大中型水电站设计报告范本（施工组织设计方案）.doc

FCB00408 FCB 水利水电工程初步设计阶段大中型水电站设计报告范本8 施工组织设计水利水电勘测设计标准化信息网2000年6月67 FCB00408：大中型水电站初步设计报告范本-8 施工组织设计 水电站初步设计阶段大中型水电站设计报告 主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员: 勘测设计研究院 年 月目录8 施工组织设计(1)8.1 施工条件(1)8.2 施工导流(6)8.3 料场的选择与开采(13)8.4 主体工程施工(19)8.5 施工交通(27)8.6 施工工厂设施(31)8.7 施工总布置(47)8.8 施工总进度(50)8.9 主要技术供应(58)8.10 附图(60) FCB00408：大中型水电站初步设计报告范本-8 施工组织设计 8 施工组织设计8.1 施工条件 8.1.1 地理位置及对外交通 水电站坝址位于 江(河) 游，在 省 县境内， 上 距 县城 km。 县城位于 江的 岸，由该县城至 乡的 县级 公路经坝址 岸通过，路况 较差【/好】 。目前由 县城至 铁路的 火车站，已有公路相通，里程为 km，本工程开工前须进行扩建，才能满足工程建设的要求。 江(河)为常年通航河流，上行至 港，航道里程 km，可通行 t机船，下行 km至 港，常年可通行 t船泊。历年通过坝址的年平均货运量为 万t。上游 县和 县为木材产区，每年通过坝址的木材流放量为 万m3 。因此，本工程施工期间，有通航、过木要求。 综上所述，本工程的对外交通条件，尚属方便。提示:本节主要阐明工程地理位置和对外交通条件，每个电站地理位置需阐明的问题不尽相同，对外交通条件也有很大差异，应结合每个电站的具体条件进行阐述。8.1.2 自然条件8.1.2.1 地形 坝址位于 峡谷出口 处，呈 河床。河床宽度 m，主流靠 左 岸，常年枯水位 m，相应水面宽度约 m，最大水深 m，河槽砂砾石覆盖层厚度一般 m，最厚 m； 右 岸河床为 岩石礁滩 ，礁滩宽度 m，滩面高程一般为 m，枯水期 露出水面 。 右 岸坡较缓，约 ，山顶高程 m； 左 岸坡较陡，山体雄厚，岸坡 ，山顶高程 m。 坝址处两岸岸坡等高线较顺直，有利于缆式起重机 的布置。坝址上游为 狭谷 ， 无 施工场地可供利用，下游 km以内，虽山势较缓，但缺乏布置施工场地的适宜地形，右岸 游 m处和左岸 游 m处各有一冲沟，沟内容积较大，可作为主要堆弃碴场地；下游 km以下，河床开阔，两岸有大片丘陵台地，高程一般为 m，可作为主要施工场地，可利用面积约 万m。8.1.2.2 地质 坝址岩石为 系 组 岩和 岩，岩性为 ，抗压强度一般为 MPa，岩层走向 ，倾向 ，倾角 ，河床无较大断层通过，相对不透水层埋深 m，上、下游围堰地基 没有较大断层通过 ，堰基处理较简易。8.1.2.3 水文 坝址控制流域面积 km，多年平均流量 m/s，实测最大流量和最小流量分别为 m/s和 m/s，洪枯流量比为 。洪水由 形成，暴雨一般出现在 月份，大暴雨多集中在 月份。径流年内分配不均匀， 月份为洪水期，其水量占全年水量的 ，最大洪水多出现在 月份； 月至次年 月份为枯水期，其水量仅占全年水量的 ，尤以 月至次年 月份为最枯时段。洪水以 峰型为主，一次洪水历时约 d。有关水文特性见表8.1-1表8.1-6。 