水利枢纽施工组织设计探讨

黄贤双

摘要 施工组织设计是水利枢纽工程设计文件的重要组成部分，同时水利工程施工具有规模大、工期长、投资多的特点，因此施工组织成为工程建设的重点。本文结合某水利枢纽工程施工实例，对施工总布置、施工导截流、主体工程施工方法及施工总进度等进行了比较全面的总结，旨在为同类工程施工组织设计提供参考借鉴。

关键词 水利枢纽；施工组织；施工布置；施工方法

中图分类号TV882 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0044-02

0 引言

某水利枢纽工程以发电为主兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益。大坝建成后将形成水库总库容为2亿m3，有效库容1.774亿m3。枢纽设计洪水标准为500年一遇，相应洪峰流量为5 100m3/s，校核洪水标准为5 000年一遇，相应洪峰流量7 400m3/s，保坝洪水为一万年一遇，相应洪峰流量为8 000m3/s。枢纽区地震基本烈度为7度，大坝设计地震烈度为8度。

1 施工总体布置

施工总体布置是施工场区在施工期间的空间规划，是施工组织设计的重要内容，其成果为施工总体布置图。施工总体布置图包括：一切地下和地上已有的建筑物和房屋；一切地下和地上拟建的建筑物和房屋；一切为施工服务的临时性建筑物和施工设施。鉴于水利枢纽工程具有规模大特点，因此在进行水利枢纽工程施工时合理地进行其施工总布置。

2 施工导流

2.1 计算坝前水深

根据过去水利枢纽工程施工实践经验，本水利枢纽工程在整个施工期将经历3个汛期，综合各方面考虑，进行施工分期。根据有压流计算公式 Q=ωμ（2gz）1/2，可推算出工程正常运行时的流域面积ω=Q/μ（2gz）1/2=Xp500/μ（2gz）1/2=5100/0.75×（2×9.8×（594-493.5））1/2 =153.2m2。当遇到20年一遇洪水时，在坝前水位：▽p20=X2p20/μ2ω22g+493.5=2846.662/0.752×153.22×2×9.8+493.5=524.8m。同理可知，当遇到50年一遇洪水时，在坝前水位：▽p50=542.4m；当遇到100年一遇洪水时，在坝前水位：▽p100= 558.4m；当遇到200年一遇洪水时，在坝前水位：▽p200=576.3m。

2.2 施工导流阶段

本工程采用全段围堰法和隧洞导流相结合的导流方案。坝体施工第Ⅰ阶段：由于作业面宽，这一段为施工高峰期，根据坝体剖面尺寸，坝体施工高度达到517m。此阶段为施工期，坝体继续上升，根据水文计算可知在围堰作用下，20年一遇洪水可拦截，50年一遇洪水无法拦截，为确保坝体安全，用围堰挡水隧洞泄水。坝体施工第Ⅱ阶段：第一次拦洪度汛至第二次拦洪度汛期来临可作为坝体施工第Ⅱ阶段，本阶段作业面较第一次施工窄，根据填筑方量估计，坝体施工高度达到577m。坝体施工第Ⅲ阶段，此施工期共经历12个月，由于本阶段的作业面继续变窄，施工强度低，坝体施工高度594m，累计施工高度17m。

3 施工强度

3.1 挖运强度的确定

土石坝施工的挖运强度取决于土石坝的上坝强度，上坝强度又取决于施工中的气象水文条件、施工导流方式、施工分期、工作面的大小、劳动力、机械设备、燃料动力供应情况等因素。对于大中型工程，平均日上坝强度通常为1万m3~3万m3，高的达到10万m3左右。在施工组织设计中，一般根据施工进度计划各个阶段要求完成的坝体方量来确定上坝和挖运强度。

3.2 运输强度确定

运输强度QT(m3/d)根据上坝强度QD确定：

QT=QDKc/K2

式中Kc――压实影响系数，Kc=γ0/γT，γ0为坝体设计干容重，t/m3，γT为土料运输的松散容重，t/m3，见表1所示；K2――运输损失系数，可取0.95~0.99，因土料性质及运输方式而异，取0.95。

3.3 开挖强度确定

开挖强度Qc(m3/d)仍根据上坝强度QD确定：

Qc=QD K＇c /(K2K3)

式中：K＇c为压实系数，为坝体设计干容重γ0与料场天然容重γc的比值。K3为土料开挖损失系数，随土料特性和开挖方式而异，一般取K3=0.92~0.97，本设计取0.95。

4 开挖方案

开挖机械及其计算见下式，取正铲。 P=60qnKHK＇pKBKt （m3/h），式中：q为土斗的几何容积，取6m3；n为对于单斗挖掘机系指每分钟循环工作次数，对于多斗挖掘机系指每分钟倾倒的土斗数量，取1.6；KH为土斗的充盈系数，表示实际装料容积与土斗几何容积的比值；对于正向铲可取1，对于索铲可取0.9，取1；K＇p为土的松散影响系数，系指挖土前的实土与挖后松土体积的比值，其大小与土料的等级有关，对于Ⅰ级土约为0.913~0.83，Ⅱ级土约为0.88~0.78，Ⅲ级土约为0.81~0.71，Ⅳ级土约为0.79~0.73；根据预算定额三类土取0.8。KB为时间利用系数，表示挖掘机工作时间的利用程度，可取0.8~0.9，取0.9；t为联合作业延误系数，考虑运输工具影响挖掘的工作时间；有运输工具配合时，可取0.9；无运输工具配合时，应取1，取0.9。因此，经计算，P=60qnKHKpKBKt=60×6×1.6×1×0.8×0.9×0.9=373.2（m3/h）。

5 填筑方案确定

本坝体填筑压实采用进占法，为保证铺料均匀，用推土机和平土机散料平料，采用“算放上料，定点卸料，随卸随平，定机定人，铺平把关，插杆检查”的措施。铺填中不宜使坝面起伏不平。避免降雨的积水。防渗材料土体铺筑应平行于坝轴线方向进行，坝体压实用进退错距法，压实工具主要用气胎碾对于汽车上坝或光面压实的土层，要刨毛处理，刨毛深度为4m。用推土机改装的刨毛机进行刨毛，坝壳与岸坡结合填筑带用夯板压实。

对于结合部位，坝基部位填土用薄层、轻蹍的方法。采用较轻型的气胎蹍。当填筑厚度达2m处后，方可用重型气胎蹍。防渗体与岸坡结合处宽度为1.5m~2.0m范围内或边角处不得使用重型机具，应使用轻型机具压实，并保证与坝体碾压搭接宽度1m以上。岸坡与砂质土、粘性土结合处应填筑1m~2m宽塑性较高的透水材料，避免直接与粗料接触。坝体接坡面用推土机自上而下削坡，适当留有保护层配合填筑上升，逐层削至合格层。接触面削坡合格后要控制其含水量的上限。

反滤料的填筑采用砂松破接触平起法。防渗土料和反滤层填筑采用土砂平起法。反滤料的压实包括接触带土料与反滤料的压实，防渗体土料用气胎蹍碾压。

6 结论

本文结合某水利枢纽工程施工实例，对施工总布置、施工导截流、主体工程施工方法及施工总进度等进行了比较全面的总结。

参考文献

[1]伍柏华.水利水电工程施工组织设计研究[J].中国西部科技，2008(5).

[2]梁汉寿.长洲水利枢纽工程施工组织设计[J].红水河，2008(10).