水工專升本畢設(shè)工程施工設(shè)計方案指導(dǎo)書

1、施工組織設(shè)計指導(dǎo)書（水工專升本專業(yè)畢業(yè)設(shè)計用）河海大學(xué)水利水電學(xué)院2012年9月施工組織設(shè)計任務(wù)書一、工程概況工程地處我國華東錢塘江的支流上，為一發(fā)電為主兼顧灌溉、防洪的水利樞紐工程。在壩型比較階段，比較了混凝土重力壩和粘土心墻砂殼壩兩個方案。后者的樞紐布置如圖11所示，壩高81m，壩頂長度370m。設(shè)計正常高水位為100m，校核洪水位為102m,大壩典型剖面見圖n-no大壩屬于2級建筑物。溢洪道布置在距壩1km的左岸凹口處（圖中未示），為開敞正槽式，其頂高程為92m,總寬是64m,出口采用差動式鼻坎挑流消能。引水式電站布置在右岸，引水洞長525m,直徑7m,廠房安裝5萬kW的機組兩臺。、施工

2、條件（一）施工工期主體工程工期暫定為4年，2012年準(zhǔn)備，2013年開工，2016年年底前發(fā)電（初始發(fā)電水位為80m）。（二）壩址地形、地質(zhì)及當(dāng)?shù)夭牧蠅沃诽幜饔蛎娣e2610km2,壩址以上河流全長104km;其中50km為通航河道，常年有載重5至10噸木船和竹木筏過壩。壩址兩岸系高山，山坡較陡。壩址河谷寬為200m,河底高程25m。兩岸復(fù)蓋層較薄，基巖為石英砂巖（X級）；河床巖基較好，兩岸巖石節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化較深。河床砂礫復(fù)蓋層厚為03m,平均1.5m。壩址上下游均為寬闊沖積臺地，在上下游37km的臺地和河灘上，有滿足筑壩要求的大量砂礫料（出類土）。采取水上砂礫平均運距5.5km;如就近采取水下

3、砂礫，平均運距為3.5km;粘土料（出類土）在左岸下游7km的王家村，高程為4050m,儲量豐富，質(zhì)量滿足設(shè)計要求。（三）氣象與水文該工程位于華東，氣候溫和。雨量充沛，每年5月至10月降雨較多，屬溫帶多雨氣候，按水文規(guī)律分為枯水期和洪水期（包括梅雨期與臺風(fēng)期），其界限不明顯。一般11月至次年4月底為枯水期，5月至10月為洪水期，其中5、6兩個月的降雨量最大，占全年雨量的30%,該河流量屬山區(qū)性河流，洪水暴漲暴落，最大流量高達(dá)8290m3/s,最小流量只有78m3/s,相差上千倍。根據(jù)設(shè)計需要，給出下列各種水文、氣象資料:1、各月最大瞬時流量（m3/s）表1分頻率7123456789101112

4、全年1%18601670244037805530829050607550484023953065207082902%16801330219033004920746043506350384020202500178074605%150011401920280032506150338047403350154017701195615010%9309401250200027004990266033902710116012308234990頻率標(biāo)準(zhǔn)：所謂百年一遇，指工程由于洪水的原因失敗的概率為1/100。為了適應(yīng)工程需求，一般將某一典型洪水過程線加以放大，使其洪水特征等于頻率計算解得的設(shè)計值，即以為所得

5、的過程線是待求的設(shè)計洪水過程線。放大方法主要有：同倍比同頻率放大法。2、各時段設(shè)計流量（m3/s）表2時段1%2%5%10%20%9.13.11474041903450287022609.14.305000446037403160251010.14.304620355029502460195011.13.313020266021801810141011.14.30402035602940245019203.155.15515045703880332027403、典型年逐月平均流量（m3/s）表3月份123456789101112全年平水年（50%）19.880.071.886.3122.527

6、7134.892.873.791.723.927.689.8豐水年（1%）28.075.489.913448952927610318291.840.732.7172.6枯水年（80%）11.513.961.081.7114163102.488.972.971.81715.367.84、設(shè)計洪水過程線（圖A）;5、壩址水位流量關(guān)系曲線（圖B）;6、水庫水位與庫容關(guān)系曲線（圖C）;7、壩區(qū)各種日平均降雨量統(tǒng)計表（天）表4日降雨&mms123456789101112全年<55886965675537351033332224123331103034456532421140>3010

7、113221210014合計12151615201512181410971588、壩區(qū)各種日平均降雨量統(tǒng)計表（天）表5月份日平均123456789101112>300000031041000<0C12100000000005<-5C530000000001<-20C000000000000（四）施工力量及施工設(shè)備施工承包商的大壩壩殼最大施工能力為10000m3/d,技術(shù)設(shè)備限在施工單位已有的設(shè)備中選用，數(shù)量不限，三材由國家統(tǒng)一分配。（五）在壩型比較階段，對該土壩樞紐的施工導(dǎo)流方案建議采用隧洞導(dǎo)流，并考慮上游土石圍堰與壩體結(jié)合，以節(jié)省導(dǎo)流工程費用。三、設(shè)計任務(wù)研究分析現(xiàn)有

8、資料，計算有效工日；在此基礎(chǔ)上，分以下兩部分進行設(shè)計。第一部分施工導(dǎo)流計劃（一）確定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)（二）確定施工導(dǎo)流方案，確定大壩施工分期和截流、攔洪、封孔、發(fā)電日期，初定大壩施工控制性進度。（三）導(dǎo)流工程規(guī)劃布置1、根據(jù)導(dǎo)流方案和粗定的大壩攔洪高程，確定隧洞的斷面型式和尺寸，并進行平、立面布置；2、汛期大壩（或圍堰）攔洪校核；3、圍堰型式、主要尺寸及布置。第二部分主體工程施工（四）土石壩施工1、施工強度計算2、開采、運輸、壓實機械型號選擇及數(shù)量計算；3、施工道路布置。（五）導(dǎo)流隧洞開挖1、開挖方法的選擇；2、施工作業(yè)組織及設(shè)備選擇；3、開挖作業(yè)組織；4、繪制作業(yè)圖表，計算施工工期和所需設(shè)備數(shù)量。（

