8、 施工组织设计
8.1 施工条件 8.1.1 工程条件 八家湾水库工程位于湖南省宁乡县境内沩水河一级支流紫溪河上游,工程距宁乡县城 4 千米.坝址处已有对外公路,坝址右岸 400 米处有 G319 国道通过,交通条件较便利. 黄材水库灌溉总干渠毗邻八家湾水库库尾而过.干渠以上五个平交道163千米2 ,集雨面积的部分径流量通过煤炭坝白石岭电站发电后进入尾干渠经秦家冲引水闸引入八家湾水库内,这是本水库蓄水的主要来源.五个平交道分别为:蒿溪、塅溪、峡溪、枚溪、铁冲水. 水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、主坝输水隧洞等永久建筑物组成;灌区工程由六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞、秦家冲引水闸、樟树冲泄洪闸等永久建筑物组成. 八家湾水库工程按照《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000),工程等别为Ⅳ等,工程规模为小(1)型,主要建筑物主坝、副坝、溢洪道、主坝输水隧洞、六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞、秦家冲引水闸、樟树冲泄洪闸为 4 级建筑物;次要建筑物上坝公路等为 5 级建筑物. 本工程施工总工期为 24 个月,上述项目施工较为集中,可利用现有空地作建设施工场地.有公路通向施工场地.主体工程主要工程量: 土方开挖
50.91 万米3
石方开挖
27.08 万米3
砼及钢筋砼
1.60 万米3
土方填筑
159.68 万米3
干砌石
5.55 万米3
浆砌石
1834.6 米 3
砂砾石
1.78 万米3
帷幕灌浆
2910 米
固结灌浆
4936 米
钢筋制安
585.5t
4、主要材料量: 水泥 800.61t
砂石骨料 5.79 万 米3 、柴油 4088.5t、钢材 626.46t,劳动工日 32.16万个. 8.1.2 水文与气象 八家湾水库坝址流域属中亚热带向北亚热过渡的大陆性季风湿润气候,四季分明,光热充足,冬冷季短,夏热季长,春温多变,秋温呈现出阶段性急降.多年平均气温16.7℃,历年最高气温 39.7℃,历年最低气温-10.8℃.多年平均降雨量 1476.8 米米,最大年降雨量达 2058.4 米米,最小年降雨量为 1099.1 米米.在年内降雨多集中在 4～7月,占全年的 60%以上,而 4~10 月降雨占全年雨量的 75%.多年平均蒸发量 1384.2 米米,年均相对湿度 81%,平均日照 1736 小时.多年平均风速 2.7 米/s.最大风速 29 米/s,风向为北风.汛期最大多年平均风速 14.6 米/s. 八家湾水库库区所在紫溪河4月～7月为主汛期,9月～次年2月为枯水期,3月～4月为洪枯过渡期. 8.1.3 地形地质条件 工程区地处雪峰山脉东缘和湘江西侧,“洞庭凹陷”南缘,“宁乡红盆”之内.地势由西向东呈阶梯逐级倾斜,最高峰寨子山海拔 1075 米,东北部属滨湖平原,最低处海拔29 米.区内新构造运动表现为间歇性的升降运动.主要构造形迹有北东向的青华铺压性断裂,乌江压性断裂,山塘口压性断裂,美女才山向斜等. 本工程水库达正常蓄水位92米后,库水主要控制在两岸山包所围的冲沟范围内,成库条件好,无垭口,无区域导水断裂通过,库盆由相对隔水的泥质粉砂岩、泥岩等组成,水库蓄水后不存在渗漏问题.由于库区两岸植被较好,没有水土流失现象,水库固体径流来源少,因此,无大的淤积问题;因库周岸坡多为残坡积覆盖层,抗冲刷能力低,蓄水后存在局部岸坡的坍岸问题. 坝区水文地质条件较为简单.属于红层地区,含水量贫乏.主要为浅部松散层孔隙水和基岩裂隙水.冲沟耕田附近,为浅部松散层孔隙水,地下水位埋深一般 0.2~1.0 米,
山坡处地下水埋深较大,一般15.5~29.2米.地下水主要接受大气降水补给,迳流条件较差.地下水水化学类型为 HCO 3 ·(Ca+米 g)型, PH 值分别为 7.14,属于弱碱性,侵蚀性 CO 2为 4.21 米 g/L,水质对混凝土具微腐蚀.地表水(溪沟水)水化学类型为 HCO 3 ·(Ca+米 g)型,PH=7.06,属弱碱性,无侵蚀性 CO 2 ,水质对混凝土具微腐蚀. 8.1.4 风、水、电及建材供应条件 粘土:分别在八家湾水库坝址附近的谢家湾料场、周家湾料场、石板塘料场、清水塘料场、窑坡土料场、桃树塘土料场采购,运输条件一般,储量和质量均满足要求. 块石:从龙凤山乡的各处块石料场采购,质量较好,储量丰富,交通便利,运距约 16 千米. 砂、碎石:位于宁乡县城沩水下游的矮河里(金州坝下游 2 千米)的矮河里砂砾石料场可购买,公路运输较方便,平均运距 11 千米. 木材:用量较少,可从当地木材市场购买,汽车运至工地. 水泥:从宁乡县兆山水泥厂购买,运距 15 千米. 其他建筑材料:钢筋、炸药、油料等可以从宁乡县有关物资部门购买. 施工用水:通过渠道抽取和接当地供水水源,水质水量均有保证. 施工用电:坝址附近居民已接有 10kv 输电线路,工程施工用电可架接至工地变压器. 工程无通航过木要求,施工期间无供水要求. 坝址下游左岸八家湾桶子屋场为一块面积约 22.5 亩坡地,坡地高程 80 米~85 米现有少量居民居住,该坡地可作为布置施工现场.现水、电、路、通讯均开通,条件较好. 8.2 天然建筑材料 根据设计要求,工程建设需要的天然建筑材料:土料 159.01×104米3 ,块石3.37×104 米 3 ,砂砾石料 1.81×10 4 米 3 .
