1、水利工程施工組織設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)土石壩施工組織設(shè)計(jì)華北水利水電學(xué)院二零一一年十二月十七日第一章基本資料 3第二章施工組織設(shè)計(jì) 7第一節(jié)施工導(dǎo)流 7第二節(jié)施工進(jìn)度計(jì)劃 9第三節(jié)壩體填筑強(qiáng)度 11第四節(jié)開挖運(yùn)輸方案 14第五節(jié)機(jī)械配套計(jì)算 16參考資料 20第一章 基本資料1工程概況西安市黑河引水工程金盆水利樞紐位于西安市周至縣黔江河干流峪口以上 1.5km 處，東 距西安市約86km,北距周至縣城約14km樞紐是一項(xiàng)以向西安市供水為主、兼顧灌溉、結(jié) 合發(fā)電、防洪等綜合利用的大型水利工程。水庫總庫容為2億m,有效庫容1.774億m。工程建成后每年可向城市供水 3.05億m3，提供農(nóng)業(yè)灌溉用水1.23億

2、n3，灌溉農(nóng)田37萬畝。 電站裝機(jī)容量20MW，多年平均發(fā)電量7308萬kW- h。樞紐屬U等大（2）型工程，由粘土心墻砂礫石壩、左岸泄洪洞、右岸溢洪洞及引水 洞、壩后電站等建筑物組成。大壩為 1 級(jí)建筑物。樞紐設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 500年一遇，相應(yīng)洪 峰流量為 5100m3/s ，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 5000 年一遇，相應(yīng)洪峰流量7400m3/s ，保壩洪水為10000 年一遇，相應(yīng)洪峰流量為 8000m3/s 。樞紐區(qū)地震基本烈度為 7 度，大壩設(shè)計(jì)地震烈度 為 8 度。2壩體設(shè)計(jì)1 ）大壩壩頂及壩坡設(shè)計(jì)大壩壩頂高程600m頂寬11m壩頂長440m設(shè)計(jì)壩基最低開挖高程 466n,設(shè)計(jì)最大 壩高13

3、4m實(shí)際開挖高程472.5m,最大壩高127.5m。壩頂上游側(cè)設(shè)置1.2m高的混凝土防 浪墻，墻頂高程601.2m，防浪墻底部深入心墻。大壩上游壩坡坡比為1: 2.2，高程在565m及 515m各設(shè)一戧臺(tái)，寬度分別為3m和5n， 下游壩坡坡比為1: 1.8，高程在570m 540m和510m各設(shè)一戧臺(tái)，寬度依次分別為 2m 3m 3m。在下游壩坡設(shè)置貼坡式上壩道路，道路寬 12m，貼坡比為1: 1.5。上游高水圍堰和下游低水圍堰采用與壩體結(jié)合方式布置。高水圍堰堰頂高程527m上游坡比為1: 2.5，高程在517m處，設(shè)15m寬的馬道，下游坡比為1: 2。下游圍堰兼作壩體 排水棱體，堰頂高程49

4、3.5m,外坡比為1: 1.8，內(nèi)坡比為1: 1.2。壩殼采用下游河床砂卵石填筑，排水棱體采用堆石填筑。大壩橫剖面見圖 2。2 ）心墻設(shè)計(jì)心墻頂高程598m，頂寬7m。河床段心墻坡比為1: 0.3，考慮到由于岸坡對(duì)心墻沉降的 約束，在縱向心墻也會(huì)出現(xiàn)拱效應(yīng)現(xiàn)象，給抗?jié)B帶來不利影響，為了提高岸坡段心墻的抗?jié)B 能力，將兩岸坡段坡比由 1: 0.3 變?yōu)?1: 0.6。為提高心墻在兩岸坡適應(yīng)變形的能力，在心墻底部鋪設(shè)厚2m左右的高塑性土，采用粘粒含量較高的土填筑，填筑干密度為1.66g/cm3，填筑含水量為20.2%23%3 ）反濾層設(shè)計(jì) 從壩料的級(jí)配過渡及變形模量過渡考慮，在心墻上下游均設(shè)置兩道反

5、濾層，第一層為粒徑小于5mm的砂反濾層，第二層為粒徑小于 80mm的混合砂礫料反濾層。下游的砂反濾層水 平寬度為2m混合料反濾層水平寬度為 3m上游的砂反濾層水平面寬度為 1m混合料反濾 層水平寬度為2m4 ）大壩填筑方量大壩總填筑方量為771.6萬m,其中心墻土料158萬m,反濾料29萬m,壩殼砂卵石 料 584.6 萬 m。3. 壩址地形地質(zhì)情況壩址位于金盆古河道出口至藺家灣 S形河道腰部，距峪口約1.5km。壩址地形為不對(duì)稱 的V形谷。右岸山體高程約823m邊坡為30050°。左岸是現(xiàn)代河谷與古河道間長約800m正常水位處寬度為270m的單薄山梁，河道一側(cè)山坡坡度在 520左右

