沥青砼心墙堆石坝施工组织设计方案.docx
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沥青砼心墙堆石坝施工组织设计方案
沥青砼心墙堆石坝施工组织设计
1、引用标准
（1）《水利水电工程施工组织设计规范》SL303—2004；
（2）《水利水电工程施工测量规范》SL52—93；
（3）《爆破安全规程》GB6722—86；
（4）《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》SL47—94。
（5）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62—94；
（6）《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL25—92；
（7）《水工混凝土施工规范》DL/T5144—2001；
（8）《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100—1999；
（9）《水工混凝土试验规程》SD105—82；
（10）《水工混凝土钢筋施工规范》DL/T5169—2002；
（11）《混凝土拌和用水标准》JGJ63—89。
（12）《混凝土质量控制标准》GB50164—92；
（13）《热轧钢筋》GB1499—84；
（14）《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175—92；
（15）《钢筋焊接及验收规范》JGJ18—96；
（16）《预制混凝土构件质量检验评定标准》GBJ321—90；
（17）《浆砌石坝施工技术规定》（试行）SD120—84；
（18）《砌体工程施工及验收规范》GB50203—98；
（19）《钢筋焊接及验收规范》JGJ18—96；
（20）《压力钢管制造安装及验收规范》DL5017—93；
（21）《水工金属结构防腐蚀规范》SL105—95；
（22）《混凝土大坝安全监测技术规范》DL/T5178—2003；
（23）《水利水电建设工程验收规程》SL223—1999；
2、工程概况
2.1工程概况
沥青混凝土心墙堆石坝工程是隘口水库枢纽工程的主体单位工程，包括坝基开挖处理、灌浆平洞、帷幕灌浆（基础防渗）、上下层帷幕搭接灌浆、心墙混凝土基础（含廊道）、沥青砼混凝土心墙、坝体填筑、坝面护坡、坝顶工程、上下游平台、观测工程、护岸等12个分部工程。
根据初步设计文件，其中主要工程量见下表：
序号
项目名称
工程量
备注
1
土石方开挖
79.02万m3
2
大坝填筑工程
139.97万m3
3
沥青混凝土
11643m3
4
帷幕灌浆
127307m
5
固结灌浆
78672m
6
填充灌浆混凝土
64695m3
7
钢筋制安
1443.81t
8
溶洞充填处理
8836m3
浓浆冲灌砂砾石充填估算量
本单位工程完成后，高80.2m的沥青混凝土心墙堆石坝，坝体高程达549.20m，与宽16m的开敞式溢洪道、高55.10m的岸边斜卧式取水塔及87.49km的引水隧洞、灌溉干支渠114.92km（其中支渠27.43km）、2座电站及1座水厂组成隘口水库枢纽。
本单位工程计划施工至2008年12月，跨2007年度、2008年度2个汛期。
2.2工程水文、气象
2.2.1气象
平江河流域属亚热带湿润季风气候区，气候温和，四季分明，日照不足，雨量充沛，降雨集中，伏旱明显。
按秀山气象站资料，多年平均降水量1317mm，降雨大于0.1mm的多年平均天数158天，多年平均气温16.5℃，低于5℃的多年平均天数28天，极端最低气温－8.5℃，极端最高气温39.6℃，多年平均日照数1231.4h，多年平均水面蒸发量1191.1m，多年平均陆面蒸发量为465.6mm，多年平均风速1.4m/s，多年平均最大风速14.0m/s。
