【導讀】水電工程勘測與設計，施工導流，地基處理與灌漿施工，土石方工程，土石壩工程，混凝土壩工程，堤防與疏浚工程，水閘、泵站與水電站，施工安全技術9節(jié)。知識、施工內(nèi)容和技術要求。要點和水工建筑材料的類型及其應用。（一）水準儀分類及作。水準儀和自動安平式水準儀。國產(chǎn)水準儀按精度分有DS05、DS1、DS3、DS10等。水準儀用于水準測量，水準測量是利用水準儀提供的一條水平。量”和“經(jīng)緯儀”的漢語拼音第一個字母，數(shù)字07、1、2、6、10表示該儀器精度。讀數(shù)裝置不同可分為兩類：測微尺讀數(shù)裝置；單平板玻璃測微器讀數(shù)裝置。信號，以測量兩點間距離的。像吻合時，表明已精確整平。不論使用的水準儀是正像或是倒像，讀數(shù)總是由注記小的一端。與一般DS3水準儀基本相同，不同之處是精密水準。鏡視場左側的符合水準管氣泡兩端的影像符合，保證視線水平。測和記錄，并將測量結果以數(shù)字的形式顯示出來。經(jīng)緯儀的使用包括對中、整平、照準和讀數(shù)四個操作步驟。

　　

【正文】 （ 2）大理巖：用于地面、墻面、柱面、欄桿及電氣絕緣板等。 （ 3）石英巖：均勻致密，耐久性很高，硬度大，開采加工很困難。 （四）水泥 品種 及主要 性能 水泥是水硬性膠凝材料。水泥按其礦物 成分組成 可分為硅酸鹽系列、鋁酸鹽系列、硫鋁酸鹽系列、鐵鋁酸鹽系列、氟鋁酸鹽系列等；按其用途和特性可分為通用水泥、專用水泥和特性水泥。通用水泥是指 GB175—2021中規(guī)定的六種硅酸鹽水泥；專用水泥是指有專門用途的水泥，如中、低熱水泥，大壩水泥，道路水泥等； 特性水泥是指具有較為特殊性能的水泥， 如快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥、膨脹水泥等。通用硅酸鹽水泥密度一般為 3100～ 3200千克 /方 ， 初凝時間不得早于 45分鐘 ，終凝時間不得遲于 600分鐘 。 43 范圍 （ 1） 水位變化 區(qū)域的外部混凝土、溢流面受水流沖刷部位的混凝土，應優(yōu)先選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽大壩水泥， 避免采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 。 （ 2） 有 抗凍要求 的混凝土，應優(yōu)先選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽大壩水泥，并摻用引氣劑或塑化劑，以提高混凝土的抗凍性。當環(huán)境水兼硫酸鹽侵蝕時，應優(yōu)先選用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。 （ 3） 大體積 建筑物內(nèi)部的混凝土，應優(yōu)先選用 礦渣硅酸鹽大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水 泥等，以適應低熱性的要求。 （ 4）位于 水中和地下部位 的混凝土，宜采用礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等。 水泥應有生產(chǎn)廠家的出廠質(zhì)量證明書（包括廠名、品種、強度等級、出廠日期、抗壓強度、安定性等代表該產(chǎn) 品質(zhì)量的內(nèi)容）以及 28天 強度證明書。 有下列情況之一者，應 復試 并按復試結果使用：用于 承重 結構工程的水泥， 無出廠證明者、存儲超過 3個月 （快硬水泥超過 1個月）；對水泥的廠名、品種、強度等級、出廠日期、抗壓強度、安定性不明或?qū)|(zhì)量有 懷疑 者； 進口 水泥。 （五）水泥砂漿 新拌砂漿的 和易性 是指其是否便于施工并保證質(zhì)量的綜合性質(zhì)。