6、。壩址區(qū)內(nèi)出露的基巖為前震旦系寬平群大鎮(zhèn)溝組變質(zhì)巖。巖性主要為云母石英片巖、綠 泥石片巖、鈣質(zhì)石英巖以及后期沿?cái)鄬尤肭值氖r脈、云煌斑巖脈、斜長斑巖脈。在地形 較平緩的山坡、河谷階地廣泛分布著第四系松散堆積物，巖性主要為碎塊石、碎石質(zhì)壤土、 砂卵石等。壩址位于西駱峪田峪背斜的南翼，巖層走向近東西向，傾向上游。由于主要受南北向 壓應(yīng)力作用，東西向的構(gòu)造斷層裂隙發(fā)育。在壩址區(qū)的斷層構(gòu)造有80多條，主要為層間擠壓的逆斷層。壩址區(qū)以近南北向的裂隙構(gòu)造發(fā)育。河床部位巖體全強(qiáng)風(fēng)化帶較薄，一般厚 5m左右。兩岸全強(qiáng)風(fēng)化帶較厚，一般厚 520m4. 氣候特征：1）氣溫，多年實(shí)測(cè)資料分析，見表 1,年平均氣溫

7、9.6 C。表1月份123456789101112月平均-6.5-1.65.512.017.421.022.921.516.410.11.8-5.32）降水，多年實(shí)測(cè)資料分析見表 25. 料場(chǎng)分布1）心墻土料場(chǎng)。在各設(shè)計(jì)階段，對(duì)心墻土料的勘探試驗(yàn)進(jìn)行了大量的工作，先后完成 了金盆、武家莊、永泉、毛家灣、田家溝等料場(chǎng)的勘探工作，根據(jù)勘探試驗(yàn)成果選定了金 盆、武家莊、永泉三個(gè)料場(chǎng)，對(duì)選定的三個(gè)料場(chǎng)在初查的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步做了詳查。金盆料場(chǎng)位于黑河左岸上金盆古河道內(nèi)，屬水庫淹沒區(qū)，武家莊料場(chǎng)位于金盆東北邊緣 的山坡上，永泉料場(chǎng)位于金盆西北周城公路之西的山坡上。三個(gè)料場(chǎng)土料普遍存在的問題是 天然含水量偏

8、高，土料均需要翻曬后方可上壩。月份123456789101112全年（天數(shù)）月5mm以下4.32.35.78.7151712149.772.76104.3平510mm000011.73421.70012.31015mm000000.30.7210.3004.3均1520mm0000000.710.70002.3天2030mm0000000.30.30.70001.7數(shù)30mm以上0000000.300.30000.7初設(shè)階段在考慮土料的物理力學(xué)指標(biāo)，特別是土料的擊實(shí)性能及天然含水量、儲(chǔ)量等因 素后，本著盡量少占用耕地、減少征地、增加庫容的原則，確定心墻填筑以金盆料場(chǎng)為主料 場(chǎng)，武家莊料場(chǎng)作為輔

9、助料場(chǎng)，永泉料場(chǎng)為備用料場(chǎng)。施工單位于截流前進(jìn)行了金盆料場(chǎng)土料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)翻曬時(shí)，土料結(jié)塊 難以粉碎，土塊外干內(nèi)濕，在碾壓后的土層中，發(fā)現(xiàn)夾有碎土塊，土層在碾壓過程中發(fā)生剪 切破壞。經(jīng)研究，決定將金盆料場(chǎng)轉(zhuǎn)為備用料場(chǎng)，加緊對(duì)武家莊、永泉料場(chǎng)的復(fù)查和碾壓試 驗(yàn)工作，同時(shí)盡快尋找新的土料場(chǎng)。在綜合考慮了土料性質(zhì)、儲(chǔ)量、運(yùn)距、天然含水量等因素后，選擇養(yǎng)麥窩、猴子頭、上 黃池、鐘樓山、武家莊料場(chǎng)I區(qū)、U區(qū)土料及金盆料場(chǎng)含礫土作為心墻土料，所選用的料場(chǎng) 土料從顆分看，絕大部分為粉質(zhì)粘土，少部分為重粉質(zhì)壤土。上述料場(chǎng)存在的問題為天然含水量偏高需翻曬，儲(chǔ)量均較小，場(chǎng)地面積小，土料翻曬強(qiáng) 度低。

10、2 ）土料的壓實(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表3土料最大干密度和最優(yōu)含水量土料干法制樣濕法制樣p max(g/cm )3 op(%)p ma)(g/cm )3 op(%)獅子頭1.70018.8養(yǎng)麥窩1.72018.81.68020.2武n1.70519.21.67921.0上黃池1.71419.31.67420.9鐘樓山1.69719.01.67519.7土料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)采用英格索蘭 17.6t自行式凸塊振動(dòng)碾和氣胎碾進(jìn)行，四個(gè)料場(chǎng)的試 驗(yàn)結(jié)果見表4。表4土料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)成果土料名稱壓實(shí)干密度含水量鋪土厚度碾壓方式及遍數(shù)備注(g/cm3)(%(cm)獅子頭1.70017.621 22凸塊8遍，氣胎4遍蕎麥窩1.