2.2.2水文基本资料
平江河流域径流主要由降雨补给，年内分配不均匀。
坝址以上多年平均年径流量7848.1万m3，P=5%代表年径流量6510万m3，多年平均流量2.48m3/s。
一、暴雨、洪水特性
平江河属典型的山区型河流，洪水由暴雨形成，流域24小时暴雨最大值为215.9mm，降雨强度段多集中在6～12小时内。
洪水多出现于6～9月，一次洪水过程一般持续1～3日，峰型多为单峰，洪水陡涨陡落，洪峰流量年际变化大，秀山水文站1996年实测最大洪峰流量1260m3/s，1994年仅为140m3/s。
二、坝址设计洪水
坝址处设计洪水流量和洪水量成果见表2—1，防护区区间设计洪水见表2—2，洪水过程线推求成果见表2—3。
表2—1坝址设计洪水成果表单位：
m3/s，万m3
流量
频率
0.1
0.2
0.33
0.5
1
2
3.33
5
10
流量
1410
1270
1150
1090
961
829
714
656
526
洪量
频率
0.1
0.2
0.5
1
2
5
10
洪水量
2540
2360
2120
1940
1760
1510
1310
表2—2坝址至芒洞桥（美沙上游）区间设计洪水成果表
频率
0.1
0.2
0.5
1
2
5
10
洪峰流量（m3/s）
1490
1340
1150
1000
857
669
528
洪水总量（万m3）
2540
2360
2120
1940
1760
1510
1310
表2—3隘口水库洪水过程线
P=0.1%校核洪水过程线
P=2%设计洪水过程线
时间T（h）
流量Q（m3/s）
时间T（h）
流量Q（m3/s）
0.000
0
0.000
0
0.549
70.3
0.645
41.4
0.748
141
0.879
82.9
0.998
281
1.172
166
1.222
562
1.436
332
1.572
843
1.846
497
1.996
1120
2.344
663
2.470
1340
2.901
787
2.994
1410
3.516
829
3.493
1340
4.102
787
4.067
1120
4.776
663
4.915
843
5.772
497
6.162
562
7.237
332
8.183
281
9.610
166
10.479
141
12.306
82.9
12.874
70.3
15.119
41.4
19.211
0
22.561
0
三、分期洪水
按秀山水文站实测的洪水资料用比拟法推求坝址分期洪水，4月份雨季开始为主汛期过渡段，5～9月为主汛期，10～11月洪水较少、为汛后过渡段，12～3月为枯水期，分期洪水成果见表2—4。
表2—4分期洪水成果表单位:
m3/s
分期
频率（%）
5
10
20
33.3
50
10～4月
149
115
81.0
56.8
38.1
12～3月
16.8
13.8
10.7
8.17
6.01
2.3工程地质
2.3.1河谷地貌、地层岩性、地质构造
坝址位于隘口中学上游约150m。
河谷形态呈“U”型，河谷底宽约110m。
河床覆盖层厚度8～27m，最厚达38m，基岩面高程452～482m，坝轴线上游H25－H13－H23－H21－ZK2孔一线为深槽。
岩层走向与河流流向夹角35～60°，为斜向谷。
坝址及其枢纽建筑物涉及到的地层见表2—5。
坝址区位于钟灵复式背斜北西翼与平阳盖向斜南东翼接合部位，岩层倾向320～350°，倾角16～35°。
坝址比较大的断层有三条，为F2（隘口断层），F13及f4。
