三都县拉旦水电站水利工程施工组织设计.docx

1、三都县拉旦水电站水利工程施工组织设计网络教育学院本科生毕业论文（设计）题 目：拉旦水电站水利工程施工组织设计学习中心：贵州省黔南奥鹏层 次：专科起点本科专 业：水利水电工程年 级：2013年春学 号：3 学 生：张先杨指导教师： 陈 琦完成日期：2014年12月30日 内容摘要水利工程施工组织设计,是论证水利工程设计成为现实的可行性和经济性合理的基本依据,且受自然条件和社会政治经济制约因素较大的影响,所以成为总体设计方案决策的主要依据之一。同时在基本建设程序中,施工组织设计也是筹建施工总体规划布置及招标文件的基本依据,因而具有重要的现实意义。本文主要对拉旦水电站水利工程施工组织设计的意义和作用

2、以及对工程施工组织设计的分类和基本内容的认识进行了论述。关键词：水利工程；施工组织；设计引 言兴修水利工程需经历河流规划、勘测、试验、设计、施工及运行管理等主要步骤的基本建设程序，施工组织设计是水利工程设计文件的重要组成部分，是编制工程投资概（估）算的主要依据和编制招、投标文件的主要参考，是工程建设和管理的指导性文件。认真作好施工组织设计，对正确选定坝址、坝型、枢纽布置、整体优化设计方案、合理组织工程施工、保证工程质量、缩短建设周期、降低工程造价都有十分重要的作用。施工组织设计是一个比较庞大复杂的理论体系, 水利水电工程施工组织设计是一个庞大的系统工程，是工程建设前的总体战略部署。它的主要内容

3、有研究导流标准、导流方式、导流的挡水和泄水建筑物、截流和施工期度汛等，确定施工顺序和施工总进度，选定对外交通的方式和路线，拟订施工现场的总体布置以及选择原材料和半成品的产地、规格等。1 设计基本资料1.1工程条件拉旦电站工程枢纽由引水拦河坝、引水渠、压力前池、压力管道、电站厂房及升压站等建筑物组成。各建筑物分布分散，便于安排施工场地。本工程主要工程量：土石方明挖10585m3、砌体4600m3、砼浇筑2334m3、钢筋制安31t、压力钢管制安54.97t、房屋建筑125m3、水轮发电机组安装2台套、主变安装1台套及其他机电设备安装等。本工程主要材料有水泥、钢筋、块石、碎石、机制砂、板枋材和炸药

4、等。块石、机制砂及碎石就地、就近开采加工，开采场距施工点50m；水泥从三都县润基水泥厂采购，运距22km；钢筋、炸药及木材均从三都县城采购，运距30km。1.1.1工程地理位置及对外交通状况三都县拉旦水电站位于三都县中和镇拉旦村境内拉旦河源头，距三都县城30km，属珠江流域柳江水系，都柳江的一级支流坝街河的一级支流拉旦河上，厂址位于中和拉旦村村级公路之间，坝址位于厂址上游3km的河道上，拟建的拉旦水电站坝址以上来水面积27.8km2。本工程施工项目分散，对外交通比较方便，中和拉旦村村级公路可直达厂区。但主要材料及设备运至坝区尚需修筑永久公路0.15km、石料场至大坝的临时公路0.08km、坝址

5、处临时施工便道0.15km、厂址处临时施工便道0.12km。1.1.2水工枢纽布置概况拉旦水电站是以发电为主，拟装机2台计320kw，多年平均发电量为208104kw.h。枢纽由引水拦河坝、引水渠、压力前池、压力管道、电站厂房及升压站等部分组成。大坝高4.0m，长42.6m，总蓄水量为10.5104m3 。引水渠道长2654m、压力管道221m、厂房125m2，输电线路3km。1.1.3施工场地条件根据本工程特点，施工区分两处布置，一处在坝区，一处在厂区。坝区的施工场地主要承担大坝和引水渠道上半段的施工；厂区的施工场地主要承担引水渠道下半段、发电厂房及升压站的施工。坝区的施工场地因坝址地处深切

