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大屯水库除险加固工程施工组织设计工程概况水库位于安阳市龙安区马投涧乡大屯村西洪河支流白沙河上，水库控制流域面积12.5km2，水库总库容96万m3，是一座以防洪为主，兼引蓄灌溉、养殖等综合利用的小（2）型水库。本次除险加固工程主要建设内容包括：为大屯水库坝顶路面硬化，上游侧增设路沿石；上游坝坡整修护砌，增设上坝踏步；下游坝坡局部整修，新建排水沟和排水棱体，增设上坝踏步。溢洪道疏浚开挖，对两侧岸坡修整护砌，拆除重建出口溢流堰，出口开挖疏浚；一级输水洞改造，拆除重建二级输水洞进口放水设施；完善大坝观测及管理设施等，工程需要完成土石方开挖13363m3,土石方回填6950m3，砼937m3。一、地形、地貌与工程地质坝址区地处白沙河上，地形上呈两侧高中间低的箕形洼地，地貌形态以丘陵地貌和河谷地貌为主。主坝、溢洪道地质情况简述如下：（一）主坝主坝分北坝段和南坝段两段，北坝段座于白沙河主河床，南坝段座于剥蚀残丘、残山之上。北坝段心墙填筑土为含砂砾质壤土，呈浅棕褐色～棕褐色，局部有少量呈灰褐、灰黑等杂色，湿～饱和，可塑～硬塑状态，上部局部呈坚硬或硬塑状，局部粘性较强。心墙壤土干密度平均值为1.70g/cm3；上游砂壳主要由砾质粗砂构成，局部为细砾砂，干密度平均值为1.50g/cm3，呈松散～稍密状态；下游砂壳主要由砾质粗砂构成，局部为细砾砂，干密度平均值为1.47g/cm3，呈松散～稍密状态。南坝段心墙为含砂质壤土，湿～饱和，可塑状态。壤土干密度平均值为1.58g/cm3；砂壳主要由砾质粗砂构成，局部为细砾砂，呈松散～稍密状态。根据一般工程土类分级标准，上下游砂壳属Ⅳ类土，心墙属Ⅲ类土。（二）坝基坝基下土层主要为第四系松散堆积层。第四系松散堆积层自上而下分为含土砾质粗砂层、含砂质壤土层、砾质粗砂层、细砾砂层和砂卵砾石层。（三）溢洪道溢洪道出露表层为砾质粗砂，呈浅棕褐色～棕褐色，局部有少量呈灰褐、灰黑等杂色，湿～饱和，可塑～硬塑状态，上部局部呈坚硬或硬塑状，局部粘性较强。二、水文地质坝址区地下水类型主要有：松散岩类孔隙水、碳酸岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类、岩浆岩类裂隙水。松散岩类孔隙水赋存于第四系冲积、冲洪积、坡洪积地层中，冲积、冲洪积含水层主要分布于辛庄河河床及漫滩，岩性为砾质粗砂、细砾及砂卵砾石。含水层透水性强，补给充沛，径流畅通，富水性强。水位埋深1～3m，年变幅1～2m.大气降水为其主要补给来源，受地貌及岩性、构造控制，裂隙发育程度不均一，多为细微裂隙，富水性弱，水位埋深1～10m不等。坝址区地下水水质良好，对砼无腐蚀性。三、水文气象库区属于黄河下游，降雨主要集中在7、8两月，这两月降雨量占全年总降雨量的53.5%，多年平均降雨量723.10毫米，最大年降雨量1404.6毫米，最小年降雨量264.1毫米。多年平均气温12.6℃，年平均最高气温18.6℃，年平均最低气温-7℃，多年极端最高气温39.2℃，多年极端最低气温-22.5℃。多年平均蒸发量1574毫米，最大月蒸发量286.8毫米，最小月蒸发量28.4毫米，最大冻土深度0.44米。根据以上资料，考虑到降雨、低温等对工程施工的影响，年有效施工天数约250天。四、天然建材及土料供应砂料料场位于坝址区下游右岸村南，相距主坝约800m.水库周围为丘陵地带，安阳市四周各地各种建材货源充足，质量符合要求，能够满足设计要求。土料场拟定在公路北侧，距主坝平均距离约为1.5km.五、施工交通公路在水库以北山坡上通过，可作为本工程的施工对外交通路。工程施工期间，需修筑一条通往土料场的临时道路，溢洪道石方外运需修筑一条石方运输专用路。同时需修筑几条场内施工临时道路。六、施工供电水库现有供电电源来自水库管理局。主体工程开工前，拟将10千伏高压线自管理局接线，先行架设高压线路至溢洪闸，并分区安设临时变压器，再经临时低压线路向各用电点供电。