水利施工组织毕业设计

摘要施工导流是保护水利水电工程在干涸河床正常施工，控制河水下泄所采取的工程措施。施工导流设计是水利水电枢纽总体设计的重要组成部分，是影响坝址选择、枢纽布置、永久建筑物型式、施工程序和施工进度的重要因素。本设计依据《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）第二章施工导流的有关规定编写。在对坝址区域的地形、地质资料，水文气象资料分析的基础上通过对堰型、隧洞型的定性分析比较，定出隧洞轴线、堰轴线的位置。由于坝址附近有丰富的料场，并且距坝址较近，交通运输较方便等，综合考虑最终拟建上游为土石坝围堰、下游为土石坝围堰。该工程主要由上下游围堰、导流隧洞等组成。设计确定上游围堰的堰顶高程为450.50m，堰顶宽为5.00m，堰高为40.50m，下游围堰的堰顶高程为427.00m，堰顶宽为3.00m，堰高为17.00m，隧洞底高程为418.00m，隧洞宽为15.00m，隧洞高17.500m，隧洞坡降为0.001，进口长为50.00m，洞身长为500.00m，出口长为50.00m，并采用扩散消能。设计最终成果：说明书一份、计算书一份、设计图纸4张及其他计算附图和附表等。关键词：施工导流、围堰、截流、进度控制、混凝土、土石坝56 AbstractTheconstructiondiversionisprotectwaterconservancywaterelectricianthedistancebenormaltostartconstructioninthedriedupriverbed,controltheengineeringmeasureadoptedforleakingriverunderwater.Constructiondiversionadesignistheimportanceofwaterconservancywaterelectricityvitalpointtotaldesigntoconstitutepart,isinfluencethedamaddresschoice,vitalpointdecoration,permanentbuildingpatternandstartconstructiontheimportantfactorofprocedureandconstructionprogress.Thisdesignleadstoflowaccordingto《waterconservancywaterelectriciandistanceconstructionorganizationdesignnorm(SDJ338-89)》chapter2constructionofrelevantstipulatetowrite.Itispassingthequalitativeanalysiscomparisontotheembankmenttype,tunneltypeinthefoundationofhydrologyweatherdataanalysistothegeography,geologydataofthedamaddressdistrict;settlethepositionofthetunnelstalkline,cofferdamstalkline.Becausethedamaddressneighborhoodabundantlyanticipatedafield,andwasnearerapartfromthedamaddress,transportationmoreconvenientetc.,synthesizetoconsidertofinallydrawuptosetuptheupperstreamroundsfortheconcretecofferdam,downstreamtoroundanStraw-soilcofferdam.Theengineeringismainlyvisitedbytopandbottomtoroundacofferdamandleadtoflowtunneletc.toconstitute.Designingmakessurethattheupperstreamroundsthecrestofcofferdamforthe450.50ms;cofferdamcrestbreadthis5.00ms,andthecofferdamis40.50mshigh.Thedownstreamroundsthecofferdamcrestengineeringis427.00ms,cofferdamcrestbreadthis3.00ms,cofferdamis17.00mshigh.TunnelbottomGaoChengis418.00ms,with15.00mswideand17.50mshigh,theTunnelascentdeclinesto0.001,importis50.00mslong,theholeheightisa500.00ms,exportlongis50.00ms,andadopttospreadtoeliminateability.Theachievementsofthedesignareasfollows:directionsofthedesigncalculationsofthedesignandwith4engineeringdrawingsofthedesignaswellasotherscheduleattachedetc...Keyword:ConstructiondiversionRiverclosureConcreteProgressControls56 目录1施工条件11.1工程条件11.1.1对外交通及可利用的场地条件11.1.2工程建筑物特性及工程量21.1.3工程施工特点21.1.4施工期供水及环保要求21.1.5主要建材、水电等供应条件21.1.6工程施工工期41.2自然条件41.2.1水文41.2.2地形、地质及气象72施工导流102.1导流标准102.1.1导流时段102.1.2导流标准及流量102.1.3坝体拦洪度汛标准102.2导流方式102.3导流洞洞径与围堰堰高102.3.1导流隧洞与围堰112.3.2施工调洪演算122.3.3导流隧洞与围堰工程量162.4导流建筑物设计182.4.1导流隧洞设计182.4.2导流洞封堵设计202.4.3围堰设计222.5导流工程施工282.5.1导流隧洞施工282.5.2上下游围堰工程施工342.6截流362.6.1截流时间的选择362.6.2截流标准的选择372.6.3、截流方式的选择372.6.4龙口的位置382.6.5护底382.6.6截流水力计算382.7基坑排水502.7.1初期排水502.7.2经常性排水502.7.3排水设备的选取512.8施工期排冰度汛、过冰措施（度汛标准、防护措施）5156 2.9下闸蓄水51主要工程量附表52参考文献60大学生活简介61感谢信6256 1施工条件1.1工程条件1.1.1对外交通及可利用的场地条件坝址距下游的仙州市河道长约100km，直线距离约50km，坝址附近皆为高山峡谷地区。松涛峡长约12km，上下游均有比较平坦的山间盆地，可作为施工场地。枢纽选定坝址位于峡谷尾部，距峡谷出口约1.7km，坝区河床两岸山坡陡峻，成V字形。左岸坡度45°～80°，陡缓相间；右岸坡度60°～85°，两岸山顶均为黄土覆盖。坝址河床高程一般为410m，枯水季一般水位为418m，河面宽50～60m，深化偏右岸，最深约10m。坝址左岸山峰起伏高出河面约150m以上。右岸坝头附近为一狭小丘陵阶地，高出河面约110m左右。与坝区阶地相连的就是地形平坦面积宽阔的李家台四级阶地，高程560～580m。自峡谷出口起，两岸地势逐渐开阔，呈狭长的二级阶地，高程约430～440m，沿柳河右岸距坝址约8km的旧镇，附近有宽阔平坦的二级阶地。坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游200m处的滑沟；右岸主要有坝址上游150m处的红柳沟，下游的刘家沟、金沟和银沟等。这些冲沟切割既深且短，均系沿断层及节理裂隙发育而成，与河谷多成70°～80°的交角。由于这些冲沟的切割，使坝区地形变得非常复杂，给施工场地布置造成一定困难。坝区附近可供施工场地布置的地段，有右岸李家沟，峡谷出口下游右岸的明坝和左岸的易家湾等阶地，各地段特性如表1所示。表1.1各地段特性表顺序名称位置距坝址离（km）可利用面积(km2)高程（m）1李家沟右岸坝址下游1．51．2565～5802明坝右岸坝址下游2．50．5430～4403易家湾左岸坝址下游3．00．3430～4404旧镇右岸坝址下游8．02．0425～460仙州到松涛的公路线为六级公路，已建成通车，路线全长约50km。对于水路交通，因柳河上游为峡谷，河窄水急，不能通行船只。有国家铁路干线通过仙州市，可沿柳河岸边进工地。56 1.1.2工程建筑物特性及工程量表1.2主要水工建筑物的组成和工程量表序号工程项目挖方（106m3）填方（106m3）混凝土和钢筋混凝土（106m3）灌浆工程（m）土万(含砂砾石)石方合计土方堆砌石反滤层合计总计其中固结灌浆1河床坝段（1）～（10）110327437743207013702石岸混凝土重力坝右（1～15跨）240352751188504603溢洪道121051017202424150（底板78溢流体72）4右岸土坝14301143170020511010155坝后厂房9696481.1.3工程施工特点坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游200m处的滑沟；右岸主要有坝址上游150m处的红柳沟，下游的刘家沟、金沟和银沟等。