F2断层由角砾岩、碎裂岩组成，最宽一般5m，断续溶蚀宽0.7m，设计水位以上断层带发育小溶洞，设计水位以下断层带未见明显溶蚀且透水性小。
F13断层为角砾岩及碎裂岩，断层带宽1～5m，局部10m，地表多溶蚀成3～5cm宽缝或约1m左右的溶槽，沿断层带及上盘∈3m灰岩中发育直径1～2m小溶洞。
对右岸坝肩的岩溶渗漏及坝肩的稳定有重要的影响。
f4断层倾向3°∠21°，断层带特征以花斑状的断层岩、碎裂岩为主，少量角砾岩。
断层带厚一般5～10m。
沿断层带地表溶蚀成小溶洞。
表2—5隘口水库坝址地层简表
系
统
组
地层代号
分层厚度（m）
分组厚度（m）
岩性简述
组
段
第
四
系
全新统
Q4
8～38
或
1～3
河床砂砾卵石夹块石、漂石，一般有2～3层粘土总厚1.4～3.47m。
坡积粘土夹碎块石，厚1～3m。
奥
陶
系
下统
大湾组
O1d
O1d2
77.00
160.0
粉砂岩夹页岩
O1d1
83.00
紫红色页岩夹泥灰岩
红花园组
O1h
58.60
58.6
深灰色厚层结晶生物碎屑灰岩
寒
武
系
上统
桐梓组
O1t
O1t3
109.32
141.47
深灰色中～厚层灰岩、白云质灰岩夹白云岩
O1t2
9.15
上部4.15m结晶生物灰岩夹页岩，下部白云质页岩
O1t1
23.00
深灰色厚层粗结晶含泥质条带灰岩
毛田组
∈3m
∈3m3
25.00
140.8
浅肉红色、灰色厚层灰岩与浅灰色微晶～致密白云岩互层，含燧石团块。
灰岩占该层总厚的38%。
∈3m2
30.00
上下部为浅灰色致密白云岩，中部为白云岩与浅肉红色致密灰岩互层。
灰岩占该层总厚的20%。
∈3m1
85.80
灰～深灰色微晶～致密灰岩、白云质灰岩与灰质白云岩互层。
灰岩占该层总厚的60%。
后坝组
∈3h
270.00
270.0
顶底部浅灰～灰白色、中部灰～深灰色结晶白云岩
2.3.2坝址岩溶发育特征
坝址区主要岩溶形态有岩溶峡谷、溶蚀洼地、落水洞、暗河、岩溶泉。
一、岩溶发育程度
坝址左岸有Kw1、Kw2及Kw3系统。
右岸有Kw14、Kw12、Kw51系统。
右岸凉桥河侧有神仙洞系统。
右岸坝线下游有W103系统。
左岸的P1、P3硐，岩溶发育的主要特点一是沿卸荷带发育岩溶，另一个是沿Kw2系统岩溶发育。
右岸P2硐，卸荷带宽36.60m，岩溶强烈发育，硐尾的K5溶洞，填厚>4.0m，充填软泥夹砂，成硐困难。
高程512m的P4硐，揭露硐长全部在卸荷带中，不能自稳而整体坍塌。
坝址区河床及右岸溶洞平均直线率为12.78～10.84%，岩溶强烈发育；左岸溶洞直线率较低为5.59%，岩溶呈相对孤立的管道。
坝址区钻孔，遇见溶洞370个，累计溶洞高度460.09m，平均溶洞直线率10.25%；溶蚀裂隙499条，平均100m有11.11条。
设计对心墙堆石坝轴线及两岸防渗线进行物探，其成果：
钻孔声波测试完整岩体时Vｐ＞5680m/s、较完整岩体Vｐ＝4860～5680m/s。
溶隙及小溶洞发育的岩体Vｐ值平均为2540~4860m/s。
溶洞段Vｐ一般在1650m/s左右。
二、岩溶层的划分
强岩溶层:
∈3m、O1t1、O1t3、O1h；
弱岩溶层:
∈3h，右坝肩及上游ZK7、H11孔附近受断层影响为强岩溶层；隔水层:
O1d、O1t2。
三、溶洞充填物
对堆石坝坝基基岩面以下0～30m共42个钻孔中溶洞充填物统计，坝基基岩面以下0～30m溶洞物质填充率79.72%，坝轴线上溶洞物质填充率77%。
四、岩溶发育的方向及规模
（一）岩溶发育的方向
左岸各岩溶系统主通道大致与岩层走向一致。
河床基岩∈3m1岩溶发育的方向与河流流向近乎一致，右岸岩溶发育的方向既顺岩层、断层的走向，又顺岩层的倾向方向发育，
（二）岩溶发育规模
