毕业设计 混凝土重力坝设计计算书

'华北水利水电学院毕业设计摘要陵江水利枢纽工程是位于陵江上的Ⅰ级建筑物，由厂房段坝段、溢流坝段大孔口溢流坝段、深孔溢流坝和坝后厂房等组成。装机容量90万千瓦（6×15万千瓦），它是一项具有防洪、发电、灌溉、航运和养殖等综合效益的改革大自然的伟大工程。本次的设计的内容包括施工导流和基础处理设计。在设计中，我们充分在地分析论证了枢纽处的地形地貌条件，水文地质情况，气象资料等，结合当地的施工条件，依据各类水利工程规范，初步拟定导流方式采用分段围堰法导流，其导流时段为全年导流。根据基本资料选定了导流标准为20年一遇洪水标准，通过定量计算，进行了导流方案的经济比较，选择导流方案为土石围堰、束窄的河床和导流底孔泄流；在导流建筑物的设计中，导流底孔采用矩形，在导流建筑物的施工中，通过各建筑物工程量的计算，确定了各类施工机械的类型及台数。在截流设计中通过截流水力计算，确定了在不同流速情况下各截流材料的粒径大小及其数量，在基坑排水设计中，通过各期排水量的计算，确定了各期的排水设备。在基础处理部分，运用钻孔爆破的方法开挖坝基，设计具体的爆破参数及其起爆网络.为提高坝基整体性，增强基岩承载力，并增加基岩密实性，减少通过基础表层岩石渗漏量，还需对坝基进行固结灌浆和帷幕灌浆，为此设计灌浆的布置方式和基本参数.关键词；水利枢纽，施工导流，基础处理-IV- 华北水利水电学院毕业设计AbstractTheLingjiangHydro-junctionProjectsareatIlevelandlocatedontheLingjiangRiver.Andtheprojectsarecomposedofthepowerplantdam,theoverflowdam,theoverflowdamwithbigorifices,theoverflowdamwithdeeporificesandthepowerhousebehinddam.Theinstalledcapacityisabout900,000kilowatts(6×15tenthousandkilowatts),anditisanitemwithsynthesisbenefits,suchasthefloodprevention,electricitygeneration,irrigation,shippingandcultivation.Itiscalledtobeagreatprojectfornaturereform.Thisdesignincludestheconstructiondiversionandthedesignforfoundationtreatment.Inthedesign,wehavefullyproventhekeypositionterrainlandformconditionintheplaceanalysis,thehydrologygeologysituation,andthemeteorologicaldataandsoon.Consideringthelocalconstructioncondition,therestsoneachkindofhydraulicengineeringstandard,wedrawuptheconductioncurrentwaythatistousethepartitioncofferdamlawconductioncurrentinitially,andtheconductioncurrenttimeintervalisperennialdiversion.Theconductioncurrentstandardis20-yearfrequencyflood,accordingtothebasicdocument.Throughthequantitativetermsandtheconductioncurrentplaneconomicalcomparison,theprogrammerfordiversionisembankmentcofferdam,contractedriverandthebottomorificeforreleases.Inthedesign,weusetherectanglediversionorificeinthediversion.Intheconstruction,wedeterminedthevarioustypesofconstructionmachineryandthenumberbythecalculationofworksofthe-IV- 华北水利水电学院毕业设计buildings.Intheclosureworkdesign,wedeterminedthedifferentparticlesizeandnumberofrivermaterialsthecurrentsituationthroughtheriverhydrocalculation.Inthereferencepitdrainagedesign,wedeterminedtheperiod’sdrainageequipmentthroughthedisplacementcalculationineveryperiod.Inbasicprocessingcomponent,theuseofblastbyboreholestoexcavatethedamfoundation.Blastingparametersandthespecificprofessionalnetworkarethemaintaskinthisdesign.Toenhancetheintegrityofthedamfoundation,andthebedrockbear,andincreasethedenseofthebedrock,andreduceleakagethroughthebasicsurfacerock,weneededtheconsolidationgroutingandthecurtaingroutingforthedamfoundation.Becauseofthereasonsabove,thispaperdesignedthelayoutandthebasicparametersofthegrouting.Keywords:hydraulicengineeringconstruction,theconstructiondiversion,foundationtreatment-IV- 华北水利水电学院毕业设计前言为使我们能把理论联系实际，加深对所学知识的理解和掌握，为正式踏上工作岗位投入实际水利工程的规划，勘测，设计，施工等。学校特意把大四下学期作为同学们毕业设计时期。根据学校安排，此次我所作的是实际工程：陵江水利工程施工导流与基础处理。水利工程施工是一门涉及面较广、学术性较强、内容组织结构联系较紧密的学科。通过对这次毕业设计使我把大学生活所学到的零散理论知识得到融会贯通，把书本上的理论知识用来解决实际问题，使自己的理论知识体系得到了升华。本次设计是在康迎宾和路志强的精心指导下，我们设计组的成员共同努力，完成了这次的毕业设计。本次设计的主要研究方面主要有：施工导流和基础处理。综合运用了<<水力学>>、<<水利工程施工>>、<<水工建筑物>>、<<水文学>>和<<大坝灌浆>>等各学科知识。