雲露湖水库施工组织设计

王文义 王 坤 赵昆鹏

（1.南阳市水利水电建设工程质量监督站,河南 南阳 473000；2.中铁隧道集团二处有限公司，河北 三河 065201；33..郑州大学，河南 郑州 450002）

1 工程概述

雲露湖水库位于河南省内乡县马山口镇外坡自然村上游约400m处，坝址控制流域面积112.30km2，水库总库容983.3万m3，兴利库容536万m3。大坝为碾压混凝土重力坝，是一座以灌溉供水为主要任务的小型水利工程。

大坝由溢流坝段和非溢流坝段组成。坝顶长度230m，共分为10个坝段，其中溢流坝段长100m，左岸非溢流坝段长50m，右岸非溢流坝段长80m。

非溢流坝段共计6个坝段，坝顶总长130m，坝顶高程304.5m，坝顶宽度6m，最大坝高47.5m。坝体采用三级配碾压混凝土，上游侧设250cm厚二级配碾压混凝土防渗层，垫层及坝顶采用100cm厚C20常态混凝土。溢流坝段堰顶高程297.00m，溢流面总宽100m，净宽90m，溢流面采用200cm厚C25W 4钢筋混凝土。溢流坝段坝顶设交通桥，共5跨计100m，桥面总宽6m，桥板采用预应力C40钢筋混凝土结构［1］。

坝体内设纵向灌浆廊道，兼做排水及交通廊道。灌浆廊道平行于防渗面板前沿布置，城门洞形，断面尺寸宽2.5×3.5m，上游壁距坝面3.5m，廊道底距建基面最小距离3.0m，最低处廊道底部高程为262.90m。

2 工程条件

2.1 对外交通

雲露湖水库坝址位于南阳市内乡县，坝址距县城45km,距南阳市区85km，南阳至内乡县城有312国道，内乡至南召S248旧邓线从坝址附近青山河左岸通过，施工现场外临218省道，鉴于原进场道路较为狭窄，且部分路段不通，遂对进场道路进行扩宽、重修，修建一条宽8m长约1.2km的施工通道，道路起点为218省道与进入施工现场的交叉口处，终点为坝体下游500m左右的左岸河床处，其中在进口处对218省道的右侧山体以向山体内拓宽的方式修筑一错车平台，来确保在施工过程中，施工车辆与外部车辆的交叉行驶安全。该道路修建后，施工单位可以直接运料至施工现场。综上所述，本工程沿线外部交通条件优越，修筑部分临时路后完全可以满足施工期间主要施工机械、设备物资等的运输要求。

2.2 施工建材供应

工程所用石料及砂料主要用于筑建大坝，土料则用于大坝施工围堰。

2.2.1 土料

选定土料厂位于坝址下游2.0km左右，为右岸高程293m以下人工填筑的耕地。有用土层平均厚约2.0m，储量约3.5万m3，土料岩性为含砾重壤土。其物理力学性能指标为：比重2.705，液限32.18%，塑限16.83%，塑性指数15.37，砾石7.5%，砂粒含量31.5%，粉粒含量35.5%，黏粒含量25.5%。工程所需土料主要用于围堰建筑，土料储量及质量满足工程需要。

2.2.2 砂料

混凝土细骨料的获取方式有外购和料场加工两种，外购砂料运距25km，原价50元/m3，运杂费22.5元/m3，概算单价72.5元/m3；人工加工细骨料，料场位于坝址上游0.9km河道左岸，也即工程选定的石料场，经爆破、破碎、筛分后可最为混凝土细骨料使用，概算单价86.1元/m3。因此本工程混凝土细骨料采用外购，砂料场选在内乡县马山口镇默河砂料场，储量大于30万m3，距工程区25km，料场紧邻公路，交通运输条件较好。

根据颗粒分析试验，砂料场岩性为砾砂，主要矿物成分为石英、长石及少量暗色矿物，砾石含量34.5%，砂粒含量65.5%，控制粒径d60=1.4mm，d30=0.53mm，有效粒径d10=0.315mm，不均匀系数Cu=4.4，曲率系数Cc=0.64，平均粒径Dcp=0.89mm，细度模数Mn=3.2，为级配不良砂。

2.2.3 石料

石料选于下坝址中坝线上游约0.9km处左岸山体，岩性为花岗岩，呈弱微风化，裂隙虽较发育，但不密集，岩石强度高，成形好，是优质的砌石料。料场长200m，宽100m，表层3.0m为坡积层和强风化层，无用料方为6.0m3，可采厚度15.0m，终采面高程272.0m，有用层方量30.0万m3，大于设计需用量的3倍。表层坡积层剥离后采用钻爆发分层开挖，2m3装载机运输，250×400颚式破碎机破碎后采用10t自卸汽车运输至拌合楼。