11、72618.825 27凸塊8遍，氣胎4遍武n1.72019.925 30凸塊8遍12遍后，局部剪切破壞上黃池1.69018.623 25凸塊8遍8遍后，個(gè)別地方剪切破壞考慮到黑河大壩的壩高和重要性，以及土料壓實(shí)性能的不均勻性和碾壓機(jī)具壓實(shí)功能較大，土料的設(shè)計(jì)干密度為 1.68g/cm3,同時(shí)，規(guī)定土料的壓實(shí)系數(shù)不小于0.99，這樣可以避免壓實(shí)性能好的土料得不到充分壓實(shí)。3 )砂卵石設(shè)計(jì)干密度壩殼砂卵石料采用黑河大橋下游0.56km范圍內(nèi)的河床砂卵石。根據(jù) SDJ18-84碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范及SDJ10-78水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，砂卵石水上部分的填筑相對(duì)密度為0.7，水下部分的填

12、筑相對(duì)密度為0.8。在考慮了料場(chǎng)砂卵石料含礫量的分布范圍后，確定砂卵石的設(shè)計(jì)干密度為2.33g/cm3, Dr=0.7，干密度為 2.24g/cm3,Dr=0.8。項(xiàng)目料場(chǎng)含水量自然土干容重(t/m 3)松土折自然土系數(shù)設(shè)計(jì)干容重丫 d (t/m )粘性土16%1.450.861.68砂礫料5%1.650.712.33砂礫料5%1.650.732.24反濾料5%1.650.712.336.開竣工要求：1998年10月開工，2001年12月竣工。說明：在本次設(shè)計(jì)中要考慮準(zhǔn)備工作、基礎(chǔ)開挖與處理，考慮導(dǎo)流時(shí)段對(duì)壩體上升的要 求(即攔洪渡汛、施工進(jìn)度計(jì)劃安排)。要求同學(xué)們編制施工進(jìn)度計(jì)劃及總布置。7

13、.水文資料可采用的水文資料 如下：G=0.63,Cs=3; Xp50=3557.69 ni/s , Xp1°°=4096.65 ni/s, 人200=4628.03 m3/s, X p2°=2846.66 m3/s。第二章施工組織設(shè)計(jì)第一節(jié)施工導(dǎo)流初擬導(dǎo)流方案選擇導(dǎo)流方案時(shí)考慮的主要因素：水文條件、地形條件、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、水工建筑物的形式及施工期間河流的綜合利用、施工進(jìn)度、施工方法及施工場(chǎng)地布置等。本次設(shè)計(jì)根據(jù)已有的樞紐布置圖，分析其地形、地質(zhì)及水工建筑物布置，考慮到左岸有泄洪洞，右岸有引水洞，初擬采用全斷面圍堰隧洞導(dǎo)流方案。二、導(dǎo)流隧洞設(shè)計(jì)1、確定初期導(dǎo)流

14、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)由基本資料知該樞紐n等大（2）型工程，圍堰高程在1550m之間，可確定導(dǎo)流建筑物為 4級(jí)建筑物，查導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)，可知該土石圍堰導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為1020年，本次設(shè)計(jì)采用20年一遇，由基本資料知導(dǎo)流流量為 Q=2846.66rr/s。2、導(dǎo)流隧洞半徑的確定由大壩標(biāo)準(zhǔn)斷面圖可知上游圍堰擋水位高程為517m下游圍堰高程為493.5m，由圍堰為4級(jí)建筑物，查表2-1可知圍堰安全超高為0.5m。表2-1不過水圍堰堰頂安超高下限值（m圍堰型式圍堰級(jí)別IV - V土石圍堰0.70.5砼圍堰0.40.3下游圍堰堰頂咼程由（2-1 ）式確定Hd = hd+hn+ S式中Hd 下游圍堰高程（mhd 下