本说明书共分八大章节，其中包括：陵江水利枢纽概况、施工导流、导流建筑物设计、导流建筑物施工、截流设计和基坑排水以及基础处理等内容。并对这几大方面分别作了不同程度的介绍。由于自身水平有限，设计中难免有些疏漏和不足之处，还望老师和同学们給予指正批评。编者李坡-IV- 华北水利水电学院毕业设计目　录1工程概况11.1枢纽地理概况11.1.1工场地及运输条件11.2水文气象11.2.1水文11.2.2气象21.3工程地质及水文地质41.4当地建筑材料51.4.1砂砾石料51.4.2粘性土料61.4.3块石料61.4.4木材61.4.5.工程量62施工导流设计92.1导流方式选择和导流时段划分92.1.1导流方式选择92.1.2导流时段的划分102.2导流设计标准和导流设计流量102.2.1导流设计标准102.2.2导流设计流量122.3导流方案的拟定122.4围堰堰顶高程的确定142.4.1.一期围堰高程的确定142.4.2二期围堰高程的确定173导流建筑物设计193.1导流底孔设计193.2围堰结构设计193.2.1一期围堰结构设计193.2.2二期围堰结构设计204截流设计214.1截流方案选择214.1.1截流方案的比较21 华北水利水电学院毕业设计4.1.2截流方式的选择214.1.3龙口位置的选择224.2截流日期和截流设计流量224.3截流水力计算234.3.1流水力计算的原理234.3.2戗堤高程确定244.3.2立堵截流材料的确定255基坑排水275.1一期排水量的估算275.1.1初期排水275.1.2经常性排水285.2二期排水量的估算315.2.1.初期排水315.2.2经常性排水315.3排水设备的选择325.3.1初期排水设备的选择325.3.2经常性排水设备的选择326围堰施工346.1一期围堰的施工346.1.1围堰工程量346.1.2围堰填料的选择346.1.3围堰工期346.2二期围堰的施工356.2.1围堰工程量356.2.2围堰填料的选择356.3围堰稳定分析356.3.1上游围堰的基本设计366.3.2稳定分析资料366.3.3渗流分析366.3.4稳定分析366.4围堰的拆除376.4.1上游围堰的拆除376.4.2下游围堰的拆除38 华北水利水电学院毕业设计7拦洪渡汛与封堵蓄水397.1拦洪渡汛397.1.1坝体拦洪时的导流标准397.1.2坝体拦洪渡汛措施407.2封堵蓄水417.2.1导流泄水建筑物的封堵417.2.2初期蓄水428基础处理448.1基础开挖448.1.1开挖程序的选择448.1.2坝基开挖方式448.1.3左岸坝基的开挖458.1.4右岸坝基的开挖498.1.5土石料平衡538.2基础灌浆538.2.1固结灌浆的设计和施工538.2.2固结灌浆的施工558.2.3帷幕灌浆设计和施工588.2.4帷幕灌浆施工608.3排水孔设计和施工648.3.1排水孔的位置和布设648.3.2排水孔的孔径、孔距和深度65结束语66参考文献67附录Ⅰ计算书68附录Ⅱ外文资料及翻译95 华北水利水电学院毕业设计1工程概况1.1枢纽地理概况1.1.1工场地及运输条件1.1.1.1施工场地陵江是里江的交流发源与风岭南麓,于江口市注入里江,全长1,700公里,流域面积154,000平方公里,年平均径流总量600亿立方米。陵江流域洪水灾害频繁而严重,受陵江洪水威胁的地区达15,000平公里,农田750万亩,人口400。.陵江流域拥有耕地6,000万亩,其中可以发展大型灌溉的约2,100万亩,现尚无现代化灌溉措施,农田用水无保证,作物产量低。陵江水力蕴藏丰富,仅干流部分即达300万千瓦.陵江航道在枯水期水深不足,险滩多,迫切需要改善。陵江水利枢纽工程位于华城县上游50公里,距江口市680公里,正处于陵江上、中游交界处，为河流出峡谷的末端。水库流域面积97，000平方公里，占流域总面积的63%。陵江枢纽属一等水利工程，装机容量90万千瓦（6×15万千瓦），它是一项具有防洪、发电、灌溉、航运和养殖等综合效益的改革大自然的伟大工程。1.1.1.2运输条件由坝址至华城,在勘探期间筑有50公里临时公路线,华城向东南至江口市,公路全长420公里,为单行线,设计行车强度200辆/昼夜。陵江水运由坝址至江口市全程687公里,其中下游的567公里,可全年通行200吨以下的驳船,其余部分由于浅滩阻塞,在枯水期运行能力微小。华城至江口市有全长450公里的国家铁路干线,该线可于陵江左岸引入工地。1.2水文气象1.2.1水文　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计根据枢纽附近测站较长时期观测资料统计的结果，坝址处多年平均流量为1，210立米/秒，年平均径流量约382亿立米。年径流分配不均匀，平均有65%集中在洪洪水期（7-10月），最大达75%。洪水期平均流量为2，300立米/秒，中低水期为616立米/秒。本流域径流主要由降雨形成，洪峰发生次数一般以9月份较多，最大洪峰流量据推算为50，000立米/秒（出现在1935年7月7日）。11月3日为枯水期，最小流量一般出现在1、2两月，但也有些年份出现在夏季。市实施最小流量为124立米/秒（1958年3月12日）。洪枯流量比达403。洪峰由暴雨形成，峰型一般高瘦，单峰突出，持续时间7-9天（1935年型），也有数峰连续，持续时间为40-50天（如1938年和1958年）。按照频率计算，坝址处全年最大瞬时流量值：千年一遇63，800立米/秒，二百年一遇为52，000立米/秒，百年一遇为47，000立米/秒，五十年一遇41，600立米/秒，二十年一遇为34，500立米/秒，十年一遇为28，800立米/秒。1.2.2气象1.2.2.1气温根据华城站1959-1989年的统计资料中知,多年平均气温为15.2℃,极端最高气温为40.4℃(1959年6月),极端最低气温为-14.3℃(1964年1月),日平均气温在0℃以下的为17天。表1-1华城站月平均气温及极端气温表(℃)项目月份月平均极端最高极端最低月平均最高月平均最低11.319.3-14.36.3-2.523.522.9-9.38.6-0.438.427.3-9.613.94.0415.634.81.321.711.3520.837.87.926.715.5626.040.412.032.120.6727.339.018.232.320.6826.338.215.331.022.8922.635.58.528.018.11016.533.32.522.511.1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计119.927.8-5.215.85.2123.821.8-7.99.20.2全年15.240.4-14.320.710.7表1-2华城站一年内各种日平均温度天数表温度≥30℃≥20℃≤5℃≤0℃≤-5℃平均1214976174最高23157923414连续最长天数7131531751.2.2.2.雨量:陵江流域平均雨量为700-1000毫米，大部分集中在7、8、9三个月。坝址下游华城站多年平均降雨量860.1毫米，发生在1935年7月。华城7-9月平均降雨量占全年降雨总量45.5%，坝址下游9公蔡湾站，1954年最急降雨量60毫米，历时一小时。其它有关资料见表3，表4和表5。