3 施工导流

3.1 导流标准及方式

本枢纽工程等别为Ⅳ等，临时建筑物为5级，导流建筑物按照5级设计，根据规范SL252-2000、GB50201-94：当围堰为土石结构时，洪水重现期为5年～10年，考虑本大坝工程基坑施工程序较简单，围堰使用期不长，故导流建筑物设计洪水标准采用下限值5年一遇洪水标准。

施工渡过2个汛期。根据工程地质条件，综合分析工程地质水文特性和周边水环境、施工总体布置情况等因素后，确定本工程的导流方式为：第一个枯水期（11月-次年4月）利用上下游围堰拦洪、导流底孔泄洪。其中在进行导流底孔施工前，先对坝体基础高程最低处，即0+075～0+100范围内的基础先开挖，开挖至设计基础高程时，利用开挖好的过流断面导流，然后在此期间进行导流底孔的施工，待导流底孔施工完成后再利用其与围堰内预制涵管进行配合导流，另外施工导流底孔时利用其右侧开挖后埋设涵管的方式临时导流。第一个汛期由坝体当时所填筑的临时断面拦水，导流底孔与溢流坝段缺口联合泄洪。其中溢流坝段填筑至高程270.00m，即到达溢流面下游挑流鼻坎下部基础的高度，非溢流坝段填筑至度汛高程280.00m，第二个枯水期完成大坝全部填筑工程。

3.2 施工围堰

依据设计图纸，施工围堰在本工程坝体上下游40m范围内各设一处。结构形式为土石围堰，顶宽6m，迎水面采用编织袋砂土围堰，下铺PVC-8土工膜。

围堰挡水标准为5年一遇枯水期流量，边坡比为1：2，背水面设集水沟。围堰以上河底进行挖底、平整，保证河水平顺汇至导流涵管前，经涵管流向下游，为满足交通需要，围堰顶与场内交通连接，上下游围堰堰顶高程分别为266.00m和262.00m。

3.3 导流建筑物

3.3.1 土石堰体施工。围堰填筑采用开挖弃料填筑，由1.2m3挖掘机挖装，10t自卸汽车运输，进占法施工，分层上料，118kW推土机平料，13.5t振动碾振动压实，均匀上升，迎水采用编织袋砂土下铺设土工膜防护。

3.3.2 导流管安装施工。导流涵管采用直径2m的C30预制砼涵管，单节长2m，共20节。

3.4 导流洞封堵及下闸蓄水

根据施工进度安排，导流洞封堵安排在第三年2月进行，因枯水期径流量较小，导流洞封堵时，先缩小进口断面为1.0m×1.0m的矩形断面，然后关闭闸门进行封堵，封堵完成后即开始水库蓄水。

4 主体工程施工组织设计特点

4.1 地基及边坡处理

主要施工任务为固结灌浆、帷幕灌浆、地下砂浆锚杆支护和喷射C20混凝土等。固结灌浆施工时先进行灌浆试验，压水试验，并根据基岩破碎程度及灌浆试验结果，确定灌浆压力及其他灌浆技术参数，得出岩体相对透水性和了解裂隙发育程度，并在同一坝段的基岩帷幕灌浆之前进行。选择适应本工程合理的施工工艺及灌浆有关的主要参数，为本次大坝灌浆提供主要依据。

帷幕灌浆深入坝基中等透水下限以下5m，帷幕控制标准为5Lu，并同一坝段的帷幕灌浆应在固结灌浆之后进行，廊道内灌浆应在待盖重砼坝体强度达到设计强度的50%后进行。在有代表性的地段进行帷幕灌浆试验，论证帷幕灌浆施工方案及施工参数的合理性，以指导本工程的施工，确保其满足设计要求。

帷幕灌浆施工采用150型地质钻机钻孔，钻孔直径Φ 91mm，自下而上分段灌浆法施工，选用灰浆搅拌机配合中压泥浆泵进行施灌。廊道内不占直线工期，可在灌浆廊道形成后或碾压混凝土坝体上升一定高度后灵活安排，两坝肩明灌安排在大坝浇筑接近完成时进行施工。

4.2 土石方开挖

主要包括非溢流坝段、溢流坝段、坝基处理、坝基和坝体排水及施工临时工程等土石方开挖。由于本工程开挖区域施工场地狭窄，因此我们在结合工程现场实际条件后，决定对岸坡位置采取预裂爆破与光面爆破相结合的方法进行施工，而对于河床基础则采用浅孔爆破的方式进行施工，确保坝基基础不受爆破影响。对于局部出现的少量欠挖将采取风镐拔除，确保混凝土的浇筑厚度。其中依据设计图纸显示：建基面以上1m按保护层开挖。因此，在开挖过程中，对坝基基础建基面以上1m范围内预留保护层，对该部位的开挖采取小炮或人工撬挖的方式进行施工，尽量减少对见建基面的挠动，以免形成人为软弱面。