6、式河谷地段，地势陡峭，由于公路位于左岸，只好沿中和拉旦村级路公路新修公路至大坝，将生产区和生活区分开布置，生产区布置在左岸，有砼搅拌机、堆料场、施工仓库、模板加工厂和钢筋加工厂，生活区布置右岸。厂区的施工场地沿拉旦河左岸布置，生产及生活用房均搭建临时工棚解决，并在远离工地和生活区的山坡上塔建一座火工材料库，将各种火工材料隔离分开专人保管，并建立严格进出库制度，以防火工材料外流。在厂区施工场地上布置有石子破碎机、砼拌和机、堆料场、施工仓库、模板加工厂和钢筋加工厂。本工程共需搭建临时工棚500m2，其中，生活用房150m2、各类加工厂250m2、各类仓库100m2。1.1.4 主要建筑材料、水源，

7、电源及其它条件主要建筑材料本工程主要材料有水泥、钢筋、块石、碎石、机制砂、板枋材和炸药等。块石、机制砂及碎石就地、就近开采加工，开采场距施工点50m；水泥从三都县润基水泥厂采购，运距22km；钢筋、炸药及木材均从三都县城采购，运距30km。水源施工用水可直接从拉旦河中提取，生活用水可将河水净化处理后饮用。电源中和拉旦村10KV线路已接通，施工用电可直接接就近接引地方系统电源。其它条件本工程所在区域属中亚热带湿润气候区，夏长冬短，春秋分明，冬无严寒，夏无酷暑。，降雨主要集中在49月份，约占全年降雨的77.3%，秋、冬两季降雨较少，夏末秋初易出现干旱，施工期安排在2007年4月2008年4月。1.

8、1.5工期要求施工总进度安排本工程计划2008年4月份发电，因此，主要工程必须在一个枯水期内施工结束，除大坝、厂房水下部分施工外，如厂房和大坝水上部分开挖、渠道开挖都应尽量提前进行，工程总工期计划12月。施工进度计划施工准备阶段：施工期为2007年4月初6月底，主要完成三通一平、山场征用及施工招标等工作，为整个工程施工做好准备工作。大坝施工：施工期为2007年10月初2007年12月底。其中，基础石方开挖安排在10月初-11月开挖底结束，计60天。坝体砌石和砼浇筑安排在12月初-2008年2月结束，计60天。引水渠道工程施工：施工期为2007年7月初2008年3月底，其中，基础石方开挖安排在2

9、007年7-9月底施工，计90天；砼浇筑及砌石安排在2007年9月初2008年3月底计240天；压力钢管和钢闸门制作及安装安排在2007年72008年3月底计270天。厂房及升压站施工：施工期为2007年7月初2007年12月底，其中，土石方开挖及砌石安排在2007年12月底施工结束，计120天；机电设备安装安排在2008年1月-2008年3月份施工，计90天。施工扫尾工作：施工期为2008年3月初2008年4月底，计30天。主要完成坝基开挖裸露面的整治、厂区附属工程建设、施工区的绿化和工程验收等工作。施工总进度计划详见拉旦水电站施工总进度计划表。拉旦水电站施工总进度计划表工程项目名称第 一

10、年 第 二年46月79月1012月13月4月施工准备大坝开挖渠道砌筑压力前池开挖压力前池砌筑压力管道开挖压力管道砌筑安装厂房开挖厂房砌筑升压开关站开挖升压开关站砌筑机电设备安装机电设备调试竣工整理1.2自然条件1.2.1水文、气象条件水文条件三都县拉旦电站位于三都县中和镇拉旦河上，坝址距离中和镇乡政府0.98km，距离三都县城20.5km。三都县拉旦水电站所在拉旦河属于珠江流域柳江水系，都柳江的一级支流坝街河的一级支流。拉旦河发源于水龙乡独寨的母，源头高程800m。河流自西北流向东南经姑松、的则后转而向南流至养猪场，再向东流至中寨，向北流至中和公社，再转而向东流至定城柱及西北流向东南的立场河汇

