1、 毕业设计 说明书 学院 建筑工程学院 专业 工程管理 (建二学位 ) 年级 2013 级 姓名 徐习帅 指导教师 李明超 2015 年 6 月 10 日 毕业设计 任务书 题目： 赞比亚卡里巴水电站扩机厂房岩锚梁施工组织设计 学生姓名 徐习帅 学院名称 建筑工程学院 专业 工程管理 (建二学位 ) 学号 3013205372 指导教师 李明超 职称 教授 一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。） 卡里 巴水电站位于 非洲赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西河中游的卡里巴峡谷内，位于赞比西河和喀辅埃河交汇处上游 40km，距首都卢萨卡 192km的南方省 Siav
2、onga 地区。 水电站大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高 128m，坝顶长 617m，顶宽13m，最大底宽 24m，长高比接近 5，最大宽高比为 0.1875。坝址区系由前寒武纪岩石组成。整个河床、左岸及右岸下部三分之二高度以下均为变质黑云母片麻岩，表面有灰色与白色相间条纹，叶理呈现折曲。河床中岩石露头质地坚硬，有细裂隙，两岸岩石侵蚀深度达 4.5 6m，易受风化。右岸上部为坚硬的褐色石 英岩，裂隙发育，夹有风化的黑云母片麻岩侵入体，伟晶花岗岩呈脉状出现。片麻岩中几乎全是黑云母透镜体，由于分布不广，对地下工程不致有重大影响。 卡里巴扩机项目为 EPC 项目，承包方负责工程设计、设备采购、施工建设
3、，直到工程建成运行并整体交付给业主方。 工程项目包括 218 万千瓦水电设备、附属设备和变电站的设计、建造、供应、运输和试验及维修等 ，现已于 2014 年初投入运行。从引水系统到发电厂房再到尾水系统，然后还有输变电系统，内容齐全，规模较大如同再建一个新的发电厂。扩建工程总体平面布置如图 1 所示，三维模型如图 2 所示。 图 1 卡里巴北岸扩机项目总体平面布置图 图 2 卡里巴扩机项目地下厂房三维模型 在卡里巴扩机工程项目施工过程中，往往需要面对以下关键问题：如何针对不同部位选择合理的开挖方式；如何保证地下洞室的安全稳定；如何能尽可能多的增加工作面以加快施工进度而不至于相互干扰；扩建厂房如何
4、在不影响仅 40米之外的老厂房运行的情况下施工等。因此，优化施工工序和施工工艺此时显得格外重要，本设计结合卡里巴水电站扩机项目厂房岩锚梁施工开展施工组织设计，主要设计内容为施工机械配套方案、支护方式和 岩锚梁施工工艺。 二、参考文献 1 DL/T5198-2004. 水利水电工程岩壁梁施工规程 S. 2004. 2 DL/T 5099-1999. 水工建筑物地下开挖工程施工技术规范 S. 1999. 3 SL303-2004. 水利水电工程施工组织设计规范 S. 2004. 4 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 . 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程详细设计报告（工程地质） R. 2008. 5
5、 中国水电顾问集团西北勘测设计院 . 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁施工级承载试验技术要求 R. 2010. 6 水利水电力部水利水电建设总局 . 水利水电工程施工组织设计手册 -第 2 卷：施工技术 M. 北京：中国水利水电出版社， 2003. 7 杨述仁，周文铎 . 地下水电站厂房设计 M. 北京 : 中国水利水电出版社，1998. 8 李洪涛 . 大型地下厂房施工程序及开挖方法研究 D. 武汉：武汉大学， 2004. 9 唐柏林 . 糯扎渡水电站地下厂房洞室群施工顺序研究 D. 成都：四川大学，2006. 10 马洪琪，周宇，和孙文，等 . 中国水利水电地下工程施工 M
6、. 北京：中国水利水电出版社， 2011. 11 党林才，侯靖，吴世勇，等 . 中国水电地下工程建设与关键技术 M. 北京：中国水利水电出版社， 2012. 12 张黔，李宝成，李建英 . 江口电站地下厂房岩壁吊车梁台座开挖施工技术 J. 四川水力发电， 2003， 22（ 1）： 36-42. 13 陈雷，逄立辉，贾志刚，等 . 地下厂房岩锚吊车梁锚杆设计探析 J. 东北水利水电， 2011， 01： 9-10,18. 14 Chen Ming, Lu Wenbo, Yi Changping. Blasting vibration criterion for a rock-anchored
7、beam in an underground powerhouse J.In Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research 2007 22(1):69-79. 15 Barla G., Fava A.R., Peri G. Design and Construction of the Venaus Powerhouse Cavern in Calcschists. Geomechanics and Tunnelling, 2008, 1(5): 399406. 三
8、、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。） 1、 研究内容： 确定厂房岩锚梁开挖施工程序，合理布置开挖分层、采用不同的施工机械配套方案，确保岩锚梁开挖的质量满足设计要求； 选择合理的支护方式，确定注浆锚杆的技术参数； 设计合理的模板支撑方案和钢筋安装顺序，结合实际确定岩锚梁混凝土施工的组织设计。 2、要求： 英文文献翻译 1 篇； 设计 论文 1 篇（不少于 3 万字）； 三号 CAD 工程图纸 2 张。 指导教师（签字） 年月日 审题小组组长（签字） 年月日 天津大学本科生毕业论文开题报告 课题名称 赞比亚卡里巴水电站扩机项目厂房岩
