葛洲壩工程施工方案設(shè)計(jì)一、工程概況1.1工程位置與地理環(huán)境葛洲壩水利樞紐位于湖北省宜昌市長(zhǎng)江三峽出口處，上距三峽大壩38公里，下距宜昌市中心約4公里。工程區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)以花崗巖和變質(zhì)巖為主，基巖裸露且完整性較好，但需注意節(jié)理裂隙發(fā)育對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。長(zhǎng)江在此段江面寬約2200米，年平均流量14300立方米/秒，洪枯水位差達(dá)14.5米，施工期需應(yīng)對(duì)復(fù)雜水文條件。1.2工程規(guī)模與主要功能本工程為一等大（1）型水利樞紐，主要由三大主體建筑物構(gòu)成：擋水建筑物：全長(zhǎng)2595米的混凝土重力壩，最大壩高70米，壩頂高程70米，總庫(kù)容15.8億立方米，可調(diào)節(jié)庫(kù)容1.1億立方米，具備削減洪峰、調(diào)節(jié)徑流的功能。發(fā)電建筑物：左、右岸兩座水電站，共安裝21臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量271.5萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量157億千瓦時(shí)，其中左岸電站裝機(jī)14臺(tái)（12.5萬(wàn)千瓦/臺(tái)），右岸電站裝機(jī)7臺(tái)（17萬(wàn)千瓦/臺(tái)）。通航建筑物：包括雙線五級(jí)船閘（可通過(guò)萬(wàn)噸級(jí)船隊(duì)）、三江沖沙閘及上、下游導(dǎo)航建筑物，設(shè)計(jì)年單向通航能力5000萬(wàn)噸。1.3工程技術(shù)特點(diǎn)分期導(dǎo)流：采用“明渠導(dǎo)流+斷流圍堰”方案，分兩期施工，一期圍右岸三江、二江區(qū)域，二期圍左岸大江區(qū)域。大型混凝土結(jié)構(gòu)：總混凝土工程量達(dá)1043萬(wàn)立方米，其中大壩主體混凝土883萬(wàn)立方米，采用碾壓混凝土與常態(tài)混凝土結(jié)合的澆筑工藝。復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)：電站配備21臺(tái)混流式水輪機(jī)及配套的發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)站等設(shè)備，總重超1.2萬(wàn)噸，安裝精度要求達(dá)0.1毫米級(jí)。二、施工總體布置2.1施工分區(qū)規(guī)劃根據(jù)工程功能與施工流程，現(xiàn)場(chǎng)劃分為六大功能區(qū)：土石方作業(yè)區(qū)：布置于大壩上下游兩岸，劃分挖方區(qū)（總量580萬(wàn)立方米）和填方區(qū)（總量320萬(wàn)立方米），設(shè)置4條長(zhǎng)1.5-3公里的運(yùn)輸專線，配備30臺(tái)20噸級(jí)自卸汽車?；炷辽a(chǎn)區(qū)：在右岸設(shè)3座HZS120攪拌站（總產(chǎn)能360立方米/小時(shí)），左岸設(shè)2座HZS90攪拌站（總產(chǎn)能180立方米/小時(shí)），骨料倉(cāng)容量8萬(wàn)立方米，水泥罐儲(chǔ)量1.2萬(wàn)噸。機(jī)械設(shè)備區(qū)：集中布置大型施工機(jī)械，包括3立方米挖掘機(jī)12臺(tái)、150噸履帶吊8臺(tái)、門機(jī)10臺(tái)（跨度30-40米）、混凝土泵車20臺(tái)，設(shè)置專用維修車間及備件倉(cāng)庫(kù)。金屬結(jié)構(gòu)加工區(qū)：占地2萬(wàn)平方米，配置數(shù)控切割機(jī)、卷板機(jī)、焊接機(jī)器人等設(shè)備，承擔(dān)閘門、壓力鋼管等金屬結(jié)構(gòu)的制作，年加工能力1.5萬(wàn)噸。