1)土料 本工程设计需要土料约 159.01×104 米 3 .本次共初步勘探了 6 个土料场.勘察总储量合计为 444×104 米 3 ,.具体位置及储量分别为: 谢家塘料场:位于库区内距坝址约 0.3 千米处,土料质量较好,开采较方便,平均运距 0.5 千米,需修简易公路,运输条件一般.有用层总储量为 33.5×104 米 3 .其中粘土、粉质黏土储量为 16.9×104 米 3 ,强风化岩储量 16.6×10 4 米 3 . 周家冲料场:位于库区内距坝址约0.6千米处土料质量较好,开采条件一般,至主坝平均运距约 0.6 千米,需修简易公路,运输条件一般.有用层总储量为 32×104 米 3 .其中粘土、粉质黏土储量为 17.9×104 米 3 ,强风化岩储量 14.1×10 4 米 3 . 石板塘料场:位于库区内距坝址约0.6千米处的石板塘山头,土料质量较好,料场周围有少量民居房,开采条件一般,平均运距约0.6千米,需修简易公路,运输条件一般.有用层总储量为 44.8×104 米 3 .其中粘土、粉质黏土储量为 24.6×10 4 米 3 ,强风化岩储量20.2×104 米 3 . 窑坡土料场:位于坝址以西的 319 国道南侧窑坡山坡,土料质量较好,开采较方便,但部分地段有经济林,至主坝平均运距 2.7 米,至副坝运距约 2 千米,现有简易公路连接319 国道,运输条件一般.有用层总储量为 100.9×104 米 3 .其中粘土、粉质黏土储量为59.4×104 米 3 ,强风化岩储量 41.5×10 4 米 3 . 清水塘土料场:位于坝址以西的 319 国道北侧的清水塘山坡,土料质量较好,开采较方便,但料场南侧有少量民房,对开采有一定影响.至主坝平均运距 2.2 米,至副坝平均运距约 1.5 千米,现有简易公路连接 319 国道,运输条件一般.有用层总储量为87.3×104 米 3 .其中粘土、粉质黏土储量为 52.4×10 4 米 3 ,强风化岩储量 34.9×10 4 米 3 . 桃树塘土料场:位于菁华铺乡八家湾村,储量、质量可满足八家湾水库工程设计需要,开采较方便,至 G319 国道约 2 千米,至主坝平均运距约 5 千米,运输条件一般.有用层储量为 145.7×104 米 3. .有用层均为第四系更新统粘土、粉质黏土. (2)块石料 本工程所需块石料较多,工程用料需外购,据调查,龙凤山乡有多处块石料场,有1827 省道经过通往料场,岩可提供砂岩块石料,其干密度 2.5g/厘米3 ,饱和抗压强度 30~35 米 Pa,抗风化能力较强,成型成块率一般,质量较好,储量丰富,交通便利,运距约
16 千米. 望城区丁字镇、宁乡县流沙河镇均有多处块石料场,盛产花岗岩,其干密度 2.6g/厘米3 ,饱和抗压强度 70~80 米 Pa,抗风化能力强,成型成块率高,质量好,储量丰富,交通便利,到工程区运距分别为望城区丁字镇 80 千米、宁乡县流沙河镇 80 千米. 现场可根据工程实际情况选用砂岩或花岗岩块石. (3)砂砾石料 本工程所需砂砾石料较多,工程用料需外购. 位于宁乡县城沩水下游的矮河里(金州坝下游2千米)的矮河里砂砾石料场,可提供各种级配的河(沩水)砂和砾石骨料等,其主要成分为石英砂岩、砂岩、灰岩等,强度 高,含泥量小于 3%,质量好.设计可根据需要选用各种级配的混凝土用砂和粗骨料以及坝壳填筑砂砾料、大坝反滤层料等.该料场日供应量 400～500 米3 .公路运输较方便,平均运距 11 千米. 另外在坝址右侧319国道旁的养鱼塘有商品混凝土购买场,可直接提供各种标号的混凝土,产量大,质量和储量可满足该工程需求.平均运距约 1.0 千米. 工程区土料场、块石料及砂砾石料基本情况见表 8.2-1、表 8.2-2. 表 8.2-1
工程区土料场基本情况表
单位:米3
料场 产地面积 (米2 ) 土料储量(米3 ) 平均运距 (米) 地面高程 (米) 粘土层 有用层 谢家塘土料场 5.6×104
16.9×104
33.5×104
500 75~102 周家冲土料场 5.5×104
17.9×104
32×104
500 85~106 石板塘土料场 7.2×104
24.6×104
44.8×104
700 85~122 窑坡土土料场 15.2×104
59.4×104
100.9×104
2000~2700 100~123 清水塘土料场 9.6×104
52.4×104
87.3×104
1500~2200
100~115 桃树塘土料场 23.6×104
145.7×104
145.7×104
5000
105~125 合计 55×104
316.8×104
444.2×104
/ /
表 8.2-2
工程区块石料、砂砾石料基本情况表
单位:米3
料场名称 料场 面积 (104 米2 ) 平均 运距 (千米) 剥离层 平均厚度 (米) 有用层 平均厚度 (米) 有用层 储量 (104 米 3 ) 评
价 龙凤山 20 16 0.3 20 600 岩性为泥盆系厚层状砂岩,岩石较坚硬,抗风化能力较强,成块成型率较高,质量较好. 流沙河 30 80 0.3 20 600 岩性为花岗岩,新鲜,岩石坚硬,抗风化能力强,成块成型率高,质量好. 丁字湾 50 80 0.3 30 1500 岩性为花岗岩,新鲜,岩石坚硬,抗风化能力强,成块成型率高,质量好. 矮河里 30 11 0.3 2 60 主要成分为石英砂岩、砂岩、灰岩,含泥为量小于 3%,质量好,可提供各种级配的砂和砾石料.
