羊排水库施工组织设计

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羊排水库施工组织设计

羊排水库位于贵州省黔东南苗族侗族自治州丹寨县扬武乡五一村,东与雷山县接壤,南靠三都水族自治县,西与都匀市、麻江县交界,北抵凯里市。距凯里94公里,距都匀84公里,距丹寨29公里,距杨武乡政府6公里。羊排水库是以灌溉供水为主的一项水利工程。

坝址段河谷呈不对称“V”型,坝址左岸下游靠近五一村一带适宜布置营地,右岸下游100地形比较平缓,适宜布置砂石混凝土加工系统、材料加工房及渣场等。灌区施工场地比较分散,沿线可分散布置施工设施。

坝址下游30~70m处

福建省人民检察院侦查技术综合楼外墙装修装饰工程施工组织设计砂石料、混凝土加工厂、综合加工厂

注:场地面积为地形图量算的水平投影面积,本表仅说明场地性状,建设征地以实际勘丈为准。

羊排水库坝址以上流域面积11.80km2,多年平均流量0.028m³/s,坝址以上主河道河长约7.9km,多年平均降水量1423.4mm,河道平均比降24.04‰。水库正常蓄水水位为788m,相应库容31.4万m³,兴利库容26.9万m³,校核洪水位790.94m,总库容43.90万m³。

本枢纽工程主要由C15混凝土砌毛石拱坝、取水口、放空底孔、下游输水系统组成。

本工程规模属于V等小(2)型,水库规模为小(2)型,水库枢纽为V等工程,大坝、为5级建筑物,临时建筑为5级,洪水标准:主体工程为20年一遇设计,100年一遇校核。施工临时建筑物按5年一遇设计。

主体工程土石方开挖3961m3,C15混凝土及C20混凝土8231m3,Φ28锚杆196根,钢筋16.26t,固结灌浆888m,帷幕灌浆991m。

C15块石混凝土拱坝布置于羊巫大寨羊排河上游300m处河段。坝区河道较为弯曲,至坝址处河流向左拐弯,河流流向由N44°W变为S81°W。大坝轴线方位N2°38′W,最大坝高27.56m,坝顶宽度2.5m,坝顶长(弧长)84.27m,坝顶高程791.56m。

本工程放空孔布置于大坝坝身,位于大坝坝身中心线,考虑汛期时,放空孔还将与坝体、导流明渠进行联合度汛。因此,经过水力计算,放空孔布置于坝体769高程处,采用Φ800的钢管。

本工程取水孔布置于坝体上,分别在大坝左右岸均设置取水孔,取水孔高程776.12m,采用Φ300的钢管。在取水孔下游设置取水闸阀。

根据本工程的自然条件、枢纽布置及工程量、对外交通条件、以及水、电、物资和技术供应条件等,主要施工特点如下。

(2)根据本工程的地形特点,坝区工程的施工营地、施工工厂及工地仓库可采取集中布置,均布置在坝址下游40~100m范围内,弃渣场布置在大坝上游。灌区供水工程为线型工程,施工设施等宜采取分散布置,其中灌区工程由于其特殊性,主要存在施工交通难度较大的问题。

(3)大坝导流:根据坝型和建坝河段施工洪水流量情况,宜采用分段围堰、明渠导流的枯期导流方式。

(4)综合加工厂:施工工厂规模较小,可将钢筋加工、模板加工、砼预制块的加工等合并为综合加工厂,在坝址下游右岸拟建一座综合加工厂,承担大坝工区、近坝灌区工程的加工任务。离大坝较远的灌区就地解决其加工任务。

(5)砂石混凝土系统:在坝区设置一座砂石骨料加工厂,承担大坝工区、近坝灌区工程的加工任务,离大坝较远的灌区就近选择料场开采加工或采购;除坝区外混凝土拌和系统宜分散布置。

通过地表调查,以下料场可选定为石料场,具体情况如下所述:

经调查,建议毛石及碎石料在杨武至排调3.3Km处公路右岸开采,该料岩性为寒武系清虚洞组中厚层至厚层灰岩,至碗厂段有896县级公路通过,碗厂至羊巫有村级公路通过,羊巫至坝址需拟建进场公路200m,总运距9.1Km。

