石柱沟水库施工组织设计.docx
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石柱沟水库施工组织设计
汝阳石柱沟水库工程
施工组织设计
（简要）
河南省水利第二工程局
2008年1月
1工程概况及施工条件
1.1工程条件
金堆城钼业汝阳有限责任公司位于汝阳县城南付店镇，主要从事钼矿采选。
由于矿区附近斜纹河枯水期不能满足矿区用水量要求，为了公司生产、生活和发展的需要，拟在矿区附近修建水库工程以供矿山生产和生活用水。
矿区要求水库日供水量为2×104m3/d，库水将通过输水管道自流送至下游矿区，管道长约7Km。
水库坝址位于汝阳县付店乡以南斜纹河的支流－石柱沟上，距付店约2.0Km。
坝址以上流域面积约48.12Km2，区域内地表水系、植被较发育，紧邻矿区西侧的斜纹河常年流水，历史上未有较强地震发生。
1.2工程等别及建筑物级别
石柱沟水库总库容小于1000×104m3，按照《防洪标准》GB50201－94和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252－2000的规定，该工程为Ⅳ等工程，工程规模为小（l）型，主要建筑物挡水坝为4级建筑物，次要建筑物、临时性建筑物均为5级建筑物。
主要建筑物挡水坝的设计洪水标准为30年一遇，相应洪峰流量为774m3/s，校核洪水标准为200年一遇，相应洪峰流量为1190m3/s。
主要建筑物地震设计烈度与建筑物所在场地基本烈度相同为6度。
1.3工程布置及主要建筑物
石柱沟水库采用碾压混凝土重力坝，由挡水坝段、溢流坝段和引水坝段组成，坝顶长度211.00m，其中溢流坝段长74.00m。
坝顶宽度5.00m，坝顶高程753.00m,坝基开挖最低高程695.00m，最大坝高58m。
上游坝坡在725.00m高程以上竖直，以下为1：
0.15，下游坝坡为l：
0.7。
溢流堰采用无闸门控制的开敞式表孔自由溢流，净宽70.00m，堰顶高程749.00m，堰型采用WES型实用堰，挑流消能。
主体工程主要工程量：
土石方开挖7.16×104m3，混凝土15.05×104m3，钢筋640t。
1.4水文气象
石柱沟水库位于北汝河支流斜纹河上，属淮河流域．北汝河发源于外方山，流域呈羽毛状，南高北低。
斜纹河中上游为石山灌木林区，受人类活动影响较小，植被相对较好。
坝址以上集水面积为48.12Km2，河长12.5Km，比降为14.3‰。
坝址区气候属温带大陆性季风型气候，春夏秋冬，四季分明，春季温暖雨水少，夏季炎热干早多，秋季常遇连阴雨，冬季寒冷较干燥。
气温季差较大，冬季较长，多风雪。
根据汝阳气象站资料统计，该地区年平均气温14.0℃，年极端最高气温44.0℃，年极端最低气温－21.0℃，年平均蒸发量1861.6mm，年平均降水量669.9mm，年平均风速2.5m/s，最大风速24m/s，年日照时数2212.7h。
1.5工程地质
坝址区河谷狭窄，为不对称的V型谷，左岸岸坡较陡，坡度一般平均为40～50度，右岸岸坡较缓，地形坡度一般平均为25～30度，峡谷左岸山体相对雄厚，基岩裸露，右岸垭口处山体相对单薄。
坝址区地层岩性简单，出露岩性为中元古界熊耳群中组三段（Pt2xn3-3）安山质火山角砾岩、石英安山岩及第四系松散堆积层（Q）；坝址区断层不发育，发育有4组节理，从节理的发育情况可以看出，节理倾角以50。
～88。
的中等倾角～高等倾角最为发育，节理一般延伸长度从几米到几十米，节理面大部较平直，裂隙宽一般0.1cm～0.3cm，最宽2cm，附有钙膜及黄色锈斑。
坝址区左右岸岩体风化程度有一定差异，左岸坝轴线附近强风化卸荷带下限垂直埋深约为0～3.0m，弱风化下限垂直埋深约为20m；右岸坝轴线附近强风化卸荷带下限垂直埋深为9.10m，弱风化带下限垂直埋深为29.2m。