8.3 施工导流 8.3.1 导流标准及导流时段 本工程坝前工程项目包括:由主坝、副坝、溢洪道、秦家冲水闸、主坝输水隧洞、六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞、樟树冲泄洪闸等建筑物,其中主坝输水隧洞进口底高程 72.00 米,六十里长冲灌溉隧洞与江家棚补水隧洞进口高程为 84.0 米,三个隧洞均采用塔式进水口,水库需要在枯水期完成施工作业的工程量极大,为确保工程安全施工,必须做好施工导流. 根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303—2004),由八家湾水库保护对象、失事后果、使用年限和临时工程规模等综合因素确定,本工程大坝为Ⅳ级建筑物,相应导流建筑物级别为 V 级,洪水标准为土石围堰 10 年一遇洪水. 紫溪河枯水期实际为 9 月～次年 2 月,3 月～4 月为洪枯过渡期,4 月进入主汛期,
按初步施工进度 安排,大坝可在 3 月底抢到渡汛高程,大坝至 6 月底达到设计高程,因此全年围堰没有必要.综上所述,从本工程规模以及施工进度 、渡汛综合考虑,本次设计选择导流标准按土石围堰 10 年一遇,导流时段选择 10 月～次年 3 月. 8.3.2 导流方式选择 结合八家湾水库工程的水文、地质条件及主体工程的布置特点,为确保工程施工期的导流工程,本次设计拟采用施工围堰与主坝输水隧洞相结合的方式来完成库区的导流工作.围堰型式选择为土石围堰,导流标准采用 10 年一遇洪水,设计洪峰流量 2.78 米3 /s. 围堰导流方式一般可分为分段围堰法和全段围堰法. 分段围堰法.亦称为分期围堰法,即用围堰将水工建筑物分段、分期维护起来进行施工的方法.所谓分段,就是在空间上将永久建筑物分为若干段进行施工;所谓分期,就是在时间上将导流分为若干时期.分段围堰法一般适用于河床宽、流量大、工期较长的工程,尤其适用于通航河流和冰凌严重的河流. 全段围堰法.即在河床主体工程的上下游各建一道围堰,使水流经河床以外的临时或永久泄水道下泄.主体工程建成或接近建成时,再将临时泄水道封堵. 八家湾水库新建工程库区内河流属于山区河流,河宽较窄,并且在施工期没有通航要求.故选择一次拦断,即全段围堰法. 8.3.3 导流方案选择 导流围堰一般可分为以下几种: (1)
过水围堰 即基坑允许过水,其挡水工作情况下的设计标准,一般以枯水期不过水为原则.并且在这个施工时段内,必须完成基坑开挖、处理等事项,还应浇筑一定厚度 的混凝土层以保护基础. 如采用此方案,则围堰工程量较小,导流建筑物的费用也较小.但是淹没损失较大.
其中包括:基坑排水及清淤费用;围堰及其他建筑物、道路、线路的修理费用;施工机械撤离和返回基坑所需费用;劳动力和机械的窝工损失等;有效施工期缩短而造成的劳动力、机械设备、生产企业规模、临时房屋等多方面费用的增加;以及可能产生的延期投产损失等.因此,根据技术经济比较之后,认为采用过水围不比高水围堰有明显的优势. (2)
不过水围堰 分为挡枯水期洪水和挡全年洪水. 挡枯水期洪水不过水围堰,即基坑内的主体建筑物可以在一个枯水期内抢修至拦洪高程以上,围堰仅在枯水期内运用.故高度 可降低,经济效益显著. 挡全年洪水不过水围堰,能保证整个基坑全年干地施工.如果采用此方案,则需要增加导流建筑物费用.但是它没有淹没损失费用.围堰全年挡水,保证主体建筑物全年干地施工,有效工期长,可连续施工,施工进度 干扰小. 八家湾水库工程虽然有多个工作面,主要工程集中于主副坝、溢洪道及主坝输水隧洞一带,施工机械及劳动力可在枯水期集中进行主坝及主坝输水隧洞的施工,经多方面的比较考虑,决定采用挡枯水期洪水不过水围堰. 8.3.4 导流建筑物设计与施工 8.3.4.1 导流洞(即主坝输水隧洞)设计 八家湾水库新建工程导流洞即为主坝输水隧洞,输水隧洞进口高程为 72.00 米,采用直墙圆拱式的断面形式,断面尺寸为 1.4 米×1.6 米,拱高 0.7 米,底坡为 1/200,位于主坝右侧,出口接出水池及尾水渠,枯水期由导流洞前段埋设一道暗涵,与施工围堰结合进行导流.汛期由主坝挡水,通过导流洞(即主坝输水隧洞)泄洪. 8.3.4.2 导流水力计算 1)施工围堰堰顶高程复核 根据八家湾水库坝址当地气象资料和石坝子水文站多年平均流量选取当年十月至次年三月为施工期洪水时段.按面积比拟法计算出八家湾水库坝址在该时段内多年平
均流量,根据八家湾水库坝址在该时段内多年平均流量频率分析成果.八家湾水库坝址在该时段内平均流量对应频率计算成果分别为: 2 年一遇洪水标准:Q=1.53 米3 /s; 5 年一遇洪水标准:Q=2.21 米3 /s; 10 年一遇洪水标准:Q=2.78 米3 /s; 由计算成果得出,枯水期 10 年一遇洪水标准下库区的平均流量为 2.78 米3 /s,洪水通过导流支洞及输水隧洞下泄到水库下游,隧洞的过流能力可采用明渠均匀流公式进行计算: i R AC Q A——过水断面; C——谢齐系数; R——水力半径; i ——渠道底坡,退水隧洞段取 0.01. 计算得出隧洞水深为 0.89 米时,可满足库区 10 年一遇洪水标准的过流要求. 施工围堰在枯水期挡水的安全高程可由下式计算得出: 坝顶高程 Z 堰设 =Z 设 +△H △H=R+e+A R——最大波浪在坝顶上的爬高(米); e——波浪壅高(米); A——安全加高,设计取 0.5(米),校核取 0.3(米); m mwL hmk kR21 K △ ——斜坡糙率渗透系数; K W ——经验系数 取 1;
