2.2 施工布置

2.2.1 布置原则、内容及规划

2.2.1.1 布置原则

（1）在充分利用业主指定区域的情况下，按照业主对项目管理的要求，宜将永久与临时建筑相结合，以租赁与自建的方式就地就近，并以方便管理为前提，进行坝区平面布置。

（2）坝区平面布置要充分考虑枢纽设计施工总体布置和总进度计划要求，考虑与相关工程项目协调配合，尽可能避免各单项工程及各分部分项工程各工序间的相互干扰。

（3）注意节约用地，少占耕地，充分利用弃渣场地，布置相关辅助设施。

（4）运输道路的布置应满足运输量和运输强度的要求，并结合施工分期综合考虑，以充分发挥运输效率；同时使料场、坝面、运输干线、仓库、堆料场、油料供应点等连接合理。

（5）应遵守国家有关安全、环保法律法规，对生产、生活设施的布置应以安全为第一宗旨。同时，生活设施尽量远离噪声、振动、飞尘、交通量大的场所，减少因施工对原有地面景观的破坏，为美化施工环境创造条件。

2.2.1.2 布置内容

（1）筑坝材料的运输道路。

（2）坝区内供应、加工物料的有关设施。

（3）筑坝材料的堆存、转运、弃料堆放场地。

（4）施工供风、供水、供电、通信及防洪、排水等设施。

（5）各种生产、生活设施及占用场地，如机械设备停放修理厂、钢木加工厂、混凝土预制构件厂、综合材料仓库、油料库、火工材料库、后勤营地及办公住房、工地试验室、质量检测站、调度室、砂石骨料筛分加工系统、混凝土拌和系统（含水泥库）等。

（6）坝区其他设施，如安全防火、排污、排洪等设施。

2.2.1.3 布置规划

对土石坝工程而言，上坝道路布置是关键。所以，坝区平面布置总是以围绕运输道路布置而展开。

（1）上坝线路及其他临时设施规划布置。运输道路布置首先应充分利用坝区地形地貌特征，结合枢纽建筑物特性，导流、坝基处理，施工分期（序）、坝体填筑施工方法、强度和其他主要运输道路，详细研究上坝线路规划布置，并拟定几种上坝运输道路布置的方案；针对几种主要方案，从施工进度、经济效果、技术条件等方面进行综合比较，选择出合理的上坝线路，然后在上坝线路的基础上，安排布置其他临时设施。

根据工程规模和施工需要绘制的坝区平面布置图，其比例尺一般为1/1000～1/2000，亦可按需要适当放大或缩小。

坝区施工平面布置图应反映出坝体施工的全过程，一般绘制一张典型（高峰施工期或完建）的布置图即可。施工期间变化较大时，应按坝体填筑分期（序）分别绘制不同高程施工平面图，并将编制的临时设施技术指标表、坝体填筑特性表附于图上。

对于大型土石坝工程，还应绘制一幅包括料场、坝区及有关工程项目在内的综合布置图，其比例尺一般为1/2000～1/5000；而与坝体施工关系不甚密切的设施，如生活区、辅助企业区等可不必绘出。图中宜附列各料场、运输道路的技术指标。

（2）编写坝区平面布置说明书。坝区平面布置说明书内容主要有：坝区范围、基本资料、布置原则和布置方案选择、规划布置成果等，同时附上临时用地计划一览表。

2.2.2 道路布置

2.2.2.1 坝区运输道路布置的原则

（1）坝区运输道路应有利于充分发挥施工辅助企业设施的生产能力，满足施工进度和强度要求的交通量，管理运行方便，规模适当，经济合理。

（2）坝区运输道路布置应进行多个方案的比较，主要比较布置的难易程度和技术指标（转弯半径、纵坡、路面宽度、视距等）。

（3）运输道路宜自成体系，临时交通应与永久交通相结合，尽量利用永久交通。

（4）连接坝体上、下游交通的主要干线，应布置在坝体轮廓线以外。干线与不同高程的上坝道路相连接，应避免穿越坝肩岸坡，从而干扰坝体填筑。

（5）路基、路面及相关建筑物（桥梁、隧道、涵洞）除应根据道路等级确定外，尚应满足施工主导车型及运输强度要求。运输道路应经常维护和保养，及时清除路面散落的石块等杂物，并经常洒水，以减少运输车辆的磨损。实践证明，用于高质量标准道路设施建设的投资，足以用降低汽车维修费用及提高生产率加以补偿。路基坚实，路面平整，靠山坡一侧设置纵向排水沟，顺畅排除雨水和泥水，以避免雨天运输车辆将路面泥水带入坝面，污染坝料。

