利洞水电站施工组织设计利洞.docx
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利洞水电站施工组织设计利洞
8施工组织设计
8.1施工条件
8.1.1工程条件
8.1.1.1对外交通
利洞水电站位于翁源县涂屋水上，属翁源县六里镇境内，国道106连通广州与官渡，从官渡经六里镇到翁源县城（龙仙镇）有省道公路相通。
坝址距六里镇约15km，距翁源县城（龙仙镇）约40km。
六里镇～利洞村～红岭已建有公路，红岭至坝址目前有约5km简易公路相通，工程开工前需对该段公路加宽和整修，此段公路作为对外交通主要通道。
8.1.1.2枢纽布置特点
利洞水电站枢纽为Ⅳ等工程，工程规模为小
（1）型，永久性主要建筑物中大坝级别为4级，厂房、引水建筑为5级。
由砼拱坝、引水系统、电站厂房、永久检修道路等建筑物组成。
大坝坝址以上集雨面积109km2，正常高水位295.0m，对应库容332万m3，最大坝高39.0m，坝顶高程299.0m。
发电引水系统布置在右岸，洞径2.5m，由钢筋砼明管+钢筋砼埋管+隧洞（2719m）+压力钢管（主管长53.60m，支管长17.60m）。
电站装机2×3600kW，主厂房尺寸（长×宽×高）42.72m×16.0m×19.3m。
变电站布置在厂房右侧。
主体工程量见表8-1。
8-1主体工程主要工程量汇总表
序号
项目
土方明挖（m3）
石方明挖（m3）
土石方填筑（m3）
混凝土（m3）
模板（m2）
钢筋（t）
帷幕灌浆（m）
固结灌浆（m）
第一部分建筑工程
81565.00
45447.00
23856.00
40825.00
12583.00
1200.90
978.00
3632.00
一挡水工程
81565.00
45447.00
23856.00
40825.00
12583.00
1200.90
978.00
3632.00
一）重力拱坝工程
16625.00
9630.00
19198.00
2680.00
95.30
978.00
1143.00
1
明挖土方
16625.00
2
明挖石方（弱风化）
9630.00
3
重力拱坝C15砼
15612.00
4
重力拱坝C20砼
3586.00
6
锚筋锚杆（Φ25）
9.30
7
钢筋
86.00
8
帷幕灌浆
978.00
9
固结灌浆
1143.00
16
模板
2680.00
二）引水系统
41108.00
27057.00
7732.00
17417.00
6445.00
918.60
2489.00
1
明挖土方
41108.00
2
明挖石方（弱风化）
5874.00
3
洞挖石方（弱风化）
21183.00
4
土方回填
7732.00
5
碎石垫层
1207.00
6
C15砼
665.00
7
C20砼
13150.00
8
锚筋锚杆（Φ25）
21.50
9
钢筋
316.60
10
钢管
580.50
11
M7.5浆砌石
689.00
12
回填灌浆
1800.00
13
喷C20砼
2395.00
15
模板
6445.00
三）厂房
8020.00
5680.00
2000.00
3300.00
3280.00
140.00
1
明挖土方
8020.00
2
明挖石方（弱风化）
5680.00
3
土方回填
2000.00
4
C15砼
300.00
5
C20砼
3000.00
6
锚筋锚杆（Φ25）
10.00
7
钢筋
130.00
10
模板
3280.00
四）开关站
800.00
380.00
370.00
1
明挖土方
800.00
2
明挖石方（弱风化）
380.00
3
C15砼
70.00
4
草皮
300.00
五）永久交通公路
15012.00
2700.00
14124.00