表1-3各月降雨量分配表月份项目1234567月平均29.153.233.147.488.275.2182.1最大293.1275.5120.8189.0212.1147.5509.1最小2.008.616.529.140.532.8月份项目89101112全年月平均141.267.739.043.133.8860.1最大283.6148.379.5102.3105.0205.46最小84.216.612.0011.0/　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计表1-4各月降雨强度＞5毫米/小时不能施工天数统计月项目123456789101112全年＞5mm/小时00123354320023表1-5晴、云、阴雨数统计表月项目123456789101112全年晴天4.42.72.72.12.43.11.72.34.74.07.07.044云天12.312.010.614.112.913.99.711.411.712.111.011.0142.7阴天14.314.117.313.715.713.019.617.313.614.912.013.0178.4雨天7.98.710.910.411.19.015.014.47.79.48.17.4120.11.2.2.3.风力与风向陵江流域多年平均风力为8级，年平均风力为2级以下。最多风向：上游偏东;中游偏西北；下游偏东北。华城站最大风力为7级，平均为1.7级。1.3工程地质及水文地质　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计坝址区露的地层有原古代付片岩系及火成岩系，震旦纪灰岩及千枚状页岩，老第三纪红色岩系及第四纪沉积层。坝轴线右岸及河床部分为闪长岩及变质玢岩，左岸为辉绿岩，左岸为片岩。岩石风化剧烈，山脊上风化层平均厚20米。河床右边部分有数座礁岛；左边部分有深槽。在坝基范围内，深槽沿水流方向加深、加宽，最深处岩面高程为360米。河床沙砾石覆盖层深度为4-10米，局部深槽处最深达31米。覆盖层分为两部分，上部细砂层的渗透系数为30米/昼夜，下部砂砾石层在坝轴线上游的渗透系数为90米/昼夜，在坝轴线下游只有10米/昼夜。坝址附近地下水的埋藏深度一般为2-20米。地形较高处，埋藏较深，标高自400-470米。地下水一般依山坡流向低地。地下水对各种水泥均无侵蚀性。陵江水利枢纽位于峡谷尾端，左岸岸坡较陡平均约为34度，右岸岸坡较平缓，平均约为24度，岸坡坡顶高程在420-430米。河谷两岸切割剧烈，一般深度30-50米。坝轴线下游1公里即为峡谷出口，河面逐渐展宽，两岸地势亦趋平坦，形成良好的施工场地。1.4当地建筑材料1.4.1砂砾石料1.4.1.1金沙滩产区本区位于陵江右岸坝址下游1.5-6公里处，有平均厚度为3.54米的粉沙覆盖层（最厚为8米）。粉沙细度模数平均为1.18。覆盖层及以下的砂砾石合物中，砂子细度模数一般在1.9以下，10厘米以上的砾石甚少。1.4.1.2下游河床产区本区位于陵江左岸河床中，上距坝轴线约0.7-4公里，高程在390米以下，枯水期露出水面。砂子细度模数平均2.3，含泥量小于2%，每母含量一般小于0.5%。根据水文资料分析，在洪水期的7-9月，以上两产区附近的河床水流速大于2.5米/秒。带有砂驳的拖船轮在这种流速情况下难以行驶，停靠码头也有困难，这对料场开采是不利的。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计表1-6天然建筑材料主要产地及储藏量编号产地与坝址距离（公里）材料类别储量（万立米）1金沙滩1.5-6砂砾石9832下游河床0.7-4砂砾石19013蛇营1-4粘性土料1414红岭0.5-2粘性土料1115梅林0.6-3粘性土料1616仙人山1-2.2块石料7657溪河玉山5-7块石料44891.4.2粘性土料蛇营土区位于坝址下游左岸，地形平坦宽阔，地面高程399-408米。土料分布较有规律，土层厚度为7-12米，自西向东逐渐增厚。红岭土区位于坝址上游右岸，料场呈条形，平行于陵江，分布在二级侵蚀型阶地上，上层自西向东由薄变厚。上层厚度5-8米。地面高程为420-440米。梅林土区位于坝址下游右岸，地层丘陵起伏，地面高程为399-425米，土层厚度5-10米。1.4.3块石料溪河玉山石料区，位于陵江支流榕江右岸。岩石为石灰岩，质坚而脆，抗击力弱。岩石风化层厚1-5米，平均3米。剥离层厚小于2米。仙人山石料区，位于坝址上游，陵江右岸。岩石为辉绿岩。剥离层为强风化辉绿岩，风化层厚在20米以上，剥离层远较溪河玉山料区为大。1.4.4木材陵江上游地区松木贮量约206万立方米，杉木36万立方米，但目前尚未大量开伐，不能满足施工的大量需升船机的简述1.4.5.工程量河床大坝基础固结灌浆4，240米河床大坝帷幕灌浆7，200米　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计连接坝段基础固结灌浆两岸各2，020米连接坝段帷幕灌浆两岸1，920米连接坝段土石方填筑两岸各50万立米上石坝清基右岸28.4万立米左岸24.7万立米土石坝基础灌浆右岸4，950米左岸6，690米土石坝回填右岸130.8万立米左岸237.7万立米水电站厂房混凝土14.1万立米开关站土石方开挖6万立米开关站混凝土1万立米通航建筑物土方开挖31万立米石方开挖88万立米混凝土14.4万立米表1-7混凝土大坝基础土石方开挖工程量部位右岸连接段深孔段大孔口段堰顶溢流段厂房段左岸连接段工程量（万立米）216.06.8143028　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计表1-8大坝混凝土工程量高程（万立米）右岸连接段深孔段大孔口段堰顶溢流段厂房段左岸连接段合计47900000004695.063.103.200.903.302.2617.8245910.206.206.201.807.004.6436.0444916.959.808.504.8011.308.0259.3743925.8114.2012.009.5016.5012.6490.6542936.7817.4016.8015.3022.7018.49127.4741948.3220.9021.1022.1029.3025.57167.2940953.4328.4028.2031.7037.0029.50208.2339953.8736.8035.9042.8047.0030.62246.9938953.8744.4043.8053.9060.0031.32287.2937953.8747.3050.6064.2073.7031.32320.9937453.8749.1051.9066.9073.7031.32326.7936953.8749.1051.9069.7073.7031.32329.5036453.8749.1051.9071.2073.7031.32331.09　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计2施工导流设计施工导流的基本方法大体上可分为两类：一类是分段围堰法导流，水流可通过束窄的河床、坝体底孔、缺口或明槽等往下游宣泄；另一类是全段围堰法导流，水流通过河床外的临时或永久的隧洞、明渠或河床内的涵管等往下游宣泄。