9、锚梁施工技术研究 学院名称 建筑工程学院 专业名称 工程管理（建二学位） 学生姓名 徐习帅 指导教师 李明超 1. 课题背景和意义 卡里巴北岸水电站工程位于赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西河上，喀辅埃河与赞比西河交汇处上游 40 公里处，距赞比亚首都卢萨卡 192 公里。卡里巴水库的水资源由赞比亚和津巴布韦两国共享。卡里巴北岸水电站由一个 128 米高的混凝土双曲拱坝、进水口、引水洞、地下厂房、尾水洞、地面主变压器和开关站构成。卡里巴北岸水电站扩机工程是对原有水电站的发电进水口和尾水出口、引水洞和尾水洞、地下厂房及开关站等进行扩建。卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房的开挖尺寸为 51.9m 25
10、.8m 51m（长宽高），右侧和原有厂房相接，左侧、上下游侧分别布置了配电盘室、母线室和中央控制室。岩锚吊车梁布置在厂房上下游侧，单侧长 37.2m,其岩台的底部高程为 EL388.7m，顶部高程为EL390.43m，岩台和垂直面的夹角为 30，水平面投影宽度为 100m。厂房岩石的岩性主要为黑云母片麻岩，局部有混合岩和长石石英岩，岩石坚硬，没有大的断裂面切割。岩锚梁是利用一定数量的深孔锚杆和岩壁台座把混凝土梁固定在岩石上，由锚杆和钢筋混凝土联合构成壁式受力结构。然后混凝土梁体承受全部荷载及梁体自重通过锚杆和岩壁台座传递到岩体内，充分利用围岩的承载能力。所以首先对岩壁台座的开挖质量要求极为严格
11、，开挖既要打到设计要求还不能破坏岩体的自稳能力；其次对受力锚杆也提出了很高的要求，装入的角度、深度以及注浆量都要有严格的控制，也就是要求更高的钻孔成孔的质量控制；再次混凝土的质量 控制也直接影响了岩锚梁的成败，钢筋摸板混凝土每道工序的执行都有很高的控制要求，否则混凝土不足以承受巨大的荷载或者无法有效的把荷载传递到岩体中去。岩壁吊车梁在地下厂房工程建设中已被广泛采用 ,但目前水电行业尚无规范明确其设计方法。因此，对岩锚梁施工的开挖、支护、混凝土衬砌每一步都至关重要，对岩锚梁的研究也就显得很有必要。 2. 国内外研究现状 20 世纪 70 年代挪威开始在地下厂房建设中采用岩锚梁设计与施工技术，由于
12、其大量的成功运用 ,为减少工程建设投资 ,充分利用地下围岩的承载能力 ,被各国在地下工程建设中广泛采用。岩锚梁主要应用于大型水利枢纽工程地下厂房中机电设备的安装、维修等。它与岩台梁及其他结构梁相比，能缩窄地下厂房的跨度，减少工程量，降低工程造价，增加洞室的稳定。开挖到相应部位即可施工岩锚梁，无需等整个洞室全部开挖完成后再施作，岩锚梁的提前施工又为下一步的施工创造了十分有利的条件，经济效益极为显著。在我国，岩壁吊车梁在地下厂房工程建设中正处于起步和推广阶段，像小浪底、拉西瓦等水电站都有采用这种新型结构，其施工技术正在逐步完善。 3. 研究目标 紧密联系工作实际，对比类似工程项目的施工工 艺，研究
13、合理的施工方案与快速施工的方法，以期达到保证质量加快工期的目的。总结岩锚梁施工的一般性做法，形成一套合理有效的施工组织方案。 4. 研究内容 （ 1） 确立厂房岩锚梁开挖施工程序，合理布置开 挖分层、采用不同的施工机械配套方案，确保岩锚梁开挖的质量满足设计要求。 （ 2） 选择合理的支护方式，确定注浆锚杆的技术参数。 （ 3） 设计合理的模板支撑方案和钢筋安装顺序，结合实际确定岩锚梁混凝土施工的组织设计。 5. 进度安排 2014.12.8 前：选题、收集相关资料； 2014.12.8 至 2015.3.6：撰写开题报告与开题，收集资料，开展研究，形成写作提纲； 2015.3.6 至 2015
14、.5.15：深入研究，形成论文初稿； 2015.5.15 至 2015.6.15：老师指导论文修改，定稿，打印，准备答辩。 6. 参考文献 1 DL/T5198-2004. 水利水电工程岩壁梁施工规程 S. 2004. 2 DL/T 5099-1999. 水工建筑物地下开挖工程施工技术规范 S. 1999. 3 SL303-2004. 水利水电工程施工组织设计规范 S. 2004. 4 DL/T 5397-2007. 水电工程施工组织设计规范 S. 2007. 5 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院 . 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程详细设计报告（工程地质） R. 2008. 6 中国水电顾问
15、集团西北勘测设计院 . 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁施工级承载试验技术要求 R. 2010. 7 水利水电力部水利水电建设总局 . 水利水电工程施工组织设计手册 -第 2 卷：施工 技术 M. 北京：中国水利水电出版社， 2003. 8 杨述仁，周文铎 . 地下水电站厂房设计 M. 北京 : 中国水利水电出版社，1998. 9 李洪涛 . 大型地下厂房施工程序及开挖方法研究 D. 武汉： 武汉大学， 2004. 10 唐柏林 . 糯扎渡水电站地下厂房洞室群施工顺序研究 D. 成都：四川大学，2006. 11 马洪琪，周宇，和孙文，等 . 中国水利水电地下工程施工 M. 北京
16、：中国水利水电出版社， 2011. 12 党林才，侯靖，吴世勇，等 . 中国水电地下工程建设与关键技术 M. 北京：中国水利水电出版社， 2012. 13 Barla G., Fava A.R., Peri G. Design and Construction of the Venaus Powerho use Cavern in CalcschistsJ. Geomechanics and Tunnelling, 2008, 1(5): 399406. 14 张黔，李宝成，李建英 . 江口电站地下厂房岩壁吊车梁台座开挖施工技术 J. 四川水力发电， 2003， 22（ 1）： 36-42.
