工程施工松涛混凝土施工组织设计.docx
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1、第1章基本材料11.1 工程概况11.2 施工条件11.2.1 工程地质条件11.2.2 施工场地及运输条件21.2.3 水文气候3第2章施工导流设计42.1 导流方式方案的选择42.1.1 导流方式的选择42.1.2 导流方案的选择42.2 导流标准的选用52.2.1 导流建筑物级别的选用52.2.2 洪水标准62.3 初步确定导流方案62.3.1 泄流建筑物的选择62.3.2 挡水建筑物(围堰)型式选择62.3.3 尺寸初步确定72.4 具体确定导流方案72.4.1 导流洞泄流力量计算72.4.2 调洪演算82.4.3 围堰高度修正82.4.4 隧洞设计82.4.5 围堰设计112.5 导
2、流建筑物的施工122.5.1 围堰的施工122.5.2 隧洞的施工132.6 其它措施阐明142.6.1 度汛、过冰措施14一级坡取为1:2.0,据顶部20m高处设马道,宽2.5m,二级坡坡度取为1:2.3。尺寸初步确定初步估算时不考虑下游围堰库容调洪力量,水流全部经过隧洞导流。经过水力计算,初拟三个方案:方案一:llmxl4m导流洞+ Hu=46.9m高围堰;方案二:12mxl4m导流洞+ Hu=42.5m高围堰;方案三:12mxl5m导流洞+ Hu=39.0m高围堰。对三种组合,计算各方案下游围堰填筑量和隧洞开挖量,计算其总工程量: 其中估算时可以为隧洞开挖量1方相当于围堰填筑量5方。表2
3、.2工程量统计表方案围堰填筑量(nP)隧洞开挖量(m3)挖方折算量(m3)总方量(m3)方案一373422.726611013305501703973方案二292661.428418014209001713561方案三237088.330290015145001751588在施工过程中,俄堤进占接受隧洞开挖材料。合龙闭气之后,上下游围堰的 加高培厚也可接受隧洞开挖料和基坑开挖料。由表2.2的计算分析可得:方案一的总工程量最小,但是开挖量和填方量相 差较大;方案一和方案二的工程量相差不大,并且方案二的开挖量与填方量相差 小,且围堰高度低,隧洞开挖断面在当前技术可以达到的范围之内。经过综合分 析,
4、选择方案二最为合适。则隧洞的尺寸定为12mxi4m。导流洞进口底板高程取枯水位以下5m,则 高程为Hi=413m。纵坡取2%o,则出口处底板高程H2=413-65Ox2%o=411.7m。2.4具体确定导流方案2.4.1 导流洞泄流力量计算对于有压流,为简化计算,假定两条隧洞泄流力量相反。经过水力计算得有压流下游水位与泄流量的关系见表2.3。对于明流,为简化计算,也假定两条隧洞泄流力量相反。经过水力计算得明流下游水位与泄流量关系见表2.4O表2.3有压流下游水位与泄流量关系表泄流量q (m3/s)4000450050005500下游水位H上(m)435.83444.54449.55454.75
5、表2.4明流下游水位与泄流量关系表泄流量q ( m3/s )250500100015002000下游水头H (m)5.286.499.1511.9914.52下游水位H上(m)418.28419.49422.15424.99427.52半有压流的泄流量计算可经过有压流与明流拟合得到。2.4.2 调洪演算接受半图解法(单协助线法),先确定q与上+幺之间的关系,然后绘制q(上+幺)的协助曲线。皿2)然后进行调洪演算,得到之后的设计流量为qmax=4825m3/So2.4.3 围堰高度修正由调洪演算得qmax=4825m7s,对应的下游水位H下=426.89m下游围堰高程 Hd=426.89+0.5