2.1导流方式选择和导流时段划分2.1.1导流方式选择目前，大多数工程常用的导流方式主要有全段围堰法和分段围堰法。由于全段围堰法是主河道被围堰一次拦断，水流被导向旁侧的泄水建筑物。分段围堰法是将河床围成若干个干地施工基坑，分段进行施工。2.1.1.1定性分析导流方式本水利枢纽位于河流出峡谷的末端，左岸岸坡较陡平均约为34度，右岸岸坡较平缓，平均约为24度，岸坡坡顶高程在420-430m。河谷两岸切割剧烈，一般深度30-50米。坝轴线下游1公里即为峡谷出口，河面逐渐展宽，两岸地势亦趋平坦，形成良好的施工场地。另陵江水利枢纽河床比较宽阔，区附近都为峡谷地区且岩石分化节理差，河面宽1211m，且该河流有通航要求，所以，宜采用分段围堰法。2.1.12定量分析导流方式河谷形状系数可在一定程度上综合反映地形、地质等因素。若该系数小，则表明河谷为窄深型，岸坡陡峻。一般来说，岩石是坚硬的；否则，岸坡不可能是陡峻的。水文条件也在一定程度上与河谷形状系数有关。河谷形状系数作为地形条件的定量指标，其定义为坝体周边长度与最大坝高之比。对于混凝土坝枢纽，当河谷形状系数小于6.5，导流流量小于5900m3／s时，宜采用隧洞导流，否则，宜采用分期导流。影响导流方式选择的因素很多，但坝型、水文及地形条件是主要因素。本工程通过坝体剖面的尺寸测量计算,其河谷形状系数大于6.5。由于在较宽河谷宜采用分期导流，因此可确定其导流方式为分段围堰导流。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计2.1.2导流时段的划分导流时段的划分主要与河道水文特性、枢纽类型、导流方式、施工总进度及工期等有关。从施工角度对全年流量变化过程线所划分出的水文时段，是划分导流时段的基本依据，其目的是研究降低设计流量的可能性与合理性。对导流设计流量的确定而言，导流时段划分主要是指枯水期施工时段的选择，或围堰挡水时段的选择。为了尽量减小导流建筑物的规模，又尽可能争取较长的基坑干地施工时间，因此在导流时段的划分时，除了认真研究河道水文特性外，还应着重分析围堰挡水期内的基坑工作量与施工控制性进度。一般来说，枯水期应确保正常施工，中水期也是应当争取的。从施工角度划分的水文时段，往往只有洪、枯之分。由于本工程工程量大，施工条件复杂，考虑到分时段导流可能出现汛期基坑淹没影响整个工期，或导流建筑物标准定的太高，造成不必要的资源浪费，故导流时段采用以全年导流为标准。第一时段：一期围堰挡水，束窄河床导流，进行第一期基坑内的工程的施工。第二时段：二期围堰挡水，底孔泄流和坝体缺口泄流，进行第二期基坑内的工程的施工。第三时段：大坝挡水，坝体缺口上升，临时底孔封堵，大坝泄水孔泄流。2.2导流设计标准和导流设计流量2.2.1导流设计标准导流设计流量的大小，取决于导流设计洪水的频率标准，通常也简称为导流设计标准。施工期可能遭遇的洪水，是一个随机事件。如果标准太低，不能保证施工安全，反之，则使导流工程设计规模过大，不仅导流费用增加，而且可能因其规模过大而无法按期完成，造成工程施工的被动局面。因此，导流设计洪水标准的确定，实际上就是要在经济性与所冒风险大小之间加以抉择。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计本次设计采用的导流标准，按现行规范《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004，根据导流建筑物的保护对象、失事后果、使用年限和工程规模等指标，依据导流建筑物的级别划分确定本工程导流建筑物的级别为Ⅳ级，根据导流建筑物洪水标准划分确定其洪水重现期为20年一遇，频率为P=5%。表2—1导流建筑物级别划分级别保护对象失事后果使用年限（年）围堰工程规模堰高(m)库容(亿m3)Ⅲ有特殊要求的Ⅰ级永久建筑物淹没重要城镇、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期及第一台机组发电，造成重大灾害和损失。＞3＞50＞1.0ⅣⅠ、Ⅱ级永久建筑物淹没一般城镇、工矿企业，或影响工程总工期及第一台机组发电而造成较大经济损失。1.5~315~500.1~1.0ⅤⅢ、Ⅳ级永久建筑物淹没基坑，但对总工期及第一台机组发电影响不大，经济损失较小。＜1.5＜15＜0.1表2—2导流建筑物洪水标准划分导流建筑物类型导流建筑物级级别ⅢⅣⅤ洪水重现期(年)土石50~2020~1010~5混凝土20~1010~55~3一期导流建筑物：一期导流建筑物横向围堰和纵向围堰为土石围堰。由于领奖地区土石料丰富，可以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计就地取材，本设计采用不过水土石堰，由于陵江水利枢纽系一等工程，主要建筑物为一级建筑物，可确定围堰级别Ⅳ级。初步设计为Ⅳ级导流建筑物，导流建筑物洪水标准为20~10，采用20年一遇的洪水标准，洪水流量为34500m3/s。二期导流建筑物：二期导流建筑物包括横向石围堰、纵向混凝土围堰和导流底孔。由于陵江水利枢纽系一等工程，主要建筑物为一级建筑物，同时为了保证在二期工程结束之后电站可以仅早发电。不过水土石堰设计为Ⅲ级导流建筑物，导流建筑物洪水标准为50~20，采用20年一遇的洪水标准，洪水流量为34500m3/s。2.2.2导流设计流量根据导流时段及导流标准结合本水利枢纽流域水文资料，可确定其导流设计流量为：一期导流设计流量：Q=34500m3/s。二期导流设计流量：Q=34500m3/s。2.3导流方案的拟定选择导流方案，必须根据工程的具体条件，拟定几个可行方案，进行全面分析比较。不仅前期导流，对中、后期导流也要作全面的分析，由于施工导流在整个过程中属于全局性和战略性的决策，分析导流方案时不能仅仅变化情况，枯水期的长短，汛期洪水的延续时间等均直接影响导流方案的选择。一般来说，对于河床宽、流量大的河流，宜采用分段围堰法导流，对于水位变化大的山区河流，可采用允许基坑淹没的导流方法，在一定时期内通过过水围堰和基坑来宣泄洪峰流量。在工程施工过程中，不同阶段可以采用不同的施工导流方法和挡水泄水建筑物。不同导流方法组合的顺序，成为导流程序。导流时段的划分与河流的水文特征、水工建筑物的布置和型式、导流方案、施工进度有关，这种由不同导流时段不同导流方式的组合，成为导流方案。导流方案的选择，须根据工程的具体条件，拟定几个可行性的方案，进行全面的分析比较。分析导流方案时不仅从导流工程造价来衡量，还须从施工进度、交通和施工场地布置、主体工程量与造价及其它国民经济的要求等进行全面的经济与技术比较。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计最优导流方案，一般体现在以下几个方面：⑴整个枢纽工程施工进度快、工期短、造价低、尽量压缩前期投资、尽快发挥投资效益。⑵主体工程施工安全、施工强度均衡、干扰小、保证施工主动性。⑶导流建筑物简单易行、工程量低、造价低、施工方便。⑷满足国民经济各部门要求。陵江水利枢纽根据地形地质水文等条件初步拟定导流方案如下：方案一：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，溢流坝段设导流底孔和缺口泄流方案二：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，明渠导流。