期施工导流平面布置及结构图
DZ57B-17-03
4
一期导流明渠剖面图
DZ57B-17-04
5
一期导截流工程截流设计图
DZ57B-17-05
6
二期施工导流平面布置及结构图
DZ57B-17-06
7
二期导截流工程截流设计图
DZ57B-17-07
8
施工总进度表
DZ57B-17-08
8施工组织设计
8.1施工条件
8.1.1工程条件
8.1.1.1地理位置及对外交通
惠州剑潭水利枢纽位于广东省惠州市境内的东江干流上，距惠州市城区约10km，距广州市132km。
坝址右岸目前已有324国道和惠（州）～博（罗）一级公路通过，广（州）～惠（州）高速公路即将通车，工程右岸只需修建部分对外交通道路便可与上述公路相连。
坝址左岸已有防汛公路通往惠州市区。
此外，尚有惠（州）～河（源）高速公路和京九铁路通过工程所在地区；东江为本省主要通航河道之一，直接连通本工程坝址和黄埔新港。
因此，本工程对外交通条件较为方便。
8.1.1.2水工枢纽布置及其施工特点
本工程为低水头的闸坝枢纽。
枢纽主要由电站厂房、闸坝段、船闸、两岸连接段及库区两岸防护工程等组成。
电站装机容量为4.6万kW（4×1.15万kW），厂房位于右河汊左侧、泗湄洲右侧。
船闸位于右河汊河道右侧，按Ⅴ级航道标准设计，为单线单级船闸，最大通航船舶吨位为300t，闸室尺寸（长×宽×槛上最小水深）为130m×116m×3.0m，上、下游引航道底宽38m，长各为355m。
拦河水闸为闸门控制的平底开敞式水闸，左河汊布置10孔，右河汊布置14孔，共24孔泄洪闸，每闸孔净宽14m。
闸顶高程为▽18m，闸底板顶高程为▽3.4m，与河床基本齐平，拦河闸高度为14.6m。
泄流前缘总宽度为393.4m（其中左河汊164m，右河汊229.4m）。
主要建筑安装工程量汇总见表8-1。
表8-1 主体工程主要工程量汇总表
项目
单位
电站
厂房
船闸
泄洪闸
厂区
泗湄洲
防护
连接
建筑物
合计
土方开挖
m3
217690
322235
375658
314928
4987
428532
1664030
石方开挖
m3
42251
56865
11684
8111
118911
粘土回填
m3
3850
1814
117856
123520
其它土方回填
m3
56767
204438
46902
440478
102077
91411
942073
钻孔灌注桩砼
m3
4272
4272
沉井砼
m3
5224
5224
地下连续墙砼
m3
1529
2985
4582
9096
砼浇筑
m3
96435
101140
122467
33370
5703
26808
385923
浆砌石
m3
1636
4948
2071
8655
干砌石
m3
29113
3773
2403
11885
47174
抛石
m3
2035
13558
31978
47571
振冲密实桩
m3
21912
25186
47098
振冲碎石桩
m3
3465
48812
52277
碎石垫层、反滤填料
m3
3029
1311
23418
27758
砂垫层、反滤填料
m3
3038
76
5926
9040
钢筋、钢材
t
3443
4508
3329
1377
1283
1572
15512
金属结构安装
t
1970
889
2412
5271
本工程主要施工特点有：
（1）坝址处河道为左、右两河汊，河床总宽约700m，采用分河汊分期导流方式较为经济合理；
（2） 厂房、船闸两个主要水工建筑物均布置于右河汊，左河汊仅布置有10孔泄洪闸。
应优先考虑施工右河汊工程项目，力争在二期左河汊基坑施工时，利用二期围堰挡水，尽早发电。
（3）坝址附近两岸上、下游地势平坦开阔、较利于施工营造布置。
（4）由于电站采用贯流式机组，其过水流道属大孔口框架结构，深切河床，纵向尺寸较长，开挖量大。
8.1.1.3施工期间的通航要求
坝址上下游河道属东江干流通航河段。
水运及航道管理部门要求在施工期间除短期特殊情况外，一般不允许断航。
施工期间通航标准为300t级以下船只。
8.1.1.4主要建筑材料来源、水电供应及修配加工条件
