水利工程施工课程设计05.12

水利工程施工课程设计 松涛水利枢纽工程施工组织设计

原始资料与任务书

题 目：__________ 姓 名：__________ 学 号：__________ 指导教师：_________

兰州交通大学土木工程学院水利水电工程系

2013年3月

一、原始资料 1.水利枢纽的组成

松涛水利枢纽位于柳河干流上的松涛峡，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15万千瓦，发电的最低水位为500米，相应库容19.5亿米。

枢纽的右岸适当位置布置有排砂放空洞，可满足封孔蓄水期对游供水100米3／秒流量的要求。 枢纽各组成建筑物的工程量见表1。

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2.施工场地及运输条件

1．施工场地

坝址距下游的仙州市河道长约100公里，直线距离约50公里，坝址附近皆为高山峡谷地区。松涛峡长约12公里，上下游均有比较平坦的山间盆地，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1.7公里，坝区河床两岸山坡陡峻，成V字形。左岸坡度45°～80°，陡缓相间；右岸坡度60°～85°，两岸山顶均为黄土覆盖。

坝址河床高程一般为410米，枯水季一般水位为418米，河面宽50～60米，深化偏右岸，最深约10米。坝址左岸山峰起伏高出河面约150米以上。右岸坝头附近为一狭小丘陵阶地，高出河面约110米左右。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，高程560～580米。

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430～440米，沿柳河右岸距坝址约8公里的旧镇，附近有宽阔平坦的二级阶地。

坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游200米处的滑沟；右岸主要有坝址上游150米处的红柳沟，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70°～80°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2所示。

表2 各地段特性表

2．运输条件

仙州到松涛的公路线为六级公路，已建成通车，路线全长约50公里。对于水路交通，因柳河上游为峡谷，河窄水急，不能通行船只。有国家铁路干线通过仙州市，可沿柳河岸边进工地。

3.气候特征

表3 坝区1953～1988年气温（℃）特征

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3所示。

本地区雨量稀少，年平均降水量为330.1毫米，最大达471.9毫米，其中60～70％集中在7～9月，最大日降雨量为71.8毫米。最长一次降水延续时间4昼，最大一次降雨量为21毫米。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20毫米，积雪最大厚度为6厘米，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21.6日，土壤冰结深度约1米。

本地区降水统计资料如表4和表5。 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2～3个月。冬季

行凌初期，多为针状，薄片状冰化闭。流冰速度最大为1.45米／秒，最小为0.95米／秒。春季流冰多为坚硬冰块，冰厚一般为0.2米，最厚可达1米。流冰期一般无过大冰块下泄。

4．风向及风速

本地区春季多风，最大风速为17米／秒，风向多为东北向。

4.水文条件

柳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7～9月间。

坝址区实测最大流量为5640米3／秒，最小流量为205米3／秒，多年平均流量为830米3／秒；河水含沙量最大达5公斤／米3（7～9月），最小为0.01公斤／米3（1～2月）。峡内流速最大为7米／秒，最小为0.8米／秒。

其流量特征资料列于表6～表11。

表6 坝址水文站各月不同频率的瞬时最大流量（米3／秒）

表7 坝址水文站不同频率的月平均流量（米3／秒）

表11 各种频率洪水过程数据表

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。柳河流向，在坝址附近转为S260°W，河谷呈弯曲形。河谷两岸变质岩顶板出露标高，左岸约520米，右岸约515米。在标高515米时，谷宽约135米，坝址左右岸基岩上直接为黄土覆盖。

坝址区及上下游河床覆盖层厚5－12米。表面0.3米左右为黄土覆盖，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10米，覆盖层厚10－12米，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1000～1200公斤／厘米2，角闪片岩极限抗压强度为900～1200公斤／厘米2。

坝址右岸距河边480米处，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70°～80°交角。

此坝址处水文地质情况，地下水属裂隙补给水，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432～446米，单宽涌水量一般为3升／分，最大为120升／分，随岩石裂隙发育程度、联通情况和深度而变化。

松涛是地震波及区，据上级主管部门提出的松涛水利枢纽地段的地震基本烈度为7度。

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，各料物主要特征见表12、表14。

7.坝体混凝土主要特征

坝体混凝土的设计龄期为90天，水工设计中内部混凝土用100，外部混凝土用150。总混凝土用量比为0.75比0.25。

坝体混凝土的配合比见表15。 混凝土的容重为2400公斤／米。

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＃

混凝土的热学指标及各种材料的热学性能见表16～表17。

表16 混凝土的热学指标

表17 混凝土各材料的比热

混凝土采用600＃纯熟料水泥，水泥最终水化热为67大卡／公斤，水泥放热速率m=0.384／天。 地方工业、住宅、卫生福利和劳动力来源仙州市，有些地方工业可以利用，这些地方工业可考虑在施工期间委托进行部分加工和修配工作。