11、合，再流至姑里及孟略河交汇形成坝街河。拉旦河全流域面积42.51km2，引水坝址以上流域面积27.8km2，主河道长7.0km，河道加权平均坡降37.07。河床多为裸露灰岩、白云岩、地表土壤为红黄壤和黄壤，蓄水、保水能力较差。该流域内植被较好，森林覆盖率达50%左右，河流泥沙较少。本区位于属中亚热带湿润气候区，多年平均气温18，多年平均降雨量1360.4mm，汛期在4月至9月，洪水来得快，去得快，一次洪水过程不过一天。坝址处径流采用把本水文站1955-2001年径流系列资料，该站具有1955年至2001年共47年的水位、流量等整编审定的实测资料，资料系列长，测验精度高，水位流量关系较稳定，资料

12、可靠性较好。从水文年历年径流统计结果看，多年平均流量为31.8m3/s，最大年平均流量56.4m3/s，为多年平均流量的1.77倍，最小年平均流量19.2m3/s，为多年平均流量的0.60倍，丰枯比为2.94。气象条件项目区属中亚热带湿润气候，夏长冬短，春秋分明，冬无严寒，夏无酷暑。多年平均气温18，最冷月 (1月)平均气温7.8，最热月(7月)平均气温26.7，极端最低气温-7.5，极端最高气温39.8。平均年无霜期332天，年日照1193.8小时，相对湿度80%。多年平均降水量1360.4mm，降水年内分配不均，49月降水量占全年降水量77.3%，其余6个月降水量占22.7%。主要自然灾害

13、有旱灾，暴雨及洪灾，此外，还有倒春寒、冰雹及秋绵雨等灾害。1.2.2 水文基本资料项目区属中亚热带湿润气候，夏长冬短，春秋分明，冬无严寒，夏无酷暑。多年平均气温18，最低气温-7.5，最高气温39.8。平均年无霜期332天，年日照1193.8小时，相对湿度80%。多年平均降水量1360.4mm，主要自然灾害有旱灾，暴雨及洪灾，此外，还有倒春寒、冰雹及秋绵雨等灾害。1.2.3 地形、地质三都县拉旦水电站位于三都县中和镇拉旦村境内拉旦河源头。本区地层属于石炭系地层，主要岩性为下统大塘组上司段（C1d2）；浅灰、灰黑色中厚层石灰岩夹瘤状灰岩燧石灰岩及白云岩。区内未见有大的崩塌、滑坡等不稳定斜坡体存在

14、，边坡稳定性较好。区内地下水类型主要为岩溶水为主，其次基岩裂隙水。区内植被茂密，边坡稳定.河床中多为基岩裸露,沉积物较小,山体较雄厚,基本不存在库区渗漏问题。坝址两岸山势雄厚，多悬崖陡壁，两岸基岩出露。河流在此处呈近南北流向，河道宽约15m，河底高程约604.5m(黄海高程系,后同)；两岸山坡的坡度约3045，两岸地形较对称的“U”字形。坝址区地层属为石炭系中统黄龙群（C2hn）；上部为灰白色厚层石灰岩，夹少量白云质灰岩及燧石灰岩，上部为灰白色厚层粗粒白云岩，局部夹少量石灰岩；引水渠道长2654m,属于低中山岩溶地貌，区内碳酸盐岩分布较广，山体雄厚，出露地层岩性为第四系（Q）：黄色、红棕色粘土

15、及亚粘土，厚0.21.5m；泥盆系上统尧梭组（D3y）：上部为深灰色致密石灰岩及白云质灰岩，下部为灰色中厚层白云岩，泥盆系上统望城坡组（D3w）：深灰色石灰岩夹泥灰岩，及白云岩，压力前池厂房处表层覆盖少量第四系坡积物，厚0.21.5m；其岩性为上部为深灰色致密石灰岩及白云质灰岩，下部为灰色中厚层白云岩，为良好的建筑物基础持力层。河床处为微未风化岩石基本出露。2 施工导流本章内容主要在综合分析导流条件的基础上确定导流标准，选择设计导流方案、导流建筑物等，并提出导流建筑物的合理施工安排。此部分要求绘制完整的施工导流图，见施工平面布置图。2.1导流标准2.1.1导流时段的划分根据各时段来水资料分析，

