1、华 北 水 利 水 电 大 学毕 业 设 计 任 务 书设计题目：某工程施工组织设计专 业： 班级学号： 姓 名: 指导教师: 设计期限： 2016 年 02 月 26 日开始2016 年 05 月 10 日结束学院： 水利学院 2016 年 02 月 26 日 11 设计内容毕业设计的目的与要求1、巩固所学的基础理论知识和专业知识，并能实际运用于设计施工中，培养独立分析和解决问题的能力。2、明确当前工程建设的任务，执行党和政府的有关政策，培养正确的设计思想，掌握现代设计方法。3、善于运用图表和文字表达设计意图，能运用有关参考书籍手册和规范。4、了解国内最新的科学技术成就，并能适当地运用到设计
2、中。 5、毕业设计应有 2000 汉字的外文资料翻译。水利水电工程施工组织设计是庞大的系统设计，涉及内容范围广泛。包括施工导流、主体工程施工、施工组织与管理等内容。本设计主要针对 Z 水库枢纽进行施工组织设计，其中施工导流贯穿于水利水电工程施工的全过程，在设计中作为基本部分，为必作内容。其余 6 部分作为专题，任选一部分。最后要求提交设计说明书 1 份，设计计算书 1 份，设计图 3-5 张。1.1 施工导流(基本部分，必作及专题。作为基本部分的同学可根据实际适当简化)(1) 导流标准及导流方式(2) 导流方案比较，影响各方案的主要因素，包括地形、地质、通航、过筏、施工条件、工程量、材料和造价
3、等。选定方案的各期导流工程布置，导流建筑物各期控制性高程和断面，水力计算的主要成果。(3) 导流建筑物的设计：包括导流挡水、泄水建筑物型式的方案比较，选定方案的建筑物形式、级别、主要高程、尺寸和工程量以及稳定分析和应力分析的主要成果。(4) 导流建筑物的施工：包括导流隧洞(或明渠) 的开挖、衬砌(或喷锚) 、施工程序、施工方法、施工进度的论述。所需主要设备、材料和劳动力。围堰填筑程序、填筑方法及保证水下填筑质量的技术要求和措施的叙述。所用土、砂、石料料场的选定。围堰闭气，地基处理施工措施及围堰拆除措施。围堰施工进度安排。所需主要设备、材料和劳动力。(5) 截流：包括河床截流时段与设计流量；截流
4、方式选择、水力计算成果、施工方案比较。选定方案的施工布置、施工程序、施工方法，所需主要设备、材料、劳动力。 2(6) 其它措施的说明：包括渡汛、过冰措施( 渡汛标准、防护措施)；下闸蓄水措施( 封堵时段、下闸流量、封堵方式、进度安排)；施工期通航与过筏的要求和措施；基坑抽水量的估算，排水方式和所需设备。对于施工导流方式需要进行二种以上的方案比较，然后选定最优方案。据此完成其它各项内容，并编制下列图表：(1) 施工导流布置图；(2) 导流建筑物工程布置及结构布置图；(3) 截流场地平面布置图；(4) 基抗排水平面布置图；(5) 不同导流阶段的流量与上游水位关系曲线；(6) 控制性进度计划表；(7
5、) 主要机械设备、材料、劳动力需要量等。1.2 施工总进度(专题一，选作)确定合理工期、绘制出施工总进度横道图及网络图编制施工网络程序，上机计算各种时间参数。1.3 施工总布置(专题二，选作)根据所给资料，确定施工总布置方案，绘制出一张施工总布置图。1.4 混凝土坝施工(专题三，选作)根据所给资料，选择施工方案、施工方法，绘制出一张混凝土坝工程施工布置图。1.5 隧洞开挖施工（专题四，选作）根据所给资料，选择隧洞开挖施工方案、施工方法，绘制出一张隧洞开挖工程施工布置图。1.6 隧洞喷锚支护（专题五，选作）根据所给资料，选择施工方案、施工方法，绘制出一张喷锚支护施工布置图。 31.7 土坝施工（