坝区附近村镇不多，且民房数量不多，只能在明坝村和李家台村用少量民房作为工人临时住宅。而其它福利设施及住宅需要建设。

施工期间大批的生活物资和粮食、燃料、日用品等，均需从仙州市运来，当地只能解决副食品和部分粮食等供应。

施工期间施工队伍由公开招标选定。

施工用电：初步估计仙州市可供应量最高负荷约1.2万千瓦。

坝址区地下水硫酸根（SO-2）含量约2000～3000毫克／升，对一般水泥有硫酸盐侵蚀性。因此基4

础混凝土有抗硫酸盐侵蚀的要求，铝酸三钙的含量应小于5％。地下水不宜作为工程用水和生活用水。河水除含沙外，无其它杂质，经沉淀处理后可作为工程和生活用水。 注：其余资料见文件“松涛水利枢纽资料汇编”。

二、松涛水利枢纽资料汇编

表1 主要水工建筑物的组成和工程量表

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表4

坝区1952～1988年各月降水量（毫米）

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表9

不同施工期各种频率的最大流量（米3／秒）

表10 水位库容关系表

表12 各砂料场的颗料组成及物理性质表

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表13 卵砾石料场天然级配及物理性质表

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表14 各料场基本特性表

表15 混凝土配合比

三、《水利工程施工》课程设计任务书

——松涛水利枢纽工程施工总进度网络计划编制

1．课设目的：

在巩固所学基础知识和专业知识的前提下，运用现代组织管理工具——网络计划技术，对松涛水利枢纽的施工进度进行安排，从而进一步了解水利水电工程各项目之间的项目关系，综合掌握水利水电工程施工的全貌，培养统筹全局的观念，为今后的施工组织设计工作打下良好的基础。 2．课设任务及步骤：

编制松涛水利枢纽工程施工总进度网络计划 （1）收集基本资料

包括：工程概况、水文、气象、建材、地质等资料。 本次课设该步骤已经不必了，见大家手里的课设基本资料。

（2） 列工程项目

松涛水利枢纽系一级建筑物，由河床重力坝、右岸砼重力坝、溢洪道、右岸土坝、坝后式厂房等建筑物组成。平面布置见所给结构图。

对于这种堤坝式水利水电枢纽，其关键工程一般位于河床，这时施工总进度的安排应以导流程序

为主线，即以施工导截流、大坝岩基开挖及处理、砼浇筑、拦洪渡讯、封堵蓄水、发电为主线，列工程项目表。

1． 准备工程

2． 施工导截流工程

采用全段围堰，全年挡水，隧洞导流

2.1 导流隧洞开挖和衬砌

2.2 图示戗堤预进占（利用隧洞开挖料） 2.3 截流（指合龙、闭气） 2.4 土石围堰加高培厚 2.5 基坑排水 2.6 隧洞封堵 2.7 蓄水

2.8 围堰拆除 3. 大坝工程

3.1 河床重力坝坝基（肩）土方开挖 3.2 河床重力坝坝基（肩）石方开挖 3.3 河床重力坝基础帷幕灌浆 3.4 河床重力坝砼浇筑 3.5 河床重力坝接缝灌浆 3.6 右岸砼重力坝土方开挖 3.7 右岸砼重力坝石方开挖 3.8 右岸砼重力坝砼浇筑 3.9 右岸砼重力坝帷幕灌浆 3.10 右岸砼重力坝接缝灌浆 3.11 溢洪道土方开挖 3.12 溢洪道石方开挖 3.13 溢洪道堆砌石填方施工 3.14 溢洪道砼浇筑

3.15 溢洪道接缝止水 3.16 右岸土石坝土方开挖 3.17 右岸土石坝填筑 4．厂房工程

4.1 厂房基础石方开挖

4.2 厂房基础砼浇筑

4.3 1＃机组安装 4.4 2、3机组安装 4.5 开关站土石方开挖 4.6 开关站砼浇筑 4.7 开关站设备安装 5．收尾工作 （3）草拟各项工程的进度

重点说明

1）坝基开挖

2）大坝混凝土施工技术

3）电站、厂房进度

4）发电必备条件

一定要抓住关键，合理安排，分清工程主次。

正如前面所提及，应以施工导流为主线，将施工导截流、封堵蓄水、发电等控制性工程的进度安排落实，其中包括相应的准备、收尾工程、辅助工程的进度，构成整个工程进度计划的骨干，再将不直接受控制约束的其他工程项目配合安排，即可构成整个工程枢纽的施工总进度计划。

