燕山水庫(kù)樞紐工程施工方案設(shè)計(jì)一、工程概況1.1工程位置與建設(shè)規(guī)模燕山水庫(kù)位于河南省南陽(yáng)市方城縣與平頂山市葉縣交界處，地處淮河流域沙潁河支流澧河上游干江河段，控制流域面積1169平方公里。工程以防洪為主，結(jié)合供水、灌溉，兼顧發(fā)電等綜合利用，總庫(kù)容9.25億立方米，為大（Ⅱ）型水利樞紐工程，工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。水庫(kù)按500年一遇洪水設(shè)計(jì)，5000年一遇洪水校核，泄洪洞及溢洪道消能防沖建筑物按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，其他輸水建筑物按30年一遇洪水設(shè)計(jì)、100年一遇洪水校核。1.2主要建筑物組成樞紐工程由斜墻土石壩、溢洪道、泄洪（導(dǎo)流）洞、輸水洞及電站等主要建筑物組成。大壩為黏土斜墻土石壩，壩頂高程117.8米，壩長(zhǎng)4070米，最大壩高34.7米，壩頂寬8米，防浪墻頂高程119.0米。溢洪道位于右岸，采用開(kāi)敞式岸邊溢洪道布置；泄洪洞為圓形有壓隧洞，洞徑8米，長(zhǎng)約600米；輸水洞位于左岸，兼顧灌溉和發(fā)電功能，設(shè)計(jì)流量30立方米每秒；電站為壩后式廠房，裝機(jī)容量3MW。1.3工程地質(zhì)條件壩址區(qū)地形為河崗相間地貌，左岸為二級(jí)階地，右岸為丘陵區(qū)。壩基主要地層為第四系松散堆積物及第三系黏土質(zhì)砂巖、砂礫巖。其中：左岸臺(tái)地壩段（樁號(hào)0+650~4+275）：上部為Q2低液限黏土，厚度2~15米，下部為卵石混合土層，厚度3~16米，滲透系數(shù)1×10??~5×10?2cm/s，屬中等~強(qiáng)透水層。河槽段（樁號(hào)3+740~4+275）：分布Q4卵石混合土，厚度5~12米，滲透系數(shù)5×10?3~2×10?2cm/s，為強(qiáng)透水層，下部發(fā)育F100斷層破碎帶，需進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)防滲處理。右岸壩肩段：基巖為弱風(fēng)化安山巖，屬微~極微透水層，可作為天然防滲邊界。1.4工程施工條件對(duì)外交通依托庫(kù)區(qū)現(xiàn)有公路，需新建4條施工便道（路寬7米，泥結(jié)石路面，縱坡≤10%）連接料場(chǎng)及工區(qū)。施工用水采用庫(kù)區(qū)內(nèi)地下水，在右岸設(shè)2座深井泵站；施工用電從附近變電站接引10kV線路，同時(shí)配備2臺(tái)500kW柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。主要建筑材料來(lái)源：黏土料場(chǎng)：位于左岸壩肩上游0.4km處，儲(chǔ)量約150萬(wàn)立方米，有機(jī)質(zhì)含量＜1%，塑性指數(shù)18~25，符合防滲體填筑要求。塊石料場(chǎng)：位于右岸下游1.5km處，為安山巖料場(chǎng)，飽和抗壓強(qiáng)度＞60MPa，儲(chǔ)量滿足壩殼填筑需求。砂石料：采用外購(gòu)與自采結(jié)合方式，在右岸設(shè)砂石加工系統(tǒng)，生產(chǎn)能力200m3/h。二、施工總體部署2.1施工分區(qū)與流程工程采用“分區(qū)平行作業(yè)、關(guān)鍵線路控制”的施工組織方式，劃分為3個(gè)施工區(qū)：大壩施工區(qū)：包括壩基處理、壩體填筑、斜墻施工及壩頂?shù)缆饭こ?，?個(gè)作業(yè)段流水施工。泄洪洞施工區(qū)：承擔(dān)導(dǎo)流洞、泄洪洞的開(kāi)挖、襯砌及金屬結(jié)構(gòu)安裝，優(yōu)先安排洞身段施工。溢洪道及電站施工區(qū)：包括溢洪道開(kāi)挖、混凝土澆筑，電站廠房及機(jī)電設(shè)備安裝，在大壩填筑至一定高程后啟動(dòng)。2.2施工總進(jìn)度計(jì)劃總工期控制為36個(gè)月，關(guān)鍵線路為：導(dǎo)流洞施工→壩基處理→壩體填筑→溢洪道混凝土澆筑→下閘蓄水。