6、专题六，选作）根据所给资料，选择施工方案、施工方法，绘制出一张土坝工程施工及交通布置图。2 基本资料2.1 水利枢纽的组成Z 水利枢纽位于 Q 河干流上的 Z 峡，系一级建筑物，由河床混凝土重力坝、溢洪道，右岸土坝和坝后厂房等部分组成。枢纽主要任务是发电，共装三台机组，每台机组 15 万t，发电的最低水位为 500m，相应库容 19.5 亿 m3。枢纽的右岸适当位置布置有排沙放空洞，可满足封孔蓄水期对下游供水 100m3/s 流量的要求。枢纽各组成建筑物的工程量见表 10-1。表 10-1 主要水工建筑物的组成和工程量表挖方(10 3m3) 填 方(10 3m3) 灌浆工程(100m)序号工程
7、项目 土方(含砂砾石)石方 合计土方堆砌石反滤层合计混凝土和钢筋混凝土(103m3) 总计其中固结灌浆1 河床坝段(1) (10) 110 327 437 743 207 1372 右岸混凝土重力 坝右(115 跨) 240 35 275 118 85 463 溢洪道 1210 510 1720 24 24 150(底板 78溢流体 72)4 右岸土坝 1430 1 1431 700 205 110 10152.2 施工场地及运输条件2.2.1 施工场地坝址距下游的仙州市河道长约 100km，直线距离约 50km，坝址附近皆为高山峡谷地区。Z 水库山峡长约 12km，上下游均有比较平坦的山间盆
8、地，可作为施工场地。枢纽选定坝址位于峡谷尾部，距峡谷出口约 1.7km，坝区河床两岸山坡陡峻，成 V 字形。左岸坡度 4580，陡缓相间；右岸坡度 6085，两岸山顶均为黄土覆盖。坝址河床高程一般为 410m，枯水季一般水位为 418m，河面宽 5060m，深化偏右岸，最深约 10m。坝址左岸山峰起伏高出河面约 150m 以上。右岸坝头附近为一狭小丘陵阶地，高出河面约 110m 左右。与坝区阶地相连的就是地形平坦面积宽阔的李家台四级阶地，高 4程 560580m。自峡谷出口起，两岸地势逐渐开阔，呈狭长的二级阶地，高程约 430440m，沿 Q 河右岸距坝址约 8km 的旧镇，附近有宽阔平坦的二
9、级阶地。坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游 200m 处的滑沟；右岸主要有坝址上游 150m 处的红柳沟，下游的刘家沟、金沟和银沟等。这些冲沟切割既深且短，均系沿断层及节理裂隙发育而成，与河谷多成 7080的交角。由于这些冲沟的切割，使坝区地形变得非常复杂，给施工场地布置造成一定困难。坝区附近可供施工场地布置的地段，有右岸李家沟，峡谷出口下游右岸的明坝和左岸的易家湾等阶地，各地段特性如表 10-2。表 2 各地段特性表顺序 名 称 位 置 距离坝址 (km) 可利用面积(km 2) 高 程(m)1 李家沟 右岸坝址下游 1.5 1.2 5655802 明 坝 右岸坝址下游 2.5 0.