16、本工程最小枯水流量在10月次年3月，因此导流时段选为10月次年3月。2.1.2 导流建筑物设计洪水标准可由水利水电施工组织设计规范查表获得，规范中相关指标判别表具体可参见下表2.1。表2.1导流建筑物洪水划分表导流建筑物类型导流建筑物级别洪水重现期（年）土石50-2020-1010-5混凝土20-1010-55-3根据保护对象、失事后果、使用年限和临时工程规模等综合因素确定，导流建筑物级别为级，对于采用当地材料填筑的土石围堰，施工导流建筑物洪水重现期为105年。根据本工程特点及以上综合因素，本大坝工程导流标准采用5年一遇枯水期洪峰流量，经计算，导流流量为9.3m3/s。2.2导流方案2.2.1

17、导流方案的选择原则(1)充分掌握基本资料，全面分析各种因素，优化导流方案，使工程尽早发挥效益。(2)对各期导流特点和相互关系进行系统分析，全面规划，统筹安排，运用风险度分析的方法，处理洪水及施工的矛盾，务求导流方案经济合理，安全可靠。(3)适应河流水文特征和地形、地质条件。(4)工程施工期短，工程施工安全、灵活、方便。(5)结合利用永久建筑物，减少导流工程量和投资。(6)河道截流、坝体度汛、封堵、蓄水和供水等初、后期导流在施工期各个环节，能合理衔接。在导流方案比较优选时，应根据地形、地质条件、水文特征、流冰、枢纽布置、航运、施工安全方便、施工进度、投资等要求综合比较选择。根据本工程坝址河床窄、

18、导流流量小的特点，采用分段围堰、分期施工的导流方式。由于坝址处右岸交通比较便利，一期围堰先围左岸，由左岸主河槽导流，一期围堰束窄河床的75%，施工左岸坝体和排砂底孔，排砂孔径为单排11001500mm的砼箱涵；进口闸门（底板高程606.7m）；待左坝端施工到608.5m，二期围堰围左岸，此时来水进入最枯季节，排砂底孔过流，后左、右坝体交替施工，直至坝体施工结束。2.2.2导流方案的拟定根据本工程坝址河床窄、导流流量小的特点，采用分段围堰、分期施工的导流方式。由于坝址处右岸交通比较便利，一期围堰先围左岸，由左岸主河槽导流，一期围堰束窄河床的75%，施工左岸坝体和排砂底孔，排砂孔径为单排11001

19、500mm的砼箱涵；进口闸门（底板高程606.7m）；待左坝端施工到608.5m，二期围堰围左岸，此时来水进入最枯季节，排砂底孔过流，后左、右坝体交替施工，直至坝体施工结束。一期导流：一期围堰先围左岸，由右岸河床导流，一期围堰束窄河床的75%，右岸河槽宽仅为12m，设计导流流量为9.3m3/s，控制水位上游为608.5m，下游水位为605.5m。二期导流：待左坝侧施工到608.50m时，二期围堰围住右岸，排砂底孔过流，此时正值最枯季节，随着坝体的升高，库内调蓄能力逐渐增强，排砂底孔基本能满足过流要求。2.3导流建筑物的设计及工程量2.3.1围堰的设计围堰超高值h 的计算h = h1% + hz

20、 + hch防浪墙顶及设计洪水位或校核洪水位的高差，m；H1% 累计频率为1%时的波浪高度，m；hz 波浪中心线至设计洪水位或校核洪水位的高差，m；hc 安全加高，按表2.2采用表2.2堰顶的安全加高hc表运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3内陆峡谷水库，宜按官厅水库公式计算（适用于20m/s 及 D20km）下面按官厅公式计算h1%，hz。式中：D吹程，km，按回水长度计。波长，m壅高，mV0 计算风速h当时，为累积频率5%的波高h5%;当时，为累积频率10%的波高h10%。规范规定应采用累计频率为1%时的波高，对应于5%波高，应