从坝址钻孔统计来看，>10m溶洞有4个，占溶洞总个数的1.1%；10～5m溶洞有16个，占溶洞总个数的4.3%；溶洞高度<3m的占绝大部分，约占溶洞总个数的91.9%，其中<0.5m的溶洞164个，占溶洞个数的44.5%。
五、岩溶发育程度的大致分区及岩溶发育深度
（一）左岸在H41孔一带溶洞底板高程低于500m。
（二）左岸公路上下溶洞底板高程480m～490m。
（三）坝基坐落在∈3m1层上，岩溶强烈发育，溶洞发育由于受层位控制，最低高程在380m以上。
（四）河床坝基及左岸坝肩深部为∈3h层，岩溶发育最低一般在330～370m，少数达到308.07m。
（五）王家坟洼地以东正常蓄水位以下∈3h和左岸及左河槽深部∈3h岩溶发育弱。
2.3.3坝址水文地质特征
经勘探证明两岸钻孔地下水位一般都高于河水位，坝址两岸有暗河及泉水，均为地下水补给河水。
连通试验证实右岸地下水主要运动方向是由东向西补给。
坝址两岸及河床对设计蓄水位以下34个深孔基岩共进行646段压水试验。
其中左岸共进行186段压水试验，反映坝址左岸岩体透水性中等，河床岩体透水性强烈，其中∈3m层又比∈3h层岩体透水性强烈；右岸岩体透水性比河床更强烈。
强透水下限高程与溶洞下限高程基本一致。
深部∈3h少量小溶洞填泥透水性弱。
河水及地下水对混凝土没有一般酸性型、碳酸型、硫酸镁型及硫酸盐型腐蚀。
2.3.4物理地质现象
经地表测绘及平硐探测，左岸水平卸荷带深度20～39m。
右岸强烈卸荷带水平深20m，弱卸荷带水平深37m。
右岸隘口中学变形体位于右坝肩偏下游，体积约1×104m3。
清除表层溶蚀填泥及松散岩块后，可作为坝基。
左岸危岩体为向北东及南东两侧临空的山体。
危岩体底部高程在326国道以上（即515～535m），最高点高程约620m。
危岩体稳定主要由外倾结构面L4溶蚀裂隙控制，目前基本处于稳定状态，建议清除危岩体表面的松动岩体，施工期间对危岩体进行监测，如有变形扩大趋势，采取锚固等工程措施。
2.3.5软弱夹层
坝址区的软弱夹层主要见于平硐中，地表未见明显的软弱夹层面。
部分风化填泥或溶蚀夹泥，甚至有溶洞发育。
这些夹层对堆石坝方案影响较小。
2.3.6岩石（岩体）物理力学性质
岩体物理力学参数建议值见表2—6、表2—7。
表2—6隘口水库岩石岩体力学指标建议值表
岩性
单轴抗压强度（MPa）
抗拉
强度
（MPa）
地基
承载力
（MPa）
抗剪断强度
砼/岩体
抗剪强度
变形指标
饱和
天
然
f′
c′
（MPa）
f′
c′
（MPa）
f
变形
模量
（GPa）
弹性
模量（GPa）
泊
松
比
白云质页岩
9.4
14.9
1.9
0.70
0.6
0.6
0.55
0.45
6
8
0.24
深灰、紫灰色灰岩
55
67
1.0
11.0
0.9
1.0
0.75
0.85
0.60
18
20
0.25
∈3m白云岩
52
60
0.6
10.4
0.85
0.9
0.72
0.75
0.55
16
18
0.25
∈3h白云岩
45
54
0.6
9.0
0.80
0.8
0.70
0.70
0.55
15
17
0.24
碎裂状白云岩
25
32
0.39
5.0
0.70
0.60
0.60
0.50
0.50
10
12
0.26
表2—7隘口水库岩石物理指标建议值表
地层代号
岩性
比重
重度（kN/m3）
含水率（%）
饱水率（%）
吸水率
（%）
孔隙度
（%）
烘干
自然
饱和
O1t2
白云质页岩
2.78
26.4
26.7
26.71
1.16
1.21
3.15
O1t
∈3m
深灰、紫灰色灰岩
2.71
26.8
26.93
26.98
0.17
0.59
0.28
0.97
∈3m
白云岩
2.78
26.8
27.0
27.1
0.54
0.63
0.89
2.62
∈3h
白云岩
2.82
27.6
