1、毕业设计说明书学 院 建筑工程学院 专 业 工程管理(建二学位) 年 级 2013 级 姓 名 徐习帅 指导教师 李明超 2015 年 6 月 10 日毕业设计任务书题目：赞比亚卡里巴水电站扩机厂房岩锚梁施工组织设计学生姓名 徐习帅 学院名称 建筑工程学院 专 业 工程管理(建二学位) 学 号 3013205372 指导教师 李明超 职 称 教 授 一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。 ）卡 里 巴 水 电 站 位 于 非 洲 赞 比 亚 和 津 巴 布 韦 两 国 交 界 的 赞 比 西 河 中 游 的卡 里 巴 峡 谷 内 ， 位 于 赞 比 西 河 和
2、 喀 辅 埃 河 交 汇 处 上 游 40km， 距 首 都 卢 萨卡 192km 的 南 方 省 Siavonga 地 区 。水 电 站 大 坝 为 混 凝 土 双 曲 拱 坝 ， 最 大 坝 高 128m， 坝 顶 长 617m， 顶 宽13m， 最 大 底 宽 24m， 长 高 比 接 近 5， 最 大 宽 高 比 为 0.1875。 坝 址 区 系 由前 寒 武 纪 岩 石 组 成 。 整 个 河 床 、 左 岸 及 右 岸 下 部 三 分 之 二 高 度 以 下 均 为 变 质黑 云 母 片 麻 岩 ， 表 面 有 灰 色 与 白 色 相 间 条 纹 ， 叶 理 呈 现 折 曲 。
3、河 床 中 岩 石 露头 质 地 坚 硬 ， 有 细 裂 隙 ， 两 岸 岩 石 侵 蚀 深 度 达 4.5 6m， 易 受 风 化 。 右 岸上 部 为 坚 硬 的 褐 色 石 英 岩 ， 裂 隙 发 育 ， 夹 有 风 化 的 黑 云 母 片 麻 岩 侵 入 体 ， 伟晶 花 岗 岩 呈 脉 状 出 现 。 片 麻 岩 中 几 乎 全 是 黑 云 母 透 镜 体 ， 由 于 分 布 不 广 ， 对地 下 工 程 不 致 有 重 大 影 响 。卡 里 巴 扩 机 项 目 为 EPC 项 目 ， 承 包 方 负 责 工 程 设 计 、 设 备 采 购 、 施 工建 设 ， 直 到 工 程 建
4、成 运 行 并 整 体 交 付 给 业 主 方 。 工 程 项 目 包 括 218 万 千瓦 水 电 设 备 、 附 属 设 备 和 变 电 站 的 设 计 、 建 造 、 供 应 、 运 输 和 试 验 及 维 修 等 ，现 已 于 2014 年 初 投 入 运 行 。 从 引 水 系 统 到 发 电 厂 房 再 到 尾 水 系 统 ， 然 后 还有 输 变 电 系 统 ， 内 容 齐 全 ， 规 模 较 大 如 同 再 建 一 个 新 的 发 电 厂 。 扩 建 工 程 总体 平 面 布 置 如 图 1 所 示 ， 三 维 模 型 如 图 2 所 示 。图 1 卡 里 巴 北 岸 扩 机
5、项 目 总 体 平 面 布 置 图图 2 卡 里 巴 扩 机 项 目 地 下 厂 房 三 维 模 型在卡里巴扩机工程项目施工过程中，往往需要面对以下关键问题：如何针对不同部位选择合理的开挖方式；如何保证地下洞室的安全稳定；如何能尽可能多的增加工作面以加快施工进度而不至于相互干扰；扩建厂房如何在不影响仅 40 米之外的老厂房运行的情况下施工等。因此，优化施工工序和施工工艺此时显得格外重要，本设计结合卡里巴水电站扩机项目厂房岩锚梁施工开展施工组织设计，主要设计内容为施工机械配套方案、支护方式和岩锚梁施工工艺。二、参考文献1 DL/T5198-2004. 水利水电工程岩壁梁施工规程S. 2004.2
6、 DL/T 5099-1999. 水工建筑物地下开挖工程施工技术规范S. 1999.3 SL303-2004. 水利水电工程施工组织设计规范S. 2004.4 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院. 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程详细设计报告（工程地质）R. 2008.5 中国水电顾问集团西北勘测设计院. 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁施工级承载试验技术要求R. 2010.6 水利水电力部水利水电建设总局. 水利水电工程施工组织设计手册-第 2 卷：施工技术M. 北京：中国水利水电出版社，2003.7 杨述仁，周文铎. 地下水电站厂房设计M. 北京: 中国水利水电出版社，199
7、8.8 李洪涛. 大型地下厂房施工程序及开挖方法研究D. 武汉：武汉大学，2004.9 唐柏林. 糯扎渡水电站地下厂房洞室群施工顺序研究D. 成都：四川大学，2006.10 马洪琪，周宇，和孙文，等. 中国水利水电地下工程施工M. 北京：中国水利水电出版社，2011.11 党林才，侯靖，吴世勇，等. 中国水电地下工程建设与关键技术M. 北京：中国水利水电出版社，2012.12 张黔，李宝成，李建英. 江口电站地下厂房岩壁吊车梁台座开挖施工技术J. 四川水力发电，2003，22（1）：36-42.13 陈雷，逄立辉，贾志刚，等. 地下厂房岩锚吊车梁锚杆设计探析J. 东北水利水电，2011，01：
