大工秋水工建筑物課程設(shè)計(jì)

1、網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院?水工建筑物課程設(shè)計(jì)?題 目：混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中央：奧鵬直屬學(xué)習(xí)中央專 業(yè)： 水利水電工程年 級(jí)： 2022 年秋季學(xué) 號(hào)：學(xué) 生：指導(dǎo)教師：某混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)1施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇1.1 施工導(dǎo)流建筑物級(jí)別的選定該工程施工工期為2年,工程總庫容為1.6父108,根據(jù)?水利水電工程施工組織設(shè) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?SL303-2022以及圍堰工程規(guī)模,選定施工導(dǎo)流建筑物為 4級(jí).1.2 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)的選擇根據(jù)導(dǎo)流建筑物級(jí)別為4級(jí)和?水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)? SL303-2022選 定導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為：20年一遇P=5%.1.3 施工導(dǎo)流時(shí)段選擇根據(jù)本工程的

2、特征條件采用分段圍堰法導(dǎo)流,中后期用臨時(shí)底孔泄流來修建混凝 土壩.由施工設(shè)計(jì)洪水成果表可得,中選定導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇時(shí),全年施工流量為996m/s,7月至次年4月施工時(shí),流量為860m/s.9月至次年3月施工時(shí), 流量為235m/s.10月至次年3月施工時(shí),流量為186m/s.10月至次年4月施工時(shí), 流量為252m/s.假設(shè)采用全年施工,流量太大,導(dǎo)流建筑物的工程量大.7月至次年4月施工時(shí),流量為860m/s,也過大,同時(shí)可能還在汛期,不利于施工,對(duì)導(dǎo)流建筑物要求也很高,同樣不經(jīng)濟(jì)9月至次年3月施工時(shí),流量為235m/s,施工期為7個(gè)月,流量小,對(duì)導(dǎo)流建筑 物要求相對(duì)要低一些,

3、且經(jīng)濟(jì).但是考慮到汛期的特點(diǎn)和壩基岸坡的開挖時(shí)間,在 8 月的時(shí)候有可能還在汛期,會(huì)影響施工進(jìn)度.10月至次年3月的時(shí)段內(nèi),流量雖然相比其他時(shí)段小,但是施工期過短,只有 6 個(gè)月,可能導(dǎo)致施工壩體工程不能按時(shí)到達(dá)渡汛高程,以至于影響整個(gè)工程的進(jìn)度.10月至次年4月這一時(shí)段,流量為252m/s,有7個(gè)月的低流量施工時(shí)間.9月份 時(shí)汛期根本已過,此時(shí)可進(jìn)行壩基和岸坡的開挖和局部圍堰工程,10月初可下河截流, 隨后進(jìn)行壩體混凝土澆筑,汛前完成溢流壩段的土建工程,汛期及汛后進(jìn)行非溢流壩 段的混凝土澆筑.次年9月進(jìn)行左岸坡壩基開挖,并修筑二期圍堰工程,利用布置在一期工程壩體內(nèi)的底孔導(dǎo)流,9月下旬進(jìn)行河床

4、局部的根底開挖,10月初 進(jìn)行二期工程的壩體和廠房的混凝土澆筑.因此,選定施工導(dǎo)流時(shí)段為10月至次年4月.由施工進(jìn)度安排并考慮到工程特點(diǎn),工程施工導(dǎo)流過程可分為：前期、后期、下 閘蓄水三個(gè)階段.前期,河水由束窄河床通過,進(jìn)行第一期基坑內(nèi)施工；后期,河水 由導(dǎo)流底孔下泄,進(jìn)行第二期基坑內(nèi)施工；下閘蓄水后,壩體全面升高,可先由導(dǎo)流 底孔下泄河水,底孔封堵以后,那么河水由永久泄水建筑物下泄,也可局部或完全攔蓄 在水庫中,直到工程完建.表13施工設(shè)計(jì)洪水成果 單位：m/s分期頻率251020全年施工13409967325047月次年4月11508606004009月次年3月31623517511910