6、=427.39m,取 Hd=427.5mo下游围堰高程 Hu=426.89+20.86+1.0+0.5=449.25m,取 Hu=449.4mo2.4.4 隧洞设计2.4.4.1 尺寸设计隧洞的尺寸定为12mxi4m。导流洞进口底板高程取枯水位以下5m,则高 程为Hi=413m。纵坡取2%。2.4.4.2 进口体型设计隧洞闸门前的渐变段为喇叭口段,其作用是使水流平顺,增添水头损失,同 时尽量避开产生空气漏斗状的漩涡,防止产生气蚀毁坏。喇喇叭口自进口最前端 矩形断面处开头,在顶上和两侧沿水流方向以圆弧曲线或椭圆曲线渐渐收缩,直至与闸门井的矩形断面相接,底边仍接受平底。理想证明:在喇叭口段与闸门井
7、 之间接受1/4的椭圆曲线,简约而有效。其方程为22工+匕=1/ b2对于洞顶曲线:a可取为闸门处孔口高度:取a=14m; b可取为闸门处孔口高度的1/3:b=4.7mo故其方程为:. V142 4.72 对于边墙曲线:a可取为闸门处孔口的宽度:a=12m;b可取为闸门孔口高度的1/4:b=3.5m;故其方程为:一丁 T闸门后的渐变段,是由闸门井处的矩形断面渐渐变化到隧洞的城门洞形的过 渡段,为了便于水流平顺连接,其长度普通不应小于洞径的23倍,取l=25m. 断面具体变化状况如图所示:图2隧洞进口渐变段表示图2.4.4.3 出口消能防冲设计隧洞出流后,当单宽流量较大时,假如消能不完全,则有可
8、能惹起下游河床 的严峻冲刷,严峻影响建筑物的安全。因此,对于隧洞出口消能成绩,应予以足 够的注重。隧洞出口的消能方式很多,本设计中接受平台集中消能。它由程度集中段、 连接段、消力池等部分组成。程度集中段使水流在立体上集中,以降低单宽流量, 增添消力池的长度和深度;连接段在从剖面上常做成自在射流下降的抛物线,而 在立体上沿着平台集中段连续集中;消力池后面普通还需求做一段爱护段,以爱 护河床免受冲刷。2. 4. 4. 4衬砌结构尺寸隧洞衬砌的作用次要有:承受围岩压力及其他荷载,或加固围岩共同担当荷 载,保持隧洞平平波动;平整围岩表面,增添糙率,进步输水力量;防止渗漏; 防止水流、空气、温度和干湿变
9、化等对围岩的冲刷和毁坏作用。在本枢纽中,围岩条件中等,水头较高,流速较大,隧洞断面较大,作用水 头超过20m,接受钢筋混凝土衬砌。衬砌的厚度应根据强度、抗渗、构造和施工要求分析确定。普通来说,单筋 的钢筋混凝土衬砌不宜小于25cm,双筋混凝土衬砌不宜小于30cm,根据工程阅 历,普通约为洞径或跨度的1/121/8,本工程取厚度为1.2m。隧洞横截面如图 2.2所不。图2. 2导流隧洞横截面图围堰设计1.1.5.1 材料堰壳材料要求较低,本工程中可接受隧洞开挖后的废渣。防渗体与堰壳之间 的反滤层设计可以适当简化,普通接受12层粒径略加把握的沙砾石混合材料 作为过渡层,以代替材料严厉分级的反滤层。
10、防渗材料普通用粘土,本枢纽中两 岸黄土储量丰富,可用黄土代替粘土。1.1.5.2 设计断面尺寸下游围堰断面尺寸确定,考虑到堰超群过2030m,堰顶宽度取为6m。围 堰坡度一级坡取为1:2.0,据顶部20m高处设马道,宽2.5m,二级坡坡度取为 l:2.3o心墙为土质心墙,心墙断面自上而下渐渐加厚,坡度普通为1:0.21:0.4, 本设计选用l:0.25o顶部厚度不小于0.81.0m,考虑到水头较高,本设计选用 3m。心墙顶部应高出设计水位0.310.6m,本设计选用0.5m。心墙和堰壳体之 间需设置反滤层。下游围堰横截面如图2.3。下游围堰断面尺寸确定,堰顶宽度取为4m,围堰坡度取为1:2.0
11、。心墙为土质心墙,心墙断面自上而下渐渐加厚,坡度普通为1:0.21:0.4, 本设计选用1:0.25o顶部厚度不小于0.81.0m,本设计选用2mo心墙顶部应高 出设计水位0.30.6m,本设计选用0.5m心墙和堰壳体之间需设置反滤层。下 游围堰横截面如图2.401.1.5.3 渗结构与地基处理在普通掩盖层较深的河床上建围堰,防渗成绩是保证基坑安全工作的关键。 本设计中,防渗体接受粘土心墙。另外,围堰必需根据需求进行地基处理,以满 足浸透波动、静力和动力波动,允许沉降和不均匀沉降等方面的要求,以保证围 堰的安全经济运转。参考碾压式土石坝设计规范(SL247-2001)的建议:砂砾石层深度在15