8、9-10,18.14 Chen Ming, Lu Wenbo, Yi Changping. Blasting vibration criterion for a rock-anchored beam in an underground powerhouse J. In Tunnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research 2007 22(1):69-79.15 Barla G., Fava A.R., Peri G. Design and Construction of
9、the Venaus Powerhouse Cavern in Calcschists. Geomechanics and Tunnelling, 2008, 1(5): 399406.三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。 ）1、研究内容： 确 定 厂 房 岩 锚 梁 开 挖 施 工 程 序 ， 合 理 布 置 开 挖 分 层 、 采 用 不 同 的 施 工机 械 配 套 方 案 ， 确 保 岩 锚 梁 开 挖 的 质 量 满 足 设 计 要 求 ； 选 择 合 理 的 支 护 方 式 ， 确 定 注 浆 锚 杆 的 技 术 参
10、 数 ； 设 计 合 理 的 模 板 支 撑 方 案 和 钢 筋 安 装 顺 序 ， 结 合 实 际 确 定 岩 锚 梁 混 凝土 施 工 的 组 织 设 计 。2、要求： 英文文献翻译 1 篇； 设计论文 1 篇（不少于 3 万字） ； 三号 CAD 工程图纸 2 张。指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字）年 月 日天津大学本科生毕业论文开题报告课题名称 赞比亚卡里巴水电站扩机项目厂房岩锚梁施工技术研究学院名称 建筑工程学院 专业名称工程管理（建二学位）学生姓名 徐习帅 指导教师 李明超1. 课 题 背 景 和 意 义卡里巴北岸水电站工程位于赞比亚和津巴布韦两国交界的赞比西河上，喀辅
11、埃河与赞比西河交汇处上游 40 公里处，距赞比亚首都卢萨卡 192 公里。卡里巴水库的水资源由赞比亚和津巴布韦两国共享。卡里巴北岸水电站由一个 128 米高的混凝土双曲拱坝、进水口、引水洞、地下厂房、尾水洞、地面主变压器和开关站构成。卡里巴北岸水电站扩机工程是对原有水电站的发电进水口和尾水出口、引水洞和尾水洞、地下厂房及开关站等进行扩建。卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房的开挖尺寸为 51.9m25.8m51m（长宽高），右侧和原有厂房相接，左侧、上下游侧分别布置了配电盘室、母线室和中央控制室。岩锚吊车梁布置在厂房上下游侧，单侧长 37.2m,其岩台的底部高程为 EL388.7m，顶部高程为 E
12、L390.43m，岩台和垂直面的夹角为 30，水平面投影宽度为100m。厂房岩石的岩性主要为黑云母片麻岩，局部有混合岩和长石石英岩，岩石坚硬，没有大的断裂面切割。岩锚梁是利用一定数量的深孔锚杆和岩壁台座把混凝土梁固定在岩石上，由锚杆和钢筋混凝土联合构成壁式受力结构。然后混凝土梁体承受全部荷载及梁体自重通过锚杆和岩壁台座传递到岩体内，充分利用围岩的承载能力。所以首先对岩壁台座的开挖质量要求极为严格，开挖既要打到设计要求还不能破坏岩体的自稳能力；其次对受力锚杆也提出了很高的要求，装入的角度、深度以及注浆量都要有严格的控制，也就是要求更高的钻孔成孔的质量控制；再次混凝土的质量控制也直接影响了岩锚梁的
13、成败，钢筋摸板混凝土每道工序的执行都有很高的控制要求，否则混凝土不足以承受巨大的荷载或者无法有效的把荷载传递到岩体中去。岩壁吊车梁在地下厂房工程建设中已被广泛采用,但目前水电行业尚无规范明确其设计方法。因此，对岩锚梁施工的开挖、支护、混凝土衬砌每一步都至关重要，对岩锚梁的研究也就显得很有必要。2. 国 内 外 研 究 现 状20 世纪 70 年代挪威开始在地下厂房建设中采用岩锚梁设计与施工技术，由于其大量的成功运用,为减少工程建设投资,充分利用地下围岩的承载能力,被各国在地下工程建设中广泛采用。岩锚梁主要应用于大型水利枢纽工程地下厂房中机电设备的安装、维修等。它与岩台梁及其他结构梁相比，能缩窄
14、地下厂房的跨度，减少工程量，降低工程造价，增加洞室的稳定。开挖到相应部位即可施工岩锚梁，无需等整个洞室全部开挖完成后再施作，岩锚梁的提前施工又为下一步的施工创造了十分有利的条件，经济效益极为显著。在我国，岩壁吊车梁在地下厂房工程建设中正处于起步和推广阶段，像小浪底、拉西瓦等水电站都有采用这种新型结构，其施工技术正在逐步完善。3. 研 究 目 标紧密联系工作实际，对比类似工程项目的施工工艺，研究合理的施工方案与快速施工的方法，以期达到保证质量加快工期的目的。总结岩锚梁施工的一般性做法，形成一套合理有效的施工组织方案。4. 研 究 内 容（ 1） 确 立 厂 房 岩 锚 梁 开 挖 施 工 程 序