機(jī)電安裝區(qū)：劃分機(jī)組安裝間（長(zhǎng)150米×寬30米）、電氣設(shè)備庫(kù)、油系統(tǒng)處理間等，配備500噸橋式起重機(jī)2臺(tái)。生活辦公區(qū)：采用模塊化臨建，設(shè)置宿舍（容納8000人）、食堂、醫(yī)療站、實(shí)驗(yàn)室等設(shè)施，建筑面積5.2萬(wàn)平方米，配套污水處理站（日處理能力1000噸）。2.2施工交通組織對(duì)外交通：利用既有長(zhǎng)江航運(yùn)（年運(yùn)輸能力800萬(wàn)噸）及宜昌火車站鐵路專線，在右岸設(shè)500噸級(jí)貨運(yùn)碼頭1座，鐵路專用線3公里。場(chǎng)內(nèi)交通：修建8米寬混凝土施工主干道12公里，形成“三橫五縱”路網(wǎng)，設(shè)置3處立體交叉通道，確保重載車輛（最大荷載100噸）通行效率。三、施工組織管理3.1組織機(jī)構(gòu)與職責(zé)成立項(xiàng)目經(jīng)理部，下設(shè)五大職能部門：工程技術(shù)部：負(fù)責(zé)施工方案編制、技術(shù)交底、測(cè)量放樣（配備全站儀3臺(tái)、GPS接收機(jī)5臺(tái)）及BIM技術(shù)應(yīng)用（建立三維模型實(shí)現(xiàn)進(jìn)度與成本聯(lián)動(dòng)控制）。施工管理部：分設(shè)大壩、電站、船閘3個(gè)專業(yè)施工隊(duì)，配置管理人員120人、作業(yè)人員5000人（高峰期），實(shí)行“班組-工區(qū)-項(xiàng)目部”三級(jí)管理。質(zhì)量安全部：配備專職質(zhì)檢員80人、安全員60人，設(shè)置20個(gè)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制點(diǎn)，實(shí)施“三檢制”（自檢、互檢、交接檢）及每日安全巡查。物資設(shè)備部：建立材料進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收臺(tái)賬，對(duì)鋼材、水泥等主要材料實(shí)行“二維碼追溯管理”，設(shè)備完好率保持在90%以上。計(jì)劃合同部：采用Project軟件編制四級(jí)進(jìn)度計(jì)劃（總進(jìn)度、年度、月度、周計(jì)劃），每月進(jìn)行成本核算與偏差分析。3.2資源配置計(jì)劃人力資源：高峰期投入勞動(dòng)力8500人，其中技術(shù)工人占比60%（含混凝土工1200人、焊工500人、起重工200人），管理人員占比15%，后勤及輔助人員占比25%。材料資源：主要材料需求量為：水泥320萬(wàn)噸（P.O42.5級(jí)占70%）、鋼筋35萬(wàn)噸（HRB400E級(jí)為主）、砂石骨料1800萬(wàn)立方米（人工骨料占比85%）、粉煤灰50萬(wàn)噸（Ⅱ級(jí)以上）。機(jī)械設(shè)備：投入各類施工機(jī)械680臺(tái)套，其中大型設(shè)備包括：3立方米挖掘機(jī)15臺(tái)、4.5立方米裝載機(jī)8臺(tái)、300噸級(jí)自卸汽車50臺(tái)、4000型混凝土攪拌站5座、6米臂架泵車25臺(tái)。四、主體工程施工4.1施工導(dǎo)流與圍堰工程4.1.1一期導(dǎo)流（1971-1975年）導(dǎo)流方式：利用右岸三江天然河道作為導(dǎo)流明渠，設(shè)計(jì)導(dǎo)流流量20000立方米/秒（百年一遇），明渠底寬120米，底高程42米，邊坡1:2.5，采用混凝土預(yù)制塊護(hù)底。圍堰結(jié)構(gòu)：上游橫向圍堰：長(zhǎng)330米，頂高程58米，采用“土石圍堰+混凝土防滲墻”結(jié)構(gòu)，堰體填筑量45萬(wàn)立方米，防滲墻深25米，厚0.8米。