15、游水位高程（m hn -波浪爬咼，本次設(shè)計(jì)不考慮安全超高，0.5m由（2-1 ）式可得 hd = Hd hn-S =493.5-0.5=493m全段圍堰隧洞導(dǎo)流，泄流量按有壓流考慮，按（2-2）式計(jì)算，Q=3 J2g H式中Q=t流流量 H上下游水位差， H= hn hd卩淹沒系數(shù)，0.680.75本次設(shè)計(jì)取0.723導(dǎo)流隧洞斷面面積，mQ2846.662由（2-2 ）可得 3 =187.4mV2g H<2 9.81 24隧洞斷面型式取決于地質(zhì)條件，隧洞工作狀況及施工條件，常用的有圓形、馬蹄形、方圓形，本次設(shè)計(jì)采用圓形斷面，則有3= ( = ；-_=15.45m3.143. 導(dǎo)流隧洞長度

16、的確定導(dǎo)流隧洞的布置，取決于地形、地質(zhì)樞紐布置以及水流條件等因素，應(yīng)布置在地質(zhì)條件 良好的山體中，洞軸線宜按直線布置，如有轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑不小于5倍洞徑或洞寬，轉(zhuǎn)角不宜大于60°,彎道首尾應(yīng)設(shè)直線段，長度不應(yīng)小于35倍的洞徑或洞寬，進(jìn)出口引渠軸線與河流主流方向夾角宜小于30°,隧洞進(jìn)出口位置應(yīng)保證水力學(xué)條件良好，力求水流順暢，出口水流應(yīng)與下游河道平順銜接，與土石壩下游壩腳及其建筑物保持足夠距離，防止沖 刷，距離圍堰應(yīng)大于50m本次設(shè)計(jì)隧洞在擋水時(shí)為導(dǎo)流隧洞，當(dāng)壩體開始擋水時(shí)為泄洪隧洞，作為泄洪隧洞時(shí)采 用龍?zhí)ь^形式進(jìn)水口，轉(zhuǎn)彎半徑取7.8b=7.8 X 15.45=121m

17、。轉(zhuǎn)角取55°，進(jìn)出口引渠軸線與河流主流方向夾角取 35°,隧洞由進(jìn)口直線段，轉(zhuǎn)彎段，出口直線段三部分組成，各部 分長度如下：進(jìn)口直線段 L1=7.1 X 55=390.5m55圓弧段 L2= nX 12仁58.05m360出口直線段 L3=7.1 X 55=390.5m則隧洞總長 L=L1+L2+L3=390.5+ 58.05 + 390.5=839.05m隧洞開挖斷面面積為 187.4m2,查水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)指南可知水平隧洞掘 進(jìn)面砼襯砌進(jìn)度為50100m3月，本次設(shè)計(jì)采用四個(gè)斷面掘進(jìn)，取每個(gè)工作面的掘進(jìn)速度為 80rV月，則隧洞開挖所需的天數(shù)為T=L =839

18、.05=2.6個(gè)月?？紤]到隧洞襯砌完，砼需4 80320要28天得養(yǎng)護(hù)，所以最終確定隧洞斷面過水需4個(gè)月以后才可以。第二節(jié)施工進(jìn)度計(jì)劃本工程從1998年10月開工，到2001年12月結(jié)束，總工期38個(gè)月。大中型水利水電工程建設(shè)，施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定劃分四個(gè)階段，包括工程籌備期，工 程準(zhǔn)備期，主題工程施工期和工程完建期，但并非所有工程的四個(gè)階段均能截然分開，某些 工程的相鄰兩個(gè)階段工作也可以交錯(cuò)進(jìn)行。工程施工總工期為工程準(zhǔn)備期，主體工程施工期及工程完建期三者之和，工程籌建期不 計(jì)入總工期。結(jié)合所給資料，初步擬定進(jìn)度計(jì)劃， 1998年10月1999年3月為施工準(zhǔn)備期，包括進(jìn) 壩公路的修筑，掘進(jìn)設(shè)備

19、的運(yùn)輸，臨時(shí)設(shè)施的建造等； 1998年 11 月份正式進(jìn)行導(dǎo)流隧洞的 開挖，導(dǎo)流隧洞開挖的出渣作為部分圍堰填筑的材料，這樣可以減少從料場(chǎng)運(yùn)輸石料作為澆 筑圍堰所需要的材料，減少了圍堰材料的運(yùn)輸強(qiáng)度，隧洞開挖由計(jì)算知需 2.6 個(gè)月，隧洞養(yǎng) 護(hù)與隧洞開挖同時(shí)進(jìn)行，但養(yǎng)護(hù)時(shí)間要比隧洞開挖延長至少 28 天，初擬為 4 個(gè)月隧洞養(yǎng)護(hù) 結(jié)束，此時(shí)泄水從導(dǎo)流隧洞下泄，圍堰工程結(jié)束之后，開始進(jìn)行基坑排水，基礎(chǔ)處理，帷幕 灌漿，主題工程施工等各項(xiàng)任務(wù)，其具體時(shí)間安排見附圖 1一、圍堰工程圍堰是導(dǎo)流工程中的臨時(shí)擋水建筑物，用來維護(hù)基坑，保證水工建筑物能在干地施工， 在導(dǎo)流任務(wù)完成后，該圍堰將作為壩體的一部分，

