水电站施工组织设计毕业设计.docx
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水电站施工组织设计毕业设计
某水电站（毕业设计）
施
工
组
织
设
计
分院
班级
专业
姓名
学号
指导教师
摘要：
A水电站采用引水式开发，电站装机容量2.0万KW。
本次毕业设计以工程设计资料和国家定额为基础，对人机需求量进行计算。
按照施工规范和设计要求，编制工程的施工计划。
设计充分考虑各项目之间施工程序前后兼顾、衔接合理，减少互相干扰，均衡施工。
在确保工程施工质量和进度的前提下，围绕施工关键线路和重点段统筹兼顾，确保各节点工期的同时，施工项目间协调有序的整体进行。
整个施工组织设计以工序为时间基础，重点围绕截流工程、导流工程、大坝主体工程、引水工程等分项工程进行编制。
1施工条件
1.1工程条件
1.1.1工程地理位置
A水电站位于某省某州某县境内洪坝河支流A上，电站采用引水式开发，坝址位于A和洪坝河汇口上游3.2km处，厂址位于A和洪坝河汇口上游50m，坝～厂址相距约3.5km，采用右岸有压引水隧洞引水。
电站装机容量2.0万KW。
工程区有安顺场至洪坝的乡级公路贯通，厂房距石棉县城约40km，对外交通方便。
1.1.2枢纽建筑物组成
A水电站主要由首部枢纽、引水系统及厂区枢纽三部分组成；主体工程项目包括首部枢纽、引水隧洞、调压井、压力管道、地面厂房等。
首部枢纽位于洪坝河、A汇合口下游70m，坝轴线方位角N29°20′58″W，坝顶高程2110.90m，最大坝高9.4m，总长156.0m。
由底格栏栅坝、溢流坝、左右岸非溢流坝、沉沙池等组成。
首部枢纽由底格栏栅坝段、溢流坝段、左右岸非溢流坝段、沉沙池等组成。
底格栏栅坝段布置于主河床上，坝段长25m，底宽12m，坝高6.1m，坝顶高程2107.10m，高于原河床2m～3m，坝顶采用曲线型梯形堰，坝体内设双排取水廊道，第一排廊道中心线离上游坝面3m，第二排廊道中心线离上游坝面6m，取水廊道的水平宽度均为2m，高度为2.85m～4.10m，底坡5%。
取水廊道从右岸连接坝段（溢流坝段、非溢流坝段）内穿过进入引水渠。
坝体上游设钢筋混凝土水平防渗铺盖，铺盖长度5m，厚度0.8m，铺盖前缘设深0.8m的浅齿槽。
溢流坝段（含底格栏栅坝段）下游接22m长的护坦，厚度为0.8m，护坦总宽45m，纵坡I=1：
10，护坦顶面高程2105.35m～2103.15m，末端设深5.0m的防冲齿槽；其后接钢筋石笼海漫，海漫长10m，宽45m，纵坡I=1：
20，海漫顶面高程2103.15m～2102.05m。
护坦及海漫边墙顺水流方向纵坡I=1：
10，墙顶高程2107.85m～2103.45m。
左右岸挡水坝采用混凝土重力坝坝型，坝顶宽4m，最大坝高9.4m，上游为直立面，下游坝坡在高程2108.9m，2109.90m以下坡比1：
0.7，坝底顺水流方向最大宽度10.78m。
左岸挡水坝段长45m，右岸挡水坝段长64m，非溢流坝总长为109m。
坝顶高程2110.90m，最低建基面高程2101.50m，最大坝高9.4m。
沉沙池轴线及坝轴线呈80°交角，截沙槽轴线及沉沙池轴线呈60°交角，截沙槽设0.8m×0.8m的排沙孔。
沉沙池型式为单室定期冲洗式，由进水闸、池身段、冲沙道、出水闸等组成。
引水式水电站的引水道较长，并用来集中水电站的全部或相当大一部分水头[1]。
引水隧洞沿洪坝河右岸布置，隧洞总长约2277m，进口高程2096.80m，末端底高程2086.00m，纵坡0.0047327。
断面为城门洞型。