各方案分析论证：方案一：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，溢流坝段设导流底孔和缺口泄流。土石围堰便于就地取材，经济，围堰的拆除与兴建快捷，由导流底孔泄流。因此工程中采用的相对普遍。方案二：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，明渠导流。在本设计中，由相应的地形图，陵江水利枢纽位于峡谷尾端，左岸岸坡较陡平均约为34度，右岸岸坡较平缓，平均约为24度，岸坡坡顶高程在420-430米。可以看到不适宜开挖明渠导流。修筑不过水的土石围堰，它能充分利用当地材料，且可以在有覆盖层的河床上修建，是水电工程中采用最为广泛的一种围堰形式。并且不过水土石围堰堰高较高，汛期对主体工程的施工影响相对过水围堰来说较小。施工进度易于控制，施工质量可达到设计要求。通过以上条件的比较，暂定采用方案一：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，溢流坝段设导流底孔和和坝体缺口泄流。2.4围堰堰顶高程的确定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计2.4.1.一期围堰高程的确定初期的导流标准选用的20年一遇,由水文气象资料知道20年一遇的洪水流量为34500m3/s,该流量下所对应的水位为400.2m，在图纸上量的与此水位对应的河床宽度为B1=561m。本设计采取的思路是先利用围堰围住左岸（主要是对左岸的连接坝段，厂房坝段和溢流坝段的施工），对左岸进行第一期的施工，利用此围堰所束窄的平均河床宽度为B2=344m2.4.1.1.河床束窄程度选择纵向围堰位置，实际上就是要确定适宜的河床束窄度。束窄度就是天然河流过水面积被围堰束窄的程度，一般可用下式表示K式中K—河床束窄程度，简称束窄度，%—围堰和基坑所占据的过水面积，m2；—天然河床的过水面积，m2。河床束窄度计算如下：A2=344×（400.2－390）=3590.4m2A1=561×（400.2－390）=5722.2m2K=3590.4/5722.2×100%=60.7%由经验知，河床的束窄度只要能够控制在40%～70%之间便符合要求，根据计算结果可知该河床的束窄度在此范围内。2.4.1.2.束窄河床导流水力计算⑴束窄河床的最大平均流速vc式中——束窄段床的平均流速，m/s；Q——导流设计流量，m3/s；ε——侧收缩系数，单侧收缩时采用0.95，两侧收缩时采用0.90。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计束窄河床的平均流速Vc计算如下：m3/s⑵水位壅高△z计算由于围堰将河床束窄，破坏了河流原来的水流状态，在束窄段前产生水位壅高,其壅高值可由下式估算：式中：Q—导流设计流量A1—原河床的过水面积Z—壅高，m;—原河床断面平均流速；—束窄河床的最大平均流速；G—重力加速度；φ—流速系数，随围堰的平面布置形式而定；当其平面布置为矩形时，为梯形时，φ=0.80～0.85；有导流墙时，φ=0.85～0.90；围堰束窄河床后，在束窄段前产生水位壅高Z,计算如下：；φ=0.75～0.85；=15.972/(0.82×2×9.81)-5.972/(2×9.81)=18.5(m)堰顶高程的决定，取决于导流设计流量及围堰的工作条件。下游围堰的堰顶高程由下式决定：Hd＝ｈd＋ｈa＋δ式中Hd——下游围堰堰顶高程，m；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计ｈd—下游水位高程，m；可以直接由原河流水位流量关系曲线中找出；ｈa—浪高，m；δ一围堰的安全超高，m；一般对于不过水围堰可按表1-3确定，对于过水围堰可不予考虑。上游围堰的堰顶高程上游围堰的堰顶高程由下式决定：Hu＝ｈd＋Z＋ｈa＋δ式中Hu—上游围堰堰顶高程，m；Z—上下游水位差，m；其余符号同式上式必须指出当围堰要拦蓄部分水流时，则堰顶高程应通过水库调洪计算来确定。纵向围堰的堰顶高程，要与束窄河段宣泄导流设计流量时的水面曲线相适应。因此，纵向围堰的顶面往往作成阶梯形或倾斜状，其上游部分与上游围堰同高，下游部分与下游围堰同高。Hu=hd+ha+δ+zHd=hd+ha+δ已知坝址处风向为东北风，本设计一期先围左岸，鼓无风区长度，由官厅水库公式计算：hc=0.0076v(-1/12)[(g/vo2)(1/3)]vo2/（2×g）=0l=0.331v(1/2.15)[(gD/vo2)(1/3.75)]vo2/（2×g）=0hz=πhc2/l=0ha=0其中hd—下游水位高程400.2mha—波浪爬高hc—波高L—波长hz—波浪中心线至计算静水位的高度δ—安全超高取0.5m按《水利水电工程组织设计规范》（SL303—2004）(以下简称《规范》)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计可查得下表表2-2不过水围堰堰顶安全超高下限值（m）围堰型式围堰级别土石围堰0.70.5ⅢⅣ～Ⅴ混凝土围堰0.40.3一期土石围堰为Ⅳ,安全超高取0.5m由此可知：Hd=400.2+0.5=400.7mHu=400.2+18.5+0.5=419.2m上游围堰高：34.2m下游围堰高：15.2m2.4.2二期围堰高程的确定2.4.2.1上游围堰堰顶高程的确定由调洪计算可知，详细过程见计算书，第118时水库水位Z=421.25m，Q=28200m3/s，q=26400m3/s；第124时日水库水位Z=421.1m，Q=25550m3/s，q=26150m3/s。按水库调洪原理，当qmax出现时，一定有q=Q，此时，Z、V均为最大值，显然qmax出现在第112时与118时之间经过绘图知：洪峰出现在117时左右，有q=Q=26500m3/s，Z=422.3m经调洪计算可确定上游最高水位为，Z=422.3m，详细计算见计算书，堰顶高程根据正常运行或非常运行时的静水位加上相应的安全超高值d来确定,即：Zu=Z＋d本设计二期围堰级别为3级，按《规范》可查得，安全超高值为0.7m，则：由此可确定二期围堰高程如下：上游围堰高程：421.3+0.7=422m上游围堰高：422-390=32m　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计2.4.2.2下游围堰堰顶高程的确定由坝体缺口和底孔的最大下流量Q=26300m3/s，查下游水位~流量关系曲线可有下游水位为398.1m,可确定，下游围堰高程：398.1+0.7=398.8m，下游围堰高398.8-390=8.8　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计3导流建筑物设计3.1导流底孔设计本设计底孔采用方形,孔口布置见下表:表3-1坝段28293031323334底孔尺寸（米×米）4×84×84×84×84×84×84×8底孔数量（个）2222222底孔高程（米）38838838838838/8388388未完建坝面高程（米）400400400400400400400由水力计算可知，14个底孔不能满足泄洪要求，需要在益流坝段留有二个缺口，高程为400米，宽度分别为65米。