21、由累积频率为P（%）的波高hp 及平均波高的关系可按表2.3进行换算表2.3累积频率为P（%）的波高及平均波高的比值表P(%)0.1123451013205002.972.422.232.112.021.951.711.611.430.940.12.702.262.092.001.921.871.651.561.410.960.22.462.091.961.881.811.761.591.511.370.980.32.231.931.821.761.701.661.521.451.341.000.42.011.781.681.641.601.561.441.391.301.010.51.801

22、.631.561.521.491.461.371.331.251.01表2.4超高值h 的计算的基本数据表设计洪水位校核洪水位吹程D（m）600750风速（m）14.69.7安全加高（m）0.40.3设计洪水位时，采用重现期为50 年的最大风速，本次设计V0=14.6m/s；校核洪水位时，采用多年平均风速，本次设计V0=9.7m/s。a.设计洪水位时h 计算：波浪三要素计算如下：波高：9.81h5%/14.62=0.007614.6-1/12(9.81600/14.62)1/3 h=0.40m波长：9.81Lm/14.62=0.007614.6-1/2.15(9.81600/14.62)1/3

23、.75=5m壅高：hZ=3.140.42/5=0.1gD/V02=9.81600/14.62=27.61,故按累计频率为计算hm/Hm=0.4/4=0.1,由表2.3查表换算故hc=h5%/1.76=0.4/1.76=0.23mH1%=2.26hc=2.260.23=0.52mh = h1% + hz + hc=0.52+0.1+0.4=1.02mb.校核洪水位时h 计算：波高：9.81h5%/9.72=0.00769.7-1/12(9.81750/9.72)1/3 h=0.26m波长： 9.81Lm/9.72=0.00769.7-1/2.15(9.81*750/9.72)1/3.75=3.5

24、3m壅高：hZ=3.140.262/3.53=0.06gD/V02=9.81600/9.72=34.51,故按累计频率为计算hm/Hm=0.26/4=0,由表2.3查表换算故hc=h5%/1.95=0.26/1.95=0.13mH1%=2.26hc=2.420.13=0.29h = h1% + hz + hc=0.29+0.06+0.3=0.65m堰顶高程计算a.设计洪水位的堰顶高程（枯水期）： =605.5+1.02=606.52mb.校核洪水位的堰顶高程（枯水期）：=605.81+0.65=606.46m为了保证围堰的安全，选取较大值，所以选取堰顶高程为606.52m2.3.2导流建筑物工

25、程量计算施工围堰堰顶高程为606.52m，顶宽1.5m，迎水面及内侧边坡坡率取1:0.5，围堰高2.1m，围堰底宽为3.6m，围堰长130m，围堰砌筑778.05m3。排砂孔径为单排11001500mm的砼箱涵；闸门断面是1.11.5m，导流建筑物工程量见下表。表2.5导流建筑物工程量表项目名称单位工程量备注土石方围堰m3778.05闸门制安t2.572.4 导流工程施工2.4.1围堰施工围堰所需土料均就近开采，围堰填筑及拆除均采用人工施工，先进行上游横向围堰施工，再进行纵向围堰施工，最后是下游横向围堰施工。一期导流：一期围堰先围左岸，由右岸河床导流，一期围堰束窄河床的75%，右岸河槽宽仅为1

26、2m，设计导流流量为9.3m3/s，控制水位上游为606.5m，下游水位为605.5m。二期导流：待左坝侧施工到608.5m时，拆除一期上、下游围堰，二期围堰围住右岸，排砂底孔过流，此时正值最枯季节，随着坝体的升高，库内调蓄能力逐渐增强，排砂底孔基本能满足过流要求。草(麻)袋围堰的主要填料为粘性土，堰顶宽取2米，内侧边坡坡率取1:0.5，外侧边坡取1:0.5, 施工方法如下：用草(麻)袋盛装松散粘性土，装填量为袋容量的1/22/3，袋口用细麻线或铁丝缝合，施工时将土袋平放，上下左右互相错缝堆码整齐，水中土袋用带钩的木杆钩送就位。截面取双层草(麻)袋，中间设粘土心墙时，可用砂性土装袋。水流流速较