（1） 主要建筑材料来源
1） 天然建筑材料
东江河道砂料储量丰富，以中细砂为主，坝址附近的东江河岸边有商品砂料供应场，料场运输条件较好，运距较近。
本工程的砂料考虑在当地市场就近购买。
惠州市郊的小金镇距坝址约16km，有正在开发经营的石料场，质量好，储量大，产量高，但运距稍远，可作为工程的主要石料场。
坝址左岸附近也有正在开采的石料场，质量好，但产量稍低，可作为砼粗骨料和块石料使用。
坝址右岸有质量稍逊的石料场，可作为临时工程的石料来源。
在坝址左岸、右岸附近处各有一个土料场，储量丰富，各项质量指标均符合均质坝土料及临时围堰防渗土要求。
2）主要外来材料
木材、钢材、燃油及火工材料均由惠州市场供应；水泥由惠州市水泥厂供应。
（2）电源、水源
1）电源
施工用电全部利用系统电，位于坝址右岸上游约3km的风门坳加油站附近目前已有10kV输电线路通过，可就近T接为本工程提供施工电源，另外工地自备柴油发电机组，作为一级负荷的施工备用电源。
2）水源
施工生产及生活用水均取自东江水，其水质良好。
生活用水需作必要的消毒和净化处理。
（3）当地可提供的机械加工及修配能力
工程机械设备及汽车的大、中修及零部件加工，可委托惠州市有关专业厂家承担。
8.1.2 自然条件
8.1.2.1气象、水文
工程地处亚热带，高温多雨，具有雨量充沛、湿度大、夏季长的特点。
降雨以南北冷暖气团交会的锋面雨为主，多发生在4～6月份。
其次是台风雨，多发生在7～9月份。
降水年内分配不均，冬春干旱，夏秋洪涝，4～9月降水量占全年总降水量80％以上，降水面上分布一般是西南多，东北少。
以博罗站为代表的工程地点各气象特性如下：
气温：
据博罗气象站1965～1996年资料统计，多年平均气温21.8℃，极端最高气温38.2℃，极端最低气温-2.4℃。
湿度：
多年平均相对湿度80％。
蒸发量：
多年平均蒸发量1663mm。
风向、风速：
据博罗气象站1957～2002年资料统计，多年平均风速1.6m/s，最大风速25.2m/s，历年最大风速平均值为14.33m/s，汛期（4～9月）历年最大平均风速14.08m/s，春夏多吹东南风，秋冬吹西北风。
降水量：
据博罗站1954～2000年资料统计，多年平均降水量1816mm，最大年降水量2680mm，最小年降水量1026mm。
坝址以上集水面积25325km2，坝址处东江多年平均流量为778m3/s，施工期间不同频率的洪峰流量值及相应水位见表8-2～表8-3。
表8-2 施工洪水（泗湄洲头部处）
时段
5%
10%
20%
33.30%
平均
流量
水位
流量
水位
流量
水位
流量
水位
流量
水位
（m3/s）
（m）
（m3/s）
（m）
（m3/s）
（m）
（m3/s）
（m）
（m3/s）
（m）
全年
7413
12.55
6742
12.06
5992
11.44
5363
10.87
4951
10.50
9～4月
5150
10.68
3966
9.54
3082
8.61
2856
8.37
9～3月
5073
10.61
3750
9.31
2792
8.30
2651
8.15
10～4月
4650
10.21
3437
8.99
2560
8.05
2430
7.90
10～3月
4070
9.64
2611
8.11
1861
7.21
1850
7.19
9～12月
4870
10.60
3518
9.25
2566
8.23
2476
8.13
10～12月
2657
8.34
1768
7.28
1297
6.64
1239
6.55
9～1月
4938
10.67
3568
9.30
2603
8.28
2511
8.17
10～1月
2746
8.43
1828
7.35
1341
6.71
1280
6.61
表8-3 施工洪水（泗湄洲尾部处）
项目
5%
10%
20%
33.30%
平均
流量
水位
流量
水位
流量
水位
流量
水位
流量
水位
（m3/s）
（m）
（m3/s）
（m）
（m3/s）
（m）
（m3/s）
（m）
（m3/s）
（m）
全年