经工程类比,该类岩石单轴饱和抗压强度大于40MPa。场区岩层产状254°∠46°,岸坡坡度50度左右,为斜向坡。覆盖层0~3m,开采方便。毛石及碎石储量丰富,成材率高,可开采量大于10万m³。质量及数量均能满足工程需要。

经调查,建议砂料在杨武至丹寨4.1Km处公路左岸600米开采,该料场岩性为寒武系娄山关群薄至中厚层白云岩,至碗厂段有896县级公路通过,碗厂至羊巫有村级公路通过,羊巫至拟建坝址运须修进场公路200m,总运距5.4距。

经工程类比,该类岩石单轴饱和抗压强度大于40MPa。场区岩层产状258°∠10°,岸坡坡度20~30度,覆盖层厚0~1m。砂储量丰富,可开采量大于7万m³。质量及数量均能满足工程需要。

本工程主要外来材料为水泥、钢材、木材、柴油、汽油、火工材料等,根据就近采购的原则,水泥可由贵州省丹寨县玉龙水泥厂和贵州省丹寨县金华水泥有限公司供应,该水泥厂的生产能力(年产120万t),满足施工高峰期水泥用量需求,水泥各项指标满足本工程技术要求。钢筋、钢材、油料等由丹寨县供应,其余材料就近采购。火工材料主要来源为丹寨县(公安局物资部门)。

施工用电、供水、修配加工及生活物资供应

①施工电源情况:根据丹寨县供电局提供资料,有10kv的供电线路架至工地附近的五一村,能满足施工用电负荷要求。工程施工时只需分别新建施工临时变压器400KVA和200KVA两座。工程施工供电条件较好。

②水源情况:本工程生产及生活用水可从珠市河内直接抽取使用,经水样化验分析,珠市河水质能满足施工及生活用水要求,生活用水宜进行消毒处理后再饮用。

③工程所在地或附近城镇现有的修配、加工能力、运输条件。杨武乡具备一定的修配、加工、运输能力,本工程可充分利用这些社会资源。

④工程所在地距离丹寨县较近,本工程所需的生活物资,均可以由丹寨县提供。

⑤通讯条件:本工程移动通讯网络已覆盖整个工程区,施工通讯条件较好。

工程建设总工期10个月,主体工程施工期5个月。

羊排水库流域属于我省暴雨多发地区,夏季常常有日降雨量在100mm以上的大暴雨出现,冷锋低槽和两高切变是形成这种天气的主要原因。一般5月进入汛期,10月份结束,大暴雨集中在6、7月,历时一天左右。羊排河均由暴雨形成,洪水特性与暴雨特性基本一致,洪水涨峰历时短,陡涨陡落等特点,洪水多发生在每年的5~7月,以7月份发生洪水的机率最大,一次洪水历时1~2天,主要为单峰型洪水。

羊排水库坝址以上控制集水面积11.81km2,其气象特征值参照丹寨气象站资料,根据该站1958—2009年资料统计,多年平均降水量1458.9mm,最大年降水量1922mm,最小年降水量1032.2mm,多年平均来水量2.94m3/s,全年暴雨一般集中在5~9月。坝址设计洪水可采用雨洪法进行计算。

设计洪峰流量QP(m3/s)

设计洪量WP(万m3)

各频率洪水设计值(m3/s)

2.根据纵横断面资料,以曼宁公式推求;

测区位于贵州高原向湘桂丘陵过渡的斜坡地带,地貌形态以山地为主,切割深,地形起伏较大,崇山峻岭,绵延不断。山岭标高一般900~1100m,河谷高程600~900m,一般比高200~300m,少数可达500余m。坡度一般为30~40°,局部河谷、沟谷两岸较陡,坡度达50°以上。地表植被较好,地质构造对地貌发育的控制作用较强,沿断裂带地表切割较强烈,地貌分类上属侵蚀构造低山地貌。

羊排水库正常水位为788.0m,坝前抬高水头19m,库区由羊排河库区及党嘎溪库区构成。羊排河库区回水长度369m,党嘎溪库区回水长度490m,利用天然落差19m。属峡谷型水库。

