河北工程大學(xué)水利工程施工課設(shè)

1、-作者xxxx-日期xxxx河北工程大學(xué)水利工程施工課設(shè)【精品文檔】水利工程施工課程設(shè)計(jì) 姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：一、工程概況本水庫(kù)壩址位于某城鎮(zhèn)上游3km處，控制流域面積317km23×108m3。本工程是兼有防洪、發(fā)電、灌溉的水利樞紐×108m3×108m3。該工程攔河壩為混凝土重力壩，電站布置在河床右側(cè)的非溢流壩段的后面，為壩后式，壩頂全長(zhǎng)為315m，壩頂高程為135m，其中左非溢流壩壩段長(zhǎng)度為100m，溢流壩段長(zhǎng)48m，右非溢流壩段長(zhǎng)167m，溢流壩段布置在河床中部偏左岸，設(shè)有三孔6m×12m的弧形工作閘門，堰頂高程124m，壩底最大寬度為54m，消能

2、方式為挑流消能。非溢流壩段最大底度為46.6m，廠房最大寬度為13.7m，廠壩聯(lián)結(jié)段為4m。電站裝機(jī)容量為2×，采用單元供水的布置方式。水輪機(jī)安裝高程85.0m，設(shè)計(jì)工作水頭36.0m，最大工作水頭45.0m，最小工作水頭27.0m。工程樞紐處地形及工程布置見圖1。圖圖1二、其他基本資料該水庫(kù)庫(kù)容在1×108m3以上，主壩為二級(jí)建筑物，各設(shè)計(jì)頻率洪水過程線、施工設(shè)計(jì)洪水等水文資料見表1表5。 表1 壩址設(shè)計(jì)洪水過程線 單位：m3/s 頻率時(shí)間1%2%5%10%20%0101010556178152184146112126606004383682761811601340996

3、7235042492378063447436630482415340309240366755885294233434234240630825320848209276218175133542111801631188860138107106815966877261574172504442302878352726181784251915121190201410559610101027洪 量（億m3） 表2 施工設(shè)計(jì)洪水成果 單位：m3/s 頻率（%）分期251020全年施工13409967325047月次年4月11508606004009月次年3月31623517511910月次年3月2631861

4、338610月次年4月319252206157 表3 水文站實(shí)測(cè)歷年月平均流量 單位：m3/s 月年123456789101112合計(jì)年平均19621963151964196519661967196819691970197119721973197419751976197719781979198019811982合計(jì)平均表4 壩址水位流量關(guān)系曲線水位（m）92.0流量（m3/s）055022050085512801730237029903630表5 水庫(kù)容積曲線高程（m）9095100105110115120125130135面積（km2）容積（萬m3）027595620603574552279

5、35108301420018020（1）：地形自然坡度為1：1.52.0，覆蓋層23m，全風(fēng)化帶厚35m，強(qiáng)風(fēng)化加弱風(fēng)化帶厚5m，微風(fēng)化厚4m。（2）河床：巖面較平整。沖積沙礫層厚約0，弱風(fēng)化層厚1m左右，微風(fēng)化層厚36m。河床縱剖面地形中，迎水面壩踵處巖面高程約在左右，背水面壩趾處巖面高程約在左右。距壩趾下游15m處有一深潭，高程約81m，整個(gè)河床皆為微、弱風(fēng)化的花崗巖組成，致密堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，抗沖刷能力強(qiáng)。（3）右岸：地形自然坡度為1：2左右，覆蓋層46m，全風(fēng)化帶厚68m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚24m，弱風(fēng)化帶厚24m，微風(fēng)化厚112m。（4）基巖利用線及壩基開挖：強(qiáng)風(fēng)化層要全部挖除。壩基的開挖范圍應(yīng)