10、5 4304403 易家湾 左岸坝址下游 3.0 0.3 4304404 旧 镇 右岸坝址下游 8.0 2.0 4254602.2.2 运输条件仙州到 Z 水库的公路线为六级公路，已建成通车，路线全长约 50km。对于水路交通，因 Q 河上游为峡谷，河窄水急，不能通行船只。有国家铁路干线通过仙州市，可沿 Q 河岸边进工地。2.3 气候特征2.3.1 气温本区为大陆性气候。多年平均温度为 9.6，月平均最高温度为 22.9，最低为-6.5；绝对最高为 39.1，绝对最低为-23.1，日最小变幅 1.3。坝址附近历年气温观测统计资料，如表 10-3 所示。表 3 坝区 19531988 年气温特征
11、 单位：项目月份 日平均最高 绝对最高 日平均最低 绝对最低 月平均1 7.5 13.8 -18.3 -23.1 -6.52 14.9 17.5 -15.4 -22.1 -1.63 22.5 26.9 -7.9 -16.3 5.54 28.4 33.2 -2.9 -8.4 12.05 32.7 35.5 3.2 0.1 17.4 56 34.2 36.5 8.5 2.9 21.07 35.9 39.1 11.7 9.3 22.98 34.4 38.3 10.6 5.4 21.59 29.1 31.9 5.3 0.5 16.410 23.6 28.0 -2.5 -6.6 10.111 17.4
12、21.6 -10.4 -15.3 1.812 7.6 10.9 -15.7 -21.6 -5.3年平均 9.62.3.2 降水本地区雨量稀少，年平均降水量为 330.1mm，最大达 471.9mm，其中 6070%集中在79 月，最大日降雨量为 71.8mm。最长一次降水延续时间 4d，最大一次降雨量为 21mm。暴雨常在下午或晚间出现。降雪一般于 11 月下旬开始，最大一次为 20mm，积雪最大厚度为 6cm，积雪日期一般从 11 月下旬到次年 3 月上旬，年平均积雪日数为 21.6d，土壤冰结深度约 1m。本地区降水统计资料如表 10-4 和表 10-5。表 10-4 坝区 1952198
13、8 年各月降水量 mm月份项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年平 均 1.3 2.9 7.9 13.9 32.5 38.3 62.3 89.8 56.6 19.0 3.9 2.0 330.5最 大 16.9 9.0 23.4 27.7 63.8 103.2 126.7 218.4 108.9 50.6 13.6 9.1 471.9最 小 0 7 0 0.3 2.1 5.0 18.6 33.2 12.2 0.5 0 0 210.82.3.3 冰期每年 11 月底或 12 月初行凌，12 月底封冻，次年 2 月底或 3 月初解冻。冰冻期约 23个月。冬季行凌初期，多为针
14、状和薄片状冰，流冰速度最大为 1.45m/s，最小为 0.95m/s。春季流冰多为坚硬冰块，冰厚一般为 0.2m，最厚可达 1m。流冰期一般无过大冰块下泄。表 10-5 坝区 19851988 年各月不同降水量出现天数统计表月 份 (天数)降 水 量1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12全年(天数)最多 6 5 7 13 18 20 16 17 11 8 5 15 112最少 1 2 4 6 11 12 6 12 9 5 1 3 935mm以下平均 4.3 2.3 5.7 8.7 15 17 12 14 9.7 7 2.7 6 104.3最多 0 0 0 0 2 3 4 5 5
15、2 0 0 16最少 0 0 0 0 1 1 2 3 1 1 0 0 75mm以下平均 0 0 0 0 1 1.7 3 4 2 1.7 0 0 12.3最多 0 0 0 0 0 1 1 4 2 1 0 0 6最少 0 0 0 0 0 1 1 2 1 0 0 0 110mm以上平均 0 0 0 0 0 0.3 0.7 2 1 0.3 0 0 4.3最多 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 2最少 0 0 0 0 0 0 0 0 0.7 0 0 0 120mm以上平均 0 0 0 0 0 0 0.3 0.3 0.7 0 0 0 1.7 62.3.4 风向及风速本地区春季多风，最大风速为
16、 17m/s，风向多为东北向。2.4 水文条件Q 河的年最小流量多发生在 1、2 月份，3 月份上游开始融雪化冰，流量渐增，6 月份以后即进入汛期。年最大流量一般发生在 79 月间。坝址区实测最大流量 5640m3/s，最小流量 205m3/s，多年平均流量 830m3/s；河水含沙量最大达 5kg/m3(79 月)，最小为 0.01kg/m3(12 月) 。峡内流速最大 7m/s，最小 0.8m/s。其流量特征资料列于表 10-6表 10-11。表 10-6 坝址水文站各月不同频率的瞬时最大流量 单位：m 3/s频率月份 1 2 5 10 201 485 462 430 404 3702 4
