水利工程施工課程設(shè)計(jì)

目 錄前言 2一、設(shè)計(jì)目的 2二、施工基本資料概述 2三、施工導(dǎo)流設(shè)計(jì) 61、施工導(dǎo)流方案的選擇 62、施工導(dǎo)流時(shí)段的劃分 73、施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的確定 74、圍堰計(jì)算 8四、施工截流設(shè)計(jì) 141、截流方法的選擇 142、截流材料粒徑確定 15五、基坑排水 16附表：施工進(jìn)度計(jì)劃表 17附圖：上下游圍堰設(shè)計(jì)圖 18前言：施工組織課程設(shè)計(jì)是一門基礎(chǔ)課程，它對于一個水利水電專業(yè)的學(xué)生來說，有特別重要的作用，施工組織設(shè)計(jì)是學(xué)生在跨出校門，走上工作崗位之前，學(xué)校安排的一次重要的設(shè)計(jì)課程。設(shè)計(jì)對于鍛煉一個學(xué)生的動手能力至關(guān)重要。本次設(shè)計(jì)目的在于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及具體問題具體分析的能力，做設(shè)計(jì)的同學(xué)以適合實(shí)際工況。得以較好的完成。設(shè)計(jì)中，由于我們水平有限以及所借資料比較陳舊。所以，設(shè)計(jì)中仍然存在著很多不足之處，甚至還存在錯誤之處。這些，希望老師給予指正。我們一定虛心學(xué)習(xí)，努力學(xué)習(xí)。在今后的工作生涯中，一定可以不斷地完善自己，充實(shí)自己。一、設(shè)計(jì)目的目的在于鞏固所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，訓(xùn)練學(xué)生初步運(yùn)用水利工程施工專業(yè)知識，針對具體的水利水電工程，全面分析水利水電工程的資料，通過對各種施工導(dǎo)流方案比較，選出最優(yōu)方案，使工程達(dá)到既安全，快速施工又節(jié)約投資的目的，從而進(jìn)一步了解水利水電工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)，綜合掌握水利水電工程施工的全貌，培養(yǎng)統(tǒng)籌全局的觀念，為今后施工組織設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)生需掌握結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)分析基本資料，進(jìn)行導(dǎo)流方案選擇；熟練運(yùn)用參考書籍、設(shè)計(jì)手冊及規(guī)范等輔助設(shè)計(jì)；學(xué)生掌握用圖表和文字表達(dá)設(shè)計(jì)意圖；了解國內(nèi)外最新的施工技術(shù)參數(shù)和科學(xué)成果，適當(dāng)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中，定出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理二、工程基本資料概述選擇長白站為參證站，點(diǎn)繪長白站歷年逐月最大洪峰流量年內(nèi)分布圖，并描繪平順的外包線，根據(jù)洪水成因和變化過程確定分期，春汛期為:41～52020～1030分期洪水過程線水庫典型洪水過程線選擇長白水文站,1985430日～52日1987920日～223天，時(shí)段△t=3小時(shí)。截流期洪水計(jì)算截流期洪水以水庫壩址處歷年月逕流資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用矩法公式按連序系列計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)，采用P—Ⅲ型曲線適線，CsCv2.0P%=10、201.1。橫山水庫壩址處截流期設(shè)計(jì)洪水表1.1 單位：m3/sP(%)月份控制點(diǎn)F(km2)QCvCs/Cv10.020.04壩址921.550.422.02.4212.0555壩址922.310.352.03.3882.9499壩址921.950.482.03.2042.66310壩址921.160.262.01.5591.403水庫壩下100米處H～Q線19936.87‰，0.045,0.06，用曼寧公式計(jì)算出水庫壩下100米處H～Q線,與洪調(diào)成果較為接近，見附圖8。