水利樞紐施工組織設(shè)計(jì)探討

黃賢雙

摘要 施工組織設(shè)計(jì)是水利樞紐工程設(shè)計(jì)文件的重要組成部分，同時(shí)水利工程施工具有規(guī)模大、工期長、投資多的特點(diǎn)，因此施工組織成為工程建設(shè)的重點(diǎn)。本文結(jié)合某水利樞紐工程施工實(shí)例，對施工總布置、施工導(dǎo)截流、主體工程施工方法及施工總進(jìn)度等進(jìn)行了比較全面的總結(jié)，旨在為同類工程施工組織設(shè)計(jì)提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 水利樞紐；施工組織；施工布置；施工方法

中圖分類號TV882 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0044-02

0 引言

某水利樞紐工程以發(fā)電為主兼有防洪、灌溉、攔沙及航運(yùn)等綜合利用效益。大壩建成后將形成水庫總庫容為2億m3，有效庫容1.774億m3。樞紐設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，相應(yīng)洪峰流量為5 100m3/s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5 000年一遇，相應(yīng)洪峰流量7 400m3/s，保壩洪水為一萬年一遇，相應(yīng)洪峰流量為8 000m3/s。樞紐區(qū)地震基本烈度為7度，大壩設(shè)計(jì)地震烈度為8度。

1 施工總體布置

施工總體布置是施工場區(qū)在施工期間的空間規(guī)劃，是施工組織設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，其成果為施工總體布置圖。施工總體布置圖包括：一切地下和地上已有的建筑物和房屋；一切地下和地上擬建的建筑物和房屋；一切為施工服務(wù)的臨時(shí)性建筑物和施工設(shè)施。鑒于水利樞紐工程具有規(guī)模大特點(diǎn)，因此在進(jìn)行水利樞紐工程施工時(shí)合理地進(jìn)行其施工總布置。

2 施工導(dǎo)流

2.1 計(jì)算壩前水深

根據(jù)過去水利樞紐工程施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本水利樞紐工程在整個(gè)施工期將經(jīng)歷3個(gè)汛期，綜合各方面考慮，進(jìn)行施工分期。根據(jù)有壓流計(jì)算公式 Q=ωμ（2gz）1/2，可推算出工程正常運(yùn)行時(shí)的流域面積ω=Q/μ（2gz）1/2=Xp500/μ（2gz）1/2=5100/0.75×（2×9.8×（594-493.5））1/2 =153.2m2。當(dāng)遇到20年一遇洪水時(shí)，在壩前水位：▽p20=X2p20/μ2ω22g+493.5=2846.662/0.752×153.22×2×9.8+493.5=524.8m。同理可知，當(dāng)遇到50年一遇洪水時(shí)，在壩前水位：▽p50=542.4m；當(dāng)遇到100年一遇洪水時(shí)，在壩前水位：▽p100= 558.4m；當(dāng)遇到200年一遇洪水時(shí)，在壩前水位：▽p200=576.3m。

2.2 施工導(dǎo)流階段

本工程采用全段圍堰法和隧洞導(dǎo)流相結(jié)合的導(dǎo)流方案。壩體施工第Ⅰ階段：由于作業(yè)面寬，這一段為施工高峰期，根據(jù)壩體剖面尺寸，壩體施工高度達(dá)到517m。此階段為施工期，壩體繼續(xù)上升，根據(jù)水文計(jì)算可知在圍堰作用下，20年一遇洪水可攔截，50年一遇洪水無法攔截，為確保壩體安全，用圍堰擋水隧洞泄水。壩體施工第Ⅱ階段：第一次攔洪度汛至第二次攔洪度汛期來臨可作為壩體施工第Ⅱ階段，本階段作業(yè)面較第一次施工窄，根據(jù)填筑方量估計(jì)，壩體施工高度達(dá)到577m。壩體施工第Ⅲ階段，此施工期共經(jīng)歷12個(gè)月，由于本階段的作業(yè)面繼續(xù)變窄，施工強(qiáng)度低，壩體施工高度594m，累計(jì)施工高度17m。

3 施工強(qiáng)度

3.1 挖運(yùn)強(qiáng)度的確定

土石壩施工的挖運(yùn)強(qiáng)度取決于土石壩的上壩強(qiáng)度，上壩強(qiáng)度又取決于施工中的氣象水文條件、施工導(dǎo)流方式、施工分期、工作面的大小、勞動力、機(jī)械設(shè)備、燃料動力供應(yīng)情況等因素。對于大中型工程，平均日上壩強(qiáng)度通常為1萬m3~3萬m3，高的達(dá)到10萬m3左右。在施工組織設(shè)計(jì)中，一般根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃各個(gè)階段要求完成的壩體方量來確定上壩和挖運(yùn)強(qiáng)度。