主要節(jié)點(diǎn)工期：第1~6個(gè)月：施工準(zhǔn)備、導(dǎo)流洞施工及截流第7~18個(gè)月：壩基防滲處理、大壩填筑（至高程105m）第19~24個(gè)月：溢洪道、輸水洞及電站廠房施工第25~30個(gè)月：大壩填筑至壩頂、金屬結(jié)構(gòu)安裝第31~36個(gè)月：機(jī)電設(shè)備安裝、調(diào)試及竣工驗(yàn)收2.3施工總平面布置施工營(yíng)地布置在左岸二級(jí)階地，設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理部、監(jiān)理部、施工隊(duì)營(yíng)地及混凝土攪拌站、機(jī)械修配廠等生產(chǎn)設(shè)施，總占地約50畝。主要臨時(shí)設(shè)施包括：混凝土系統(tǒng)：在左岸設(shè)2座HZS90攪拌站，總生產(chǎn)能力180m3/h，配備4套水泥罐（總?cè)萘?000t）及粉煤灰、外加劑存儲(chǔ)系統(tǒng)。土石料加工系統(tǒng)：右岸設(shè)風(fēng)化料加工場(chǎng)1座，處理能力300m3/h；篩分系統(tǒng)2套，生產(chǎn)各級(jí)配壩殼料。倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)：鋼材倉(cāng)庫(kù)（300m2）、水泥罐（4×500t）、油料庫(kù)（200m3）及炸藥庫(kù)（距生活區(qū)1km以外）。棄渣場(chǎng)：在下游2km處設(shè)集中棄渣場(chǎng)，容量80萬(wàn)m3，分區(qū)堆放土石料及建筑垃圾。三、主要建筑物施工技術(shù)3.1大壩工程施工3.1.1壩基處理清基與開(kāi)挖采用推土機(jī)配合挖掘機(jī)開(kāi)挖，清除表層植被及腐殖土，開(kāi)挖深度0.5~1.0米，棄渣運(yùn)至棄渣場(chǎng)。河槽段采用1m3液壓反鏟開(kāi)挖卵石混合土，20t振動(dòng)碾壓實(shí)，壓實(shí)度≥90%。對(duì)F100斷層破碎帶，采用“開(kāi)挖置換”處理：沿?cái)鄬幼呦蜷_(kāi)挖3m×2m（寬×深）截水槽，回填C15混凝土，兩側(cè)設(shè)深5m防滲帷幕。防滲系統(tǒng)施工混凝土防滲墻：河槽段（長(zhǎng)約500m）采用沖擊鉆造孔，澆筑C20混凝土防滲墻，墻厚0.8米，深入基巖1.5米，墻體滲透系數(shù)≤1×10??cm/s。防滲帷幕：沿壩軸線布置單排帷幕灌漿，孔距2.5米，深度為壩前水頭的1.5倍（30~40米），采用水泥黏土漿，灌漿壓力0.5~1.0MPa，檢查孔透水率≤1Lu。黏土斜墻：鋪筑厚度30cm/層，采用羊足碾碾壓（8~10遍），含水率控制在最優(yōu)含水率±2%，干密度≥1.65g/cm3，滲透系數(shù)≤1×10??cm/s。3.1.2壩體填筑施工壩體填筑分區(qū)分段進(jìn)行，采用“先岸坡后河槽、先防滲體后壩殼”的順序，各區(qū)段間設(shè)2m寬臺(tái)階搭接。防滲體施工：黏土料采用挖掘機(jī)采裝，15t自卸汽車(chē)運(yùn)輸，沿壩軸線方向均勻卸料，采用20t振動(dòng)碾碾壓（行進(jìn)速度2~3km/h），壓實(shí)度≥96%。與岸坡結(jié)合處采用人工削坡（坡度1:2.5），鋪設(shè)30cm厚過(guò)渡層。壩殼料施工：采用風(fēng)化料與塊石料混合填筑，每層厚度50cm，25t振動(dòng)碾碾壓6~8遍，相對(duì)密度≥0.75。靠近防滲體側(cè)設(shè)2m寬反濾層（級(jí)配砂石料），采用小型振動(dòng)碾壓實(shí)。護(hù)坡施工：上游壩坡采用0.3m厚干砌石護(hù)坡，下設(shè)2層反濾土工布；下游壩坡采用草皮護(hù)坡，在壩腳設(shè)堆石排水棱體（頂寬3米，邊坡1:1.5）。3.2泄洪洞施工泄洪洞采用“導(dǎo)流洞與泄洪洞結(jié)合”設(shè)計(jì)，施工分兩期進(jìn)行：一期導(dǎo)流階段（2006.3~2007.6）：洞身段開(kāi)挖：采用鉆爆法施工，Ⅲ類(lèi)圍巖段進(jìn)尺2.5米/循環(huán)，Ⅳ類(lèi)圍巖段采用短進(jìn)尺（1.5米/循環(huán)）并及時(shí)噴錨支護(hù)（噴射C20混凝土，厚10cm，錨桿φ22@1.5m×1.5m）。襯砌施工：分底板、邊墻、頂拱三次澆筑，采用鋼模臺(tái)車(chē)（長(zhǎng)12米），摻加粉煤灰（摻量20%）及高效減水劑，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C25，抗?jié)B等級(jí)W8。二期改建階段（2008.1~2008.6）：進(jìn)口段：澆筑C30鋼筋混凝土閘室，尺寸10m×12m（寬×高），設(shè)弧形工作門(mén)（尺寸8m×10m），采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)（容量2×400kN）。