20、不需要拆除，而下游圍堰將作為壩體棱體 排水的棱體處理。本次設(shè)計(jì)采用不過水土石圍堰，它能充分利用當(dāng)?shù)夭牧匣驈U棄的土石方，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施 工方便，可在覆蓋層的河床上修建，采用砼防滲墻，高噴墻，自凝灰漿墻或帷幕灌漿來解決 基礎(chǔ)和堰身的防滲問題，計(jì)劃安排 4個(gè)半月。二、基坑排水在截流戧堤合龍閉氣以后，就要排除基坑的積水和滲水，以利開展基坑施工工作，一般 包括基坑開挖前的初期排水和基坑開挖及建筑物施工過程中的經(jīng)常性排水，本設(shè)計(jì)計(jì)劃安排 3 個(gè)月，到 1999 年 7 月底結(jié)束。三、基礎(chǔ)處理水工建筑物的基礎(chǔ)有兩類：巖基和軟基，其中軟基包括土基和砂礫石地基，由于受地質(zhì) 構(gòu)造變化及水文地質(zhì)的影響，天然地基往往存

21、在不同形式與程度的缺陷，需要經(jīng)過人工處理 才能作為土石壩的可靠地基。四、主體工程施工本設(shè)計(jì)中，土石壩分為三期進(jìn)行施工，即主題工程I、主題工程n、主題工程川（見附 表1）主體工程I自1999年7月份開始施工，至2000年6月份結(jié)束，施工期為一年，此時(shí)圍 堰已建成擋水，導(dǎo)流隧洞泄水，在第一個(gè)汛期來臨時(shí)圍堰擋水，圍堰已滿足要求，即水位上升不超過圍堰高程，洪水重現(xiàn)期為2050年，經(jīng)計(jì)算滿足要求，即主體工程施工I至高程527。主體工程n自2000年7月份開始施工，此時(shí)水位超過了圍堰高程，壩體的臨時(shí)斷面開 始擋水，攔洪庫容選擇1.00.1億m，根據(jù)庫容1億m3,確定重現(xiàn)期為10050年，取50 年重現(xiàn)期，

22、依據(jù)已知資料，Qp50=3557.69rr/s。表2-2壩體施工期臨時(shí)度汛壩型攔洪庫容> 1.01.00.1V 0.1土石壩洪水重現(xiàn)期砼壩> 100100505020> 50502020102由（2-2 ）式得 H=±=0.72 囂：2692 9.81 =37柚重現(xiàn)期為50年時(shí)，上游水位高程為：493+37.5=530.5m當(dāng)攔洪庫容為1.0億m時(shí)的攔洪高程為：X 5201.0 0.226=可得：X=554m598.04 520 2.0 0.226則壩前水位高程530.5 V攔洪高程554m即洪水來臨時(shí)上游洪水總量小于攔洪庫容，故 滿足要求。主體工程川施工期為200

23、1年7、8月份兩個(gè)月，當(dāng)壩體施工進(jìn)行第川期時(shí)，有效庫容達(dá) 到1.0億m以上，此時(shí)壩體進(jìn)行擋水，壩體填筑上升速度大于水位上升高度，滿足要求。本次設(shè)計(jì)中，為了減少川期的施工強(qiáng)度，使壩體均衡上升，滿足壩體強(qiáng)度填筑的要求， 此時(shí)要增大n期的填筑量，將n期施工到高程為590m處。第三節(jié)壩體填筑強(qiáng)度壩體施工強(qiáng)度由多方因素確定，如機(jī)械配套設(shè)備的生產(chǎn)能力、道路鋪設(shè)的好壞、雨季、 溫度、節(jié)假日的影響等。一、施工天數(shù)的確定1、依據(jù)(1) 壩區(qū)各種氣溫天數(shù)統(tǒng)計(jì)表：見資料表 1(2) 壩區(qū)各種天氣統(tǒng)計(jì)表：見資料表 2(3) 法定節(jié)假日，其中包括元旦一天，五一、十一、春節(jié)各三天。(4) 各種因雨、氣溫停工標(biāo)準(zhǔn)：見水利水

24、電工程施工組織規(guī)范(SL303-2004)(5) 其他有關(guān)資料2、施工天數(shù)分析計(jì)算月有效施工天數(shù)=日歷天數(shù)-因雨雪氣溫不能施工的天數(shù)-法定節(jié)假日 有效施工天數(shù)統(tǒng)計(jì)表2-3所示：表2-3項(xiàng)目-月份123456789101112合計(jì)土料翻曬252225211298510172725206粘土料填筑2522252111.585.538162725197反濾料填筑302531302829272726273031341石料填筑302531302830303129283031353填筑強(qiáng)度計(jì)算1、施工強(qiáng)度計(jì)算施工強(qiáng)度的計(jì)算是進(jìn)行施工進(jìn)度控制和施工機(jī)械設(shè)備數(shù)量、型號(hào)選擇的重要基礎(chǔ)，計(jì)算 結(jié)果列表如下(見表2

