施工组织设计下载简介
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黑龙江省讷河市某水利枢纽施工方案在立堵截流过程中，龙口断面由梯形断面逐渐过渡到三角形断面，水流流态又从淹没流过渡到非淹没流。下面，将龙口流速分别按淹没流、梯形非淹没流以及三角形非淹没流推导流速公式。
流流速V1。如图一所示，C—C断面落差与下游落差Z相同，则C—C断面淹没流流速为：
式中——流速系数，=0.85~0.95；
由于（小温）PVC地板施工工艺标准及施工流程，令，则上式可写为
式中ZC——C—C断面临界落差；
H——上游水头（护底顶部高程以上）；
Y——相对临界落差的平方根，按下式计算：
式中——C—C断面动能修正系数。常取=1.0；
Q——龙口流量，按（2）式或（2—1）史计算；
n——戗堤端部边坡系数。
3、三角形断面非淹没流
由（5）~（8）式可绘制V~Z曲线（图三）。由（5）式可绘淹没流V~Z线（曲线1）。由（6）和（7）式，可绘梯形断面非淹没流V~Z线（曲线2）。由（8）式可绘实现断面非淹没流V~Z线（曲线3）。显然，曲线1是一条上升曲线，曲线3是一条下降曲线，曲线2是先上升而后下降。这是由于y随Z的增加而减小[对于矩形断面，；对于三角形断面，，随着戗堤进占到三角形断面（Z增加），y将减小到。
三条曲线有三种组合方式：当三条曲线相交于一点时（图三a），最大流速Vmax出现在三角形断面刚形成时；当曲线2在C点之下时，（c点为曲线1和曲线3的交点），Vmax出现在梯形断面（图三b）；当曲线在A点之上时，Vmax出现在三角形断面形成之后（图三c）。
图三最大流速出现规律
（二）龙口宽度B与V和Z的关系
梯形断面淹没流。由图四a所示，由集合关系和水力学关系可知
式中HB——护底以上戗堤高度，其余符号同前。
形断面非淹没流（图四b）
式中b——龙口底部宽度。按下式计算：
三角形断面淹没流（图四c）
三角形断面非淹没流（图四d）
（三）Vmax出现位置的判断（图三）
设曲线1和曲线2的交点为A，相应的落差为ZA，曲线2和曲线3的交点为B，相应的落差为ZB，曲线1和曲线3的交点为C， 相应的落差为ZC。A点称为梯形断面淹没分界点，C点称为三角形断面淹没分界点，B点称为非淹没流梯形断面与三角形断面分界点。由图三我们可以看出：
当ZB＞ZC时，Vmax出现在梯形断面，流速过程线为OAEBD，OA段按V1计算，AEB段按V2计算，BD段按V3计算。
当ZB≤ZC时，Vmax出现在三角形断面刚形成时或三角形断面形成之后，流速过程线为OCD，OC段按V1计算，CD段按V3计算，此种情况下不需计算V2。
下面来讨论ZB和ZC的计算方法。
对于三角形断面，，代入上式可得：
（13）式中Q为龙口流量；按（2）或（2—1）式计算，并转化为Z的函数，则由（13）式可求出ZB。
（14）式可求出ZC。
同样，ZA可令V1=V2求出，或作曲线1和曲线2，其相交点可求出ZA。
此外，当Vmax出现在三角形断面形成之后，还需求出淹没流时梯形与三角形断面分界点，此时可由图四看出
由（15—1）式和（2）式联立求解，即为淹没流时三角形断面刚形成时的落差。
将已知的泄流水位关系Qd~上（上游水位）转化为Qd~Z关系，
Z=上+下（下游水位）；
有（2—1）式或（2）式绘龙口流量与下游落差Q~Z关系曲线；
3、（13）和（14）式计算ZB和ZC
4、当ZBZe时，由（5）~（8）式计算V1、V2和V3；
当ZBZC时，由（5）和（8）式计算V1和V3。
5、流态由（9）~（12）式按相应流态计算B值。
基坑排水工作按排水时间及性质，可分为：初期性排水和经常性排水。
初期排水指基坑开挖前的初期排水。包括基坑积水，围堰堰身和地基及岸坡渗水、围堰接头漏水、降雨汇水等。
初期排水时间：大型基坑一般可采用5～7d；中型基坑不超过3～5d。控制水位下降速度为1～1.5m/昼夜。
本次设计的基坑属于中型基坑，要求在五天内抽完水。排水时间在枯水期，降雨可以不考虑。
见《施工组织管理》P88，公式包括了渗水。
经计算Q=349734.129m3/s。
选择抽水设备时需考虑备用系数20%，如下：
12sh—PA型水泵（2台）
10sh—P型水泵（2台）
8sh—13型水泵（3台）