Ⅲ类围岩洞段开挖断面为4.0m×4.0m，边顶拱采用系统锚杆（φ22，L=2.5m）及挂网喷混凝土（δ＝15cm）支护，底板采用厚25cm的素混凝土衬护，衬护后的净过水断面尺寸为3.7m×3.65m；Ⅳ类围岩洞段开挖断面为4.0m×4.4m，全断面边采用厚40cm的单层钢筋混凝土衬砌，衬砌后的净过水断面尺寸为3.2m×3.6m；Ⅴ类围岩洞段开挖断面为4.0m×4.6m，全断面边采用厚60cm的双层钢筋混凝土衬砌，衬砌后的净过水断面尺寸为2.8m×3.4m。
引水隧洞穿越的地层为二迭系上统绿色板岩，裂隙较发育，岩体强风化和强卸荷水平深度为25m～35m，弱风化和弱卸荷水平深度为40m～50m，隧洞围岩类别以Ⅳ类为主（约占56%），Ⅲ类次之（约占38%），局部Ⅴ类（约占6%）。
调压井布置于右岸山体中，为开敞阻抗式。
竖井采用圆形断面，内径8m，底板高程为2087.3m，顶高程2139.3m，采用钢筋混凝土衬砌，衬厚60cm，并进行周边固结灌浆。
压力主管前段为地下埋藏式，后段为地面明管，管径2.6m，总长约480m，其中地下埋管段长约186m，压力明管段长约294m，将穿越洪坝河及左岸娃娃沟。
压力支管内径1.8m，共分两支。
A电站厂址位于紧邻娃娃沟汇口下游洪坝河左岸，主厂房由主机间及安装间组成。
主厂房全长35.6m，其中主机间长23.50m，安装间长12.04m，宽13.60m。
内装二台单机容量为11MW的混流式水轮发电机组。
副厂房位于主厂房上游侧，长23.50m，宽8.50m。
副厂房分二层布置：
上层楼面高程及发电机层同高；下层地面高程及水轮机层同高，副厂房板、梁、柱采用砼现浇，排架柱断面0.5m×0.5m，下层连续边墙厚1.0m，底板厚1.50m。
副厂房上层布置有厂用变、隔离变等，下层布置有励磁变等。
升压站置于副厂房左端侧，长12m，宽8.5m，升压站及安装间之间有道路相连，主变检修及维护都较为方便。
主体建筑物主要工程量详见表1。
表1主体建筑物工程量表
序号
项目
单位
首部枢纽
引水系统
厂区枢纽
合计
1
覆盖层开挖
m3
6462
167969
2
岩石明挖
m3
17411
17411
3
岩石洞挖
m3
53930
53930
4
土石回填
m3
1
5
块石回填
m3
250
250
6
7.5m浆砌石
m3
37
3
7
混凝土
m3
1226
4300
8
喷混凝土
m3
894
894
9
钢筋
t
11
0
10
钢材
t
50
550
600
11
锚杆
根
8150
8150
12
回填灌浆
m
7323
7323
13
固结灌浆
m
9367
9367
14
接触灌浆
m
570
570
1.2自然条件
1.2.1施工场地
工程区内沿河两岸漫滩、阶地发育，地势平缓开阔，施工场地布置条件较好。
1.2.2水文气象条件
据安顺场资料统计，其多年平均气温为16.7℃，极端最高气温为38.4℃，极端最低气温为-3.4℃，多年平均相对湿度为75%，多年平均降雨量1215.9mm，最大日雨量110.8mm，多年平均蒸发量为1412.7mm。
全年降雨量低于蒸发量。
11月～4月为降雪期，山岭最长积雪时间约半年。
又据石棉县气象站资料统计，其多年平均气温为16.9℃，多年平均相对湿度为69%，多年平均降雨量801.2mm，多年平均风速为2.3m/s，最大风速为20m/s。
本流域的降水较丰沛。
根据下游新乐和安顺场站观测资料统计，多年平均降水量分别为1119.7mm和1215.9mm，历年一日最大降水量分别为156.6mm和110.8mm。
全年降水量主要集中在汛期，其中又以7、8两月最多。
据实测资料统计，安顺场和新乐7、8两月降水量分别占全年的48.5%和52.8%。
气象特征值见附表1。
B河流域的洪水由暴雨形成，洪水出现的时间及暴雨相应，最大洪峰流量出现于6月～9月，以7、8两月出现的频次最高。