（6）场内交通应和枢纽工程总体规划相适应并分阶段形成，每个施工阶段应有相应的运输道路，使其与坝面填筑及物料开采状况相适应，尽可能做到“高料高运，低料低运”，且在时间及空间上注意做好前后衔接，尽量避免后阶段拆除。

（7）对干线道路，尽量避免穿越生活区。

（8）道路沿线应有较好的照明设施，路面照明容量不少于3～5kW/km，确保夜间行车安全。

（9）参照国内外工程经验，场内交通需进行运输网络化优化设计。

（10）场内运输道路依据《水电水利工程场内施工道路技术规范》（DL/T 5243）编制。

2.2.2.2 汽车运输道路布置

（1）布置形式。汽车运输道路布置形式见表2-1。

（2）上坝道路布置方式。汽车上坝道路的布置，应根据坝址两岸地形、地质条件、枢纽布置、坝高、上坝强度、自卸汽车车型和吨级等因素综合考虑。一般多根据地形条件采取两岸不同高程的布置方式，以减少路基土石方量和坝面施工干扰，其布置方式见表2-2。

（3）坝内分期道路。坝体填筑过程中，运输道路在坝内不断移动升高，应按进度安排中划分的施工分期进行布置。

堆石体内道路，根据坝体分期填筑的需要，除防渗体、反滤过渡层及相邻的部分堆石体要求平起填筑外，不限制堆石体内设置临时道路，其布置为“之”字形，道路随着坝体升高而逐步延伸，连接不同高程的两级上坝道路。为了减少上坝道路的长度，临时路的纵坡一般较陡，为10%左右，局部可达12%～15%。

（4）穿越防渗体道路。许多土石坝工程因坝壳料料场位置的原因，造成其物料在运输上坝过程中，均存在各类机械设备需穿越防渗体，致使防渗体土料被多次碾压造成剪切破坏的问题。为确保各类机械设备穿越防渗体土料，对穿越防渗体进行道路布置，其形式见表2-3，不同施工方法道路布置见图2-3～图2-5。

黑河坝坝壳料全部为砂砾石，其料源全部取自下游河床，采用45t自卸汽车运输，自卸汽车经坝下游坡面的永久上坝“之”字形道路运输上坝。对坝体上游区坝壳料运输，自卸汽车必须穿越防渗体心墙。心墙坝面采用分两区平起填筑，在分段处铺设厚0.8m的砂卵石料，形成宽12m的过心墙道路，两区高差5～10m。心墙填筑前全部挖除临时道路，并将路基填土层处理合格后，方可继续心墙防渗体施工。

瀑布沟坝为解决施工车辆穿越心墙区的问题，在心墙区采用砾石土料分层填筑出一条高1.0～1.5m，宽约4.0m的临时道路，道路两侧坡比1∶3，上面再铺设厚24mm的锰钢板，待砾石土大面积填筑至路面同高程时，便更换临时道路的位置。新通道与原通道错开布置，并且对原通道超压土体进行挖除处理。挖除时控制通道左右侧坡度不陡于1∶3，处理的宽度范围一般在8m左右，最后进行新土的分层碾压回填，其要求与正常填筑一致。

观音洞坝为解决施工车辆穿越沥青心墙区的问题，自制加工横穿心墙的整体式钢栈桥，其桥台为枕木，桥面为I₂₀工字钢和钢板（厚5mm），长6.0m，宽3.0m，重约5.0t。

（5）坝区道路技术指标。参照《水电水利工程场内施工道路技术规范》（DL/T 5243—2010）附录A要求执行。

（6）坝内临时道路路面结构。路面结构视筑坝材料和通行车辆的情况而定，一般需在原有填筑面上另行铺料整平。临时道路路面结构见图2-6，坝内临时道路路面结构实际资料见表2-4。

2.2.2.3 带式输送机运输线路布置

带式输送机运输上坝料在国内外工程中的应用屡见不鲜，因带式输送机爬坡能力大，运行噪声小，架设简易，能耗低，比自卸汽车可降低运输费用的1/3～1/2，运输能力也较高。带式输送机合理运距小于10km，与自卸汽车配合，做长距离运输，在坝前经转料装置由汽车转运上坝。