17、05 393 371 356 3343 723 680 615 568 5074 1310 1210 1070 956 8395 2350 2110 1816 1580 13206 4810 4270 3570 3730 24707 5470 4920 4210 3650 30908 5130 4670 4030 3550 30209 6380 5620 4610 3870 311010 3700 3410 3010 2700 237011 1750 1650 1520 1410 129012 796 759 701 659 601全 年 6390 5870 5130 4560 3810表 1
18、0-7 坝址水文站不同频率的月平均流量 单位：m 3/s频率月份 1 5 10 20 851 348 327 322 265 2182 345 338 327 269 2293 469 432 410 300 2404 586 499 458 327 3325 959 569 480 425 3546 1120 711 607 482 4067 1890 1020 882 785 6208 1250 1050 760 580 5369 1140 870 695 541 48010 959 630 547 413 38511 692 579 489 400 32812 430 421 406 3
19、78 285全 年 840 638 553 446 402表 10-8 不同施工期各种频率的最大流量 单位：m 3/s 7频 率时 段1 2 5 10 2011.15.31 2050 1920 1750 1610 145011.165.10 1340 1270 1170 1090 99710.16.30 4710 4290 3710 3260 279010.166.15 2840 2670 2430 2240 2020表 10-9 不同施工期各种频率的最大流量 单位：m 3/s水位 (m) 418.00 418.5 419.4 421.50 422.50 423.60 424.65 425.5
20、5流量(m 3/s) 250 500 1000 2000 2500 3000 3500 4000水位 (m) 426.40 427.15 427.65 428.20 428.70 429.50 430.05 430.50流量(m 3/s) 4500 5000 5500 6000 6500 7500 8500 10500表 10-10 水位库容关系表水位 (m) 418.00 428.00 432.80 435.60 439.10 444.10 447.60 450.3 455.20库容 (m3) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.6 2.0 3.0水位 (m) 458.70 46
21、1.80 464.30 468.20 471.70 475.40 482.1 492.90 503.20库容 (m3) 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 12.0 15.0 18.0 20.0表 10-11 各种频率洪水过程数据表频 率流量月日 5 2 1 0.59.1 2500 2850 3120 33659.2 2600 2964 3244 36329.3 2740 3124 3418 36869.4 2870 3272 3581 38609.5 3040 3466 3793 40909.6 3220 3671 4017 43309.7 3420 3900 4267 46009.8
22、 3660 4172 4566 49239.9 3940 4492 4916 53009.10 4260 4856 5315 57309.11 4600 5244 5739 61879.12 4860 5540 6063 65379.13 5130 5848 6400 69009.14 4800 5472 5988 64569.15 4400 5016 5489 59189.16 4100 4674 5115 55159.17 3840 4378 4790 51659.18 3630 4138 4530 48829.19 3430 3910 4280 46139.20 3240 3694 40