在进度安排时，有以下几个问题需特别注意： 1）大坝坝基开挖是水利水电工程中比较艰巨的项目，对施工进度的影响也很大

2）砼浇筑何时进行，大坝砼施工进度，受砼系统投产和基础开挖及处理的速度控制，一般是在开挖完成大部分工程量之后，砼系统已能投产的情况下开始浇筑，尽可能使开挖和浇筑搭接时间不要太多。

3）发电应具备的条件：

①大坝全线上升到拦洪高程以上，并能起整体挡水作用，其中特别值得注意的是接缝灌浆的时间不能延迟，以免影响坝体拦挡洪水

②根据蓄水计划确定底孔封堵时段，最好将底孔封堵安排在枯水期末，并在泄洪建筑物建好后进行。

③机电设备已安装妥当，并进行了试运转，同时输变电系统已经相应完工，可以正式发送电。

大中型水利水电工程建设，一般分为四个阶段

1.工程筹建期：业主单位负责筹建对外交通、用电、通讯、征地、移民、招投标等

总 2.主体工程开工

工 ＋

期 3.第一台机组发电（或工程开始收益） ＋

4. 工程竣工 施工总进度一般按指令性工期或合理性工期编制。 （ⅰ）固结灌浆和接触灌浆

＃

＃

对于砼坝，一般在地基开挖后并浇筑几层砼后进行，先进行接触灌浆，而后进行固结灌浆，同砼浇筑平行交叉进行。

在编制控制性进度时，可不考虑占用直线工期，但由于灌浆与砼施工有一定干扰，故砼的浇筑速度较正常情况下略有降低。 （ⅱ）帷幕灌浆

砼坝（或建在岩基上的粘土心墙坝）一般在廊道或灌浆洞内进行帷幕灌浆，基本上不受气候

和洪水的影响，与大坝施工干扰较小，均可均衡安排其施工进度。安排帷幕灌浆的进度，应首先分析工作面上可能布置的灌浆机械，根据地质条件和钻灌方法，拟定台班产量定额，再根据设计的灌浆工作量分析所需工期。所有帷幕灌浆一般均应安排在水库蓄水以前完成。应妥善安排厂房砼浇筑和机电安装工程施工，避免或减少相互干扰，与第一台机组发电有关的砼应优先安排浇筑。

大中型水利水电枢纽工程参考工期

砼衬砌进度与施工程序有关，当隧洞断面能满足开挖和砼衬砌平行作业时，衬砌占用直线工期较少，一般安排滞后开挖3～4个月，如不能平行作业，则须在开挖完成后进行衬砌。

（2）（ⅰ）砼坝施工进度的特点：

①受气温条件的影响（高温、骨料降温、砼散热、寒冷及冬季暖棚）

②砼一般用柱状块浇筑，层与层之间，因温控要求严格，应有一定的间歇时间， 特别是基础层，由于基础约束的影响，薄而温控严，成为施工进度制约的一大 因素。

③相邻高差控制严格，坝体的二期冷却和接缝灌浆，是影响砼坝施工进度的一个 重要因素

④坝内设置引水系统和泄洪建筑，埋设件多，孔洞多，廊道多，施工干扰大

（2）（ⅱ）

①封孔前，最迟下一个汛期前，大坝浇筑至溢洪堰顶以上。

②水库蓄水后，一般情况下，库水位不再降至死水位一下，故在底孔封堵后的下一个汛期到来前，坝体接缝必须灌至死水位以上，接缝灌浆时坝体高程应满足接缝灌浆的要求。

③设有电站进水口的坝段，应在机组投入发电前3～6个月达到坝顶高程，以便进行进水口闸门和启闭机的安装。

（2）（ⅲ）坝体接缝灌浆进度

大坝在挡水之前，应进行接缝灌浆，使坝结成整体

①灌浆时段应选择在冬季或春季的低温时段，同时须待砼温度冷却到设计的灌浆温度时才允许灌浆；

②水库蓄水前，至少应将死水位一下的接缝全部灌完；

③各时段灌浆高程，应结合施工期坝前可能出现的最高水位进行研究，每年汛前，灌浆达到的高程，应能满足坝体稳定和应力的要求；

④灌浆时本层以上至少有9m厚的压重层，压重层也应达到设计要求的温度。 (3)发电厂房和安装工程的施工进度

发电厂房（主厂房，副厂房，开关站）在一般情况下，主厂房是控制直线工期的关键项目， 副厂房和开关站可同主厂房同时进行施工。其施工程序一般如下：

★安排施工进度的一般方法：

首先，分析控制直线工期的厂房地基开挖，主厂房下部混凝土，上部混凝土和水轮发电机组安装 的工期，而后根据厂房的布置特点和施工的总进度要求，安排全部厂房的控制性进度，使之互相衔接合理。