12、m 以内宜接受明挖回填粘土截水槽。因粘性十截水墙结构简约,工作牢靠,防渗效 果好,且本工程坝址河床掩盖层厚512m本设计接受粘性土截水槽。截水槽应 接受与坝体防渗体相反的土料填筑。截水槽应中转岩基,且基岩紧密连接。截水墙底的宽度,常根据回填土料的允许浸透坡降确定,普通不小于3m,以利于施工。图2.4下游围堰横截面图2.5 导流建筑物的施工2.5.1 围堰的施工2.5.1.1 围堰填筑程序先在河床的一侧或者两侧向河床中填筑截流依堤,能堤填筑到肯定程度,把 河床束窄,构成流速较大的龙口,最终封堵龙口即为合龙。合龙之后,在俄堤全 线上设置防渗设备,即为闭气。然后在此基础上,对俄堤进行加高培厚,修筑成
13、 围堰。2.5.1.2 填筑方法及技术要求和措施围堰的水上部分的施工与普通土石坝没有太大区分,通常包括铺土、平土、 洒水、压实和质检等工序。为了避开施工干扰,影响施工质量,惹起窝工,形成 人力设备的铺张,延误施工进度,通常接受流水作业法组织施工。水下部分的施工比较困难。石渣和堆石体等堰壳材料的填筑可以接受进占法 进行施工,粘性防渗材料很难用这种方法。水下材料的抛填可接受各种驳般,水 下抛填的堰壳材料容重小、沉陷大,在施工时必需赐予足够的注重。2.5.1.3 所用土、砂、石料场的选定本工程所需土、砂、石料可由坝址上、下游的富家沟、孙家沟、老虎沟及宛 家沟等料场供应,运输较为便利。2.5.1.4
14、围堰的闭气施工措施合龙之后,龙口部位的破堤虽然已高出水面,但是仍有一部分河水穿过俄堤 孔隙下泄,由于必需进行闭气工作,才能堵死浸透通道。闭气施工,普通接受反滤层的铺设方法。首先在俄堤迎水坡抛填碎石,然后 在碎石层下面抛填砂、粘土或砂壤土,直到基本堵死浸透为止。抛填各种填料时, 尽量使各层铺料波动、均匀,这是闭气成功的关键。2.5.1.5 围堰拆除措施围堰的拆除工作,普通是在运用期的最终一个汛期过后,随着下游水位的不 断下降,逐层拆除围堰背水坡和水上部分。在拆除的过程中,必需使围堰的残留 面可以连续挡水,并维持波动,以免发生事故使基坑过早沉没,影响施工。普通 的土石围堰的拆除可用挖土机开挖、爆破
15、开挖或人工开挖。围堰的最终拆除工作 通常是在枯水期进行的,最终残留部分的拆除多用爆破法炸开一个缺口,然后渐 渐将缺口拓宽,直到完全拆除为止。2.5.2 隧洞的施工2.5.2.1 隧洞开挖隧洞开挖接受钻爆开挖法中的正台阶法,即把隧洞断面分成2个台阶,自上 而下依次开挖。上部断面钻爆布孔与全断面法基本相反,下部台阶的钻爆因有两 个临空面,爆破效果较好。因隧洞断面尺寸较大,其下部台阶开挖可以接受露天 深孔梯段爆破方法,以进步效率。爆破后的石渣,利用装岩机铲渣,装入梭式矿车,然后由牵引机车托运矿车 至弃渣料场自动卸料。2.5.2.2 隧洞衬砌本设计中隧洞洞轴线较长,由于结构设计要求和施工力量限制,在衬
16、砌施工 时,普通沿洞轴线方向分段进行施工。同时,在横断面上,须分块进行混凝土浇 筑,即分封分块。隧洞衬砌分块施工时,接缝普通设在衬砌结构的转机点周围, 或结构内力较小的部位。隧洞衬砌的混凝土浇筑接受架立模板的方式。混凝土浇筑终了后将拱顶未布 满混凝土的空隙和预留的进出窗孔予以封堵。封拱的方法通常接受封拱盒封拱和 混凝土泵封拱。2.6 其它措施阐明2.6.1 度汛、 过冰措施本设计中的围堰接受不过水围堰,要求其拦断全年洪水,保证主体工程全年 施工。因此,在截流当前,就必需在下一个汛期来临之前将围堰修筑到设计高程, 即拦洪高程,并靠围堰度汛。在施工后期,导流隧洞封堵之后,则需求大坝起拦 洪度汛的作
17、用。本设计中的河道有冰情,因此在施工时期特殊是冬季,必需考虑到排冰措施。 为了增添隧洞排冰时可能消灭的冰塞景象和冰块在围堰上积累的可能性,必需考 虑实行一些可以保证增添冰块厚度和强度的措施以促使冰块被裂开成便于潜入 孔口中的小冰块。2.6.2 封堵蓄水当主体工程完建或基本完建时,只要将暂时导流建筑物封堵,才能准时蓄水, 按期受益。2.6.2.1 封堵日期和设计流量封堵日期与初期蓄水方案有关,封堵日期由计算出来的蓄水历时而定,但暂 时性导流孔洞的封堵普通均在枯水期进行。假如求得的封堵日期在洪水期,则应 进一步争辩洪水期封堵的可能性和合理性。普通来说,因洪水封堵格外困难,并 且技术简单,多转变为枯