这些冲沟切割既深且短，均系沿断层及节理裂隙发育而成，与河谷多成70°～80°的交角。由于这些冲沟的切割，使坝区地形变得非常复杂，给施工场地布置造成一定困难。1.1.4施工期供水及环保要求坝址区地下水硫酸根（）含量约20000g～30000g／L，对一般水泥有硫酸盐侵蚀性。因此基础混凝土有抗硫酸盐侵蚀的要求，铝酸三钙的含量应小于5％。地下水不宜作为工程用水和生活用水。河水除含沙外，无其它杂质，经沉淀处理后可作为工程和生活用水。1.1.5主要建材、水电等供应条件坝址上、下游均有砂石材料。特别是坝址下游藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般皆符合要求，只有砂质土尚未找到理想的产地，必要时可以采用两岸的黄土代替，各料物主要特征见表1.3表1.4。56 表1.3各砂料场的颗料组成及物理性质表料场名称粒径（mm）平均粒径（mm）容重(t/m2)比重粒度模数孔隙率（％）<0.150.15~0.30.3~0.60.6~1.21.2~2.52.5~5.0>5.0含量（％）富家沟及孙家沟8.88.8814.420.819.2200.461.572.703.1241.9老虎沟8.8129.615.22014.4200.401.962.672.7326.6宛家沟9.814.79.111.914.79.8300.341.982.672.3525.8表1.4各料场基本特性项目料场名称位置及地形面积（km2）高程（m）覆盖层厚（m）有效层厚（m）储量（km3）洪水及地下水情况明坝四级阶地左岸坝址下游1.2km有两大冲沟0.13550~57026.8（平均）142900卵砾石层与红砂岩接触带雨季有小泉流出旧镇滩右岸坝址下游6.9km滩石平坦有水渠与阶地相隔0.22410~4160.257.51430常水位在414以下平谷滩右岸坝址下游9km滩道略有起伏，覆盖薄，有水渠通过。0.13410~4150.185.5708富家沟右岸坝址下游10km山沟里，河口为冲积滩沟壁黄土覆盖,沟中平时无水0.3715平时为干沟孙家沟3.5200老虎沟0.05460~480<2.07.039056 1.1.6工程施工工期表1.5工程施工进度表1.2自然条件1.2.1水文柳河的年最小流量多发生在1、2月份，3月份上游开始融雪化冰，流量渐增，6月份以后即进入汛期。年最大流量一般发生在7～9月间。坝址区实测最大流量为5640m3／s，最小流量为205m3／s，多年平均流量为830m3／s；河水含沙量最大达5kg／m3（7～9月），最小为0.01kg／m3（1～2月）。峡内流速最大为7m／s，最小为0.8m／s。其流量特征资料列于表1.6～表1.11。表1.6坝址水文站各月不同频率的瞬时最大流量（m3／s）频率月份1％2％5％10％20％14854624304043702405393371356334372368061556850741310121010709568395235021101816158013206481042703570373024707547049204210365030908513046704030355030209638056204610387031101037003410301027002370111750165015201410129012796759701659601全年6390587051304560381056 表1.7坝址水文站不同频率的月平均流量（m3／s）频率月份1％5％10％20％85％134832732226521823453383272692293469432410300240458649945832733259595694804253546112071160748240671890102088278562081250105076058053691140870695541480109596305474133851169257948940032812430421406378285全年840638553446402表1.8不同施工期各种频率的最大流量（m3／s）时段频率1％2％5％10％20％11.1～5.312050192017501610145011.16～5.10134012701170109099710.1～6.304710429037103260279010.16～6.152840267024302240202056 表1.9水位流量关系水位（m）418.00418.5419.4421.50422.50423.60424.65425.55流量（m3／s）250500100020002500300035004000水位（m）426.40427.15427.65428.20428.70429.50430.05430.50流量（m3／s）450050005500600065007500850010500表1.10水位库容关系表水位（m）418.00428.00432.80435.60439.10444.10447.60450.3455.20库容（）00.20.40.60.81.21.62.03.0水位（m）458.70461.80464.30468.20471.70475.40482.1492.90503.20库容（）4.05.06.08.010.012.015.018.020.0表1.11各种频率洪水过程数据表流量日月频率5％2％1％0.5％9．125002850312033659．226002964324436329．327403124341836869．428703272358138609．5304034663793409056 9．632203671401743309．734203900426746009．836604172456649239．939404492491653009．1042604856531557309．1146005244573961879．1248605540606365379．1351305848640069009．1448005472598864569．1544005016548959189．1641004674511555159．1738404378479051659．1836304138453048829．1934303910428046139．2032403694404243589．2131003534386841709．2229503363368039709．2328203215351837939．2427003078337036329．2526002964324534979．2625002850312033651.2.2地形、地质及气象坝区为高山峡谷区。狭谷由震旦纪变质岩构成，其上部为第四纪砾石岩，含砂砾石层及黄土。柳河流向，在坝址附近转为S260°W，河谷呈弯曲形。河谷两岸变质岩顶板出露标高，左岸约520m，右岸约515m。在标高515m时，谷宽约135m，坝址左右岸基岩上直接为黄土覆盖。坝址区及上下游河床覆盖层厚5～12m。表面0.3m左右为黄土覆盖，以下均由卵砾石夹粗、中砂等物构成。河床靠右岸有一深槽，顺河呈长条状分布，深槽处水深约10m，覆盖层厚10－12m，此深槽系河水沿构造裂隙侵蚀冲刷而成。坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片岩和角闪岩组成，石质坚硬，相当于16级岩石分类中的第X级岩石，普氏系数f=8云母石英片岩极限抗压强度为10000～12000KN／mm2，角闪片岩极限抗压强度为9000～12000KN／mm2。坝址右岸距河边480m56 处，有一天然冲刷的鞍状地形，溢洪道即建此处，该处系古河道的遗址，两侧有大小冲沟数条，与它成70°～80°交角。此坝址处水文地质情况，地下水属裂隙补给水，数量很少，主要在构造裂隙及局部破碎带内。在坝区变质页岩中还有裂隙承压水，稳定水位432～446m，单宽涌水量一般为180L／s，最大为7200L／s，随岩石裂隙发育程度、联通情况和深度而变化。松涛是地震波及区，据上级主管部门提出的松涛水利枢纽地段的地震基本烈度为7度。1．气温本区为大陆性气候。多年平均温度为9.6℃，月平均最高温度为22.9℃，最低为－6.5℃；绝对最高为39.1℃，绝对最低为-23.1℃，日最小变幅1.3℃。坝址附近历年气温观测统计资料，如表1.12所示。表1.12坝区1953～1988年气温（℃）特征项目月份日平均最高绝对最高日平均最低绝对最低月平均17.513.8-18.3-23.1-6.5214.917.5-15.4-22.1-1.6322.526.9-7.9-16.35.5428.433.2-2.9-8.412.0532.735.53.20.117.4634.236.58.52.921.0735.939.111.79.322.9834.438.310.65.421.5929.131.95.30.516.41023.628.0-2.5-6.610.11117.421.6-10.4-15.31.8127.610.9-15.7-21.6-5.3年平均9.62.降雨本地区雨量稀少，年平均降水量为330.1mm，最大达471.9mm，其中60～70％集中在7～9月，最大日降雨量为71.8mm。最长一次降水延续时间4昼，最大一次降雨量为21mm。暴雨常在下午或晚间出现。降雪一般于11月下旬开始，最大一次为20mm，积雪最大厚度为6mm，积雪日期一般从11月下旬到次年3月上旬，年平均积雪日数为21.6日，土壤冰结深度约1m。本地区降水统计资料如表1.13和表1.14。