水利施工组织毕业设计设计书.doc

摘 要河流上修筑水工建筑物，关系着下游千百万人民生命财产安全。本设计主要论述了柳村水电站施工导流、导流建筑物的形式、围堰的结构设计及稳定分析、混凝土施工等。柳村电站枢纽位于西藏昌都地区左贡县境内怒江一级支流玉曲河上，为无调节坝后式小型水电站。该电站由拦河坝、泄洪建筑物、引水建筑物及电站厂房组成。电站设计装机容量为2800kW，施工总工期2年。本枢纽导流建筑物为V级，电站施工导流设计流量采用平水年平均径流流量Q=49.36 m3/s在导流方案设计时，分别采取了全段围堰法和分段围堰共6种方案的论述，经过技术和经济论证，最终采用分段围堰法施工。围堰材料采用草土袋，土工布防渗，经过抗滑稳定的分析，围堰符合设计标准。混凝土施工组织设计包括混凝土的配制，混凝土的浇筑，混凝土的温度控制，混凝土的养护，钢筋及模板作业等。柳村电站枢纽为浆砌石硬壳坝,混凝土施工主要在电站厂房坝段、溢流面、上游面板及下游消能池。关键词：施工导流，全段围堰法，分段围堰法，混凝土施工AbstractBuild the water conservancy project building on the river , is concerning a great amount of peoples safety of life and property of low reaches . Is it expound the fact Liucun power station construct water conservancy diversion , form , structural design and steady analysis ,concert construction ,etc. of cofferdam , water conservancy diversion of building mainly to design originally. The hydropower station of Liucun lies within the boundaries of Zuogong county of Qamdo Prefecture of Tibet on Nujiang first class tributary Yuqu river, for not regulating the small-scale power station of the type after the dam. Hydropower station by dam, release floodwater building , channel water the building and hydropower station factory building make up. Design installed capacity 2800kW , always constructs for 2 years of time limit. This pivot water conservancy diversion building V grade, hydropower station construct water conservancy diversion adopt and design the flow of flood crest while being the first stage of 49.36m3/s, adopt and does not design flow in flood season non- while being the second stage of 117.5m3/s. When water conservancy diversion conceptual design , adopt the intergrity cofferdamdam and hierarchic cofferdamdam methods to 6 argumentation of scheme separately, prove through technology and economy , is it hierarchic cofferdamdam methods to adopt finally. cofferdamdam material adopt grass soil bag, geotechnological cloth prevention of seepage, through is it slip steady analysis to resist, the cofferdam accords with the design standard.The concrete construction organization