3.2围堰结构设计3.2.1一期围堰结构设计上游土石围堰的结构形式为粘土心墙围堰。堰高34.2米，心墙顶宽2米，上游迎水面坡比为1:2.0下游坡比为1：2.0，心墙上、下侧坡比均为1：0.3，围堰顶宽5m，心墙部分顶宽为2，心墙底开挖深度为10.0m。下游土石围堰的结构形式为粘土心墙围堰。堰高15.2米，上游迎水面坡比为1:2.0下游坡比为1：2.0，心墙上、下侧坡比均为1：0.3，围堰顶宽5m，心墙部分顶宽为2，心墙底开挖深度为10.0m。详细下表3-2上游围堰下游围堰堰顶高程m419.2400.7堰顶宽m55上下游坡面比1：21：2堰前水深m34．215.2心墙顶高程m418.7400.2心墙顶宽m22心墙上下游面坡比1：0.31：0.3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计3.2.2二期围堰结构设计上游土石围堰的结构形式为粘土心墙围堰。堰顶高程422米，上游迎水面坡比为1:2.0，下游坡比为1：2.0，心墙上、下侧坡比均为1：0.3，戗堤上、下游侧坡比均为:1:2.0，心墙部分顶宽为2米，心墙底开挖深度为10.0m。下游土石围堰的结构形式为混凝土心墙围堰，下游围堰高程398.8米，上游迎水面坡比为1:2.0，下游坡比为1：2.0，心墙部分顶宽为2米。，3.3.控制性进度计划编制控制性施工进度，首先要选定关键性工程项目，根据工程特点和施工条件，拟定关键性工程项目的施工程序。确定关键工程考虑当地的自然条件、主体建筑物的施工特点、主体建筑物的工程量等条件。控制性进度计划，应列出施工进度指标的主要工程项目，应显示工程的开工、、流、各项主界体工程的施工程序和开工、完工日期从资料分析可知，陵江水利枢纽的关键性工程为导流工程与河床坝段的浇筑工程，混凝土浇筑量为368万立方米，根据《水利水电工程施工组织设计手册1施工规划》P641-2-1，当混凝土坝的坝体方量为300~400万m3时，总工期为8~9年，准备工期1.5~1.2.主要工期5~5.5，完建期1.5~2。本工程初步拟订工期为8.5年，准备工期1.5年，主要工期5.5年，完建期1.5年。根据经验以及大量查阅水利方面的资料，并结合此工程的实际情况，得出控制性进度计划见下表。表3-3施工控进度表工程项目工期历时（月）准备工作2007.5.1-2008.10.3118一期围堰工程2008.11.1-2009.1.313一期开挖工程2009.2.1-2009.4.303一期混凝土坝段浇注2009.5.1-2011.8.3128二期围堰工程2011.11.1-2012.1.303二期开挖工程2012.2.1-2012.3.302二期混凝土坝段浇注2012.4.1-2014.2.2923结束工作2014.3.1-2015.8.3118最终本工程的工期为98个月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计4截流设计4.1截流方案选择在施工导流中，截断原河床水流，最终把河水引向导流泄水建筑物下泄，在河床中全面开展主体建筑物的施工，这就是截流。一般说来截流施工的过程为：先在河床的一侧或两侧向河床中填筑截流戗堤，这种向水中筑堤的工作叫做进占。戗堤填筑到一定程度，把河床束窄，形成了流速较大的龙口。封堵龙口的工作称为合龙。在合龙开始以前，为了防止龙口河床或戗堤端部被冲毁，须采取防冲措施对龙口加固。合龙以后，龙口部位的戗堤虽已高出水面，但其本身依然漏水，因此须在其迎水面设置防渗设施。在戗堤全线上设置防渗设施的工作叫闭气。所以，整个截流过程包括戗堤的进占、龙口范围的加固、合龙和闭气等工作。截流以后，再在这个基础上，对戗堤进行加高培厚，修成围堰。4.1.1截流方案的比较河道截流的基本方法有：立堵法，平堵法，立平堵法，平立堵法，下闸截流以及定向爆破截流等多种方法。比较常用的方法是立堵法和平堵法。4.1.1.1立堵法截流立堵法截流是将截流材料，从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。截流材料通常用自卸汽车在进占戗堤的端部直接卸料入水，不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备工作比较简单，费用较低。4.1.1.2平堵法截流平堵法截流事先要在龙口架设浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口全线从浮桥或栈桥上均匀地逐层抛填截流材料，直至戗堤高出水面为止。但在通航河道上，龙口的浮桥或栈桥会碍航。4.1.2截流方式的选择　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计由基本资料知：该坝址区的工程地质为河床沙砾石覆盖层深度为4～10米，局部深槽最深处最深达31米。覆盖层分为两部分，上部细沙层的渗透系数为30米/昼夜，下部沙砾石层在坝轴线上游的渗透系数为90米/昼夜，在坝轴线下游只有10米/昼夜，并由于龙口宽度较宽。基于以上分析，在本设计中对于本工程选用立堵法作为最终的截流方案。虑到戗堤将作为土石围堰的一部分，又土石围堰采用粘土心墙围堰，根据填筑材料的填筑压实特性，将截流戗堤布置在土石围堰的上游侧，距心墙之间留有一定的距离。4.1.3龙口位置的选择龙口位置的选择对截流工作顺利与否有密切关系。选择龙口位置时要考虑下述一些技术要求：⑴一般说来，龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流顺直，使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。⑵龙口应选择在耐冲刷河床上，以免截流时因流速增大，引起过分冲刷。如果龙口段河床覆盖层较薄，则应清除；否则，应进行护底防冲。⑶龙口附近应有较宽阔的场地，以便布置截流运输路线和堆放截流材料。从地质条件考虑，该地区坝址河床沙砾石覆盖层深度为4-10米，局部深槽处最深达31米。因此坝区的河床抗冲刷能力满足要求。在初设阶段，考虑到施工日期的节约，施工环节的压缩，在地基开挖过程中的开挖料可直接堆放在截流戗堤进占部位，又考虑到汛末的可能洪水的行洪问题，龙口位置可初步布置在河槽主流方向。4.2截流日期和截流设计流量截流日期的选择，应该是既要把握截流时机，选择在最枯流量时段进行；又要为后续的基坑工作和主体建筑物施工留有余地，不致影响整个工程的施工进度。在确定截流日期时应考虑以下要求。⑴截流以后，需要继续加高围堰，完成排水、清基、基础处理等大量基坑工作，并应把围堰或永久建筑物在汛期前抢修到一定高程以上。为了保证这些工作的完成，截流日期应尽量提前。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计⑵在通航的河流上进行截流，截流日期最好选择在对航运影响最小的时段内。因为截流过程中，航运必须停止，即使船闸已经修好，但因截流时水位变化较大，亦须停航。⑶在北方有冰凌的河流上，截流不应在流冰期进行。因为冰凌很容易堵塞河道或导流泄水建筑物，壅高上游水位，给截流带来极大困难。此外，在截流开始前，应修好导流泄水建筑物，并做好过水准备。如清除影响泄水建筑物运用的围堰或其它设施，开挖引水渠，完成截流所需的一切材料、设备、交通道路的准备等。据上所述，截流日期一般多选在枯水期初，流量已有明显下降的时候，而不一定选在流量最小的时刻。