（4）落实、平衡、调整、修正计划

分析论证所拟订进度是否切合实际，各项进度之间是否协调，研究主体工程的工程量，是否大体平衡，

进行平衡工作。

在实际编制时，应将各个部分联系起来，经过几次反复调整，大体上依照上述程序来编制施工进度计划。

（5）计算时参，绘制网络图

前面所得进度，即时参计算中最基本的数据；工序的延续时间，记为ti-j 时参计算公式及步骤如下：

A..事件（结点）的时间参数

A1.事件最早时间（earlist time）TF(i)是以该结点为开始电的个工序最早可能开始的时刻

总开工结点：TE(i)=0

其它结点：TE(j)=max［TE(i)+ti~j］

ti

；i是以j为完工结点的工序开工结点 i（i和j相关联）

计算原则：由总开工结点开始由左向右，正向计算。

（ti~j：i~j工序的持续时间）

总完工结点：TE（n）就是工程项目最早可能完成时间 A2.事件的最迟时间（lastest time）：TL（i）是指在保证总工期TE（n）的前提下，以事件i为完成

时间的各个工序最迟必须完成的时刻，由结点n向结点1逆箭头方向计算。

总完工结点：TL(n)=TE(n)

其它结点：TL（i）＝min［TL（j）－ti·j］

j

B．工序的时参计算

B1 工序的最早开始时间：Ti~j就是它的所有紧前工序全部完成的时刻

ES

Ti~j＝ti ； ES(i,j)=TE(i)或ES(i,j)=max［ES（h，i）＋ti－j］

h

ESE

h为工序i－j的紧前工序的开始结点 B2 工序的最早完成时间：Ti~j

EF

Ti~j=Ti~j+ ti－j ； EF(i,j)= ES(i,j)+ ti－j

B3 工序的最迟完成时间：Ti~j

LF

EFES

Ti~j＝tj ；LF(i,j)=TL(j)或LF(i,j)=min［LF（h，i）＋ti－j］

k

LFl

k为工序i－j的所以紧后工序的完工结点

B4 工序的最迟开始时间Ti~j

Ti~j＝Ti~j－Ti~j； LS(i,j)=LF(i，j) －ti－j

★ 网络计划中各工序间的逻辑关系是根据工程的项目的实施程序、工艺要求和组织结构确定的。在网络图上形成的相互关系只是在一起的长短不一的线路，为了保证按期完工，有的程序比较缓，有的程序比较紧，工序的时差反映了工序的松紧缓急程度。

★ ★一个工序的完成时间只要不迟于其紧后工序的最早开始时间，就不会影响紧后工序。

C 工序的时差计算

C1工序的总时差（total float）Fij不会影响总工期的最大时间延误值

T

LS

LF

LS

Fij＝Tij－Tij＝tj－tj－Ti~j

TLFEFLE

TF(i,j)= LF(i,j)+ EF(i,j)= LS(i,j) －ES(i,j) 在TL（n）= TE（n）的前提下 LF(i，j) EF(i,j) TF(i,j) 0

C2工序的自由时差（free float）Fij不影响后续工作的最大时间延误值 Fij＝tj－ti－Ti~j

T

E

F

E

FF(i,j)=

min

k

［ES（j，k）＋ti－j］－EF(i,j)

小结

计算步骤： 1．结点时参

a）正向计算TE(i)

b）逆向计算TL（i） 2..工序时参 a）求ES(i,j) b）求EF(i,j) c）求LF(i，j) d）求LS(i,j) 3.工序时差

4.找出关键线路，绘制网络图

3．成果

（1）说明书一份（10页左右）

要求用图表和文字正确表达设计的依据、方法、意图和成果，文字叙述简练，字迹工整，段句分明，设计说明书中，一般只列出设计计算重要成果和分析结论。

参考：第一节 基本资料

第二节 列出工程项目

第三节 时间参数计算，工期的确定，时参，网络图

（2）1张，网络进度图，计算机出图，规格：50×75cm

力、物力、财力等资源控制条件，以及能否以最小的消耗取得最大的经济效果，这就要对初始方案进行调整优化。

1.工期调整

1）.当规定工期大于计划工期时，应放缓关键线路上各项目的延续时间，以减少资源消耗

强度

2）.当规定工期小于计划工期时，应紧缩关键线路上各项目的延续时间

放缓和紧缩的数值，应视项目的具体施工条件确定。如果紧缩时间到极限状态仍不能满足规定工期的要求，则应改变项目的安排，改变施工方案或改变规定的工期。

水利水电工程的总进度安排，不仅受总工期的控制，还受水文条件、导流方案、发电运行等要求的控制。这时应使网络计划从开工到完工分段设置控制节点，逐段满足工期控制要求，逐段检查调整，知道工期的各控制节点都符合要求为止。 3）资源强度控制：使其平均

4）工期、费用的优化：在工期和资源没有限制要求时，选择一个工程总费用最低的优化工期