6、與建筑物的底部輪廓尺寸相適應(yīng)，開挖的深度按壩底應(yīng)力和壩基強(qiáng)度而定。（5）壩后廠房基礎(chǔ)：廠房設(shè)于壩后靠右岸的河床處，設(shè)計(jì)最低開挖高程為7983m之間，全部處于微風(fēng)化新鮮基巖內(nèi)。（1）對(duì)外交通：目前已有兩條三級(jí)公路分別從兩岸經(jīng)過壩首和壩區(qū)。（2）施工電源：目前已有35KV輸電線路，電源充足可靠。（3）主要建筑材料：本樞紐主壩為混凝土重力壩，壩體混凝土所需的卵石，在壩址上下游12km均可開采，河砂在距壩址10km處的下游采集。庫(kù)內(nèi)盛產(chǎn)竹木。5.施工期限本工程主體部分的大壩和電站廠房，施工工期為兩年左右，準(zhǔn)備工程在第一施工年度的47月份完成，水庫(kù)在第三施工年度的汛后開始蓄水，并在10月1日并網(wǎng)發(fā)電。三

7、、施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)過程（一）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇本工程根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889），以及本工程的級(jí)別和圍堰工程規(guī)模，選定施工導(dǎo)流建筑物為級(jí)。根據(jù)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SDJ33889），以及導(dǎo)流建筑物的級(jí)別，選定導(dǎo)流建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為：20年一遇（P=5%）。（二）施工導(dǎo)流時(shí)段選擇根據(jù)本工程的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。劃分為三個(gè)時(shí)段：第一時(shí)段，河水由束窄河床通過，進(jìn)行第一期基坑內(nèi)施工；第二時(shí)段，河水由導(dǎo)流底孔下泄，進(jìn)行第二期基坑內(nèi)施工；第三時(shí)段，壩體全面升高，可先由導(dǎo)流底孔下泄河水，底孔封堵以后，則河水由永久泄水建筑物下泄，也可

8、部分或完全攔蓄在水庫(kù)中，直到工程完建。（三）施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量及壩址處河床水位的選擇根據(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=235 m3/s。根據(jù)壩址水位流量關(guān)系曲線，采用內(nèi)插法得到Q=235 m3/s時(shí)的水位為m，由于觀測(cè)點(diǎn)距壩址有300m遠(yuǎn)，考慮到坡降，選擇壩址處水位為m。（四）施工導(dǎo)流方案的選擇根據(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。第一期先圍左岸，包括左岸非溢流壩段和溢流壩段，進(jìn)行一期基坑內(nèi)施工；第二期圍河床右岸部分，包括右非溢流壩段（含廠房壩段），進(jìn)行二期基坑內(nèi)施工。本工程所在地，河流流量小，河床灘地寬，兩岸坡

9、度緩，采用兩段兩期的施工導(dǎo)流方式完全可以滿足要求。（五）第一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)河床水面寬度由所示確定為64m，束窄度取K=60%。圖2 單位（m）束窄度取K=60%，抗沖流速（1）一期束窄段河床過流能力設(shè)計(jì)則過水?dāng)嗝婷娣e：=Qv （2）過水?dāng)嗝鏋樘菪危杭僭O(shè)邊坡為1:1，出口處渠底高程。假定水深為3m則： 假定水深為時(shí)，。束窄段河床平均流速：（3）束窄河床段上游水位壅高：采用試算法，即先假設(shè)上游水位H，算出Z值，以Z+t與所設(shè)H比較，逐步修改H，直到接近Z+t值。(已知下)Zhvv2/2g/2gZ148732 Z取1.02m.（4）上、下游一期橫向圍堰堰頂高程根據(jù)施工要求及場(chǎng)地條件，擬定縱向圍堰長(zhǎng)度為1

10、50m?？v向圍堰軸線位置在河床中部偏右岸約29m處，如圖1。（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、下游橫向圍堰斷面尺寸上游橫向圍堰斷面構(gòu)造及尺寸圖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)造及尺寸圖5 單位：mm上游橫向圍堰長(zhǎng)度：36m×(3+18.75)××下游橫向圍堰長(zhǎng)度：68m ×（3+16.5）×3×68=1989縱向圍堰方量：長(zhǎng)150m ×（3+17）&#