库区内出露的地层为寒武系娄山关群薄至中厚层白云岩及第四系的坡残积、河流堆积层。现由老至新分述如下:

(1)娄山关群(Ls):灰白色薄至中厚层白云岩,河床及河谷两岸均有出露。

(2)第四系(Q):冲洪积砂砾石层及残坡积红粘土。冲洪积砂砾石层分布于河床,厚0~2m。残坡积红粘土主要分布于羊排河右岸为山前台状山体顶部,厚1~3m。

羊排水库位于羊巫大寨羊排河上游300m处河段。坝区河道较为弯曲,至坝址处河流向左拐弯,河流流向由N44°W变为S81°W。河谷为不对称的“V”型谷。

左岸为圆形状山体,山体厚度大,山顶高程836.3m。库内侧山体坡度40~55°,库外侧山体坡度35°左右。

右岸为山前台状山体,台顶高程794m,岸坡坡度40度左右。坝肩下游11m处发育一冲沟,沟底高程779.4~783.69m,沟底宽33~49m。冲沟左岸基岩裸露,岸坡坡度40度左右。冲沟右岸及沟底为稻田区,覆盖层为第四系残坡积红粘土。

河床高程769m,正常蓄水位788.0m高程处谷口宽59m,宽高比为3.1。

由于羊排水库坝址所在河段为不对称“V”字型河谷地貌,大坝工程量较小,在一个枯水期可以完成施工,导流时段内流量不大,左右两岸地质条件复杂,如采用河床一次拦断隧洞导流,工程施工准备期将加长,工程投资将增加。同时已论证过修筑纵向围堰,冲沙底孔兼作导流的分期导流方案。通过比较认为,采用分期围堰明渠导流方案有利于主体工程施工、工期短、施工干扰小、导流工程投资省等优点,因此推荐采用分段围堰明渠导流布置左岸的方案。

①第一年9月下旬进行导流明渠开挖,同时进行大坝两坝肩及左岸部分坝基开挖,11月初开始大坝左岸771.7高程下混凝土浇筑和导流明渠砌筑、混凝土浇筑,于11月中旬完成大坝左岸部分的土建以及导流明渠的施工,期间河水沿右岸河床导流。

②待大坝左岸771.7高程下混凝土以及导流明渠完工后,进行截流围堰,根据本工程特点及具体进度计划,截流日期为第一年11月20号,截流围堰后,河水沿导流明渠进行导流,立即进行大坝基坑开挖。

③第二年2月初进行大坝混凝土浇筑,先浇筑至771.7高程,然后左右岸坝体混凝土同步浇筑上升,于第二年3月浇筑至大坝顶部,期间围堰挡水、明渠导流。

④第二年3月下旬进行导流明渠封堵、蓄水。

导流建筑物布置原则和条件

导流明渠承担工程分流任务,主要布置原则如下:

(1)水力学条件良好,与枢纽总布置想协调。

(2)充分利用浅谈、台地、垭口、溪沟、旧河道等布置明渠,缩短轴线以节省开挖量,降低施工难度,节省投资。

(3)尽量避免滑坡、崩塌体及高边坡开挖区。

(4)满足截流施工的要求,和主体工程相结合的部分应满足永久的要求。

(5)保证导流明渠泄洪能力,满足主体工程导流要求。

(6)渠道平面布置宜顺直,明渠内及进、出口水流顺畅,避免回流、涡流等对建筑物的危害。

(7)明渠的布置需考虑有利于基坑施工,减少施工干扰,便于基坑除渣和交通运输。(8)有利于后期的明渠封堵及改建施工的要求。

(9)满足导流明渠内其他建筑物的布置和防护要求。

羊排河在坝前向左转弯,使左岸形成凸岸,右岸形成凹岸,且左岸修建明渠的条件优于右岸,因此,根据现场地形条件,结合大坝布置特点及筑坝工艺,本工程明渠布置于左岸。成折线型布置。明渠进口处河床底高程约768m,常枯水位769m,明渠出口处河床高程约767.5m,常枯水位768.3m,据此确定明渠进口底板高程770m,出口底板高程768.5m,底坡1.75%。为便于明渠封堵,在坝身前面设置叠梁闸门两道,封堵时将两叠梁门放下,在叠梁门中间填置粘性土防渗。