天然砂砾石料5mm～10mm级配的软弱颗粒含量大于规范要求，含泥量稍大于规范要求，其余指标均满足规范要求。
1.6施工交通
工程位于洛阳市汝阳县付店镇的石柱沟下游大步湾附近，工程坝址距付店镇2Km，距汝阳县城公路里程为38Km，距洛阳公路里程为112Km。
距郑州公路里程为170Km，对外交通条件良好。
根据施工期外来物资运输量要求及可能的货源流向，确定汝阳县城是对外交通运输的中转站。
从县城有公路到达工地现场，路面质量尚可。
场交通运输采用公路运输，新建场内施工干线道路3.40Km，临时道路支线2Km。
1.7施工供电、供水
华东电网110kV高压线路从汝阳县城经过，汝阳至付店有35kV高压线路，付店有35kv/10kv变压站，电力资源丰富。
工程电源从付店乡10KV线路T接引来，T接点距水库右坝肩约2Km。
采用LGJ-50架空线路引至水库右坝肩管理房附近。
大坝上游围堰施工期蓄水作为水源地，通过泵站抽水至右坝山顶蓄水池，然后沿2#施工到路边埋管自流至施工营地蓄水池。
1.8主要工作内容
⑴大坝工程；
⑵引水管道及出口控制阀；
⑶其他临时工程。
1.9主要建筑材料
水泥、粉煤灰、钢材、砂采用外购，块石尽量利用开挖料，粗骨料采用外购和自制相结合，以保证施工供应强度为准。
1.10工期要求
计划2008年1月28日进场，2008年6月30日达到713m高程，2008年9月30日达到734m高程。
2施工管理组织
2.1机构框图
2.2管理职责
我局拟在施工现场组建“河南省水利第二工程局石柱沟水库施工项目经理部”，实行项目法施工管理。
项目经理对整个工程的质量、安全、进度、文明施工全面负责。
项目经理部下设五科二室及四个工区，其职责如下：
工程科：
按照施工规范及工程施工技术条款制定经济可行的施工方案、施工进度及细则；负责处理工程施工技术问题，为工程施工提供技术支持；负责施工安排和调度、劳动力及机械调配、工程结算、现场协调；负责工程施工的技术资料整理、签认、保存、移交。
质检科：
按照质量保证体系要求，制定施工质量保证计划（措施），并组织实施。
贯彻实施我局质量方针、目标。
实施项目现场施工质量检查职能，把好质量关，负责检验和试验，不合格的控制、检验和试验的控制、试验和试验状态控制、产品标识和可追溯性控制，参加质量事故分析鉴定，收集、上报质量情况报表，实施工程阶段的质量检查验收。
负责质量体系的运行和经常性自检工作，组织质量体系要素的开展，协同有关单位、部门进行质量标准的宣传、培训，推动质量管理工作的开展。
试验室：
负责本工程全面试验工作，包括计量器具的定期检验、原材料和半成品质量检验和复验、建立试验档案、填写试验纪录和出具试验报告、检测设备和仪器的保管和维修、本单位人员管理等。
物机科：
为项目经理提供施工设备及工程材料计划，负责机械设备的调运、维修保养、管理及工程材料、机械配件、油料及其它材料的采购、运输、管理及发放。
为工程施工的顺利实施提供物资、设备保证。
提供符合质量要求的设备和材料，并为竣工验收提供材料和永久设备的必要的质量证明材料。
财务科：
负责财务的收支与核算、工程的盈亏分析，实施项目施工成本的控制以及项目的资金管理工作。
提供工程资金需求，在资金管理方面对项目经理负责。
安保科：
负责施工现场的安全检查和监督职能；负责施工现场的安全生产、治安保卫、民事调解等工作。
在施工安全方面对经理负责。
办公室：
负责精神文明建设及日常的行政事务工作，人事劳动管理，协助经理部做好职工的思想政治工作和处理好各方关系等工作。
土方工区：
负责本标段土方开挖和回填的施工等。
水电工区：
负责工程生产和生活用电、用水的供应及保障，保证安全用电，施工用水的可靠。
建筑工区：
负责本标段的挡水工程、边坡处理、交通工程、房屋工程和其他建筑工程等工作。
安装工区：
负责本标段的机电设备和金属结构设备及安装工程。