经常性排水指基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水，包括围堰和基坑渗水、降水，地基岩石冲洗与混凝土养护用废水等被排除。目的是保持基坑干燥，使主体工程在干地施工。
经常性排水应分别计算围堰和基础在设计水头的渗流量、覆盖层中的含水量、排水时降水量及施工弃水量，再据此确定最大抽水强度。其中降水量按抽水时段最大日降水量在半日抽干计算；施工弃水量与降水量不应叠加。基坑渗水量可分析围堰特征、防渗方式、堰基情况、地质资料可靠程度、渗流水头等因素适当扩大。
本次设计中采用最大日降雨量为30mm，同时忽略施工机械废水，基坑两边的岸坡降雨汇水量比较大。为了不影响施工，要求在半天排干。
排水流量Q=3769.448m3/s。
选择抽水设备时需考虑备用系数20%，如下：
12sh—9A型水泵（2台）
10sh—P型水泵（2台）
8sh—13型水泵（3台）
基坑排水计算结果如表2.4.1：
表2.4.1基坑排水选用设备表
根据施工总进度安排及本河段施工洪水的特点，下闸蓄水时间初定为第五年4月10日。下闸的设计流量按《规范》选择4月中旬5年重现期的平均流量为359m3/s。由于底孔下闸是由厂房进水口的一台门机完成的，因此底孔下闸顺序是第一孔闸门下闸完毕后，再下第二孔。底孔下闸后到首台机组发电期间，坝址以上河道流量全部拦截在水库内，因此将影响下游河道用水要求。经水库兴利调节计算，4月份需向下游供水，其供水量分别为2.28m3/s和117.87m3/s的流量。本阶段设计考虑采用1个底孔闸门开启方式向下游河道供水，待首台机组发电后由发电下泄流量解决下游用水要求。
底孔下闸完全关闭后即进行底孔的封堵。
堵头最小长度，可按极限平衡条件由下式求出：
式中k——安全系数，通常取1.1～1.3；
P——水头总推力，由校核挡水位第一孔为207.00m，第二孔为213.65m求得；
A、x——分别为堵头断面面积、周长；
ν——为混凝土容重，这里取2.4t/m3；
f——混凝土与岩石的摩擦系数，一般为0.4～0.65取0.4；
c——混凝土与岩石接触面的抗剪断凝聚力，一般为5～20，取10。
算得Lmin1=5.0m
为了设置混凝土堵头，在底孔形成时应预留键槽，以保证堵头有足够的抗剪强度；
混凝土堵头应分段施工，分段长度以10～15m为宜；
堵头内应埋置冷却水管与灌浆管，必要时灌浆及冷却混凝土；
混凝土浇筑受到围岩的约束大，一般浇筑层不超过1.5m。
下闸的顺序是第一孔先下，下闸完毕后，再下第二孔。第一孔闸门下闸时的水位为187.13m；第二孔闸门下闸时的水位为190.96m，下闸后24小时水位为191.45m。防洪发电的死水位为195m，此时库容为4.8753×108m2。
经计算可知，若从5月4日开始蓄水，在5月15日库容可达4.886404×108m2。大致等于发电时的必需库容。因此在5月4日12时开始下闸蓄水，历时11天12小时，可实现首台机组发电的目标。
6.1.1土石坝渡汛标准及调洪演算
——一期导流期间渡汛：施工进度安排工程施工至第三年汛前坝体填筑高程高于围堰顶高程，坝体施工应采取临时防洪渡汛措施。渡汛标准采用大汛100年重现期洪水。
——二期导流期间渡汛：第五年4月初（4月10日）导流底孔下闸，水库开始蓄水。此时工程施工处在春汛期时段，溢洪道已具备设计泄流能力，坝体缺口段施工（非缺口段坝体已施工至近坝顶高程），应满足施工运用阶段大坝渡春汛期洪水标准要求。渡汛设计标准采用春汛期200年重现期洪水，校核洪水采用春汛期500年重现期洪水，相应流量分别为4400m3/s和5220m3/s。渡汛标准洪水全部由溢洪道渲泄，经调查计算，渡汛设计洪水标准情况，上游坝前水位为205.32m。校核洪水标准情况，上游坝前水位为206.02m。因此坝体缺口段必须在春汛期之前，填筑至207.82m，以满足防洪渡汛要求。
本次设计仅对一期导流期间渡汛进行调洪演算。
采用半图解法计算，其基本公式为：见《水能规划》P75
（1）根据已知的入库洪水过程线、水库水位容积关系曲线、汛期防洪限制水位、计算时段△t等，确定调洪计算的起始时段，并划分各时段的平均入库流Q，以及定出第一时段初始的Z1、q1、v1各值。
（3）从c点作垂线交曲线B于d点。过d点作水平线de交水位坐标轴于e，显然de=ac=（v2/△t+q2/2）。因曲线B是（v/△t+q/2）=f2(Z)，d点在曲线B上，e点就应代表Z2，从e点可读出Z2值。
