水利樞紐施工組織設計探討

黃賢雙

摘要 施工組織設計是水利樞紐工程設計文件的重要組成部分，同時水利工程施工具有規模大、工期長、投資多的特點，因此施工組織成為工程建設的重點。本文結合某水利樞紐工程施工實例，對施工總布置、施工導截流、主體工程施工方法及施工總進度等進行了比較全面的總結，旨在為同類工程施工組織設計提供參考借鑒。

關鍵詞 水利樞紐；施工組織；施工布置；施工方法

中圖分類號TV882 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0044-02

0 引言

某水利樞紐工程以發電為主兼有防洪、灌溉、攔沙及航運等綜合利用效益。大壩建成后將形成水庫總庫容為2億m3，有效庫容1.774億m3。樞紐設計洪水標準為500年一遇，相應洪峰流量為5 100m3/s，校核洪水標準為5 000年一遇，相應洪峰流量7 400m3/s，保壩洪水為一萬年一遇，相應洪峰流量為8 000m3/s。樞紐區地震基本烈度為7度，大壩設計地震烈度為8度。

1 施工總體布置

施工總體布置是施工場區在施工期間的空間規劃，是施工組織設計的重要內容，其成果為施工總體布置圖。施工總體布置圖包括：一切地下和地上已有的建筑物和房屋；一切地下和地上擬建的建筑物和房屋；一切為施工服務的臨時性建筑物和施工設施。鑒于水利樞紐工程具有規模大特點，因此在進行水利樞紐工程施工時合理地進行其施工總布置。

2 施工導流

2.1 計算壩前水深

根據過去水利樞紐工程施工實踐經驗，本水利樞紐工程在整個施工期將經歷3個汛期，綜合各方面考慮，進行施工分期。根據有壓流計算公式 Q=ωμ（2gz）1/2，可推算出工程正常運行時的流域面積ω=Q/μ（2gz）1/2=Xp500/μ（2gz）1/2=5100/0.75×（2×9.8×（594-493.5））1/2 =153.2m2。當遇到20年一遇洪水時，在壩前水位：▽p20=X2p20/μ2ω22g+493.5=2846.662/0.752×153.22×2×9.8+493.5=524.8m。同理可知，當遇到50年一遇洪水時，在壩前水位：▽p50=542.4m；當遇到100年一遇洪水時，在壩前水位：▽p100= 558.4m；當遇到200年一遇洪水時，在壩前水位：▽p200=576.3m。

2.2 施工導流階段

本工程采用全段圍堰法和隧洞導流相結合的導流方案。壩體施工第Ⅰ階段：由于作業面寬，這一段為施工高峰期，根據壩體剖面尺寸，壩體施工高度達到517m。此階段為施工期，壩體繼續上升，根據水文計算可知在圍堰作用下，20年一遇洪水可攔截，50年一遇洪水無法攔截，為確保壩體安全，用圍堰擋水隧洞泄水。壩體施工第Ⅱ階段：第一次攔洪度汛至第二次攔洪度汛期來臨可作為壩體施工第Ⅱ階段，本階段作業面較第一次施工窄，根據填筑方量估計，壩體施工高度達到577m。壩體施工第Ⅲ階段，此施工期共經歷12個月，由于本階段的作業面繼續變窄，施工強度低，壩體施工高度594m，累計施工高度17m。

3 施工強度

3.1 挖運強度的確定

土石壩施工的挖運強度取決于土石壩的上壩強度，上壩強度又取決于施工中的氣象水文條件、施工導流方式、施工分期、工作面的大小、勞動力、機械設備、燃料動力供應情況等因素。對于大中型工程，平均日上壩強度通常為1萬m3~3萬m3，高的達到10萬m3左右。在施工組織設計中，一般根據施工進度計劃各個階段要求完成的壩體方量來確定上壩和挖運強度。

3.2 運輸強度確定

運輸強度QT(m3/d)根據上壩強度QD確定：

QT=QDKc/K2

式中Kc――壓實影響系數，Kc=γ0/γT，γ0為壩體設計干容重，t/m3，γT為土料運輸的松散容重，t/m3，見表1所示；K2――運輸損失系數，可取0.95~0.99，因土料性質及運輸方式而異，取0.95。

3.3 開挖強度確定

開挖強度Qc(m3/d)仍根據上壩強度QD確定：

Qc=QD K＇c /(K2K3)

式中：K＇c為壓實系數，為壩體設計干容重γ0與料場天然容重γc的比值。K3為土料開挖損失系數，隨土料特性和開挖方式而異，一般取K3=0.92~0.97，本設計取0.95。

4 開挖方案

開挖機械及其計算見下式，取正鏟。 P=60qnKHK＇pKBKt （m3/h），式中：q為土斗的幾何容積，取6m3；n為對于單斗挖掘機系指每分鐘循環工作次數，對于多斗挖掘機系指每分鐘傾倒的土斗數量，取1.6；KH為土斗的充盈系數，表示實際裝料容積與土斗幾何容積的比值；對于正向鏟可取1，對于索鏟可取0.9，取1；K＇p為土的松散影響系數，系指挖土前的實土與挖后松土體積的比值，其大小與土料的等級有關，對于Ⅰ級土約為0.913~0.83，Ⅱ級土約為0.88~0.78，Ⅲ級土約為0.81~0.71，Ⅳ級土約為0.79~0.73；根據預算定額三類土取0.8。KB為時間利用系數，表示挖掘機工作時間的利用程度，可取0.8~0.9，取0.9；t為聯合作業延誤系數，考慮運輸工具影響挖掘的工作時間；有運輸工具配合時，可取0.9；無運輸工具配合時，應取1，取0.9。因此，經計算，P=60qnKHKpKBKt=60×6×1.6×1×0.8×0.9×0.9=373.2（m3/h）。

5 填筑方案確定

本壩體填筑壓實采用進占法，為保證鋪料均勻，用推土機和平土機散料平料，采用“算放上料，定點卸料，隨卸隨平，定機定人，鋪平把關，插桿檢查”的措施。鋪填中不宜使壩面起伏不平。避免降雨的積水。防滲材料土體鋪筑應平行于壩軸線方向進行，壩體壓實用進退錯距法，壓實工具主要用氣胎碾對于汽車上壩或光面壓實的土層，要刨毛處理，刨毛深度為4m。用推土機改裝的刨毛機進行刨毛，壩殼與岸坡結合填筑帶用夯板壓實。

對于結合部位，壩基部位填土用薄層、輕蹍的方法。采用較輕型的氣胎蹍。當填筑厚度達2m處后，方可用重型氣胎蹍。防滲體與岸坡結合處寬度為1.5m~2.0m范圍內或邊角處不得使用重型機具，應使用輕型機具壓實，并保證與壩體碾壓搭接寬度1m以上。岸坡與砂質土、粘性土結合處應填筑1m~2m寬塑性較高的透水材料，避免直接與粗料接觸。壩體接坡面用推土機自上而下削坡，適當留有保護層配合填筑上升，逐層削至合格層。接觸面削坡合格后要控制其含水量的上限。

反濾料的填筑采用砂松破接觸平起法。防滲土料和反濾層填筑采用土砂平起法。反濾料的壓實包括接觸帶土料與反濾料的壓實，防滲體土料用氣胎蹍碾壓。

6 結論

本文結合某水利樞紐工程施工實例，對施工總布置、施工導截流、主體工程施工方法及施工總進度等進行了比較全面的總結。

參考文獻

[1]伍柏華.水利水電工程施工組織設計研究[J].中國西部科技，2008(5).

[2]梁漢壽.長洲水利樞紐工程施工組織設計[J].紅水河，2008(10).