消能段：采用挑流消能，鼻坎高程95.0米，反弧半徑15米，混凝土澆筑分3層進(jìn)行，每層厚2米，設(shè)縱橫向伸縮縫（間距15米），縫內(nèi)填瀝青杉板。3.3溢洪道施工溢洪道全長(zhǎng)800米，由進(jìn)水渠、控制段、泄槽段及消能段組成，施工關(guān)鍵技術(shù)如下：控制段施工：閘室為3孔（每孔凈寬12米），采用C30預(yù)應(yīng)力混凝土閘墩，墩高15米，設(shè)弧形閘門(mén)（12m×14m）?；A(chǔ)采用φ1.2m鉆孔灌注樁（樁長(zhǎng)20米，間距3米），閘室底板厚2.0米，分塊澆筑（塊長(zhǎng)15米），設(shè)膨脹加強(qiáng)帶。泄槽段施工：邊坡開(kāi)挖采用預(yù)裂爆破（孔距0.8米，線裝藥密度250g/m），底板澆筑20cm厚C20混凝土找平層，上部為50cm厚C30抗沖耐磨混凝土（摻聚丙烯纖維0.9kg/m3），分縫間距10米，縫內(nèi)設(shè)橡膠止水帶。消能段施工：采用底流消能，消力池長(zhǎng)50米，池深4米，底板厚1.5米，下設(shè)φ20排水孔（間距2米，深3米），出口設(shè)混凝土防沖墻（深5米）。3.4機(jī)電設(shè)備安裝金屬結(jié)構(gòu)安裝：閘門(mén)及啟閉機(jī)：泄洪洞進(jìn)口設(shè)1扇事故閘門(mén)（8m×9m），采用2×250kN固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)；溢洪道閘門(mén)為弧形鋼閘門(mén)，單重65t，采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)（啟門(mén)力2×1000kN）。安裝前進(jìn)行閘門(mén)無(wú)水試驗(yàn)（偏差≤3mm），啟閉機(jī)空載試運(yùn)行≥3次。壓力鋼管：輸水洞壓力鋼管直徑2.5米，壁厚12~20mm，采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)焊接，安裝后進(jìn)行水壓試驗(yàn)（試驗(yàn)壓力1.5倍設(shè)計(jì)壓力）。電氣設(shè)備安裝：電站機(jī)組：安裝1臺(tái)3MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，轉(zhuǎn)輪直徑1.8米，設(shè)計(jì)水頭18米。機(jī)組安裝采用“整體吊裝、分步調(diào)整”工藝，軸線偏差控制在0.05mm/m以?xún)?nèi)，軸承溫升≤40℃?？刂葡到y(tǒng)：采用PLC自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，在中控室實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門(mén)、機(jī)組、變電站的遠(yuǎn)程控制，設(shè)雙回路電源（10kV線路+備用發(fā)電機(jī)）。四、施工質(zhì)量與安全管理4.1質(zhì)量管理體系質(zhì)量目標(biāo)：?jiǎn)卧こ毯细衤?00%，優(yōu)良率≥85%，杜絕重大質(zhì)量事故，工程質(zhì)量達(dá)到國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程標(biāo)準(zhǔn)。控制措施：原材料控制：建立材料進(jìn)場(chǎng)“三檢制”（自檢、抽檢、復(fù)檢），水泥、鋼筋等主要材料需提供出廠合格證及第三方檢測(cè)報(bào)告，黏土料每5000m3檢測(cè)一次含水率、顆粒級(jí)配。施工過(guò)程控制：實(shí)行“首件認(rèn)可制”，每個(gè)分項(xiàng)工程首件施工需經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可大面積施工。大壩填筑每層檢測(cè)壓實(shí)度（環(huán)刀法取樣，每1000m2不少于1點(diǎn)），混凝土試塊留置數(shù)量為每100m3一組（抗壓、抗?jié)B各一組）。質(zhì)量通病防治：針對(duì)混凝土裂縫，采用低水化熱水泥（摻量≤30%粉煤灰），控制入倉(cāng)溫度≤28℃，澆筑后覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)≥14天；壩體結(jié)合部采用“斜面搭接、薄層碾壓”工藝，搭接寬度≥2米。