7413
12.43
6742
11.94
5992
11.32
5363
10.75
4951
10.38
9～4月
5150
10.56
3966
9.42
3082
8.49
2856
8.25
9～3月
5073
10.49
3750
9.19
2792
8.18
2651
8.03
10～4月
4650
10.09
3437
8.87
2560
7.93
2430
7.78
10～3月
4070
9.52
2611
7.99
1861
7.09
1850
7.07
9～12月
4870
10.30
3518
8.95
2566
7.93
2476
7.83
10～12月
2657
8.04
1768
6.98
1297
6.34
1239
6.25
9～1月
4938
10.37
3568
9.00
2603
7.98
2511
7.87
10～1月
2746
8.13
1828
7.05
1341
6.41
1280
6.31
8.1.2.2地貌、地质条件
坝址河流流向约呈北西70°，河道平直宽阔，宽约600~700m。
河中发育江心洲—泗湄洲，其地面高程一般10～14m，宽约200m，长约1.5km。
左汊河床宽约150m，河床高程一般3～5m；右汊河床宽约350m，由于受采砂影响凹凸不平，高程一般在0～5.5m间，靠上坝线右坝头位置附近河底较低，高程约-2～-3m。
坝址两岸大部分为Ⅰ级阶地断续分布，一般宽100～200m。
左岸Ⅰ级阶地高程9～10m；右岸Ⅰ级阶地高程12～15m。
Ⅰ级阶地以上为低山，左岸山顶高程80～140m，边坡坡度35～40°；右岸山顶高程50～70m，边坡坡度30～40°。
两岸山坡多为坡积层、全风化覆盖，局部见弱风化状基岩裸露，植被茂盛。
坝址区地层岩性较为简单，主要为第四系、燕山四期花岗岩和燕山二期二长花岗岩。
8.2施工导流
8.2.1导流标准
本工程为Ⅰ等工程，主要建筑物为2级，根据部颁标准《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）的规定，导流建筑物级别为4级。
考虑到上游梯级电站水库的影响和调节，故选择10年一遇洪水重现期作为本阶段土石结构导流建筑物设计洪水标准。
根据河道水文特点，每年5～8月为洪水期；10月～翌年3月属枯水期；9月为汛后期、4月为汛前期，这两个月划分为平水期。
工程处的东江河段为平原河床，流量对水位的影响相对较小，采用全年洪水流量对施工围堰的工程量影响较小，工程投资增加不多，但可以增加较多的施工时间。
从工程进度上研究，厂房和船闸布置于右河汊，其工程量在一个枯水期内难以完成，需采用全年导流方式。
而左河汊10孔泄洪闸的工程量相对较小，可在半年左右施工完毕，因此选择10～4月平枯水期作为其施工时段。
据此，选择全年施工时段的导流流量为Q＝6742m3/s，相应泗湄洲头部、尾部原河床水位分别为H=12.06m、H=11.94m；选择10～4月平枯水施工时段的导流流量为Q＝4650m3/s，相应泗湄洲头部、尾部原河床水位分别为H=10.21m、H=10.09m。
施工期间不同频率的洪峰流量值及相应水位见表8-2～表8-3。
8.2.2导流方式的比较与选定
坝址处有一个天然的泗湄洲岛，将东江分为左右两个河汊，其中右河汊为主河道。
泗湄洲地面平均高程约为▽11.0m，长约1500m，是施工导流方案必然要充分考虑的有利条件。
根据工程建筑物分左、右两河汊布置的特点，本阶段只作分期导流比较，并拟定了两个方案：
（1） 方案一
先围右岸（右岸船闸、厂房、右岸14孔泄洪闸及右岸连接坝段）、后围左岸河床（10孔泄洪闸及相邻连接坝段）的二期二段分期导流方案，其分期程序为：
左河汊疏浚、护砌工作：
于第1年8月～第2年2月完成，为一期截流作好准备。
左河汊经疏浚后成为一期导流明渠。
一期截流前，还需完成泗湄洲头部14.53m高程以下的部分永久工程项目，包括沉井、钻孔灌注桩、挡土墙、抛石护岸等。
一期导流（第2年1月～第3年9月）：