（4）de交曲线C于f点，过f点作垂线交q坐标轴于g点。因曲线q=f3(Z)，e点代表Z2，于是ef应是q2，即从g点可以读出q2。
（5）根据Z2值，利用水库水位容积关系曲线就可求出V2值。
（6）将e点代表的Z2值作为第二时段的Z1值，按上述同样方法进行图解计算，又可求出第二时段的Z2、q2、v2等值。按此逐时段进行计算，将结果列成表格，即可完成全部计算。
经调洪计算（见计算书），上游坝前水位为192.55m，坝体缺口段明渠内平均流速为8.95m/s。因此要求坝体在第三年大汛期之前至少应填筑到195.13m高程，坝体缺口段明渠采用1.0m厚钢筋石笼防护至194.00m高程。
——一期导流渡汛：第三年汛期到来之前主坝已填筑196.60m高程，已满足坝体临时渡汛要求高程（195.13m）。而厂房坝段混泥土浇筑仅到181.0m左右，厂房的施工尚需围堰保护。因此为使厂房与主坝施工达到相同的100年重现期渡汛标准，采取加高厂房段横向围堰和在基坑内修筑纵向土石围堰以形成一个封闭的防洪体系。
上、下游横向围堰采用草袋土子堰分别加高至194.00m和189.60m高程，子堰高度分别为2.43m和2.50m，顶宽分别为1.5m和1.0m。大坝基坑内修筑的纵向土石围堰分别与主坝上、下游翼墙相接，防渗体则与基坑内已形成的高喷灌浆防渗墙相接。
——二期导流渡汛：二期导流渡汛是在第五年的春汛期，此时厂房的挡水坝已施工完成，上游侧采取下进口闸门拦洪渡汛。下游侧采用下尾水检修闸门渡汛。在此期间以将布置在厂房下游的高架门机移至尾水平台上，以保证厂房工程继续施工。
根据该地区冰凌观测资料分析集散中心基坑围护及土方开挖施工方案，坝址河段秋季流冰一般持续14～16天，春季流冰一般持续10天左右。秋季流冰尺寸一般较小，不会产生冰塞现象，但春季流冰块尺寸较大。据阿彦浅水文站统计历年最大流冰块长200m，宽100m,多年平均最大流冰块长113m，宽55m，江心冰层厚度，历年最大1.60m，多年平均1.22m。因此工程一、二期导流期间应采取排冰措施。
一期采用明渠导流，设计明渠底宽190m，需渡过3个流冰期。二期导流期间，溢洪道虚渡过一个流冰期。由于春季流冰尺寸较大，为防止在导流明渠进、出口及溢洪道进口处产生冰塞现象，需采取人工破冰措施。本河段两岸地势平坦，有较长的日照时间，因此本阶段设计初步考虑采用砂石破冰法，即在冰上用砂石上撒成长方格子并连成网状，利用砂石比热较小，且颜色深能吸收大量太阳辐射能，使撒砂的冰层迅速融化，其次砂石的重力作用使冰层下沉，最后冰层破碎成小块。由于冰塞现象会给工程施工带来不利影响，甚至危及坝体施工安全，本工程在技施设计阶段应通过导流水工模型试验，进一步研究流冰方案及采取的措施。
7.1.2土石围堰的施工
——堆石填筑：主要为截流戗堤和上游围堰的护坡抛石填筑。戗堤堆石取自聚宝山石料场，围堰护坡石料取自溢洪道和厂房开挖渣料。爆破后石渣，戗堤填筑采用4m3挖掘机挖装32t自卸汽车运输，132KW推土机摊铺，振动碾压实。护坡抛石填筑采用4m3挖掘机挖装32t自卸汽车运输，88KW推土机摊铺，3m3挖掘机整坡。
——弃渣料填筑：一期围堰填筑料主要为导流明渠的开挖弃料，一部分直接上围堰填筑，一部分堆存后上围堰填筑。采用5m3装载机挖装32t自卸汽车运输，88KW推土机摊铺，振动碾压实。
——围堰基础防渗结构施工，本工程围堰基础防渗采用两种型式，即防渗墙和土工膜。防渗墙是采用振孔高喷灌浆施工技术造墙，即利用大功率设备以振动方式造孔，在振孔和上提过程中直接进行高喷灌浆作业成墙。土工膜防渗是采用链条式锯槽机在砂砾石层中开槽，泥浆固壁，人工放置土工膜入槽。
——围堰拆除：根据工程运行需要厂房段围堰拆除，厂房段围堰最大堰高为10.17m黑撒公路施工组织设计，在二期截流前必须拆除以满足底孔过流要求，因此进度安排于第四年汛后拆除。采用4m3反铲挖掘机挖装32t自卸汽车运输至弃渣场。
7.1.3导流明渠施工
——土方开挖：导流明渠位于河谷左侧的河床漫滩和掩埋基座阶地上，地面高程一般为186.5m，上覆松散层较厚，自上而下为壤土、中砂和砂砾石，总厚度约7.0～16.5m。中部为掩埋基座阶地，上覆松散层较薄，自上而下为壤土、中砂和砂砾石，总厚度约3.5～12.5m。因此明渠的土方开挖主要为壤土和中砂，开挖深度最大约5.5m。采用4m3挖掘机挖装32t自卸汽车运输至弃渣场。