23、42 43589.21 3100 3534 3868 41709.22 2950 3363 3680 39709.23 2820 3215 3518 37939.24 2700 3078 3370 36329.25 2600 2964 3245 34979.26 2500 2850 3120 3365 82.5 工程地质条件坝区为高山峡谷区。狭谷由震旦纪变质岩构成，其上部为第四纪砾石岩，含砂砾石层及黄土。Q 河流向，在坝址附近转为 SW260，河谷呈弯曲形。河谷两岸变质岩顶板出露标高，左岸约 520m，右岸约 515m。在标高 515m 时，谷宽约 135m，坝址左右岸基岩上直接为黄土覆盖。坝
24、址区及上下游河床覆盖层厚 512m。表面 0.3m 左右为黄土覆盖，以下均由卵砾石夹粗、中砂等物构成。河床靠右岸有一深槽，顺河呈长条状分布，深槽处水深约 10m，覆盖层厚 1012m，此深槽系河水沿构造裂隙侵蚀冲刷而成。坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片岩和角闪岩组成，石质坚硬，相当于 16 级岩石分类中的第 X 级岩石，普氏系数 f=8，云母石英片岩极限抗压强度为 100120MPa，角闪片岩极限抗压强度为90120MPa。坝址右岸距河边 480m 处，有一天然冲刷的鞍状地形，溢洪道即建此处，该处系古河道的遗址，两侧有大小冲沟数条，与它成 7080交角。此坝址处水文地质情况，地下水属裂隙
25、补给水，数量很少，主要在构造裂隙及局部破碎带内。在坝区变质页岩中还有裂隙承压水，稳定水位 432446m，单宽涌水量一般为 3 l/min，最大为 120 l/min，随岩石裂隙发育程度、联通情况和深度而变化。Z 水库是地震波及区，地震基本烈度为 7 度。2.6 当地建筑材料坝址上、下游均有砂石材料。特别是坝址下游藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般皆符合要求，只有砂质土尚未找到理想的产地，必要时可以采用两岸的黄土代替，各料场主要特征见表 10-12表 10-14。表 10-12 各砂料场的颗料组成及物理性质表粒 径 (mm)5.0料场名称含 量 ()平均粒径(mm)容重(t/m3)比重粒度模
26、数孔隙率(%)富家沟及孙家沟 8.8 8.8 8 14.4 20.8 19.2 20 0.46 1.57 2.70 3.12 41.9老虎沟 8.8 12 9.6 15.2 20 14.4 20 0.40 1.96 2.67 2.73 26.6宛家沟 9.8 14.7 9.1 11.9 14.7 9.8 30 0.34 1.98 2.67 2.35 25.8表 10-13 卵砾石料场天然级配及物理性质表粒 径 (mm)料场名称 120容重(t/m2) 比重粒度模数孔隙率( ) 9含 量 ()明坝四级阶地 20 18.7 21.8 21.8 15.7 2 1.81 2.72 7.66 33.4旧
27、镇淮 19 10.4 11.7 19.3 27.6 12 1.87 2.75 8.79 32平谷滩 20 13.6 12.4 14.3 21.7 18 1.92 2.74 8.49 29.9表 10-14 各料场基本特性表项目料场名称 位置及地形面积(km2)高程(m)覆盖层厚(m)有效层厚(m)储量(103m3) 洪水及地下水情况明坝四级阶地 左岸坝址下游1.2km 有两大冲沟 0.13 550570 26.8(平均) 14 2900卵砾石层与红砂岩接触带雨季有小泉流出旧镇滩右岸坝址下游6.9km 滩石平坦有水渠与阶地相隔0.22 410416 0.25 7.5 1430 常水位在 414
28、以下平谷滩右岸坝址下游 9km滩道略有起伏，覆盖薄，有水渠通过。 0.13 410415 0.18 5.5 708富家沟 0.3 715孙家沟 3.5 200老虎沟右岸坝址下游10km 山沟里，河口为冲积滩沟壁黄土覆盖,沟中平时无水 0.05 460480 2.0 7.0 390平时为干沟2.7 坝体混凝土主要特征坝体混凝土的设计龄期为 90d，水工设计中内部混凝土用 C10，外部混凝土用 C15。总混凝土用量比为 0.75:0.25。坝体混凝土的配合比见表 10-15。混凝土的容重为 2.4t/m3。混凝土的热学指标及各种材料的热学性能见表 10-16 和表10-17。表 10-15 坝体混凝土的配合比每 m3 混凝土对各种材料需要量(kg/m 3)混凝土设计标号 水灰比含砂率() 水 水泥 5mm 520mm 2040mm 4080mm 80150mmC10 0.64 21.3 107.5 167 463 427 427 428 427C10 0.56 20.4 108 193 441 431 431 432 432表 10-16 混凝土的热学指标比 热 C(大卡/kg)导温系数 a(m2/h)导热系数 (大卡 /m.h.)热交换系数 (大卡 /m2.小时.)0.21 0.0048 2.4 10表 10-17 混凝土各材料的比热
