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本 科 生 毕 业 论 文(设 计)
题 目: C水利工程施工组织设计
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层 次: 专科起点本科
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完成日期: 2021 年9月 9日
本设计是对一级水电工程进行施工组织设计,采用枯水期围堰挡水方案,主要内容有工程相关的水文、地质条件资料,施工导流、截流计算,基坑排文、下闸蓄水,施工工厂设施及施工总进度。其中导流包括导流方式的确定,选定方案的导流计算;截流主要采取的是三曲线法进行水力计算;基坑排水、下闸蓄水主要是对各种排水量和蓄水量进行了计算;其中重点进行施工导流和围堰结构设计,围堰工程是施工重点对土工膜心墙围堰进行详细的施工方案设计,采用的是枯水期围堰挡水,隧洞导流,第一个汛期坝体临时断面拦洪渡汛方案,并完成导截流建筑物图及施工布置图。
关键词:水利工程;施工组织;设计
目 录
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,其中设计又由水文、水工、机电、施工、概算等专业组成,可见施工组织设计是设计中的一个专业,是设计组成中不可缺少的部分。施工组织设计,是论证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。工程属Ⅲ等中型工程,工程枢纽由混凝土面板堆石坝、左岸岸边开敞式溢洪道、左岸放空洞、右岸引水隧洞、地面厂房及升压站等组成,电站装机2台,总装机容量30MW,多年平均发电量0.901亿kW×h,保证出力5.1MW,增加下游梯级电量0.085亿kW/h。枢纽主要工程量:土石方开挖79.3万m3,土石方填筑230.4万m3,混凝土10.12万m3,帷幕灌浆1.33万m。施工导流采用左岸隧洞导流,总工期40个月。工程静态总投资27404万元,总投资29126万元。
1 设计基本资料
1.1 工程条件
1.1.1 工程地理位置及对外交通状况
C市为中央直辖市,是长江江上游重要的中心城市。C水电工程坝区枢纽位于G乡,发电厂房位于C乡,引水系统位于河道左岸,引水隧洞由G乡引至C乡;本流域共分四级开发,C水电枢纽工程为第三级,本枢纽是一座以发电为主的引水式电站,兼有潜在的防洪、灌溉功能,并为人畜饮水、水产养殖及旅游等综合利用提供有利的条件。本枢纽坝址距C镇约1.0km;厂址距坝址约8050m,坝址和厂址均有乡村公路与国道线相连,交通较方便。
1.1.2 水工枢纽布置概况
本枢纽工程主要由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水系统及厂区系统四部分组成。水库正常蓄水位445.0m,总库容1.6×108m3,电站共装3台22MW水轮发电机组,总装机66MW,工程等别为:大(2)型水库、中型电站工程,枢纽属Ⅱ等工程;主要建筑物(拦河坝、泄水建筑物、发电进水口)为2级建筑物,发电厂房和引水建筑物为3级建筑物,次要建筑物为3级建筑物,临时建筑物为4级建筑物。
(1)挡水建筑物为钢筋混凝土混凝土面板堆石坝,坝顶高程447.0m,坝顶长315.00m,最大坝高102.50m,坝顶宽10m。
(2)泄洪建筑物为左岸岸坡式溢洪道,闸孔数为3孔,单孔净宽14.00m,闸墩厚3.00m,溢洪道进水渠底板高程427.00m,溢流堰顶高程为431.00m,溢流堰体采用WES标准实用堰型,闸墩上游设工作桥,桥面高程448.60m,工作桥后为8.50m宽的交通桥,桥面高程447.00m。
(3)引水系统位于河床左岸,进水口为岸塔式,引水隧洞长7144.48m,隧洞形式为圆形断面,后接调压室;引水隧洞内径D=5.70、D=7.20m,采用钢筋混凝土衬砌和锚喷衬砌;三条压力管道与厂房机组蜗壳连接,压力管道设计内径为4.60m;调压室断面直径为15.00m。
(4)厂区建筑物由主、副厂房、开关站、尾水渠等组成,引水式地面厂房,厂房尺寸51.14m×18.00m×36.57m(长×宽×高),装3台22MW水轮发电机组,总装机容量66MW。枢纽建筑物主要尺寸及主体工程工程量详见表1.1和表1.2。
表1.1 主要建筑物尺寸表
项 目 | 内 容 | 型式及尺寸 |
大坝工程 | 坝 型 | 钢筋混凝土面板堆石坝 |
坝顶高程 | 447.00m | |
防浪墙顶高程 | 448.20m | |
坝顶宽度 | 10.00m | |
坝顶长 | 315.00m | |
最大坝高 | 102.50m | |
坝体上游坡度 | 1:1.4 | |
坝体下游坡度 | 1:1.4 | |
钢筋混凝土面板厚度 | 0.30m-0.64m | |
溢洪道工程 | 布置方式 | 左岸岸坡式溢洪道 |