青山水庫庫容曲線表工程地質(zhì)條件備注土石壩為心墻壩與斜備注土石壩為心墻壩與斜墻壩兩個比選方案。工程主要技術(shù)指標(biāo)一覽表表3.1-1序號指標(biāo)名稱單位 數(shù)量1正常高水位m 12802最大壩高m 403壩頂長度m 5004溢洪道閘底高程m 1272.55溢洪道挑坎底高程m 1264.519938～10料的初查工作。熔巖臺地（Ⅰ）分布二十三道溝河兩側(cè)，面積巨大，臺面高程1064～1316m，微向南東傾斜，坡度小于1o。由第四系上更新統(tǒng)冰水堆積粘土、壤土、卵礫石含粘性土及下更新統(tǒng)玄武巖組成。其上林木繁茂，植被良好，部分發(fā)育有沼澤。河谷谷坡（Ⅱ）由于河流側(cè)向侵蝕和切割，形成較大的谷坡地形，從上游至下游形成由窄變寬，由淺至深，由陡變緩的特征。二十三道溝河流兩岸（青山水利樞紐壩址以上）30～40m，10°～21°，坡大部由崩積塊石及坡洪積碎塊石含粘性土組成，玄武巖裸露很少。一級階地（Ⅲ）5～10m，3°～5°，沖洪積堆積物組成，其下為坡積層。河漫灘（Ⅳ）0.5～3m，200～400m，沼澤。3.2.地層巖性4-1主，小手鉆為輔的調(diào)查方法，儲量計(jì)算主要采用平行斷面法，部分為三角形法。天然建筑材料設(shè)計(jì)用量與調(diào)查儲量一覽表項(xiàng)目（項(xiàng)目（m3）25調(diào)查備注料別粘土料精初度查儲量（95.016（砂礫料）時(shí)間1、粘土料場兩處。壩殼料 53 普查石料9.53(粗2(細(xì))6初查砼骨料反濾料普普查查合計(jì)98.550.4（坡洪積料）2、砂礫料場三159.51993年處，坡洪積料一（含壩殼料與砼粗骨）處。無，需外購3、石料場三處。4、砼粗骨料需人工粉碎，砼細(xì)骨料與反濾料需外購。A1土料場防滲土料質(zhì)量評價(jià)表規(guī)程規(guī)定SDJ17-78（規(guī)程規(guī)定規(guī)程規(guī)定SDJ17-78（規(guī)程規(guī)定SL251-2000）試驗(yàn)指標(biāo)質(zhì)量評價(jià)序號 項(xiàng)目指 標(biāo)試驗(yàn)數(shù)最大值 最小值 平均值1粘粒含量15-40%為宜1446.438.142.6偏高2塑性指數(shù)10-201415.111.613.3合格4有機(jī)質(zhì)含量<1%（<2%）20.530.410.47合格5易溶鹽含量<3%50.0840.0260.053合格6天然含水量最好與最優(yōu)含水量或塑限近似1128.818.525.8略高7PH值>78緊密密度宜大于天然密度81.581.461.53偏低9Sio2/R203>23滲透系數(shù)10-5cm/s，并應(yīng)小于壩殼透水料的3滲透系數(shù)10-5cm/s，并應(yīng)小于壩殼透水料的50倍2合格最大干密度/g/cm3最優(yōu)含水量/%81.581.461.53擊實(shí)828.722.024.6SDJ17-78（SDJ17-78（SL251-2000）試驗(yàn)指標(biāo)質(zhì)量序號 項(xiàng)目指 標(biāo)試驗(yàn)組數(shù)最大值最小值 平均值 評價(jià)最大干密度/g/cm3擊實(shí)最優(yōu)含水量/%1粘粒含量15-40%為宜644.525.439.6合格2塑性指數(shù)10-20612.08.410.0合格碾壓后，<1×10-4cm/s（<1×3滲透系數(shù)10-5cm/s，并應(yīng)小于壩殼透水料的50倍61.53×10-6不透水4.27×10-7合格4有機(jī)質(zhì)含量<1%（<2%）5易溶鹽含量<3%30.0780.0580.070合格6天然含水量最好與最優(yōu)含水量或塑限近似1127.520.323.1略高7PH值>78緊密密度宜大于天然密度61.641.521.59合格9Sio2/R203>261.641.521.59626.720.522.5三、施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)就是導(dǎo)流建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)即某一洪水重現(xiàn)期，他是根據(jù)永久建筑物的級別確定，本次設(shè)計(jì)對象查《水利水電施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》采用十年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)。