表1.13坝区1952～1988年各月降水量（mm）56 月份项目123456789101112全年平均1.32.97.913.932.538.362.389.856.619.03.92.0330.5最大16.99.023.427.763.8103.2126.7218.4108.950.613.69.1471.9最小0700.32.15.018.633.212.20.500210.8表1.14坝区1985～1988年各月不同降水量出现天数统计表降水量月份（天数）全年（天数）1234567891011125mm以下最多6571318201617118515112最少12461112612951393平均4.32.35.78.7151712149.772.76104.35mm以下最多00002345520016最少0000112311007平均000011.73421.70012.310mm以上最多0000011421006最少0000011210001平均000000.30.7210.3004.320mm以上最多0000001110002最少000000000.70001平均0000000.30.30.70001.73．冰期每年11月底或12月初行凌，12月底封冻，次年2月底或3月初解冻。冰冻期约2～3个月。冬季行凌初期，多为针状，薄片状冰化闭。流冰速度最大为1.45m／s，最小为0.95m／s。春季流冰多为坚硬冰块，冰厚一般为0.2m，最厚可达1m。流冰期一般无过大冰块下泄。4．风向及风速本地区春季多风，最大风速为17m／s，风向多为东北向。56 2施工导流2.1导流标准2.1.1导流时段导流时段就是按照导流程序划分的各施工阶段的延续时间。我国一般河流全年的流量变化过程，按其水文特征可分为枯水期、中水期、洪水期。由于该工程主体工程量大、工期紧、任务重。因此，导流时段就要按全年考虑。2.1.2导流标准及流量因发电的最低水位为500m，相应库容为19.5×108m3。因此，按SL303—2004《水利水电工程施工组织设计规范》中表3.2.1导流建筑物的级别为3级，表3.2.6导流建筑物洪水标准。土石坝结构10～20年，应以10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核。2.1.3坝体拦洪度汛标准根据SL303—2004《水利水电工程施工组织设计规范》关于施工期度汛标准的规定：施工期临时度汛洪水标准为大于20年一遇，相应洪峰流量3710m3/s2.2导流方式坝址位于峡谷尾部，距峡谷出口约1.7km，坝区河床两岸山坡陡峻，成V字形。坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片岩和角闪岩组成，石质坚硬。对于河谷狭窄，两岸地势陡峻，山岩坚实的山区河流，通常采用一次拦断隧洞导流的方式。而对于流量较大，河槽深窄。但河床一侧有较宽台地垭口或古河道的坝址，常采用一次拦断、明渠导流的方式。涵洞通常是用于土石坝下的钢筋混凝土结构或砌石结构中。坝下埋管也不宜太多，以免对坝身结构产生不利影响，或干扰大坝施工，且单管尺寸也不宜过大。因此，涵洞导流多用于流量较小的中小型土石坝工程。渡槽一般只适用于导流流量较小（通常不超过20～30m3/s）的小型工程的枯水期导流。通过对上述导流方式适用条件的分析，本工程宜采用隧洞导流。2.3导流洞洞径与围堰堰高对于选定的河床一次断流，上下游围堰挡水，导流隧洞全年导流的方式。56 2.3.1导流隧洞与围堰均采用拱门形隧洞，中心角120°，直墙高宽比H/b=1.0～1.5，糙率n=0.013，底坡i=0.001，隧洞全长l=600m。过水断面面积湿周水力半径谢才系数表2.1不同洞径方案表组合洞径尺寸洞身高度断面面积宽b(m)高H(m)Ad（㎡）①1517.5242.4泄洪洞的泄流能力计算公式：（2－1）式中q洞——泄洪洞的泄流能力（m3/s）µ———流量系数Ad———过水断面面积（㎡）H0———考虑行近流速v的泄洪洞计算水头，即H0=H+v2/2g。非淹没出流时，等于库水位与洞口中心高程之差;淹没出流时,H为上下游水位之差。取隧洞损失ξ1=0.1门槽处水头损失ξ2=0.2拐弯处水头损失ξ3=0.09所以∑ξ=ξ1+ξ2+ξ3=0.3956 µ==0.77表2.2某水库q～V关系计算表（b=15m）库水位Z（m）（1）418428438448458468478堰上水头H（m）（2）0102030405060泄洪能力q（m3/s）（3）0261336954526522658436401库容V（106m3）（4）00.20.71.73.8813.22.3.2施工调洪演算各方案组合调洪计算，均采用9月汛期各种频率设计洪水过程线（见表1-11），洪水重现期为5%。水量平衡方程(2―2)式中、----时段始、末的入库流量(m3/s)、----时段始、末的出库流量（m3/s）、---时段始、末的水库蓄水量（m3）----计算时段（s）s调洪演算过程见下表2.456 表2.3调洪演算时段转化表时段转化表时间原单位线t=24h单位线t=12h时序Q（t）(m3/s)s（t)(h)s(t-12)(h)s(t)-s(t-12)(h)时序Q（t)(m3/s)0000000121250012501250024125002500125012752255036380025001300326004822600510038001335426706064705100137052740723274078406470140362805849275784014357287096428701071092751478829551081223010710152093040120530401375012230156510313013215360137501610113220144632201697015360166012332015618680169701710133420168734202039018680177014354018022220203901830153660192836602405022220190016380020426020240501970173940216939402799026020205018410022830120279902130194260240104260322503012022802045602523468032250243021486026411486037110346802498224995276396753711025652351302881251304224039675248324496530044640422402400254800312134800470404464023002646003244924047040220027440033614440051440492402125284250348534905144020502941003601541005554053490198530397056 3725746055540192031384038416384059380574601868323735396611955938018153336304081736306301061195176534353056 图2.1松涛水库曲线Z～V和q～V曲线56 表2.4调洪演算（b=15m）单位线t=12h时序Q（t)(m3/s)(Q1+Q2)/2(m3/s)(Q1+Q2)/2*t(108m3)q下泄(m3/s)(q1+q2)/2(m3/s)(q1+q2)/2*t(108m3)V(106m3）Z(m)8295529131.26290028651.240.31430.89304029981.29300029501.270.33431.110313030851.33305030251.310.35431.511322031751.37315031001.340.39432.812332032701.41325032001.380.42433.213342033701.46330032751.410.46434.014354034801.50335033251.440.52434.315366036001.56346034051.470.61435.016380037301.61362035401.530.69437.517394038701.67376036901.590.77439.018410040201.74390038301.650.85439.519426041801.81396039301.700.96441.520456044101.91420040801.761.10442.521486047102.03430042501.841.30445.022499549282.13450044001.901.53446.523513050632.19465045751.981.74447.024496550482.18470046752.021.90449.025480048832.11475047252.041.97450.026460047002.03470047252.041.96449.727440045001.94462046602.011.89449.028425043251.87461046151.991.76447.429410041751.80450045551.971.60447.030397040351.74438044401.921.42445.856 调洪计算结果见表2.5。表2.5调洪计算成果表方案洞身尺寸流量系数上游水位最大泄量最大库容宽×高(m×m)μ▽(m)Q(m3/s)V(108m3)115×17.50.77450.047501.97依据以上调洪计算结果，确定导流隧洞对应的围堰顶高程表2.9。表2.6导流隧洞的堰顶高程表方案洞身尺寸上游水位堰顶超高堰顶高程宽×高(m×m)▽(m)m▽(m)115×17.5450.00.5450.32.3.3导流隧洞与围堰工程量通过施工调洪演算成果，确定隧洞尺寸、围堰尺寸，计算相应的工程量见表2.10。