（1）布置方式。带式输送机的上坝线路依据地形、坝长、施工现场具体条件和运输强度以及施工分期（序）等因素进行布置，其布置方式见表2-5。

（2）最大允许纵坡。最大纵坡的选取应考虑停机的方便和运输物料的下滑特性，最大倾斜角应比物料与皮带间的摩擦角小于10°左右，上坡时应着重考虑满载启动的可能性。带式输送机最大纵坡（上坡）一般可按表2-6选用，其最大纵坡选用实例见表2-7。

（3）带式输送机穿越防渗体。带式输送机穿越防渗体要尽量减少对防渗体施工的影响,一般方法如下。

1）尽可能将带式输送机安排在已经处理过的坝肩处穿越，坝肩坡陡时，可搭设栈桥通过。

2）按土料流水作业段集中2～3条带式输送机于一处通过防渗体，随防渗体的上升逐次倒移。此法可以进行土石平起填筑，保证施工进度，缺点是造成防渗体横向接缝，全坝面不能平起。

3）用左右交替法进行布置（见图2-4）。

（4）布置实例。

1）石头河坝，心墙土料用带式输送机运至坝头，通过带式卸料机转入汽车散料。带式输送机线路采用跨沟架设索桥，遇陡崖开凿隧洞的办法缩短长度，减少干扰，其高差主要用溜槽和下坡带式输送机削除（见图2-7）。

2）瀑布沟坝，心墙料场为黑马土料场，由于其距大坝公路里程17～20km，采用自卸汽车运输成本较高。因此，在料场与大坝之间开挖了一条皮带机洞，洞长4.0km。安装一条长3995m的胶带运输机，带宽1.0m，带速4.0m/s，运输强度1000t/h，下行坡度为11.62%，运输落差457m，装机功率P=2×560kW，具有变频控制软启动、软停车、液压自动张紧、电阻单元消耗制动等特点。该胶带机由沈阳矿山机械有限公司负责承建，其成功地投产使用，填补了国内长距离、高落差、大运量、大负功率、可靠制动胶带机的空白。

为与长距离的胶带机相衔接，皮带机洞进口至土料筛分系统之间采用3条皮带将筛分后的砾石土料传送给长距离胶带机，出口又布置了3条短皮带传送给中转料场堆料机，再由堆料机传送至中转料场。在中转料场采用自卸汽车运至大坝填筑区进行填筑。

瀑布沟坝胶带式输送机于2007年4月1日开始运行，成功为瀑布沟大坝输送砾石土心墙料约82.0万m³，可对受施工区域地形限制、施工交通布置较困难的大型工程项目起到借鉴作用。

2.2.3 砂石加工系统布置

土石坝中，除各建筑物混凝土骨料需要由砂石加工系统生产外，坝体填筑中的垫层料、反滤料也需由砂石加工系统生产而得。一般将砂石骨料按垫层料、反滤料各自级配要求通过掺配而得；也有少数工程直接由机械破碎生产而得。

垫层料、反滤料一般由天然砂砾石料经筛分或致密坚硬石料轧制，或天然砂砾石料与轧制石料掺合而得，其物料物理指标及级配应满足技术标准要求。

2.2.3.1 垫层料生产

垫层料生产方法主要有以下4种。

（1）层铺立掺。层铺立掺就是将由砂石料加工系统生产而得的骨料，按照垫层料级配要求，分粗粒料（d≥5mm）与细粒料（d＜5mm）进行掺配得到垫层料。现在，许多工程掺配所用的细粒料采用符合设计要求的天然砂、当地风化砂或石屑等。

垫层料掺配前应分别取有代表性的粗、细粒料试验样品测定其振实密度。根据密度和理论掺配重量比例，计算出粗、细料的掺配体积比，从而得出粗、细料的掺配厚度，并通过试验进行验证。

掺配是将粗、细粒料按确定的比例逐层交替铺料。掺合铺料施工，先拟定粗粒料层厚，再计算相应细粒料层厚，其计算方法见式（2-1）和式（2-2）。

式中 h₁、h₂——细粒料层，粗粒料层厚度，cm；

ρ₁、ρ₂——细粒料层，粗粒料层的自然(未压实)密度，g/cm³；

n——粗粒料与细粒料的重量比，由式（2-2）计算后，需经试验，并复核调整；

A、B——粗粒料、细粒料中粒径小于5mm的细粒的含量占总量的百分数；

C——垫层料中粒径小于5mm的细粒的含量占总重的百分数。

铺料时，第一层先铺粗粒料，后退法卸料；第二层铺细粒料，进占法卸料。铺料结束后，立面开采，反复翻到至均匀状态（见图2-8）。

（2）筛分掺配。筛分掺配是将料场开采出来的石料进行机械破碎与筛分，然后通过机械拌和或按比例向传输带上下料掺配，从而得到级配良好的垫层料。采用筛分掺配法，其优点在于机械化程度高、生产强度大,其垫层料的生产工艺流程见图2-9。