江经过坝址的年最大输沙量 万t，年平均输沙量 万t，年平均含沙量 kg/m。表8.1-1 坝址不同频率设计洪水表项目单位频率，0.10.20.5125102033.350流量m/s洪量:1d亿m3d亿m7d亿m表8.1-2 坝址不同频率月平均流量表 单位：m/s频率，月份12345678910111251020507585表8.1-3 坝址不同枯水时段频率流量表 单位：m/s时段频率，125102033.3509月至次年3月9月至次年4月10月至次年3月10月至次年4月提示：时段起迄时间根据河流水文特性和施工总进度要求而定。 表8.1-4 坝址不同频率月最大流量表 单位：m/s频率，月 份123456789101112125102050 表8.1-5 坝址水位与流量关系表水位，m流量，m/s水位，m流量，m/s表8.1-6 水库水位与库容关系表水位，m库容，亿m水位，m库容，亿m8.1.2.4 气象 江流域属 带季风气候区，冬冷夏热，四季分明；坝址区多年平均气温 ，月平均气温 月份最高为 ，极端最高气温 ；月平均气温 月份最低为 ，极端最低气温 。以多年月平均气温划分， 10以下 为冬季( 月至次年 月份)， 23以上 为夏季( 月至 月份)， 1023 为春秋季。 日平均气温高于25和低于0的天数 分别为 d和 d。坝址区多年平均降雨量为 mm， 月份为雨季，其降雨量占全年降雨量的 ，多年平均雨日为 d， 日雨量大于5mm和10mm的天数 分别为 d和 d。 坝址各月及全年气象特征见表8.1-7。提示：坝址自然条件，每个工程都有很大差异，各不相同。特别是地形、地质条件千差万别，各具特点，应结合本坝址的具体条件进行阐述。8.1.2.3水文、8.1.2.4气象条件是以南方河流为基础阐述的，如为北方河流，应阐明河流的流冰特性和寒冷季节特性。 表8.1-7 坝址各月及全年气象特征表项目月份全年123456789101112多年月平均气温,最高月平均气温,最低月平均气温,极端最高气温,极端最低气温,日平均气温：高于25的天数,d低于0的天数,d多年月平均降水量,mm月最大降水量,mm多年月平均水温,最高月平均水温,最低月平均水温,相对湿度,月平均最小月平均蒸发量，mm月平均最大月平均月平均日照时数，风速，m/s月平均月最大相应风向8.1.3 天然建筑材料8.1.3.1 天然砂砾石料坝址上、 下游河段 km范围内，有大小砂滩 处，经详查总贮量 m，其中水上 万m，水下勘探至 m深度为 万m，水上、水下砂料总贮量 万m，卵砾石料总贮量 万m。8.1.3.2 石料距坝址 岸 km范围内，经勘探，有料场 个。本阶段选定的 料场，岩性为 岩，岩石抗压强度 MPa MPa软化系数 ，山顶高程 m，强风化以上厚度一般为 m，开采至高程 m时，有效贮量约 万m，可作为本工程的人工骨料料源。 该料场山脚下有 县城至 乡的地方 简易 公路通过，只需扩建 km就可接通本工程的对外交通公路；距料场 m有大片缓坡山地，面积约 万m2，高程 m，可作为石料加工场地。 8.1.3.3 土料本工程主体建筑物为混凝土建筑物，不需要防渗土料，土石围堰共需土料 万m。在坝址区 km范围内及附近，共勘探 个土料场，有效贮量约 万m，土料性质为 ，经取样试验，其物理力学指标和防渗性能符合围堰用料的要求。提示：当坝址附近上、下游河段没有可供开采的天然砂砾石料时，应首先予以说明；反之，如果坝址附近查不到适宜的人工骨料料源时，也应首先予以说明。