9、六）擬定施工控制進度計劃四、設(shè)計成果（一）大圖（1號圖）一張，要求畫出：1、導(dǎo)流建筑物及土、砂礫料上壩路線平面布置；2、導(dǎo)流建筑物縱橫剖面圖、隧洞開挖面的孔眼布置及開挖循環(huán)作業(yè)圖表；3、大壩及主要隧洞施工機械匯總表。（二）說明書一份、計算書一份。說明書中除設(shè)計說明外，還應(yīng)包括必要的插圖、表格和樞紐工程施工總進度計劃表。土壩樞紐工程施工組織設(shè)計指示書一、熟悉設(shè)計資料全面了解給定的資料和設(shè)計任務(wù)。1、水文資料：最大設(shè)計流量、壩址水位流量關(guān)系曲線、庫容曲線等；2、氣象資料：降雨、氣溫；3、地形地質(zhì)條件和筑壩材料料場；4、水利樞紐組成建筑物的型式、尺寸；5、施工工期要求；6、施工機械與定額資料。二、工

10、日分析工日分析是計算施工強度和論證施工進度的依據(jù)。如已論證施工強度過大而工期不能改變，可以采用雨季或冬夏季施工措施，增加施工天數(shù)，減小施工強度，以保證計劃實現(xiàn)。1、工日分析按下式進行月有效工日=日歷天數(shù)因雨雪、氣溫不能施工天數(shù)其它原因停工天數(shù)2、依據(jù)：（1）壩區(qū)各種降雨天數(shù)統(tǒng)計表（表4）;（2）壩區(qū)各種氣溫天數(shù)統(tǒng)計表（表5）;（3）法定假日：5.1、5.2、5.3、10.1、10.2、10.3、1.1、春節(jié)及星期六、星期天；（4）各種工作因雨、氣溫停工標(biāo)準(zhǔn)見表6和表7。3、本樞紐主要工程各月的有效工日計算按表8進行。表6月因雨停工標(biāo)準(zhǔn)降水量（mm）<55101030>30石料開采V

11、V停工停工填筑VV砂石開采VV停工停工填筑VV粘土開采V停停+1天彳f+2天填筑V停（蓋）停（蓋）彳f+1天隧洞開挖VVV停澆混凝土V停停停表7因氣溫停工標(biāo)準(zhǔn)日平均氣溫>30<0C<-5C<-20C混凝土自然施工停停停停混凝土冬季施工VVV停粘土VV停停砂礫VVV停表8XX工種施工天數(shù)統(tǒng)計表月份天數(shù)123456789101112日歷天數(shù)312831303130313130313031法定假日因雨停工因氣溫停工其他原因停工（本設(shè)計不考慮）有效工日注：粘土開采中若因雨停工降雨量既有1030,又有30,則統(tǒng)計停加天數(shù)時，只統(tǒng)計降雨量大的一種情況。第一部分施工導(dǎo)流計劃一、導(dǎo)流標(biāo)

12、準(zhǔn)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是進行施工導(dǎo)流計算，確定導(dǎo)流建筑的尺寸和建筑設(shè)計的依據(jù)。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的高低，關(guān)系到工程和下游人民生命財產(chǎn)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全，也關(guān)系到工程造價和工期。水利水電施工組織設(shè)計規(guī)范明確了新的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包括圍堰擋水、壩體施工期臨時擋水、導(dǎo)流泄水建筑物封堵和水庫蓄水三個基本階段。圍堰擋水稱初期導(dǎo)流，壩體擋水和封堵蓄水稱為后期導(dǎo)流。一般初期導(dǎo)流失事只影響圍堰和基坑工程施工，而后期導(dǎo)流失事，則危及大壩及下游城鎮(zhèn)安全，造成的損失比初期導(dǎo)流的大得多。1、導(dǎo)流建筑物的級別導(dǎo)流建筑物的級別是確定洪水標(biāo)準(zhǔn)和建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)。根據(jù)我國的實際情況，規(guī)范規(guī)定導(dǎo)流建筑物劃分為3、4、5三級，一般為4級和5級，并以3

13、級來控制：具體劃分按表9所列各項指標(biāo)確定，其中4、5級導(dǎo)流建筑物應(yīng)按表列的四項指標(biāo)中的最高級別確定，而3級導(dǎo)流建筑物要求有兩項以上的指標(biāo)滿足該級要求。2、洪水標(biāo)準(zhǔn)表9導(dǎo)流建筑物級別劃分級別保護對象失事后果使用年限導(dǎo)流建筑物規(guī)模(年)堰高(m)庫容(108m3)3有特殊要求的1級永久性水工建筑物淹沒重要城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干線或推遲工程總工期及第一臺(批)機組發(fā)電，造成重大災(zāi)害和損失>3>50>1.041級、2級永久性水工建筑物淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、或影響工程總工期及第一臺(批)機組發(fā)電而造成較大經(jīng)濟損失1.5315500.11.053級、4級永久性水工建筑物淹沒基坑，但對總