米——坡度 系数,取 2.0; h 米 ——平均波高(米) L 米 ——平均波长(米) cos22mgHD KWe 按鹤地水库公式: g h 米 /W2=0.00625w1/6·(gD/w2 )1/3 gL 米/W2=0.0386 (gD/w2 )1/2 式中: H 米 ——堰前平均水深(米); D——吹程(千米); w:风速(米/s),设计洪水 w=1.5wf,校核洪水 w=w f ,w f =14 米/s; ——计算风向与坝轴线的夹角. K——综合摩阻系数,取 3.6×10-6 ; 计算得出,施工围堰的堰前波浪爬高为0.57米,安全超高为0.5米,得出Z 堰设 =73.96米,可确定施工围堰的顶部高程为 74.0 米. 2)主坝枯水期后填筑高度 计算 由八家湾水文计算成果可知,水库 10 年一遇的设计洪峰流量为 15.90 米3 /s,当水库施工到达汛期时,围堰不再承担挡水任务,设计洪水主要由主坝输水隧洞泄洪,大坝需在 3 月底抢到渡汛高程. 度 汛期间洪水通过输水隧洞泄洪时,隧洞断面为底宽 1.4 米,侧墙高 1.6 米,顶拱半径为 0.7 米的直墙圆拱型式,当隧洞泄洪的水头小于 1.6 米时,隧洞进口段长度 为5.0 米,下泄流量可采用宽顶堰泄流公式计算: 2302 H g B m q
式中:q——泄洪流量 米——二元水流宽顶堰流量系数,根据《溢洪道设计规范》(SL253-2000),米与相对上游堰高 P 1 /H 及堰头形式有关,按表 A.2.3-1 查得米=0.32. ——收缩系数, nbHnk00) 1 ( 2 . 0 1 . 当隧洞泄洪时的水头大于 1.6 米时,洞内水流呈有压流状态,下泄流量可采用闸孔出流公式计算: 设gH Qc2
式中: c——流量系数,c=0.62 g——重力加速度 ,g=9.81 米3 /s ω——进水口断面面积 度 汛期间主坝输水隧洞泄流能力见表 8.3-1. 表 8.3-1
输水隧洞汛期泄流能力特性表 水位(米) 72.0 73.0 74.0 75.0 76.0 调洪库容(万米3 ) 0 6.07 13.75 23.05 34.16 下泄泄量 q(米3 /s) 0 1.786 6.76 8.27 9.55
由公式计算可知,在十年一遇设计洪水下: q 米 10% =2.78 米3 /s,H10% =1.38 米 计算得隧洞泄洪时水库的设计水深 H设 =1.38 米.在设计水深下对应的水库调洪库容为 9.12 万米3 .在设计水位下的波浪爬高按下式计算: m mwL hmk kR21 K △ ——斜坡糙率渗透系数;
K W ——经验系数 取 1; 米——坡度 系数,取 2.0; h 米 ——平均波高(米) L 米 ——平均波长(米) 计算的 R=0.87 米. 主坝施工期挡水时的安全超高及波浪爬高计算与围堰计算式相同,计算得出主坝挡水时的安全超高△ H =R+e+A=1.37 米. 计算得当水库施工至 3 月末,主坝挡水时的安全高度 为 74.75 米.故汛期主坝填筑高度 达到 75.0 米时,可满足水库挡水要求. 8.3.4.3 围堰设计 八家湾水库工程施工围堰布置于主坝输水隧洞附近,堰顶宽度 确定为5.0米,堰高5.8 米,围堰自然边坡定为 1∶2.0,背水坡定为 1∶2.0,围堰水下堆石体不宜采用软化系数大于 0.8 的石料.库区内谢家塘土料场的土石料经过试验验证能满足防渗要求时,可用作水库土石围堰的填筑. 围堰填筑完成后,先期进行基坑内排水,然后进行经常性排水.经常性排水采用明排方案,即在基坑四周开挖排水沟,排水沟内设一眼集水井,用电动潜水泵将基坑渗水排至库区内. 为保证施工安全和安全度 汛,汛期除可进行溢洪道部分石方开挖及部分拆除工程外将不安排主体工程施工. 围堰工程量见下表 8.3-2: 表 8.3-2
项目 围堰填筑 围堰拆除 单位 米3
米3
编织袋装土石 1211.4 1211.4 普通土石 14244.8 12628
8.3.4.4 施工导流及度 汛水力特性表 综上所述,本阶段选定方案的施工导流及大坝施工期临时度 汛水力特性详见表8.3-3:
表 8.3-3
大坝施工导流及度 汛水力特性表 项目 初期导流 度 汛 导流标准 P=10% P=10% 导流时段 10 月～次年 3 月 次年 3 月~施工结束 设计流量(米3 /s) 2.78 15.90 上游水位(米) 70.91 75.61 堰(坝)顶高程(米) 74.00 75.00 挡水建筑物 大坝围堰 主坝 泄水建筑物 主坝输水隧洞 主坝输水隧洞 8.4 料源选择与料场开采 8.4.1 料源选择 八家湾水库新建工程土料选择为分布于库区内或库区以下距下游坝址较近的六个土料场,土料场占地较少,质量较好,修建简易临时公路后,开采条件一般. 工程所需砂砾石料可在宁乡县沩水下游的矮河里购买,该料场日供应量 400～500米3 .公路运输较方便,平均运距 11 千米.. 混凝土可通过坝址下游右侧319国道旁的养鱼塘宏旺混凝土供应有限公司购买,平均运距约 1.0 千米. 工程所需块石料可由龙凤山乡,宁乡流沙河镇,望城区丁字镇等处购买,据调查,龙凤山乡有多处块石料场,有 1827 省道经过通往料场,质量较好,储量丰富,交通便利,运距约16千米.宁乡流沙河镇,望城区丁字镇两处盛产花岗岩,抗风化能力强,成型成块率高,质量好,储量丰富,交通便利,到工程区运距分别为望城区丁字镇 80 千米、宁乡县流沙河镇 80 千米.
