土石坝施工组织设计.docx
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土石坝施工组织设计
前言1
第一部分：
设计说明书2
1工程条件2
1.1施工条件2
1.2自然条件3
2施工导截流设计5
2.1施工导流5
2.2导流建筑物设计9
2.3导流工程施工9
2.4基坑排水10
2.5截流11
2.6下闸蓄水11
2.7坝体拦洪高程的确定12
3料场的选择与开采12
3.1料场的选择12
3.2料场的开采13
3.3弃料场地的布置14
4主体工程施工14
4.1概述14
4.2主体工程结构设计（粘土斜墙坝结构设计）14
4.3主体工程施工15
4.4岸边溢洪道的施工21
4.5导流隧洞构造及施工23
5施工交通运输24
5.1概述24
5.2场内交通规划24
5.3场外交通运输25
5.4本工程地区已有交通状况25
6施工辅助企业25
6.1概述25
6.2辅助企业25
6.3弃渣场地27
7施工总布置27
7.1概述27
8施工总进度28
8.1施工总进度编制28
8.2施工期劳动力强度计算29
8.3工程轮廓性进度计划30
9主要技术供应31
9.1主要技术供应任务31
9.2主要材料用量的估算31
9.3施工机械设备供应32
10设计概算33
10.1概述33
10.2编制依据34
10.3项目划分34
10.4施工组织概算编制35
10.5总投资37
第二部分设计计算书50
1施工导流50
1.1一期围堰高程计算50
1.2一期围堰的确定52
1.3二期导流计算52
1.4坝体拦洪度汛56
1.5基坑排水59
1.6截流的水力计算61
2工程强度及机械使用63
2.1主要机械生产率63
3施工组织概预算65
3.1人工预算单价表65
3.2材料预算单价表68
3.3施工机械台时费70
3.4各工序单价表72
3.5部分临时工程工程费用计算88
3.6独立费用计算89
3.7预备费90
3.8建设期融资利息91
前言
毕业实习是学校为我们安排的在校期间最后一次全面性、总结性的重要实践环节，也是我们大学生走出校园的第一个舞台以及告别学生角色的一个桥梁。
平常学到的都是书面上的知识，能不能把我们学到的知识应用到生活、工作中是我们能否适应社会的基本体现。
如果不能巧妙的应用理论知识，我们学的再好那也是纸上谈兵。
而毕业实习正好就给了我们一个在投身社会工作之前把理论知识与实际设计联系起来的机会，通过毕业实习，我们至少可以达到以下几个目的：
1.巩固、充实、加深、扩大所学基础理论和专业知识
2.提高运用所学知识，解决实际问题的能力
3.敢于创新，正确地将创新精神与科学态度相结合
4.养成严肃认真、刻苦钻研、实事求是的工作作风
本次《大顶子工程粘土斜墙坝施工组织设计（分段围堰法）》来源于长春工程学院水利与环境工程学院水工教研室王忠诚副教授结合工程实例，融合工程实践经验而提出的虚拟工程。
设计任务涵盖了水利水电工作施工组织设计的全部内容，以施工组织设计的条理为主线，以大顶子水利枢纽施工导截流、主体工程施工和设计概算为重点进行整体布局。
同时，《大顶子工程粘土斜墙坝施工组织设计（分段围堰法）》以“水利水电工程施工”为中心，涉及了水工专业中的《水工建筑物》、《水电站》、《水利工程施工》、《水利水电工程定额与造价》、《水工钢筋混凝土》、《水力学》、《水利水电工程地质》等诸多学科。
使得在设计过程中不断地将各学科知识进行分析综合，对各学科的内容也有了更加深入的认识。
。
整个设计中，得到了水工教研室王忠诚老师的悉心指导以及其他老师的热心解答，在此表示深深感谢。
另外，施工组织组的同学业发扬了团队精神，互相探讨和帮助，一并表示感谢。
