水利工程施工課程設計.doc

水利工程施工課程設計說明書（2014-2015年度第1學期） 學 院：_XXXXXX_ 專 業(yè)： 農 業(yè) 水 利 工 程 班 級： 水利1142 姓 名： XX 學 號： 11064212XX 指導老師: XXX 2014年09月19日22目 錄一，基本資料11.1工程條件11.2水文、氣象條件設計資料21.2.1水文氣象條件21.2.2工程地質條件31.2.3天然建筑材料5二，施工導流與圍堰設計52.1導流方案的選擇與時段劃分52.2倒流建筑物級別劃分表62.3施工設計洪水過程線72.4施工設計洪水分析與計算82.4.1確定圍堰型式8三，截流設計與相關水力計算163.1、方式：立堵法163.2、截流日期163.3、 進行龍口泄量計算17四，基坑排水18五，工程量計算205.1、 圍堰工程量計算205.2、壩體工程量計算20六，課程設計心得體會21一，基本資料1.1工程條件鴿子洞水電站是以發(fā)電為主，結合防洪、工業(yè)及生活供水，兼顧灌溉等綜合利用的?。?）型水利樞紐工程，樞紐建筑物包括蓄水池和電站。蓄水池攔河壩為漿砌石重力壩，壩頂長315.0m，最大壩高43.5m，總庫容910萬m3。電站布置在蓄水池攔河壩下游河床右側，裝機容量520kW，裝有2臺單機容量分別為200kW和320kW的機組，水電站年平均發(fā)電量65.59萬kW.h，通過電站尾水每年可向下游提供270萬m3水量。主要工程量：壩基砂卵石等土石方開挖7.17萬m3，石方明挖5.47萬m3 ，洞挖石方0.04萬m3，土石方回填6.09萬m3，混凝土澆筑3.17萬m3，平硐襯砌混凝土145m3，鋼筋及鋼材制安300t，C10混凝土砌塊石11.94萬m3，M10砂漿砌條石2.93萬m3，砂漿砌塊石385m3，壩基固結灌漿4598m，壩基帷幕灌漿4374m。金屬結構設備安裝各類型閘門7扇，啟閉機7臺，電站裝設型號為HL160-WJ-50、HLA153-WJ-50的混流式機組各1臺。工程所在地對外交通條件較好，現(xiàn)有101國道從其下游通過，從壩址現(xiàn)有砂石路3.5km在三道河子村附近與其相接。壩址下游地勢較開闊，有可供施工時使用的生產及生活設施的場地。工程所用塊石可由蓄水池上游的王土坊村塊石場開采，儲量豐富，完全可滿足本工程之需，運距2.5km左右；混凝土粗骨料由王丈子村的人工料場供應，運距20km左右，砂子可由水庫下游二道河子村附近河道的灘地開采篩分，運距10km左右。施工用電由城西變電站提供，可從該變電站511線路“T”接10kV高壓線路，“T”接地點在王土坊鄉(xiāng)三道河子村附近，距工地3.5km。 工期要求。根據(jù)建設單位意見及工程實際情況，初步擬定工程施工期為三年。1.2水文、氣象條件設計資料1.2.1水文氣象條件鴿子洞水電站壩址區(qū)處于溫濕帶和寒溫帶過渡地帶，屬大陸性燕山山地氣候，四季分明，春季干旱少雨，天氣多變；夏季高溫多雨，多雷雨天氣；秋季天高氣爽，晝暖夜涼；冬季干燥少雪，天氣寒冷。據(jù)統(tǒng)計，年平均氣溫8.0，最高38，最低-23，全年無霜期110170d，多年平均降雨量為560mm，降雨量年內分配極不均勻，年降雨量的7080集中在69月份。受降水不均影響，壩址處洪、枯流量相差懸殊（汛期為7、8兩月，枯水期為9月1日至次年6月30日）。表1壩址處天然河道洪峰流量表重現(xiàn)期 時段20年10年5年汛 期607455293枯水期13月份0.980.750.5246月份92.964.123.99月份42.928.916.51012月份3.732.711.7695月份101.358.125.0 表2攔河壩址下游100m處水位流量關系表水位（m）492493494495496497498499500流量（m3/s）14.868.928253212332227343447586311 