有些工程可能有2个以上料场，则应分别说明料场位置、料源数量和质量，开采、运输和加工场地的布置条件。8.1.4 工程条件8.1.4.1 工程总体布置和施工特性 本工程的主体建筑物，由混凝土重力坝、 右 岸坝后厂房和 左 岸船闸三大建筑物组成，工程总体布置见附图 。 大坝坝顶高程 m，最大坝高 m，最大底宽 m，坝顶长度 m。自右至左共分为 个坝段： 坝段为右岸挡水坝段，其中 坝段为坝后厂房的引水坝段(简称引水坝段)； 段为溢流坝段，布置 个溢流表孔，表孔的堰顶高程为 m，单孔宽度 m； 坝段为泄洪中孔坝段，中孔尺寸为 m m，进口底板高程为 m； 坝段为左岸挡水坝段，其中 坝段为船闸坝段。 本电站死水位为 m，高出溢流堰顶部高程 m，如按正常施工程序，必须待大坝修至坝顶高程，并装好坝顶弧门之后，才能蓄水发电，因此，大坝混凝土浇筑、弧门安装将成为控制发电工期的关键线路之一。 发电厂房布置于 右 岸挡水坝段之后，主厂房尺寸为 m m m(长宽高)，安装间布置在主厂房 侧，长度为 m，底板高程 m。副厂房和开关站在厂坝之间呈 式布置。主厂房内安装 台 MW的水轮发电机组；引水钢管直径 m，每条长度 m，进水口底板高程 m，采用坝后背管布置形式。 船闸通航等级 级，设计最大过闸船舶为 t级，总跨越水头 m，水级划分为 级，采用 一 列 直 线布置，闸室宽度 m，除上、下游引航道外，船闸轴线总长度为 m。主体建筑物主要工程量见表8.1-8。表8.1-8 主体建筑物主要工程量表项目单位大坝厂房开关站船闸公路合计土石方明挖万m石方洞挖万m混凝土万m钢筋、钢材万t金属结构万t帷幕灌浆万m固结灌浆万m接触灌浆万m 根据上述工程总体布置，本工程施工具有以下主要特点： 。8.1.4.2 上、下游河段已建水电站对本工程施工的影响 (1)上游河段 (2)下游河段 本工程水库蓄水期间，为保证下游 水电站发电用水以及下游工、农业用水和生活用水要求，向下游最小供水流量为 m3/s。提示：(1) 8.1.4.1工程总体布置和施工特性，主要阐明工程总体布置概况和各主要建筑物的形式、主要尺寸、高程。每个工程的工程总体布置不可能完全相同，应结合本工程的具体布置进行简要的阐述，并应着重指明与施工组织设计有关的特性。(2) 8.1.4.2上下游河段已建电站的影响，有些工程可能上游河段已建水库而下游未建，有些工程则相反，有些工程可能上、下游均未建成或已建水库距本坝址距离甚远，因而对本工程施工期洪水无影响。无论何种情况，在本节均应予以说明。(3) 有的工程在建设期对施工区的环境保护有特殊要求，应分项说明。8.1.5 社会条件8.1.5.1 外来建筑材料 (1)水泥 工程约需水泥 万t，年最高需要量 万t。距本工程较近的水泥厂有 水泥厂，水泥质量可靠，曾用于 水电水利工程。该厂至 转运站的铁路运距 km，如采用汽车直运坝址，则运距为 km，是本工程水泥供应的理想厂家。 (2)粉煤灰 工程约需粉煤灰 万t，年最高需要量 万t。 火电厂位于 省 市，电厂装机容量 MW，年产灰量 万t，灰质可达 级灰标准，曾用于 水电水利工程，该电厂至本工程 转运站铁路运距 km。 (3)钢筋、钢材 本工程约需钢筋、钢材 万t，已同 公司签定协议，工程所需钢筋、钢材由该公司组织供货。 (4)木材 工程所需木材 万m由 组织供应。 (5)火工材料 已向 市 厂和 市 厂进行调查，两厂均可保证供应本工程的火工材料，两厂均有公路直通工地，运距分别为 km和 km。 (6)油料 由 市石油公司供应，经公路运至工地，运距 km。8.1.5.2 施工机械修配提示:本节主要阐明对施工现场附近城镇修配加工能力的调查资料。在初步设计阶段，受各种条件制约，进行此项调查工作有很多困难。并且，由于现今建设体制的变化，本项工作主要由承包商考虑。但在DL5021-93水利水电工程初步设计报告编制规程中有此项要求，必要又有条件的，可考虑进行此项工作。8.1.5.3 施工供电和供水 (1)施工供电 本工程施工用电高峰负荷约 万kW，施工用电由 电网供应。目前110kV线路已通至 县，220kV线路已通至 市，本电站建成后，送出工程将同上述两变电站相接。因此，本工程施工时可先架通由 县至工地的110kV线路，距离为 km，由 电网向工地送电， 电网系统完全可以保证本工程的施工用电需要。另外在工地还需设置一定容量的柴油发电机组，作为备用电源，同时解决筹建工程的施工用电问题。(2)施工供水 供水水源取自 江(河)水，经水质分析，水源对人体无害，对混凝土无浸蚀性，沿江城镇工业和生活用水均取自 江，河水可直接用于施工，经净化处理后可供应施工人员的生活用水。8.2 施工导流8.2.1 导流条件8.2.1.1 洪水特性坝址控制流域面积 km，根据 水文站 年的实测资料统计，多年平均流量 m/s，实测最大、最小流量分别为 m/s和 m/s，洪枯水位变幅 m。 月份为洪水期，其中 月份为主汛期，年最大洪水一般多在该时期出现。洪水由 形成。洪峰一般多呈 峰形，一次洪水过程约 d。 月次年 月份为枯水期。8.2.1.2 地形地质特点 坝址位于 地势 ， 两岸山体 。 坝址河床 ， 常水位河面宽 m，水深 m，主流偏于 左 岸，河床右侧为 岩石礁滩 、左侧为 ，地形较适合 和 导流方式。 坝址地层为 ，岩层走向 ，倾向 ，倾角 。河床覆盖层厚一般为 m，最深 m，覆盖层的空间展布有 特点，覆盖层渗透系数 m/d。提示：如采用隧洞导流方式，则应把沿洞线的地质条件阐述清楚。8.2.1.3 通航要求 江系 地区的 航道，上游 至坝址、再至下游 河段，航道等级分别为 级和 级，据 年的客货调查，年最高客、货运量分别为 万人次和 万t。因此，施工期应考虑通航要求。提示：各个工程的导流条件千差万别，本节可根据各工程的具体情况增减其内容。8.2.2 导流标准 工程为 等工程，主体建筑物为 级。按SDJ338-89水利水电工程施工组织设计规范，导流建筑物为 级，设计洪水标准当采用土石围堰时，重现期为 年一遇，当采用混凝土围堰时，重现期为 年一遇。本工程采用 围堰，考虑 ，选用 年一遇洪水设计，相应流量 m/s。提示：采用过水围堰时，过水围堰的挡水标准根据基坑工作量和工期要求，按过水次数统计和工期损失分析选定，并进行各级流量的比较。过水围堰过水时的洪水标准根据围堰级别按SDJ338-89表2.2.2选定。采用围堰挡水发电时，围堰的挡水标准根据围堰的高度、所拦蓄的库容以及挡水年限分析研究确定。 坝体拦洪渡汛标准，按施工期各年坝体上升高度、拦洪库容及对下游的影响等因素，按照SDJ338-89分别确定如下。 坝体上升至高程 m，相应拦洪库容 亿m，渡汛洪水标准选用 一遇，相应流量 m3/s； 坝体上升至高程 m，相应拦洪库容 亿m，渡汛洪水标准选用 一遇，相应流量 m3/s。