8.4.2 料场开采规划 按《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》(SL 251-2000)第 4.3.4 条规定,初步设计阶段勘察储量不得少于设计需要量的 2 倍,本次设计砂砾石料及块石料可外购, 设计需要土料约 159.01×104 米 3 .初步勘探的 6 个土料场勘察总储量约 444×10 4米3 ,其中粘土、粉质粘土储量约 316.8×10 4 米 3 ,全、强风岩储量约 127.2×10 4 米 3 ,料场储量充足.满足规范要求. 料场开采过程中土料的使用顺序应为:先近后远、先水上后水下、先库区后坝下,做到就近取料,高料高用,低料低用,避免上下游料场交叉使用.料场规划及开采中应使料物及弃渣的总运输量最小,应做好料场平衡,弃渣无隐患,满足环境保护和水土保持要求,料场堆存应有防洪、排水措施. 工程施工期间,在主坝和谢家塘土料场之间修一条场内临时路,路面宽 10.0 米,总长约 500 米,其他场内临时施工道路共 3.5 千米. 8.5 主体工程施工 8.5.1 主、副坝施工 8.5.1.1 主要施工道路 大坝开挖及填筑均采用汽车运输方式,土料从料场取料后直接从两岸现有道路上坝,平均运距 2 千米. 8.5.1.2 主坝施工方法 (1)基础开挖 主坝基础开挖施工过程中土石方开挖采用1米3 挖掘机配8t自卸汽车运输,其中表层覆盖层及运至坝址下游弃碴场.其余部分可利用作为围堰填筑土料. 主坝基础开挖施工过程中,要经常性对开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准
点进行校核测量;如发现基础因地下渗水产生不稳定时,开挖导渗沟,以疏导渗水;对于可利用为回填料的开挖料,与不可利用料分开堆放,避免相互混杂. (2)主坝帷幕灌浆 按水工设计,帷幕灌浆沿坝轴线一排布置,灌浆深度 约10米,采用分序加密自上而下分段灌浆,300 型潜孔钻钻孔,JIS-10 型搅拌机制浆,YGB5-10 型灌浆泵灌浆,灌浆完毕采用机械封孔. 为合理确定灌浆压力、灌浆材料,浆液稠度 以及压力与浆液变换的关系等技术参数,应根据灌浆区不同的地质条件,在实际灌浆区域进行灌浆实验.灌浆试验应按逐渐加密的程度 进行实施,其施工方法应与准备采用的施工方法大致相同.灌浆工程施工工序如下:钻孔→冲孔→压水试验→灌浆→灌浆结束封孔. 主坝坝基进行帷幕灌浆时应注意灌浆孔在灌浆前应进行孔壁冲洗与裂隙冲洗以提高灌浆效果.防渗灌浆孔裂隙冲洗,可根据不同地质条件选用压水冲洗,直到回水澄清延续 10 分钟即可结事,但总的冲洗时间不宜少于 30 分钟.冲洗压力不宜大于本段灌浆压力的 80%. 灌浆钻孔的压水试验,在冲洗结束后进行,先导孔必须逐段做压力试验,压段长度 一般按5米为一压段,特殊段视其具体情况确定.压水试验总压力值为0.4米Pa.压水试验吸水量的稳定标准,严格按照部颁《水工建筑物水泥灌浆技术规范(DL/T5148-2001)》有关规定执行. 灌浆质量应以检查孔压水试验成果为主,结合分析各原孔的透水率与单位水泥注入量成果,灌浆前后成果对比进行综合评定.检查孔位确定,由于设计、监理、施工单位现场确定.检查孔压水试验应该部位灌浆结束后 14 天进行.取样孔应在 28 天后进行.检查孔应自上而下分段按单点法进行压水试验,压水试验段长不大于 5 米,压力采用 0.4米 Pa,压水试验时必须严格按照 SL25－92 规范进行.检查孔岩心获取率应大于 85%,并应进行岩芯素描.灌浆质量的压水试验检查,坝体与基岩接触面及其以下一段压水试验合格率应为 100%,其余段合格率应在 90%以上.不合格段的透水率值不超过设计规定值的 100%,且不集中,灌浆质量可认为合格,否则应商定处理方案.灌浆质量检查主要以检查孔压水试验来进行检查,检查孔的数量一般按灌浆孔总数 10%左右控制,质量检查应
在该部位灌浆结束后 14 天进行. (3)土石坝填筑 八家湾水库主坝为均质土坝,坝顶高程为 94.60 米,最大坝高为 32.6 米,坝顶轴线长 530.88 米,坝顶宽度 为 10 米.上游坝坡采用花岗岩块石护坡,下游坝坡采用草皮护坡,排水棱体采用花岗岩堆石棱体. 主坝坝型采用均质土坝,主坝土填筑采用8t自卸汽车运输上坝卸料.土料用自卸汽车运输上坝时,采用进占法卸料.推土机铺料,采用震动碾进行填土压实;反滤料采用人工填筑,震动碾压式的方式进行压实,堆石棱体采用人工砌筑,震动碾压式的方式进行压实. (4)砂卵石垫层及草皮护坡 大坝施工砂砾石垫层主要为大坝上游干砌石护坡及抛石护坡砂石垫层.砂砾石垫层铺设所需砂砾石料由购买点采用 8t 自卸汽车运至工地,手推胶轮车运至施工作业面进行铺设施工,人工采用简易工具平整夯实. 花岗岩块石护坡石料从宁乡流沙河镇,青山桥镇,望城区丁字镇购买,8t 自卸汽车运至坝面附近,人工砌筑. 草皮护坡采用人工铺草皮施工.草皮厚度 不宜小于3厘米,铺植时要铲槽贴紧拍平,并浇水养护,不宜于草皮生长的地方应先铺一层腐殖土. 8.5.1.3 副坝施工方法 八家湾水库副坝为均质土坝,坝顶高程为 94.60 米,最大坝高为 13.57 米,坝顶轴线长 148.48 米,坝顶宽度 为 10 米.上游坝坡采用花岗岩块石护坡,下游坝坡采用草皮护坡,贴坡排水采用花岗岩块石砌筑.坝体土料通过 8t 自卸汽车运输上坝卸料,采用震动碾进行填土压实;反滤料采用人工填筑,震动碾压式的方式进行压实,贴坡排水采用人工砌筑,震动碾压式的方式进行压实. 8.5.2 溢洪道施工 溢洪道位于主坝右岸,溢流堰堰顶高程为 92.00 米,堰宽 3.0 米.溢洪道控制段通过