25、-4 )表2-4項(xiàng)一卜也料反濾料心墻粘土料壩殼砂卵石料總填筑量上游圍堰422131.26下游圍堰18454.78主體工程I期110587.84958979.792461526.243531093.81主體工程n期152530.565795993.532884543.553613067.64主體工程川期26881.6045026.6859344.17131252.452、挖運(yùn)強(qiáng)度的確定土石壩施工的挖運(yùn)強(qiáng)度取決于土石壩的上壩強(qiáng)度，上壩強(qiáng)度又取決于施工中的水文條件，施 工導(dǎo)流方式、施工分期、工作面的大小、勞動(dòng)力機(jī)械設(shè)備、燃料動(dòng)力供應(yīng)情況等因素。對(duì)于 大中型工程，平均日上壩強(qiáng)度通常為13萬m。高的達(dá)到

26、10萬m左右，在施工組織設(shè)計(jì)中，一般依據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃各個(gè)階段要求完成的壩體方量來確定上壩強(qiáng)度和挖運(yùn)強(qiáng)度，合理 的施工組織管理應(yīng)有利于實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)，避免生產(chǎn)大起大落，使人力、機(jī)械設(shè)備不能充分利 用，造成不必要的浪費(fèi)。(1) 土壩強(qiáng)度 Qb (m/d )Qb=V' 0 KT K1式中V1分期完成的壩體設(shè)計(jì)方量m，見表2-4Ka壩體沉陷影響系數(shù)，可取1.031.05，本設(shè)計(jì)取1.04K施工不均衡系數(shù)，1.21.3，取1.25K1為壩面作業(yè)土料損失系數(shù)，0.900.95，取0.93T施工分期時(shí)段的有效工作天數(shù)，見表 2-3(2) 運(yùn)輸強(qiáng)度QT( nVd )qtR kcK2式中KC壓實(shí)影響系數(shù)，

27、KC一，為壩體設(shè)計(jì)干表觀密度；T為土料運(yùn)輸?shù)乃蓜?dòng)表觀密度T(見基本資料表5)K2運(yùn)輸損失系數(shù)，0.950.99，取0.97(3) 開挖強(qiáng)度Qc (nVd )QcQ Kc1KCK2K3式中Kc1壓實(shí)系數(shù)，為壩體設(shè)計(jì)干表觀密度與料場(chǎng)土料天然表觀密度 c的比值(見基本資料表5)&土料開挖損失系數(shù)，隨土料特性和開挖方式而異，一般為 0.920.97，取0.95 由(2-3 )、(2-4 )、(2-5)計(jì)算上壩強(qiáng)度，運(yùn)輸強(qiáng)度，開挖強(qiáng)度結(jié)果見表2-5。表2-5施工期高程壩體填筑工程量有效天數(shù)上壩強(qiáng)度QD運(yùn)輸強(qiáng)度QT開挖強(qiáng)度QI527反濾料110587.84341454.02931.44694.70

28、心墻十料958979.791976815.099484.928578.95壩殼砂卵石2461526.243539762.4220028.0614937.61合計(jì)3531093.8717031.5330444.4224211.26n590反濾料152530.56341626.221284.72958.19心墻十料5795993.531974093.365696.945152.79壩殼砂卵石2884543.5535311440.1123469.9217504.67合計(jì)3613067.6416159.6930451.5823615.65出600反濾料26881.6054696.931429.7810

29、66.38心墻十料45026.688.57416.1610321.469335.59壩殼砂卵石59344.17611362. 002794.212084.87合計(jì)131252.459475.0914545.4512487.84大中型工程上壩強(qiáng)度通常為1-3萬m/d，本次設(shè)計(jì)最大強(qiáng)度為1.7萬m/d，符合要求。第四節(jié)開挖運(yùn)輸方案壩料的開挖與運(yùn)輸是保證上壩強(qiáng)度的重要環(huán)節(jié)之一。開挖運(yùn)輸方案主要根據(jù)壩體結(jié)構(gòu) 布置特點(diǎn)。壩料性質(zhì)、填筑強(qiáng)度、料場(chǎng)特征、運(yùn)距遠(yuǎn)、近、可供選擇的機(jī)械設(shè)備型號(hào)等多種 因素、綜合分析比較確定。常用的開挖運(yùn)輸方案(1) 正向鏟開挖，自卸汽車運(yùn)輸上壩，正向鏟開挖，裝載，自卸汽車運(yùn)輸直接