下游橫向圍堰：長(zhǎng)280米，頂高程56米，采用碾壓土石壩結(jié)構(gòu)，迎水面鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。4.1.2二期導(dǎo)流（1976-1980年）截流施工：1981年1月4日實(shí)施大江截流，采用“立堵法”，龍口寬度102米，最大落差3.23米，最大流速7.1米/秒，投入塊石、混凝土四面體（重5-15噸）共10.8萬(wàn)立方米，截流歷時(shí)36小時(shí)23分鐘。圍堰結(jié)構(gòu)：大江上下游圍堰總長(zhǎng)1200米，頂高程66米，堰體采用風(fēng)化砂填筑，迎水面設(shè)10米寬防滲鋪蓋，背水面設(shè)堆石戧堤，總填筑量180萬(wàn)立方米。4.2地基處理工程4.2.1基礎(chǔ)開(kāi)挖開(kāi)挖范圍：覆蓋層開(kāi)挖面積12萬(wàn)平方米，最大開(kāi)挖深度35米，基巖開(kāi)挖總量580萬(wàn)立方米，采用分層梯段爆破工藝，鉆孔直徑150毫米，孔深8-12米，單響藥量控制在300公斤以內(nèi)，確保基巖完整性（地震波速≥3500米/秒）。邊坡支護(hù)：對(duì)開(kāi)挖后形成的高邊坡（最大坡高60米，坡度1:0.75）采用“錨桿+噴射混凝土”支護(hù)，錨桿長(zhǎng)6-9米，間距2米×2米，噴射C20混凝土厚10厘米，局部設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索（噸位200-300kN）。4.2.2防滲處理帷幕灌漿：沿壩軸線布置單排灌漿孔，孔距2米，孔深30-40米（深入相對(duì)不透水層5米），采用“自上而下分段灌漿法”，灌漿壓力2.0-3.0MPa，水泥采用超細(xì)水泥（粒徑≤10微米），防滲標(biāo)準(zhǔn)為透水率q≤1Lu。固結(jié)灌漿：在壩基范圍內(nèi)布置網(wǎng)格狀灌漿孔，孔距3米×3米，孔深8-12米，采用“全孔一次灌漿法”，灌漿壓力1.0-1.5MPa，使基巖彈性模量提高30%以上。4.3混凝土壩工程4.3.1壩體混凝土施工分縫分塊：壩體沿軸線每15-20米設(shè)永久橫縫，縫內(nèi)設(shè)紫銅片止水；沿高度方向分20-25層澆筑，每層厚度2-3米，澆筑塊尺寸15米×20米×3米（長(zhǎng)×寬×高）。澆筑工藝：常態(tài)混凝土：用于壩體上下游面及廊道周邊，采用平臥模板（鋼模板為主，面積1.2萬(wàn)平方米），插入式振搗器振搗（振搗深度50厘米，間距30厘米），初凝時(shí)間控制在6小時(shí)以上。碾壓混凝土：用于壩體內(nèi)部，采用VC值3-5秒的干硬性混凝土，鋪筑厚度30厘米，用18噸振動(dòng)碾碾壓8遍（前進(jìn)4遍、后退4遍），壓實(shí)度≥98%，膠凝材料用量160-180公斤/立方米。溫控措施：預(yù)冷系統(tǒng)：骨料采用風(fēng)冷（降溫至5℃）、加冰拌合（冰摻量20%）、冷水拌合（水溫≤10℃），使混凝土出機(jī)口溫度≤12℃。通水冷卻：在澆筑塊內(nèi)預(yù)埋Φ25毫米冷卻水管，管距1.5米×1.5米，通江水冷卻，初期通水流量1.2立方米/小時(shí)，控制內(nèi)外溫差≤25℃。4.3.2壩體接縫處理橫縫灌漿：當(dāng)壩體溫度降至穩(wěn)定溫度（18-20℃）后進(jìn)行，采用“自下而上分段灌漿法”，灌漿壓力0.3-0.5MPa，水灰比0.5:1-1:1，灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為吸漿量≤0.4升/分鐘，持續(xù)30分鐘?？v縫處理：采用“鍵槽法”連接，縫面涂刷環(huán)氧樹(shù)脂基膠黏劑，澆筑時(shí)鋪2厘米厚水泥砂漿（強(qiáng)度等級(jí)高于本體混凝土一級(jí)）。