【導(dǎo)讀】水力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)--混凝土重力壩_設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)【畢業(yè)。陵江水利樞紐工程是位于陵江上的Ⅰ級(jí)建筑物由廠房段壩段溢流壩段大孔?？谝缌鲏味紊羁滓缌鲏魏蛪魏髲S房等組成裝機(jī)容量90萬(wàn)千瓦6×15萬(wàn)千瓦它是。本次的設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括施工導(dǎo)流和基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中我們充分在地分。析論證了樞紐處的地形地貌條件水文地質(zhì)情況氣象資料等結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕l件。依據(jù)各類水利工程規(guī)范初步擬定導(dǎo)流方式采用分段圍堰法導(dǎo)流其導(dǎo)流時(shí)段為全。年導(dǎo)流根據(jù)基本資料選定了導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)定量計(jì)算進(jìn)行了。導(dǎo)流方案的經(jīng)濟(jì)比較選擇導(dǎo)流方案為土石圍堰束窄的河床和導(dǎo)流底孔泄流在導(dǎo)。各期排水量的計(jì)算確定了各期的排水設(shè)備。在基礎(chǔ)處理部分運(yùn)用鉆孔爆破的方法開(kāi)挖壩基設(shè)計(jì)具體的爆破參數(shù)及其起。爆網(wǎng)絡(luò)為提高壩基整體性增強(qiáng)基巖承載力并增加基巖密實(shí)性減少通過(guò)基礎(chǔ)表層。巖石滲漏量還需對(duì)壩基進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿為此設(shè)計(jì)灌漿的布置方式和基。計(jì)是在康迎賓和路志強(qiáng)的精心指導(dǎo)下我們?cè)O(shè)計(jì)組的

　　

【正文】 濕容重 tm3 飽和容重 tm3 浮 容 重 凝聚力 kgcm3 內(nèi)摩擦角 滲透系數(shù) 粘土 269 17 193 205 105 021018 2017 1 105 砂礫料 265 198 206 106 36 1 102 壩基材料 265 168 198 098 31 1 102 滲流分析 假設(shè)斜墻與鋪蓋的滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于基礎(chǔ)的滲透系數(shù) 經(jīng)計(jì)算知滲流曲線方程為 y218y283x 0 列出下表 x 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y 0 145 270 382 493 592 684 771 854 933 1008 x 110 120 12568 y 1071 1131 1191 穩(wěn)定分析 由于堰體表面傾斜在土體自重及其它外力作用下整個(gè)土體都有從高處向底除滑動(dòng)的趨勢(shì)通常在分析土坡 的穩(wěn)定性時(shí)不考慮滑動(dòng)土體兩端阻力的影響使土坡的穩(wěn)定分析簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題本設(shè)計(jì)采用瑞典圓弧法進(jìn)行穩(wěn)定分析 由《土力學(xué)》 P179 表 71 坡比 坡角 β 1 β 2 1058 60176。 29176。 40176。 11 45 176。 28176。 37176。 115 3379176。 26176。 35176。 12 2657176。 25176。 35176。 13 1843176。 25176。 35176。 15 1132176。 25176。 37176。 因上游圍堰坡比為 12 所以取β 1 25176。β 2 35176。