图2.2隧洞尺寸示意图单位：（m）56 表2.7隧洞参数隧洞底宽b（m）隧洞高H（m）隧洞面积A（㎡）隧洞挖方量V（m3）1517.5242.4145440图2.3上游围堰尺寸示意图单位：（m）表2.8上游围堰高度参数隧洞底宽b（m）隧洞高H（m）隧洞面积A（㎡）围堰高度（m）1517.5242.440.5表2.9上游围堰参数围堰高度H(m)堰顶宽b（m）上游坡比i上下游坡比i下填筑量V（m3）40.551：2.01：1.817424856 图2.4下游围堰尺寸示意图单位：（m）表2.10下游围堰参数围堰高度H(m)堰顶宽b（m）上游坡比i上下游坡比i下填筑量V（m3）1731：1.81：2.031200确定导流隧洞身尺寸15×17.5m（宽×高）方案，对应的围堰顶高程为450.5m。2.4导流建筑物设计2.4.1导流隧洞设计（1）地质条件导流隧洞布置在左岸，由进口段、洞身段和出口段组成。隧洞进口段:进口段岩体为变质岩结构，属Ⅹ类围岩，建议永久边坡采用1:1加喷锚支护措施，临时边坡采用1:0.5加挂网喷砼措施。隧洞洞身段:该段洞室整体稳定性较好，属Ⅹ类围岩，定性一般建议设系统锚杆加固，混凝土衬砌。隧洞出口段:建议隧洞出口处岩质边坡永久边坡采用1:1，加喷锚支护措施，喷混凝土砂浆封闭措施。建议出口处覆盖层临时边坡1:1，并采取坡面防护措施，坡面及边坡周边增设排水措施，防止岸坡被季节性暴雨冲蚀。出口消能段:该段为导流洞出口扩散消能段，洞线底板以上混凝土厚度为0.5～1.0m。（2）导流洞设计导流洞布置在左岸，由进口段、洞身段和出口明渠段及消能段组成。导流洞洞身段长500m。进口段长50.0m，纵坡0.001，进口为八字形翼墙，为整体式混凝土结构25.6m。56 导流洞洞身段为城门洞形，底宽:15.0m，直墙高13.2m，拱高为4.3m，圆心角120°。依据地质条件要求，隧洞采用全断面C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.5m。洞身长500.0m。纵坡0.001。出口段长50.0m，纵坡0.001，为整体式混凝土结构，采用扩散消能，一般扩散角取，底宽由15.0m渐变到25.6m，底板衬砌厚0.5～1.0m。导流隧洞在施工期运行过程中其进口流态根据上游水位不同，流态就有所不同，当上游水深与洞高之比小于1.2时为无压流，此时导流洞泄流能力按宽顶堰堰流计算；当上游水深与洞高之比介于1.2～1.5之间时，此时导流洞泄流能力按半有压流计算；当上游水深与洞高之比大于1.5时，导流洞泄流能力按有压流泄流能力计算。①宽顶堰流计算公式:(2-3)式中：b——为矩形隧洞过水断面宽度；当过水断面为非矩形时，；——为临界水深；——为相应于时的过水断面面积；——为淹没系数，当下游水位较高，已淹没进口的收缩断面，使该处的水深时，为淹没出流，与比值有关；当时，为自由出流，；当淹没时，可近似的以下游水位减去进口底板高程而得；——为进口断面处的水深；——为以隧洞进口断面底板高程起算的上游总水头；m——为流量系数，决定进口翼墙的型式、上游水库或渠道的过水断面面积与隧洞过水断面面积之比，一般取m=0.32～0.36，若进口翼墙较平顺，断面缩窄较小，应取较大的m值，反之应取较小的m值。本设计取m=0.35。②半有压流计算公式:(2-4)式中:——为隧洞断面面积，242.4m2；和——分别为流量系数和洞口水流收缩系数，③有压流计算公式:(2-5)式中:——隧洞出口断面面积，242.4m2；——上游库水位与底板高程差T及上游行近流速水头，取；——出口水流平均单位势能；56 ——流量系数；0.77:；式中:——隧洞出口断面面积；和——某一局部能量损失系数，及相应的断面面积为；——隧洞某段长度，与之相应的断面面积、水力半径、舍其系数。本设计按有压流计算计算结果见下表：表2.11导流洞下泄流量～水位关系表(b=15)水位(m)418420422424426428430432流量(m3/s)01169165320242337261328623092水位(m)434436438440442444446448流量(m3/s)33053506369538764048421343734526水位(m)450452454456458460462464流量(m3/s)46744818495850945226535554815604水位(m)466468470472474476478480流量(m3/s)572558435959607261846293640165062.4.2导流洞封堵设计（1）导流洞封堵导流洞闸门封堵采用预留门槽、钢闸门封堵方式。本工程为Ⅰ级建筑物，封堵堵头设计标准与大坝相同。大坝校核库水位538m时，作用在导流洞混凝土堵头上的最大水头为120m。导流洞封堵堵头设计建筑物级别为Ⅰ级，堵头形式采用截锥形。截锥形堵头特点是能将压力较均匀的传递至洞壁岩石，受力情况好。堵头长度根据《水利水电工程施工组织设计实务》中公式(2-6)式中：K——安全系数，一般取1.1～1.3；P——作用水头的推力，t；ω——隧洞或涵管的断面积，㎡；γ——混凝土容重，t/m3；f——混凝土与岩石（混凝土）摩擦系数，0.6～0.65；a——隧洞或涵管的周长，m；c——混凝土与岩石（混凝土）的粘结力，取5～20，t/㎡。56 λ——抗剪断面积有效系数，取0.7—0.75。图2.5隧洞封堵受力图单位（m）H=538-418-0.5×18.7=110.65(m)P=1/2×（10×120+10×102.5）×242.4=269670KN=26967tL=kp/（ωγf+λac）=1.2×26967/（242.4×2.4×0.6+0.75×57.1×10）=41.6(m)取L=42（m）表2.12封堵体长度计算封堵体长度m封堵体剪切面周长m总水压力t摩擦系数粘结力（t/㎡）抗剪断面积有效系数LaPfcλ41.657.1269670.6100.75根据计算结果，导流洞封堵体最小长度为41.6m。结合导流洞实际地质情况及其它工程经验，导流洞封堵头设计长度为42.0m。经计算，混凝土堵头长为4256 m，待堵头混凝土达到70％设计强度后进行回填灌浆。利用预埋冷却水管对堵头进行人工降温，约30天以后堵头降到稳定温度，即可进行接缝灌浆。混凝土拌和料由拌和楼供应，30m3/h搅拌车运输供给，泵送入仓。2.4.3围堰设计（1）上游围堰上游围堰位于柳河干流上，围堰轴线距大坝133.5m，使上游基坑为50m，能够满足混凝土重力坝的浇筑要求，同时为了满足防冲的要求。河床表面0.3m左右为黄土覆盖，以下均由卵砾石夹粗、中砂等物构成。，沿河无断层通过，基岩透水性小，建堰基础条件较好。上游围堰材料采用土石，堰顶宽5.0m，上游坝坡为1:2.0；下游坝坡为1:1.8;围堰长52.50m。1）堰顶高程确定围堰高度（2—7）——最高库水位（m）——河床高程（m）——围堰安全超高根据SL303—2004《水利水电工程施工组织设计规范》有关规定表2.13不过水围堰堰顶安全加高下限值单位：（m）围堰型式围堰级别34~5土石围堰0.70.5混凝土围堰、浆砌石围堰0.40.3表2.14　　围堰高程计算运用条件上游水位(m)(m)堰顶高程(m)正常运用450.000.5450.50由上表计算可以看出，围堰堰顶高程为450.50。2）围堰稳定计算本设计围堰采用心墙土石坝围堰，从整体上看，土石坝的体积和重力较大，又由于土石坝是有散粒材料构成的，因而不会因水平荷载而产生整体的水平滑动。土石坝失稳的主要形式是由于坝坡陡、坝体或坝基的抗剪能力不足而产生的坝坡滑动或坝坡同坝基一起滑动的剪切破坏。心墙坝的上下游坝坡，当产生滑动时，常呈折线滑动面，故可采用折线滑动静力计算方法或滑楔法进行计算。本设计采用滑楔法进行抗滑稳定性验算。①上游围堰抗滑稳定性分析本设计上游围堰高程为450.50m，堰高40.5m，上游坝坡为1:2.0，堰顶宽5.0m，56 下游坝坡为1:1.8。该堰危险水位在423.3m附近，需在这里进行抗滑稳定性验算。画出上游坝面的计算剖面，任取一上游水位（危险水位一般在1/3坝高附近），由于部分浸水，折坡点落在上游水位处图2.6上游坡稳定计算图任取一α1及相应的α2，得任一滑动面ALE，过L点引铅垂线GL，将滑动土体分为上下两块，其重量分别为G1、G2，抗剪强度指标分别为φ1、φ2，假定条块GL之间的作用力为P1，其方向平行于LE面。令ƒ1、、ƒ2为维持滑动土体稳定所要摩擦系数ƒ1=tanφ1/Kc、ƒ2=tanφ2/Kc，取土体GLEF为脱离体，其平衡式为P1-G1sina1+ƒ1G1cosa1=0（2—8）同样取土体ALG为脱离体，其平衡式为ƒ2G2cosa2+ƒ1P1sin（a2-a1）-G2sia2-P1cos（a2-a1）=0（2—9）联解（2—8）式和（2—9）式，即可求得安全系数Kc值。当Kc<1.0时，土体ALEFG已失稳；当Kc=1.0时，土体ALEFG处于极限平衡状态；当Kc>1.0时，土体ALEFG处于稳定状态寻求最小安全系数和最危险滑裂面，需通过试算确定。一般应至少试算三个水位，对每一个计算水位，至少应选三个a1，对每一个a1应至少任选三个a2，对每个a2应至少任选三个a1.因此，要求出相应于每一个计算水位的最小安全系数Kimin至少计算9个滑动面，故试算27个滑动面，才能算出上游坝坡的最小安全系数。上游围堰抗滑稳定计算见表2.1556 表2.15上游围堰抗滑稳定计算（H=40.5m）Z=13.5mα114（°）MNKc15（°）MNKc16（°）MNKcα2414.331.21392.851.16363.271.12432.231.23401.691.16372.041.12441.231.24410.571.17380.761.12a230（°）MNKc32（°）MNKc35（°）MNKca119.54.011.08183.881.09164.771.12202.981.0818.52.681.08171.841.09211.061.06191.541.0717.50.51.08注：在Z=13.5m、5>MN>0条件下，所试算的27个面的最小安全系数Kcmin=1.06>0，则满足该面的抗滑稳定要求。