洪水过程多为单峰过程，其涨率和变幅不大。
洪水历时一般为2天～3天，一次洪水过程的洪水总量主要集中在1天。
每年6月～9月为主汛期。
4、5月为汛前过渡期，10月为汛后过渡期，11月上、中旬尚有小洪水发生。
12月进入稳定的退水段，直至翌年3月。
坝址及厂址处的分期洪水见表2。
表2A水电站施工分期设计洪水成果表
断面
分期/月
设计流量（m3/s）
2.00%
3.30%
5%
10%
20%
坝
址
1
3.22
3.16
3.09
2.97
2.84
2
2.64
2.57
2.53
2.43
2.32
3
2.85
2.74
2.66
2.49
2.31
4
9.39
8.81
8.32
7.44
6.44
5
30.3
28.2
26.6
23.9
20.7
6～9
173
.8
10
37.5
35.5
30.5
27.1
21.3
续表2-1A水电站施工分期设计洪水成果表
断面
分期/月
设计流量（m3/s）
2.00%
3.30%
5%
10%
20%
坝址
11
11.1
10.8
10.5
10.0
9.39
12
4.51
4.39
4.11
3.89
3.49
厂
址
1
3.50
3.43
3.36
3.23
3.09
2
2.86
2.79
2.75
2.64
2.52
3
3.10
2.98
2.89
2.71
2.51
4
10.0
9.42
8.89
7.95
6.89
5
32.0
29.8
28.1
25.2
21.9
6～9
179
.4
10
39.7
37.5
32.2
28.6
22.5
11
11.9
11.5
11.2
10.7
10.0
12
1.90
4.77
4.47
4.23
3.79
1.2.3工程地质条件
A水电站地处川西高原东南部边缘，地势西北高东南低。
区内山势巍峨，河谷深切，河道坡陡流急、落差大，平均比降55.3‰，山岭海拔高程为2800m～3500m，具有典型的中高山～高山地貌景观。
区内地层除石炭系缺失外，从前震旦系到第四系地层均有不同程度分布。
工程区位于西部变质岩区，主要地层为二迭系板岩、变质玄武岩等。
第四系各类成因松散堆积物沿河广泛分布。
在大地构造部位上工程区处于川滇南北向构造带及某褶断带交汇部位，区域地质构造背景复杂，磨西河、小金河、安宁河、石棉等区域性断裂在田湾、安顺场一带交汇复合，并将本区分割为四个断块构造区。
工程区即位于西部贡嘎山断块东北缘。
贡嘎山断块北东、南东侧分别以鲜水河断裂（磨西断裂）、小金河断裂为界，西侧以玉农希断裂为界。
块内断裂规模较小，活动性微弱，仅断块东侧有洪坝、湾坝等次级断裂呈北北东向展布。
根据工程场地及其周围地区的地震地质条件、地震活动特征、深部构造背景，A水电站地震基本烈度为Ⅷ度。
A电站引水隧洞是在底格栏栅坝取水后进入沉沙池，在鼻梁山坡脚处进入隧洞，经右岸垮崩牛山引水隧洞引水至娃娃沟沟口对岸山腰一带的调压井，再经埋藏式压力管道，引水至娃娃沟沟口下游洪坝河左岸Ⅱ级阶地上建厂发电。
引水隧洞从进水口至调压井全长约2256m。
引水线路沿线山体雄厚，谷坡陡峭。
洞线总体走向NE，及地层走向基本相同。
覆盖层为残坡积碎石土、滑坡堆积块碎石土以及洪坡积堆积的块（漂）碎（卵）砾石土，结构松散，厚度较大，途中需穿越一条较大较陡的间歇性覆盖层冲沟（垮崩牛沟）,隧洞围岩类别以Ⅳ类为主（约占56%），Ⅲ类次之（约占38%），局部Ⅴ类（约占6%）。
调压井位于娃娃沟沟口对岸山腰一带，地面高程2145m，调压井高程2087.3m。
该处山体坡向N36ºW，高程2142m以下基岩出露，岩性为二迭系上统第三段绿色板岩（P23），坡度70～80º，2042m以上为残坡积堆积块碎石土，厚度小于10m，坡度40º～45º。