designs include theconcrete configuration, concrete constructing, the concrete temperature control, concrete maintenance, the steel bar and the template work and so on. The hydropower station of Liucun plants key position for lays with mortar the stone hard shell dam,The concrete construction mainly in the power plant workshop dam section, overflows the flow surface, upstream the kneading board and the downriver disappears can the pond 。Key Words: River diversion during construction, Intergrity cofferdam method, Hierarchic cofferdam method,Concert construction目 录前 言1柳村水利枢纽施工组织设计及主体工程施工21 柳村电站工程基本概况21.1 水文基本资料21.2 洪水31.2.1 洪水特性31.2.2设计洪水31.2.3 设计断面水位流量关系曲线41.3 地质41.3.1 库区工程地质条件41.3.2 天然建筑材料72 施工导流设计82.1 导流建筑物级别的确定.82.2 设计流量Q设的确定92.3 围堰堰顶高程以上的超高d92.4 导流方案102.4.1 导流方案介绍102.4.2 全段围堰法导流112.4.3 分段围堰法导流142.5 总费用182.6 方案比较192.7 施工导流建筑物设计202.7.1 一期导流建筑物布置202.7.2 二期导流建筑物布置212.8 围堰结构设计222.8.1 一期围堰结构型式222.8.2 二期围堰结构型式232.9 围堰的稳定分析243 专题设计：主体工程施工273.1 柳村电站混凝土概述273.2 混凝土原材料及配合比283.2.1 水泥283.2.2 骨料283.2.3 水和外加剂283.2.4 混凝土配合比293.3 混凝土的运输303.4 混凝土浇筑313.4.1 施工准备313.4.2 混凝土的入仓方式313.4.3 混凝土的铺筑313.4.4 混凝土的平仓343.4.5 混凝土的振捣343.5 混凝土的温控353.5.1 低温季节施工353.5.2 高温季节施工353.5.3 雨季施工363.6 混凝土的养护工艺363.6.1 冬季保温养护363.6.2 夏季保温养护363.7 钢筋施工373.7.1 钢筋下料373.7.2 钢筋加工373.7.3 钢筋运输373.7.4 钢筋绑扎383.7.5 钢筋接头连接383.8 施工缝处理403.9 模板作业413.9.1 钢模安装413.9.2 大面积组合钢模、胶合模板413.9.3 墩头模板423.9.4 预制混凝土模板42结 论45参考文献46附录47前 言2008年2月底，我开始大学期间的最后一个综合性的学习阶段毕业设计。在学校的安排下，我的设计题目是“柳村电站施工组织设计”，设计专题是“主体工程施工”。在指导老师田林钢、曹震带领和帮助下，顺利完成这次设计任务，最终提交毕业成果。柳村电站施工在玉曲河上进行，受当地水温、气象、地形 、地质等因素影响很大。电站的建设，可解决左贡县城以及郊区设计水平年（2008年）及远景设计水平年（2015年）的照明电炊、取暖、部分农副产品加工、文化教育、行政等方面用电。拟定和选择柳村电站的施工方法，特别是导流方案的选择是本次设计的关键，坝址处的特殊的地形、河道宽度、地质条件都给布置导流建筑物带来困难，在本设计中共列出了6种导流方案进行论述，最终选择了分段围堰法的导流方案，并对此方案进行了施工总进度的编排。为了使理论和实践相结合，学校安排我们去四川瀑布沟、深溪沟水电站施工现场进行毕业实习，在实习过程中，我有效的利用实习时间，掌握了很多施工组织知识为本设计打下了良好的基础。本设计参考了大量的文献、资料、手册，同时感谢田林钢、曹震两位老师对本次设计内容指导和帮助。柳村水利枢纽施工组织设计及主体工程施工设计1 柳村电站工程基本概况柳村河是怒江的一级支流，海拔5685m，河长402km，流域呈长方形。电站坝址以上流域面积5615.2km2河道平均比降5。流域内地势由北向南倾斜，地形复杂，河道由高山经高原进入河谷，河谷断面由“V”型逐渐过渡到“U”型。电站由左右岸非溢流坝段，厂房混凝土坝段构成。