施工導(dǎo)流方案選擇及導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)確定（1）施工導(dǎo)流方案的選擇選擇導(dǎo)流方案時(shí)應(yīng)考慮水文條件、地形條件、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、水工建筑物的形式及布置、施工期間河流的綜合利用、施工進(jìn)度施工方法及施工場地布置、施工期間河流的綜合利用、施工進(jìn)度、施工方法及施工場地的布置。由地形圖可知，本工程壩區(qū)內(nèi)河谷不對稱，左岸平緩，右岸谷坡較陡、汛期流量200-400m.方案一：采用全段圍堰法，在左岸開挖引水隧洞，截流時(shí)引水隧洞用作導(dǎo)流隧洞。圍堰進(jìn)行全段圍堰截流，同時(shí)也進(jìn)行溢洪道基礎(chǔ)的施工，第三年主要是整體壩體加高和溢洪道修筑。方案二：兩段兩期施工，一期右岸修建一期圍堰利用束窄原河床導(dǎo)流，二期進(jìn)行截流利用上游引水隧洞導(dǎo)流第一年四月份開始進(jìn)行右岸上下游圍堰的填筑，同時(shí)右岸壩體施工，利用束窄河床泄流，第二年四月份到九月份進(jìn)行二期圍堰的填筑和壩體施工，利用引水隧洞泄流，且在九月份秋汛到來前壩體修筑到攔洪度汛高程以上，第三年主要修筑溢洪道和大壩觀測設(shè)施。方案比選：如果選擇方案一，會增加龍口合龍的工程量，同時(shí)全段圍堰法會大大增大原材料的使用量，經(jīng)濟(jì)上不合理，而且考慮到東北地區(qū)河流的冰凌現(xiàn)象，方案一不適合。同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)問題、東北河流冬季河流冰凌期、河谷左岸地勢平緩，右岸谷坡陡峭，右岸巖層穩(wěn)定，所以比較適合用分段圍堰法，因此選擇方案二。施工導(dǎo)流時(shí)段的劃分在工程施工過程中，不同階段可以采用不同的施工導(dǎo)流方法和擋水泄水建筑物，不同導(dǎo)流方法組合的順序，通常稱為導(dǎo)流程序。導(dǎo)流時(shí)段就是按導(dǎo)流程序所劃分的各施工階段的延續(xù)時(shí)間，具有實(shí)際意義的導(dǎo)流時(shí)段主要是圍堰擋水而保證基坑干地施工的時(shí)間，所以也稱為擋水時(shí)段。本次選定的方案為二段二期，一期為原河床導(dǎo)流并修筑引水隧洞，二期利用右岸引水隧洞導(dǎo)流。第一年四月份進(jìn)行束窄河床上下游圍堰填筑，引水隧洞修建及左岸壩體修筑，第二年九月份中旬進(jìn)行截流，修筑二期圍堰并將壩體修筑到攔洪度汛高程以上，第三年進(jìn)行填筑大壩觀測設(shè)施，并修筑完成溢洪道。導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量是選擇導(dǎo)流方案、設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物的主要依據(jù)。根據(jù)導(dǎo)流時(shí)段來確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量。一期圍堰為不過水圍堰，其導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量就是選定導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的年最大流量導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量=158m3/s+13×5=223m3/s圍堰設(shè)計(jì)一期圍堰堰頂高程計(jì)算：根據(jù)基本資料知，本工程有兩個土方料場，有充足的土料可供壩體和圍堰的修筑。采用土石圍堰可以充分利用當(dāng)?shù)夭牧匣驈U棄的土石方，可就地取材，構(gòu)造簡單，施工方便。既可機(jī)械化施工又可以人工填筑，便于施工，易于拆除，并可在任何巖基上修筑。該樞紐為Ⅲ級建筑物，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)指南》2-11.5~3確定圍堰的高程和斷面尺寸導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量=223m3/s根據(jù)附圖8壩下一百米水位流量關(guān)系曲線圖可知水位為1250.3m查附圖可知，河床寬約為98m，水深約為h=1250.3-1248.6=1.7m過水?dāng)嗝婷娣e為A1=176.4㎡ A2=70.56㎡k設(shè)束窄度為