表3鴿子洞水電站水位面積容積關系曲線水位（m）面積（萬m2）容積（萬m3）水位（m）面積（萬m2）容積（萬m3）4950051433.82224960.60.351535.82574971.41.351638.22944982.23.151740.63344993.25.851842.63755003.89.351944.64195014.613.552046.44645025.418.552148.45125036.224.352250.85615047.331.152352.46135058.438.952454.26665069.848525567215071258.952657.87785081471.952759.88375091887.952861.289851022108529639605112613253064.410235122915953166108951331.619053267.611551.2.2工程地質條件（1）鴿子洞水電站壩址區(qū)河谷兩岸不對稱，左岸較陡，基巖裸露，右側有一、二級階地存在，以緩坡形式分布于右岸。河床寬60m，覆蓋層為砂卵石，一、二級階地表層為砂壤土或含碎石壤土。（2）河床覆蓋層為砂卵石，厚6.37.9m，一、二級階地表層為壤土，厚25m，下部為砂卵石層,厚57m。河床底部及左岸為中、粗花崗巖，巖石堅硬完整，全、強風化厚度0.53m。右壩肩表層為坡殘積（dl+elQ2）的含碎石壤土，厚24m左右；其下為粗粒花崗巖，全強風化厚度約7.6m，主要分布在右壩肩部位；強風化厚度約23.8m，主要分布在壩址區(qū)及右壩肩。（3）現(xiàn)壩址區(qū)地面高程494.9493.4m,壩基的開挖基槽內，人工漿砌石厚度1.72.7m，層底高程492.04491.33m，為弱風化花崗巖，較新鮮完整。其下部混凝土墊層厚度0.82.0m，層底高程490.84488.0m?；炷脸蕼\灰色，局部可見蜂窩，骨料成分為花崗巖，一般粒徑14cm?；炷翂|層下為花崗巖，風化程度以弱風化為主，靠近右側壩肩局部表層存在強風化巖，厚度約2.7m。鉆孔揭露弱風化巖層厚度15.831.8m，未揭穿。（4）庫區(qū)有區(qū)域性的平頂山斷層通過，最近處距右壩肩270m，斷層長度7km，走向NE25，傾向NW，傾角75，斷層膠結比較好，現(xiàn)階段壩址區(qū)測繪及鉆孔揭露巖體未發(fā)現(xiàn)受其影響現(xiàn)象。左、右壩肩巖體節(jié)理發(fā)育情況如下：左壩肩：基槽已開挖至弱風化花崗巖，表層可見風化裂隙，發(fā)育多組節(jié)理，節(jié)理面可見黃褐色銹染，節(jié)理面多呈閉合，局部張開，寬度1cm左右。節(jié)理統(tǒng)計見表3-1。右壩肩：表層強風化花崗巖厚度較薄，節(jié)理發(fā)育，局部張開，寬度0.51cm，節(jié)理面見黃褐色銹染，主要發(fā)育3組節(jié)理，節(jié)理統(tǒng)計見表。表 4左壩肩節(jié)理統(tǒng)計表走向傾向傾角描述條數(shù)NW305SW45閉合，節(jié)理間距1023cm13NE23SE85閉合，節(jié)理間距2030cm7近EWN80節(jié)理間距15cm左右14表5右壩肩節(jié)理統(tǒng)計表走向傾向傾角描 述條數(shù)近EWS72節(jié)理閉合，表面張開，寬度0.51cm,節(jié)理間距20cm左右，節(jié)理面可見黃褐色銹染。5近EWN65節(jié)理間距1520cm4NE76NW30節(jié)理間距15cm左右14（5）1976年鉆孔基巖壓水試驗成果表明，單位吸水量值為0.035Lmimmm，屬于微透水。本次勘察地下水位埋深0.131.6m，高程492.64494.37m。壓、注水試驗結果說明雖然局部巖體節(jié)理較發(fā)育，但閉合性較好，連通性差。1.2.3天然建筑材料鴿子洞水電站蓄水池高山環(huán)繞皆為花崗巖，由于節(jié)理方向的影響，花崗巖大體呈方狀，是很好的筑壩材料。70年代水庫施工時，在蓄水池上游王土坊村設了7個采石場，目前平泉縣所需石料皆由上述采石場供應，經調查，石料儲量豐富，可滿足本工程之需，石料運距約2.5km。鴿子洞水電站蓄水池攔河壩壩址附近河灘較窄且河道縱坡較陡，河床覆蓋層以砂卵石為主，并含有大卵石及漂石，中細骨料較少。在攔河壩壩下游20km左右有王丈子人工碎石料場，石子為石灰?guī)r，其品質和儲量滿足要求，可作為工程的粗骨料場；在攔河壩壩下游10km有二道河子砂場，可作為工程的細骨料場。二，施工導流與圍堰設計2.1導流方案的選擇與時段劃分選擇導流方案時，主要考慮水文條件、地形條件、工程及水文地質條件、水工建筑物的型式及其布置，施工期河流的綜合利用，施工進度等。