为提高用电保证率，各施工点配备50kw柴油发电机，作为备用电源。七、施工供水本工程库内和地下水水源丰富，水质较好。施工期间，利用离心泵或潜水泵取水作为施工用水。生活用水可在生活区内就近打井解决。第一节施工导流本工程坝前工程项目包括：水库坝顶路面硬化，上游侧增设路沿石；上游坝坡整修护砌，增设上坝踏步；下游坝坡局部整修，新建排水沟和排水棱体，增设上坝踏步。溢洪道疏浚开挖，对两侧岸坡修整护砌，拆除重建出口溢流堰，出口开挖疏浚；一级输水洞改造，拆除重建二级输水洞进口放水设施；完善大坝观测及管理设施等。为确保工程安全施工，必须做好施工导流。一、导流方式选择根据施工进度安排，工程跨汛期施工，因此施工导流方式应根据泄水建筑物底高程和坝前工程工作面顶高程以及施工总进度计划安排。为减少导流工程量，确定汛前导流采用腾库调蓄方式，即工程开工前先将库水位放至死水位，然后同期施工南、北放水洞，在北放水洞前修筑围堰，利用腾出的库容调蓄上游来水，南放水洞施工无需修筑围堰。溢洪道安排在汛后施工，其间可利用北放水洞敞泄放水导流。二、导流标准确定根据保护对象、失事后果、使用年限和临时工程规模等综合因素确定，导流建筑物级别为Ⅴ级，其相应洪水重现期为5～10年。根据本工程特点及以上综合因素，确定本工程洪水重现期为非汛期10年一遇洪水标准。三、导流设计非汛期坝前工程项目主要为南北放水洞洞口加固工程、溢洪道开挖、上游坝脚压重台填筑工程等。按照施工进度安排，南、北放水洞施工期定于汛前完工。施工期间应尽量降低水位，确保施工安全，根据本工程特点，该时段内按10年一遇洪水标准。经计算，在此时段内洪水总量为150.7万立方米，按起调水位264.95米计算，相应上游水位为268.5米，由此确定北放水洞围堰控制水位为268.5米。考虑到风浪爬高和安全超高，确定北放水洞围堰顶高程为269.6米。南北放水洞同时施工，如果发生超标准洪水，应提前安排抽水泵抽取围堰前的水，以降低水位，确保施工安全，防止事故发生。溢洪闸工程、溢洪道工程安排在汛后，为确保施工安全，施工期间应尽量降低水位。可利用已改造加固好的北放水洞进行导流控制。由于溢洪闸闸前底板高程为276.75m，因此溢洪闸及溢洪道的施工不用修筑围堰，施工期间可利用北放水洞控制放水即可满足施工要求。四、围堰设计北放水洞围堰设于洞口前30米以外，整个围堰呈弧形布置，两端与主坝相接，总长约140米。堰顶宽度确定为5.0米，堰高4.65米，围堰自然边坡定为1∶2.5，背水坡定为1∶2.0，迎水坡铺设两布一膜复合膜防渗，编织袋装石碴护坡。由于南放水洞进口底板高程为271.2m，因此南放水洞施工期间不需再修筑围堰。北放水洞围堰填筑后，应尽快排除堰内积水。先期进行基坑内排水，然后进行经常性排水。经常性排水采用明排方案，即在基坑四周开挖排水沟，排水沟内设一眼集水井，用电动潜水泵将基坑渗水排至库区内。为保证施工安全和安全度汛，汛期除可进行溢洪道部分石方开挖及部分拆除工程外将不安排主体工程施工。五、围堰筑、拆施工北放水洞洞前围堰填筑利用溢洪道尾水渠段开挖的石方填筑，拟采用1.0立方米反铲挖掘机开挖，配8.0吨自卸车运输，推土机推运整平，拖拉机压实。围堰填筑自两侧向中间进占，合龙后，上部围堰填筑与复合土工膜铺设、编织袋装石碴护坡及初期排水同时施工。复合土工膜采用人工铺设，并在上游围堰坡脚处采用编织袋装石碴压牢，编织袋装石碴护坡采用人工抛填。放水洞洞口加固完毕应立即拆除围堰，拆除料全部运至主坝坝后堆存。库水位以上采用1.0立方米反铲挖掘机配8.0吨自卸车挖运。根据现有施工设备情况，开挖水下石碴采用长臂反铲挖掘机，并采用自卸车运至主坝坝后堆存。第二节施工方法一、料场规划根据土方平衡与调配，本工程主坝心墙281.20米高程以上翻压、主坝两端齿槽回填、副坝齿槽回填、副坝心墙填筑等工程共需在料场开挖土料3.5万立方米。拟采用的土料场位于村北部公路北侧，距主坝平均距离约为1.5公里。本料场场区土料成因属山前坡洪积堆积层，可用层含砂质壤土厚度3.5米，总储量估算为13363立方米。根据设计需要防渗土料用量约为13363立方米。