14、工期及第一臺(批)機組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟損失較小<1.5<15<0.1注：(1)導(dǎo)流建筑物包括擋水和泄水建筑物，兩者級別相同；(2)當(dāng)導(dǎo)流建筑物根據(jù)表中指標(biāo)分屬不同級別時，應(yīng)以其中最高級別為準(zhǔn)。但列為3級導(dǎo)流建筑物時，至少應(yīng)有兩項指標(biāo)符合要求；(3)表列四項指標(biāo)均按施工段劃分；(4)有、無特殊要求的永久建筑物都是針對施工期而言，有特殊要求的1級永久建筑物是指施工期不允許過水的土壩及其它有特殊要求的永久建筑物；(5)使用年限是指導(dǎo)流建筑物每一導(dǎo)流分期的工作年限，兩個或兩個以上導(dǎo)流分期共用的導(dǎo)流建筑物，如分期導(dǎo)流一、二期共用的縱向圍堰，其使用年限不能疊加計算；(6)導(dǎo)流建筑物規(guī)模

15、一欄中，堰高指擋水圍堰最大高度，庫容指堰前設(shè)計水位所攔蓄的水量，兩10選定，該表者應(yīng)同時滿足。導(dǎo)流建筑物的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)導(dǎo)流建筑物的級別和類型，根據(jù)表適用于洪水期，也適用于枯水期。表10導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)劃分導(dǎo)流建筑物類型導(dǎo)流建筑物級別345洪水重現(xiàn)期（年）土石結(jié)構(gòu)50202010105混凝土、漿砌石結(jié)構(gòu)2010105533、壩體臨時擋水度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)壩體施工期臨時擋水度汛的洪水標(biāo)準(zhǔn)按表11選定。表11壩體施工期臨時度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）壩型攔洪庫容（108m3）>1.01.00.1<0.1土石壩>100100505020混凝土壩、漿砌石壩>50502020104

16、、導(dǎo)流泄水建筑物封堵與水庫蓄水標(biāo)準(zhǔn)（1）規(guī)范規(guī)定封堵的下閘設(shè)計流量采用時段510年重現(xiàn)期的月或旬平均流量。封堵工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為1020年重現(xiàn)期。（2）封堵后壩體度汛標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)導(dǎo)流建筑物封堵后，大壩進入施工運行期，這時，壩體度汛按表12規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)選擇。表12導(dǎo)流泄水建筑物封堵后壩體度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期（年）壩型大壩級別123土石壩設(shè)計50020020010010050校核1000500500200200100混凝土壩、漿砌石壩設(shè)計200100100505020校核50020020010010050（3）水庫蓄水標(biāo)準(zhǔn)建議采用75%85%保證率作為水庫的蓄水標(biāo)準(zhǔn)。二、確定導(dǎo)流方案和大壩施工分期，根據(jù)施工單

17、位能力，粗定大壩施工控制進度（一）施工導(dǎo)流方案在選壩階段，對樞紐施工導(dǎo)流進行多方案比較，其中土石壩方案采用隧洞導(dǎo)流方案，并建議上游土石圍堰與壩體結(jié)合，以節(jié)省導(dǎo)流費用。（二）確定大壩施工分期，粗定截流、攔洪、封孔、發(fā)電日期。采用隧洞導(dǎo)流方案，土石壩的施工一般分四期進行。第一期：截流前，要完成導(dǎo)流隧洞工程，并做好截流準(zhǔn)備工作。第二期：截流后，在圍堰的保護下進行大壩基礎(chǔ)工程施工（包括排水、基坑開挖及基礎(chǔ)處理），然后進行大壩填筑，在梅雨、臺風(fēng)汛期到來之前將大壩搶筑到攔洪水位以上。第三期：攔洪以后繼續(xù)填筑大壩到開始封孔蓄水。第四期：封孔后大壩繼續(xù)升高直至壩頂設(shè)計高程。二期工程是工程成敗的關(guān)鍵，這一期工程

18、量往往很大，要求較高的施工強度，以致超過施工單位的生產(chǎn)能力。為了保證在施工單位生產(chǎn)能力范圍內(nèi)順利完成攔洪任務(wù)，可以采用全斷面、臨時斷面、圍堰攔洪或采用分期圍堰填筑部分壩體等方法（如表13所示），以保證安全攔洪度汛。表13攔洪度汛方法1、全斷面壩體攔洪施工能力足夠時采用2、圍堰攔洪壩基處理量大，時間長，粘土心墻上升速度趕不上攔洪水位時采用3、臨時斷面攔洪砂殼施工能力不足時采用4、分期填筑攔洪河谷較寬，施工能力不足時采用IV-IV,4IVIVm對來水量大，庫容小的工程，封孔以后，水庫很快被充滿，宜在大壩建成后才能封孔蓄水，此時無第四期工程。（三）確定截流和攔洪時間，然后根據(jù)截流到攔洪的天數(shù)扣除排水

19、、基礎(chǔ)開挖和處理時間，按粘土心墻填筑上升速度每天0.20.4m確定大壩可能達(dá)到的攔洪高程。（四）大壩各期工程量計算根據(jù)大壩分期按下列公式計算（梯形河谷適用）各期工程量（HVL3bm1m2H13b2mlm26式中：V為計算部分壩體工程量，m3；L為計算部分壩體頂部長度，m；H為計算部分壩體高度，m；b為計算部分壩體頂寬，m；l為計算部分壩體底部長度，m；mi、m2分別為計算部分壩體上、下游邊坡。（五）計算大壩各期平均施工強度（Q）（粘土、砂礫料）(2)式中：T為該期實際有效施工天數(shù)。按照各期施工強度大致均衡的原則，控制不均衡系數(shù)不超過1.52.0,并在施工單位生產(chǎn)力允許的范圍內(nèi)，修改分期方案和各

