2.5 施工组织
2.5.1 料源平衡
2.5.1.1 原则
在土石坝填筑中，应尽可能利用本工程各建筑物所开挖土石方料，以减少专用料场开挖。但在实际施工中，因坝体各分区物料在质量、数量、部位及填筑强度方面与各建筑物所开挖土石方物料不匹配，必须在专用料场开挖相应坝料，以达到坝体填筑各物料平衡。
料源平衡，应正确处理开挖、利用、暂时堆存、转运、废料处理之间的关系。按照节约资源、保护环境的要求，选择堆料、弃料场地，合理调配，尽可能使物料二次利用，做到经济合理，物尽其用的目的。
2.5.1.2 内容与步骤
料源平衡，以坝体各分区物料为依据，对各物料的质量、数量进行汇总，考虑压实方、自然方折算系数后，对照各建筑物开挖料，按以下步骤进行平衡计算：①确定各种开挖料的利用途径及数量；②专用料场与利用开挖土石方的比较；③开挖料和利用料在时间、空间上的配合；④为提高利用料数量和保证利用料的质量，对开挖及填筑方案进行比较与优化；⑤对堆、弃料场选择和运输线路配置、调配方案比较。
2.5.1.3 平衡计算
平衡计算主要是对利用料的堆、弃料场选择及运输方案比较。
（1）调配数量计算。
1）利用料数量计算，见式（2-21）。
式中 V利——开挖土石方用于工程材料的自然方数量，m3；
V——用开挖料填筑的坝上方或一般填方的数量，或用开挖料加工的骨料成品方数量，一般由有关专业设计提供，m3；
α——开挖、运输、堆存等损耗系数，按式（2-7）~式（2-9）选用；
K——自然方与坝上方、一般填方或骨料成品方的换算系数，坝上方参照表2-42选用，一般填方参照表2-43选用，表2-43中K1为最初可松性系数，K2为最后可松性系数。骨料成品方换算系数根据实验资料或与有关专业协商确定。
表2-42 土石方虚实方换算系数表
表2-43 土壤的可松性系数表
2）堆存数量计算。根据施工进度计划，某时段的使用数量小于可利用的数量时，应考虑临时堆存。堆存数量计算见式（2-22）。
式中 V堆——临时堆存数量，m3；
V利——利用数量（自然方），m3；
V用——使用的数量（自然方），m3；
K1——自然方换算成松方的松散系数，可参照表2-43选用。
3）弃料数量计算见式（2-23）。
式中 V弃——开挖弃料堆弃数量，m3；
V挖——开挖料数量（自然方），m3；
V利——利用料数量（自然方），m3；
K——松方系数，可参照表2-43选用，当弃料由上至下一次堆弃取用K1，当由下至上分层堆弃时，采用K2；粗略计算时，也可采用表2-42的松方系数。
（2）堆、弃料场选择。
1）料场选择原则。
A.选择山沟、山坡、荒地及河滩等，作为堆、弃料场。
B.选定堆、弃料场，应距开挖地点或使用地点最近，或开挖、堆存、使用地点总距离较近。
C.选定堆、弃料场，应有布置较好的交通线路和挖、装、运条件，不影响施工场地。
D.坝下游滩地弃料场，不应束窄河床或抬高下游水位，其他弃料场不拆除村庄，不大量砍伐林木。坝上游弃料场不应距各建筑物太近，尤其不应距过水建筑物太近，以免造成淤积、堵塞和磨蚀建筑物过水表面。
E.堆、弃料场总面积，应略大于堆、弃料的总方量。
2）料场容积计算。料场容积主要由场地面积、堆置高度等因素确定，一般用断面法近似估算或水平剖面法估算。
3）料场选用。
A.优先选用运距近，堆置装运条件较好的堆、弃料场。当运输线路从低处进入场地时，宜采用分层堆置，逐层升高；当运输线路从高处进入场地时，宜直接倾卸逐渐堆进堆置。