Z=13.3mα117（°）MNKc18（°）MNKc19（°）MNKca2343.311.09323.881.0930.54.171.08351.841.09332.251.08313.271.08360.441.09340.71.08321.541.07a237（°）MNKc40（°）MNKc43（°）MNKca1154.591.14144.651.1913.24.791.2615.52.911.1314.52.731.1713.53.481.24161.341.11150.941.16141.421.22注：在Z=13.3m、5>MN>0条件下，所试算的27个面的最小安全系数Kcmin=1.07>0，则满足该面的抗滑稳定要求。Z=13.0mα115（°）MNKc17（°）MNKc19（°）MNKca2364.811.13324.861.10303.651.08373.471.13333.221.0930.52.721.07390.981.14341.671.08311.181.07a235（°）MNKc38（°）MNKc43（°）MNKca115.54.561.1214.53.951.15134.391.26163.021.10152.201.1413.52.231.2316.51.571.0915.50.561.12140.221.22注：在Z=13.0m、5>MN>0条件下，所试算的27个面的最小安全系数Kcmin=1.09>0，则满足该面的抗滑稳定要求。（2）下游围堰上游围堰位于柳河干流上，下游围堰材料采用土石。围堰轴线距大坝85.5m，使上游基坑为50m，能够满足混凝土重力坝的浇筑要求堰顶宽3.0m，上游坝坡为1:1.8；下游坝坡为1:2.0;围堰长51.5m。1）堰顶高程确定56 围堰高度H=▽最高水位-▽河床+δ（2—10）▽最高水位------最高库水位（m）▽河床—————河床高程（m）δ———————围堰安全超高根据SL303—2004《水利水电工程施工组织设计规范》有关规定表2.16不过水围堰堰顶安全加高下限值单位：（m）围堰型式围堰级别34～5土石围堰0.70.5混凝土围堰、浆砌石围堰0.40.3由调洪演算的隧洞最大下泄流量为Q=4750m3/s，查Q—V表得下泄最大水位为16.5m。则有表2.17　　下游围堰高程计算运用条件下游水位(m)(m)堰顶高程(m)正常运用426.50.5427.0由上表计算可以看出，围堰堰顶高程为426.5，考虑围堰下游施工安全，最终取堰顶高程为427.0。表2.18下游围堰参数围堰高度H(m)堰顶宽b（m）上游坡比i上下游坡比i下填筑量V（m3）1731：1.81：2.0312001、下游围堰抗滑稳定性分析本设计上游围堰高程为427.0m，堰高17.0m，下游坝坡为1:2.0，堰顶宽3.0m，上游坝坡为1:1.8。该堰危险水位在415.7m附近，需在这里进行抗滑稳定性验算。画出上游坝面的计算剖面，任取一上游水位（危险水位一般在1/3坝高附近），由于部分浸水，折坡点落在上游水位。上游坝面计算图见图2.756 图2.7上游坡稳定计算图任取一α1及相应的α2，得任一滑动面ALE，过L点引铅垂线GL，将滑动土体分为上下两块，其重量分别为G1、G2，抗剪强度指标分别为φ1、φ2，假定条块GL之间的作用力为P1，其方向平行于LE面。令ƒ1、、ƒ2为维持滑动土体稳定所要摩擦系数ƒ1=tanφ1/Kc、ƒ2=tanφ2/Kc，取土体GLEF为脱离体，其平衡式为P1-G1sina1+ƒ1G1cosa1=0（2—10）同样取土体ALG为脱离体，其平衡式为ƒ2G2cosa2+ƒ1P1sin（a2-a1）-G2sia2-P1cos（a2-a1）=0（2—11）联解（2—10）式和（2—11）式，即可求得安全系数Kc值。当Kc<1.0时，土体ALEFG已失稳；当Kc=1.0时，土体ALEFG处于极限平衡状态；当Kc>1.0时，土体ALEFG处于稳定状态。寻求最小安全系数和最危险滑裂面，需通过试算确定。一般应至少试算三个水位，对每一个计算水位，至少应选三个a1，对每一个a1应至少任选三个a2，对每个a2应至少任选三个a1.因此，要求出相应于每一个计算水位的最小安全系数Kimin至少计算9个滑动面，故试算27个滑动面，才能算出上游坝坡的最小安全系数。下游围堰抗滑稳定计算见下表2.1956 表2.19下游围堰抗滑稳定计算（H=17.0m）Z=5.7mα115（°）MNKc16（°）MNKc17（°）MNKcα2381.781.15342.681.13322.781.11391.281.16361.481.12341.451.10400.791.16380.391.12360.251.10a238（°）MNKc40（°）MNKc42（°）MNKca114.52.561.17142.381.2113.52.351.24151.791.1514.51.561.18141.461.2215.51.071.14150.791.1614.30.961.21注：在Z=5.7m、3>MN>0条件下，所试算的27个面的最小安全系数Kcmin=1.10>0，则满足该面的抗滑稳定要求。Z=5.5mα118（°）MNKc19（°）MNKc20（°）MNKca2302.901.10292.271.10282.791.11312.121.09301.941.08291.911.09360.691.07320.431.06310.31.06a239（°）MNKc41（°）MNKc43（°）MNKca1132.311.16132.761.24132.211.26142.911.1813.52.191.2213.51.291.24150.791.24141.311.19140.441.22注：在Z=5.5m、3>MN>0条件下，所试算的27个面的最小安全系数Kcmin=1.06>0，则满足该面的抗滑稳定要求。Z=6.0mα110（°）MNKc15（°）MNKc20（°）MNKca2652.632.54362.411.14282.791.11701.432.33381.301.14291.191.09750.332.13400.281.15301.071.07a250（°）MNKc60（°）MNKc70（°）MNKca1121.581.4410.52.371.879.82.082.3812.21.141.4210.81.531.82101.432.3312.60.311.40110.991.8010.20.812.29注：在Z=6.0m、3>MN>0条件下，所试算的27个面的最小安全系数Kcmin=1.09>0，则满足该面的抗滑稳定要求。56 2.5导流工程施工2.5.1导流隧洞施工导流隧洞布置在河道左岸，洞形为城门洞形，尺寸15×17.5m，洞宽15.0m，直墙高13.2m，拱高为4.3m，圆心角120°。隧洞采用全断面C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度0.9m～1.3m，取0.5m。洞身长600.0m，纵坡0.001。图2.8隧洞尺寸示意图单位：（m）根据施工进度安排，导流洞的施工工期为13个月，第一年9月至第二年10月，冬季安排挖洞施工。1.导流隧洞的开挖平洞开挖方法有全断面开挖、断面分部开挖和导洞扩大法开挖等。开挖方法的选定主要依据工程地质条件、断面大小、施工机械的作业高度和范围、平洞长度及施工期限等因素综合考虑。56 （1）全断面开挖适用于围岩坚固稳定、岩石坚固系数f≥8～10,有大型开挖衬砌设备、设备开挖能力与开挖断面相适应，平洞轴线不过长的情况。（2）断面分部开挖适用于岩质较差、洞径过大的平洞开挖。当隧洞高度大于8m，断面面积大于130时，常用这种方法。此方法可分为正台阶法和反台阶法。1）、正台阶法正台阶法施工的特点是变高洞为若干个中低洞，可利用小型钻孔机械进行大断面洞室的施工，在台阶上钻上部炮孔二一般不需搭设脚手架，上部钻孔与下部出渣可以平行作业，施工机动灵活，能适应地质条件的变化，但施工干扰较大，施工组织复杂。2）、反台阶法反台阶法施工的特点是工作面较宽敞，排水条件好，施工布置方便，可利用爆破料堆钻上部台阶孔，无需搭设或少搭设作业平台，临空面多，爆破效率较高，施工速度快。适用于在岩质较坚硬、完整的地层中开挖隧洞，在松软的岩层中应不用或慎用。（3）导洞扩大法开挖导洞扩大法开挖是在隧洞断面中先开挖一个导洞，然后在导洞的基础上扩大至全断面的爆破开挖法。本工程隧洞开挖采用断面分部开挖中反台阶法,应用钻爆法开挖施工。56 图2.9钻爆法开挖施工工艺流程框图施工准备机具就位断面测量画开挖轮廓线布炮眼钻炮眼装药爆破通风洒水清危排险出碴监控量测、安全检查锚杆、挂网喷砼否安全判定是进入下道工序56 1）土方明挖导流洞土方明挖主要分布在导流洞出口部位，采用2m3挖掘机挖装20t自卸汽车运至永久弃渣场堆弃。2）石方明挖:导流洞进出口石方明挖采用100型潜孔钻钻孔爆破，2m3挖掘机挖装20t自卸汽车运至永久弃渣场堆弃，进口石方明挖至永久弃渣，出口石方明挖至永久弃渣场。3）石方洞挖导流洞开挖断面为城门洞形，断面尺寸(宽×高)为15×17.5m，属Ⅹ类围岩。隧洞开挖采用正台阶法分I和II两层开挖。先开挖I层，后开挖II层，相差50米，平行作业。图2.10隧洞开挖横面示意图单位：（m）56 图2.11隧洞开挖纵面示意图单位：（m）2.