从坝址水文资料可知，该区每年6月份即进入汛期，到10月份结束，结合陵江水利枢纽实际情况，截流日期选在枯水季节11月初，其设计流量采用截流时期内重现期10年，月平均流量1170m3/s，此时，对应下游水位为392.2。4.3截流水力计算4.3.1截流水力计算的原理在截流过程中，上游来水量，也就是截流设计流量，将分别经由龙口、分水建筑物及戗堤的渗漏下泄，并有一部分拦蓄在水库中。截流过程中，若库容不大，拦蓄在水库中水量可以忽略不计。对于立堵截流，作为安全因素，也可以忽略经由戗堤渗漏的水量。这样截流时的水量平衡方程为：式中—截流设计流量，—分水建筑物的泄流量，—龙口的泄流量可按宽顶堰计算，。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计4.3.2戗堤高程确定由Q=1170，通过查坝址处水位~流量关系曲线，有下游水位Z=492.2即有下游水深h=2.2，设计流量全部底孔下泻时，水深H=3.6,考虑到安全超高的影响，上游戗堤为4.6，下游戗堤高3.2m,着立堵龙口宽度的缩窄，龙口流量和泄水建筑物的分流量都在随时间而变化水力平衡方程：其中：其中：：淹没系数　查＜水力学＞上册表8-2　　：流量系数　0.32~0.385，本工程取。　　　：龙口平均过水宽度，　：龙口上游水头　，当时，查坝址水位流量关系曲线可知：下游水位＝492.2m下游水深：故下游戗堤的高度为：H=2.2+1=3.2m若的来水量全部底孔泄流，底孔进口以上水位可由下式故上游戗堤的高度为：H=3.6+1=4.6其中：为安全超高。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计4.3.2立堵截流材料的确定对立堵截流，不同的抛投方式及抛投材料，稳定系数是不同的，本工程中采用的主要截流材料是块石，与之相对应的稳定系数取，计算出的块体重量在乘以1.5为设计采用的块体重量。按下式计算：其中：：块石容重，一般块石在2.65~2.7t/m3,取；：水的容重，取；：块石折合圆球直径，。截流设计分区图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计表4-1截流材料计算表B（m）vmax（m/s）块体半径D（m）块体重量G（t）设计重量G设（t）1001.930.1540.00510.0015252.040.1720.00710.0028202.450.2490.02150.004815.752.650.2900.03410.0113102.820.3280.04930.0739552.930.3540.06200.0930　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计5基坑排水在截流戗堤合龙闭气以后，就要排除基坑的积水和渗水，以利开展基坑施工工作。基坑排水工作按排水时间及性质，一般可分为：①基坑开挖前的初期排水，包括基坑积水、基坑积水排除过程中围堰及基坑的渗水和降水的排除；②基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水，包括围堰和基坑的渗水、降水、基岩冲洗及混凝土养护用水的排除等。基坑排水设计工作包括：1、排水量的估算，2、抽水设备的选取，3、排水管线的布置等。5.1一期排水量的估算几坑排水排水量一般以小时排水量为设计计算单位。不同排水量计算如下5.1.1初期排水基坑初期排水一般安排在截流，戗堤进占，合龙闭气以后，按排水性质与时间分：基坑开挖前的初期排水，包括基坑积水、基坑积水排除过程中围堰及基坑的渗水和降水的排除。初期的排水流量应当根据当地的地质情况，工程等级，工期长短以及施工条件等因素并参考实际工程的经验而定。可用下式表示：总排水量=基坑积水+渗水+雨水基坑积水=k（基坑积水面积基坑平均水深）V—基坑内的积水体积m3T—初期排水时间即Q=其中：Q—初期排水流量m3/sk—经验系数。K一般采用2～3，取3基坑内的水位下降速度一般应限制在0.5～1.5m/d,在本设计当中取0.8m/d.根据已给定的水文气象资料知：11月3日　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计为枯水期，故而我们可以将截流的时间暂定于11月初。根据陵江资料图一中各频率最大流量表知对应于频率为5%的或然最大瞬时流量值为3900.由坝址水位的流量关系曲线查的对应于此流量的水位是394.2m根据下游的立视图可以估算出基坑的水面面积是：S=67200m2则V=SL=67200×4.2=282240m3故排水时间：T=(394.2-390)/0.8=6天初期排水量：5.1.2经常性排水5.1.2.1雨水量的计算雨水量的计算公式：其中：——雨水量，；——日降雨量，mm；这里取日最大降雨量509.1mm。——基坑面积，；则：5.1.2.2基坑渗水量的计算围堰计算简图如下：黄土心墙的渗透系数取，坝壳料和坝基料渗透系数取，则：心墙的平均厚度为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计则：有限透水地基上的心墙土石围堰的渗流量计算如下：其中：h:心墙后水深，m；H1:上游水深，m；:下游坡角的横坐标，m；T:砂砾层厚度，m。则：解得：·m公式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计其中：:基坑渗水量，；:有限透水地基上的心墙土石围堰的渗流量，；:基坑的宽度，m。则：5.1.2.3　基坑弃水的计算混凝土养护用水5L，每天养护8次，养护28天，设日最大浇筑强度为5925方，则　经常性排水总量的计算公式：其中：—排水总量，；—雨水量，；—基坑渗水量，；—基坑弃水量，。则：基坑内积水排干后，由于围堰内外水头差增大，则渗透流量亦相应地增大，对围堰内坡基坑边坡和底部的动水压力增大，从而容易引起管涌和流土，造成塌坡和基坑底隆起的严重后果。因此在经常性排水期间，应当周密地进行排水系统的布置。渗透流量的计算和排水设备的选择，并注意观察内坡，基坑边坡和基坑底面的变化，以保证基坑工作的顺利进行。基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水，包括围堰和基坑的渗水、降水、地基岩石冲洗及混凝土养护用废水的排除等。为了加快施工速度，缩短工期，本设计在以基坑开挖过程中布置排水系统应当遵循不妨碍开挖于运输工作的原则，通常将排水干沟布置在基坑中部，以利于两侧出土。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计5.2二期排水量的估算5.2.1.初期排水排水量包括基坑积水、围堰堰身和地基及岸坡渗水围堰接头漏水、降雨汇水等初期排水总量为上述诸项之和，其中包括围堰堰提水下部分及覆盖层地基的含水。积水计算水位，根据截流程序不同而异。当先截上游围堰时，基坑水位可近似的用截流时的下游水位；当先截下游围堰时，基坑水位可近似采用截流时的上游水位。