540.00
178.00
47.00
1
明挖土方
15012.00
2
明挖石方（弱风化）
2700.00
3
土方回填
14124.00
4
C15砼
540.00
5
钢筋
47.00
7
模板
178.00
第四部分临时工程
3885.00
4913.00
5839.00
1475.00
9000.00
33.30
导流工程
2384.00
2178.00
4427.00
967.00
9000.00
24.50
一）施工导流
1678.00
2178.00
967.00
9000.00
24.50
1
明挖土方
1678.00
2
明挖石方
2178.00
3
衬砌C20砼
357.00
4
封堵C20砼
339.00
5
钢筋
24.50
6
预制砼封堵闸门
16.00
7
喷C20砼
255.00
8
模板
9000.00
二）大坝及尾水渠围堰
706.00
4427.00
1
明挖土方
706.00
2
土石方回填
3061.00
3
防渗粘土填筑
1366.00
临时交通工程
1501.00
2735.00
1412.00
508.00
8.80
一）临时道路
1501.00
270.00
1412.00
54.00
1
明挖土方
1501.00
2
明挖石方
270.00
3
土石方回填
1412.00
4
C15砼
54.00
二）施工支洞工程
2465.00
454.00
8.80
1
明挖石方
1200.00
2
洞挖石方
1265.00
3
衬砌C20砼
110.00
4
封堵C20砼
80.00
5
钢筋
8.80
6
喷C20砼
264.00
合计
85450.00
50360.00
29695.00
42300.00
21583.00
1234.20
978.00
3632.00
8.1.1.3工程施工特点
库区河流蜿蜒曲折，自北向南流，河道曲折多变，河谷狭窄，多为“V”型谷，河道深切，两岸及河床基岩裸露，急滩较多，阶地不发育。
本工程建筑物布置分散，施工线路长，沿建筑物两岸可供施工布置的场地狭窄，施工营造布置只宜根据需要，布置小型施工临时设施。
引水隧洞工期长，宜布置施工支洞以缩短施工工期；电站厂房位于枢纽下游利洞村附近，为地面式厂房，施工工期短；厂房施工场地相对开阔，施工营造设施可就近布置。
8.1.1.4通航、过木
本工程施工期间不存在通航、过木问题。
8.1.1.5主要建筑材料来源
钢材、钢筋、木材、水泥、油料、炸药等主要建筑材料均由韶关市、翁源县采购，砂料、碎石可从六里镇购买，块石料除部分利用开挖料外，均从六里镇石料场购买。
8.1.1.6水、电供应及修配加工条件
施工用电：
目前坝址和厂区已有10kV高压线路到达，可就近驳接经变压器降压后使用。
施工、生活用水，设抽水泵站直接抽涂屋水河水，其中生活用水需作必要的净化处理。
本工程机械设备及汽车的大、中修及零部件加工，可委托翁源县有关专业厂承担。
8.1.2自然条件
8.1.2.1气象、水文
利洞水电站为广东省翁源县涂屋水梯级开发规划的梯级水电站之一，其上游为已建的双叉角水电站，下游为长潭水电站。
涂屋水是北江的二级支流，位于翁源县中部偏北，发源于翁源坳，从北向南流入翁江。
流域集雨面积252km2，主河长44km，河床比降8.47%。
涂屋水是山区河流，汛期洪水陡涨陡落，枯水季节浅滩多。
本流域具有山地气候特征，根据翁源气象站及流域内雨量站资料统计，流域气象、水文特征如下：
气象：
多年平均气温20.2℃；多年平均最高气温37.2℃，多年平均最低气温-1.4℃；年极端最高气温39.2℃（1980年7月10日），年极端最低气温-5.1℃（1963年1月16日）。
多年平均相对湿度77%。
多年平均风速1.8ms；多年平均最大风速14.3ms；历年最大风速20.7ms。