由于设计者水平有限，设计成果中不免有疏漏和错误之处，恳求专家在评阅过程中提出批评指正。
设计者：
第一部分：
设计说明书
1工程条件
1.1施工条件
1.1.1自然地理位置
本工程行政区域属于黑龙江省虎林市大岭乡桃花村，位于锦水河干流上，距虎林市区大约26km。
1.1.2枢纽布置
本工程的任务是以防洪、供水为主，结合发电、灌溉、养殖等综合利用水利工程。
锦水河是莲花江下游最大的一条支流，流域面积4191km2。
锦水河上至今未建有控制性工程，1957年至1990年的34年间，共发生洪水17次，其中较大洪水7次，洪水发生比较频繁，灾害面积较大，破坏能力强，给沿河两岸人民生命财产造成很大损失。
1988年锦水河水文站洪峰流量达3345m3/s，虎林市5个乡镇被淹没的耕地达4.9万亩，倒塌房屋达719间，受灾人口12728人，需要安置人口达988人，洪水造成的损失达1509万元，洪水成了该流域自然灾害的主要灾害。
人民群众和地方政府强烈要求在锦水河上建有控制性水利工程，以拦蓄洪水，造福人类，保证人民生命财产的安全，保证国民经济建设与发展。
虎林市城区经济发展的需水预测，2012年工业总产值将达209亿元，人口达76万人，总需水量达33965×104m3。
该地区水量虽然充沛，但水质恶化而无法利用，虎林盆地地下水可开采量仅为4226×104m3。
虎林市城区发展的需水要求，只有开发锦水河水资源才能解决，锦水河水资源的开发利用是虎林市城区开放开发经济发展战略的关键之一。
所以，作为基础工程的大顶子工程尽快地开发建设是十分必要的，更是当务之急。
本工程由粘土斜墙坝、岸边溢洪道、发电隧洞和坝后式厂房等组成。
坝体总长889m，坝顶高程120.40m，坝顶宽6.40m，上游坝坡为1：
2，下游坝坡为1：
2.5，在高程102.40处设置宽为6.40m的马道。
溢洪道总长为963.00m，净宽为97m,溢流堰型式为实用堰,堰顶高程103.40m，溢流孔共8孔，每孔宽10m。
电站引水隧洞采用圆形隧洞,涵洞的断面积尺寸为R=1.69m，共有4个涵洞.涵洞的进口底高程为87.90m。
1.2自然条件
1.2.1地质、地形条件
坝址处河谷为“U”形河谷，附近多高山，海拔高程为87—200m。
坝趾处左岸较缓，最大高程为162m左右，右岸较陡，最大高程为200m。
河床宽度约为600m，主河河床位于右岸。
库区地质条件良好。
河床表面为第四系全新统冲积堆积，厚约2m，其下为砾壤土和卵砾石，厚约4m，底部及河床左岸为印支期喷出岩。
河床左岸表层为碎石含粘性土，厚为1.5m，其下为砾质粘土和卵砾石，二者厚为14m。
河床右岸表层为砂砾石和壤土，并含少量粘土，厚为1m，其下为第四系全新统坡积堆积，底部为华力西晚期花岗闪长岩。
河床全风化层厚为5—8m，强风化层厚为4—10m，弱风化下限13—25m。
坝趾右岸有一F1断层，左岸距河床约250m处有一F3断层。
1.2.2气象
该流域气候属于中纬度中温带近海洋性季风气候区，气候温和温润，雨量充沛。
多年平均气温为4.5℃。
多年平均降水量为552mm，多年蒸发量1027mm，多年平均日照时数1993小时，无霜期112天，最大冻土深度1.85m，多年平均风速4.1m/s，最大风速23m/s。
1.2.3冰情
根据锦水站冰情资料，经1956年-1981年26年资料统计分析，稳定封冻日期为11月22日，河心最大冰厚为1.10m左右，开河日期为4月12日，稳定封冻天数141天。
1.2.4水文
表1本工程坝下水位—流量关系
H（m）
81.00
81.40
82.20
83.20
84.50
85.40
86.00
Q（m3/s）
166
266
566
1066
2066
3066