2.3管理和技术人员
拟投入本项目工作的主要人员专业配备包括：
水工、地质、测量、质检、施工、机械、爆破、试验、机电、金结、经济、会计、政工、保卫等专业齐全的技术和管理人员，其中，高级职称人员2人，工程师10人，助理工程师15人，技师160人。
3施工总体布置
在施工布置上采用总承包人的成果，根据本工程的施工征地范围、场地条件及施工方法，进行本工程施工临时设施布置。
营地建设满足环境保护及文明施工的要求，根据现有地形条件进行施工布置，施工区与生活区分开布置，施工辅助工厂根据现有条件分开布置，以减少场内运输。
⑴施工交通：
永临结合，修筑永久及场内施工临时道路，并在施工期进行维护和管理，成果如下表：
场内干线公路特性表
道路编号
起止点
道路长度（Km）
路面宽度（m）
道路等级
路面结构
1#道路
A点至坝址
1.4
6.5
矿Ⅲ级
碎石路面
2#道路
B点至右坝肩
0.8
6.5
矿Ⅲ级
碎石路面
3#道路
C点至坝址
0.4
6.5
矿Ⅲ级
碎石路面
4#道路
D点至坝址
0.8
6.5
矿Ⅲ级
碎石路面
合计
⑵生产、生活设施：
混凝土拌和站、钢筋加工厂、木工加工厂、材料仓库、人工骨料加工系统、预制厂、停车场等；办公室、宿舍、食堂、现场试验室、公共安全、文明施工等房屋建筑及设施；成果如下表：
生产生活设施特性表
序号
项目名称
生产能力
建筑面积（m2）
占地面积（m2）
1
人工骨料加工厂
200t/h
1300
14000
2
混凝土拌和系统
180m3/h
1200
7000
3
钢筋加工厂
2t/班
300
1600
4
木工加工厂
7m3/班
200
1000
5
混凝土预制厂
7m3/d
200
1000
6
机械停放保养厂
200
2000
7
施工供电
1445Kva
300
700
8
施工供水
108m3/h
500
2940
9
综合仓库
1000
4000
10
生活区
520人
4200
8400
合计
⑶渣场：
在大坝下游布置两处渣场，其特性如下表：
渣场特性表
序号
项目名称
堆渣高程（m）
渣场容积（万m3）
堆渣量（万m3）
占地面积（万m2）
1
1#渣场
696～704
16.90
15.87
3.76
2
2#渣场
700～705
4.70
4.55
1.56
合计
⑷施工供电
①主要用电设备额定功率估算
主要电动设备额定功率估算表
序号
机械名称
使用台数
额定功率Kw
总功率Kw
使用部位
一
生产生活营地
480
1
混凝土拌合站
2+1
290
2
钢筋设备
4
60
3
模板加工设备
2
40
4
生活用电
50
5
机修设备
40
二
人工骨料加工厂
390
1
破碎
6
280
2
筛分
3
60
3
堆存
15
50
三
施工现场
250
1
抽水设备
5
60
2
基础工程设备
2
90
3
其他设备
4
100
合计
1120
②施工变压器容量估算
P容=K×∑P/cosφ
式中P--------施工供电高峰负荷时的有功功率，Kw
K-------需要系数，取1.05
cosφ----功率因数，取0.8
P容=1.05×480/0.8=630Kva、512Kva、328Kva。
根据变压器估算容量，本工程计划在施工生产营地配备1台S9-630/10型变压器、在人工砂石骨料场配置1台S9-500/10型变压器、在右岸坝头配置1台S9-315/10型变压器。
③砂石骨料厂从付店乡直接架线至变压器，场内施工输电线路主导线按照容许电流和容许压降进行设计，并使之满足架空敷设铜导线的机械强度要求为原则选择。
④备用电源，采用柴油发电机组，在生产生活营配置2×200Kw，在右坝头配置120Kw，在人工骨料加工厂配置200Kw，总计720Kw。
⑸施工供水
①施工生产用水量为：
q1=K1×Q1×N1×K2/（16×3600）