最多风向为东北风。
多年平均水面蒸发量1210mm。
年平均日照时数1802小时，无霜期305天。
降水：
流域年平均降雨量在1700mm～2000mm之间，降雨量中下游比上游
大，呈自西向东递减趋势。
其中涂屋水牛屎坜雨量站实测多年平均降雨量在1897.8mm，最大年降雨量2859mm，最小年降雨量827mm。
降雨量年内分配不均，4～9月雨量占全年降雨量的75%，10～3月占全年的25%。
坝址处部分月份P=20%月平均流量及水位见表8-2。
表8-2坝址处部分月份P=20%月平均流量及水位表
月份
1
4
7
8
9
10
11
12
流量（m3s）
1.57
7.27
6.3
4.6
4
2.45
1.92
1.43
水位（m）
260.1
260.47
260.4
260.3
260.3
260.16
260.12
260.09
8.1.2.2地形、地质
（1）坝址区
坝址附近河流流向总体向南，河道近似S形状，在坝址上游约350m处河流流向由北东向呈90°直角急转为东西向，再呈S型向南西流向坝址。
坝址处河流流向大体向南，河床宽约8m～15m。
坝址附近河道较窄平直，呈“V”字型峡谷，河床基岩裸露。
两岸山体雄厚，山顶高程在370m以上。
坝址两岸上、下游均发育有冲沟，冲沟切割深度20m左右。
坝址区出露地层较单一,主要为第四系坡积层、冲积层以及燕山三期侵入岩。
坝址断裂构造不发育，本阶段所发现的断层构造均分布在坝址下游。
（2）引水隧洞
引水隧洞布置于右岸，钢筋砼明管+钢筋砼埋管+隧洞（2719m）+压力钢管（主管长53.60m，支管长17.60m）。
（3）厂房区
厂房位于利洞村对面右河岸一级冲积阶地上，地形较平坦，植被较密，为下古生界Pzl变质石英砂岩和第四系冲积砂卵砾石层，弱风化砂岩层面埋深4.3m～9.8m，层面高程187m～196m，是厂房基础良好的持力层，但局部埋藏深，可考虑以卵石层作基础持力层。
厂房后边多为土质边坡。
8.2天然建筑材料
8.2.1料场分布
8.2.1.1土料场
本工程勘察土料场两个，编号Ⅱ3、Ⅱ4。
Ⅱ3土料位于坝址下游左岸（地名丹竹坑），距坝址1.7km。
无用层体积1.01万m3，有用层储量13.6万m3，料场分布高程251.8m～322.2m，地表植被茂密（林地），目前未有公路相通，开采运输不便。
Ⅱ4土料场位于坝址上游雷公坝村东北面，距坝址0.8km，无用层体积1.8万m3，有用层储量25.9万m3，料场分布高程308.6m～415.5m，地表植被好（松树杂树），目前有村道机耕路相通，开采运输可行。
8.2.1.2砂、砾料场
坝址上游库区热水、熊屋、雷公坝等地方均有砂、砾料零星分布，储量少，交通不便，难以开采。
工程所需的砂料必须到涂屋水下游出口处，即六里镇河坎围村～下坡大队～糖厂等地河段开采。
六里砂场为商品砂，位于六里镇南西2.3km，距坝址16km，距厂房11km，质量和储量满足要求。
原可研阶段勘探的Ⅰ1砂砾料场A、B两个料区距现坝址约33.5km，距右岸厂房约10km，为河床式漫滩砂、砾混合料场，表面长满杂草及分布大蛮石、砾石。
Ⅰ1-2探坑附近有少量耕地。
目前有简便公路通往长潭电站，开采运输可行，Ⅰ1砂砾料场剥采比为4.0％，含砂28.8%；含砾石71.2%，其中大于150mm蛮石约占7.5％。
砾石天然级配不良，80mm～150mm分级含量较多，占砾石含量40.3％。
8.2.1.3石料场
在坝址库区左岸选择勘察料场1个，编号Ⅲ4。
Ⅲ4石料场距现坝址0.5km，分布高程290m～408.3m，地层岩性为中粗粒黑云母花岗岩（），天然露头好，有瀑布跌水出现，上覆无用层浅薄，饱和密度2.63gcm3，烘干密度2.62gcm3，比重2.63,孔隙率0.34%，吸水率0.17%，极限抗压强度：