按《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》（SL251-2000）第4.3.4条规定，初步设计阶段勘察储量不得少于设计需要量的2倍，即设计需要26726立方米。因此勘察储量满足设计要求。本工程上游挤淤需外购土方15896m3，可由库区周围供应储量及质量均能满足施工要求。二、土石方与拆除工程（一）本工程土石方项目包括：1、主坝上游砂壳翻压、主坝下游砂壳翻压和心墙开挖及填筑、上下游补填土方、上游坝脚压重、齿槽开挖及回填；2、坝清基、排水沟开挖及齿槽开挖和回填；3、洪道石方开挖及回填；4、放水洞石方开挖，围堰填筑及拆除；5、南放水洞石方开挖；6、外购土石方等。以上共计开挖量13363m3，填筑量6950m3。（二）本工程拆除工程项目包括：1、主坝上游坝坡护坡石拆除、下游排水棱体拆除、防浪墙拆除。2、溢洪道旧溢流堰拆除；3、放水洞砼及砌石拆除。以上共计拆除方量为9453m3.由于本工程土石方挖填与拆除项目较多，工程量较大，为节省工程投资，必须进行合理平衡与调配。平衡与调配的原则如下：1、自身开挖土方应首先满足自身填筑要求；2、自身平衡后剩余的开挖土石方及拆除方应由近至远用于其他项目的填筑，充分利用开挖与拆除方；3、主体工程项目完工后的零星项目开挖剩余方，应就近整平堆放，减少弃土占地量。三、施工方案根据平衡与调配方案，综合考虑各种机械的性能特点以及现场的地形条件、交通条件和运距等，确定施工方案如下：（一）主坝砂壳及心墙翻压主坝上游翻压，共需开挖原砂壳料8390m3，砂壳料填筑除采用原砂壳料外，所缺填筑料采用溢洪道开挖石碴填筑，共需石方5960m3，折填筑方13663m3.砂壳开挖计划分两段进行。第一段挖方范围为底部与上游开挖线为设计轮廓线，上游开挖线按1∶1边坡控制，施工中注意加强监测，如发生塌坡现象应及时处理，防止事故。采用1.0立方米反铲挖掘机配自卸车将第一段挖方土运至翻压段两侧上游坡脚外临时堆存。剩余开挖方为第二段挖方。第一段挖方完成后，经验收合格，直接利用第二段挖方进行填筑，采用1.0立方米反铲挖掘机挖土填筑工作面，随着砂壳翻压的进行，再采用挖掘机配自卸车将第一段开挖堆存方运至坝顶。运至坝顶的砂壳料采用挖掘机配推土机推运至上游坡工作面。心墙翻压共需开挖土方2480m3，其中2110m3筑于主坝下游坡面，剩余370m3用于副坝砂壳填筑。心墙填筑所需粘土全部取自粘土料场。本工程砂壳压实选用3吨振动碾，心墙采用拖拉机压实。施工过程中应严格按《碾压式土石坝施工技术规范》（SDJ213-83）要求施工。（二）副坝填筑副坝填筑共需土石方6818m3，因下游坝坡表层有种植草皮要求，所以在表层50cm厚的部分使用主坝心墙翻压开挖土方，其他填筑料采用溢洪道开挖石方。填筑前先进行坝基清理，采用推土机推运至下游坝脚外，整平堆放。施工时直接采用自卸车运至工作面填筑，并用推土机推平。填筑料采用3吨振动碾压实。施工过程中应严格按《碾压式土石坝施工技术规范》（SDJ213-83）要求施工。（三）砌石与砼拆除主坝上游护坡石采用人工拆除，拆除料在上游坝坡前临时堆存，由推土机推至上游坝脚压重。浆砌石与砼拆除采用人工或电锤拆除，拆除后用拖拉机运输至主坝下游堆存。（四）其他土方开挖坝顶防浪墙基础、坝后排水沟基槽及其他齿墙土方开挖，均采用人工挖土，人工回填夯实，剩余土方，就近整平。四、砌筑工程砌筑工程采用人工施工，水泥砂浆采用灰浆搅拌机拌制，人工胶轮车运输至工作面。进场后的材料，采用人工搬运就位。砌筑工程施工应严格遵守《砌体工程施工及验收规范》（GB50203-98）。五、帷幕灌浆工程本工程帷幕灌浆在主坝、副坝和溢洪道，主坝0+000～0+220段为基岩，其单位吸水率为43.5～113.2Lu，主坝0+220～0+480段单位吸水率为7.89Lu，副坝及溢洪道单位吸水率为14.91～29.5Lu.由于本工程灌浆量较大，灌浆范围内岩层分布比较复杂，为合理确定灌浆压力、灌浆材料，浆液稠度以及压力与浆液变换的关系等技术参数，应根据灌浆区不