上游围堰布置于导流明渠进口与大坝之间,其轮廓线距明渠进口3m,距坝踵最小距离31m;下游围堰布置于明渠出口与大坝之间,其轮廓线距离明渠出口6m,距下游坝址最小距离28m。

(1)导流明渠拟定及水力学计算

导流明渠布置于左岸,明渠长87.6m,进口底板高程769.7m,出口底板高程768.2m,底坡1.71%。进口设混凝土叠梁闸门,用于明渠封堵。

式中Q—设计规定的最大流量(m3/s);

A—水流的断面面积(m2);

R—水力半径,m,等于A与湿周的比值;

i—底坡,i=1.71%;

C—其值与隧洞湿周的糙率n和水力半径R有关,用下式计算:

经计算得导流明渠过水断面为梯形,底宽2.0m,边坡为1:0.3,过水高2.0m。开挖断面为7.3m2。明渠总长为75.66m。

(2)导流明渠结构设计

导流明渠穿过坝身段断面为矩形,断面尺寸为3.2×3.8m,明渠侧墙及底板分别用0.4m和0.2m厚C20钢筋混凝土。坝外面部分靠岸坡部分为开挖断面,边坡为1:0.3,外侧为M7.5浆砌石墙,墙顶厚0.5m,内边坡为0,外边坡为0.3,内边水泥砂浆抹面,明渠底部宽2.0m。为便于明渠封堵,在坝身前面设置叠梁闸门两道,封堵时将两叠梁门放下,在叠梁门中间填置粘性土防渗。

1)围堰结构形式的选择

根据围堰高度、当地建筑材料和施工工期要求,围堰可选粘土斜墙土石围堰、粘土心墙土石围堰、混凝土心墙土石围堰等方案。上下游围堰高度小,填筑量少,且土石围堰堰体可利用明渠开挖的土石渣来填筑,具有施工方法简单、就地取材、施工工期短等优点,并要求围堰具有一定的抗冲能力,故选择粘土心墙土石围堰为上下游围堰结构形式。

根据导流建筑工程的级别及导流建筑物结构型式,围堰设计洪水标准为P=20%,相应挡水流量Q=7m3/s,通过明渠下泄时,对应的上游水位771.5m,考虑波浪在堰坡上的爬高、波浪以上安全超高和风力作用水位雍高后,确定上游围堰设计顶部高程为772.2m,顶宽3.0m,底宽11m,堰顶长度16m,最大堰高3.2m,上、下游边坡均为1:1.3,围堰采用粘土心墙防渗,心墙顶宽1.6m,底宽3.6m。

经查水位—流量关系曲线,5年一遇Q=7m3/s通过倒流明渠下泄时,对应水位为769.8m,因此考虑安全超高和水位雍高后,下游围堰顶部高程为770.6m,顶宽3.0m,底宽8.2m,堰顶长度13.8m,最大堰高2.0m,上、下游边坡均为1:1.3,粘土心墙顶宽1.6m,底宽2.9m。

导流明渠开挖首先进行测量放线,然后采用挖掘机清除覆盖层,遇到岩石部分采用气腿风钻钻孔,人工装药,周边光面爆破施工。出渣采用pc240挖机装渣,5t自卸汽车运输出渣,弃石渣运至上下游围堰左岸河床,集中堆放,作上下堆石围堰回填用料。

(2)M7.5浆砌石施工

在明渠开挖完成后,及时进行工作面的清理,砌筑前,应在砌体外将石料上的泥垢冲洗干净,砌筑时保持砌石表面湿润。然后开始砌筑,块石在料场采用人工爆破,人工筛选,由PC200挖掘机装5t自卸汽车运至施工点,水泥由丹寨县供应。M7.5浆砌石砌筑由人工砌筑,水泥砂浆拌和采用0.25m3磨盘式拌和机拌和。

导流明渠封堵时,先将导流明渠进口利用闸门封堵,然后从导流明渠出口用混凝土输送泵输送混凝土进洞,并用振捣棒振捣密实,将导流明渠穿过坝身段回填封堵,在砼堵头内预留Φ50进浆管及排气管,用于导流暗渠封堵后周围的接缝灌浆和顶部的回填灌浆。