4.2安全生產(chǎn)管理安全責(zé)任體系：成立項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的安全領(lǐng)導(dǎo)小組，配備3名專(zhuān)職安全員，各施工隊(duì)設(shè)兼職安全員，簽訂安全生產(chǎn)責(zé)任書(shū)，實(shí)行“一票否決制”。專(zhuān)項(xiàng)安全措施：高處作業(yè)：壩頂、溢洪道等臨邊設(shè)1.2米高防護(hù)欄桿（間距2米設(shè)立柱），腳手架搭設(shè)需經(jīng)專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)收（荷載≤2.7kN/m2），作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶。爆破作業(yè)：采用乳化炸藥（殉爆距離≥3cm），毫秒延時(shí)雷管分段起爆，警戒半徑300米，爆破后檢查等待時(shí)間≥15分鐘。防汛度汛：汛前編制度汛方案，儲(chǔ)備編織袋2萬(wàn)條、塊石500m3、柴油發(fā)電機(jī)2臺(tái)；汛期實(shí)行24小時(shí)值班，壩體設(shè)變形觀測(cè)點(diǎn)（每天觀測(cè)1次），庫(kù)水位超汛限及時(shí)泄洪。應(yīng)急管理：編制《施工安全應(yīng)急預(yù)案》，針對(duì)坍塌、洪水、觸電等事故設(shè)置專(zhuān)項(xiàng)應(yīng)急小組，每季度組織1次應(yīng)急演練?，F(xiàn)場(chǎng)配備急救箱（含止血藥、繃帶等），與附近醫(yī)院簽訂急救協(xié)議（車(chē)程≤30分鐘）。4.3環(huán)境保護(hù)措施水土保持：棄渣場(chǎng)周邊設(shè)截排水溝（底寬0.5米，邊坡1:1.5），渣體分層碾壓（壓實(shí)度≥85%），頂面覆土綠化（種植當(dāng)?shù)夭荼局参铮?。水質(zhì)保護(hù)：施工廢水經(jīng)沉淀池（三級(jí)，總?cè)莘e500m3）處理后回用，油料庫(kù)設(shè)防滲池（滲透系數(shù)≤1×10??cm/s），防止油污泄漏。噪聲控制：破碎機(jī)、振搗器等設(shè)備設(shè)隔音罩，夜間（22:00~6:00）禁止高噪聲作業(yè)，必要時(shí)辦理夜間施工許可并公告周邊居民。五、施工進(jìn)度控制與協(xié)調(diào)5.1進(jìn)度保障措施資源保障：投入主要施工設(shè)備：挖掘機(jī)8臺(tái)、自卸汽車(chē)30輛、振動(dòng)碾6臺(tái)、混凝土攪拌站2座、鉆機(jī)5臺(tái)，高峰期施工人員達(dá)800人（其中技術(shù)人員120人）。關(guān)鍵線路控制：大壩填筑為關(guān)鍵工序，采用“三班制”連續(xù)施工，月填筑強(qiáng)度≥15萬(wàn)m3；泄洪洞開(kāi)挖采用多工作面平行作業(yè)，月進(jìn)尺≥80米。進(jìn)度監(jiān)測(cè)：每周召開(kāi)進(jìn)度協(xié)調(diào)會(huì)，采用Project軟件跟蹤計(jì)劃執(zhí)行情況，偏差超過(guò)5%時(shí)制定趕工措施（如增加資源投入、優(yōu)化施工工藝）。5.2外部協(xié)調(diào)移民安置：按照“原地后靠+縣內(nèi)遠(yuǎn)遷”原則，完成2.05萬(wàn)移民搬遷，建設(shè)安置區(qū)住房53.9萬(wàn)平方米，配套灌溉渠道15km。地方關(guān)系協(xié)調(diào)：與當(dāng)?shù)卣⒙?lián)席會(huì)議制度，定期解決施工用地、材料運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題，優(yōu)先雇傭當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力（占總?cè)藬?shù)30%）。六、驗(yàn)收與移交6.1驗(yàn)收階段劃分分部工程驗(yàn)收：共劃分12個(gè)分部工程（大壩、泄洪洞、溢洪道等），每個(gè)分部工程完工后由監(jiān)理單位組織驗(yàn)收，驗(yàn)收資料包括施工記錄、檢測(cè)報(bào)告、質(zhì)量評(píng)定表等。階段驗(yàn)收：包括截流驗(yàn)收（2007年6月）、下閘蓄水驗(yàn)收（2008年6月）、機(jī)組啟動(dòng)驗(yàn)收（2009年5月），需邀請(qǐng)水利部、河南省水利廳等單位參加。竣工驗(yàn)收：工程