这种工艺流程可以与混凝土人工骨料生产系统相结合，用一套人工砂石加工系统分别生产混凝土骨料和垫层料。

（3）直接机械破碎生产。直接机械破碎生产是在垫层料的生产过程中，调整粗碎机和细碎机的开度，调整各破碎机的进料量和筛网孔径，经过多次试验，使生产的各种粒径含量符合设计要求，将各种粒径的料送到皮带机上，经传输自由跌落到成品料场。其优点是机械化程度高，生产量大，质量易于控制。

（4）利用天然砂砾石料。利用当地天然砂砾石料作垫层料，应对天然砂砾石料进行级配及物理力学性能试验论证后才能投入使用。

2.2.3.2 反滤料生产

反滤料生产方法有以下4种。

（1）将料场开采出来的石料进行机械破碎，筛分制备人工砂石料。反滤料与垫层料轧制采用同一制备系统，反滤料轧制时，分选出较大粒径的物料，并对破碎机排料口进行调节，使其粒径符合反滤料的级配要求。然后通过机械拌和或按比例向传输带上下料掺配，从而得到级配良好的反滤料。

（2）采用混凝土骨料，层铺立掺制备反滤料（一级、二级反滤）。

（3）隧洞等地下建筑物开挖的石渣中筛去超径颗粒，也可从采石场爆破石料中筛选碎石和细粒料获得。

（4）若天然砂砾石料满足级配要求，可直接利用；若不满足设计要求，可在天然砂砾石料进行筛选，以对其进行级配调整，调整过程中注意天然砂砾石料含泥量问题。

2.2.4 混凝土生产系统布置

土石坝中，除各建筑物混凝土浇筑外，坝体内混凝土浇筑主要部位为盖板混凝土（含齿墙）、护坡混凝土、坝顶防浪墙及附属部位混凝土等。因这些部位混凝土一般工程量较小，浇筑强度较低，混凝土生产系统的布置随枢纽工程统一考虑，有时也可根据具体情况分散布置。

混凝土生产系统布置方式多利用集中拌和楼，若坝体与拌和楼较远，也可因地制宜在坝体附近单独布置搅拌站，以满足较低浇筑强度混凝土需要。

混凝土浇筑强度计算见式（2-3）。

式中 P——浇筑强度，m³/h；

Q_max——施工总进度确定的混凝土浇筑高峰月强度，m³/月；

n——高峰月期间每日工作小时数，可取20h；

m——高峰月内每月工作天数，可取25d；

K——浇筑强度的日不均匀系数，即高峰月内实际最高小时强度与按全月总工作小时的平均强度之比,可取1.3～1.5。

混凝土可采用拌和楼或搅拌站拌制，因心墙基础盖板混凝土（含齿墙）每一浇筑单元工程量较小、分布面广、浇筑强度低，结合大坝填筑高程，可采用分散、灵活的拌和系统和运输设备。

2.2.5 供风、供水、供电及照明布置

2.2.5.1 坝区供风

供风系统是土石坝工程施工附属企业的重要组成部分，施工供风主要为满足风动钻孔设备用风，其次为各分部分项工程零星工作面用风。

施工供风强度计算，应根据各分部分项工程施工强度，如岩石开挖、钻孔灌浆等，从而确定用风设备及强度，根据用风设备及强度最终确定供风设备及数量。施工供风形式，一般有集中式、分散式或两者相结合的形式。随着钻孔工程机械及供风设备的发展，现工程施工供风多为分散与相对集中相结合的形式供风，其特点是因输风管路较短，风量与风压损失较少，从而确保供风设备效率。

施工供风强度确定，应根据各用风单位使用风动机械的台数及单台的耗风量，各单项工程的供风同机率，供风站到各用风地点的距离等因素综合考虑。施工供风强度计算见式（2-4）。