15、 ， 合 理 布 置 开 挖分层、采用不同的施工机械配套方案，确保岩锚梁开挖的质量满足设计要求。（ 2） 选择合理的支护方式，确定注浆锚杆的技术参数。（3）设计合理的模板支撑方案和钢筋安装顺序，结合实际确定岩锚梁混凝土施工的组织设计。5. 进 度 安 排 2014.12.8 前：选题、收集相关资料； 2014.12.8 至 2015.3.6：撰写开题报告与开题，收集资料，开展研究，形成写作提纲； 2015.3.6 至 2015.5.15：深入研究，形成论文初稿； 2015.5.15 至 2015.6.15：老师指导论文修改，定稿，打印，准备答辩。6. 参 考 文 献1 DL/T5198-200
16、4. 水利水电工程岩壁梁施工规程S. 2004.2 DL/T 5099-1999. 水工建筑物地下开挖工程施工技术规范S. 1999.3 SL303-2004. 水利水电工程施工组织设计规范S. 2004.4 DL/T 5397-2007. 水电工程施工组织设计规范S. 2007.5 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院. 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程详细设计报告（工程地质）R. 2008.6 中国水电顾问集团西北勘测设计院. 赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程地下厂房岩锚吊车梁施工级承载试验技术要求R. 2010.7 水利水电力部水利水电建设总局. 水利水电工程施工组织设计手册-第 2 卷：施工
17、技术M. 北京：中国水利水电出版社， 2003.8 杨述仁，周文铎. 地下水电站厂房设计 M. 北京: 中国水利水电出版社，1998.9 李洪涛 . 大型地下厂房施工程序及开挖方法研究D. 武汉：武汉大学，2004.10 唐柏林 . 糯扎渡水电站地下厂房洞室群施工顺序研究D. 成都：四川大学，2006.11 马洪琪，周宇，和孙文，等. 中国水利水电地下工程施工M. 北京：中国水利水电出版社，2011.12 党林才，侯靖，吴世勇，等. 中国水电地下工程建设与关键技术M. 北京：中国水利水电出版社，2012.13 Barla G., Fava A.R., Peri G. Design and Co
18、nstruction of the Venaus Powerhouse Cavern in CalcschistsJ. Geomechanics and Tunnelling, 2008, 1(5): 399406.14 张黔，李宝成，李建英. 江口电站地下厂房岩壁吊车梁台座开挖施工技术J. 四川水力发电，2003，22（1）：36-42.15 Chen Ming, Lu Wenbo, Yi Changping. Blasting vibration criterion for a rock-anchored beam in an underground powerhouse J. In Tu
19、nnelling and Underground Space Technology incorporating Trenchless Technology Research 2007, 22(1):69-79.16 陈雷，逄立辉，贾志刚，等. 地下厂房岩锚吊车梁锚杆设计探析J. 东北水利水电，2011，01：9-10,18.17 袁光裕，胡志根，钟登华，等. 水利工程施工 M. 北京: 中国水利水电出版社，2009.18 Borsetto, M. Giuseppetti, G.Martinetti, S.Ribacchi, R.Silvestri, T. Design and construc
20、tion of the Timpagrande powerhouseJ. Rock Mechanics 1983, 16(2): 85-115选题是否合适： 是 否 课题能否实现： 能 不能 指导教师（签字）年 月 日选题是否合适： 是 否 课题能否实现： 能 不能 审题小组组长（签字）年 月 日摘 要岩锚梁施工是一项复杂且重要的工作，如何实现科学的施工组织、合理的资源配置和进度安排，进行施工方案优化，是工程人员关心的问题。结合卡里巴水电站扩机项目厂房岩锚梁施工开展施工组织设计，本设计主要内容为施工机械配套方案、支护方式和岩锚梁施工工艺，具体工作如下：（1）依据组织设计资料，综合考虑各种因素的影响，通过现场的多次试验确定了基本施工方案和多种对比方案及其相关的参数。（2）根据现场实际地质条件，确定合理的岩台开挖技术方案，以保证对现有厂房机组的扰动在可控范围内。（3）通过现场多次试验，确定长锚杆施工方案，进而比较并择优确定合理的灌浆方案。（4）根据施工现场情况，确定合理的钢筋模板安装顺序和加固方案，进一步选择合理的混凝土浇筑和养护方案。关键词：卡里巴扩机项目；岩壁吊车梁；岩台开挖；岩体支护措施；混凝土浇筑