坡角為 2657176。 據(jù)上可作出最不利滑動(dòng)面據(jù)作圖知 R 786m 土條寬取 8m 穩(wěn)定分析采用公式 計(jì)算結(jié)果 K 145 《水利工程施工》重力式混凝土圍堰采用抗剪斷公式計(jì)算時(shí)安全系數(shù) K 大于或等于 30若考慮排水 K大雨或等于 25按抗前強(qiáng)度公式計(jì)算安全系數(shù) K大于或等于 105 土石圍堰邊坡穩(wěn)定安全系數(shù) 3 級(jí)時(shí) K 大于或等于 12045 級(jí)時(shí) K 大于或等于105 圍堰穩(wěn)定計(jì)算步驟 因本設(shè)計(jì)圍堰為 4 級(jí)土石圍堰且 K 145 105 圍堰是穩(wěn)定的 64 圍堰的拆除 上游圍堰的拆除 圍堰拆除工作是在運(yùn)用期的最后一個(gè)汛期過(guò)后隨上游水位的下降逐層拆除圍堰背水坡和水上部分在拆除過(guò)程中必須使圍堰的殘留斷面能繼續(xù)擋水并維持穩(wěn)定 以免發(fā)生事故使基坑過(guò)早淹沒(méi)影響施工般土石圍堰的拆除可用挖土機(jī)開(kāi)挖爆破開(kāi)挖或人工開(kāi)挖 圍堰的最后拆除工作是在枯水期進(jìn)行的最后殘留部分的拆除多用爆破法炸開(kāi)一個(gè)缺口利用水流的沖刷作用使該缺口逐漸拓寬直最后拆除為止如果材料不易被水流沖走可采用長(zhǎng)臂桿的索式挖土機(jī)其方法是將挖土機(jī)停立在圍堰頂上逐步后退而將缺口拓寬 下游圍堰的拆除 下游圍堰必須干凈否則回抬高尾水位影響水輪機(jī)的利用水頭降低水輪機(jī)的出力造成嚴(yán)重的損失故必須拆除干凈 拆除時(shí)應(yīng)從圍堰的背水坡開(kāi)始分層拆除在水上部分利用反向鏟拆除水下部分利用挖泥船挖除 7 攔洪渡汛與封堵蓄水 71 攔洪渡汛 水利水電樞紐施工過(guò)程中中后期的施工導(dǎo)流往往需要由壩體擋水或攔洪壩體能否可靠攔洪與安全渡汛將涉及工程的進(jìn)度與成敗 主要設(shè)計(jì)如下兩部分內(nèi)容 一壩體攔洪時(shí)的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) 二攔洪渡汛措施 洪時(shí)的導(dǎo)流標(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叻艞壱院笪赐杲ǖ幕炷两ㄖ锞筒粌H要負(fù)擔(dān)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在主體工程為土壩或堆石壩的樞紐中若采用全段圍堰隧洞或明渠導(dǎo)流則在河床斷流以后常常要求在汛期到來(lái)以前將壩體填筑到攔蓄相應(yīng)洪水流量 的高程也就是攔洪高程以保證壩身能安全渡汛此時(shí)主體建筑物開(kāi)始投入運(yùn)用已不需要圍堰保護(hù)水庫(kù)亦攔蓄有一定水量顯然其導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)與臨時(shí)建筑物擋水時(shí)應(yīng)有所不同壩體施工期臨時(shí)渡汛的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)視壩型和攔洪庫(kù)容的大小而定 導(dǎo)流泄水建筑物封堵后壩體渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn) 若導(dǎo)流泄水建筑物已經(jīng)封堵而永久泄洪建筑物尚未具備設(shè)計(jì)泄洪能力此時(shí)壩體渡汛的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)視壩型及其級(jí)別按附表 111 所列選用顯然汛前壩體上升高度應(yīng)滿足攔洪要求帷幕灌漿及接縫灌漿高程應(yīng)能滿足蓄水要求 根據(jù)上述洪水標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)調(diào)洪計(jì)算可確定相應(yīng)的壩體擋水或攔洪高程它是施工進(jìn)度安排的一個(gè) 