式中q1------施工工程用水量，m3/s
K1-----未预计的施工用水系数，取1.1
Q1-----每天完成的工程量，取浇筑高峰强度为548.9m3/d
N1-----混凝土施工用水定额，取1.9m3/m3
K2-----施工现场用水不均匀系数，取1.5
q1=1.1×548.90×1.9×1.5/（16×3600）=2.99×10-2m3/s
②生活、管理区用水量为：
q2=P1×N2×K2/（24×3600）
式中q2-----生活用水量，m3/s
P1-----施工现场高峰期昼夜施工平均人数，取500人。
N2-----每人昼夜生活用水量，取0.1m3/d
K2-----生活用水不均匀系数，取2
q2=500×0.1×2/（24×3600）=1.16×10-3m3/s
③因为生活用水的需求量较小，生产用水量较大，为满足消防用水需要，临时供水应比较有保证，抽水设备采用同步工作制，取水构筑物及抽水设备设计的供水流量取3×10-2m3/S。
4施工进度规划
2008年1月28日按照总承包方的要求组织进点；
2008年1月29日至2008年2月15完成施工营地建设，施工供电工程、机械设备及人员全部到位，完成进场道路路基工程；
2008年2月16日，主体工程开工；
2008年2月16日至2008年4月15完成岸坡及河槽段土石方开挖工程；
2008年4月16日至2008年6月30日完成713高程以下坝体工程、导流底孔工程和永久道路路基工程；
2008年7月1日至2008年9月30日完成734以下坝体工程；
2008年10月1日至2008年12月31日完成749以下坝体工程、度汛坝体缺口封堵和坝基灌浆工程；
2009年1月1日至2009年5月31日完成753以下坝体工程，完成坝体封顶、金属结构安装、导流底孔封堵和与蓄水安全鉴定相关的工作；
2009年6月1日至2009年9月30日完成坝顶交通桥、永久道路路面工程和房屋建筑工程；
2009年10月1日至2009年10月31日完成其他附属工程和尾工处理；
2009年11月1日，工程全部完工；
总工期：
2008年1月28日至2009年11月28日，共671日历天，22个月。
主体工程形象进度如下图示：
5主体工程施工方法
5.1施工导流
⑴基坑排水：
坝基覆盖层分层开挖的同时开挖基坑排水沟和集水井，基坑渗水通过排水沟汇集到集水井，然后用离心泵抽排至下游河道。
⑵施工导流：
采用坝底导流底孔进行导流，导流底孔设计标准采用5年一遇非汛期洪水标准，坝址洪峰流量为27.70m3/s，导流底孔设计结构为单孔，断面尺寸2.5×3.5m（宽×高）。
根据《坝址水位流量关系表》推算，坝址通过非汛期五年一遇洪峰流量时，水位约为700.70m，导流底孔穿过坝体的上下游部分修建梯形断面浆砌块石衬砌明渠，向上游延伸20m，向下游延伸15m，进口处修筑浆砌石重力式挡水围堰。
在基坑施工期间，为防止河道回水进入基坑，在下游修筑挡水围堰，施工完毕后拆除。
导流底孔进口处设安装封堵闸孔，设封堵用平板钢闸门，重约3.5t,埋件重约1.5t。
设计挡水水头18.5m，度汛施工期间导流底孔保持运行通常。
设计过流量计算采用《水力计算手册》（7-1-6）进行校核，导流底孔设计经总承包方批准后实施。
导流底孔平面布置示意图如下：
⑶施工度汛：
2008年汛期之前，大坝计划填筑至713.00m高程，度汛施工采用预留坝体缺口（交替上升）进行度汛，度汛标准根据建筑物等级和规范采用10年一遇洪峰流量标准，设计流量489m3/s，坝体缺口位于3～5#坝段，总长69m。
预留缺口高度为1～2个升层，即3～6m，过流断面207～414m2，具体根据设计流量计算确定，并采取护岸措施避免在泄洪期间对下游河道造成淘刷和冲蚀。
⑷2008年9月30日，大坝填筑至734.00高程，开始填平坝体预留度汛缺口，将库区内水通过导流底孔放空，随后对导流底孔进行下闸封堵。