利用枯水时段中后期修筑右河汊施工围堰，形成右岸基坑，进行船闸、厂房、14孔泄洪闸及右岸的连接坝段施工，洪水由疏浚后的左河汊泄流，并利用左河汉解决一期施工期间的通航问题。
第3年9月前拆除右岸围堰。
二期导流（第3年10月～第4年4月）：
第3年10月，左河汊河道截流，形成二期基坑，进行左岸10孔泄洪闸和相邻连接坝段的施工，洪水则由右岸已建成的14孔泄洪闸渲泄，船只由已建成的右岸船闸通航。
第4年5月，拆除二期围堰，洪水由24孔泄洪闸导流。
（2） 方案二
先围左岸（左岸10孔泄洪闸和相邻连接坝段），后围右岸（船闸、厂房、14孔泄洪闸和右岸连接坝段）的二期二段分期导流方案，其分期程序如下：
一期导流（第1年10月～第2年4月）：
利用枯水期修筑左河汊施工围堰，形成左岸基坑。
进行左岸10孔泄洪闸及连接坝段的施工，洪水由右河汊泄流，并利用右河汊解决一期施工期间的通航问题。
第2年5月拆除一期纵向围堰。
二期导流（第2年10月～第4年6月）：
第2年10月，对右河汊进行截流，形成二期基坑，进行右岸14孔泄洪闸、厂房、船闸和相邻连接坝段的施工，洪水则由左岸已建成的10孔泄洪闸渲泄，船只也由已建成的左岸泄洪闸通航。
两导流方案优缺点比较见表8-4。
表8-4 两方案优缺点比较表
优缺点
方案一
方案二
优点
1、可较好解决施工期间的通航；
2、厂房可提前发电。
初期施工强度不高，有利于安排。
缺点
施工初期施工强度较高。
1、需利用泄洪闸闸孔通航，风险大；
2、工期较方案一长半年；
经综合分析比较，由于方案一可以提前发电、能较好地解决施工期通航问题，因此本工程推荐方案一。
方案一施工导流特性见表8-5。
8.2.3导流建筑物设计
据地质钻孔揭示，坝址处河床部位自上而下为第四系冲积层、花岗岩等。
其中冲积层厚度一般10～25m，岩性为冲积粘土、粉质粘土，
表8-5施工导流特性表（采用方案）
编
号
项目
单
位
导流分期
一期
二期
1
洪水过流部位
疏浚后左河床（导流明渠）
右岸14孔泄流闸
2
导流时段
第2年1月～第3年9月
第3年10月～第4年4月
3
导流设计频率P
％
10
10
4
导流设计流量Q
m3/s
6742
4650
5
束窄河床的平均流速V
m/s
3.5
2.6（闸下游）
6
河床束窄后上游水位壅高值Z
m
1.77
0.43
7
堰前水位
上游横向围堰
m
13.83
10.64
下游横向围堰
m
11.94
10.09
8
堰顶高程
上游横向围堰
m
14.53
11.34
下游横向围堰
m
12.64
10.79
9
最大堰高
上游横向围堰
m
11.9
8.4
下游横向围堰
m
10.7
7.9
10
堰顶长度
上游横向围堰
m
537
200
下游横向围堰
m
675
225
细～中粗砂、含砾中粗砂和砂卵砾石层等。
花岗岩岩性分为全风化、强风化及弱风化带等，全风化带厚度一般0.5～11.3m，强风化带厚度多在0.3～3m，弱风化带厚度大于15m。
8.2.3.1施工围堰
（1）施工围堰型式
主要考虑就地取材、施工简便快速、运行安全可靠等因素。
根据坝址处地形条件、水工建筑物的布置及水文特点，均采用土石围堰。
围堰堰顶高程的确定：
围堰堰顶高程＝设计洪水静水位＋波浪高度＋安全超高。
围堰安全超高取0.7m；经计算一期、二期上游围堰堰前波浪高度分别为0.6m、0.4m，考虑到围堰堰基软弱，围堰越高，堰基失稳的风险越大，加之设计洪水静水位＋安全超高均已高于设计洪水静水位＋波浪高度，因此本阶段堰顶高程的确定暂不考虑波浪高度。
在施工中如遭遇设计洪水时，可在堰顶修筑约0.5m高的子堰以防风浪。
一、二期导流，其上下游横向围堰均需首先在水中修建低水堤堰或截流戗堤，为便于机械化施工和堰基高喷灌浆，堤堰顶宽度采用7～10m，堰基防渗处理后，利用基坑开挖弃渣加高、培厚至围堰堰顶，堰体采用粘土心斜墙防渗。
一、二期导流上游围堰堰顶宽5m，下游围堰堰顶宽6m（有交通要求），迎水坡1:
2.5，背水坡1:
2.0，迎水面干砌石或抛石护坡，下部铺设300g/m2土工布一层作为反滤。
各期围堰的布置和结构型式见图：
DZ57B-17-03、06。
（2）围堰基础、岸坡的地质条件和防渗措施
1）围堰基础的防渗措施