饱和107.7MPa、烘干124.8MPa，软化系数0.78。
无用层体积11.06万m3，有用层储量97.58万m3,岩石各项试验指标符合石料、块石料的质量要求。
地表植被茂密，目前未有公路相通，工程开工后永久上坝公路经过石料场，开采运输比较方便。
六里石料场位于六里镇北1.8km，距右岸厂房11km，距坝址16km，质量、储量满足本工程要求。
8.2.2料场的选择及开采
8.2.2.1土料场
本工程大坝上、下游围堰防渗土料需从土料场开采，开采量约0.14万m3，Ⅱ4土料场运距近，开采运输方便，本阶段选择Ⅱ4土料场为围堰防渗土料料场。
采用2m3挖掘机挖装土料，10t～15t自卸汽车运至施工现场。
8.2.2.2砂、石料场
本工程共需块石料3.5万m3，其中利用开挖料1.0万m3，尚需块石约2.5万m3。
需砂料2.3万m3、碎石料2.3万m3。
根据建材资料分析，本工程所用砂石料有两种解决办法：
①到16km外六里石料场购买；②从坝址上游石料场开采石料加工。
经过经济比较，砂料和碎石料在勘测的石料场加工生产，其单价比从六里砂、石料场购买高，大坝工区块石料开采和购买单价相差不大。
根据广东省有关规定，石料用量小于5万m3禁设石料场。
从水保、环评、征地及经济性等方面综合考虑，本阶段砂、碎石、块石料（利用开挖料除外）均从六里石料场购买。
8.3施工导流、截流
8.3.1导流标准，坝体度汛标准
本工程为Ⅳ等工程，工程规模为小
（1）型，相应永久性主要建筑物级别大坝为4级，厂房、引水隧洞为5级，相应导流建筑物为5级。
根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL）规定，对于土石围堰，导流设计洪水标准为10～5年一遇，对于砼和浆砌石围堰，导流设计洪水标准为5～3年一遇，本工程围堰挡水时间短，基坑淹没损失小，取标准下限，即土石围堰采用5年一遇，砼和浆砌石围堰采用3年一遇。
本工程大坝为砼拱坝。
根据规范，坝体高程超过上游围堰后，当库容<1000万m3时，坝体施工期临时度汛标准为20～10年一遇洪水，由于本工程规模较小，遭受洪水后损失不大，取10年一遇洪水为坝体施工期临时渡汛洪水标准。
8.3.2导流时段及导流流量
本工程坝址及厂房不同频率、不同时段的洪峰流量、水位见表8-3。
表8-3坝址不同频率、不同时段的洪峰流量、水位表
站名
翁城
利洞
时段
频率
10-3月
11-3月
12-3月
11-12月
1-3月
10-3月
11-3月
12-3月
11-12月
1-3月
坝址
厂址
坝址
厂址
坝址
厂址
坝址
厂址
坝址
厂址
10%
290
275
265
80
265
180
189
171
179
165
172
50
52
165
172
20%
170
135
110
40
110
105
111
84
88
68
72
25
26
68
72
33.3%
110
89
80
29
80
68
72
55
58
50
52
18
19
50
52
8.3.2.1大坝施工导流时段及导流流量
工程区4～9月雨量占全年降雨量的75%，10～3月占全年的25%。
坝址以上河段为典型的山区河流，洪水暴涨暴落。
从施工安全和节省导流投资考虑，宜选用枯水时段导流，根据进度安排，坝体施工时段为第1年11月～第2年3月和第2年10月～第3年3月。
第1年11月～第2年3月利用土石围堰挡水，5年一遇洪峰流量为84m3s；第2年4月～9月坝体停工，临时度汛流量为716m3s（P=10%）；第2年10月～第3年3月利用坝体临时断面挡水及底孔导流，采用时段内5年一遇挡水标准，洪峰流量为105m3s。
8.3.2.2厂房施工导流时段及导流流量
厂房主体工程施工围堰结合施工道路，标准为5年一遇，时段全年，流量Q＝621m3s，相应厂址水位201.71m。