20、期壩體尺寸，或各期的開挖完工日期，直到滿意為止。（六）確定封孔蓄水及發(fā)電日期本電站的初始發(fā)電水位為80m,蓄水保證率要求75%以上，要求在2014年10月1日有一臺機組發(fā)電。一般來說，應(yīng)在保證大壩安全的前提下，盡可能提早發(fā)電。1、封孔日期的確定根據(jù)初始發(fā)電水位，利用庫容曲線求得相應(yīng)的水庫蓄水量，按照保證率的要求，用80%典型枯水年各月平均流量推斷出封孔日期。即此時封堵蓄水，可以保證到初定的發(fā)電日期，水庫水位可以達(dá)到初始發(fā)電水位。例如：要求10.1發(fā)電，初始發(fā)電時庫容發(fā)V,推算封孔蓄水日期可按表14進行。表14蓄水時間80%來水量(m3)MQiT下游要求供水量MqT累計蓄水量(m3)z(ViV&

21、#39;i)9月V9V9V9V9V8月V8V88(ViVi)Vi97月V7V77(ViVi)Vi96月V6V66(ViVi)Vi95月V5V55(ViVi)Vi94月V4V44(ViVi)Vi9表中Vi為i月的來水總量、Vi為i月時下游要求的供水量。由表可知，蓄水6個月才能達(dá)到相應(yīng)于初始發(fā)電水位的存蓄量。故推得封孔日期為4月的某一天。本設(shè)計中，在封孔蓄水期內(nèi)，下游用水由壩址下游支流匯入河道解決，下游來水全部蓄入水庫。2、大壩安全校核封孔日期是以蓄枯水年水量保證如期發(fā)電來確定的，如果封孔以后所遇到的不是枯水年而是豐水年，則庫內(nèi)水位上升很快，有利于發(fā)電，但勢必威脅尚未修建到頂?shù)拇髩伟踩?，因此，必?/p>

22、按豐水年來水量進行大壩安全校核。校核標(biāo)準(zhǔn)按庫容及下游安全而定，可按表15進行計算比較。表中Vi為i月的來水總量，hi為i月底相應(yīng)的庫水位。Ahi為月初發(fā)生一次洪水（1%）所增高的水位，Hi為i月底大壩修建到的高程。若Hi>hi+Ahi+1,即認(rèn)為大壩是安全的；否則認(rèn)為有漫頂危險。本設(shè)計中不考慮Ahi的影響。封孔4s67N9月表15蓄水時段末1%來水量Vi逐月累計水量Z2Vi庫水位hi月初洪水引起庫水位移壩面高程Hi4月V4V4h4h4H45月V55Vii4h5h5H56月V66Vii4h6h6H67月V77Vii4h7h7H78月V88Vii4h8h8H89月V99Vii4h9hgH9如

23、果校核結(jié)果，安全度太大，可以考慮提早發(fā)電，如不能滿足安全要求，可采取下列措施，以保證大壩安全。提高大壩上升速度；延遲封孔和發(fā)電；采用后期導(dǎo)流措施，利用永久或臨時泄水建筑物控制上游水位。(七)根據(jù)確定的截流、攔洪、封孔、發(fā)電日期和工程分期繪制大壩控制進度，如圖2。1二3d'j.枯水期洪水期枯水期洪水期枯水期洪水期枯水期洪水期枯水期隧道，截流1攔洪帷幕灌漿封孔，發(fā)電人初始發(fā)電水位壩基清理m-1姓口圍堰/A.,/*原河床泄水*隧洞導(dǎo)流,1斷流!發(fā)電尾水-*圖2臨時斷面攔洪方案大壩施工控制進度三、導(dǎo)流工程規(guī)劃布置需要決定的問題有：導(dǎo)流隧洞的斷面形式、尺寸、進出口底坎高程，洞線布置及相應(yīng)的圍堰形

24、式、尺寸和平面布置，本應(yīng)先擬出幾個隧洞斷面尺寸、不同的底坎高程和不同的布置方案，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，然后確定最優(yōu)的隧洞斷面和進出口底坎高程。限于時間，本設(shè)計要求完成一個方案的計算與分析，但應(yīng)明確方案比較時應(yīng)分析研究的問題：(1)隧洞尺寸大小，底坎高程對攔洪水位及大壩合龍段施工的影響；(2)隧洞尺寸、底坎高程對圍堰及隧洞工程量的影響；(3)通航過筏條件對截流條件的影響。(一)確定泄水建筑物斷面型式和尺寸，并進行平面和立面布置。1、計算攔洪水位根據(jù)已定的攔洪壩高扣除安全超高23m,即為攔洪水位。2、確定隧洞斷面尺寸(1)隧洞最大下泄流量計算在工程水文學(xué)中，我們已經(jīng)知道水庫對洪水的調(diào)節(jié)作用。按照隧洞的

25、泄流條件和水庫調(diào)節(jié)性能，根據(jù)洪峰過程線可以求得隧洞泄水過程線，其關(guān)系如圖3所示，圖中V為水庫形成的最大庫容，Q泄為相應(yīng)于最大庫容V時的隧洞最大下泄流量。在已知洪水過程線和上游攔洪水位的條件下，若求得隧洞泄水過程線，就得出相應(yīng)于攔洪水位時的隧洞最大下泄流量。但泄水過程線需經(jīng)調(diào)洪運算求得，計算工作量大。為簡化計算，曲線AB以直線代替，就可方便地計算出陰影部分面積所代表的庫容V',并與攔洪水位相應(yīng)庫容V比較,如V'V,由AB直線段為所擬的隧洞泄水過程線，Q泄為所求隧洞的最大下泄流量。如V'困，則另需假定AB線位置重算。圖3計算方法:如圖3所示，在估計所求B點附近，任意選定Bi