18、水期封堵,相应调整坝体施工进度。由初期蓄水计算可 知,本设计导流隧洞封堵选在4月1日。封堵设计流量,普通可选为封堵期10年或20年一遇月或旬均匀流量,也可 根据实测水文材料分析而定。本设计中,选用10%的月均匀流量,即458m3/s。2.6.2.2 封堵方式及措施目前国内外常用的封堵方式是首先下闸封孔,然后浇筑混凝土塞封堵。下闸封堵常用的封堵闸门接受钢筋混凝土全体闸门,用同步卷扬机沉放。这种方式断 流快、水封好、便利牢靠,特殊是在库水位上升较快的工程中被广泛运用。浇筑混凝土塞导流隧洞只需浇筑肯定长度的混凝土塞,足以起永世挡水的作用即可。常用 的混凝土塞为楔形。为了保证混凝土塞与洞壁之间有足够的
19、剪力,通常接受键槽 结合,同时由于本设计中隧洞断面尺寸较大,为了防止混凝土塞因体积过大而产 生温度裂痕,应分段浇筑。同时还该当设置冰却水管降温,待混凝土塞达到波动 温度后,在进行接缝灌浆。混凝土塞的最小长度,由极限均衡条件求出。经过计 算取混凝土塞长度为32m。初期蓄水计算初期蓄水计算是指暂时性导流隧洞封堵后至水库开头发挥效益为止的阶段。 所谓水库开头发挥效益,普通指达到发电或浇灌所要求的最低水位。初期蓄水计算的次要内容为:蓄水历时计算,据此确定暂时泄水建筑物的最 迟封堵日期;校核库水位上升过程中大坝施工的安全性,据此拟定大坝浇筑的把 握性进度方案和坝体接缝灌浆过程。对于初期历时计算,应按保证
20、率较大的来水量考虑,普通接受频率为80% 90%的来流量。安全校核,则应按拦洪库容和有关规定选用几率较小的来流量, 通常选用5%o最迟封堵日期:本设计按85 %的来流量推求,从规定发电日期7月1日,最低发电水位500m 向前推求。到7月1日时,水库水位达500m,对应库容19.5亿m3;6 月份全月可蓄水:V= (406-100) x30x24x3600=7.可亿 m3 (其中 100 rrP/s 为封堵期下游供水要求);5 月份全月可蓄水:V= (354-100) x31x24x3600=6.可亿 n?;所以,到5月1日,库容须达到:V=19.5-7.93-6.58=4.99亿m3;/ 口/
21、八p V4.99xlO8工4月份蓄水天数:T = - = -= 25天。Q(332-100)x24x3600故,推算得到最迟封堵日期为4月6日。2.6.3 基坑排水基坑排水工作,在整个工程的施工组织中是一项很重要的工作。基坑排水工 夫及性质,普通可分为:基坑开挖前的初期排水;基坑开挖及建筑物施工过程中 的经常性排水。2.6.3.1 初期排水初期排水次要包括基坑积水,围堰及基坑渗水两大部分。基坑积水的排水工夫次要受基坑水位下降速度的限制。基坑水位的允许下降 速度受围堰种类、地基特性和基坑内水深而定。水位下降太快,则围堰或基坑边 坡中动水压力变化过大,简约惹起坍坡;下降太慢,则影响基坑开挖工夫。普
22、通 以为,土围堰的基坑水位下降速度应限制在0.51.5m/d以内。排水设备普通常用离心式水泵。为运转便利,应选择容量不同的水泵,以便 于组合运用。确定排水设备容量后,要妥当地布置水泵站,以免水泵站布置不当, 降低排水效果,甚至水泵运转工夫不长又被迫转移,形成人力、物力和工夫上的 铺张。普通初期排水可接受固定式和浮动式的水泵站。本设计中水深超过6m, 考虑接受浮动式水泵站。经常性排水基坑内积水排干后,紧接着就要进行经常性排水。经常性排水设计中,除了 正确估算排水量和选择排水设备外,还必需进行缜密的排水系统布置。经常性排水的排水量,次要包括围堰和基坑渗水、降雨、地基岩石冲洗及混 凝土养护废水等。设
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