17、15 Chen Ming, Lu Wenbo, Yi Changping. Blasting vibration criterion for a rock-anchored beam in an underground powerhouse J.In Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research 2007, 22(1):69-79. 16 陈雷，逄立辉，贾志刚，等 . 地下厂房岩锚吊车梁锚杆设计探析 J. 东北水利水电， 2011， 01： 9-10,18. 17
18、 袁光裕，胡志根，钟登华，等 . 水利工程施工 M.北京 : 中国水利水电出版社， 2009. 18 Borsetto, M.Giuseppetti, G.Martinetti, S.Ribacchi, R.Silvestri, T. Design and construction of the Timpagrande powerhouseJ. Rock Mechanics 1983, 16(2): 85-115 选题是否合适：是否 课题能否实现：能不能 指导教师（签字） 年月日 选题是否合适：是 否 课题能否实现：能不能 审题小组组长（签字） 年月日 摘要 岩锚梁施工 是一项复杂 且 重要的
19、 工作， 如何实现科学的施工组织、合理的资源配置和进度安排， 进行施工方案优化 ，是工程人员关心的问题。 结合卡里巴水电站扩机项目厂房岩锚梁施工开展施工组织设计，本设计主要内容为施工机械配套方案、支护方式和岩锚梁施工工艺，具体 工作如下： （ 1）依据组织设计资料，综合考虑各种因素的影响， 通过现场的多次试验 确定 了 基本施工方案 和多种对比方案及其相关的 参数。 （ 2） 根据现场实际地质条件，确定合理的岩台开挖技术方案，以保证对现有厂房机组的扰动在可控范围内。 （ 3） 通过现场多次试验，确定长锚杆施工方案，进而比较并择优确定合理的灌浆方案。 （ 4） 根据施工现场情况，确定合理的钢筋模
20、板安装顺序和加固方案， 进一步选择合理的混凝土浇筑和养护方案。 关键词： 卡里巴扩机项目；岩壁吊车梁 ； 岩台开挖 ； 岩体支护措施 ； 混凝土浇筑 ABSTRACT The construction of rock anchored beam is a very complex and important work. What arouses our engineers great attention is how to realize a scientific organization of the construction, a reasonable allocation of reso
21、urces and scheduling, and how to achieve optimization for construction project. This design is carried out based on the rock anchored beam construction of the Kariba North Bank Extension PowerStation, and it mainly describes the construction machinery matching scheme, rock mass support measures and
22、construction technology of the rock anchored beam, specifically as follows: (1) Determine the basic construction plans and a variety of comparative program and its associated parameters, by a comprehensive analysis of the site basic information and many other factors. (2) Determine a reasonable Rock
23、 Bench Excavation Technology program to ensure disturbance to the existing generator units within control, according to the actual geological conditions. (3)Determine the long bolt construction program, compare and preferred to determine a reasonable grouting program, through several site tests. (4)
24、 According to the construction site conditions, determine a reasonable installation sequence and reinforcement program of the reinforcing steel bar and formwork, further choose the right concrete pouring and conservation programs. Key words:Kariba North Bank Extension Project;Rock anchored beam;Rock mass supporting measures; Concrete pouring