26、、B2、B3點，通過Bi、B2、B3向A點方向作三條直線，并與洪峰過程線相切。計算相應(yīng)直接ABi與洪峰過程線所包圍的面積(即相應(yīng)庫容)和相應(yīng)的隧洞最大下泄量，并繪制Qy關(guān)系曲線，如圖4所示。根據(jù)攔洪水位相應(yīng)庫容V,在QV曲線上，找出相應(yīng)的隧洞最大下泄流量。(2)泄放最大流量時的隧洞流速計算。大壩攔洪時，隧洞泄放最大流量，一般為壓力流，其流速按有壓流公式計算：-2g(Hohp)m.2g(Hohp)式中：m=0.85;V為洞里平均流速；Ho為隧洞進口計算水深(在洞線布置之前用攔洪水位代之)；hp為隧洞出口底坎以上水深，在這里，可根據(jù)隧洞最大下泄量，從壩址水位流量關(guān)系曲線上查得。(3)隧洞過水?dāng)嗝婷?/p>

27、積計算W幺V3、隧洞斷面型式、尺寸及布置(1)隧洞斷面型式及尺寸導(dǎo)流隧洞的斷面型式有圓形、馬蹄形和城門洞形，其中城門洞形最普遍，這種型式開挖方便，有利于泄流和截流，本工程采用城門洞形，其尺寸如圖5,根據(jù)公式_2_2,、W=B-B確定隧洞斷面尺寸。8(2)隧洞布置(4)圖5隧洞路線應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件選定，一般長度應(yīng)盡可能短，但必須考慮進、出口與上、下游圍堰之間保持2050m的距離（根據(jù)水深及河床覆蓋層厚度確定），防止水流沖刷圍堰。隧洞軸線盡可能布置成直線，當(dāng)轉(zhuǎn)彎時，其轉(zhuǎn)彎半徑不少于5B。導(dǎo)流洞的底面高程一般布置在最低水位以下一定高程（通過方案比較確定），布置應(yīng)注意：使截流方便一一低；航運過水要

28、求吃水深，凈空，流速小于36m/s;隧洞施工方便（出渣方便、排水容易）一一高；過流平順，進、出口無明顯跌落，水面銜接條件好，便于通航過木。隧洞底坡一般為0.2%0.5%,也可以布置成平底坡，視河床縱坡而定。為了保證水流平順，隧洞進出口各有一定長度的直線段和明渠段。在進口應(yīng)設(shè)置喇叭段。封孔閘門布置于洞口，當(dāng)洞口寬度超過6m時，應(yīng)布置中墩，以減少封孔閘門跨度。出口明渠段可以擴大口門，反坡與原河道相接，其出口軸線與河床水流軸線交角最好小于30。隧洞進、出口頂部巖石覆蓋層厚度一般不小于1.02.0倍隧洞凈寬，視地質(zhì)條件而定。（二）汛期大壩攔洪校核1、根據(jù)已定的隧洞尺寸和泄流條件，經(jīng)過調(diào)洪演算確定上游攔

29、洪水位，以檢查此時的壩面高程是否能安全攔洪。計算方法：（1）明流按下式計算：幾h222V2V12g元2(&i)LCR(5)式中：h1為進口洞內(nèi)水深；h2為出口洞內(nèi)水深；M為進口洞內(nèi)流速；V2為出口洞內(nèi)流速;V=（V1V2）/2;C為平均謝才系數(shù)；R為平均水力半徑；L為隧洞長度。計算步驟：（a）判別出口流態(tài)淹沒出流：hkh下；h2h下；自由出流：hkh下；h2hko其中：h下為出口下游水深；hk為臨界水深，矩形過水?dāng)嗝鏁r(6)aq2hk3一,g（b）確定h2后，假定h1用公式（5）列表試算表16hih2V1V2VRC2_V1/2g2_V2/2g22V/CRh進口落差近似按下式計算V：2g

30、V022g式中:為流速系數(shù)，取0.80.9;Vo為上游行進流速，當(dāng)Vo1m/s時，流速水頭很小,式中第二項可略去。(d)計算上游水位(上)上進口坎高程h1Z(8)(2)有壓流按下式計算:Hoh2v2(1)2gV2(i)LC2R(9)其中：h2為出口計算水深，自由出流時圖6薄洞泄水能力曲線h20.85D,淹沒出流時：h2hr；為局部損1.1一失系數(shù)之和，進口采用喇叭口時進=0.25;C-R6,謝才系數(shù)，米用混凝土襯砌時nn=0.014,不襯砌時n=0.035;其它符號參閱相關(guān)水力學(xué)資料。上游水位：上=進口坎高程+Ho計算時，假定幾個隧洞下泄流量，分別計算出相應(yīng)的上游水位，畫出無壓和有壓部分的泄流

31、量與水位的關(guān)系曲線并以光滑曲線連接該段曲線，以代替半有壓流曲線，如圖6。2、通過調(diào)洪運算，確定梅雨汛期攔洪水位。依據(jù)：庫容曲線；洪峰流量過程線；壩址水位流量關(guān)系曲線；隧洞泄水能力曲線。計算方法：列表數(shù)算法；簡單圖算法。A、列表數(shù)算法列表數(shù)算法也稱雙曲輔助線法，根據(jù)水量平衡方程繪出雙曲輔助線，然后列表計算。B、簡易圖算法計算原理及思路同本指示書的隧洞最大下泄量計算部分。計算步驟如下:假定三條隧洞泄水過程線ABi、AB2、AB3（如圖3）;求出相應(yīng)的庫容Vi、V2、V3和下泄流量Qi、Q2、Q3；根據(jù)Vi、V2、V3在庫容曲線上得出相應(yīng)的上游水位Hi、H2、H3；在繪有隧洞泄流能力曲線Li的QH坐