施工程序（1）洞身第Ⅰ层开挖施工程序：中导洞超前贯通后进行周边扩挖，初期支护滞后30米进行，与后循环开挖平行作业，Ⅲ类围岩视危岩情况及时进行局部支护。（2）洞身第Ⅱ层开挖施工程序：边墙用手风钻预裂4.5m，中部液压潜孔钻垂直钻孔梯段爆破。初期支护滞后30米进行，与后循环开挖平行作业，Ⅲ类围岩视危岩情况及时进行随机支护。3.施工方法（1）Ⅰ层扩挖主要采用两台台车进行开挖，部分采用人工在三层平台架上8～10台手风钻钻爆。（2）Ⅱ层开挖各工作面采用手风钻造4.5m深预裂孔超前爆破，液压潜孔钻梯段拉槽先行贯通后用凿岩台车进行两端保护层水平扩挖，周边光爆。（3）Ⅰ层及Ⅱ层开挖出碴主要采用5m3侧卸装载机配15t及20t自卸车运输。Ⅱ层开挖出碴采用5m3正铲配15t及20t自卸车运输为主，辅以3m3侧卸装载机配15t及20t自卸车运输。　（4）洞身支护以凿岩台车造孔为主、砼喷射台车湿喷工艺进行喷锚施工；安装锚杆采用人工配合凿岩台车进行，挂网采用人工在平台车上进行。56 4.混凝土浇筑混凝土骨料由料场的人工骨料筛分系统提供，出口临时拌和站拌制混凝土。进口混凝土浇筑:混凝土采用3m3搅拌车由拌和站运至各施工现场，人工架设脚手架、架立模板，10t塔机垂直提L至仓面，直接入仓，插入式振捣器振捣。隧洞混凝土浇筑:导流洞为城门洞形，衬砌浇筑程序为先边顶拱后底板（或先底板后边顶拱）。3m3搅拌车由拌和楼运输，洞内运0.5km，洞外运1.0km至浇筑部位，边顶拱采用30m3/h混凝土泵泵送砼入仓，洞内边顶拱采用钢模台车浇筑，底板采用滑模浇筑，振捣器捣实；进口引渠采用分块浇筑，机械振捣，人工洒水养护。（1）平洞衬砌的分缝分1）平洞衬砌的分段及浇筑顺序纵向通常要分段进行浇筑，当结构上设有永久伸缩缝时，可以利用永久缝分段；当永久缝间距过大或无永久缝时，则应设有施工缝分段。分段长度一般为4～18m，视平洞断面大小，围岩约束特性以及施工浇筑能力而定。本工程分段长度取15m，共分40段。为保证分段浇筑混凝土的连续性，常采用的浇筑顺序有跳仓浇筑、分段流水浇筑、分段留空档浇筑。本工程采用跳仓浇筑。图2.12隧洞浇筑示意图2）平洞衬砌的分块、衬砌施工在横断面上可以一次浇筑，也可分块浇筑。主要取决于施工设备、技术条件的断面大小，若分块浇筑一般分成底拱、边拱和顶拱。由于本隧洞的断面较大，地质条件较好。因此，采用分块浇筑，浇筑顺序为底拱、边拱和顶拱。（2）平洞衬砌混凝土的模具56 模具有组合模板架立、隧洞钢模台车，本工程采用组合模板架立。（3）衬砌混凝土浇筑混凝土浇筑方式有泵送混凝土浇筑、压浆混凝土施工，采用泵送混凝土浇筑。（4）衬砌后的回填与灌浆由于岩体的级别较高，故不需进行固结灌浆，为了改善洞内的光滑程度，故采用回填灌浆即可。洞内Ⅹ类围岩部位采用钢筋格栅拱架支撑，支撑间距为1.0m，钢筋格栅拱架在洞外分段焊接加工，洞内焊接拼装。根据洞内岩石的特性，全线洞室开挖完成的20小时之内须完成混凝土喷护封闭工作；开挖断面的钢筋桁架支撑、挂钢筋网喷护及随机锚杆等永久支护工作在顶拱混凝土喷护5小时后及时跟进。喷护混凝土采用0.25m3强制式搅拌机拌料，混凝土喷射机喷护。锚杆采用锚杆台车钻孔，自动注浆器压浆。（5）灌浆灌浆采用先回填灌浆后固结灌浆的施工顺序，回填灌浆待衬砌砼达到70%设计强度后尽早进行，按顶拱120°范围考虑，回填灌浆:采用填压式灌浆。事先预埋灌浆孔，200L浆液搅拌机拌制，100/15型灌浆泵分序加密灌注。固结灌浆:采用单孔灌注法，预埋灌浆管。YGP35型风钻钻孔并冲洗，200L浆液搅拌机拌制，100/15型灌浆泵施灌。2.5.2上下游围堰工程施工上游围堰采用土石坝，与截流戗堤相结合，迎水面边坡1:2.0，背水面边坡1:1.8，堰体选用砂砾料填筑，顶宽5m，最大堰高40.5m。下游围堰采用粘土心墙防渗，顶宽3m，最大堰高17m，迎水面边坡1:2.0，背水面边坡1:1.8。（1）围堰地基覆盖层防渗处理堰基覆盖层防渗处理常用的方式有：粘土铺盖、帷幕灌浆、混凝土防渗墙、截水墙、板桩及板桩灌注墙等。上游围堰地基覆盖层防渗处理采用帷幕灌浆，帷幕深度，在覆盖层厚度不大及施工不难的情况下，一般都穿过整个砂砾石层直到岩基，可以全部封闭渗流通道，称为接地式帷幕。对于覆盖层很厚，岩基埋藏很深的情况下，只要能满足地基的防渗要求，可采用悬挂式帷幕，其深度须通过渗流试验确定。帷幕厚度的拟定，主要根据幕体的允许渗透坡降确定。一般允许渗透坡降值为2.5～3.5。常设置1～3排灌浆孔，排距为4～6m，孔距一般外排或边排为2～3m，内排或中排为4～6m。先灌外排或边排，后灌内排或中排，各排都分2～3序灌浆，逐步加密。（2）上游围堰堰体填筑:上游围堰填筑程序：对于深水，施工较为复杂，其工艺程序一般是测量放样、水下清基、立模就位、清仓堵漏、水下混凝土浇筑及模板拆除等。56 图2.13上游围堰填筑程序测量放样水下清基立模就位清仓堵漏水下混凝土浇筑模板拆除（3）围堰填筑方法及措施：①水下清基由潜水员进行水下作业，将砂卵石扒出堰基范围，对于潜水员力所能及的大块石，吊出水面转移他出，由两个潜水班同时作业。考虑清理不彻底，准备必要时进行灌浆。②钢木围令模板组装、沉放水上作业时在水面架设两块长24m、宽12m、厚1.5m的木排，共用圆木400余。两块木排之间净距7.4m，使围令可在两排之间沉放。排上搭建脚手架，用以组装围令模板及浇筑混凝土。沿围堰中心线架设了一道起重能力8t的缆索，担任沉放吊运。③清仓堵缝围令模板沉放就位后，由潜水员进行清仓堵缝，清除靠近模板处的残留渣物，堵塞模板与基岩间不密合的缝隙。大缝用木板补钉，小缝用麻袋混凝土封堵。通过封堵后砂浆流失很少，但个别模板垮塌或缝隙较大处，则漏浆严重，因此堵缝工作必须充分重视。④水下混凝土浇筑56 采用导管法施工，导管内径20cm，最大骨料40mm，为导管内径的1/5。每节管长1～2m，用法兰加橡皮垫圈联接。导管高出水面1～2m，浇筑混凝土时，导管埋入混凝土的深度宜在50cm以上，一般扩散半径约3m。但导管也不应埋置过深，一般宜控制在1.5m以内。若埋置过深，不但使提管困难，同时新浇筑的混凝土总在下部流动，使先浇筑的混凝土不能如期初凝，影响混凝土的质量。并且对围令模板的侧压力增大，易导致跨模事故。水下浇筑混凝土，是通过导管自行扩散、挤压，不需振捣。因此，要求有良好的流动性和泌水性。（4）下游围堰填筑:由弃料场附近的临时土料场提供，采用2m3挖掘机装20t自卸汽车运输上堰，13.5t振动碾压实。（5）围堰拆除:围堰是临时性建筑物，当导流任务完成后，应按设计要求进行拆除，以免影响永久建筑物的施工和运转。土石坝围堰拆除，只能用爆破法炸除。用爆破法拆除围堰时，必须注意不使主体建筑物或其他设施受爆破的影响。采用2m3挖掘机装20t自卸汽车运1.0km至永久弃碴场。2.6截流截流在施工导流中占有重要的地位，如果截流不能按时完成，就会影响整个河床部分的建筑物的开工日期。如果截流失败，失去了以水文年计算的良好截流时间，则有可能拖延工期达一年之久。所以在施工导流中常把截流看作一个关键性问题。它是一个影响工程工期进度的控制项目。2.6.1截流时间的选择截流时间的选择，应该是既要把握截流时机，选择在最枯流量时进行。又要为后续基坑工作和主体建筑物施工留有余地，不能影响整个工程的主要施工进度。在确定截流日期时应考虑以下要求：1、截流后要继续加高围堰、排水清基、基础处理等大量工作，并应把围堰或永久建筑物在汛期前修到一定的高程以上。2、尽可能在较小流量时截流。但必须全面考虑河道水文特殊性和截流应完成的各项控制工程量。合理使用枯水期。3、对于具有通航、灌溉、供水、过木等特殊要求的河道应全面兼顾这些要求。尽量使截流对河道综合利用的影响最小。4、有冰期的河流，一般不在冰期截流，以避免截流和闭气工作复杂化。如特殊情况必须在流冰期截流时，应有充分的论证并有周密的安全措施来保证围堰的安全，使截流顺利完成。根据以上所述：截流日期一般选在枯水期初流量开始明显下降的时候，而不一定选在流量最小的时候进行截流。根据松涛坝区水文、地质、地形条件，截流时段选在落水期末流冰期前，即在11月中旬。56 2.6.2截流标准的选择龙口合龙所需要的时间往往是很短的，一般从数小时到几天，为了估算在此段时间内可能发生的水情，做好截流准备，须选择合理的截流设计流量，一般可按工程的重要程度选择截流期内10％～20％的频率或月平均流量。本次设计选用时段10％的频率为489m3/s。截流标准采用截流时段重现期5～10年的月或旬平均流量。本工程截流时段选择在12月至月底，该时段重现期5年一遇的旬平均流量为541m3/s，10年一遇的旬平均流量为695m3/s，5年一遇和10年一遇洪水相差不大，故选择重现期10年一遇标准，相应截流流量为406m3/s。由所给水文资料可知，枯水期较长，因此，截流时间可选在枯水期中段，但由于工期紧任务重，最终截流时间选在汛后退水期（即12月）。截流时间选在枯水期的不同时段，其设计流量的重现期应有所不同。选在汛后退水期或稳定枯水期。其重现期可取短一些，如5～10年一遇；选在汛前迎水期，则应取长一些，如10～20年一遇。设计流量选10年一遇的重现期,=489，即11月截流。汛后退水期平均流量见表。表2.20平均流量表()频率(%)9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月1114095969243034834546958695911205870630579421327338432499569711106955474894063223274104584806072.6.3、截流方式的选择截流的方法有平堵法和立堵法两种。1、平堵法：优点：龙口的单宽流量小，出现的最大流速低，且流速分布均匀。截流材料单个尺寸重量也较小。截流时工作前线长，抛掷力度大。施工进度较快。缺点：前期的准备工作复杂，投资高，需架浮桥或栈桥，会阻碍通航。适用于：软基河床。