4066
H（m）
86.50
87.00
87.30
87.70
88.10
88.40
Q（m3/s）
5066
6066
7066
8066
9066
10066
表2本工程水位—库容关系
H（m）
78
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
V（m3）
0
0.014
0.16
0.199
0.439
0.753
1.21
1.817
2.712
3.901
5.501
表3本工程洪水标准为10年一遇的洪水来流量表（秋汛）
时间
流量（m3/s）
时间
流量（m3/s）
9226
110.00
24
422.00
12
125.00
9246
362.00
18
267.00
12
319.00
24
488.00
18
303.00
9236
501.00
24
284.00
12
473.00
9256
269.00
18
454.00
12
259.00
表4本工程洪水标准为100年一遇的洪水来流量表（夏汛，Δt=6h）
Δt
1
2
3
4
5
6
7
8
Q（m3/s）
608.00
1054.00
1888.00
6103.00
4844.00
3518.00
2519.00
1615.00
Δt
9
10
11
12
13
14
15
Q（m3/s）
1322.00
1128.00
980.00
850.00
735.00
649.00
582.00
表5施工期洪水成果
频率（%）
时段
5
10
20
春汛
463
360
228
夏汛
3385
2345
1405
秋汛
627
501
286
表6本工程春汛设计洪水过程线
P（%）
0.2
月
日
时
Q（m3/s）
4
27
6
153.00
12
281.00
18
393.00
24
359.00
28
6
317.00
12
296.00
18
268.00
24
285.00
29
6
305.00
12
381.00
18
783.00
24
1104.00
30
6
1281.00
12
910.00
18
701.00
24
583.00
5
1
6
571.00
12
549.00
18
493.00
24
456.00
2
6
366.00
12
346.00
18
327.00
24
320.00
3
6
295.00
12
281.00
18
271.00
24
261.00
2施工导截流设计
2.1施工导流
2.1.1导流时段和洪水成果
在河流上修建水利工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰围基坑，并将河水引向预定的泄水建筑物往下游宣泄，这就是施工导流。
北方地区一般都划分为四个时段，即春汛期、夏（大）汛期，秋汛期和枯水期。
各时段的起止时间根据气象和水文特征确定。
根据桃花地区的水文气象特征，各时段的划分如下：
春汛期4月1日~5月31日
夏汛期6月1日~9月10日
秋汛期9月11日~10月31日
枯水期11月1日~次年3月31日
2.1.2导流方案的比选
一个水利水电枢纽工程的施工从开工到完建，往往不是采用单一种的导流方法，而是几种导流方法组合来配合使用，以取得最优的技术经济效果。
这样不同导流时段、不同的导流方法的组合，通常就称为导流方案。
导流方案的选择受各种因素的影响，一个合理的导流方案必须在周密研究各种影响因素的基础上，拟定几个可能的方案进行技术经济比较，从中选择最优的方案。
选择导流方案时应考虑的主要因素如下：
（1）水文条件
（2）地形条件
（3）地质及水文地质条件
（4）水工建筑物的型式及布置
（5）施工期间河流的综合利用