B.山沟、山坡弃料场应考虑堆料稳定，排水畅通。必要时在堆弃前应做好排水构筑物、围护构筑物等。岩堆安息角参考值见表2-44。
表2-44 岩堆安息角参考值表
C.适于耕作土壤应单独弃置，其他弃料应堆置整齐，顶部平整。
D.开挖强度高且具备抢工性质的工程，应使用（或预留）条件优越的堆、弃料场。
E.注意堆料场底部整平和清理，以提高利用料的回采量。
（3）利用料、弃料调配方案。
1）调配方案。利用料、弃料调配方案可分别参照表2-45、表2-46的形式编制。
表2-45 利用料调配方案表
表2-46 弃料调配方案表
2）调配方案比较。调配方案着重比较使用条件、运输线路布置、施工干扰以及运输工作量等方面内容，选择综合最佳方案。
2.5.2 坝体分期分序填筑计划
为了编制坝体填筑控制性施工进度计划，需对各时段做出施工分期（序）安排。
施工分期以设计控制性节点工期（截流、度汛、蓄水、发电）为依据，将坝体填筑按高程和作用不同划分成若干期，每一期可按坝体填筑部位不同（如河床以上、以下区）、填筑坝料不同（如堆石料、心墙料、护坡料）、高程不同对坝体填筑进一步细分，即分序，明确各期、序相应的具体目标，经过平衡调整，制定出控制性进度计划。
这项工作一般在坝体纵断面或横断面图上结合施工期安排表进行。施工分期一般以汛期开始时间为界进行划分，有的工程还按汛前期（春汛期）、大汛期、汛后期、枯水期等细化施工分期。工程施工程序安排、施工阶段与施工分期的划分应与河道水流控制规划相协调，满足坝体安全度汛的要求，力求均衡施工。
现以黄河小浪底水利枢纽大坝工程（见表2-47）、黑河金盆水利枢纽大坝工程为例加以说明（见表2-48和图2-12）。
表2-47 黄河小浪底水利枢纽大坝工程施工分期表
① 该阶段还分为施工准备期和右岸施工期。
② 又称河床抢工期。
2.5.3 施工方案
通过对坝体填筑各施工阶段划分与施工分期（序），施工期度汛及施工强度分析与计算，在这些基础资料分析完成后，即确定施工方案。
施工方案的确定，旨在进一步论证施工进度计划的可行性和合理性，其主要包括坝体施工分期、施工机械设备配置、料场开采规划、运输路线布置以及坝面作业各工序安排等。
2.5.3.1 确定施工方案的依据
（1）施工总进度计划及节点控制性工期。
（2）施工导流方案及拦洪、度汛要求。
表2-48 黑河金盆水利枢纽工程大坝施工分期（序）表
① 该工程经过论证并报批，采用了截流前先对坝基进行帷幕灌浆，截流后实施坝基开挖、混凝土盖板浇筑，进行固结灌浆和盖板以下15m帷幕复灌处理的施工方案。
② 坝体升高仅以心墙料填筑为准。
（3）坝区及料场地形、地质、水文气象及场内外交通等施工条件。
（4）施工总布置图。
（5）分部分项工程量、施工强度、工作面大小、质量要求等。
（6）已有的和可能提供的施工机械设备，其工况、所在地、台班产量定额、已使用台班数等。
图2-12 西安市黑河金盆水利枢纽工程大坝施工分期（序）示意图（单位：m，填筑量：万m 3）
说明：黑河大坝坝体施工总体分四期进行，：即
Ⅰ期：自1996年1月1日至1998年1 0月2 9日，主要进行临建设施、导流洞开挖与混凝土衬砌、左、右岸坝肩开挖与河床段坝基帷幕灌浆等施工。
Ⅱ期：自1998年10月30日至1999年6月30日，填筑上游坝体（即临时度汛断面—高水围堰）至高程527.00m，坝体临时断面拦挡洪水标准为5%。本期坝体填筑分两序施工，即Ⅱ1主要是上游低水围堰填筑；Ⅱ2序主要是下游低水围堰及坝体临时度汛断面填筑。