2、立堵法：优点：准备工作比较简单，费用比较低。缺点：截流的单宽流量大，出现的最大流速较高。而且流速分布不均匀，需要重量较大的截流材料。适用于：大流量岩基或覆盖层较薄的岩基河床，对于软基河床只要护底措施得当也可采用立堵法。结合松涛水利枢纽的实际情况，综合以上两种方案的有缺点及适用条件，采用传统的立堵法进行截流。56 2.6.4龙口的位置龙口位置的选择对截流工作顺利与否有密切的关系在选择龙口位置时需要考虑下述几个方面的技术要求：1、龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流方向垂直，使截流水流能顺畅的经龙口下泄。2、龙口应选择在耐冲河床上，以避免截流时因流速增大引起过分冲刷，在必要的情况下，也可采用人工的方法对龙口河床进行加固。3、龙口附近应有较宽阔的场地，以便布置截流运输线路和制作、堆放截流材料。由以上几条原则，结合松涛坝区的实际情况，龙口应选在河谷处，并靠近左岸。因左岸有平坦的的宽阔场地用来截流材料的制作和堆放场地。2.6.5护底为了提高龙口的抗冲能力，减少合龙工程量。有时须对龙口加以保护，护底常采用的方法有：抛石、沉排、竹笼柴石枕等。护底同时可以增加截流时的摩擦力，但是护底的材料粒径一般比较大，在闭气时空难比较大。而松涛水利枢纽地区的河床岩石质地比较好，故设计中没有采用护底措施。2.6.6截流水力计算截流设计流量为10％频率的月平均流量，11月中旬对应的10%频率的月平均流量为489m3/s，对应河床水位为418.5m，对应的水深为8.3m。一、截流过程中导流隧洞的水位与流量关系曲线计算初步认为截流落差落差不大，隧洞出流为淹没出流，泄流公式：为：Q1=式中：m――淹没系数取0.36――侧收缩系数取0.9s――流量系数取0.8b――堰顶宽度取12mH0－－堰前水头m2.21导流隧洞的水位与流量关系曲线计算表H011.534.569.510.8上游水位419419.5421422.5424427.5428.8Q113.825.371110.2202.4403.2489根据以上数据做出隧洞分流曲线56 图2.14隧洞分流曲线由于Q＝Q1＋Q2查隧洞泄流曲线图可得截流落差△Z＝10.8m截流时上游最高水位428.8m，因此设计戗堤高程为429m，高度19m截流计算简图如下：56 图2.15截流计算简图龙口平均宽度的计算:=b＋mH0式中：b――龙口底宽mm――龙口处坡比取1：1H0――龙口处堰顶水头m龙口流量计算：Q＝m式中：――龙口平均宽度mm――流量系数取0.36H0――龙口上游水头m假定不同的龙口宽度，对应不同的水深，龙口流量Q见下面几种情况：56 图2.16截流龙口宽度图表2.29截流龙口宽度计算表龙口宽H（m）H0（m）（m）Q40m410020.041557124.7418810360.64201012604.842414161335.842717192122.542919212771.92）56 图2.17截流龙口宽度图2.30截流龙口宽度计算表龙口宽H（m）H0（m）（m）Q30m414000.0415111.64184451.042066140.54241010504.04271313971.242915151388.956 图2.18截流龙口宽度图表2.30截流龙口宽度计算表龙口宽H（m）H0（m）（m）Q56 25m416.5010.04181.5411.74203.5662.64247.510327.442710.513704.942912.5151056.5图2.20截流龙口宽度图表2.32截流龙口宽度计算表56 龙口宽H（m）H0（m）（m）Q20m419000.0421229.04234451.042566140.542788288.54291010504.056 图2.21截流龙口宽度图表2.32截流龙口宽度计算表龙口宽H（m）H0（m）（m）Q15m421.5000.04231.51.54.44253.53.536.54275.55.5113.14297.57.5245.5图2.22截流龙口宽度56 图表2.32截流龙口宽度计算表龙口宽H（m）H0（m）（m）Q10m424000.0426229.04273324.84284451.04295589.156 图2.23截流龙口宽度图表2.33截流龙口宽度计算表龙口宽H（m）H0（m）（m）Q6m426000.0427111.6428229.04293324.8根据以上数据做出龙口泄水曲线(见表2.34)，56 表2.34龙口流量曲线龙口宽度单位（m）56 （2）截流材料的选择截流材料的选择要满足动水中抛投料稳定计算，初步选定5t的钢筋石笼，其适应流速4.5～5.5m/s。对于当量直径为d的石块，其计算稳定流速v：(2-10)式中d—石块化引为球体的当量直径，m；g—重力加速度，9.8m/s2；--水的容重，t/m3;--块石的容重t/m3;K—稳定系数，取0.9；V—稳定流速，m/s。钢筋石笼的当量直径d=1m，因此，截流材料可选用块石、钢筋石笼。（3）截流施工程序：戗堤的进占、龙口范围的加固、合龙、闭气。戗堤的进占龙口范围的加固合拢闭气图2.24截流施工程序56 2.7基坑排水在修建水利水电枢纽时，在围堰合龙、闭气后，就要排除基坑的积水和渗水。而过水围堰在每次过水后都要迅速排除基坑内的水，清除基坑内的泥沙，以进行主体工程的施工。基坑排水可分为：基坑的初期排水、施工期间的经常性排水。2.7.1初期排水在截流闭气后抽干基坑内积水，排水量应控制在基坑内的水降落在允许范围内，以保证围堰稳定，一般开始排水降速0.5～0.8m/d为宜，接近排干时可允许达1.0～1.5m/d。设计时采用0.8m/d，则具体计算如下：初期排水包括基坑内积水和排水过程中围堰渗水。参考实际工程的经验，按公式来确定。(2-11)式中Q---初期排水流量，m3/s；V---基坑的积水体积，m3；T---初期排水时间，s；地图上测得基坑下底长L1约105m，上水面长L2约137m，平均宽度为52m，基坑水深8m。所需要的时间T＝8÷0.8＝10dV=（L1+L2）÷2×BH=50336m3因此初设排水量为：Q=2088m3/h2.7.2经常性排水基坑抽干后，由于围堰渗水及各种降雨和各种用水，基坑内必须经常排水，保证施工能在干地上进行。具体计算如下：计算公式：Q＝Qj+Qq1、降雨量Qj取日最大降雨量q＝71.8mm/dQj=降水深×基坑面积＝16.3m3/h2、围堰渗流量QqQq＝qB式中q――围堰单宽渗流量取3.3×10－4m2/s56 B――围堰宽度由地形图测出为50mQq＝3.3×10-3×3600×52＝56.7m3/h总排水量Q=Qj+Qq=16.3+56.7=73.0m3/h2.7.3排水设备的选取1、初期排水设备的选择采用10sh－9型水泵扬程大于400m，抽水量q＝500m3/h，水泵数量N＝KQ初/qK――扩大系数取1.35，N＝1.35×2088/500＝6台，需留1台作为事故备用则共需7台10sh－9型水泵。2、经常性排水设备的选择N＝KQ/500＝1.35×73.0/500＝1台备用1台，需要2台因为在初期排水时已选用了7台10sh－9型水泵故在此可用初期排水时的水泵不必要另设水泵。2.8施工期排冰度汛、过冰措施（度汛标准、防护措施）坝体施工期的临时度汛标准，据标准SDJ12-78规定：土石坝洪水重现期为大于50年。过冰措施：有束窄河床排冰、导流建筑物排冰。2.9下闸蓄水.2.9.1下闸蓄水及下游供水根据工程施工进度安排工程开工后，确保下闸蓄水的安全，拟定在枯水时期下闸蓄水。下游供水解决下游生产、生活、生态的需水要求。在蓄水阶段向下游的供水设施，应尽量与正常运行的永久建筑物相结合。如不能与永久建筑物结合，必须设置临时供水设施时，可采用一下几种措施：1）利用水泵抽水或虹吸管向下游供水。2）坝下游河道有支流，可在支流取水，也可在下游建临时拦河坝蓄水，调节水位。有地下水源的，可打井供水。3）在封堵导流建筑的闸门上留孔或设临时旁通管等。56 主要工程量附表附表1一般石方开挖-100型潜孔钻钻孔单位：100m3项目单位工程量总数工长工时0.91454401308.96高级工工时1454400.00中级工工时7.814544011344.32初级工工时21.414544031124.16合计工时30.114544043777.44合金钻头个0.18145440261.79钻头100型个0.19145440276.34冲击器套0.0214544029.01炸药kg47.1714544068604.05火雷管个14.8814544021641.47电雷管个6.31454409162.72导火线m31.2614544045464.45导电线m81.07145440117908.21其他材料费%2214544031996.80风钻手持式台时2.251454403272.40潜孔钻100型台时2.381454403461.47其他机械费%1014544014544.00附表2混凝土泵入仓浇筑单位：100m3项目单位开挖断面（m2）工程量总数>100衬砌厚度（cm）50工长工时15.3146702244.51高级工工时25.6146703755.52中级工工时276.11467040503.87初级工工时194.31467028503.81合计工时511.31467075007.71混凝土m31031467015110.10水m355146708068.50其他材料%0.51467073.35振动器其1.1kw台时40.05146705875.34风水枪台时29.52146704330.58混凝土泵台时9.98146701464.07其他机械费%314670440.10混凝土拌制m31031467015110.10混凝土运输m31031467015110.1056 