8.2.3 导流方式8.2.3.1 导流方式选择 根据地形地质条件，水文特性及工程总体布置，施工导流研究了 分期导流、明渠导流、和 等 个方案，各方案的比较指标见表8.2-1，其布置方式、导流程序、施工总进度规划及施工期通航措施简述如下： 方案1，采用 期的分期导流方式，第一期围 岸 坝段、第二期围 岸 坝段， ； 方案2，采用 岸明渠导流方式，在 坝段布置导流明渠， ； 方案 ，采用 导流方式， 。提示:简述各方案的布置，导流程序，从导流工程量、施工条件、施工进度、施工期通航等方面，说明各方案的优缺点和综合比选情况。列出各方案导流工程量及水力学指标，阐明推荐方案的理由。 综上所述，经技术、经济综合比较，选定 方案。表8.2-1 各方案技术经济比较表项目单位方案1方案2上游水位m下游水位m上堰高度m下堰高度m工程量土石方明挖万m石方洞挖万m混凝土万m土石填筑万m钢筋t钢材t锚杆, mm,L= m根 灌浆m围堰拆除：土石万m 混凝土万m导流工程造价万元施工进度最大开挖强度万m/月最大浇筑强度万m/月主体工程工期年首台机组发电工期年总工期年8.2.3.2 选定方案的导流程序和布置提示：详细叙述选定方案的导流程序和建筑物布置、水力学指标、工程量及主要控制进度，必要时附选定方案的导流整体模型试验成果。本范本以分期导流方案为代表进行叙述。选定方案采用 两段两期的分期 导流程序。根据坝址的地形地质条件、水文特性及工程总体布置，经过第一、二期导流与施工期通航的综合分析比较，第一期纵向围堰布置在河床 右 侧 礁滩边缘 ，其轴线通过 坝段。第一期围 右 岸的 坝段及 坝后厂房 。在 坝段设置 个 m m 形式的导流底孔(缺口或疏齿)，作二期导流用。底孔进、出口底板高程 m，呈 布置；在 坝段布置 临时船闸 供二期通航。一期由 左 侧束窄河床泄流和通航，河床断面束窄率 ，设计流量 m/s时束窄河床断面平均流速 m/s，上、下游水位分别为 m和 m。第二期围 左 岸的 坝段，由 右 侧的底孔(缺口或疏齿)泄流， 临时船闸 通航，导流设计流量 m/s时，上游水位 m，下游水位 m。后期坝体上升至高程 m，渡汛洪水标准选用 年一遇，相应流量 m/s，此时由 泄洪，上游水位 m，下游水位 m。第 年 月在 右 岸 礁滩上 开始修建一期围堰，第 年 月第 年 月进行基坑开挖，第 年 月开始浇筑混凝土，第 年 月坝体浇至高程 m以上，此时，基坑内设置的 导流底孔【/缺口/疏齿】 和 临时船闸 已具备运行条件；第 年 月进行二期 主河床 截流， 并修建二期围堰， 月份进行基坑抽水， 月份进行基坑开挖， 第 年 月开始浇筑混凝土，第 年 月坝体浇至拦洪渡汛水位 m以上，第 年 月两岸坝体均浇至坝顶高程 m，永久泄洪建筑已经形成，发电厂房的第1台机组基本安装完毕，第 年 月底孔下闸封堵，水库开始蓄水，经计算， d后水库可蓄至初期运行水位。第 年 月第1台机组 并网 发电，第1台机组发电工期 年 个月，总工期 年 个月。 选定方案的导流布置见附图 ，各期导流水力学指标及工程量见表8.22和表8.2-3，通航方式、通航保证率以及水力学指标见 表8.2-7表8.2-9及 水电站施工期通航专题报告 。表8.2-2 选定方案水力学指标表项目单位导流分期第一期第二期后期泄流方式导流流量m/s设计流速m/s上游水位m下游水位m上堰顶高程m下堰顶高程m上堰最大高度m下堰最大高度m表8.2-3 选定方案工程量表项目单位导流建筑物临时通航建筑物合计土石方明挖万m3石方洞挖万m3混凝土万m3土石填筑万m3钢筋t钢材t 灌浆m围堰拆除：土石万m3 混凝土万m38.2.4 导流建筑物设计8.2.4.1 导流挡水建筑物设计提示：导流挡水建筑物有围堰及其他建筑物。