⑸按照施工规划2009年5月31日坝体封顶，在此之前按照设计文件要求拆除、回填、清理所有不必要的导流工程和设施，大坝开始蓄水初步运行。
5.2土石方开挖工程
⑴主要工程量：
覆盖层开挖23321m3、风化层开挖4096m3、石方明挖69632m3、基础石方开挖8192m3、石方洞挖210m3、总工程量105451m3。
规划工期60天，轮廓开挖强度1757.51m3/d。
⑵覆盖层开挖：
覆盖层开挖之前，首先开挖范围内的区域进行清理，规划好施工弃渣道路。
覆盖层开挖采用1.2～2.0m3挖掘机开挖装15～20t自卸汽车，运至弃渣场。
⑶风化层开挖：
采用1.2～2.0m3挖掘机开挖装15～20t自卸汽车，运至弃渣场。
⑷石方明挖：
自上而下，采用Q50～80潜孔钻机造孔，边坡预裂爆破，按照设计图纸进行梯段爆破开挖，2#岩石炸药，以导爆索组织非电起爆网络进行，清渣采用1.2～2.0m3挖掘机挖装15～20t自卸汽车，运至弃渣场。
渣场压实采用T160推土机平整，20t凸块振动碾压实。
⑸石方洞挖：
按照设计断面尺寸，由外至内，全断面单向掘进，手风钻造孔，光面爆破，人工装渣，斗车外运，循环作业。
采用Y27手风钻，2#岩石炸药，以导爆索组织非电起爆网络进行，渣场压实采用T160推土机平整，20t凸块振动碾压实。
5.3坝体工程
5.3.1总体规划
坝体工程包括：
碾压混凝土131490m3，常态混凝土26900m3，总工程量约158390m3，本阶段主要针对碾压混凝土方案作简要说明。
713m以下坝体，断面最大，估算工程量（常态和碾压）约为20000m3，规划工期75天，平均月施工强度8000m3/月，平均日施工强度267m3/d，日工作小时按10h计算，计划施工强度为267m3/d×1.5/10h=40.05m3/h。
最大仓号位于695m处3#～5#坝段，面积约为44m（宽）×89m（长）=3916m2。
分层厚度按照0.3m计算，整仓浇筑工程量1174.8m3，控制层间间歇时间为8h内覆盖完毕。
在施工过程中需要采取必要措施，保持常态和碾压混凝土均衡上升。
713～734m以下坝体，总填筑量10万m3，施工月数3个月，为本工程最大月施工强度，即3.33万m3/月，高峰日强度548.90m3/d。
常态混凝土采用搅拌站拌制，自卸汽车运输，汽车起重机配吊罐入仓，插入式振捣器振捣，溢流面混凝土采用滑模台车，分仓浇筑。
5.3.2原材料
⑴水泥：
按照设计要求、有关国家标准及《水工混凝土试验规程》SD105—82规定的方法进行试验，并对水泥品种及标号与掺合料的品质、掺量进行技术经济论证。
⑵掺和料：
为改善碾压混凝土性能，节约水泥用量，降低水化热温升，在碾压混凝土中掺加粉煤灰。
粉煤灰选用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰质量应符合GB1596-1991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中规定的标准。
⑶外加剂：
为了改善碾压混凝土的工作性能，提高混凝土抗冻、抗裂、抗渗性能，需在碾压混凝土中掺入符合设计要求的外加剂。
使用外加剂时需做外加剂对水泥和掺和料的适应性试验，凝结时间及安定性正常的才可以使用。
高温季节施工时，拟掺入少量的MgO，以补偿碾压混凝土的温降收缩，提高碾压混凝土的自身抗裂能力、减少裂缝的发生。
⑷粗骨料：
采用人工粗骨料，最大粒径不大于80mm，连续级配。
⑸砂：
碾压混凝土使用人工砂或洁净河砂，颗粒级配良好，细度模数宜控制在2.2～3.0之间。
⑹拌和用水：
凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制碾压混凝土。
5.3.3混凝土配合比设计