5、月次年3月2631831338610月次年4月3192522061571.4 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量根據(jù)導(dǎo)流設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)和圍堰施工分期,選定施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為Q=252m3/s.根 據(jù)壩址水位一流量關(guān)系曲線,采用內(nèi)插法得到 Q=252 m3/s時(shí)的水位為86.20m,考慮到 坡降,選擇壩址處水位為86.50s由下游水位流量關(guān)系曲線圖可得,下游水位為86.10m= 由于廠房工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一期工程量大,施工期長,圍堰過水對(duì)工期及經(jīng)濟(jì)都影響較大,故一期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選為洪水重現(xiàn)期 10年；二期攔河壩結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡單,工程規(guī)模小,在一個(gè)枯水期可完成,故二期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選為洪水重現(xiàn)期5年.表1-4壩址水位一流量關(guān)系曲線

6、水位84.384.685.086878889909192938M:055022050085512801730237029903630圖1-11.5 施工導(dǎo)流方案選擇由施工進(jìn)度安排并考慮到工程特點(diǎn),工程施工導(dǎo)流過程根據(jù)樞紐的自然條件及壩 體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工程的導(dǎo)流施工標(biāo)準(zhǔn),選擇采用分段圍堰法施工,分為兩段兩期.第 一期先圍右岸,包括非溢流壩段,進(jìn)行一期基坑內(nèi)施工；第二期圍河床左岸局部,包 括左岸左岸非溢流壩段和溢流壩段,進(jìn)行二期基坑內(nèi)施工,導(dǎo)流方式為一期工程的底 孔導(dǎo)流.本工程所選擇的施工期,流量為 252m/s,河床巖面較平整,沖積砂爍層厚度 約為01.5m,弱風(fēng)化層厚度1m左右,整個(gè)河床巖體致

7、密堅(jiān)硬,強(qiáng)度高,抗沖刷水平強(qiáng), 左岸地形自然坡度為1:1.51: 2.0,右岸地形自然坡度為1:2&右,兩岸坡度均較緩,采 用兩段兩期的施工導(dǎo)流方式可以滿足要求.采用先圍右岸的方式可以先滿足發(fā)電,提 前產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益.故才用先圍右岸,后圍左岸的方式施工.根據(jù)本工程自然條件及樞紐布置特點(diǎn),本著就地取材、經(jīng)濟(jì)合理原那么,一期上、 下游及縱向圍堰結(jié)構(gòu)形式均采用土石圍堰結(jié)構(gòu).圍堰堰體采用黏土心墻防滲,堰基利 用黏土截水墻防滲,施工期輔助大功率水泵強(qiáng)排水施工.為保證施工期強(qiáng)排水不對(duì)排 水溝邊坡造成細(xì)料流失形成管涌現(xiàn)象,將集水坑四周用土工布圍護(hù),邊角部位用編織 袋壓腳固定.2第一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)2.1束窄

8、河床水位雍高計(jì)算分期導(dǎo)流圍堰束窄河床后,使天然水流發(fā)生改變,在圍堰上游產(chǎn)生水位雍高,其值可采用如下近似公式試算.以Z+tcp與所設(shè)H0比擬,出口處渠底高程84 m.假定水深為Y2.5m=流速系數(shù)21 v cV0Q0.Vc=-2g2gWcVc束窄河床平均流速Z 一雍圖Q為計(jì)算流量V0行進(jìn)流速Wc收縮斷面有效過水?dāng)嗝鎚2Y 取 0.85 V0=0Wc=bc tcp=(30+30-1.8*2.5)/2 *2.5=70.31m2bc=30m A1=70.31M2A2=83.75V0=Q/A=252/(30+30-1.8*2.5)*2.5/2+(36+36-2*2.5)*2.5/2=1.64M/SVc=

9、 =252/70.31=3.58m/s,WC束窄河床段上游水位壅高：上、下游一期橫向圍堰堰頂高程：上游圍堰堰頂高程 Hu =hd ha z + 1' =86.5 0.87 0.5 -87.87m下游圍堰堰頂高程 Hd =hd ha : =86.10 - 0 0.50 = 86.60m 圖213縱向圍堰長度的擬定及圍堰軸線布置根據(jù)施工要求及場地條件,擬定縱向圍堰長度為150m.縱向圍堰軸線位置在河床中部偏左岸約30m處,如圖2-1.4圍堰斷面設(shè)計(jì)(1)縱向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸圖3 單位：mm圍堰主體采用塊石、砂礫土料堆石體,防滲層為粘土斜墻,在粘土斜墻迎水位采 用漿砌石護(hù)面.(2)上、下游