4.4電站廠房工程4.4.1廠房結(jié)構(gòu)施工廠房尺寸：左岸電站長(zhǎng)750米、寬25米、高58米，右岸電站長(zhǎng)320米、寬22米、高55米，均為壩后式廠房，采用“混凝土框架+巖壁吊車梁”結(jié)構(gòu)。施工順序：先施工下部塊體（尾水管層、蝸殼層），后施工上部結(jié)構(gòu)（發(fā)電機(jī)層、安裝間），其中蝸殼外圍混凝土采用“二期澆筑法”，分兩次澆筑成型，確保水輪機(jī)安裝精度。4.4.2機(jī)電設(shè)備安裝水輪機(jī)安裝：采用“整體吊裝+精密調(diào)整”工藝，轉(zhuǎn)輪與軸系同心度偏差≤0.05毫米/米，導(dǎo)葉間隙控制在0.1-0.2毫米，軸承溫升≤40℃。發(fā)電機(jī)安裝：定子就位后進(jìn)行鐵損試驗(yàn)（溫度≤80℃），轉(zhuǎn)子吊裝采用專用平衡梁，空氣間隙調(diào)整偏差≤0.5毫米，機(jī)組軸線調(diào)整采用“盤(pán)車法”，擺度≤0.02毫米/米。電氣設(shè)備安裝：主變壓器（220kV、180MVA）就位后進(jìn)行油色譜分析（乙炔含量≤5μL/L），GIS組合電器安裝后進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)（395kV/1分鐘）。4.5通航建筑物工程4.5.1船閘施工結(jié)構(gòu)形式：雙線五級(jí)船閘，每線船閘長(zhǎng)160米、寬34米、最小水深5米，閘室采用“鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)”，底板厚2.5米，邊墻高18米，設(shè)環(huán)形廊道輸水系統(tǒng)。關(guān)鍵工藝：閘室混凝土澆筑采用“滑模施工法”，模板滑升速度1.5米/天，混凝土強(qiáng)度達(dá)0.3MPa時(shí)開(kāi)始滑升，表面平整度誤差≤3毫米。閘門安裝：采用250噸門機(jī)吊裝300噸級(jí)人字閘門，安裝后進(jìn)行無(wú)水調(diào)試（啟閉時(shí)間4-5分鐘）和有水調(diào)試（充泄水時(shí)間≤12分鐘）。4.5.2導(dǎo)航及沖沙建筑物上下游導(dǎo)航墻長(zhǎng)300米，采用扶壁式混凝土結(jié)構(gòu)，墻頂高程70米，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁（直徑1.2米，樁長(zhǎng)25米）。三江沖沙閘共9孔，每孔凈寬12米，設(shè)弧形工作門（重45噸），閘室底板采用C30混凝土，抗沖耐磨層厚0.3米（摻鋼纖維0.8%）。五、關(guān)鍵技術(shù)措施5.1混凝土施工技術(shù)創(chuàng)新碾壓混凝土技術(shù)：研發(fā)專用外加劑（緩凝高效減水劑），解決了低水泥用量（140公斤/立方米）下的可碾性與強(qiáng)度問(wèn)題，單倉(cāng)澆筑面積達(dá)3000平方米，月澆筑強(qiáng)度突破5萬(wàn)立方米。變態(tài)混凝土工藝：在碾壓混凝土與模板、止水片接觸部位，摻入水泥漿（水灰比0.5）形成“變態(tài)混凝土”，改善界面結(jié)合性能，抗壓強(qiáng)度提高15%。真空脫水技術(shù)：對(duì)混凝土表面采用真空脫水處理（真空度≥0.08MPa，脫水時(shí)間20分鐘），使表層含水率降低15-20%，早期強(qiáng)度提高25%。5.2大型設(shè)備安裝精度控制全站儀三維定位：采用LeicaTS60全站儀（測(cè)角精度0.5秒，測(cè)距精度1mm+1ppm）對(duì)水輪機(jī)座環(huán)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，安裝偏差控制在0.03毫米以內(nèi)。激光準(zhǔn)直技術(shù)：在發(fā)電機(jī)軸系安裝中使用激光準(zhǔn)直儀，建立基準(zhǔn)軸線，確保鏡板水平偏差≤0.02毫米/米，推力軸承瓦面接觸面積≥75%。