A70.560.42A 176.421束窄段河床平均流速為：Q 223

2.4m/s1CV==(1C

A) 0.9570.56)2C式中：VC

為束窄段河床平均流速由于V

Q為導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量ε為側(cè)收縮系數(shù)，單側(cè)收縮系數(shù)為0.95，兩側(cè)收縮系數(shù)為0.9>2m/s,需對河床底部進(jìn)行抗沖處理，如在河底鋪設(shè)卵石、增大泄流斷面面積、對C原河床進(jìn)行開挖處理。原河床行進(jìn)流速為：V

Q=總A= 223 =1.32m/s=總0.95176.4v2 v2

2.42 1.322c 0 —故水位壅高為：z=22g-2g=0.85229.81 29.81=0.26m式中：z為水位壅高v0為原河床行進(jìn)流速φ為流速系數(shù)查教材表知Ⅳ級土石圍堰圍堰安全超高為0.5m,即=0.5上游圍堰的堰頂高程為：下游圍堰堰頂高程為：縱向圍堰采用挑流式布置，利用丁壩將主流挑開，使縱向圍堰沿線附近形成四流區(qū)，只要對回流程度加以適當(dāng)控制，就可以簡化全線防沖措施。二期圍堰堰頂高程計(jì)算：泄流關(guān)系曲線：由基本資料D=2.5m R=D/4=0.625m又進(jìn)口水頭損失系數(shù)10.5 出口21.0由于設(shè)計(jì)的導(dǎo)流隧洞為有壓流，查《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)指南》112gLc2 4R11129.81 280054.42 40.625知，