坡面植被貌密，边坡现状稳定。
调压井上下游侧各存在一滑坡体，上游距离约100m、下游距离约150m。
基岩风化、卸荷作用较强。
调压井位于微～弱风化基岩中，岩性为绿色板岩，产状N30º～50ºE/NW∠60º～85º。
地下水活动较弱。
围岩类别以Ⅳ类为主。
厂房建筑物布置于娃娃沟沟口下游洪坝河左岸Ⅱ级阶地上，场地开阔平坦，石棉县～洪坝乡简易公路从厂区后缘通过。
厂址区左岸为洪坝河Ⅰ、Ⅱ级冲积阶地构成的台阶状地形，Ⅰ级阶地长350m～450m，宽度80m～120m，阶面荆灌丛生，有被后期洪水侵蚀再造痕迹，一般高出河水位3m～8m。
Ⅱ级阶地长350m～450m，宽度120m～140m，阶面多被开垦为旱地，一般高出河水面10m～18m，前缘多以陡坎及Ⅰ级阶地相接。
右岸主要为缓坡地形，局部残留有Ⅰ级阶地和河漫滩，但分布面积较小。
1.2.4市场条件
（1）风、水、电条件
工程首部及厂区均有10kV输电线路经过，可就近“T”接至各施工工区，经过降压后提供本工程施工用电。
洪坝河河水未受任何污染，可直接用作施工生产和生活用水。
（2）施工队伍及施工设备
本工程的施工队伍可通过招投标择优选定。
由于工程建筑物布置分散，各部位建筑物施工难度不大，为了充分发挥各级施工队伍的优势，降低工程造价，宜采用分标承包方式。
（3）三材供应条件
工程区有安顺场～洪坝的乡级公路通过，石棉～雅安的公路为三级公路，雅安～成都有高速公路相通，距石棉县88km有成昆铁路的乌斯河车站。
对外交通运输条件较好。
可采取就近购买的原则。
工程建设所需水泥主要采用泗平、鑫石水泥厂的水泥，木材由当地自行解决，钢筋、钢材可在攀枝花市场购买，油料在石棉县购买，机电设备在成都购买，火工材料在雅安地区购买。
本工程所需机电设备通过铁路运至乌斯河火车站，转公路运至工地。
1.3天然建筑材料
1.3.1混凝土骨料
A水电站工程混凝土总量约4.97×104m3，共需砂石成品骨料约10.93×104T，需开采砂石料毛料约5.77×104m3。
工程区天然建筑材料料源丰富，由于本工程所需混凝土骨料较少，本阶段只选择了两个天然砂砾石料场进行详查。
两个砂砾料场分别位于坝址区上、下游洪坝河干流及其支流河漫滩中，距坝址区、厂址1km～2km不等，有简易公路相通，交通较为便利。
所有砂砾料场只适合于在枯水季节开采。
1.3.2料场概况
（1）小沟料场
位于坝址上游洪坝河支流小沟河的出口段，距坝址约2km，有简易公路直通料场，属冲积低漫滩型料场。
河滩中卵砾石成分极其单一，基本为砂岩，偶见大理岩和玄武岩，中等磨圆。
该料场净砾石储量36.96×104m3，净砂储量13.06×104m3，按质量不同由下游至上游分为I区和II区。
I区：
位于小沟及磨房沟的交汇地带，主要产于河床右侧低漫滩，岩性为砂砾卵石，无用层厚度0.2m，>150mm颗粒含量占5.87%，面积7.5万m2，有效层厚度按水上平均2.0m、水下平均2.0m考虑，有用层总储量30.0×104m3，净砾石储量25.65×104m3（46.94×104t）净砂储量9.37×104m3（14.61×104t）。
砾石粒度模数7.53，在规范值之内；砂的细度模数3.22，为偏细粗砂；云母含量0.11%，小于规范值2%，含泥量9.27%，大于规范值3%[2]。
该区砂砾料及其它料场相比，质量最佳，控制精度最高，可作为本工程的首选料源。
II区：
位于I区上游，属泛滥河床型料场，岩性为砂砾卵石，无用层厚度0.0m，>150mm颗粒含量占13.14%，产地面积6万m2，有效层厚度按水上1.5m，水下1.0m计算，总储量15.0×104m3，净砾储量11.31×104m3（21.15×104t），净砂储量3.69×104m3（5.82×104t），砂中含泥量11.23%，超标严重，其他质量指标均符合规范要求。