27.7
27.8
0.30
0.67
0.50
1.8
2.3.7岩体基本质量
右岸及河床除Ⅰ坝线坝基H12、H10孔一带岩体基本质量为Ⅲ级外，其余绝大部分岩体基本质量为Ⅳ级，与岩溶直线率＞10%的范围基本一致。
左岸大部分岩体基本质量级别为Ⅱ级。
2.3.8主要工程地质问题
根据设计提供的资料隘口水库工程坝址主要工程地质问题是:
坝基、坝肩岩溶渗漏问题：
包括水库内Kw2、Kw3系统的岩溶渗漏；河床坝基岩溶发育强烈，溶洞直线率达23.23%，溶隙直线率21.33条/100m；尤其是沿河床、右岸坝肩深部岩溶渗漏问题；
另一个是岩溶地基稳定问题：
坝基或其它建筑地基中溶洞强烈发育，承受荷载后可能引起岩溶塌陷，影响坝基稳定。
3、沥青砼心墙堆石坝施工方案
本单位工程特点：
分部工程项目多，是枢纽工程的重点，本单位工程施工的特点难点就是本枢纽工程的重点难点，主要表现为：
1、工程量地质条件异常复杂：
水库Kw2、Kw3系统的岩溶存在渗漏问题，右岸存在绕坝渗漏问题，河床坝基岩溶发育强烈，溶洞直线率达23.23%，溶隙直线率21.33条/100m。
2、施工工期短：
本单位所有工程按计划要在2008年12月份完成。
由于临时工程→坝基开挖→固结灌浆→帷幕灌浆→基槽混凝土浇筑→大坝填筑→坝面处理这一关键线路，各工作互为紧前紧后工作，没有搭接工期，其中灌浆平洞开挖、灌浆和大坝填筑这两项工程费时很长，还有时间节点控制，因此工期很紧。
3、施工场地狭窄：
坝址河谷宽度约230m，临时工程建设过程中，要同时开展围堰填筑、导流明渠开挖、导流隧洞开挖，相互干扰很大；
4、水库坝址位于岩溶特别发育地区，坝基和坝肩两侧存在岩溶、破碎带，设计采取了7.8万m固结灌浆、12.7万m的帷幕灌浆的处理措施。
灌浆工程、沥青混凝土心墙是本工程的重点。
3.1施工流程规划
根据隘口水库枢纽工程的特殊现场情况，本枢纽工程的临时工程、各主体单位工程穿插施工。
本单位工程的施工流程计划为：
沥青砼心墙堆石坝施工流程图
3.2施工主要材料及水、电的供应方案
（一）水泥、钢筋、木材
水泥、钢筋、木材等建筑材料和施工油料都可以在秀山县购买，特殊物资需要到黔江市购买。
（二）土料
两河口料场距坝址上游600m，储量约1×104m3。
料场位于水库淹没线以下，开采条件好，质量能满足要求，运输方便。
（三）块石、碎石、砂料
块石料从平江河左岸干洞，距坝址0.8km的已规划好的石料场开采。
料场岩性为O1h深灰色结晶灰岩，厚58.5m。
灰岩重度26.4kN/m3，含水率0.22%，平均湿抗压强度60.8MPa，属坚硬岩类。
岩石质量满足工程要求，剥离层按3～5m考虑，剥离量约28×104m3，有用储量约420×104m3，完全满足工程需求，可作为工程主料场进行利用。
工程所需混凝土粗细骨料拟采用干洞料场O1h灰岩为原料加工。
灰岩无碱活性反应。
岩石质量、储量均满足要求，开采条件好，运输距离短，可作为人工骨料的料场。
（四）施工用油
与秀山县石油公司协议供应：
石油公司在工地修建一座临时加油站，专对我工程施工供油来满足工程用油需求。
（五）施工用电
计划与隘口水库枢纽工程项目部协商，请秀山县电力公司在采石场安装一台630KVA的箱式压器（石料开采加工及照明用电）、左岸326国道桩号K27+300附近安装一台1000KVA箱式变压器（主要满足左岸平洞、支洞，坝基施工、灌浆及施工照明电力供应），右岸隘口中学安装一台旁630KVA变压器（右岸平洞、支洞、灌浆及照明用电）；此外我单位还计划自备1—2台100KW以上的发电机备用电力等措施来满足施工用电。
（六）施工用水
供水：
施工用水主要为基开挖处理、灌浆平洞、帷幕灌浆（基础防渗）、上下层帷幕搭接灌浆、心墙混凝土基础（含廊道）的空压机等冷却用水和支护用水，砂浆拌和、混凝土拌制用水，供水池设置在河床左岸，位置：