（6）施工进度、施工方法及施工场地布置
在选择导流方案时，除了综合考虑以上各方面因素外，还应使主体工程尽可能及时发挥效益，简化导流程序、降低导流费用，使导流建筑物既简单易行又适用可靠。
导流方案的选取
由基本资料可知本工程坝区内河谷不对称，左岸平缓，右岸谷坡较陡，相对高差40m，汛期流量小，河漫滩宽60～400m。
地形平坦，而且上游有一引水隧洞。
所以对本工程拟定以下几个可能的方案：
方案I：
采用全段围堰法。
第一年进行左右岸坝体的基础开挖和修筑，同时开挖导流隧洞，第二年修筑上游围堰进行全段围堰截流，同时也进行溢洪道基础的施工。
第三年主要是整体坝体加高和溢洪道修筑。
方案II：
二期两段进行施工。
一期围堰自河床右岸施工，为不过水围堰，通过束窄河床泄流。
一期上下游横向围堰同时施工，并在围堰高度高于水面之后，同时修筑纵向土石围堰，该纵向围堰将作为主体工程的一部分。
主体工程的溢流坝段在一期围堰下施工并修建隧洞。
二期围堰自河床左岸开始施工并完成截流，此期间通过逐渐束窄的河床和导流隧洞泄流，截流完成之后，隧洞独自承担泄流任务。
方案Ⅲ：
两期期三段进行施工。
两期三段，一期束窄河床导流，二期土石围堰全年挡水，利用一期导流隧洞泄流，河床束窄度50%左右。
一期围堰自河床左、右岸同时施工，为不过水围堰，通过束窄河床泄流。
一期上下游横向围堰同时施工，并在围堰高度高于水面之后，同时修筑纵向土石围堰，该纵向围堰将作为主体工程的一部分。
主体工程的溢流坝段在一期右岸围堰下施工并修建隧洞。
二期横向围堰直接与一期纵向围堰相连接即可，并完成截流，此期间通过逐渐束窄的河床和导流隧洞泄流，截流完成之后，导流隧洞孔独自承担泄流任务。
主体二期挡水发电坝段开始施工。
经过经济技术分析比较，考虑到坝址处河床较窄，流量较小，而且在水库坝址上游有一引水隧洞，可利用其二期导流，节省工程造价，如果选择I方案，在合龙时增加合龙的工程量，而且开挖隧洞的造价也是比较高的，这样不仅会延误工期，还会增加工程费用，在经济上是不合理的。
而采用第II种方案，既可以节省造价又可以缩短工期，可以充分利用现有的工程（导流隧洞）还可以利用有利地形。
若采用方案Ⅲ由于承包单位施工强度，施工机械有限，如若采用两期两段方案，则在截流后并不能迅速使坝体坝体达到临时度汛所需的高程，而采用两期三段则可进行大量的平行作业，同时减小截流后的工程量，使施工强度分布比较均匀，更加简单易行，可操作性强。
，从而降低施工强度与难度。
因此采用方案三：
两期三段。
综上所述，无论从施工进度上还是从工程安全方面比较，选用方案Ⅲ更合理，更安全。
但是由于设计要求选择方案II
2.1.3建筑物级别
工程等级：
1.大坝、溢洪道：
2级建筑物
2.电站：
4级
目前，我国导流建筑物级别划分的依据是1989年能源部、水利部颁发的《水利水电工程施工组织设计规范》（试行）。
规范中第二章第二节第一表为导流建筑物级别划分表：
表1导流建筑物级别划分表
项目
级别
保护
对象
失事后果
使用年限
（年）
围堰规模
堰高
（米）
库容
（亿M3）
Ⅲ
有特殊要求的Ⅰ级永久建筑物
淹没重要城镇、工矿企业、交通干线、或推迟工程总工期及第一台（批）机组发电造成重要灾害和损失
＞3
＞50
＞1.0
Ⅳ
Ⅰ、Ⅱ级永久建筑物
淹没一般城镇、工矿企业或影响工程总工期及第一台（批）机组发电而造成较大经济损失
1.5～3
15～50
0.1～1.0
Ⅴ
Ⅲ级永久建筑物
淹没基坑，但对总工期及第一台（批）机组发电影响不大，经济损失较小
＜1.5
＜15
＜0.1
上表四项指标分属不同级别时，以其中最高级别为准。
但列为Ⅲ级建筑物时，至少应有两项指标符合要求。
2.1.4确定导流建筑物设计洪水标准