3.2 運(yùn)輸強(qiáng)度確定

運(yùn)輸強(qiáng)度QT(m3/d)根據(jù)上壩強(qiáng)度QD確定：

QT=QDKc/K2

式中Kc――壓實(shí)影響系數(shù)，Kc=γ0/γT，γ0為壩體設(shè)計(jì)干容重，t/m3，γT為土料運(yùn)輸?shù)乃缮⑷葜?，t/m3，見表1所示；K2――運(yùn)輸損失系數(shù)，可取0.95~0.99，因土料性質(zhì)及運(yùn)輸方式而異，取0.95。

3.3 開挖強(qiáng)度確定

開挖強(qiáng)度Qc(m3/d)仍根據(jù)上壩強(qiáng)度QD確定：

Qc=QD K＇c /(K2K3)

式中：K＇c為壓實(shí)系數(shù)，為壩體設(shè)計(jì)干容重γ0與料場天然容重γc的比值。K3為土料開挖損失系數(shù)，隨土料特性和開挖方式而異，一般取K3=0.92~0.97，本設(shè)計(jì)取0.95。

4 開挖方案

開挖機(jī)械及其計(jì)算見下式，取正鏟。 P=60qnKHK＇pKBKt （m3/h），式中：q為土斗的幾何容積，取6m3；n為對于單斗挖掘機(jī)系指每分鐘循環(huán)工作次數(shù)，對于多斗挖掘機(jī)系指每分鐘傾倒的土斗數(shù)量，取1.6；KH為土斗的充盈系數(shù)，表示實(shí)際裝料容積與土斗幾何容積的比值；對于正向鏟可取1，對于索鏟可取0.9，取1；K＇p為土的松散影響系數(shù)，系指挖土前的實(shí)土與挖后松土體積的比值，其大小與土料的等級有關(guān)，對于Ⅰ級土約為0.913~0.83，Ⅱ級土約為0.88~0.78，Ⅲ級土約為0.81~0.71，Ⅳ級土約為0.79~0.73；根據(jù)預(yù)算定額三類土取0.8。KB為時(shí)間利用系數(shù)，表示挖掘機(jī)工作時(shí)間的利用程度，可取0.8~0.9，取0.9；t為聯(lián)合作業(yè)延誤系數(shù)，考慮運(yùn)輸工具影響挖掘的工作時(shí)間；有運(yùn)輸工具配合時(shí)，可取0.9；無運(yùn)輸工具配合時(shí)，應(yīng)取1，取0.9。因此，經(jīng)計(jì)算，P=60qnKHKpKBKt=60×6×1.6×1×0.8×0.9×0.9=373.2（m3/h）。

5 填筑方案確定

本壩體填筑壓實(shí)采用進(jìn)占法，為保證鋪料均勻，用推土機(jī)和平土機(jī)散料平料，采用“算放上料，定點(diǎn)卸料，隨卸隨平，定機(jī)定人，鋪平把關(guān)，插桿檢查”的措施。鋪填中不宜使壩面起伏不平。避免降雨的積水。防滲材料土體鋪筑應(yīng)平行于壩軸線方向進(jìn)行，壩體壓實(shí)用進(jìn)退錯距法，壓實(shí)工具主要用氣胎碾對于汽車上壩或光面壓實(shí)的土層，要刨毛處理，刨毛深度為4m。用推土機(jī)改裝的刨毛機(jī)進(jìn)行刨毛，壩殼與岸坡結(jié)合填筑帶用夯板壓實(shí)。

對于結(jié)合部位，壩基部位填土用薄層、輕蹍的方法。采用較輕型的氣胎蹍。當(dāng)填筑厚度達(dá)2m處后，方可用重型氣胎蹍。防滲體與岸坡結(jié)合處寬度為1.5m~2.0m范圍內(nèi)或邊角處不得使用重型機(jī)具，應(yīng)使用輕型機(jī)具壓實(shí)，并保證與壩體碾壓搭接寬度1m以上。岸坡與砂質(zhì)土、粘性土結(jié)合處應(yīng)填筑1m~2m寬塑性較高的透水材料，避免直接與粗料接觸。壩體接坡面用推土機(jī)自上而下削坡，適當(dāng)留有保護(hù)層配合填筑上升，逐層削至合格層。接觸面削坡合格后要控制其含水量的上限。

反濾料的填筑采用砂松破接觸平起法。防滲土料和反濾層填筑采用土砂平起法。反濾料的壓實(shí)包括接觸帶土料與反濾料的壓實(shí)，防滲體土料用氣胎蹍碾壓。

6 結(jié)論

本文結(jié)合某水利樞紐工程施工實(shí)例，對施工總布置、施工導(dǎo)截流、主體工程施工方法及施工總進(jìn)度等進(jìn)行了比較全面的總結(jié)。

參考文獻(xiàn)

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