导流明渠0+000对应的326国道旁，水池容水能力为200m3。
再从水池引接至施工作业面。
其它零星接工作面附近的水源。
4、施工布置
原则上按照枢纽工程施工组织设计文件的总体要求安排施工布置，再根据具体施工作适当的调整。
4.1块石、碎石、砂场
根据料场规划和设计提供的料场分布图资料分析，拟选取距坝址0.8km处的干洞料场为块石开采场和混凝土骨料加工。
本合同工程的混凝土总量约为64313m3，埋石混凝土44677m3，沥青混凝土11643m3，需混凝土骨料约为碎石98870m3，砂55290m3，块石约17000m3，堆石填筑料约135.07m3，总需要量153万m3。
料场石料储量为420万m3，足够本工程开采利用。
一、碎石、砂场加工
破碎与筛分设备选择：
根据工期进度的初步设想，需建砂石筛分能力为140T/h以上的破碎与筛分系统，计算如下：
月采运能力：
Q月=（QmA+Q0）Ks
式中：
Qm：
高峰期的月混凝土浇筑强度，取心墙基槽混凝土16735m3/月；
A：
每立方米混凝土的骨料用量，选取2.20T；
Q0：
其他砂石料月需用量（T），取2000T；
Ks：
损耗补偿系数：
选取1.27
得Q月=（16735×2.20+2000）×1.27=49298T
按每天二班开采计算，则小时开采能力为：
Qh=Q月/（14×25）=49298/（14×25）=141T/h
上述计算是无储备开采能力计算。
由于本工程混凝土工程浇筑呈现间断施工的特点，事实上是可以进行一定的储备的。
如果按照储备量8000～10000m3（17000～22000T）计算，最大小时开采能力只需71m3。
根据以上计算分析，选择二台600×900反击式破碎机，碎石能力大于100T/h；选用一台SSZ21500×5500吊式直线振动筛，筛分机设4层筛网，分别为80×80mm筛网、40×40mm筛网、20×20mm筛网和5×5mm筛网，筛分能力大于100T/h，电机动率10kw。
采用上述设备，砂石料预储备只需6500m3，就能够满足最大月浇筑强度的开采能力需要。
设备及场地布置：
砂石料系统拟就近布置在干洞料场：
集料仓设在现乡村公路上，其南部谷地用覆盖层开挖的弃料填平后作为堆料场。
筛分系统、皮带运输系统、骨料破碎系统从低到高逐级布置，开采时从上至下逐层开挖。
首先采用挖掘机清除料场地表的植被、强风化石、表土等无用层，并将弃料用于场地填筑。
然后根据开采方案做好开采准备工作和平面布置，包括布置供水系统和排水沟、沉淀池等。
应该特别强调的是，如果上游洪水携带草垛、树木，堵塞排水暗管，谷地上游的拦水坝有可能会漫溢。
为了防止水流对326国道的冲刷破坏，填土与公路路堤结合部位用块石过渡，过渡层厚度不得低于5m。
路堤超出填筑层的坡面，用干砌块石护坡，护坡高度1m。
石料经爆破开采后，对超径石予以解小，并就地初选，将符合砌筑块石要求的石料分拣开来堆放，运至工地作为砌筑块石。
其他石料采用1.0m3液压反铲挖装、5～8T自卸汽车运至破碎机地垄卸料处，作为碎石和砂的原料。
骨料筛分后分别由皮带机运送至储料仓内，按不同规格分别堆放。
砂石料的清洗采用离心清水泵IS50—32—125（Q=12.5m3/h，H=20，N=2.2KW）直供水方式从拦水坝前提水，供洗选机进行冲洗。
二、堆石填筑加工
本工程堆石填筑量约为130万m3，料场与上述混凝土骨料厂相同。
按照工期安排，大坝填筑工期为13个月，大坝填筑前开始生产，则平均月用量10万m3。
考虑大坝填筑在开工后第二个汛期前必须达到521m高程，因此，填筑任务呈现前紧后松
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