该区及I区相比有效粒径含量偏低，可作为备用料源。
（2）洪坝料场
位于坝址区、厂址区之间约1km处，产于洪坝河两岸高低漫滩中，有简易公路直达料场。
产地面积8.76万m2，岩性为砂砾卵石，无用层厚度0.0m，>150mm颗粒含量占12.78%，有效层厚度为水上2.5m、水下0.5m，净砾石储量19.37×104m3（36.41×104t），净砂储量8.05×104m3（12.63×104t），砂中含泥量12.85%，超标严重。
可作为备用料源。
天然砂砾石料场储量质量见附表2。
1.3.3料场选择
两个砂砾料场总净砾石储量56.33×104m3，总净砂储量21.11×104m3，储量满足工程要求。
料场分布在距坝址区上下游2km、1km的河滩上，适合于枯水期开采。
小沟口砂砾料场Ⅰ区质量相对较好，推荐为首选料场，其他作为备用料场。
1.3.4块石料
块石料场位于厂址下游3km～4km的火山沟一带，岩性为块状变质玄武岩，岩石风化微弱，质地坚硬，抗压强度可达80mPa～200mPa，密度2.7g/cm3～3.0g/cm3，经检测为非碱活性骨料。
该料场块石质优量大，基岩裸露不需剥离，有简易公路通过，交通较为方便，是比较理想的块石料源。
另外，沿洪坝河河床产有大量漂（块）石，其直径一般在50cm～100cm之间，风化微弱，质地坚硬，抗压强度较高，也可作为块石料料源。
2施工导流
A电站采用引水式开发方式，由首部枢纽、右岸引水隧洞、左岸地面厂房组成。
根据
水工建筑物的布置特点和A的水文情况，只有首部枢纽需进行导流设计。
现叙述如下。
2.1导流标准
施工导流设计洪水标准的合理选择，对工程施工能否顺利进行及工程及经济效益具有重大影响[3]。
本电站装机容量为2×10KW，根据《防洪标准》GB50201—94[4]、《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180—2003[5]，A水电站为四等工程，永久性水工建筑物级别为4级，次要水工建筑物级别为5级。
相关表格如下表3及表4
表3水电枢纽工程的分等指标
工程等别
工程规模
水库总库容（亿m3）
装机容量/MW
一
大
（1）型
≥10
≥1200
二
大
（2）型
＜10
＜1200
三
中型
≥1
≥300
＜1
＜300
四
小
（1）型
≥0.1
≥50
＜0.1
＜50
五
小
（2）型
≥0.01
≥10
＜0.01
＜10
表4水工建筑物级别的划分
工程级别
永久建筑物
主要建筑物
次要建筑物
一
1
3
二
2
3
三
3
4
四
4
5
五
5
5
依据枢纽等别、基坑所保护的水工建筑物级别、类型、基坑使用年限、围堰工程规模，遵照《水利水电工程施工组织设计规范》SL303—2004[6]的有关规定，确定导流建筑物级别为5级，相应土石类导流建筑物设计洪水重现期标准为10～5年。
考虑首部枢纽的结构简单，工程量小，仅在枯水期施工，且不致于成为控制发电的关键项目，而枯水期径流稳定，故采用5年一遇洪水作为导流设计洪水准[7]。
相关数据见表5及表6。
表5导流建筑物（洪水重现期，单位：
年）
类型
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
土石坝
50～20
20～10
10～5
混凝土、浆砌石坝
20～10
10～5
5～3
表6临时性水工建筑物的级别
级
别
保护对象
失事事故
使用年限
围堰高程规模
堰高/m
库容（亿m3）
Ⅲ
有特殊要求的1级永久建筑物