堰 型 | WES标准实用堰 | |
闸孔数 | 3孔 | |
闸孔尺寸 | 单孔净宽14.00m | |
堰顶高程 | 431.00m | |
消能方式 | 挑流消能 | |
引水系统工程 | 引水洞长 | 7144.48m |
引水洞直径 | 5.7m(衬砌)、7.2m(锚喷) | |
进水口底板高程 | 394.80m | |
进水口安装平台高程 | 446.80m | |
调压井尺寸 | 15.00m | |
调压井顶高程 | 466.90m | |
调压井底高程 | 324.50m | |
主压力钢管直径 | 4.60m | |
主压力钢管长度 | 211.93m | |
厂房工程 | 主厂房尺寸(长×宽×高) | 51.14m×18.00m×36.57m |
机组台数及型号 | 3台,HLA630-LC-170 | |
单机容量 | 22MW |
表1.2 主体工程工程量汇总表
项目 | 单位 | 数量 | 项目 | 单位 | 数量 |
土方开挖 | 104m3 | 38.83 | 钢 筋 | t | 6110 |
石方明挖 | 104m3 | 117.79 | 钢 材 | t | 674 |
石方暗挖 | 104m3 | 32.62 | 锚 杆 | t | 273 |
土石方填筑 | 104m3 | 255.09 | 金属结构安装 | t | 987 |
混凝土浇筑 | 104m3 | 15.91 | 帷幕灌浆 | 104m | 0.62 |
喷混凝土 | 104m3 | 0.77 | 固结灌浆 | 104m | 4.01 |
浆 砌 石 | 104m3 | 0.04 | 回填灌浆 | 104m2 | 3.61 |
砖 砌 体 | 104m3 | 0.12 | 接缝灌浆 | 104m2 | 0.12 |
1.1.3 施工场地条件
(1)坝址区:坝址属侵蚀剥蚀地貌单元的低山地形。谷底高程348.2m-352.3m,山顶高程460.0m-550.0m以上,比高大于100m。左岸山体较宽厚,山坡一般坡度28°-35°;右岸山体呈北东南西向的半岛状山体,山坡一般坡度30°-40°。坝址甘龙河整体流向自东向西,河谷呈不对称的“U”字型,河水面宽50m-60m,施工场地及施工道路布置均较困难。
(2)引水隧洞:引水隧洞沿线为构造剥蚀中低山区,山体总体走向呈NE向,海拔高程350m-990m,隧洞沿线发育三条中切冲沟,冲沟处隧洞最小埋深40m,其他地带埋深均超过80m,最大埋深约604m。1#施工支洞进口布置于第三个冲沟下游侧,并倾向引水洞下游侧,进水口至1#施工支洞间的引水洞长约3100m,1#至2#施工支洞间的引水洞长约4000m。
(3)厂址区:厂址位于小河镇下游1.6km的G1河左岸Ⅰ级阶地与漫滩上,厂址区南东侧为顺向陡坡;厂址区地形平缓,坡度仅5°左右,地面高程一般为326 m-335m。覆盖层由第四系冲积粘土和砂卵砾石组成,厚度一般为10.0m-15.0 m,基岩为T2g钙质页岩夹泥质灰岩,岩层产状为走向N25°-55°E,倾向NW,倾角55°-63°陡坡地带地表高程348m,阶地和漫滩宽90m-100m,长度300m左右。厂区地形比较平缓,便于布置围堰及施工机械设备,施工条件较好。
1.1.4 主要建筑材料、水源,电源及其它条件
根据初步设计阶段地质勘察结果,本工程所在地的天然砂砾石储量仅为5.64×104m3,远无法满足本工程的需要,需加工人工骨料。本工程施工期无通航、过木、过鱼等要求,为枢纽施工带来了方便。
根据C水电枢纽工程布置情况,枢纽主体工程分3个主要施工用电区:坝区、厂区、1#施工支洞区,由于电站施工负荷点分散,故施工配电系统采用10kV架空线路向各施工用电区供电。
1.1.5 工期要求
根据本工程施工进度安排,施工总工期40个月,准备期11个月,即从第一年1月至11月,主体工程施工期为27个月,即从第一年的12月至第四年的2月,工程完建期2个月,即从第四年的3月初至4月末,第四年4月末机组发电。
1.2 自然条件
1.2.1 水文、气象条件
(1)洪水特性
本工程所属亚热带湿润季风气候区,坝址断面海拔高程370m-1000m。雨量集中1天以内,实测最大24h暴雨量达220.6mm,大暴雨1天占3天雨量60%以上。
(2)径流
径流的年内年际变化与降雨基本一致。由1959年-1992年径流系列分析,径流的特点是年内分配不均,主要的径流量集中在5月-9月,占年径流量的67.3%,径流的年际变化亦较大,最大年平均流量为113m3/s、最小年平均流量为41.6m3/s,两者相差2.72倍。
(3)施工分期洪水
本工程区年最大流量最早出现在4月下旬,最晚出现在10月下旬,一般11月-3月为枯水期;4月为汛前期;5月—9月为主汛期,其中6、7两月暴雨洪水出现机会多,洪水过程线以单峰居多,一次洪水过程一般在2天—3天;10月为汛后过渡期。按4月、11月—3月,5月—9月,10月四个时段划分分期洪水计算时段。具体资料详见下表1.3-1.8。