溫度變形補(bǔ)償：根據(jù)安裝環(huán)境溫度（控制在15-25℃）對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)變形計(jì)算，如人字閘門門軸柱預(yù)裝時(shí)預(yù)留0.5毫米/米的溫度補(bǔ)償量。5.3施工期安全監(jiān)測(cè)變形監(jiān)測(cè)：在壩體布置120個(gè)正垂線測(cè)點(diǎn)、80個(gè)倒垂線測(cè)點(diǎn)及30個(gè)靜力水準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)，采用自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)頻率：施工期1次/天，運(yùn)行期1次/周，允許最大沉降300毫米，不均勻沉降≤0.5毫米/米。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：在壩體關(guān)鍵部位埋設(shè)鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)、溫度計(jì)共500余支，監(jiān)測(cè)混凝土溫度場(chǎng)（最高溫升≤35℃）及應(yīng)力狀態(tài)（壓應(yīng)力≤5MPa，拉應(yīng)力≤1.5MPa）。滲流監(jiān)測(cè)：沿壩基布置30個(gè)滲壓計(jì)、20個(gè)量水堰及5個(gè)水質(zhì)取樣點(diǎn)，監(jiān)測(cè)滲流量（設(shè)計(jì)允許值≤100升/分鐘）、滲透壓力（梯度≤0.2）及水質(zhì)指標(biāo)（pH值6-8）。六、質(zhì)量與安全管理6.1質(zhì)量管理體系質(zhì)量目標(biāo)：?jiǎn)卧こ毯细衤?00%，優(yōu)良率≥90%，杜絕重大質(zhì)量事故，工程總體質(zhì)量達(dá)到國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程標(biāo)準(zhǔn)。控制措施：材料控制：水泥、鋼筋等主要材料實(shí)行“二維碼追溯”，每批材料需經(jīng)3次檢驗(yàn)（進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、使用前檢驗(yàn)、抽樣送檢），合格率100%方可使用。過(guò)程控制：推行“三檢制+專業(yè)檢+監(jiān)理檢”五級(jí)檢驗(yàn)制度，混凝土試塊留置頻率為每100立方米1組（抗壓）、每500立方米1組（抗?jié)B），試塊合格率≥98%。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)格執(zhí)行《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定規(guī)程》（SL176），隱蔽工程驗(yàn)收需經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工三方簽字確認(rèn)。6.2安全生產(chǎn)管理安全目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)“零死亡、零重傷”，輕傷頻率控制在3‰以內(nèi)，爭(zhēng)創(chuàng)“國(guó)家級(jí)安全文明工地”。保障措施：高空作業(yè)防護(hù)：2米以上作業(yè)面設(shè)置防護(hù)欄桿（高度1.2米）、安全網(wǎng)（網(wǎng)目密度≥2000目/100平方厘米），腳手架搭設(shè)需經(jīng)荷載試驗(yàn)（承載力≥2.7kN/平方米）。爆破作業(yè)管理：實(shí)行“爆破許可制度”，爆破前30分鐘清場(chǎng)，警戒半徑300米，采用數(shù)碼雷管（延期精度±1毫秒）控制起爆順序，減少振動(dòng)影響（質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度≤5厘米/秒）。