控制性環(huán)節(jié) 附表 71 導(dǎo)流泄水建筑物封堵后壩體渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn) 大壩類型 大壩級(jí)別 Ⅱ Ⅲ 洪水重現(xiàn)期年 混凝土 設(shè)計(jì) 202100 10050 5020 校核 500200 202100 10050 土 石 設(shè)計(jì) 500200 202100 10050 校核 1000500 500200 202100 在主體工程為混凝土壩的樞紐在中若采用兩段兩期圍堰放棄以后未完建的混凝土建筑物就不僅要負(fù)擔(dān)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其導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)與臨時(shí)建筑擋水時(shí)應(yīng)有 所不同壩體施工期臨時(shí)度汛的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)視壩型和攔洪庫(kù)容的大小而宜查《水利工程施工》下表 選用其標(biāo)準(zhǔn)混凝土壩攔洪庫(kù)容〉 10 億 m3 洪水重期》 50 年取 100 年經(jīng)計(jì)算壩體可以達(dá)到攔洪高程 表 72 壩體施工期臨時(shí)渡汛的洪水標(biāo)準(zhǔn) 壩型 攔洪庫(kù)容 108m3 10 1001 01 攔洪重現(xiàn)期 a 土石壩 100 10050 5020 混凝土壩 50 5020 2010 壩體攔洪渡汛措施 攔洪渡汛措施根據(jù)施工進(jìn)度安排如果汛期到來(lái)之前壩身還不能修筑到攔洪高程則必須采取一定工程措 施確保安全渡汛尤其當(dāng)主體建筑物為土壩或堆石壩且壩體填筑又相當(dāng)高時(shí)更應(yīng)給予足夠的重視因?yàn)橐坏紊磉^(guò)水就會(huì)造成嚴(yán)重的潰壩后果 混凝土壩一般是允許過(guò)水的若壩身在汛前不可能可能到攔洪高程為了避免壩身過(guò)水時(shí)造成停工可以在壩面上預(yù)留缺口渡汛待洪水過(guò)后水位回落再封堵缺口全面上升另外如果根據(jù)混凝土澆筑進(jìn)度安排雖然在汛前可以澆筑到攔洪高程但一些縱向施工縫尚未灌漿封閉時(shí)可考慮用臨時(shí)斷面擋水在這種情況下必須提出充分論證采取相應(yīng)措施以消除應(yīng)力惡化的影響 72 封堵蓄水 在施工后期當(dāng)壩體已修筑到攔洪高程以上能夠發(fā)揮擋水作用時(shí)其它工程項(xiàng)目如混凝土壩已完成了基礎(chǔ)灌漿和壩體縱縫灌漿庫(kù)區(qū)清理水庫(kù)坍岸和滲漏處理均已完成建筑物質(zhì)量和閘門設(shè)施等也都檢查合格這時(shí)整個(gè)工程就進(jìn)入了所謂完建期根據(jù)發(fā)電灌溉及航運(yùn)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門所提出的綜合要求應(yīng)確定竣工運(yùn)用日期有計(jì)劃地進(jìn)行導(dǎo)流臨時(shí)泄水建筑物的封堵和水庫(kù)的蓄水工作 水建筑物的封堵 當(dāng)主體工程完建或基本完建時(shí)只有將臨時(shí)導(dǎo)流泄水建筑物封堵才能及時(shí)蓄水使工程提前或按時(shí)受益 1．封孔日期和設(shè)計(jì)流量 封孔日期與施工總進(jìn)度和初期蓄水計(jì)劃有關(guān)但是臨時(shí)性導(dǎo)流孔洞的封堵一般均在枯水期進(jìn)行封堵下閘的設(shè)計(jì)流量可用封堵時(shí)段 5～ 10 年重現(xiàn)期的月或旬平均流量或按實(shí)測(cè)水文統(tǒng)計(jì)資料分析確定封堵工程施工階段的導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)根據(jù)工程重要性失事后果等因素在該時(shí)段 520 年重現(xiàn)期范圍內(nèi)選定 2．