围堰种类繁多，型式各异，本节主要叙述围堰的布置、挡水流量与水位、水力学条件与地基条件，围堰的型式选择，围堰高度与断面尺寸，防渗防冲结构，地基防渗措施，接头处理等。 (1)一期围堰一期纵向围堰布置在河床 右 侧 礁滩边缘常水位以上，保证其在少用子堰的情况下有干地施工的条件 。礁滩宽 m，纵向长 m，枯水期 露出水面 。堰基岩石为 系 组 岩和 岩，岩性 ，抗压强度一般为 MPa，强风化深度 m，岩层走向 ，倾向 ，倾角 ，围堰地基 无 较大断层通过，堰基处理较简易。在纵向围堰结构型式选择时，根据 礁滩宽度 结合导流期围堰防渗和抗冲要求，拟定 围堰和 混凝土重力式 围堰进行比较，经综合分析，后者虽然 ，但有利于 而被选用。一期上、下游围堰结构型式经 围堰、 围堰和 围堰的比较，亦采用 混凝土重力式 围堰。 上、下游围堰顶高程分别为 m和 m，堰顶轴线长分别为 m和 m，最大高度分别为 m和 m，纵向围堰堰顶高程 m，轴线长 m，围堰高度 m。堰顶宽均为 m，堰体左、右侧坡比分别为 和 ，起坡高程分别为 m和 m。堰体混凝土强度等级采用 。堰基采用 方式进行处理，基岩与混凝土纯摩擦系数 ，抗剪摩擦系数 、 。围堰在各种工况下稳定和应力计算情况见表8.2-4。表8.2-4 围堰在各种工况下的稳定、应力计算情况表断面工况稳定应力KK，MPa,MPa (2)二期围堰二期上、下游围堰由于堰基覆盖层最大厚度分别为 m和 m，围堰结构型式以 围堰和 围堰为主进行比较，前者 后者 ，同时考虑 的要求，采用 土石 围堰。导流设计流量 m/s，经水库调峰后最大下泄流量 m/s，相应上、下游水位分别为 m和 m，上、下游围堰顶高程分别为 m和 m，堰顶轴线长分别为 m和 m，最大高度分别为 m和 m，堰顶宽度均为 m，堰体两侧坡比均设 级，其间马道宽为 m，迎水面和背水面堰坡坡比从顶到底分别为 和 。上、下围堰高程 m以下采用 塑性混凝土防渗墙 防渗，设计墙厚 m，轴线长分别为 m和 m，最大墙深分别为 m和 m，深入基岩 m，防渗墙总面积 m，设计渗透系数小于 cm/s；高程 m以上用 复合土工膜 防渗，堰体石碴和过渡料的设计容重分别为 kg/m 和 kg/m。堰体稳定采用 进行边坡稳定分析，采用 进行渗流计算。经分析计算，堰体边坡稳定最小安全系数为 ，大于规范规定的最小安全系数1.2；基坑渗漏量为 m/s，浸润线逸出高程 m，最大逸出比降为 ，小于本工程 试验临界比降的最小值，满足安全运行的要求。纵向围堰与临时船闸左导墙相结合，由上游导航墙，临时通航孔坝段，下游闸室和导航墙组成。采用 混凝土重力式 结构。大坝上、下游段堰顶高程分别为 m和 m ，建基面座落在 风化带的 限，最大围堰高度分别为 m和 m，轴线长分别为 m和 m，堰顶宽 m，堰体左、右侧坡比分别为 和 ，起坡高程分别为 m和 m。堰体混凝土强度等级采用 。堰基进行 处理；纵堰中段与 坝段结合，要求此坝段在二期围挡水渡汛前浇至上游堰顶高程以上。纵向围堰在各种工况下稳定、应力计算情况见表8.2-5。表8.2-5 纵向围堰在各种工况下的稳定、应力计算情况表部分断面工况稳定应力KK,MPa,MPa大坝上游段通航孔坝段大坝下游段 8.2.4.2 导流泄水建筑物设计提示：不同的导流方案其泄水建筑物各有不同，常见的有隧洞、涵管、明渠、底孔、缺口、疏齿等，下面以分期导流方案的导流底孔为代表叙述。