32、標(biāo)圖上，繪出相應(yīng)的點Pi（Qi,Hi）、P2（Q2,H2）、P3（Q3,H3）；過Pi、P2、P3點繪曲線L2交Li于P點，則對應(yīng)于P點的泄流量Q為攔洪時隧洞最大下泄流量，相應(yīng)的水位H即為所求攔洪水位，見圖7。3、大壩安全校核根據(jù)大壩施工控制進度所確定的梅雨汛前的大壩高程i與攔洪高程H進行比較，若ihH,則安全，反之不安全，其中，h為安全超高。如果校核結(jié)果為不安全，可改變進度或采用局部加高壩體攔洪等措施。（三）圍堰主要尺寸、型式及布置i、擋水時段的確定本設(shè)計采用枯水期擋水圍堰圍護基坑修筑大壩。圍堰的任務(wù)在于保護基坑內(nèi)工程施工，直到坑內(nèi)壩體高出水面，所以圍堰的擋水時段決定于基坑內(nèi)基礎(chǔ)處理工程量，

33、壩體施工速度及水文變化情況。圍堰的擋水時段可用圖解法決定（略），為簡化起見，設(shè)計者可選定一個適當(dāng)?shù)目菟谧鳛閲叩膿跛畷r段。2、圍堰頂高程的確定在圍堰擋水時段內(nèi)，圍堰應(yīng)擋住可能發(fā)生的最大洪水，故以5%頻率該時段的最大洪峰為圍堰的設(shè)計流量。圍堰頂高程由該設(shè)計流量時的上游水位和安全超高確定。發(fā)生設(shè)計洪水時的上游水位即為圍堰攔洪水位，下游圍堰的頂高程下=下游水位+超高，下游水位是發(fā)生設(shè)計洪峰流量、隧洞下泄最大流量時的下游水位，根據(jù)流量水位關(guān)系曲線得出。3、圍堰的型式圍堰的型式參看教材，本設(shè)計建議上、下游都采用砂礫石粘土斜墻圍堰，且上游圍堰作為壩體的一部分。4、圍堰的斷面尺寸要求確定圍堰頂寬，邊坡尺寸

34、，防滲結(jié)構(gòu)尺寸及其與基礎(chǔ)的連接型式。本工程河床覆蓋層較薄，水深不大，應(yīng)以防滲體與基巖直接連接較好。注意點：圍堰的水下部分尺寸應(yīng)加大；上游圍堰粘土斜墻防滲體應(yīng)在壩體以外，下游圍堰在施工后期應(yīng)予拆除。5、圍堰的平面布置要求按比例在地形圖上正確畫出圍堰的平面布置圖，在大壩斷面圖上面出圍堰的剖面，以反映大壩與圍堰的相互位置。第二部分主體工程施工一、土石壩施工（一）施工強度計算列表計算表17施工分期I（圍堰）nmw說明位直圖程（m）cV3Q平(m/d)Q大KQ平(m3/d)K=1.52.0工程量V（m3）O工日T（日）平均施工強度Q平最大施工強度Q大（二）土方施工機械的選擇及數(shù)量計算1、常用土方施工機械

35、的適用性及可供選擇的型號規(guī)格，見表18。表18機械名稱適用范圍可供選擇的型號及規(guī)格開挖機械正向鏟用于開挖土、砂礫料、石渣并裝車W100(1m3)、W200(2m3)、W400(4m3)索式挖土機用于開挖水下砂礫料無裝載機開挖松散土料、砂、礫、石渣等并裝車Z43.5,斗容1.7m3Z4-5.0,斗容3.0m3輪斗式挖土機開挖土料，砂礫料WUD400/700,自里=400/700鏈斗式采砂船開挖水下砂礫料斗容150升P理=120m3/h斗容400升P理=250m3/h推土機用于料場集料，壩面平土移山80T2120運輸機械自卸汽車牌號載重量容積黃河QD357t3.4m3交通SH36115t6m3小松

36、HD18018t10.7m3佩爾利尼T2020t11.7m3皮帶機用于轉(zhuǎn)運，運輸土料砂礫料壓實機械羊足輾壓實粘土YT23.5重3.5t加重6.5t氣胎輾壓實粘土、壤土、砂礫等YZPl4自重13.5t振動輾壓實砂性土、砂礫、石渣等YZ3-50自重15t加重50t風(fēng)動鉆機手持氣腿鉆，鉆孔直徑=3443mm,鉆進深度4m,重量28kg0l30手持風(fēng)鉆鉆車導(dǎo)軌式鉆車，裝有YG40鑿巖機，鉆孔直徑=4080mmCGJl5-32、土石壩施工作業(yè)機械化方案選定根據(jù)工程量、施工強度、料場條件、運輸?shù)缆?、上壩條件、壩面作業(yè)等選擇合理的機械化施工方案。本工程各種作業(yè)可供采用的機械化方案如下：表19粘土心墻施工開挖

37、推土機松土集料成堆；挖土機挖裝運輸皮帶機運輸上壩（輔以集料斗及汽車分送）；自卸汽車運輸上壩壓實推土機平土，羊足輾或氣胎輾壓實沙礫壩殼施工開挖正向鏟或裝載機挖裝水上砂礫；索鏟或采砂船采取水下砂礫運輸皮帶機運輸上壩；自卸汽車運輸壓實推土機平土，氣胎碾或振動輾，夯土機壓實設(shè)計者根據(jù)表19所列的機械化方案和施工單位擁有的機械選擇一個粘土和砂礫的挖運填施工機械化方案。3、主要機械數(shù)量計算A、確定機械的生產(chǎn)率機械生產(chǎn)率可采用定額指標(biāo)（機械生產(chǎn)定額列于附錄中）或計算方法確定。本設(shè)計要求粘土心墻施工機械生產(chǎn)率用查定額指標(biāo)的方法確定；砂礫壩殼施工機械的生產(chǎn)率用計算法確定。（1）周期運行機械（單斗式挖掘機、自卸汽

