1、 3.3完建期工程量确定 11 3.3初拟施工方案的形象进度 11 4 确定各期的强度 12 4.1 确定有效施工期 12 4.2 挖运强度的确定 12 4.2.1 确定上坝强度 12 4.2.2 确定运输强度 13 4.2.3 确定开挖强度 14 5 确定挖运方案 16 5.1确定开挖机械的生产能力 16 5.2确定运输机械 16 5.3确定粘性土、反滤料、砂性土汽车装载有效方量 16 5.4确定运输工具周转一次的时间 16 5.5循环式运输机械数量n的确定 17 17 17 18 5.6复核挖运机械的参数 18 6 确定填筑方案 19 1 基本资料1.1 工程概况西安市黑河引水工程金盆水利
2、枢纽位于西安市周至县黔江河干流峪口以上1.5km处,东距西安市约86km,北距周至县城约14km。枢纽是一项以向西安市供水为主、兼顾灌溉、结合发电、防洪等综合利用的大型水利工程。水库总库容为2亿m3,有效库容1.774亿m3。工程建成后每年可向城市供水3.05亿m3,提供农业灌溉用水1.23亿m3,灌溉农田37万亩。电站装机容量20MW,多年平均发电量7308万kWh。枢纽属等大(2)型工程,由粘土心墙砂砾石坝、左岸泄洪洞、右岸溢洪洞及引水洞、坝后电站等建筑物组成。大坝为1级建筑物。枢纽设计洪水标准为500年一遇,相应洪峰流量为5100m3/s,校核洪水标准为5000年一遇,相应洪峰流量740
3、0m3/s,保坝洪水为10000年一遇,相应洪峰流量为8000m3/s。枢纽区地震基本烈度为7度,大坝设计地震烈度为8度。其工程特性见附表。1.2 坝体设计1.2.1 大坝坝顶及坝坡设计大坝坝顶高程600m,顶宽11m,坝顶长440m。设计坝基最低开挖高程466m,设计最大坝高134m。实际开挖高程472.5m,最大坝高127.5m。坝顶上游侧设置1.2m高的混凝土防浪墙,墙顶高程601.2m,防浪墙底部深入心墙。大坝上游坝坡坡比为1:2.2,高程在565m及515m各设一戗台,宽度分别为3m和5m,下游坝坡坡比为1:1.8,高程在570m、540m和510m各设一戗台,宽度依次分别为2m、3
4、m、3m。在下游坝坡设置贴坡式上坝道路,道路宽12m,贴坡比为1:1.5。上游高水围堰和下游低水围堰采用与坝体结合方式布置。高水围堰堰顶高程527m,上游坡比为1:2.5,高程在517m处,设15m宽的马道,下游坡比为1:2。下游围堰兼作坝体排水棱体,堰顶高程493.5m,外坡比为1:1.8,内坡比为1:1.2。 坝壳采用下游河床砂卵石填筑,排水棱体采用堆石填筑。1.2.2 心墙设计心墙顶高程598m,顶宽7m。河床段心墙坡比为1:0.3,考虑到由于岸坡对心墙沉降的约束,在纵向心墙也会出现拱效应现象,给抗渗带来不利影响,为了提高岸坡段心墙的抗渗能力,将两岸坡段坡比由1:0.3变为1:0.6。为
5、提高心墙在两岸坡适应变形的能力,在心墙底部铺设厚2m左右的高塑性土,采用粘粒含量较高的土填筑,填筑干密度为1.66g/cm3,填筑含水量为20.2%23%。1.2.3 反滤层设计从坝料的级配过渡及变形模量过渡考虑,在心墙上下游均设置两道反滤层,第一层为粒径小于5mm的砂反滤层,第二层为粒径小于80mm的混合砂砾料反滤层。下游的砂反滤层水平宽度为2m,混合料反滤层水平宽度为3m,上游的砂反滤层水平面宽度为1m,混合料反滤层水平宽度为2m。1.2.4 大坝填筑方量大坝总填筑方量为771.6万m3,其中心墙土料158万m3,反滤料29万m3,坝壳砂卵石料584.6万m3。1.3 坝址地形地质情况坝址
6、位于金盆古河道出口至蔺家湾S形河道腰部,距峪口约1.5km。坝址地形为不对称的V形谷。右岸山体高程约823m,边坡为300500。左岸是现代河谷与古河道间长约800m、正常水位处宽度为270m的单薄山梁,河道一侧山坡坡度在520左右。坝址区内出露的基岩为前震旦系宽平群大镇沟组变质岩。岩性主要为云母石英片岩、绿泥石片岩、钙质石英岩以及后期沿断层入侵的石英岩脉、云煌斑岩脉、斜长斑岩脉。在地形较平缓的山坡、河谷阶地广泛分布着第四系松散堆积物,岩性主要为碎块石、碎石质壤土、砂卵石等。坝址位于西骆峪田峪背斜的南翼,岩层走向近东西向,倾向上游。由于主要受南北向压应力作用,东西向的构造断层裂隙发育。在坝址区