30、上壩，通常 運(yùn)距小于10km自卸汽車可運(yùn)各種壩料，運(yùn)輸能力大的設(shè)備通用，能直接鋪料，機(jī) 動(dòng)靈活，轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力強(qiáng)，管理方便，得到了廣泛的應(yīng)用。(2) 正向鏟開挖，帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸上壩，國內(nèi)外水利水電工程施工中廣泛采用了膠帶機(jī)運(yùn) 輸土、砂石料，爬坡能力強(qiáng)，架設(shè)容易，運(yùn)輸費(fèi)用較低，比自卸汽車可降低運(yùn)費(fèi) 1/31/2。合理運(yùn)距小于10km可直接從料場(chǎng)運(yùn)輸上壩。(3) 斗輪式挖掘機(jī)開挖，帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，轉(zhuǎn)自卸汽車上壩，對(duì)于填筑量大于上壩強(qiáng)度的 土石壩。若料場(chǎng)存儲(chǔ)量大而集中，可采用此方法。其生產(chǎn)率高，具有連續(xù)挖掘裝料的 特點(diǎn)。(4) 開砂船開挖，有軌機(jī)車運(yùn)輸，轉(zhuǎn)帶式運(yùn)輸機(jī)上壩，國內(nèi)一些大中型水利水電

31、工程中，廣泛采用砂船開采水下的砂石料，配合有軌車運(yùn)輸，它具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，修配容易 的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)料場(chǎng)集中，運(yùn)輸量大，運(yùn)距較遠(yuǎn)(大于10km)時(shí)，可采用有軌機(jī)車運(yùn)輸。二、土方施工機(jī)械的選擇1.常用土方施工機(jī)械的適用性質(zhì)可供選擇的型號(hào)規(guī)格，見表2-6表2-6機(jī)械名稱適用范圍可供選擇的型號(hào)及規(guī)格開挖機(jī)械正向鏟用于挖土、砂礫料、石渣 并裝車W0°（1m3）、W00（2m3）、W400（4m3）索式挖土機(jī)用于開挖水下料砂礫裝載機(jī)開挖松散土料、砂、礫、石渣等，并裝車3乙-3.5 斗容1.7mZ4-5.0斗容 3ni輪斗式裝載機(jī)開挖土料、砂礫料等并裝 車WUD400/700P 理=400/700m3

32、/h鏈斗式采砂船開挖水下砂礫料斗容150L P理=120卅巾斗容 400L P 理=250m/h推土機(jī)用于料場(chǎng)集料，壩面平土移山-80 T 2-120運(yùn)輸機(jī)械自卸汽車牌號(hào)載重量容積黃河 QD357t3.4m3交通 SH36115t6m3小松 HD18018t10.7m3佩爾利尼 T3020t11.7m皮帶機(jī)用于轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)輸土料、砂 礫料壓實(shí)機(jī)械羊角碾壓實(shí)黏土YT2-3.5重 3.5t加重6.5t氣胎碾壓實(shí)砂黏土、壤土、砂礫 等YZP14自重 13.5t振動(dòng)碾壓實(shí)砂性土、砂礫、石渣 等YT3-50重 15t加重 50t鉆孔機(jī)械風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)手持氣錘鉆，鉆孔直徑3443m m鉆進(jìn)深度 4m,重 量 23k

33、g0130手持風(fēng)鉆鉆車導(dǎo)軌式鉆車，裝有 YG4 0鑿巖機(jī)鉆孔直徑4080mmCGJ15-32. 土石壩施工作業(yè)機(jī)械化方案選定土石壩工程各種作業(yè)可供采用的機(jī)械化方案見表2-7表2-7黏土心墻施工開挖(1) 推土機(jī)松土集料成堆(2) 挖土機(jī)挖裝運(yùn)輸(1) 皮帶機(jī)運(yùn)輸上壩(輔以集料斗及汽車分送)(2) 自卸汽車運(yùn)輸上壩壓實(shí)推土機(jī)推平，羊角碾或氣胎碾壓實(shí)砂礫壩殼施工開挖(1) 正向鏟或裝載機(jī)挖裝水上砂礫(2) 索鏟或采砂船采取水下砂礫運(yùn)輸(1) 皮帶機(jī)運(yùn)輸上壩(2) 自卸汽車運(yùn)輸上壩壓實(shí)推土機(jī)平土，氣胎碾或振動(dòng)碾，夯土機(jī)壓實(shí)3. 根據(jù)以上資料，本設(shè)計(jì)采用如下方案及機(jī)械型號(hào)規(guī)格本設(shè)計(jì)米用正向鏟開挖，自卸