10、橫向圍堰斷面尺寸上游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸3000忍了 5.圖4 單位：mm堆石體采用塊石、砂礫土石料堆砌,防滲層為粘土斜墻,防沖采用漿砌石護(hù)面 下游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸塊石護(hù)面- 粘土斜墻圖5 單位：mm5圍堰工程量的估算上游橫向圍堰長度：36m下游橫向圍堰長度：68m縱向圍堰方量：長150m6第二期導(dǎo)流水力計(jì)算本工程二期采用底孔導(dǎo)流,為了保證泄流水平,擬定采用 2個(gè)底孔.1 .底孔的布置及斷面尺寸的選擇根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選定：底孔布置在主河床的溢流壩段中,底孔底板距基巖面的距離為2m.底孔進(jìn)口高程選定84.0m,出口高程83.9m,底孔全長57m.由水利學(xué)原理,判定底孔出流為有壓自

11、由出流.其泄流水平計(jì)算公式為：Q = Mw-2g(T -hp),式中hp =0.85D , (D為引化直徑).底孔進(jìn)水口水頭損失系數(shù)為pp2進(jìn)=0.1 ,閘門槽水頭損失編=0.1 ,沿程水頭損失且沿=(8g/c2)M(L/D),Q=235m3/s時(shí),出口處下游水位高程為 86.39m,糙率取n = 0.014( m )( m )斷面 尺寸 (mx m)(m2 )(m)(m)(m)hp ( m)(m)(m3/ S)(m3/ S)906.14X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8712.22991.297185.594X414.2814.281.04

12、.26571.430.2070.8403.6252.47583.586167.183X 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3962.70476.206152.413X 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9613.13961.327122.65939.14X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8715.229139.833279.674X414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6255.475124.322248.643X 4.5

13、12.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3965.704110.682221.363X 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9616.13985.764171.539612.14X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8718.229175.418350.8364X414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6258.475154.677309.353X 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3968.70

14、4136.725273.453X 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9619.139104.642209.289915.14X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.87111.229204.913409.834X414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.62511.475179.984359.973X 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.39611.704158.546317.093X 3.59.5311.710.8143.48469

15、.020.2600.8702.96112.139120.600241.20那么底孔泄流量曲線如圖6 (兩個(gè)底孔)圖6 底孔泄流水平曲線圖考慮到施工強(qiáng)度及防洪要求,選定采用兩個(gè) 3X4.5的導(dǎo)流底孔.這樣既可以滿足 施工期間導(dǎo)流的要求,又適當(dāng)減小混凝土的澆筑強(qiáng)度.2二期導(dǎo)流水力計(jì)算(1)上游水位壅高值(2)上下游堰頂高程3二期縱向圍堰的上、下縱段長度及圍堰的軸線平面布置根據(jù)施工布置要求,定出縱向圍堰上縱段長54m.縱向圍堰下縱段主要靠一期工程時(shí)在溢流壩段右邊導(dǎo)墻來承當(dāng),右導(dǎo)墻長 38m,再在右導(dǎo)墻上接24m的土石圍堰.縱向圍堰上縱段軸線布置在一期縱向圍堰軸線左邊14m處,縱向圍堰下縱段軸線布置與

16、右導(dǎo)墻軸線重合.4 .圍堰斷面的結(jié)構(gòu)及尺寸(1)縱向圍堰上縱段剖面圖7 單位(mm)結(jié)構(gòu)材料與一期一致.(2)縱向圍堰下縱段剖面圖8 單位(mm)結(jié)構(gòu)材料與一期一致.(3)上游橫向圍堰剖面圖9 單位(mm)二期上游橫向圍堰采用鋼筋石籠護(hù)面,粘土斜墻鋪蓋防滲,圍堰長62m.(4)下游橫向圍堰剖面圖10 單位(mm)二期下游橫向圍堰結(jié)構(gòu)材料與一期下游圍堰相同,圍堰長 28m.5 .圍堰工程量計(jì)算縱向圍堰上縱段：縱向圍堰上縱段：上游橫向圍堰：下游橫向圍堰：二期圍堰總方量：四、截流設(shè)計(jì)1 .截流時(shí)間的選擇根據(jù)表3的水文資料及工程施工條件的要求,選定截流時(shí)間在第二施工年度的 月初.此時(shí)河流水量逐漸變小,