0.33式中：μ-流量系數(shù)-從進(jìn)口到出口局部損失系數(shù)之和C-為謝才系數(shù)R-水力半徑L-隧洞總長隧洞面積：106A=

20.7510.75單條隧洞泄量：2gz02gz0q= c

0.333.7

220z0其中ZH1248其中0 u

為計(jì)入行近流速時(shí)的上下游水位差。上游水位和隧洞總泄流量、水庫庫容關(guān)系表66.4366.4323.03水位（m）1248水位（m）1248125012521254125612581260126212641266q（m3/s)總07.610.813.215.217.518.720.821.622.9V(×104m3)00.7623.9559.5112.4187.1283.6402.7551.0水位（m）12681270127212741276127812801282q（m3/s)24.125.326.527.528.629.620.531.5總V(×104m3)731.4944.4118914681785214225452996年一遇月日9.20月日9.20時(shí)3691215182124Q66.2166.4466.7167.1667.7069.2370.6671.79月日9.21時(shí)3691215182124Q74.7071.8371.5272.0771.6271.2271.0469.72月日9.22時(shí)3691215182124Q69.5069.3269.0968.9668.7368.6468.6068.51調(diào)洪驗(yàn)算計(jì)算表時(shí)間入庫流平均入下泄流平均下水庫存水庫庫水庫水位量Q庫流量量q泄流量水量變?nèi)荩╩3/s）（m3/s）（m3/s）（m3/s）△vv(×104m3)366.2113.0857.3861252.0066.3315.79666.4418.5051.7859.51256.0066.5818.75967.7120.9950.4659.81256.3066.4421.731267.1622.4748.271501259.301567.7023.5847.652271261.0068.4724.031869.2324.4748.34283.61262.0069,9524.902170.6625.3348.963431263.002471.7971.2326.1625.7549.28472.91264.40時(shí)間 入庫流量Q平均入庫流量下泄流量q平均下泄流量水庫存水量變水庫庫 水庫水位容（m3/s）（m3/s）（m3/s）（m3/s）△vv(×104m3)73.2526.45374.7026.7351.814861264.7073.2727.05671.8327.3648.035101265.5071.6827.63971.5227.9047.115631266.2020528.091272.0728.2847.296831266.7019528.511571.6228.7346.327051267.70185.528.921871.2229.1045.497101267.8017929.292171.0429.4744.907271267.90173.529.622469.7229.7643.167441268.30167.529.97369.5030.1842.477891268.7016330.33669.3230.4741.718351268.80158.530.61969.0930.7441.429211268.90154.530.881268.9631.0240.989841270.50150.531.091568.7331.1640.219961270.7014731.331868.6431.5040.1110561271.20145.531.672168.6031.8439.7010881271.702468.5114432.0431.9439.3911891272.00通過調(diào)洪驗(yàn)算出十年一遇洪水下最高水位為1272.0m則：二期圍堰高程為H=1272.0+0.5+0.5=1273.0m確定攔洪度汛標(biāo)準(zhǔn)水利水電樞紐施工過程中，中后期的施工導(dǎo)流，往往需要由壩體擋水或者攔洪。壩體能否可靠攔洪與安全度汛，將涉及工程的進(jìn)度與成敗。壩體攔洪標(biāo)準(zhǔn)：在主體工程為混凝土壩的樞紐中，若采用兩段兩期圍堰法導(dǎo)流，當(dāng)?shù)诙趪呤Ш?，未完成的混凝土建筑物，不僅要擔(dān)負(fù)宣泄導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量的任務(wù)，而且還要起一定的擋水作用。所以根據(jù)選定的洪水標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)洪計(jì)算，可確定相應(yīng)壩體擋水或攔洪高程。526.44m口，全面上升壩體。2996m3/s10-2010有計(jì)算結(jié)果可以知道攔洪度汛高程為：H上H上游水位H安全H波浪H=1272.0+0.5+0.5=1273.0m圍堰土石方計(jì)算一期圍堰黏土心墻所需黏土量為5.16×39.2+5.16×（177.7+60）+4.66×39.2=1612.5m3一期圍堰所需土石方量為（3.69×2.46+1.5×2.46）×（39.2+177.7+60）+（2.94×1.96+1.5×1.95）×39.2=2.6×104m3二期圍堰黏土心墻所需土方量為（1273.0-1246.0）×（98-39.2）+4.9×（98-39.2）=1165.5m3二期圍堰堰體所需的土石方量為1 1（2（1273-1246.0×3（1273-1246.+2（1273-1246.0×1.5（1273-1246.0）+（8×（1273-1246.0））×58.8=2.03×104m3一期圍堰黏土心墻黏土量1612.5m一期圍堰黏土心墻黏土量1612.5m3二期圍堰黏土心墻黏土量1165.5m3合計(jì)2778m3一期圍堰堰體土石方量2.6×104m3二期圍堰堰體土石方量2.03×104m3合計(jì)4.63×104m3四、施工截流設(shè)計(jì)1、截流方法的選擇立堵法截流立堵法截流是將截流材料，從龍口的一端或從兩側(cè)向中間拋投進(jìn)占，逐漸束窄龍口直至截流。立堵法截流不需要在龍口架設(shè)浮橋或棧橋，準(zhǔn)備工作簡單，費(fèi)用低，但截流是龍口的單寬流量較大，出現(xiàn)的最大流速較大，而且流速分布分布均勻，需要單個重要較大的截流材料。截流時(shí)工作前線較窄，拋投強(qiáng)度受到限制，施工進(jìn)度受到影響。立堵法一般適用于流量較大，巖基或覆蓋層較薄的巖基河床。平堵法截流平堵法截流事先要在龍口出架設(shè)浮橋，用自卸汽車延龍口全線從浮橋或棧橋上均勻，逐層拋填截流材料，直至高于水面為止。因此平堵法龍口單寬流量較小，出現(xiàn)最大流量較低，且流速分布不叫均勻。截流時(shí)工作前線長，拋投強(qiáng)度大，施工進(jìn)度較快。評堵法截流適應(yīng)在軟基河床上。由材料得河床覆蓋層較薄，流量較大，立堵法較適合該河流截流。平堵法由于要架設(shè)浮橋或棧橋，費(fèi)用較大。2、截流水力計(jì)算龍口寬度計(jì)算：918m3/s1248.7m.利用圖解法進(jìn)行計(jì)算先計(jì)算龍口泄流量式中：m為流量系數(shù)H為龍口上游水位0B為龍口寬度B假設(shè)龍口寬度為5m、10m、15m進(jìn)行各個高程是龍口流量的計(jì)算：BQ1248.71249.71250.71251.71252.71253.71254.7H507.320.737.958.481.7107.410014.641.375.9116.8163.3214.715021.961.9113.8175.3245.0322.1水位（m）水位（m）q1248012501252 1254 1256 1258 1260 1262 1264 12667.610.813.215.217.518.720.821.6總22.9總水位（m水位（m）12681270127212741276127812801282q（m3/s)24.125.326.527.528.629.620.531.5沖流速為2m/s則龍口寬度取8m把Q=18m/s,B=8m代入式 QBm2gH232 2 03H=1.3m0則流速V= 18 =1.7m/s<2m/s1.382截流材料粒徑確定立堵法截流時(shí)截流材料抵抗