1.1 水文基本资料柳村河流域内没有水文站和雨量站，本次设计分别采用白玉水文站和桃园子水文站作为参证站。设计代表年年内分配比例见表1-1。表1-1 设计代表年径流年内分配比例表月月份频率123456789101112P=10%1.461.321.843.497.6718.0920.0314.7013.969.894.562.98P=50%2.502.152.203.559.6520.4720.6513.8010.257.204.612.96P=90%2.352.162.303.676.6213.0318.6716.7515.7710.295.133.25计算求得柳村电站坝址处指定频率的设计代表年年径流量如下：丰水年P=10%，K10%=1.26， Qp=62.82 m3/s；平水年P=50%，K50%=0.99， Qp=49.36m3/s；枯水年P=90%，K90%=0.75， Qp=37.40m3/s。表1-2 设计代表年年内径流分配表 单位：m3/s 月份频率123456789101112P=10%10.999.9713.9126.3257.82136.38150.98110.83105.2674.5334.3822.47P=50%14.8012.7413.0121.0257.16121.26122.3181.7560.7442.6627.3217.55P=90%10.569.6810.3016.4829.7158.4883.7875.1970.7846.1823.0514.60表1-3 柳村电站平水年逐日平均流量（P=50%） 单位：m3/s 月日一二三四五六七八九十十一十二116.3913.6712.4314.1127.313.5987.5672.4338.4247.1033.1620.28216.3914.3212.2214.1122.8713.973.0064.4537.5046.2332.6520.03316.3913.6712.8513.3824.6714.6757.4362.4236.4047.9531.3619.54415.1913.0212.8513.3828.1415.0055.5158.0635.6645.1330.5919.78515.4314.1012.2214.3524.2615.1355.5152.2635.3045.8431.3619.78616.1513.2412.4316.5422.7317.9152.0148.0237.6945.6029.5721.02716.1513.2412.4319.2122.8726.7147.3845.0037.5046.1431.3619.78815.9111.9312.4318.9725.0925.0150.6641.837.8748.4429.8218.55914.9512.8011.7917.0226.4729.4949.6440.9339.1648.5629.8219.541014.9512.8012.0015.8131.3236.2947.1638.7635.6646.6927.2520.031114.9511.5012.4315.5639.6437.5263.7536.7239.3445.0430.0820.031215.9112.1512.2215.0838.1131.3564.7635.4241.55543.1727.5118.301315.6712.3712.4315.8138.8131.8155.5138.8244.3042.2329.0518.791415.4312.1512.2215.8139.5037.8952.5733.2445.9241.0627.2519.291514.7112.1511.7914.8337.4238.4548.1735.2748.0939.6526.9919.041613.5011.9312.2215.5635.0651.4249.6435.5647.9538.4726.4819.041712.7812.8012.4315.3229.7857.1346.7132.5145.3438.0126.9918.551812.5413.2412.2216.5432.7178.9150.0931.9346.1437.0727.2517.061912.7812.5912.4317.0230.4978.1362.2831.9346.1437.0727.2517.062013.0212.1513.0618.2428.0067.4897.3734.4046.7435.4332.1521.392113.2612.5913.0619.2125.7859.3089.5840.2148.5134.4926.7416.322213.0212.8013.0619.4624.6779.6878.6436.8743.7735.6626.4814.842313.5012.5913