38、車等）生產(chǎn)率；生產(chǎn)率（以壩上壓實方為標(biāo)準(zhǔn)）計算式為：P-qKMKp（m3/班）（10）式中：q為土斗或車箱幾何容積（m3）；Kv為土斗或車箱的充盈系數(shù)（表20）；Kt為時間利用系數(shù)（見表21）;Kp為體積換算系數(shù)（見表22）;t為機械運行一次的循環(huán)時間。tt裝t卸t運t空回（11）式中：t運、t空回隨運距或偏轉(zhuǎn)角而變，可以用下式求得：L3t空回v（12）式中：L為轉(zhuǎn)角或運距；V為轉(zhuǎn)速或平均車速，對于自卸汽車采用2025km/h。t裝、t卸分別為裝土和卸土?xí)r間，可以按經(jīng)驗確定，對于自卸汽車：t裝nt'式中：n為挖土機裝滿一車的斗數(shù)；t'為挖土機循環(huán)工作時間（見表23）。t卸可取1

39、2.5分鐘，包括調(diào)車、等待時間。表20開挖機械的充盈系數(shù)表機械名稱堅硬土一般土壤砂礫石渣石渣（含大石塊）裝載機1.01.10.91.00.70.8推土機0.60.70.70.90.60.70.40.6鏟運機0.71.00.50.9挖土機0.60.750.80.90.91.00.60.750.40.5注：如用公式（10）計算汽車生產(chǎn)率時，充盈系數(shù)近似取l表21施工機械時間利用系數(shù)表施工條件管理條件優(yōu)良良好中等較差優(yōu)良0.840.810.760.70良好0.780.750.710.65中等0.720.690.650.60較差0.630.610.570.52注：施工條件指地形、天氣、施工工作面、地表

40、排水、施工方法、程序、工程規(guī)模等。管理條件：計算管理好壞、操作人員水平、機械化等情況等。本設(shè)計中的施工條件，管理水平均可選良好。表22土壤體積換算系數(shù)表土方類型計算條件自然方松散方壓實力粘土壓實方1.111.411.00普通土壓實方1.111.391.00砂礫壓實方1.051.181.00爆破石渣壓實方0.771.151.00表23正向鏟循環(huán)時問表土斗容量（m3）1234時間（秒）1628182818282030注：表中數(shù)據(jù)為理想作業(yè)條件下的循環(huán)時間（轉(zhuǎn)角90。，最優(yōu)掌子高度）。選用時可根據(jù)實際情況選用并修正.修正系數(shù)取0.91.26o對易挖土取小值.對難挖土取大值。（2）輪斗、鏈斗式挖掘機生

41、產(chǎn)率（P）V3,P608qKvKtKp（m/班）（13）式中：V為輪斗、鏈斗的移動速度；l為-土斗間距，m；其它符號意義同式（10）。（3）皮帶運輸機生產(chǎn)率（參看教材）。（4）碾壓機械生產(chǎn)率計算P8V（BC）hKtKp/n（m3/班）（14）式中：V為碾壓機械開行速度，m/h,按表24采用；B為滾筒長度，m,按表24選用；C為搭接寬度，羊足碾、振動碾用0.2m,氣胎碾用0.3m;h為鋪土厚度，m,按表24采用；n為壓實遍數(shù)，按表24選用；Kt為時間利用系數(shù)，可取0.50.7;Kp為體積換算系數(shù)。表24壓實參考表計算參數(shù)羊足碾氣胎碾振動碾夯板滾筒長度（m）2.093.02.01.5mx1.5m碾

42、壓速度（m/h）3000210015008-17次/分輔土厚度（m）0.200.300.800.80碾壓遍數(shù)161266B、機械數(shù)量計算(15)nPm3/d；n為采用班制，采用12臺班/d；P為所選機機械數(shù)量按下式計算式中：Q大為各期最大施工強度，械的臺班生產(chǎn)率，m3/臺班。C、配套機械數(shù)量計算在機械化作業(yè)組織中，為充分發(fā)揮配套機械中主要機械的作用，必須使配備的次要機械生產(chǎn)率略大于主要機械的生產(chǎn)率。例如，對于挖掘機自卸汽車挖運方案，就應(yīng)使正向鏟在任何時間不致發(fā)生等待汽車的情況。為此應(yīng)妥善選擇與正向鏟配合工作的自卸汽車容量和數(shù)量。1、汽車容量(16)應(yīng)復(fù)核挖掘機的裝車斗數(shù)m。汽車容量太大，汽車停

43、時太長；汽車容量太小，則調(diào)車頻繁、挖土機效率低。m的合理范圍為3-5（汽車運距為1km以內(nèi)時）。cqKhKp式中：Q為自卸汽車的載重量，t;q為選定挖掘機的斗容量，m3；c為料場土料的天然容重，kg/m3；KP為土料的松散影響系數(shù)，表示挖土前原狀土與挖土后松土體積的比值；KH為挖掘機土斗充盈系數(shù)。2、一臺挖土機正常工作時，配合的汽車數(shù)n,由下式確定:2L(17)式中：t裝為裝車時間，可由下列兩式之一求得:運輸工具容量上挖土機全效生產(chǎn)率(18)t裝=挖土機的循環(huán)時間x裝滿一車的裝載次數(shù)(19)（三）施工道路布置自卸汽車直接上壩布置，要求爬坡坡度小于25，當(dāng)岸坡較平緩時，有可能采用每隔1020m高