27、大时，外围草(麻)袋可用小卵石或粗砂装袋，或增加抛片石堰外防护。其结构示意图见下图:3 主体工程施工3.1大坝工程施工3.1.1施工程序基础石方开挖坝体砌筑砼浇筑。坝体为细石砼砌块石重力坝，上游坝面为砼防渗；下游坝面为细石砼砌块石；混凝土、砌石用砂浆和细石砼采用0.4m3拌和机搅拌，人工推运胶轮车运输；坝体所用块石、碎石、机制砂，由5t自卸汽车从开采场运至临时堆场。混凝土采用人工平仓，2.2kw插入式振捣器振捣密实。钢筋采用机械切割、弯曲，人工绑扎或焊接。3.1.2基础石方开挖采用风钻造孔、浅孔密布小炮爆破，人工装碴、双胶轮车出碴，自上而下逐层进行施工。3.1.3坝体砌筑坝体施工主要为坝身砌石

28、、砼防渗墙及坝顶开敞式溢洪道施工。坝身砌石采用自下而上分层分段的施工方法进行，表层块石安砌应错缝，各层各段填心块石细石砼应饱满；砼防渗墙施工应按其有关规范进行，确保达能到设计防渗效果；坝顶溢洪道施工主要应控制溢流面钢筋砼质量，曲线光滑，采用胶轮车、溜槽送料入仓，人工摊铺，插入式振捣器振捣，分块浇筑。砌筑根据坝面坡度，一般正坡面采用一丁多顺，砌缝宽竖缝控制在23cm、横缝控制在1.52cm，上下竖缝应错开。坝体内部用块石分层砌筑，胶结材料采用C15细石砼，砌缝填入细石砼后，用插入式振捣器边振边塞入小块石。坝体每砌高1.5m放样一次，以便控制外形尺寸。坝体勾缝采用深勾缝，缝深35cm，每砌完45层

29、条石后进行一次，采用悬吊式工具脚手架。坝体砌筑具体施工要求按浆砌石坝施工技术规定（SD12-84）执行。坝体砌筑石料、砼运输先由坝区料场、砼拌和站运至坝区，上坝后由胶轮车或人力运输至各个工作面。3.1.4混凝土浇筑大坝砼工程包括基础垫层砼、大坝下部冲砂孔砼、溢流面砼和下游护坦砼。基础垫层为C15砼，清基完成后，先在基岩面遍铺35cm砂浆，然后浇筑基础垫层砼，砼面埋放块石，一半埋入，一半露出。大坝下部冲砂孔砼、溢流面砼和下游护坦砼全部现场立模浇筑。3.2引水系统工程施工3.2.1施工程序引水渠道全长2654m，主要工序为：土石方开挖侧墙砌筑侧墙抹面温度缝止水；土石方开挖底板及侧墙浇筑温度缝止水。压力前池；土石方明挖进水口砼浇筑金属结构制作及安装衬砌砼及镇墩砼浇筑。3.2.2施工方法土石方明挖自上而下分台阶进行，采用风钻造孔、人工爆破，1m3挖掘机装、5t自卸汽车运输清碴；砼浇筑采用0.4m3拌和机搅拌、人工推运双胶轮车运砼、人工平仓、2.2kw插入式振捣器振捣密实。钢筋采用机械切割、弯曲，人工绑扎或焊接。压力钢管在加工厂制作成半成品，现场首先就位、校正、固定，再双面焊接成型，然后浇筑封堵砼和镇墩砼。事故检修闸门和启闭机由专业厂家制作，现场吊装。通气孔和拦污栅现场焊接和安装。3.3技术要求清理坝基、岸坡及铺盖地基时，应将树木、草皮、树根、乱石、坟墓及各种建筑物等全部