.4821.8924.39104.8569.6138.9045.6337.3025.9714.592414.2212.5914.3222.3724.39122.9160.3638.6143.6537.3024.6816.072514.7112.8014.9519.2124.80166.2752.5736.5847.0335.8924.1716.072614.7112.3714.7418.7326.20107.3216.7141.2341.5125.6624.1713.352714.8512.5713.8119.2027.55118.5135.2642.2147.5230.1227.8214.562814.8512.5713.2223.2228.2490.2234.1243.7048.1230.5030.3715.222913.1413.2224.0227.56112.2140.1542.0743.1836.5829.0919.153012.2513.0123.02114.0244.4746.8547.1337.1828.3319.403114.2512.2813.0122.2528.2590.2545.4547.1440.5518.901.2 洪水1.2.1 洪水特性柳村河洪水主要由暴雨形成，具有洪水历时短，过程尖瘦，涨落快的特点。1.2.2设计洪水柳村电站以堤坝集中水头，但坝低，库容很小，仅能进行径流日调节。对水工建筑物形成威胁的主要因素是洪峰流量，因此本次洪水计算只考虑了设计、校核洪峰流量，以及相应频率的坝址的设计、校核洪水位计算，没有对设计、校核洪水过程作调洪计算。根据国家技术监督局和建设部GB50071-2002国家标准，本电站工程为IV等工程，枢纽工程为4级建筑物。确定拦河坝设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为300年一遇。设计洪水计算采用经验公式：Q设=（F设/F参）nQ参 （1-1）式中：Q参参证站平均年最大洪峰流量（Q参=216m3/s）；Q设设计站平均年最大洪峰流量（m3/s）；F参参证站流域面积（F参=2841km2）；F设设计站流域面积 (F设=5615.2km2)。n=0.66直接移用白玉水文站的P-III型曲线分布参数Cv、Cs计算成果，即Cv=0.30，Cs=3.0Cv。可计算出电站坝址处各设计频率的年最大洪峰流量，成果如下：表1-4 设计洪峰流量成果表 单位：m3/s设计断面设计频率p（%）0.10.20.330.5125102050Kp2.322.192.102.021.891.751.561.401.230.96电站坝址(5615.2km2)7867427126856415935294754173251.2.3 设计断面水位流量关系曲线根据实测的工程区河段地形资料及断面资料，结合洪水调查、河道糙率及比降等参数，拦河坝的水位流量关系用比降法推算，采用谢才公式计算，计算结果见表1-5、图1-1。1.3 地质1.3.1 库区工程地质条件水库区河谷较宽，滑坡、崩塌等不良地质现象所见甚少，谷坡右岸较陡，约50，完整性较好。左岸坡度较缓，约计3050，岩石完整性差，风化强于右岸，全风化深度在5m以上，水库蓄水后会有局部塌滑，但总体上边坡是稳定的。两岸植被较好，水土流失不严重，在雨季河水较浑浊，一般季节河水清澈，含砂量小，淤积源有限，但为保证有效库容应有排沙设施。库区由砂岩、板岩组成，板岩渗透性差，对抗渗有利，两岸山体雄厚，不存在向临近沟谷渗漏问题。水库回水河道长度约7.5km，在正常高水位下无住户，耕地少，不存在严重浸没、淹没问题。表 1-5 上坝址水位流量关系成果表水位水深水面宽过水断面面积湿周水力半径谢才系数流量备注ZhBAXRCQmmmm2mmm3/s3693.30.425.058.490.3420.877.293693.70.831.2519.7631.350.6323.1525.683694.11.237.4533.5037.600.8924.5254.833694.51.642.1249.5742.351.1725.6697.323694.92.045.41567.0745.731.4726.65153.043695.32.448.6985.8949.121.7527.44220.363695.72.851.98106.0352.512.0228.11299.453696.13.254.70127.4455.412.3028.72392.523696.53.656.12149.6257.212.6229.34502.063696.94.057.53172.3459.002.9229.89622.563697.34.458.94195.6360.793.2230.38753.833697.74.860.36219.5062.583.5130.82895.753698.15.261.77243.9264.373.7931.221048.033698.55.663.18268.9266.164.0631.581210.743698.96.064.59294.4867.964.3331.921383.61 毕业论文第6页 共56页图1-1 上坝址处水位流量关系曲线1.3.2 天然建筑材料主要对砂料、粗、细骨料、块石料、粘土料进行了调查。