临时公路与现有公路相连,施工可直接利用现有施工道路进行材料运输. 溢洪道土方开挖采用 1 米3 反铲挖掘机开挖,8t 自卸汽车运输至坝址下游弃碴场.石方开挖采用手风钻造孔,人工装药爆破,采用 1 米3 反铲挖掘机挖装,8t 自卸汽车运输至坝址下游弃碴场. 石渣回填为挡墙后侧回填,全部利用自身开挖料,采用推土机铺料压实,溢洪道进口段、控制段以为控制段以下 20 米的泄槽段采用粘土回填,回填土要求与回填方式与主坝心墙土回填方式一致. 混凝土浇筑项目包括溢流堰堰体、堰体侧墙、砼底板、泄槽挡墙及底板等.混凝土浇筑采用人工装模和制安钢筋,混凝土料主要由坝址下游右侧319国道旁的养鱼塘商品混凝土购买场供应,平均运距约 1.0 千米.混凝土浇筑采用自卸汽车水平运输,堰体、堰体侧墙、挡墙混凝土等使用长臂反铲入仓或溜槽入仓,人工平仓,2.2kw 振捣器振捣密实,人工洒水养护. 8.5.3 输水隧洞施工 八家湾水库输水隧洞包括主坝输水隧洞、六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞三条隧洞,主坝输水隧洞布置在主坝右侧,六十里长冲灌溉隧洞位于库区左岸六十里长冲,距下坝址约 2 千米,江家棚补水隧洞位于库区东南部江家棚一带. (1)开挖及支护 本工程主坝输水隧洞与导流洞合二为一,布置于主坝右岸.明挖段采用1米3 反铲挖掘机开挖,8t 自卸汽车运输至坝址下游弃碴场.石方开挖采用手风钻造孔,人工装药爆破,采用 1 米3 反铲挖掘机挖装,8t 自卸汽车运输至坝址下游弃碴场. 本工程六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞洞身较长,断面形式较大,隧洞进出口土石方开挖采用潜孔钻钻孔,梯段预裂爆破,爆破石碴采用 LZ-60 立抓装岩机装碴,T40推土机平碴,0.6米3 斗车运输出洞,洞外转反铲挖装自卸汽车运输至坝址下游弃渣场.遇节理、裂隙发育,坍塌等软弱地段采用“钢支撑、锚网喷”等临时支护措施,整个开挖方案遵行“弱爆破、强支撑、短进尺、勤监测、快砌衬”的原则. (2)灌浆防渗设计
水库六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞的进水塔基础、洞身断面为围岩段,主坝输水隧洞进水塔基础及隧洞洞身均需要采用固结灌浆的施工工艺,固结灌浆采用150 型地质钻机钻孔,200L 双筒立式搅拌机制浆,BW200/50 型灌浆泵灌注,灌浆材料为水泥浆,固结灌浆一次灌注. 六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞的洞身顶拱部位采用回填灌浆,在隧洞浇筑前预留 D=50 米米灌浆孔,间距 2 米,灌浆过程中采用 200L 双筒立式搅拌机制浆, BW200/50 型灌浆泵灌注, 灌浆完毕采用人工封孔.
(3)砼浇筑及钢筋制安 八家湾水库设计的三条隧洞施工所需混凝土骨料由位于坝址右侧 319 旁的养鱼塘商品混凝土生产厂提供,混凝土均通过泵送入仓.进出口塔、平台施工采用满堂脚手架,混凝土水平运输采用 0.6 米3 斗车,垂直运输采用滑泻槽入仓,振捣器捣实. 隧洞施工所使用钢筋均应附有产品质量证明书及出厂检验单.钢筋在使用前应取试样进行试验,以验证是否合格产品.钢筋的制作及安装应符合施工图要求,加工后的钢筋允许偏差不得超过规范要求.钢筋的焊接不能有漏焊、虚焊、焊缝应填满,焊接用的电焊条质量应符合要求.模板拆除承重部位必须待其达到设计强度 后才能拆除,不承重侧向模板应在砼强度 达到其表面及棱角不因拆模而损坏时,方可拆除. 隧洞施工过程中应尽早形成自然通风条件,在未形成自然通风前,应采用机械通风,开挖过程中应采用湿式凿岩,隧洞开挖完成后及时衬砌. 8.5.4 水闸施工 本工程水闸施工项目主要包括秦家冲引水闸及樟树冲泄洪闸. 秦家冲引水闸位于库区右侧的秦家冲,主要结构为现浇钢筋砼结构,可由现有公路通过上坝公路进入施工场地,进水闸施工主要包括钢筋砼浇筑及金属结构的运输与安装. 秦家冲进水闸钢筋砼浇筑主要工程措施可参照输水涵及输水隧洞施工进行,要求砼浇筑间隙能承担模板、金属构件及苍面小型设备调运等辅助工作,生产能力在能保证工程质量前提下也能满足高峰时段浇筑强度 的要求.