44、差（隨壩面升高）的岸坡道路上壩布置如圖8所示。圖8岸坡上壩道路布置示意圖圖9壩坡上壩道路布置示意圖采用鐵路運輸或其他爬坡能力有限的運輸工具運送土料無法直接上壩時，可采用轉(zhuǎn)運上壩。土料卸人轉(zhuǎn)運地弄料斗，經(jīng)皮帶機上壩。其布置圖請參考施工教材。二、導(dǎo)流隧洞開挖（一）基本資料0.5m。1、隧洞：長、斷面型式、尺寸；進出口高程；混凝土襯砌厚度2、施工期：隧洞在截流前建成。采用每天一或兩個循環(huán)制，每循環(huán)作業(yè)時間為816h。3、地形、地質(zhì)條件：巖石f=10（級別IXX）,開挖時不需臨時支撐，但需永久混凝土襯砌。在地形上不宜開挖支洞增加工作面。4、爆破用炸藥：硝錢炸藥（礦山地下n號）。5、施工設(shè)備：空壓機站供

45、風(fēng)滿足要求；鑿巖機械、裝渣，運輸機械見表18。（二）開挖法選擇采用鉆爆法開挖隧洞，由于本工程隧洞地址較好，機械化程度較高，建議采用全斷面開挖。（三）鉆孔爆破循環(huán)作業(yè)項目及機械設(shè)備的選擇在隧洞進、出口同時進行開挖，每個工作循環(huán)中有關(guān)工序的固定作業(yè)時間如下：裝藥0.5h;爆破、散煙、安全檢查處理lh;裝渣機械進、出洞各15min;鉆車進、出洞各15min;隨循環(huán)進尺而變的作業(yè)有鉆孔和出渣，其延續(xù)時間均按循環(huán)進尺計算。對全斷面開挖，通常采用正向鏟或裝載機裝渣、自卸汽車出渣（堆渣場距洞口約300m）,鉆孔采用鉆車，車上鑿巖機數(shù)量根據(jù)需要自定。（四）開挖循環(huán)作業(yè)組織1、確定開挖斷面積S按照本指示書第一部

46、分導(dǎo)流計劃中確定的隧洞過水面積，再考慮襯砌厚度0.5m。2、炮眼數(shù)量的確定與布置根據(jù)以往的工程經(jīng)驗及統(tǒng)計資料得出的單位進尺（m）耗藥量，除以每孔裝藥量，即得炮眼數(shù)N：2KSN（20）式中：丫為單位長度炮眼的裝藥量，按表25采用；a為炮眼的裝藥系數(shù)；刀為炮眼利用系數(shù)，取0.9;K為單位挖方耗藥量。K值與炸藥種類、巖石性質(zhì)、炮眼種類有關(guān)，可以根據(jù)定額或現(xiàn)場試驗測定結(jié)果確定，本設(shè)計按表26選用。表25單位長度裝藥量表（kg/m）32mm34mm40mm45mm炸藥密度藥卷直徑1.01.3(克/量升)0.70.91.01.11.31.41.651.75表26隧洞開挖炸藥消耗定額表（平洞：kg/100m

47、3）巖石級別S=30-50(m2)S=50-100(m2)S>100(m2)皿81.875.268.lIX92.484.68lX10294.690XI11310599計算時，先確定掏槽眼的布置、數(shù)量，并計算相應(yīng)的裝藥量，然后計算一般擴大眼的數(shù)量（N2）:N2KS1N12(21)式中：，本設(shè)計中一般藥孔1=0.63,掏槽藥孔2=0.72;Ni為掏槽孔的數(shù)量；其它參數(shù)含義與式（20）相同。3、循環(huán)作業(yè)進尺計算先選擇循環(huán)作業(yè)時間（8-16h）,減去循環(huán)中固定的作業(yè)時間，余下的即為鉆孔，出渣時間：這段時間越長，鉆孔總深度和出渣量越大，進尺也越大。但過深的鉆孔深度往往會降低爆破效果。循環(huán)作業(yè)進尺按

48、下式計算：(22)Lt循tit鉆t出渣式中：t循為作業(yè)循環(huán)時間，本設(shè)計采取用12h；匯ti為循環(huán)中固定的作業(yè)時間之和；6=1時,出渣與鉆孔順序進行的時間搭接系數(shù)（0-1）,后0時，出渣與鉆孔全部平行進行，出渣與鉆孔順序進行；t鉆為單位進尺的鉆孔時間，按下式計算：(23)Nlt鉆F一nV式中：n為工作面上鉆機臺數(shù)，視工作面的大小而定，一臺鉆機的合適工作面面積為35m2;V為鉆孔速度，按表27選用；刀為炮眼利用系數(shù)，采用0.9;t出渣為單位進尺的出渣時間，按式24確定：t出渣S1P（24）式中：S為開挖面積；P為裝渣機械的生產(chǎn)率（實方/小時）表27風(fēng)鉆鉆進速度參考表f值891011鉆速(m/h)6

49、4.53.83.04、確定鉆孔，出渣機械數(shù)量1.25）來確定。鉆孔數(shù)量根據(jù)工作面大小和合適進尺長度確定。出渣機械的數(shù)量可以根據(jù)露天挖掘機械裝硝、自卸汽車運渣定額，并加以適當(dāng)修正（時間定額修正系數(shù)為5、繪制循環(huán)作業(yè)圖表，如下表：阮國"時隧洞開挖循環(huán)作業(yè)圖表出迨砧年出出拈孔6、計算總工期(25)式中：L為隧洞全長；L為每循環(huán)進尺；m為工作面數(shù)，本設(shè)計m=2；n為每天循環(huán)次7、隧洞開挖主要機械匯總表。第三部分施工控制性進度在研究導(dǎo)流計劃，封孔蓄水計劃的基礎(chǔ)上，擬定樞紐工程的控制性進度，具體對導(dǎo)流工程、大壩、引水發(fā)電工程和溢洪道等的分部工程，按月編制進度，提出主要工程（土石方、混凝土工程）的施工強度，保持主要工種的平衡，并在研究施工方法時加以論證。一、進度計劃編制步驟1、根據(jù)導(dǎo)流計劃、蓄水計劃確定控制點，