《水利水电工程施工组织设计规范》中表2、2、2为导流建筑物洪水标准划分表：
表2导流建筑物洪水标准划分表
导流建筑
物类型
导流建筑物级别
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
洪水重现期（年）
土石
50－20
20－10
10－5
混凝土
20－10
10－5
5－3
以下情况用表中的上限值：
①河流水文实测资料少于20年或工程处于暴雨中心区。
②采用新型围堰结构形式。
③处于关键施工时段，失事后可能导致严重后果。
④工程规模，投资和技术难度上用上限与下限差值不大。
2.1.5确定坝体拦洪渡汛的洪水标准。
当坝体填筑到不需要围堰保护时，其临时渡汛洪水标准根据坝型及坝前拦洪库容按规范表2、2、3确定。
表3坝体施工期临时渡汛洪水标准
坝型
拦洪库容（亿m3）
＞1.0
1.0－0.1
＜0.1
洪水重现期（年）
土石坝
＞100
100－50
50－20
砼坝
100－50
50－20
20－10
根据地形地质条件和河流的水文特征，对导流方式进行方案比较。
最后提出选定方案的各期导流工程的布置，防洪渡汛措施，并提出水力计算结果，如堰前的最高水位，导流泄水建筑物的最大泄量等。
2.2导流建筑物设计
导流建筑物就是挡水围堰，导流泄水建筑物就是引水隧洞。
围堰是导流工程中的临时建筑物，用来围护施工中的基坑，保证水工建筑物能在干地上施工。
通过经济和技术比较，围堰必须具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和一定的强度，造价便宜、构造简单、修筑、维护和拆除方便，布置应力求使水流平顺，不发生严重的局部冲刷，北方工程施工必要时还应设置抵抗冰凌、船伐冲击和破坏的设施。
围堰尺寸的确定，本工程的导流建筑物一期由原河床过水，修筑上下游围堰，二期由隧洞导流，溢洪道泄水，用不过水土石围堰挡水。
为了充分利用开挖料，围堰土石部分利用河床开挖的砂砾料，一期横向围堰考虑围堰交通及施工方法堰顶宽为8.0m,上下游迎水面1：
2.5，背水面1：
2.0。
二期横向围堰考虑交通及施工方法围堰顶宽设为8.0m，上下游迎水面1：
2.5，背水面1：
2.0。
纵向围堰一般沿上下游方向垂直坝轴线布置，考虑交通及施工方法围堰顶宽设为8.0m，上下游迎水面1：
2.5，背水面1：
2.0。
围堰的防渗采用粘土斜墙，具体围堰形式及尺寸见施工导流平面布置图，围堰土石方量的计算见计算书。
2.3导流工程施工
一期围堰自下游向上游进行填筑。
由于围堰填筑时河流流速较大，为了防止填筑料被河水冲走，围堰填筑时，在堰头附近迎水侧先抛投块石，再抛填砂砾石。
一期围堰全线连通后，再采用壤土抛填领先，块石护坡跟后的填筑方式。
填筑机械为：
3m3装载机配20t自卸汽车，D85A推土机铺料，12t振动碾碾压。
围堰拆除从上游向下游进行，采用3m3反铲装20t自卸汽车运碴至弃碴场。
二期上游围堰填筑顺序为：
首先由3m3装载机装20t自卸汽车运截流料进行截流戗堤填筑，砂砾石填筑料跟后，D85A推土机推运。
截流后须将围堰填筑至设计挡水高程，填筑采用3m3挖掘机装20t自卸汽车，D85A推土机推运。
填筑料分层摊铺，砂砾石堰体由12t振动碾碾压。
二期下游围堰在上游截流后进行。
填筑以机械为主，人工为辅。
二期下游围堰全部拆除。
围堰拆除采用3m3反铲装20t自卸汽车运碴至弃碴场。
2.4基坑排水
基坑排水的任务主要有以下几方面：
（1）在上下游围堰合龙闭气或过水围堰过水之后，必须在一定的时间内将残留在基坑内的积水一次排出，即初期排水。
（2）在基坑施工过程中，从围堰及地基渗透入基坑的渗流、降雨和施工废水等，也必须不断排出。