由于各期低水围堰多数是在水中抛投修建且河床覆盖层较深（平均约22m）、渗透系数较大，故采用高喷防渗板墙作为围堰基础和水中抛填堰体部分的防渗结构。
2）岸坡的地质条件及防渗措施
一期上游围堰右堰头地基主要为砂卵石层，采用向上游延长高喷防渗墙方式防渗，一期下游围堰右堰头所接岸坡为粘土层，岸边不存在大的渗漏问题。
二期上游、下游围堰左堰头所接岸坡为粘土层，岸边不存在大的渗漏问题。
（3）围堰的防冲刷措施
一期导流时段内，疏浚后的左岸河床段平均流速在3.5m/s左右（发生设计流量时），上游围堰左堰头坡脚需采取防冲措施，采用1000～2000mm厚抛石护坡。
二期导流的上下游土石围堰的迎水面均采用厚300～1000mm的块石护坡护脚。
8.2.3.2一期导流明渠设计
（1）设计原则
·过水能力达导流设计标准：
Q＝6742m3/s；
·最大限度地控制上游水位壅高对左岸沿线及公路的淹没影响；
·通航保证率为83%时，要求明渠水深≥2.5m，以保证船只的吃水深度；
·尽量要求明渠内水流速V≤2.0m/s，以保证船只的正常通航；
·明渠护砌结构应满足水流的抗冲要求，并充分考虑与泗湄洲永久防护结构相结合；
·满足水工布置对导流明渠及岸边防护的要求；
（2）一期导流明渠设计
根据以上设计原则，设计导流明渠长1660m，其中坝轴线上游460m，坝轴线下游1200m。
明渠纵坡：
桩号0-190以上为0%，桩号0-190～1＋200为3.6‰。
两侧边坡均为1:
2.5。
明渠底宽168m，其中中间40m比两侧略深0.5m，确保在小流量时通航。
由于河床是深厚的砂质河床，其抗冲流速约为0.6～1.0m/s，因而必须有可靠的防冲措施，才能保证泗湄洲和左岸公路的安全。
为此，参考已建工程的防冲经验，并结合剑潭工程的具体情况，其防冲设计主要为：
沿明渠两侧坡脚线，抛填厚1000～2000mm块石以稳定坡脚，抛石下部为厚300mm的石渣。
左侧防护底宽28m，右侧40m。
两侧边坡采用厚600～1600mm的干砌石和抛石保护。
明渠上游裹头是受冲刷最严重的部位，水流受上游围堰的阻挡，拐弯绕过泗湄洲头部裹头，汇入左河汊，绕流流速大，流态紊乱，所以必须重点防护。
防护措施采用Φ1000的钻孔灌注桩护脚。
一期导流明渠防护详见图：
DZ57B-17-04。
8.2.3.3导流工程量
本工程各期导流工程量汇总见表8-6。
表8-6 导流工程量汇总表
序号
工程项目
单位
一期
二期
合计
一
上游围堰
1
粘土心斜墙填筑
m3
15259
4404
19663
2
石渣反滤料
m3
4011
1520
5531
3
基坑砂土料回填
m3
120194
22927
143121
4
粘土心斜墙清基
m3
2077
918
2995
5
护脚抛石
m3
14069
2087
16156
6
抛填石渣
m3
1104
／
1104
7
干砌石
m3
3945
798
4743
8
土工布（300g/m2）
m2
20075
4744
24819
9
砂垫层
m3
3037
950
3987
10
尼龙砂袋护坡
m3
3273
／
3273
11
围堰拆除
m3
190741
45375
236116
12
截流戗堤石渣、抛石、钢筋笼块石
m3
33634
17041
50675
续上表
序号
工程项目
单位
一期
二期
合计
二
下游围堰
1
粘土心斜墙填筑
m3
15289
3572
18861
2
基坑砂土料回填
m3
127516
24549
152065
3
粘土心斜墙清基
m3
2631
735
3366
4
护脚抛石
m3
5072
／
5072
5
干砌石
m3
2775
／
2775
6
土工布（300g/m2）
m2
14325
4500
18825
7
砂垫层
m3
2863
／
2863
8
尼龙砂袋护坡
m3
4756
2615
7371
9
围堰拆除
m3
158271
30736
189007
三
左岸导流明渠
1
河道疏浚、土方开挖
m3
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