分析工程條件的水文資料可知：河床較寬且流量大，所以選擇圍堰法導流。經過課設資料及水利水電工程施工組織設計指南查詢得出如下結論：該壩為4級永久性水工建筑物，則導流建筑物規(guī)模為圍堰高度15m，庫容1.5 則為有壓出流,流量公式用有壓出流。若H1/a 1.5 則為無壓出流，流量公式用自由溢流計算公式。上游水位與底孔下泄流量關系（無壓出流）。H孔底起算上游高程m流量系數(shù)mQ下泄流量（m/s）上游水位高程m0.10.350.14496.60.40.351.17496.90.70.352.72497.210.354.64497.51.30.356.89497.81.60.359.40498.11.90.3512.17498.42.20.3515.16498.72.50.3518.374992.80.3521.77499.33.10.3525.37499.63.40.3529.14499.93.70.3533.08500.240.3537.18500.54.30.3541.44500.84.60.3545.86501.14.90.3550.42501.45.20.3555.12501.7上游水位與底孔下泄流量關系（有壓出流）。H孔底起算上游高程m流量系數(shù)Q下泄流量（m/s）上游水位高程m5.30.7587.78501.85.60.7591.42502.15.90.7594.91502.46.20.7598.28502.76.50.75101.545036.80.75104.70503.37.10.75107.76503.67.40.75110.75503.97.70.75113.65504.280.75116.48504.58.30.75119.24504.88.60.75121.94505.1 上游水位與底孔下泄流量關系（有壓出流）。H孔底起算上游高程m流量系數(shù)Q下泄流量（m/s）上游水位高程m5.30.7587.78501.85.60.7591.42502.15.90.7594.91502.46.20.7598.28502.76.50.75101.545036.80.75104.70503.37.10.75107.76503.67.40.75110.75503.97.70.75113.65504.280.75116.48504.58.30.75119.24504.88.60.75121.94505.1 5年一遇枯水期底孔泄流洪水過程線調洪計算表上游水位高程為499. 478m，根據(jù)不過水圍堰堰頂安全加高下限土石圍堰加高下限為0.5m。上游圍堰波浪爬高取0.5m。當下泄流量達到23.6/s 時，由已知資料查原河道水位流量表知此時對應的下游原河道水位為492.02m，則上游圍堰堰頂高程Hu=hu+ha上=499.478+0.5+0.5=500. 478m下游圍堰堰頂高程Hd=hd+ha下=492.02+0.5+0.5=493.02m（3） 圍堰的斷面尺寸 根據(jù)水利水電工程施工組織設計手冊土石圍堰堰頂寬度，5級圍堰高度小于15m，上面試算得出的圍堰高程得出圍堰高度小于10m，圍堰堰頂寬度為3.5m。迎水面坡度為取1:1.5，背水面坡度為,取1:1.5，心墻頂寬度取0.8m。坡度為0.20.6，取0.2。二期上游橫向圍堰最大斷面尺寸如圖：縱向圍堰：一、二期圍堰平面布置圖:3、確定攔洪高程Q1Q2q1q2V(萬立米）VZ000.8496.5127.54.8624155.66498.65195741.516.74906822.4502.534512586.541.5816010563.98507.3292307.5124.5197.64455144261.62511.8911402.5155.5266.76350167528.38515.1032280171.511756521.318145174.5-31.8680173613.7523.599270150-86.460167527.3521.295950160-118.840153408.5520.222134.576.5-45.3629363.14517.7176上游攔洪高程：=523.5992+0.5+0.5=524.5992m三，截流設計與相關水力計算3.1、方式：立堵法3.2、截流日期由于河流枯水期在9月1日至次年6月30日，由于為續(xù)基坑工作和主體建筑物施工留有余地，不能影響整個工期，因此截流日期應盡量提前，一般多選擇在枯水期初，流量已有顯著下降時，故將截流日期定于9月1日，流量Q=16.50.8=13.2m/s,相應的河道水位為了492.52m，龍口選在河床主流部分。