根据碾压混凝土的设计标号（强度等级）、强度保证率、抗渗、抗冻标号等。
确定水胶比、掺合料掺量、浆砂比、砂率、外加剂进行配合比初步设计，进行试拌调整及实验室配合比确定。
5.3.4工艺试验
通过现场工艺试验确定碾压混凝土拌合工艺参数、碾压施工参数（运输、平仓方式、摊铺厚度、碾压遍数、振动行进速度等）、骨料分离处理措施、层面处理技术措施、成缝工艺、变态混凝土施工工艺等，同时验证室内选定配合比的可碾性和合理性、常温季节碾压混凝土质量控制标准和措施，确定碾压混凝土施工配合比。
主要内容包括：
碾压混凝土配合比验证试验（可碾性综合评价、VC值试验、凝结时间测定、压实容重测定、力学性能指标测定）；施工工艺、工法试验（投料顺序试验、拌和时间试验、拌和均匀性试验、检测选定）、碾压混凝土运输试验、铺料与平仓试验、碾压遍数试验、层间允许间歇时间试验、层面处理试验、变态混凝土施工工艺试验
5.3.5资源配置
⑴砂石骨料生产系统配置
为满足碾压混凝土高强度填筑施工要求，原材料成品必须有足够的储备，一般备料量应经常保持日平均填筑量的5～7倍。
砂石料生产系统主要根据粒径、级配要求和混凝土浇筑强度具体确定。
砂石骨料系统的生产能力按下式计算：
Qh=KQ/T
式中Qh—系统小时生产能力，t/h；
K—生产过程中的损耗系数，一般取1.1—1.2；
Q—高峰月混凝土骨料用量，33300×1.5×1.6=79920t；
T—月生产小时数，h（一般按一个月25d、一天20h计）。
Qh=183.82t/h，规划人工砂石料加工系统产能为200t/h。
⑵混凝土生产系统配置
生产系统应根据实际施工强度和最大仓面入仓强度需要，综合最大骨料粒径选用相应容量的搅拌机。
根据前述混凝土浇筑强度综合计算成果，选取最大仓号作为混凝土生产设备配置依据。
其要求入仓强度按下式计算：
Q=（δ×F）/（t×K）
式中Q-----入仓强度，m3/h
δ----混凝土分层厚度，0.3m
t-----允许间歇时间，8h
F-----混凝土分层面积，3916m2
K-----时间利用系数，取0.85
Q=（3916×0.3）/（8×0.85）=172.76m3/h
配置2部HL75Y-2F1500混凝土搅拌站，生产率2×72～90m3/h，总产能144～180m3/h。
另外配置：
HZ25混凝土拌和站1部用于拌制常态混凝土，制浆站1部用于拌制纯水泥浆。
⑶混凝土运输设备配置
暂定运距1Km，采用20t自卸汽车运输，自卸汽车数量目前按概算定额进行估算，单车运输能力16.52m3/h，须配置自卸汽车10辆。
⑷平仓设备配置
平仓设备选用湿地推土机（120Kw），单机概算定额产能111m3/h，则须配置2部。
⑸振动碾的配置
采用进口双钢轮震动碾（BW202AD）型。
BW70S型手扶式震动碾用于边角部位。
按照概算定额进行配置，面积按照3000m2。
合计配置2部。
⑹冲毛设备的配置
采用高压水冲毛机（最大工作压力30～50MPa），一般情况下，仓面面积在2000m2以内的可配置1台冲毛机，拟采用高压水冲毛机（HCM-MI型）型。
⑺切缝机械的配置
根据经验和现场情况选用，一般1～2台，采用设备型号为HCQ-30型，还可以根据现场机械情况改装。
⑻质量检测仪器
检测碾压混凝土工作度VC值主要采用秒表及VC稠度仪。
检测碾压混凝土压实度采用核子密度仪。
⑼仓面人员的配置
5000m2以内仓面单班人员配置见下表：
5000m2以内仓面单班人员配置
工种
人数
工种
人数
工种
人数
平仓机驾驶员
2
振捣人员
约3
质量控制人员
约5
振动碾驾驶员
3
值班模板工
2
诱导员
约2
切缝人员
3
值班电工
1
仓面指挥长
1
铺浆人员
约3
配合人员
约15
合计
约40
5.
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