具體技術指標包 括 流動性和保水性 兩個方面。 （ 1） 流動性 ,常用沉入度表示。 沉入度 即標準圓錐體在砂漿中沉入的深度。沉入度大的砂漿，流動性好。 44 （ 2） 保水性 ,即保有水分的能力。保水性可用 泌水率 表示，即砂漿中泌出水分的質(zhì)量占拌合總量的百分率。但工程上采用較多的是 分層度 這一指標。所謂分層度通常用上下層砂漿 沉入度的差值 來表示。分層度大于 2厘米 的砂漿易泌水，不宜使用，分層度接近于零的砂漿，雖保水性好，但因膠凝材料用量太多，容易發(fā)生干縮裂縫。 故砂漿的分層度以 1～ 2厘米 為宜 。 （六）水泥混凝土 反映水泥混凝土質(zhì)量的主要技術指標：和易性、強度及耐久性。 和易性是指在一定施工條件下，便于施工操作并能獲得質(zhì)量均勻、密實的混凝土性能。水泥混凝土拌合物的和易性包括 流動性、黏聚性、保水性 三個方面。 影響和易性的因素 有水泥漿的用量、水泥漿的稠度、砂率、水泥的品種、水泥細度、外加劑的摻入、時間和溫度等。 坍落度 的大小反映了混凝土拌合物的和易性。 坍落度的測試方法是，用一個上口為 100毫米 ，下口為 200毫米 ，高為 300毫米的喇叭狀的坍落度桶，灌入混凝土后搗實，然后拔起桶，混凝土因自重產(chǎn)生坍落現(xiàn)象。用桶高（ 300毫米 ）減去坍落后混凝土最高點的高度，其差值稱為坍落度，如差值為 10毫米 ，則坍落度為 10。 混凝土的強度有抗壓、抗拉、抗彎及抗剪強度等，以抗壓強度最大，結構中主要是利用混凝土的抗壓強度。 （ 1）混凝土的抗壓強度 混凝土抗壓強度是把混凝土拌合物做成邊長為 15厘米 的標準立方體試件，在標 45 準養(yǎng)護條件 （溫度 20℃ 177。2℃ ，相對濕度 95％以上）下，養(yǎng)護到 28天 齡期， 按照標準的測定方法測定的混凝土立方體試件抗壓強度（以 MPa計）。根據(jù)抗壓強度的大小將混凝土分為不同的強度等級如 C C1 C C2 C C40等。 影響混凝土強度的因素有： 施工 方法 及施工 質(zhì)量 、 水泥強度 及 水灰比 、 骨料種類及級配、養(yǎng)護條件及齡期等。 （ 2）混凝土的抗拉強度 混凝土的抗拉強度，一般約為相應 抗壓強度的 10％ 左右。有抗裂要求的結構，除需對混凝土提出抗壓強度要求外，還需對抗拉強度提出要求。 抗拉強度 的測定方法有 劈裂 抗拉試驗法及 軸心 抗拉試驗法兩種。 混凝土的 耐久性 包括 抗?jié)B性、抗凍性、抗沖磨性、抗侵蝕性、抗碳化 性等。 （ 1） 抗?jié)B性 是指混凝土抵抗壓力水滲透作用的能力抗?jié)B等級分為 W WW W W W12等，即表示混凝土能抵抗 、 、 、 、 、 的水壓力而不滲水。 影響混凝土抗?jié)B性的因素 有水灰比、骨料最大粒徑、養(yǎng)護方法、水泥品種、外加劑、摻合料和齡期。 （ 2） 抗凍性 是指混凝土在 飽和狀態(tài) 下，經(jīng)多次凍融循環(huán)作用而不嚴重降低強度 （抗壓強度下降不超過 25％，質(zhì)量損失不超過 5％） 的性能。抗凍等級分為：F50、 F100、 F150、 F200、 F250及 F300等。決定混凝土抗凍性的 重要因素 有混凝土的密實度、孔隙構造和數(shù)量、孔隙的充水程度。 （ 3） 抗沖磨性是指混凝土抵抗高速含砂水流沖刷破壞的能力。 （ 4） 抗侵蝕性是指混凝土抵抗環(huán)境水侵蝕的能力。 （ 5） 抗碳化性是指混凝土抵抗環(huán)境大氣中二氧化碳的碳化能力。 46 （ 1）上、下游 最高水位以上 壩體表層混凝土。主要考慮抗凍因素，在 寒冷地區(qū)多采用厚 2～ 3m的抗凍混凝土。 （ 3） 上、下游水位 變化區(qū) 的壩體表層混凝土。主要考慮抗凍、抗裂因素，多采用厚 3～ 5m的抗?jié)B、抗凍并具有抗侵蝕性的混凝土。 （ 4） 上、下游最低水位以下壩體表層混凝土。主要考慮強度、抗?jié)B、抗裂因素，多采用厚 2～ 3m的 抗?jié)B混凝土。 （ 5） 壩體內(nèi)部混凝土。 主要考慮低熱、抗裂因素。 （ 6） 溢流壩、泄水孔、導墻和閘墩等抗沖刷部位的混凝土。主要考慮強度、抗凍、抗沖刷、抗侵蝕因素。 混凝土配合比是指混凝土中水泥、水、砂及石子材料用量之間的比例關系。常采用的方法有： （ 1） 單位用量表示法：以每立方米混凝土中各項材料的重量來表示； （ 2） 相對用量表示法：以各項材料間的重量比來表示。 混凝土配合比的設計，實質(zhì)上就是確定四種材料用量之間的三個對比關系： 水灰比、砂率、漿骨比 。水灰比表示水泥與水用量之間的對比關系；砂率表示砂與石子用量之間的對比關系； 漿骨比是用單位體積混凝土用水量表示 ，是表示水泥漿與骨料用量之間的對比關系。 骨料必須堅硬、致密、耐久、無裂隙。 47 （ 1） 混凝土的 細骨料：粒徑在 － 5毫米 之間的骨料。按形成條件分為天然砂、人工砂；按細度模數(shù) FM分為粗砂（ FM＝ ～ ）、中砂（ FM＝ ～ ）、細砂（ FM＝ ～ ）、特細砂（ FM＝ ～ ）。骨料中雜質(zhì)含量不超過《水工混凝土施工規(guī)范》（ D1／ T5144－ 2021）的規(guī)定，如 下 表所示。 （ 2） 混凝土的粗骨料： 粒徑大于 5毫米 的骨料 。普通混凝土常用卵石和碎石作粗骨料。水工混凝土所用的粗骨料一般分為特大石（ 150～ 80毫米 或 120～ 80毫米 ）、大石（ 80～ 40毫米 ）、中石（ 40～ 20毫米 ）、小石（ 20～ 5毫米 ） 四級 。粗 48 骨料中雜質(zhì)含量不得超過表 中 的規(guī)定。 （ 3）砂、石料的檢驗：應按產(chǎn)地或料場、品種、規(guī)格、批量取樣進行檢驗。 為了提高混凝土的性能、節(jié)約水泥、加快施工進度、降低工程造價，常在混凝土內(nèi)加入少量的外加劑。根據(jù)《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》（ GB50119—2021），外加劑按其主要功能可分為四類： （ 1） 改善混凝土 和易性 的外加劑，包括減水劑、引氣劑、泵送劑等。 （ 2） 調(diào)節(jié)混凝土凝結 時間 、硬化 性能 的外加劑，包括速凝劑、早強劑、緩凝劑。 （ 3） 改善混凝土 耐久性 的外加劑，包括引氣劑、防水劑、阻銹劑、養(yǎng)護劑等。 （ 4） 改善混凝土 其他性能 的外加劑，包括膨脹劑、防凍劑、防水劑和泵送劑等。 49 根據(jù)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（ GB1596—2021）的規(guī)定，粉煤灰按煤種分為 F類和 C類 ， F類是由無煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰； C類是由褐煤或次煙煤煅燒收集的粉煤灰，其 氧化鈣 含量一般大于 10％ 。拌制混凝土和砂漿用粉煤灰分為三個等級： Ⅰ 級、 Ⅱ 級、 Ⅲ 級。拌制混凝土和砂漿用粉煤灰必須滿足 下 表的技術要求。 根據(jù)《水工混凝土摻用粉煤灰技術規(guī)范》（ D1／ T5055—2021）的規(guī)定， F類粉煤灰最大摻量見 下 表 C類粉煤灰摻量應通過試驗確定。 （七）建筑鋼材 建筑鋼材分為 鋼結構 用鋼材和 鋼筋混凝土 用鋼筋及鋼絲。水工鋼結構主要有鋼閘門及壓力鋼管等。工程所用的鋼筋有熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、冷軋帶肋鋼筋及熱處理鋼筋四種。鋼絲主要有不同規(guī)格的預應力混凝土用鋼絲及鋼絞線。 鋼材在建筑結構中主要是承受拉力、壓力、彎曲、沖擊等外力作用。施工中經(jīng)常對鋼材進行冷彎或焊接等工藝加工。 鋼材的力學性能 主要有抗拉性能（抗拉屈服強度、抗拉極限強度、伸長率）、硬度和沖擊韌性等；工藝性能有焊接性能及冷彎性能。 （ 1） 抗拉屈服強度：指鋼材在外力作用下開始產(chǎn)生塑性變形時的應力。 （ 2） 抗拉極限強度： 指試件破壞前，應力 － 應變圖上的最大應力值。 （ 3） 伸長率：指鋼材拉斷后，標距長度的伸長量與原標距長的比值。 （ 4） 硬度：指材料抵抗另一更硬物體壓人其表面的能力。常用壓痕的深度或壓痕單位表面積上所受的壓力作為衡量指標。 （ 5） 沖擊韌性：指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。用沖斷試仵時每單位截面積上所消耗的功來表示。 50 （ 6） 焊接性能：是用焊接的手段使焊頭能牢固可靠且硬脆性小的性能。 （ 7） 冷彎性能：指鋼材在常溫下承受靜力彎曲時所容許的變形能力。 第四講 熟悉水力荷載 根據(jù)《水工建筑物荷載設計規(guī)范》（ D15077—1997），水工建筑物的荷載按作用隨時間的變異性，可分為 永久 作用荷載、 可變 作用荷載和 偶然 作用荷載。其中 可變 作用荷載包括：靜水壓力、揚壓力、動水壓力、水錘壓力、浪壓力、外水壓力、風荷載、雪荷載、冰壓力、凍脹力、溫度荷載、土壤孔隙水壓力、灌漿壓力等；偶然作用荷載包括： 地震作用、校核洪水位時的靜水壓力。 其中，靜水壓力、揚壓力、動水壓力、浪壓力和冰壓力是水工建筑物上所承受的 主要水力荷載 。 一、靜水壓力 （一）一般規(guī)定 垂直作用于建筑物（結構）表面某點處的靜水壓強應按下式計算： 當壩面傾斜時 ，除水平壓力外，還應計人垂直水壓力（即水重或上浮力）。設計計算時，應區(qū)分水工建筑物不同的設計狀況，分別按 持久 設計狀況、 短暫 設計狀況和 偶然 設計狀況下的計算水位確定 51 相應的靜水壓力代表值。 （二）樞紐建筑物的靜水壓力 壩、水閘等擋水建筑物和河床式水電站廠房在運用期靜水 壓力代表值的計算水位 應按下列規(guī)定確定： 持久設計狀況 ，上游采用水庫的正常蓄水位（或防洪高水位），下游采用可能出現(xiàn)的不利水位； 偶然設計狀況 ，上游采用水庫的校核洪水位，下游采用水庫在該水位泄洪時的水位； 短暫設計狀況 ，采用設計預定該建筑物在檢修期的上、下游水位。水工建筑物 抗震 計算時的水庫計算水位，可采用 正常蓄水位 ；對于多年調(diào)節(jié)水庫，經(jīng)論證后可采用低于正常蓄水位的上游水位。 （三）水工閘門的靜水壓力 設置在發(fā)電、供水、泄水和排沙等建筑物進水口（或泄水道內(nèi)）的工作閘門或事故閘門，其持久設計狀況和偶然設計狀況下靜水壓力代表值的計算水位，應按建筑物進水口的 上游計算水位 采用。對于溢洪道露頂式工作閘門，可不考慮偶然設計狀況。 二、揚壓力 （一）一般規(guī)定 混凝土壩、水閘和水電站廠房等建筑物的揚壓力，應按垂直作用于 計算截面 全部面積上的分布力計算。 作用于建筑物計算截面上的揚壓力分布圖形，應根據(jù)不同的水工結構形式，上、下游計算水位， 地基 地質(zhì) 條件及 防滲、排水 措施等情況確定。 確定揚壓力分布圖形時的上、下游 計算水位 ，應與計算靜水壓力代表值的 52 上、下游計算水位 一致 。 計算截面上的揚壓力代表值，應根據(jù)該截面上的揚壓力分布圖形計算確定。其中，矩形部分的合力為 浮托力代表值 ，其余部分的合力為滲透壓力代表值。對于在壩基設置 抽排系統(tǒng) 的，則主排水孔 之前 的合力為揚壓力代表值；主排水孔 之后 的合力為殘余揚壓力代表值。 （二）混凝土壩的揚壓力 巖基上各類混凝土壩壩底面的揚壓力分布圖形可按下列三種情況分別確定： （ 1） 當壩基設有防滲帷幕和排水孔時，壩底面上游（壩踵）處的揚壓力作用水頭為 H1，排水孔中心線處為 H2＋ α（ H1—H2），下游（壩趾）處為 H2，其間各段依次以直線連接見 下 圖 。 （ 2） 當壩基設有防滲帷幕和上游主排水孔，并設有下游副排水孔及抽排系統(tǒng)時，壩底面上游處的揚壓力作用水頭