主、副厂房靠河侧高程多在202m以上，高于5年一遇全年洪水位201.71m，厂房基坑开挖和下部砼施工时需做好防渗处理。
尾水渠工程量小。
可根据河道水流情况安排施工，不做专门导流设计。
8.3.3导流方式
8.3.3.1大坝导流
根据本工程地形地质条件和水工建筑物布置、结构特点，选择分期导流和隧洞导流两方案进行比较。
（1）分期导流
前期采用浆砌石围堰，施工左岸坝段，右岸扩挖明渠导流。
第1年10月完成坝肩开挖，月底前完成左岸基坑浆砌石围堰，11～12月完成坝基开挖和导流底孔及左岸坝体施工（P=33.3%，导流流量为18m3s），然后进行基坑右侧浆砌石围堰砌筑和坝基开挖，利用底孔导流，砌筑坝体（第2年1～3月，P=33.3%，导流流量为68m3s），到第2年4月初要求全坝段施工到272m以上高程，汛期利用底孔泄流+坝面溢流。
（2）隧洞导流
由于坝址处呈“V”字型河床，山体陡峻，河床左岸岩石完整，具有隧洞导流的良好条件。
上、下游围堰利用坝基和导流洞开挖料填筑，大坝导流时段为第1年11月～第2年3月和第2年10月～第3年3月，P=20%，导流流量分别为84m3s和105m3s。
汛期利用隧洞泄流+坝面溢流。
（3）方案比较
从安全性方面比较，分期导流有以下缺点：
①使溢流坝段中间存在一施工缝，对坝体整体稳定性不利；②第2年汛期非溢流坝段难以施工到度汛高程280m，汛期过流右岸边坡危险性太大（右岸全风化较厚，一般厚6.5m～16.7m，由于全风化含砂多，自然山坡较陡，人工扰动后易崩塌）；③左岸坝肩开挖易堵塞河床，产生安全隐患。
隧洞导流方案可利用堰顶作施工交通公路，有利于右岸坝段提前施工，保证汛期右岸边坡不受水流冲刷，溢流坝段没有施工横缝，安全性高。
从施工总布置方面比较：
由于石料场位于坝址上游左岸，隧洞导流方案可利用上游围堰堰顶作施工交通公路，减少了块石运距，施工方便，干扰少。
而分期导流方案右岸块石料必须从坝体下游上坝，增加运距1.3km，而且导流底孔堵塞了坝内永久灌浆廊道，影响坝基灌浆，施工干扰大。
从导流投资方面比较，见表8-4，分期导流方案投资约为151万元，隧洞导流方案投资约为198万元，两者相差47万元。
表8-4导流投资比较表
序号
项目
单位
数量
隧洞导流
分期导流
１
土方明挖
ｍ３
706
200
２
石方明挖
ｍ３
1678
1601
３
石方洞挖
ｍ３
6178
４
喷C20砼
ｍ３
255
５
现浇C20砼
ｍ３
357
６
C20封堵砼
ｍ３
339
７
预制砼封堵闸门
ｍ３
16
８
钢筋
ｔ
24.5
９
锚杆（L=3.0m，φ22）
根
196
１０
回填灌浆
ｍ２
247
１１
防渗粘土填筑
m3
1366
１２
堰体石渣填筑
m3
9104
１３
护坡石渣
m3
453
１４
泥结石路面
m3
41
１５
M7.5浆砌石围堰
m3
1285
１６
坝体减少C15砼
m3
-224
１７
坝体减少浆砌块石
m3
-1456
１８
增加块石运距1.3km
m3
15120
１９
浆砌石围堰拆除
m3
1091
投资
万元
198
151
注：
表中投资只作为方案比较用。
综合分析，本工程推荐采用隧洞导流方案。
8.3.3.2厂房导流
厂房工程施工围堰结合施工道路布置，全年利用围堰挡水，原河床导流方式。
8.3.4导流建筑物设计
8.3.4.1大坝导流建筑物设计
（1）导流隧洞
根据坝址处地形地质条件及水工建筑物布置特点，导流隧洞布置在左岸。
为5m×6.5m（宽×高，中心角180°）拱门型断面，进口底板高程261.0m，出口高程260.4m，隧洞长184.517m，纵坡i＝0.2%。
隧洞进出口采用渐扩型明渠段与原河床顺接
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