淹没重要的城市、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期第一台（批）机组发电，造成重大灾害和损失
＞3
＞50
＞1.0
Ⅳ
1、2级永久建筑物
淹没一般城镇、工矿企业或推迟工程及第一台（批）机组发电，造成重大灾害和损失
1.5～3
5～50
0.1～1.0
Ⅴ
3、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
＜1.5
＜5
＜0.1
2.2导流明渠的布置
2.2.1明渠的线路选择和布置要求
在地形上要充分利用缓坡、台地、垭口、溪沟、河湾凸岸，力求线路最短，工程量少，有利于加快施工进度[8]。
同时，需要进行经济分析。
要充分考虑地质条件，避免通过滑坡、崩塌体及较大断层构造带。
使岩层的走向、倾角、裂隙构造有利于边坡的稳定，尽量避免高边坡开挖。
外导墙尽可能放在坚硬完整的地基上，避免置于半挖半填的地基。
若无法避开软弱带时，应查明其性质，做适当处理。
当明渠为软基时，为防止渗流破坏，明渠边线至基坑边的距离应大于2～3倍水头。
为便于施工，外导墙位置一般应在枯水位以上。
局部地段必须在水下时，水深不宜大于2m～3m。
进、出口及渠内水流平稳顺畅，避免回、涡流等对建筑的危害，力求不冲、不淤。
明渠的布置需考虑基坑施工方便，减少施工干扰，便于基坑出渣和交通运输。
当需在明渠上架设桥梁时，桥位的选择和桥墩的布置均需考虑对水流的影响。
尽量利用永久建筑物，如厂房引水或尾水渠、厂坝（厂、闸）导墙等。
并尽量减少明渠所占的地段，以利后期明渠坝段的升高。
当需利用明渠通航。
放木时，其流态、水深、弯道等，还需满足通航等综合利用的要求。
2.2.2明渠进、出口的布置
明渠进、出口的布置应有利于进水和出流的水流衔接，尽量消除回流、涡流的不利影响，有利于通航、放木。
进、出口方向及河道主流方向的交角宜小于30°，并需有收缩和扩散渐变段。
出口扩散角一般为5°～7°，进口收缩角可略大于出口扩散角。
进、出口的位置取决于基坑大小和施工要求，同时应选择在基础较好的部位，进、出口距上、下游围堰坡脚应有一定的安全距离，对于岩基可近一些，对于软基应远一些，视围堰形式和基础抗冲能力而定。
对于斜墙式土石围堰，且无保护措施时，一般不宜小于30m～50m；对于混凝土围堰或坡脚采取保护的土石围堰，不小于10m～20m。
进、出口高程直接影响明渠泄流量和围堰的高度，也影响截流和通航、放木条件。
一般取接近于河床高程，低于枯水位1m～1.5m，使其不致造成冲刷和淤积，同时有利于截流和通航、放木。
2.2.3导流时段及导流设计流量
本工程为引水式电站，由首部枢纽、引水系统、厂房建筑物3部分组成，控制第1台机组发电时间的关键项目为引水隧洞。
因此，首部枢纽导流时段的选择主要考虑河道的水文特性，视基坑内水工建筑物的施工时段的长短而定。
首部枢纽由底格拦栅坝段和右岸溢流坝段、挡水坝和沉沙池等建筑物组成，工程项目少，结构简单。
根据施工程序和水工建筑物布置的特点，导流时段为第二年1月至第二年3月，导流设计流量为2.84m3/s。
坝址处的分期洪水见表2。
表7A水电站施工分期设计洪水成果表
断面
分期/月
设计流量（m3/s）
2.00%
3.30%
5%
10%
20%
坝
址
1
3.22
3.16
3.09
2.97
2.84
2
2.64
2.57
2.53
2.43
2.32
3
2.85
2.74
2.66
2.49
2.31
4
9.39
8.81
8.32
7.44
6.44
5
30.3
2
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