樟树冲泄洪闸土建部分施工办法与秦家冲进水闸相同. 8.5.5 金属结构施工
八家湾水库新建工程金属结构包括秦家冲进水闸、樟树冲泄洪闸闸门安装;主坝输水涵洞、六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞进水塔闸门安装.要求金属结构必须持有生产许可证的厂家制造和安装.闸门埋件采用二期砼固定.启闭机的组装,工作宜在生产厂内进行,经组装的部件运至安装现场后,由汽车式起重机吊装就位,然后再进行整机组装.闸门、拦污栅及埋件的除锈、喷锌、刷漆等防腐处理,按设计要求进行.闸门、拦污栅及启闭设备安装调试完毕,应作全程试运行. 金属结构设备制造及安装应严格遵守下列规范: (一)《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》(DL/T5018-94) (二)《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》(DL/T5019-94) (三)《水工金属结构防腐蚀规范》(SL105-95) 8.6 施工交通及施工总布置 8.6.1 施工对外交通 八家湾水库库区下游连黄材尾部灌区范围,工程距宁乡县城 4 千米.坝址处已有对外公路,坝址右岸 400 米处有 G319 国道通过,交通条件较便利. 本工程坝址至宁乡县城,有 G319 国道连通,不具备水运条件,也不需修建铁路专用线,对外交通采用公路运输为主方案,对外交通公路利用现有设施可直接至施工生产区.机电设备可经石长铁路运至宁乡县,然后转汽车经G319国道至工地,其它物资公路直接运至工地. 8.6.2 场内交通运输 场内交通以左右两岸现有道路及新建高程为 94.6 米的上坝公路为主,另需修建临时场内施工道路约 4.0 千米,主要用于库区内谢家塘土料场的土料开采,及通往坝址下
游弃渣场的弃渣运输等. 8.6.3 施工工厂 (1)砼系统 本工程砼总量 1.6 万米3 ,砼用料部位主要在大坝、溢洪道、主坝输水隧洞、秦家冲水闸、六十里长冲灌溉隧洞、江家棚补水隧洞等,距主坝坝址约 1 公里处有一座商品混凝土供应公司,工程所需砼可由该处购买. (2)风、水、电及通讯设施 坝址附近居民已接有10kv输电线路,工程施工用电可架接至工地变压器.工程施工供水和生活用水可由当地自来水厂提供,水质水量均有保证. 工程无通航过木要求,施工期间无供水要求. 坝址下游左岸八家湾桶子屋场为一块面积约 10 亩坡地,坡地高程 80 米~85 米现有少量居民居住,该坡地可作为布置施工现场.现水、电、路、通讯均开通,条件较好. 8.6.4 施工总布置 工程施工总布置包括生活区、施工工厂、弃料、存料场等,根据《水利水电工程施工组织设计规范(SL303—2004)》要求,下列地点不应设置施工临时设施: (1)严重不良地质区或滑坡体危害区; (2)泥石流、山洪、沙暴或雪崩可能危害区; (3)重点保护文物、古迹、名胜区或自然保护区; (4)与重要资源开发有干扰的区域; (5)受爆破或其他因素影响严重的区域. 1)钢筋加工厂布置 钢筋加工厂承担主体工程、辅企工程所需的钢筋、骨架等的加工.主要包含以下几个部分:
a.原材料仓库:原材料进厂卸料、堆存及供料装车. b.钢筋调直场:钢筋除锈、调直,可设在室外. c.钢筋加工车间:切断、弯曲、对焊、调直切断. d.成型车间:网片点焊、绑扎、钢筋骨架及预埋件焊接. e.半成品堆放工段:钢筋成品、半成品堆放. 由八家湾水库新建工程的工程量计算得出,钢筋加工厂建筑面积为300 米2 ,占地面积 2500 米2 .
2)木材加工厂布置 木材加工厂负责主体工程的木模生产,辅企、房屋建筑的施工用木材以及工程和房屋等所需的细木加工.生产规模主要由出材率、每米3 混凝土立模面积、每米 3 混凝土的锯材统计耗量等参考指标确定,经计算得出工程区木材建筑面积为 200 米2 ,占地面积2500 米2 .
木材加工厂有不同于其他加工厂的特点,木材是易燃品,因此工厂布置时各建筑物之间、堆场之间要有足够的防火距离、防火措施和设备,以保证工厂的安全生产.工厂布置要远离火源. 3)机械修配厂布置 机械修配厂的布置包括生产车间、辅助生产车间、机械临时存放仓库、办公及生活区、停车场等区域,共计需要建筑面积 400 米2 , 占地面积 1600 米 2 . 4)办公及生活区布置 八家湾水库办公及生活区需要建筑面积 2600 米2 , 占地面积 15000 米 2 . 根据施工场地条件,结合水库库区地质勘查资料,八家湾水库新建工程办公及生活区设置在主坝左侧下游位置,钢筋仓库、钢筋加工厂、木材仓库、木材加工厂及机械修配厂布置在主坝右侧下游位置,由于水库砼浇筑主要采用商品砼,故不再设置拌合楼与水泥仓库. 工程施工办公及生活区、施工工厂(包括木材、钢筋加工厂、机械修配厂等),计建
筑面积 3500 米2 ,占地面积 21600 米 2 (共 32.4 亩). 各类施工临建设施面积详见表 8.6-1.