34、汽車運(yùn)輸上壩方案開挖機(jī)械選用正向鏟W 400(4m)推土機(jī)移山-80 T 2-120運(yùn)輸機(jī)械選用佩爾利尼T30,載重量20t,容積11.7m3壓實(shí)機(jī)械選用英格索蘭17.6t自行式凸塊振動(dòng)碾和氣胎碾進(jìn)行，鉆孔機(jī)械采用風(fēng)動(dòng)鉆機(jī) 01-30手持風(fēng)鉆，鉆車 CGJ15-3第五節(jié)機(jī)械配套計(jì)算機(jī)械生產(chǎn)率可采用定額指標(biāo)(可參考現(xiàn)行預(yù)算定額)或計(jì)算方法確定。設(shè)計(jì)是根據(jù)可取得的資料集設(shè)計(jì)深度確定計(jì)算方法，機(jī)械數(shù)量按(2-6 )式計(jì)算：N=：(2-6)式中Q各期最大施工強(qiáng)度，nVdP機(jī)械生產(chǎn)率，mi/臺(tái)班n 采用班制，13班/d,取n=1一、挖掘機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)能力確定循環(huán)式單斗挖掘機(jī)的實(shí)際小時(shí)生產(chǎn)能力按下式計(jì)算(2

35、-7)P=60qnKKp' KbKq挖掘機(jī)的幾何容積，由以上可知為 4mn單斗挖掘機(jī)每分鐘循環(huán)次數(shù) 0.52，本次計(jì)取1仏一土斗的充盈系數(shù)，正向鏟取1,索鏟取0.9K土的系數(shù)影響系數(shù)，0.730.91Kb時(shí)間利用系數(shù)，0.80.9，本設(shè)計(jì)取0.85K 聯(lián)合作業(yè)延誤系數(shù)，有運(yùn)輸工程配合時(shí)可取0.9，無運(yùn)輸工具配合時(shí)可取1,本設(shè)計(jì)有運(yùn)輸工具配合，所以取0.9由表 2-5 知 Q =14937.61m/d= Qc壩3Qm = Qc 壩=17504.67m/d3Qm= Qc 心=9335.59m/d3由(2-7)可得:P： =Pn =60X 4X 1 X 1.0 X 0.75 X 0.85 X

36、 0.9=137.77m /h3m =60X 4X 1 X 1 X 0.85 X 0.85 X 0.9=156.06m /h由（2-6）可得：n：=a ._-=4.5臺(tái)，取5臺(tái)，因考慮增加一臺(tái)備用機(jī)械，所以一期工程共需6臺(tái)挖掘機(jī)設(shè)備n"=丹=5.3臺(tái)，取6臺(tái)，同上共需7臺(tái)設(shè)備 nm =叭=曲昭拓聲2.5臺(tái)，取3臺(tái)，同上共需4臺(tái)設(shè)備運(yùn)輸機(jī)械臺(tái)數(shù)的確定循環(huán)式運(yùn)輸機(jī)械數(shù)量n的確定由公式（2-8）計(jì)算n=式中QT運(yùn)輸強(qiáng)度（一晝夜或一班運(yùn)載的總方量）q-為運(yùn)輸工具裝載的有效方量T1 一晝夜或一班的時(shí)間， minT2晝夜或一班內(nèi)運(yùn)輸工具的非工作時(shí)間，mint-運(yùn)輸工具周轉(zhuǎn)一次的循環(huán)時(shí)間，min對(duì)

37、于工地常用的汽車，拖拉機(jī)，t值由（2-9）式計(jì)算t=t 1+t 2+ X 60式中t 1裝車時(shí)間，min,本次設(shè)計(jì)取1.5mint2-卸車時(shí)間，min,本次設(shè)計(jì)取0.5minL運(yùn)距v平均行駛速度km/h,在一般工地道路上開行的汽車取 1520km/h,本次設(shè)計(jì)取15km.粘性土、反濾料、砂卵石汽車裝載的有效方量：q 粘=一=8.06m33q反=二=7仆I期：粘性土采用金盆料場(chǎng)的，運(yùn)距2km,由（2-9）可得:t=1.5+0.5+ = X 60=18mi n由（2-8 ）可得=：_=：；：.； R8.53臺(tái)，取19臺(tái)，考慮增加一臺(tái)備用設(shè)備，共需20臺(tái)。反濾料，砂石料，采用砂石料場(chǎng)的運(yùn)距（1+1） km由（2-9 ）得 t=1.5+0.5+ X 60=18km由（2-8 ）得門反=嚴(yán);w=2.0臺(tái)，考慮同上共需3臺(tái)n砂4.1臺(tái)，取45臺(tái)，同上共需45*1.25=56臺(tái)取其中最大值，可知工期共需運(yùn)輸機(jī)械56臺(tái)。n期：粘土采用武家莊料場(chǎng)的，運(yùn)距 L=3km60