用挖掘机挖掘心墙部位的沙砾石,5t自卸汽车运至渣场,用人工清除残余部分,直至基础挖到基岩。

本工程上下游围堰均为土石围堰,围堰拆除时直接使用PC200挖掘机装10t自卸汽车运至弃碴场堆放。

根据施工进度计划及珠市河的水文气象特点,截流时段选择在11月初进行,截流标准采用5年一遇洪水标准,截流设计流量采用11月平均流量。

施工截流采用单戗立堵法截流,围堰填筑渣料主要利用导流洞和坝肩开挖渣料,围堰从两岸向河流中间推进,由于截流设计流量小,可不考虑龙口水流能量和水流速度对堰体的影响,直接采用开挖渣料对河床中间龙口进行合拢,挖机抛填粘土闭气。

根据施工进度计划安排,本工程总工期为10个月,主体工程为5个月,在一个枯水期即可完成主体工程施工,大坝施工完成后封堵坝身段明渠,汛期采用坝体挡水,放空孔及坝顶溢流面泄流。

经调查,建议毛石及碎石料在杨武至排调3.3Km处公路右岸开采,该料岩性为寒武系清虚洞组中厚层至厚层灰岩,至碗厂段有896县级公路通过,碗厂至羊巫有村级公路通过,羊巫至拟建坝址运须修进场公路200m,总运距9.1Km。

经工程类比,该类岩石单轴饱和抗压强度大于40MPa。场区岩层产状254°∠46°,岸坡坡度50度左右,为斜向坡。覆盖层0~3m,开采方便。毛石及碎石储量丰富,成材率高,可开采量大于10万m3。质量及数量均能满足工程需要。

经调查,建议砂料在杨武至丹寨4.1Km处公路左岸600米开采,该料场岩性为寒武系娄山关群薄至中厚层白云岩,至碗厂段有896县级公路通过,碗厂至羊巫有村级公路通过,羊巫至拟建坝址运须修进场公路200m,总运距5.4距。

经工程类比,该类岩石单轴饱和抗压强度大于40MPa。场区岩层产状258°∠10°,岸坡坡度20~30度,覆盖层厚0~1m。砂储量丰富,可开采量大于7万m3。质量及数量均能满足工程需要。

根据施工组织设计规范,结构本工程实际,确定以下料场规划原则:

节约用地,根据规划开采量合理确定开采范围和高度。

采用机械化集中开采、挖装和运输XX工程钢结构施工组织设计方案,以满足施工强度要求。

根据岩层产状以及料场开采对工程施工、交通运输、安全的影响等,合理确定主采面朝向、分层分段等。

统筹考虑大坝施工、交通运输等情况,建立严格的开采爆破制度和安全防护措施。

汛前修建完整的防洪排水措施,符合环境保护和水土保持要求。

料场开采前,首先进行供电线路架设、供风站建立及供风管路铺设、机械修配站、砂石料加工厂等的建立,同时根据料场的开采计划,修建料场内临时道路及截排水沟系统。

对料场表面的杂草及灌木等采用人工清除,表层覆盖层用推土机及1m3反铲挖掘机清除,10t自卸汽车运到堆碴场集中堆放,对表层风化岩,采用气腿风钻钻孔GB 50037-2013标准下载,人工装药爆破后与表土一起清除。

料场开采用自上而下的水平分层开采法,即用手风钻钻爆法揭顶、削帮、切脚后,采用潜孔钻钻孔,自上而下的微差挤压爆破梯段开采。梯段高度控制在4~6m,砂石骨料在采石场附近原乡村公路内侧加工后,用装载机装15t自卸汽车运到混凝土拌和站生产混凝土。爆破粒径应尽可能满足毛石料及砂石料系统粗碎入机口要求,大于入机口的块石用手风钻钻孔,人工爆破后装车运至加工系统。

爆破后将小于粗破系统规定的毛料用推土机集料,1m3挖掘机装10t自卸汽车运输至砂石料加工系统进行加工,否则,将其毛石改小过后才允许进入粗破系统加工。

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