4.3 混凝土工程

为充分发挥碾压混凝土快速连续高度机械化的施工特点，开工前对操纵人员培训合格后方可上岗，施工过程中，施工作业人员应分工明确、职责分明、各负其责、协调工作。对仓块进行详细的计划安排，使施工工艺在仓面上具体化，避免了施工的随意性，保证了施工工艺，并提高了施工效率。碾压混凝土坝上游面使用悬臂式组合钢模板，下游面采用平面钢模板，为了便于周边的铺筑作业模板不设斜向拉条。

坝内廊道不多，主要一条是纵向灌浆廊道。设计为预制钢筋混凝土廊道。廊道前为二级配碾压砼。设计2.5×3.5m，用平面钢模板施工焊接拉筋。其中现浇段廊道结合处的模板采取木模板加工的方式组装、内部钢支架支撑，廊道周边混凝土采取变态混凝土过渡。廊道边墙模板拉筋会导致料物无法直接入仓，因此现场施工时，该部位的碾压混凝土采取挖掘机转运甩料的方式进行转料入仓，后通过人工加浆、变频振捣器振捣的方式进行施工。

4.4 交通桥工程

混凝土集中在拌和站拌制，运至现场后人工入仓。采取对称平衡浇筑来防止内模移位。砼振捣用插入式振捣器。混凝土原材料和外加剂选用、配合比设计均须符合混凝土的施工技术规范的要求，以保证梁体质量。在混凝土浇筑完成后，应在初凝后尽快保养，采用麻袋或其他物品覆盖混凝土表面，洒水养护，在养护期内，严禁利用桥面作为施工场地或堆放原材料。

5 施工总布置

5.1 场内交通

在场内沿施工区域设计施工1#～9#道路，道路宽度约6m，在道路两侧布置排水沟，场内外道路交叉处均设置交通指示牌和警示牌，同时每条场内施工道路两侧均设夜间照明线路［3］。分别为：

1#施工道路：由进场路的终点处跨过河床向坝体方向按照1：10的坡度修筑一条上坡路，然后再由坡顶处水平修筑一条通往坝体右岸施工现场的临时道路，其中坡顶处修筑的水平道路的高程为273.00m，另外在修筑其过河路段时路基下部需埋设涵管以便导流。道路全长约1.0km。

2#施工道路：以进场路终点为起点，顺着河床修建一条通往拌和站的施工道路，再由拌合站修筑一条通往施工现场的道路。道路全长约0.5km。

3#施工道路：由1#临时道路273.00m高程处的坡顶处向下游方向、拌合站的右侧修筑一条通往弃渣场的施工道路，道路全程约0.5km。

4#施工道路：由坝体右岸下游坝体桩号0+60m、高程273.00m处修筑一条通往坝体河床处的下坡路，坡度约1：10，全程约0.3km。

5#施工道路：在坝体上下游设计围堰的位置处由坝体右岸的临时施工道路分别向上下游河床处修筑一条临时的施工道路，以便在填筑围堰时使用。围堰中心线位于由坝体河床基础向上游方向47m，下游方向51m处。道路全长约0.4km。

6#施工道路：为了加快施工进度，在施工过程中对坝体上游的模板使用3*3m的翻转模板，每层浇筑碾压混凝土厚度为3m，因此随着坝基河床处碾压混凝土的提升，自卸汽车所需形式的运输通道也需随着碾压混凝土的提升而提升。因此由高程273.00m与坝基垫层高程258.00m之间高差为15m，而施工交通道路需要每3m在原道路的基础上提升一次。因此6#施工道路需修筑5次，修筑长度约为0.2*5=1km。

7#施工道路：在进行坝体右岸高程273.00以上的基础开挖时，由于由该高程到坝顶高程304.50m之间存在有31.5m的高差，同时考虑到施工地理条件以及设计要求在两侧坝体山体处每5m高设有一施工平台，因此为了进行坝体右岸山体基础开挖，需在273.00高程以上每5m处修筑一条临时施工道路，以便钻机及爆破后弃渣的运出。修筑起点为坝体下游桩号0+060处，终点高程分别为：①#高程276.00m、②#高程281.00m、③#高程286.00、④#高程291.00m、⑤#高程296.00m、⑥高程304.5.00m。全道路长度约0.6km。

8#施工道路：在进行坝体右岸高程273.00以上，高程296.60m以下范围内碾压混凝土时（高差23.6m），在利用进行开挖时修筑过的施工道路外还需按照每3m一层的高度补修一些施工道路，共需补修3条，道路长度约0.3km。