封堵方式及措施 本工程采用國(guó)內(nèi)外最常用的封堵方式是首先下閘封孔然后澆筑混凝土塞封堵 1 下閘封孔常見(jiàn)的封孔閘門有鋼閘門鋼筋混凝土疊梁閘門鋼筋混凝土整體閘門等這種封孔方式斷流快水封好方便可靠特別在庫(kù)水位上升較快的工程中在最后封孔時(shí)被廣泛采用為了減輕封孔閘門重量也有采用空心閘門或分節(jié)式閘門一般來(lái)說(shuō)這種閘門不宜用作最后封孔對(duì)于無(wú)需過(guò)木排冰的導(dǎo)流孔洞 可在洞進(jìn)口處設(shè)中墩以便減小封孔閘門重量國(guó)內(nèi)外許多工程就是這樣做的 2 澆筑混凝土塞臨時(shí)導(dǎo)流底孔是壩體的一部分封堵時(shí)需要全孔堵塞但導(dǎo)流隧洞只需澆筑一定長(zhǎng)度的混凝土塞足以起永久擋水作用即可常用的混凝土塞為楔形也有采用拱形和球殼形的為了保證混凝土塞與洞壁之間有足夠的抗剪力通常均采用鍵槽結(jié)合當(dāng)混凝土塞體積較大時(shí)為防止因溫度變化而引起開(kāi)裂應(yīng)分段澆筑段長(zhǎng)以 10～ 15m 為宜澆筑時(shí)還需埋設(shè)冷卻水管降溫待混凝土塞達(dá)到穩(wěn)定溫度時(shí)即進(jìn)行接縫灌漿 初期蓄水 大型水利水電樞紐的工程量大工期長(zhǎng)為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要 往往采取邊施工邊蓄水以便使樞紐提前受益的辦法國(guó)內(nèi)已建的許多大型工程如新安江柘溪烏江渡丹江口和葛洲壩等均在施工期間開(kāi)始蓄水能否在施工期開(kāi)始蓄水起控制作用的因素是樞紐施工總進(jìn)度計(jì)劃因?yàn)槭┕て谛钏按蟛糠謫雾?xiàng)工程均應(yīng)竣工或達(dá)到蓄水要求的程度初期發(fā)揮效益的主體建筑物必須形成需要的規(guī)模開(kāi)始蓄水時(shí)有關(guān)建筑物還應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的防洪標(biāo)準(zhǔn)蓄水后全部工程應(yīng)能順利施工完建在施工總進(jìn)度計(jì)劃中對(duì)這些工作均應(yīng)做出明確安排采用分期導(dǎo)流的大流量低水頭樞紐還可能利用圍堰擋水提前發(fā)電受益水庫(kù)施工期蓄水又稱初期蓄水通常是指臨時(shí)導(dǎo)流建筑物封堵后至水庫(kù) 開(kāi)始發(fā)揮效益為止的階段所謂水庫(kù)開(kāi)始發(fā)揮效益一般是指達(dá)到發(fā)電或灌溉所要求的最低水位進(jìn)行初期蓄水規(guī)劃時(shí)必須考慮河道綜合利用要求合理扣除下游供水量由于下游通航灌溉發(fā)電工業(yè)用水和城鎮(zhèn)居民生活用水多屬重復(fù)利用 所以不能將各部門用水量簡(jiǎn)單疊加而應(yīng)進(jìn)行綜合分析計(jì)算的主要內(nèi)容為①蓄水歷時(shí)計(jì)算據(jù)此確定臨時(shí)泄水建筑物的最遲封堵日期②校核庫(kù)水位上升過(guò)程中大壩施工的安全性據(jù)此擬定大壩施工進(jìn)度及后期渡汛措施對(duì)于混凝土壩主要是擬定大壩澆筑的控制性進(jìn)度計(jì)劃和壩體接縫灌漿的進(jìn)程 對(duì)于蓄水歷時(shí)計(jì)算常采用頻率法或典型年法采用頻率法時(shí)一般取 保證率為 75％～ 85 的流量根據(jù)控制性進(jìn)度計(jì)劃上的初期發(fā)電日期或其他投產(chǎn)日期按照計(jì)算出的蓄水歷時(shí)可求得導(dǎo)流孔洞的封堵日期如果求得之封堵日期適值洪水期則應(yīng)進(jìn)一步研究洪水期封堵的可能性與合理性一般來(lái)說(shuō)因洪水期封堵非常困難且技術(shù)復(fù)雜故多改變?yōu)榭菟诜舛孪鄳?yīng)地調(diào)整壩體施工進(jìn)度封堵蓄水后必須校核壩體安全上升高程要求各月末壩體前沿最低高程達(dá)到下月最高水位以上除了不能讓壩體過(guò)水外還應(yīng)校核臨時(shí)擋水?dāng)嗝娴姆€(wěn)定和應(yīng)力對(duì)于混凝土壩為了不給后續(xù)工程施工造成困難和不良后果校核壩體上升高程時(shí)還要考慮預(yù)留不灌縫的高度縱縫灌漿和壩體封拱灌漿 