式中 Q——供风站供风强度，m³/min；

C——供风网络中的风量损失系数，根据不同的供风管长度、直径、供风时的气温等而定，一般取值为1.3～1.5；

K——用风单位可能发生的同机率（见表2-8）；

∑q——用风单位需风量总和，即∑q=q₁+q₂+q₃+…+q_n，m³/min。

供风管道送风量与管长及管径间的匹配关系见表2-9。

2.2.5.2 坝区供水

（1）用水量计算。坝区用水量包括施工机械设备、坝面、道路除尘、生活及消防等用水。确定用水量，首先根据工程进度确定用水项目及相应时段，然后推算各阶段用水量。坝区的总用水量一般多在30～50L/s之间。坝料填筑加水量实际资料见表2-10。砂砾料的加水量一般宜为填筑方量的20%～40%，碾压堆石的加水量依岩性、细粒含量而异，一般为填筑方量的30%～50%。

其中，坝面用水量计算见式（2-5）。

式中 q_m——坝面最大用水量，L/s；

V——某种坝料日填筑强度，m³；

T——对应坝料的日碾压工作时间，h；

q——对应坝料的用水定额，t/m³；

e——零星用水及水管沿途损失，约占平均用水量的5%~20%；

K——用水不均匀系数。

式中的K、e值，由于土石坝施工用水变化较小，一般可同时考虑，计算时(1+e)K可取1.4。

（2）供水系统布置要求。施工用水水源地一般都是在原河道取水，且水质应符合使用要求，否则应进行处理。通常由工地供水系统统筹考虑。

坝区施工多采用集中供水系统。供水系统由供水站（包括取水、净水、抽水设施）、储水构筑物（水塔及高位水池）、输水管和配水管组成。

坝区用水管路应设专管，应避免与生活用水管道合并使用。

坝区施工储水池多设置在高于坝顶20～40m的两岸山顶、山坡上，并尽量避免施工干扰和搬迁。

坝区配水管网布置一般可分环形、枝状和混合式几种形式，常采用枝状布置。在保证供水需要和减少施工干扰的前提下，水管总长度和工程量应最小；同时还应考虑施工各阶段水管的移设，各施工阶段施工条件变化显著时应分期进行布置。

（3）坝料加水设施布置实例。坝料加水，一般均采用坝内、坝外或两种方式相结合的形式进行坝料加水。其中，坝内加水多采用移动式加水设施（洒水车、水罐车）进行坝料加水，其优点在于加水比较均匀，加水量容量控制，且具有“随用随到”的特点；缺点在于加水成本高，因所需水均需从高位水池引水。

坝外加水多采用集中加水设施，即在坝料运输主干线一侧距坝体50～100m处设集中加水站，采用“淋浴”的形式给运输中的坝料加水。坝外加水优点在于加水成本低（水源一般为原河道），缺点在于因坝料处于运输过程加水，难免所加水随着汽车运输外流，会造成加水量的损耗，且对运输道路路面造成破坏，同时会引起坝面物料间相互污染。坝外加水设施见图2-10。

2.2.5.3 坝区供电

坝区供电应根据各用电设备所用时段，分析汇总出用电过程逐年逐月负荷情况，绘制用电负荷曲线，并根据负荷曲线起伏情况调整施工总体安排，以做到均衡生产的目的。

对坝区供电，首先应选用地方电网，或枢纽工程所用电源，其次考虑自备电源，以保证坝区供电质量。

坝区供电，一般应自建变电站，以变电站为供电中心，尽量减少线路架设长度，以提高供电质量。电压为380/220V的变电站，其供电半径以380～500m为宜，并用式（2-6）计算供电总功率。

式中 P——供电区域所需的总功率；

a——考虑供电网路中的功率损失系数，取1.1；

cosφ——功率因素，对于临时供电可取平均值为0.75；

P₁——动力用电设备的铭牌功率，kW；

P₂——室内照明用电，kW；

P₃——室外照明用电，kW；

K_c——同时用电系数，见表2-11。

2.2.5.4 坝区照明

坝区施工面积很大，而且作业现场时有变化，所以通常采用全面照明和局部照明相结合的方式。在坝区采用亮度一般的全面照明，特殊作业面采用比较明亮的局部照明，如基础处理、沥青混凝土铺设、混凝土浇筑、砌石施工作业区等。施工场区内部要避免明显的亮暗差别，运输道路应设置良好的照明设施，避免夜间开灯行驶。

照明灯具一般可选用水银灯、氙（气）灯、镝灯、碘钨灯、白炽灯、LED灯等，其中白炽灯的寿命一般是水银灯的1/6，维修费用也高。

坝区照明标准参考表2-12，其布置实例见表2-13。