9#施工道路：在进行坝体左岸碾压混凝土时，基础部分使用6#施工道路通行，在超出溢流堰高程297.00m以上后，利用上游围堰纵向修筑一条通往坝体的施工道路，由此进行坝体左岸碾压混凝土的施工，对于顶部混凝土采取从左岸山顶向下修筑施工道路。

5.2 施工设施

5.2.1 施工供电

主体施工区现场设变压器一台，变压器的型号为S11-M-630/10(GY)型。加工制造用电现场设变压器一台，以10kV“T”线路接至水库10kV专线上，长度约为1km，变压器选用S11-M-800/10(GY)型，低压线通过GGD1的低压配电盘给各个施工区用电设备供电。同时在混凝土系统供电区设变压器一台，变压器选用S11-M-500/10(GY)型，从水库10kV专线上接出，用于混凝土生产用电。工程完工后，可保留部分线路及管理房附近变压器，供管理、生产和生活用电。在供电的过程中考虑电力不足问题，可配备200kW柴油发电机做备用电源。并确保本工程停电不停工。生活照明采用60W节能灯具照明；施工照明分别在两岸、施工工厂区装设HTG135-1500W金属卤化物投光灯照明，道路照明部分利用施工照明，不能利用施工照明的路段，在路边每50m埋设一线杆，每线杆设一250W高压钠灯灯。

5.2.2 施工供水

首部枢纽总需水量86m3/h，1#供水系统位于首部枢纽右岸，2#供水系统位于首部枢纽左岸，设计规模均为50m3/h。1#、2#均选用80CYZ-25（功率75kW）水泵2台（1台备用），配置蓄水池1个，容量80m3。根据需要，在生活区建20m3压力罐一座，电动潜水泵供水。PE输水管道组成供水系统；各个生产区的施工用水采用洒水车供水。

5.2.3 施工通讯

无线通讯网已覆盖工程区，施工期从附近架设通讯线路至个施工工区，以保证施工区场内外通讯畅通，及时获得水情预报和对外通讯联系，利用永久管理系统，在坝区设程控电话一台。

5.2.4 混凝土粗骨料生产系统

石料场采用钻爆法分层开挖，2m3装载机运输，250×400颚式破碎机破碎后采用10t自卸汽车运输至拌合楼。

5.2.5 混凝土拌和系统

根据水工建筑物布置情况，混凝土拌和站采取分散布置方式，在拦河坝左右岸分设混凝土及砂浆拌和站。选用HL50-2F1000型混凝土搅拌站（生产率48～60m3/h）2座，设计产能保证最小倍率1.2，能够满足施工要求。并在内配置JW 750砂浆拌制机1台，主要任务为灌浆拌制及砌石。此外营地内混凝土及灌浆拌制系统建值班房及控制室200m2，拌制系统占地面积2000m2。

5.2.6 综合加工系统

主要包括钢筋加工厂、木材工加工厂、预制构件厂。为方便施工，钢筋、木材加工厂布置在拦河坝左岸下游，按一班工作制设计，钢筋加工规模1.0t/班，木材加工规模0.5t/班。施工临时仓库1 500m2。

①钢筋加工厂：在施工营地内建加工车间各100m2，施工营地总占地面积为500m2，各配备钢筋弯钩机、钢筋调直机、钢筋切断机、直流电焊机，交流电焊机，钢筋对焊机等设备，用于本工程的钢筋加工任务。

②木工加工厂：施工营地木工加工厂占地面积300m2，场内设木工加工机械2套，负责模板整修、涂脱模剂以及零星边角、异型模板等材料的加工。

③预制构件厂：布置于生产区内，负责整个标段的预制构件预制工作。总占地面积400m2。

6 施工进度

本工程施工安排要求：大坝坝基开挖安排于截流前完成，大坝河床部位施工需修建围堰以后，枯水期内大坝浇筑至满足汛期度汛要求高程，汛期即可连续施工。

总工期24个月，其中：准备期4个月，主体工程开工至水库蓄水工期19个月，工程完建期1个月。

主体工程工期，第一年11月进行导流底孔的施工与上下游围堰的填筑，11月中旬开始大坝坝基及坝肩开挖，至12月底完成；第二年1月开始大坝浇筑，至第二年汛前即5月末，5#～7#溢流坝段浇筑至高程270.00m，8#、9#溢流坝段至左右岸非溢流坝段浇筑至高程280.00m，第一个汛期由导流底孔和溢流坝段预留缺口泄洪；第二年6月至第三年5月末完成剩余坝体混凝土、导墙及桥墩的浇筑，同时完成交通桥、坝顶工程、管理区及上坝道路的施工，同时进行导流底孔的封堵，6月完工竣工验收。

［1］GB50201-94，《防洪标准》［S］.