附表3平洞衬砌混凝土运输单位：100m3项目单位平洞段工程量总数运距200m增距100m工长工时146700高级工工时146700中级工工时146700初级工工时7041467010855.80合计工时7041467010855.80零星材料费%214670293.40V型斗车1.0m3台时91.64.81467013995.18电瓶机车5t台时7.60.7146701217.61移动胶带机500*100台时7.6146701114.92双筒绞车台时146700吊桶2m3台时146700其他机械费%146700附表4直墙圆拱形隧洞衬砌钢模台车单位：100m2项目单位衬砌后断面面积（m2）工程量总数217.96工长工时4.614670674.82高级工工时30.9146704533.03中级工工时39146705721.30初级工工时19.6146702875.32合计工时94.11467013804.47钢模台130~160t台时15.84146702323.73载重汽车15t台时0.11467014.67汽车起重机台时2.7214670399.02电焊机25kVA台时1.6314670239.12其他机械费%514670733.5056 附表5平洞石渣运输单位：100m3项目单位1m3斗车3.5m3矿车8m3梭车工程量总数运距200m增距100m运距200m增距100m运距200m增距100m工长工时1454400高级工工时9541454405817.60中级工工时18181714544024724.80初级工工时52423217214544024724.80合计工时79446238214544055267.20零星材料费%1111454401454.40风动装岩机0.26m3台时7.61454400立爪装岩机100m3/h台时43.41454404944.96斗车1.0m3台时100.85.61454400矿车3.5m3台时23.41.51454400梭车8m3台时80.714544012653.28电瓶机车5t台时6.30.77.80.580.714544012653.28其他机械费%3331454404363.2056 附表5自卸汽车运混凝土单位:100m3项目单位运距（km）工程量（m3）总数1工长工时146700.00高级工工时146700.00中级工工时13.8146702024.46初级工工时7.4146701085.58合计工时21.2146703110.04零星材料费%514670733.5自卸汽车8t台时9.18146701346.71附表6搅拌楼拌制混凝土单位：100m3项目单位搅拌楼容量（m3）工程量（m3）总数4*3工长工时0.51467073.35高级工工时0.51467073.35中级工工时4.114670601.47初级工工时5.514670806.85合计工时10.6146701555.02零星材料费%514670733.5搅拌楼台时0.591467086.53骨料系统组时0.591467086.53水泥系统组时0.591467086.5362 附表7土料运输工程单位：（100m3）项目单位运距（km）工程量（m3）总数12工长工时2054480.00高级工工时2054480.00中级工工时2054480.00初级工工时2.32.32054484725.30合计工时2.32.32054484725.30零星材料费%222054484108.96装载机5m3台时0.430.43205448883.43推土机88kw台时0.220.22205448451.99自卸汽车25t台时2.883.612054485916.90附表8自行式凸块振动碾压实单位：100m3项目单位干密度（kN/m3）工程量（m3）总数>16.67工长工时2054480.00高级工工时2054480.00中级工工时2054480.00初级工工时21.220544843554.98合计工时21.220544843554.98零星材料费%1020544820544.80凸块振动碾13.5t组时0.992054482033.94推土机74kW台时0.52054481027.24蛙式打夯机2.8kW台时12054482054.48其他机械费%12054482054.4862 附表9主要材料序号名称单位总量1合金钻头个261.792钻头100型个276.343冲击器套29.014炸药kg68604.055火雷管个21641.476电雷管个9162.727导火线m45464.458导电线m117908.21附表10隧洞工程劳动力序号名称单位总量1工长工时4301.642高级工工时14106.153中级工工时84920.224初级工工时99976.325合计工时203377.68附表11围堰工程劳动力序号名称单位总量1工长工时02高级工工时03中级工工时04初级工工时48280.285合计工时48280.2862 附表28主要机械设备序号施工类别设备名称规格型号单位总量序号施工类别设备名称规格型号单位总量一隧洞工程　　　　17　混凝土泵　台11　钢模台车>160t台2二围堰工程　　　　2　载重汽车15t台11　湿地推土机120kW台43　汽车起重机　台12　装载机2m3台44　电焊机25kVA台43　振动碾BW-75台45　V型斗车1.0m3台64　切缝机55kW台16　电瓶机车5t台15　平仓振捣机40kW台17　移动胶带机500*100台16　冲洗机PS6.3台18　风钻手持式台47　高压冲毛机GCHJ50台19　潜孔钻100型台48　搅拌楼　台210　立爪装岩机100m3/h台29　自卸汽车8t台811　梭车8m3台510自卸汽车25t台1512　电瓶机车5t台511　凸块振动碾13.5t台213　挖掘机6.0m3台212　推土机88kW台414　推土机88kw台113　蛙式打夯机2.8kW台515　振动器1.1kw台414　刨毛机　台116　风水枪　台2　　　挖掘机　6.0m3　台　262 附表12施工进度表626262 62参考文献[1]水利电力部水利电力建设总局，水利水电工程施工组织设计手册，第一、二卷，北京：中国水利水电出版社，2008.11[2]黄自瑾主编.农田水利施工（第三版）.北京：中国水利水电出版社，2005.7[3]袁光裕主编.水利工程施工.北京：中国水利水电出版社，1980.6[4]水电水利工程模板施工规范（DL/T5110-2000）.北京：中国电力出版社，2001[5]水电水利工程施工总布置设计导则（DL/T5192-2004），北京：中国电力出版社，2004[6]水电水利工程施工导流设计导则（DL/T5114-2000），北京：中国电力出版社，2001[7]颜宏亮，于雪峰主编.水利工程施工,郑州：黄河水利出版社，2009.9[8]水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004），北京：中国水利水电出版社，2004[9]中华人民共和国水利部，水利建筑工程概算定额（上、下册），郑州：黄河水利出版社，2002.6[10]中华人民共和国水利部，水利建筑工程预算定额（上、下册），郑州：黄河水利出版社，2002.6[11]张清文，黄森开，水利水电工程施工组织设计实务，北京：中国水利水电出版社，2007[12]宓永宁，娄宗科编，建筑材料，北京：中国农业出版社，2006.8[13]水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001），北京：中国电力出版社，2002[14]肖焕雄主编.水利工程施工分册，北京：中国水利水电出版社，20046264 大学学习简介我是石河子大学水利建筑工程学院农业水利工程专业的07（1）班的一名学生，在大学的时间里对农业水利工程的专业课程进行了学习，所学的课程有：理论力学、结构力学。材料力学、水力学、土力学、工程水文学、水工建筑物、水电站、土壤农作学、水利工程概预算、环境保持等课程，同时也进行了相关的课程设计，各个专业课都取得了较好的成绩，特别是相关的课程设计的成绩很不错。大学最后学期的毕业设计有使我对农业水利的所学知识的运用由所锻炼，增强了我的实际工作能力减小了我在实际工作情况的适应时间，我相信我能很好的胜任工程设计的相关工作。大二大三的暑假我们在三峡、葛洲坝、红山嘴电厂等水利工程枢纽进行了实习。对我们的专业有了跟系统的了解，对水利工程的建设和作用以及相关的各方面的影响有所认识，深感作为一名水利工程专业人员的重要性。大学的学习生涯就要结束了，我们要步入社会进行实际的工作和建设。感谢大学对我的塑造我会用所学的知识来实现自己作为一名水利专业人员的价值。二零一一年五月二十日64 感谢信大学的毕业设计就要结束了，在这设计期间有了老师的的细心指导和关心才能使我们的毕业设计顺利的进行。在整个毕业设计中得到了刘老师和李老师的细心指导，在此向以上老师表示崇敬的感激。感谢老师在百忙之中每天都会抽出时间来指导我们，对我们的问题不厌其烦的一一解答，也对我们我们的设计提出了一些建议，提高我们的独立思考和创新性。在设计的过程中不仅又让我们重新对书本专业知识进行了复习和加强运用的能力，也对我们的设计经验和课本上学不到的知识得以学习。实现了知识从课本到现设运用的过程，让我们受益匪浅。这次的毕业设计使我对农业水利的所学知识的运用由所锻炼，增强了我的实际工作能力减小了我在实际工作情况的适应时间，我相信我能很好的胜任工程设计的相关工作。但也存在相关的不足之处，包括进度缓慢、设计的总体规划和全面考虑不足，计算说明书写的不够详细等，在此请老师多多指正给出合理的建议和要求，以帮助我们不断的提高，不断地进步。相信通过这次的毕业设计能是我在以后的工作中发挥和适应的跟好更快。再次衷心的感谢各位老师的细心指导和帮助。此致敬礼二零一一年五月二十日64