砂料、粗细骨料：距坝轴线上游200m左右有一长250m，宽50m河漫滩可作为砂料。粗细骨料场，砂以中砂为主，含泥量较低，砾石0.54cm占绝大部分，其组成为砂岩、灰岩、片麻岩，储量估计有4050万方。块石：左岸坝轴线下游300m。现公路高程，灰岩裸露，岩石致密，强度高，储量丰富，且运距短。板岩风化土：左岸沿公路高程有丰富的板岩风化土、残坡积物等可做土料产地。2 施工导流设计施工导流是水利水电枢纽总体设计的重要组成部分，是选定枢纽布置，施工程序和施工总进度的重要因素，要周密地分析研究水文、地形、地质、水文地质、枢纽布置及施工条件等资料；要选定导流标准，划分导流时段，确定导流设计流量；选择导流方案及导流建筑物的型式；确定导流建筑物的布置。正确合理的施工导流，可以加快施工进度，降低工程造价。2.1 导流建筑物级别的确定.导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准，导流设计流量是选择导流方案，设计导流建筑物的主要依据。我国所采用的导流标准是按现行规范水利水电工程施工组织设计规范SD7338-89，需根据导流建筑物的保护对象失事后果，使用年限和工程规模等指标，将导流建筑物划分为3-5级。具体划分见下表 。 表2-1 导流建筑物级别划分表项目级别保护对象失事后果使用年限（年）围堰工程规模堰高（m）库容（亿m3）3有特殊要求的1级永久建筑物淹没重要城镇、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期及第一台（批）机组发电，造成重大灾害和损失3501.041、2级永久建筑物淹没一般城镇、工矿企业，或影响工程总工期及第一台（批）机组发电而造成较大经济损失1.5315500.11.053、4级永久建筑物淹没基坑，但对总工期及第一台（批）机组发电影响不大，经济损失较小1.5150.1由基本资料可知，柳村水电站位于西藏昌都地区左贡县境内怒江一级支流玉曲河上，为无调节坝后式小型水电站。电站由拦河坝、泄洪建筑物、引水建筑物及电站厂房组成。取水枢纽为浆砌石重力坝。其中两侧为非溢流坝，最大坝高22.47m。坝顶轴线长70m，宽3.0m，高程3715.00m。 则本电站枢纽工程为4级建筑物，根据其保护对象、工程规模、失事后果、使用年限，本枢纽导流建筑物为V级，使用年限小于1.5年， 堰高小于15米，库容小于0.1亿m3。本工程厂房处于设计洪水位以上，水下工程有拦河坝。本工程拟用草土围堰， V级土石围堰其洪水重现期为5至10年。2.2 设计流量Q设的确定 本工程厂房处于设计洪水位以上，水下工程有拦河坝。本工程拟用土石围堰， V级土石围堰其洪水重现期为5至10年。表2-2 导流建筑物洪水标准划分表导流建筑物类型导流建筑物级别345洪水重现期（年）土 石50202010105混 凝 土201010553 根据当地多年流量情况，及最近几年来洪水期情况，其设计流量取平水年设计代表年径流量Q=49.36m3/s.2.3 围堰堰顶高程以上的超高d 土石围堰堰顶在设计洪水静水位以上应有一段超高，其高度应当避免顶溢流的一切可能性。设计洪水位以上的堰顶超高按下式（2-1）确定： （2-1）式中：土石围堰在静水位以上的超高，m;堰前因风吹而使静水位超出库水位的壅水高度，m（取0.05m）；波浪在堰坡上的爬高（按式2-2计算），m；波浪以上的安全超高（按表2-3取值，级围堰对应的取0.5m），m。其安全超高值由标准SDJ12-78及SDJ217-87规定。级围堰对应的 取0.5m1（见下表2-3）。 表2-3 不过水围堰堰顶超高下限值（m）围堰形式围堰级别345土石围堰0.70.5混凝土围堰0.40.3经计算结合工程经验取超高d=1.2米。2.4 导流方案施工导流的基本方法，可分为两类：一类是分段围堰法，水流通过被束窄的河床、坝体底孔、缺口或明槽等往下游宣泄；另一类是全段围堰法，水流通过河床外的临时或永久隧洞、明渠或河床内的涵管等往下游宣泄。若遇导流流量较大，也可采用围堰过水配合泄流的导流方式。分段围堰法亦称分期围堰法，就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。分期导流适用于下列情况：导流流量大，河床宽，有条件布置纵向围堰。河床中永久建筑物便于布置导流泄水建筑物。河床覆盖层不厚。