表 8.6.1
施工临建设施汇总表 项目 建筑面积(米2 ) 占地面积(米2 ) 备注 木材加工厂 200 2500 包括木材加工厂、锯材堆存场、模板成品堆场等. 钢筋加工厂 300 2500 包括原材料仓库、钢筋加工车间、成型车间等
机械修配厂 400 1600 包括生产车间、机械存放仓库、停车场等 办公及生活营区 2600 15000 包括民工宿舍、办公楼等 合计 3500 21600
8.6.5 土石方平衡规划 本工程(含临时工程)共计土石方开挖 77.99 万米3 ,其中可利用 11.10 万米 3 ,弃料66.90 万米3 ;土石方回填 164.03 万米 3 ,除利用开挖料外,需土料场取料 180.59 万米 3 .土石方平衡详见表 8.6-2. 表 8.6-2
土石方平衡表
单位:米3 土石方开挖(自然方) 土石方填筑 部位 类别 开挖量 其中 设计工程量(实方) 其中 利用 料场开采(自然方) 利用 弃碴 (自然方) 主坝 土方 284370 18183.84 266186.16 1417446
1667583.5 石方 172328
172328
副坝 土方 49080
49080 96523.5
113557.1 石方 32400
32400
溢洪道 土方 13093 7651 5442 6653 7651
0 石方 6283
6283
土石方开挖(自然方) 土石方填筑 部位 类别 开挖量 其中 设计工程量(实方) 其中 利用 料场开采(自然方) 利用 弃碴 (自然方) 主坝输水涵洞 土方 5962 2761 3201 2347
2761 0
石方 2794.7
2794.7
六十里长冲灌溉隧洞 土方 49662 3547.6 46114.4 3015.5 3547.6
0 石方 2838.6
2838.6
江家棚补水隧洞 土方 16944.2
16944.2 19660
23129.4 石方 11799
11799
秦家冲引水闸 土方 1391
1391 1002.5
1179.41 石方 278.1
278.1
樟树冲泄洪闸 土方 13875.3
13875.3 363
427.1 石方 2245
2245
交通工程及房屋建筑工程 土方 56692 43809 12883 36636 43101.2
石方 39836 35005 4831 43567 33257.3
围堰 土方 18077 0 18077 15456 18183.5 0 石方 0 0 0
合计 土方 509146.5 75952.13 433194.37 1596755.5 94541.96 1805876.47 石方 270802.4 35005 235797.4 43567
总计 土石方 779948.9 110957.13 668991.77 1640322.5 94541.96 1805876.47 8.6.6 弃渣场规划 土石方平衡后,工程共计弃碴 66.9 万米3 ,工程区弃渣场主要布置在大坝下游距离坝址约 1 公里处,该处规划建设一座占地约 470 亩的钢材物流园,可完全经济利用工程施工过程中的弃渣. 8.6.7 施工临时占地 八家湾水库新建工程施工临时工程主要包括施工生活区、施工工厂(包括木材、钢筋加工厂、机械修理厂、等)等,临时占地面积共 1387.3 亩.
施工临时占地分项面积基本情况见下表 8.6-3.
表 8.6-3
施工临时占地分项面积表 项目名称 占地面积(米2 ) 备注 施工临建设施 21600
施工道路 40000
弃碴场 313300 平均堆碴高度 2.14 米 土料场 550000
合计 924900
8.7 施工总进度
8.7.1 施工总进度
根据施工总进度 安排原则,经论证,八家湾水库新建工程施工总工期为24个月,枢纽工程主体工程工期 18 个月. 8.7.7.1
工程准备期 准备工程工期为第一年 6 月- 9 月,共计 4 个月.导流放空洞放在准备工程中,具备通水能力,在准备期间还需完成的任务包括:征地拆迁、场内临时施工道路、临时房屋、辅助企业、施工围堰基础开挖及围堰填筑、碎石加工系统、施工供风、场内水、电等. 8.7.7.2
主体工程施工期 主体工程工期为第一年 10 月-第三年 3 月,共计 18 个月.在此期间需完成主坝、副坝、主坝输水隧洞、江家棚补水隧洞、六十里长冲灌溉隧洞、溢洪道等工程的施工.
主体工程控制性进度 为主坝施工,主坝从第一年10月(准备工期内)开始进行土石方开挖,10 月底之前完成截流及基坑初期排水,并标志主体工程工期开始,11 月底主坝土石方开挖完成,第一年 12 月至第二年一月中旬进行主坝帷幕灌浆的施工;第二年 1 月中旬开始进行主坝土石方填筑,在第二年3月达到渡汛高程,汛期大坝断面挡水,渡汛高程以上部位从第二年 10 月继续进行土石方填筑,至第三年 2 月底达到设计高程;副坝、溢洪道相对位置独立,均不干扰,各安排如下: 副坝规模较小,考虑不中断副坝垭口处的交通,副坝进度 按下闸封堵时间逆排,从第二年 5 月~10 月,计 6 个月施工时间; 溢洪道计划在施工汛期前完成,从第一年 8 月开始开挖,至 10 月底完成土建部分,具备泄流能力. 同时,该施工时段主要施工项目还包括秦家冲水闸、江家棚补水隧洞、六十里长冲灌溉隧洞的土建及金结安装等. 8.7.7.3 工程完建期 工程完建期为第三年 4 月~第三年 5 月,共计 2 个月.在此期间主要完成工程扫尾. 根据以上进度 安排,枢纽工程土石方开挖高峰期为第一年 11 月,施工强度 为10787.7 米3 /d,土石方填筑高峰为次年十月,施工强度 6749.7 米 3 /d,混凝土浇筑高峰期为第一年九月,施工强度 为 39.2 米3 /d,高峰施工人数 600 人/d. 8.7.2 主要技术供应 本工程技术供应计划主要指建筑材料用量、劳动力消耗及施工机械设备需要量. 主要建筑材料消耗为:水泥 800.61t(商品混混凝土除外),砂石骨料 5.79 万 t,钢材626.46 t,柴油 4088.5t.施工共需劳动总工日约 32.16 万个. 八家湾水库主要施工机械设备见表 8.7-1.
表 8.7-1
八家湾水库工程主要施工机械设备 序号 机械设备名称 型号规格 单位 数量 备注 一 土石方机械 1 单斗挖掘机 1 米3/ 1 米 3
台 10/8
2 立抓装岩机 LZ-60 台 4
3 羊角碾(配拖拉机) 8~12t(59kw) 台 4 备用一台 4 振动碾(配拖拉机) 13～14t(74kw) 台 3
5 推土机 59kw/74kw/88kw 台 4/4/4
6 T40 推土机
台 9
7 钻机(手风钻)
台 4
二 运输设备
1 自卸汽车 8t/15t/18t 8t 辆 40/35/25
2 汽车起重机 5t 辆 1
3 载重汽车
5t
辆
20
三 砼施工机械
1 混凝土运输车 6 米3
台 12
2 混凝土输送泵 30 米3 /h 台 3
3 振动棒 1.1kw 台 15
4 振动棒 1.5kw 台 15
5 风(砂)水枪 6 米3 /米 in 台 6
6 胶轮车 0.4 米3
辆 16
7 刨毛机
台 3
四 基础处理设备 1 地质钻机 150 型 台 4
2 灰浆搅拌机 200L 台 6
3 灌浆泵
台 8
五 其它设备 1 离心水泵
5-10kW 台 5
2 空压机 9.0 米3
/米 in 台 2
3 塔式起重机 10t 台 1