（3）有时，为了保持施工场地的干燥，有的工程还必须为降低地下水位而进行长期的抽水工作。
由于后两种排水是经常不断进行的，因而称这两类排水为经常性排水。
基坑排水的主要内容是根据各阶段的排水任务计算排水量，确定各阶段排水设备容量，选择排水设备的型号和数量，并提出排水机械设备分期需要的型号和数量的明细表。
2.4.1初期基坑排水
初期基坑排水量一般可根据地质情况、工程等级、工期长短及施工条件等因素，参考实际工程的经验公式：
其中：
Q：
初期排水量
V：
基坑的积水体积
T：
初期排水时间
初期排水时间主要受基坑水位下降速度的限制，一般下降速度限制在0.5—1.5m/d以内，初期排水时间对于大型基坑可采用5—7d，中型基坑不超过3—5d。
根据初期排水量即可确定所需的排水设备容量，实际工作中，有时也常用试抽法确定排水设备容量，排水设备一般用离心式水泵。
在试抽时，如果水位下降很快，则所选择排水设备容量过大，需要关闭一部分排水设备，以控制水位下降速度；若水位不变，则可能是排水设备容量过小或有较大的渗漏通道存在，这时应增加排水设备容量或找出渗漏通道予以堵塞，然后再进行抽水。
2.4.2经常性排水
基坑开挖过程中的排水系统布置，应以不妨碍开挖和运输工作为原则，一般常将排水干沟布置在基坑中部，以利两侧出土，随着基坑开挖工作的进展，逐渐加深排水干沟和支沟，通常保持干沟深度为1.0—1.5m，支沟深度为0.3—0.5m，集水井布置在建筑物轮廓线的外侧集水井底应低于干沟的沟底。
修建建筑物时的排水系统，通常都布置在基坑的四周，排水沟应布置在建筑物轮廓线的外侧，距基坑边坡坡脚不小于0.3—0.5m，水经排水沟流入集水井，在井边设置水泵站，将水从集水井中抽出，集水井布置在建筑物轮廓线以外较低的地方，它与建筑物外缘的距离必须大于井的深度。
具体成果见计算说明书。
2.5截流
2.5.1截流时段和截流设计流量
我国SDJ389—89《水利水电工程施工组织设计规范》规定：
截流标准可采用截流时段重现期为5—10年的月或旬平均流量，所以该工程截流流量取为188m3/s。
截流日期应选在枯水前期或河道水位有显著下降时，根据水文条件，本工程截流日期定在9月12日。
2.5.2龙口设计
本工程的龙口设在原河床最深处，来抵御高速水流的冲击。
为了避免夏季洪水的影响，同时又不延误工期，二期截流从第二年的大汛过后开始。
龙口截流时，先将准备好的截流材料备于一定的场所，截流时先将设计粒径的材料沿着堰顶轴线成30—40度的角度抛推至堰的前脚，然后填入砂砾石，卸料顺序从上游到下游，以免引起大的塌方。
具体截流的水力计算见计算书。
2.5.3截流材料及材料粒径
根据q、z、v确定龙口宽度为20.31米，根据最大流速确定截流时采用3t重大块石。
2.6下闸蓄水
水库在下闸蓄水前，坝体已修筑到拦洪高程以上，能够发挥挡水作用，基础灌浆，库区清理、水库坍岸和渗漏处理均已完成，建筑物质量和闸门设施等也都检查合格，整个工程进入完建期，根据发电、灌溉及航运等国民经济各部门所提出的综合要求，有计划地进行导流临时泄水建筑物和水库的蓄水工作。
水库的蓄水与导流用临时泄水建筑物的封堵有密切关系，只有将导流用临时泄水建筑物封堵后，才有可能进行水库蓄水。
水库蓄水可按保证率75—85%的月平均流量过程线来制订。
由于缺乏资料，就按月平均流量为12.204m3/s进行计算。
2.7坝体拦洪高程的确定
水利水电枢纽施工过程中，中后期的施工导流往往需要由坝体挡水或拦洪。
坝体能否可靠拦洪与安全渡汛，将涉及工程的进度与成败。
为了保证坝身能够安全渡
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