全段围堰法导流，就是在河床主体工程的上下游各建一道拦河围堰，使河水经河床以外的临时泄水建筑物下泄。主体工程建成或接近建成时，再将临时泄水道封堵。本工程导流设计流量为49.36m3/s，流量不大，河床较窄，不利布置纵向围堰，河床深覆盖层为4050m。以上条件都说明不宜采用分段围堰，但分段围堰不用在河道旁边修筑明渠或隧洞，可节省大量工程量。2.4.1 导流方案介绍2.4.1.1 采用全段围堰法方案介绍全段围堰法采用三种方案。根据当地地质，地形等情况初步拟订为全段围堰遂洞导流，具体方案介绍如下：（1）全段围堰法，粘土斜墙带水平铺盖围堰，遂洞导流；（2）全段围堰法，塑料斜墙带水平铺盖围堰，遂洞导流；（3）全段围堰法，混凝土心墙围堰，遂洞导流；2.4.1.2 采用分段围堰法方案介绍本枢纽导流建筑物为V级，使用年限小于1.5年， 堰高小于10米，库容小于0.1亿m3。本工程围堰洪设计流量采用P=50%平水年平均流量49.36 m3 /s。本电站采用分段围堰法导流，用二段二期导流。一期围堰位置的确定须考虑下列因素：一期先围主河槽部分。一期工程一般选择在施工场地开阔、交通方便的一岸。一期修建的永久建筑物要布置二期导流泄水建筑物，并有利于枢纽提前受益。各期永久建筑物工程量大体平衡。一期河床束窄系数K一般为40%60%。考虑以上因素确定一期先围河床左岸，建造电站厂房坝段和一段溢流坝段,河水由右岸束窄的河道通过。二期围河床右岸，建造非溢流坝段和剩下的溢流坝段，河水由一期预留的坝体缺口导流。纵向围堰的布置考虑浆砌石坝段的施工逢进行布置。本工程河床左岸布置有电站厂房和冲砂闸，若在二期封堵一期导流预留缺口时，封堵到3702m时，就可利用直径为2m的一个冲砂孔泄水，若流量过大，可利用高程位于3704m两个直径为1.6m的发电洞泄水，加快封堵时间。根据以上考虑因素，一期工程拟修建左岸挡水坝段与一段溢流坝段。根据地形图,河道较狭窄，有可能布置不下纵向围堰，所以在一期围堰施工之前，对右岸河床进行开挖,以增大河床过流能力，对右岸河床沿开挖线按 1：2坡比进行开挖围堰的示意图见 图2-1: 图2-1 一期围堰示意图2.4.2 全段围堰法导流2.4.2.1 全段围堰法，粘土斜墙带水平铺盖围堰，遂洞导流（1）围堰尺寸确定 考虑到施工交通问题结合工程的规模初步确定围堰的顶宽为五米；上游边坡为1：2.5，下游边坡为1：1.5；围堰斜墙为粘土，上部厚度为1米，下部厚度为1倍的水头；为防止斜墙表面冲刷、干裂、冰冻以及迎水面裂缝，在斜墙上覆盖有护坡，护坡有堆石护坡，砌石护坡等形式，将护坡厚度选为0.5米下设0.3米的垫层。当斜墙基础为透水层时，为了减少渗透流量和满足基础防渗稳定要求，围堰前应设铺盖，通常对铺盖土料的要求同斜墙一样，水平铺盖长度通常为3-4水头，铺盖厚度，一般在一米左右，在与斜墙接头出，应该加厚，一般为3-4米，对斜墙长度这里取4倍水头，接头处取三米。斜墙不堰体之间设置1米反滤层.（2）隧洞设计洞轴线长l=331.266m，隧洞进口与主河流交角为=34，隧洞出口与主河流交角为=30，隧洞转弯半径=100m，隧洞转角=35，进口直线段长158.72米，出口直线段长111.46米，曲线段长61.086米，合计知道洞轴线长l=331.266米，隧洞糙率初步选用n=0.018。隧洞断面选择用圆形截面。（3）材料用量及造价计算 针对此种围堰的形式,利用上面的基本原理和材料单价,用Mathematic4.1软件编计算程序,程序分两部分，上游围堰和隧洞的总造价由第一个程序完成，下游围堰造价的程序单独编写。由运行结果知，其下游围堰造价为11.44万元，而上游围堰和隧洞的造价之和最小值，也就是最优组合为洞径为d=4.0 m，用洞径和上下游水位差之间的关系，和围堰的安全超高，可以求出上游围堰的高为6.7 m，所以最优组合为d=4.0 m，hs=6.7 m，工程量如下表：表2-4粘土斜墙工程量及造价表洞径堆石体方量黏土方量衬砌混凝土隧洞挖方总造价4.0 m9196.8 m34273.08 m33829.79m36504.39m3279.07万元 2.4.2.2 全段围堰法，塑料斜墙带水平铺盖围堰，遂洞导流（1）围堰尺寸确定 初步确定围堰的顶宽为五米，围堰边坡为1级坡，坝壳料为风化岩石，上游边坡为1：2.5-1：2.75，下游边坡为1：1.5-1：1.8。这里选上游边坡为1：2.5，下游边坡为1：1.5；塑料斜墙宽度约为1.6mm，宽度为1.4米。护坡厚度选为0.5米下设0.3米的垫层；斜墙长度这里取4倍水头，接头处取三米；斜墙不堰体之间设置反滤层，其厚一般为1.0-3.0米，厚度这里取为1.0米。（2）隧洞设计 遂洞设计仍然采用上面参数，各个参数如下：洞轴线长l=331.266m；隧洞进口与主河流交角为=34；隧洞出口与主河流交角为=30；隧洞转弯半径=100m ；隧洞转角=35