17、進(jìn)入枯水期.2 .截流流量確實(shí)定根據(jù)表3的水文資料,選取9月份的流量作多年經(jīng)驗(yàn)頻率曲線.表7截流經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算表年份Qi (m3 /S)廳p由大到小排列Qi (m3/S)模比系數(shù)Ki(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)196216.4119.62.7341.7343.0067564.5196312.3216.42.2871.2871.6563699.119646.13316.02.2321.2321.51782413.619655.79412.31.7150.7150.51122518.219663.35510.91.5200.5200.270422.719673.9269.251.

18、2900.2900.084127.319684.2776.420.895-0.1050.01102531.819692.5886.130.855-0.1450.02102536.419705.6495.790.808-0.1920.03686440.9197116.0105.640.787-.02130.04536945.519724.52115.100.711-0.2890.0835215019733.62124.600.642-0.3580.12816454.519743.01134.520.630-0.3700.136959.119756.42144.270.596-0.4090.163

19、21663.619763.13154.040.563-0.4370.19096968.219775.10163.920.547-0.4530.20520972.719784.04173.620.505-0.4950.24502577.319799.25183.350.467-0.5330.28408981.8198019.6193.130.437-0.5630.31696986.419814.60203.010.420-0.5800.336490.9198210.9212.580.360-0.6400.409695.5總計(jì)150.57150.5721.473+5.728-5.7719.6610

20、19根據(jù)表7數(shù)據(jù)繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線圖11截流流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線圖從頻率曲線上看出,曲線與大局部經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)配合較好,所以不用再進(jìn)矩法配線計(jì)算 從曲線上查得P=10%時(shí),Qd =15.1m3/S,即為截流設(shè)計(jì)流量.p3 .截流過程設(shè)計(jì)本工程一期施工截流可不做考慮,從一期圍堰的平面布置圖上可知,上游橫向圍 堰工程量較小,且緊靠左岸的灘地,枯水期灘地處根本無水,縱向圍堰在灘地上順?biāo)?流方向填筑,而下游橫向圍堰可在靜水中填筑.二期施工截流時(shí),倉戈堤軸線選在一期上游橫向圍堰與縱向圍堰相交的背水面坡腳處,龍口段設(shè)在主河槽偏右側(cè).該處河床基巖出露,抗沖水平強(qiáng),截留施工采用立堵法進(jìn)行河床右岸有一條三級(jí)公路,所以截流時(shí)從

21、河床右岸向龍口進(jìn)占,逐步束窄龍口, 直至龍口合龍、閉氣.然后再進(jìn)行加固,填筑二期上游橫向圍堰,最后填筑二期下游 橫向圍堰.五、施工渡汛為了保證工程能夠如期完成,并保證工程在施工期間能平安渡汛,須進(jìn)行施工調(diào)洪計(jì)算.求出一、二期壩體施工時(shí)渡汛高程,以便在施工中對(duì)壩體工程和施工進(jìn)度及 施工強(qiáng)度實(shí)行嚴(yán)格限制.1壩體施工期臨時(shí)渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)?水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?(SDJ338- 89)規(guī)定,選擇渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn) 為20年一遇,即P=5%.2施工調(diào)洪計(jì)算調(diào)洪計(jì)算方法采用單輔助線圖解法, 設(shè)計(jì)洪水過程線的頻率P=5%Qt = 6h,起調(diào)水 位為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量Q=235 m3/S時(shí)的水位.從表1中選出P=5%, M = 6h ,作設(shè)計(jì)洪 水過程線圖.圖12 設(shè)計(jì)洪水位過程線(P=5%)(1)第一期施工渡汛,能滿足全年施工洪水 Q = 996 m3/S的通過要求,第一期施 工可不作調(diào)洪計(jì)算.(2)第二期