特種設(shè)備管理：門機(jī)、起重機(jī)等設(shè)備每月進(jìn)行1次全面檢查，操作人員持證上崗，建立“一機(jī)一檔”管理制度。應(yīng)急管理：編制12項(xiàng)專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案（包括洪水、火災(zāi)、觸電等），配備應(yīng)急物資（柴油發(fā)電機(jī)2臺(tái)、應(yīng)急照明100套、急救設(shè)備5套），每季度組織1次應(yīng)急演練。6.3環(huán)境保護(hù)措施水環(huán)境保護(hù)：施工廢水經(jīng)三級(jí)沉淀池處理（pH值6-9，懸浮物≤100mg/L）后回用，設(shè)置3個(gè)廢水處理站，總處理能力5000立方米/天；生活污水經(jīng)生化處理后排放（COD≤100mg/L，氨氮≤15mg/L）。大氣污染防治：混凝土攪拌站安裝布袋除塵器（除塵效率≥99%），運(yùn)輸車輛加蓋篷布（密閉率100%），施工現(xiàn)場(chǎng)每日灑水降塵（頻率≥4次/天），PM10濃度控制在0.5mg/m3以下。生態(tài)保護(hù)：設(shè)置魚(yú)類產(chǎn)卵場(chǎng)保護(hù)區(qū)域（面積5000平方米），投放人工魚(yú)巢1000個(gè)；施工結(jié)束后對(duì)臨時(shí)占地（20萬(wàn)平方米）進(jìn)行植被恢復(fù)，種植鄉(xiāng)土樹(shù)種（成活率≥85%）。七、施工進(jìn)度計(jì)劃7.1總進(jìn)度安排本工程總工期10年（1970年12月-1980年12月），分為四個(gè)階段：準(zhǔn)備階段（1970.12-1971.05）：完成勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工隊(duì)伍進(jìn)場(chǎng)、臨時(shí)設(shè)施建設(shè)，工期6個(gè)月。一期工程（1971.06-1975.12）：施工右岸三江、二江區(qū)域，包括二江電站、三江船閘及相關(guān)建筑物，工期55個(gè)月，1975年二江電站首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。二期工程（1976.01-1980.06）：施工左岸大江區(qū)域，包括大江電站、大江船閘及大壩擋水結(jié)構(gòu)，工期54個(gè)月，1980年大江電站首臺(tái)機(jī)組發(fā)電?？⒐を?yàn)收階段（1980.07-1980.12）：完成全部機(jī)組調(diào)試、工程質(zhì)量評(píng)定及竣工驗(yàn)收，工期6個(gè)月。7.2關(guān)鍵線路與控制節(jié)點(diǎn)里程碑節(jié)點(diǎn)：1971年5月：一期圍堰合龍，形成二期基坑。1974年10月：二江大壩澆筑至設(shè)計(jì)高程。1975年9月：二江電站1號(hào)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。1981年1月：大江截流成功，二期圍堰形成。1980年12月：全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。關(guān)鍵線路：一期圍堰施工→二江大壩混凝土澆筑→二江電站機(jī)電安裝→大江截流→大江大壩混凝土澆筑→大江電站機(jī)電安裝→工程竣工驗(yàn)收。7.3進(jìn)度保障措施資源保障：建立“材料儲(chǔ)備庫(kù)”，水泥、鋼筋等關(guān)鍵材料儲(chǔ)備量滿足3個(gè)月需求；高峰期投入機(jī)械設(shè)備680臺(tái)套，設(shè)備完好率≥90%。技術(shù)保障：對(duì)碾壓混凝土、滑模施工等關(guān)鍵