3.3、 進行龍口泄量計算設計截流量為13.2/s 。查流量系數(shù)m0.320.35，取m0.34，根據(jù)公式，計算結果如下：BVqz0.000 0.000 0.000 3.210 0.700 1.903 26.400 3.155 1.400 1.858 3.300 2.820 2.100 1.817 2.933 2.547 2.800 1.782 2.640 2.325 3.500 1.751 2.400 2.138 4.200 1.725 2.200 1.977 4.900 1.703 2.031 1.839 5.600 1.686 1.886 1.719 6.300 1.674 1.760 1.612 7.000 1.668 1.650 1.515 7.700 1.675 1.553 1.421 8.400 1.677 1.467 1.341 9.100 1.676 1.389 1.271 9.800 1.671 1.320 1.210 10.500 1.664 1.257 1.156 11.200 1.655 1.200 1.107 11.900 1.645 1.148 1.064 12.600 1.634 1.100 1.023 13.300 1.622 1.056 0.988 14.000 1.609 1.015 0.955 龍口諸水利參素變化規(guī)律圖龍口寬度流速截流材料00麻袋裝土（0.7m*0.4m*0.2m）0.71.9025959571.41.857974332.11.8165966752.81.7817659483.51.7512830644.21.7246792084.91.7030472035.61.6861188586.31.67390718471.6677916157.71.6752833848.41.6774627549.11.6756631129.81.67080981610.51.66366137611.21.65481649111.91.64463471712.61.63356967913.31.621733274141.609442642四，基坑排水截流戧堤合龍閉氣后，要排除基坑的積水和滲水，以利于開展基坑施工工作。 基坑排水按排水時間及性質可分為：1、基坑開挖前初期排水，包括基坑積水、基坑給水排水過程中圍堰及基坑的滲水和降水的排除；2、基坑開挖及建筑物施工過程中的經常性排水，包括圍堰和基坑的滲水、降水、巖基沖洗和混凝土養(yǎng)護用廢水的排除。此處只對基坑進行初期排水，圍堰滲水忽略不計。 根據(jù)多年平均降雨量為560mm，降雨量年內分配極不均勻，年降雨量的7080集中在69月份，選80%降雨量在7、8月份，其中10%在九月份故：9月降雨量為：560*80%*10%=44.8mm?；悠矫婷娣e為836m2 初期排水流量一般根據(jù)地質情況、工程等級、工期長短及施工條件等因素，參考實際工程經驗，按如下公式確定： Q：初期排水流量/s； V：基坑積水體積； T：初期排水時間s. 土石圍堰基坑水位允許下降速度0.5-1.5m/d，基坑排水時間不超過3-5d。計算得： 每日排水量m基坑積水體積V=1136+44.8=1180.8m m/s則一天排水量為：1180.8m3.排水裝置為離心式水泵，根據(jù)6SA-6型水泵最小排水流量為126/s,即0.035/s。一天排水流量為1.41m/d基坑水深2.25m，需1.59d。按每天0.8m速度排水則須，故每天水泵只需工作4.72h。五，工程量計算5.1、 圍堰工程量計算圍堰工程量計算橫向縱向一期圍堰上游一期圍堰下游一期圍堰上游一期圍堰下游5034.2384(m3)96.581306.35394二期圍堰上游二期圍堰下游二期圍堰上游二期圍堰下游6843.4691306.353945.2、壩體工程量計算樁號面積平均面積樁距工程量0+092.7-0+122.7544.2565