均應(yīng)達(dá)到相應(yīng)高程施工期蓄水前壩前水庫(kù)已具有一定庫(kù)容但樞紐尚未達(dá)到最終設(shè)計(jì)泄洪能力在計(jì)算壩前水位和校核防洪渡汛安全時(shí)應(yīng)考慮水庫(kù)調(diào)蓄作用 8 基礎(chǔ)處理 81 基礎(chǔ)開(kāi)挖 序的選擇 1 選擇開(kāi)挖程序的原則 從整個(gè)工程施工的角度考慮選擇合理的開(kāi)挖程序?qū)涌旃こ踢M(jìn)度具有重要作用選擇開(kāi)挖程序時(shí)應(yīng)綜合考慮下列原則 ⑴ 根據(jù)地形條件樞紐建筑物布置導(dǎo)流方式和施工條件等具體情況合理安排 ⑵ 保證工程質(zhì)量和施工安全作為安排開(kāi)挖程序的前提盡量避免在同一垂直空間同時(shí)進(jìn)行雙層或多層作業(yè) ⑶ 按照施工導(dǎo)流截流攔洪度汛蓄水發(fā)電以 及施工期等項(xiàng)工程進(jìn)度要求 分期分階段安排好開(kāi)挖程序并注意開(kāi)挖施工的連續(xù)性和考慮工程施工要求 ⑷ 對(duì)于受洪水威脅和與導(dǎo)流截流有關(guān)的部位應(yīng)先安排開(kāi)挖對(duì)于不適應(yīng)宜斜在雨雪天或高溫嚴(yán)寒季節(jié)可開(kāi)挖的部位應(yīng)盡量避開(kāi)這種氣候條件安排施工 5 對(duì)于不良地質(zhì)地段或不穩(wěn)定巖體岸坡的開(kāi)挖必須充分重視做到開(kāi)挖程序合理措施得當(dāng)保證施工安全 2 水利水電工程的基礎(chǔ)石方開(kāi)挖一般包括岸坡和基坑的開(kāi)挖岸坡的開(kāi)挖一般不受季節(jié)限制而基坑開(kāi)挖側(cè)多在圍堰的防護(hù)下施工本工程開(kāi)挖采用先開(kāi)挖上部后開(kāi)挖下部 壩基開(kāi)挖方式 當(dāng)開(kāi)挖程序 確定之后開(kāi)挖方式的選擇主要取決總開(kāi)挖深度具體開(kāi)挖部位開(kāi)挖量技術(shù)要求以及機(jī)械施工程序等因素其可分為薄層開(kāi)挖 分層開(kāi)挖 全段面一次開(kāi)挖和特高梯段開(kāi)挖等其開(kāi)挖試用條件及優(yōu)點(diǎn) 表 81 開(kāi)挖方式的比較 開(kāi)挖方式 特點(diǎn) 適用條件 優(yōu)缺點(diǎn) 全斷面開(kāi)挖 開(kāi)挖斷面一次成型 用于特定條件下的一種方式 1 單一作業(yè)集中爆破施工干擾小 2 鉆工作業(yè)占用時(shí)間長(zhǎng) 特稿梯段開(kāi)挖 梯段高 20 米以上 用于高陡岸坡開(kāi)挖 1 一次開(kāi)挖量大生產(chǎn)能力高 2 集中出渣輔助量少 3 需要相應(yīng)的配套機(jī)械設(shè)備 淺層開(kāi)挖 爆破規(guī)模小 一般開(kāi)挖 深度小于 4 米 1 風(fēng)水電和施工道路不知簡(jiǎn)單 2 鉆工靈活不受地形條件限制 3 生產(chǎn)能力 分層開(kāi)挖 按層作業(yè) 一把厚度大于 4 米是大方量石方開(kāi)挖常用方式 1 即作業(yè)面可以同時(shí)作業(yè)生產(chǎn)能力高 2 在每個(gè)作業(yè)面都須布置風(fēng)水電荷出渣道路 綜合比較上述開(kāi)挖方式及本工程實(shí)際地質(zhì)情況本工程岸坡的開(kāi)挖采用深孔開(kāi)挖而基坑的開(kāi)挖采用淺孔開(kāi)挖 左岸壩基的開(kāi)挖 1 左岸岸坡的開(kāi)挖 岸坡的開(kāi)挖采用分層開(kāi)挖岸坡的開(kāi)挖與導(dǎo)流工程施工應(yīng)該平行作業(yè)在物建筑完成前基本完成為基坑全面的開(kāi)挖作好準(zhǔn)備以利克服施工干擾縮短工 期 ⑴ 分層開(kāi)挖布置參數(shù) ①臺(tái)階高度 H綜合考慮本工程實(shí)際地質(zhì)情況 H取值為 10mH的確定也要考慮開(kāi)挖強(qiáng)度與進(jìn)度要求