Ⅲ期：自1999年7月1日至2000年6月30日，坝体填筑（含黏土心墙）至高程546.00m，坝体拦挡洪水标准为2%。本期坝体填筑分两序施工，即Ⅲ1序心墙填筑至高程492.0m；Ⅲ2序心墙填筑至高程522.00m。
Ⅳ期：自2000年7月1日至2001年12月31日，坝体填筑（含黏土心墙）完成。本期坝体填筑分三序施工，即Ⅳ1序坝体填筑至高程543.00m，满足2000年11月导流洞封堵大坝蓄水条件；Ⅳ2序坝体填筑至高程581.00m，满足2001年度汛要求，拦挡洪水标准为0.5%；Ⅳ3序坝体填筑封顶。
2.5.3.2 确定施工方案步骤
（1）确定坝体施工分期（序）方案，提出坝体施工分期（序）的各种可能方案，并比选确定出最优方案。
（2）确定机械设备配置与机具组合（见表2-49）。
表2-49 土石坝施工机械设备与机具组合表
注 表中未列辅助设备。
（3）计算所需机械设备数量，按照各分期（序）的施工强度，计算出各分期所需的机械设备数量。
2.5.3.3 施工方案比选
对所拟定的各种施工方案，应做到技术上可行，安全上可靠，经济上合理。
（1）技术、安全比较，主要从以下几点做起:①施工工期短，确保度汛安全；②技术可行，保证工程质量和施工安全；③施工强度及劳动力均衡；④机械容量和生产能力与工程量和施工强度相匹配；⑤施工干扰小，机械设备交叉作业少；⑥施工辅助设施及其工程量小。
（2）经济比较，应从施工分期投资经济及单位土石方耗费小考虑。
1）施工分期投资经济，可采用现值法、投资累积曲线法或概算指标法进行比较。
A.现值法，是将每一分期方案的各年投资均折现值进行比较，以现值最小的方案为最优。
B.投资累积曲线法，是绘制各方案的逐年投资累积曲线（时间为横坐标），投资累积曲线的斜率前期小，后期大者为最优。
C.概算指标法，即将不同施工方案的各施工过程用概算指标进行单价分析，求出各方案的概算值进行比较。
以上各方案必须在同等条件下进行比较，各方案的辅助作业费用、准备与结束工作费用应计入，而各方案相同的部分可不计入，且只用不同部分的概算值进行比较。
2）单位土石方耗费小，可采用土石方的单位成本、劳动量消耗率及能量消费率计算比较。
A.土石方的单位成本计算见式（2-24）。
式中 Ce——坝体土石方单位成本，元/m3；
∑C台班——全套机械台班生产费的总和，元/台班；
∑S′——未计入台班生产费的而参加工作班的辅助劳动力（料场道路整修、运输、道路维护、坝面洒水、结合面处理和指挥等）的工资，元/台班；
β——施工管理费率，按有关规定取值；
∑C′——准备与结束工作（如修整道路、机械的安装拆除等）费用，元；
V——完成的坝体土石方量，m3；
P——全套机械的综合生产率，m3/台班。
B.土石方的劳动量消耗率计算见式（2-25）。
式中 me——坝体土石方劳动量消耗率，工日/m3；
∑mm——全套机械一个工作班所用劳动量（司机）的总和，工日；
∑mp——一个工作班中辅助工作的劳动量总和，工日；
∑mn——准备与结束工作所用的劳动量，工日。
C.土石方的能量消费率计算见式（2-26）。
式中 Ee——坝体土石方的能量消费率，kW·h/m3；
∑E——全套机械在一个工作班内消耗的能量，kW·h;当使用不同能源时，可分别计算；
P——全套机械的综合生产率，m3/台班。