11、215;×150=5250 （六）第二期導(dǎo)流水力計(jì)算本工程二期采用底孔導(dǎo)流，為了確保泄流能力，擬定采用2個(gè)底孔。根據(jù)水利水電工程設(shè)計(jì)規(guī)范選定：底孔底板距基巖面的距離T2m，壩段內(nèi)底孔過水凈寬b(1/21/3)溢流壩段寬，底孔高度h(1/51/3)溢流壩高度，底孔一般布置在主河床的溢流壩段中。由此底孔進(jìn)口高程選定。擬定四種方案進(jìn)行比較。先采用有壓自由出流進(jìn)行計(jì)算，其后進(jìn)行底孔水流流態(tài)的校核。其泄流能力計(jì)算公式為：，式中，（a為出口斷面洞高）。底孔糙率n=0.014，進(jìn)水口水頭損失系數(shù)為，閘門槽水頭損失，沿程水頭損失。時(shí)，出口處下游水位高程為m(m)(m)斷面(m2)(m)(m)(m)(

12、m)(m)(m3/S)尺寸(m×m)90 3.484 3.995 4×44.265 4×54.826 106，33093 3.484 3.995 4×44.265 4×54.826 96 3.484 3.995 4×44.265 4×54.826 99 3.484 3.995 4×44.265 4×54.826 則底孔泄流量曲線如圖6 圖6 底孔泄流能力曲線圖考慮到施工強(qiáng)度及防洪要求，選定采用4×5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 缺口布置及斷面尺寸選

13、擇從底孔斷斷面的泄流曲線上可以看出，當(dāng)導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量全部由底孔下泄時(shí)，上游水位高達(dá)99.22m，二期上游橫向圍堰高達(dá)16m，土石方填筑量非常大，同時(shí)電站引水管進(jìn)口底板高程95m，工程完工后必須進(jìn)行二期上游橫向圍堰拆除。因此采用底孔和缺口聯(lián)合導(dǎo)流方案。缺口布置在中間溢流壩段，過水?dāng)嗝鎯魧?6m，缺口底板高程為89m。見圖7。圖7 缺口布置及尺寸圖（1） 缺口泄流水力計(jì)算并繪制聯(lián)合泄流曲線：假定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量全部由缺口下泄，流態(tài)按寬頂堰自由出流計(jì)算，然后進(jìn)行流態(tài)校核。 取m=0.34，假設(shè)一系列堰頂上的頭，即可得相應(yīng)的下泄量Q缺，并點(diǎn)繪出缺口的水位流量關(guān)系曲線，同時(shí)將底孔泄流流量由線也點(diǎn)繪在圖上，然后

14、在圖上量得Q孔+Q缺=Q導(dǎo)時(shí)的上游水位，再加上安全超高值，便得到二期上游圍堰的高程。（2） 底孔及缺口流態(tài)校核：從聯(lián)合泄流曲線上量得，當(dāng)通過導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量時(shí)，對(duì)應(yīng)的上游水位為91.6m，下游水位為86.22m。H0(m)9092949698Q缺（m3/s）Q孔（m3/s）圖 8 底孔、缺口聯(lián)合泄流曲線底孔流態(tài)校核：為有壓流流態(tài)。底孔出口處底板高程，下游有效水深hs=，hp=0.85D=× >hs，為自由出流。缺口流態(tài)校核，缺口順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度為50m，已超過寬頂堰的判別要求，施工中，應(yīng)對(duì)壩體預(yù)留缺口在順?biāo)鞣较蜃鲾嗝嫣幚?，使之符合寬頂堰自由出流流態(tài)，即將缺口順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度減少到2

15、5m，關(guān)短部分要筑成1 m的分級(jí)跌水?dāng)嗝?。?）上下游堰頂高程3.二期縱向圍堰的上、下縱段長(zhǎng)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(zhǎng)54m?？v向圍堰下縱段主要靠一期工程時(shí)在溢流壩段右邊導(dǎo)墻來承擔(dān)，右導(dǎo)墻長(zhǎng)38m，再在右導(dǎo)墻上接24m的土石圍堰?？v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右導(dǎo)墻軸線重合。（1）縱向圍堰上縱段剖面圖9 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10 單位（mm）結(jié)構(gòu)材料與一期一致。（3）上游橫向圍堰剖面圖11 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(zhǎng)62m。（4）下游橫向圍堰剖面圖12 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(zhǎng)28m?？v向圍堰上縱段： ×(3+35.40)×9×縱向圍堰上縱段： ×(3+15.60)××上游橫向圍堰：