7、的断层构造有80多条,主要为层间挤压的逆断层。坝址区以近南北向的裂隙构造发育。河床部位岩体全强风化带较薄,一般厚5m左右。两岸全强风化带较厚,一般厚520m。1.4 气候特征气温,多年实测资料分析,见表1,年平均气温9.6。表1月份123456789101112月平均-6.5-1.65.512.017.421.022.921.516.410.11.8-5.3降水,多年实测资料分析见表2。表2全年(天数)月平均天数5mm以下510mm1015mm1520mm2030mm30mm以上4.32.35.78.715171.70.30.7149.72.7104.312.31.5 料场分布1.5.1 心墙
8、土料场在各设计阶段,对心墙土料的勘探试验进行了大量的工作,先后完成了金盆、武家庄、永泉、毛家湾、田家沟等料场的勘探工作,根据勘探试验成果选定了金盆、武家庄、永泉三个料场,对选定的三个料场在初查的基础上又进一步做了详查。金盆料场位于黑河左岸上金盆古河道内,属水库淹没区,武家庄料场位于金盆东北边缘的山坡上,永泉料场位于金盆西北周城公路之西的山坡上。三个料场土料普遍存在的问题是天然含水量偏高,土料均需要翻晒后方可上坝。初设阶段在考虑土料的物理力学指标,特别是土料的击实性能及天然含水量、储量等因素后,本着尽量少占用耕地、减少征地、增加库容的原则,确定心墙填筑以金盆料场为主料场,武家庄料场作为辅助料场,
9、永泉料场为备用料场。施工单位于截流前进行了金盆料场土料现场碾压试验。在试验中发现翻晒时,土料结块难以粉碎,土块外干内湿,在碾压后的土层中,发现夹有碎土块,土层在碾压过程中发生剪切破坏。经研究,决定将金盆料场转为备用料场,加紧对武家庄、永泉料场的复查和碾压试验工作,同时尽快寻找新的土料场。在综合考虑了土料性质、储量、运距、天然含水量等因素后,选择荞麦窝、猴子头、上黄池、钟楼山、武家庄料场区、区土料及金盆料场含砾土作为心墙土料,所选用的料场土料从颗分看,绝大部分为粉质粘土,少部分为重粉质壤土。上述料场存在的问题为天然含水量偏高需翻晒,储量均较小,场地面积小,土料翻晒强度低。1.5.2 土料的压实设
10、计标准表3 土料最大干密度和最优含水量土料干法制样湿法制样max(g/cm3)op(%)狮子头1.70018.8荞麦窝1.7201.68020.2武1.70519.21.679上黄池1.71419.31.67420.9钟楼山1.69719.01.67519.7土料现场碾压试验采用英格索兰17.6t自行式凸块振动碾和气胎碾进行,四个料场的试验结果见表4。表4 土料现场碾压试验成果土料名称压实干密度(g/cm3)含水量(%)铺土厚度(cm)碾压方式及遍数备注17.62122凸块8遍,气胎4遍1.726252719.92530凸块8遍12遍后,局部剪切破坏1.69018.623258遍后,个别地方剪
11、切破坏考虑到黑河大坝的坝高和重要性,以及土料压实性能的不均匀性和碾压机具压实功能较大,土料的设计干密度为1.68g/cm3,同时,规定土料的压实系数不小于0.99,这样可以避免压实性能好的土料得不到充分压实。1.5.3 砂卵石设计干密度坝壳砂卵石料采用黑河大桥下游0.56km范围内的河床砂卵石。根据SDJ18-84碾压式土石坝设计规范及SDJ10-78水工建筑物抗震设计规范的有关规定,砂卵石水上部分的填筑相对密度为0.7,水下部分的填筑相对密度为0.8。在考虑了料场砂卵石料含砾量的分布范围后,确定砂卵石的设计干密度为2.33g/cm3,Dr=0.7,干密度为2.24g/cm3,Dr=0.8。项
12、目料场含水量自然土干容重(t/m3)松土折自然土系数设计干容重d (t/m3)粘性土砂砾料反滤料16%5%1.451.650.860.710.731.682.332.241.6 开竣工要求1998年10月开工,2001年12月竣工。说明:在本次设计中可不考虑基础开挖与处理事宜,但应考虑导流时段对坝体上升的要求(即拦洪渡汛、施工进度计划安排)。要求同学们初拟施工进度计划。1.7 水文资料可采用的水文资料如下:CV=0.63,Cs=3;Xp50=3557.69 m3/s,Xp100=4096.65 m3/s, Xp200=4628.03 m3/s, Xp20=2846.66 m3/s。2 确定施工导流阶段2.1 计算坝前水深工程于1998年10月开工,2001年12月竣工,工程总历时39个月,在整个施工期共经历了3个汛期,综合各方面考虑,进行施工分期。 根据有压流计算公式 Q=(2gz)1/2,可推算出工程正常运行时的流域面积=Q/(2gz)1/2=Xp500/(
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