戗堤合龙闭气后，基坑内的积水应有计划地组织排除，初期排水可根据地质情况、工程等级、工期的长短及施工条件等因素，参考实际工程的经验，依据《水利工程施工》式（1-12）确定式中：Q—初期排水量，m/s;V—基坑的积水体积，m;T—初期排水时间，s；二期截流时间安排在工程施工第三年11月初，先截上游，由已知水文资料图查得基坑内水位为394.15m，由地形图测量计算得到：基坑内积水体积为V=442463m一般下降速度限制在0.5m/d-1.5m/d以内，二期土石围堰取1.0m/d。二期排水时间对大型基坑可采用5-7d，中型基坑不超过3-5d，本设计二期围堰基坑取5d。则排水流量：=2.5×442463/（5×24×3600）=2.56m/s5.2.2经常性排水排水流量取与一期围堰排水流量近似值。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计5.3排水设备的选择5.3.1初期排水设备的选择初期排水：由于初期排水基坑积水深度较大，排水设施可采用固定式排水站和浮动式排水站相结合的方式，其中以浮动式为主。1－围堰2－水泵初期排水泵站布置图5.3.2经常性排水设备的选择经常性排水：由于其单位排水量不是很大，经常性排水可选用离心式泵进行经常性排水。其排水设备的启动可根据每天集水井的集水量的多少进行灵活运用。其布置形式如图示：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计1－围堰2－水泵经常性排水布置图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计6围堰施工6.1一期围堰的施工6.1.1围堰工程量6.1.1.1上游围堰工程量上游围堰堰顶宽5m，迎水面坡比1：2，背水面坡比1：2.0，堰高34.2m。通过计算上游围堰工程量为542600m3。6.1.1.3下游围堰工程量下游围堰堰顶宽5m，迎水面坡比1:2，背水面坡比1:2.0，堰高15.2m。通过计算，下游围堰工程量为60770m3。6.1.2围堰填料的选择坝壳料选择下游河床料厂的砂砾石料，防渗体选择位于坝址下游的蛇营料场的粘性土料。6.1.3围堰工期根据《水利水电工程施工组织设计指南》中土石坝施工速度上升表，可知坝体上升速度为0.25~0.4m/日，本工程取0.35m/日，由此可以知道一期围堰的工期为：上游围堰高为419.2-385=34.2m下游围堰高为400.7-385=15.7m上游围堰施工进度为下游围堰施工进度为月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计纵向围堰与上游围堰施工同时用3个月。上、下游围堰与纵向围堰同时施工，选用枯水期11月为围堰施工日，则工期3个月，次年1月末一期围堰完建。6.2二期围堰的施工6.2.1围堰工程量6.2.1.1上游围堰工程量上游围堰堰顶宽5m，迎水面坡比1：2，背水面坡比1：2.0，堰高32m。通过计算上游围堰工程量为452600m3。6.2.1.2下游围堰工程量下游围堰堰顶宽5m，迎水面坡比1:2，背水面坡比1:2.0，堰高8.8m。通过计算，下游围堰工程量为40770m3。6.2.2围堰填料的选择坝壳料选择下游金沙滩料厂的砂砾石料，防渗体选择位于坝址上游的红岭料场的粘性土料。6.2.3围堰工期根据《水利水电工程施工组织设计指南》中土石坝施工速度上升表，可知坝体上升速度为0.25~0.4m/日，本工程取0.35m/日，由此可以知道二期围堰的工期为。上游围堰高为419.2-390=32m下游围堰高为398.8-390=8.8m上游围堰施工进度为下游围堰施工进度为月纵向围堰与上游围堰施工同时用3个月。上、下游围堰与纵向围堰同时施工，选用枯6.3围堰稳定分析围堰稳定分析是确定围堰的设计剖面和评价围堰安全的主要依据。稳定分析的可靠程度堆围堰的经济性和安全性具有重要影响。在本设计中，采用瑞典圆弧法对上游围堰进行稳定分析。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计6.3.1上游围堰的基本设计上游围堰设计为斜墙加铺盖防渗的土石围堰。斜墙采用粘土，堰壳为砂砾料或开挖石渣.反滤料采用粗纱、碎石、块石三级料组合铺筑。围堰在河床地段清基后设有上下游齿槽，深约3—4m。上游铺盖以上边坡1:3.0，设有反滤料和干砌块石防护。下游边坡为1:2.0，堰顶宽8.0m。设计高程为415.5m。根据《手册》IP650：铺盖前端厚度一般采用0.5~1.0m，长度采用3~5倍堰上水头控制，本设计铺盖厚度取0.8m，长度150m，堰基开挖10m，即T=10。6.3.2稳定分析资料项目比重含水量（%）湿容重t/m3饱和容重t/m3浮容重凝聚力kg/cm3内摩擦角渗透系数粘土2.69171.932.051.050.21/0.1820/171×10-5砂砾料2.651.982.061.06361×10-2坝基材料2.651.681.980.98311×10-26.3.3渗流分析假设斜墙与铺盖的渗透系数远小于基础的渗透系数经计算知渗流曲线方程为：y2+18y-2.83x=0，列出下表：x0102030405060708090100y01.452.703.824.935.926.847.718.549.3310.08x110120125.68y10.7111.3111.916.3.4稳定分析由于堰体表面倾斜，在土体自重及其它外力作用下，整个土体都有从高处向底除滑动的趋势。通常在分析土坡的稳定性时，不考虑滑动土体两端阻力的影响，使土坡的稳定分析简化为平面问题，本设计采用瑞典圆弧法进行稳定分析。由《土力学》P179表7-1：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计坡比坡角β1β21:0.5860°29°40°1:145°28°37°1:1.533.79°26°35°1:226.57°25°35°1:318.43°25°35°1:511.32°25°37°因上游围堰坡比为1：2，所以取β1=25°，β2=35°，坡角为26.57°。据上，可作出最不利滑动面，据作图知：R=78.6m，土条宽取8m。稳定分析采用公式：计算结果K=1.45《水利工程施工》：重力式混凝土围堰采用抗剪断公式计算时安全系数K大于或等于3.0，若考虑排水，K大雨或等于2.5，按抗前强度公式计算，安全系数K大于或等于1.05。土石围堰边坡稳定安全系数：3级时K大于或等于1.20，4-5级时，K大于或等于1.05。围堰稳定计算步骤因本设计围堰为4级土石围堰，且K=1.45>1.05，围堰是稳定的。6.4围堰的拆除6.4.1上游围堰的拆除围堰拆除工作，是在运用期的最后一个汛期过后，随上游水位的下降，逐层拆除围堰背水坡和水上部分。在拆除过程中，必须使围堰的残留断面能继续挡水，并维持稳定，以免发生事故使基坑过早淹没，影响施工。—　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计般土石围堰的拆除可用挖土机开挖、爆破开挖或人工开挖。围堰的最后拆除工作是在枯水期进行的。最后残留部分的拆除多用爆破法炸开一个缺口。利用水流的冲刷作用，使该缺口逐渐拓宽，直最后拆除为止。如果材料不易被水流冲走，可采用长臂杆的索式挖土机，其方法是将挖土机停立在围堰顶上，逐步后退而将缺口拓宽。6.4.2下游围堰的拆除下游围堰必须干净，否则回抬高尾水位，影响水轮机的利用水头，降低水轮机的出力，造成严重的损失，故必须拆除干净。拆除时应从围堰的背水坡开始分层拆除，在水上部分，利用反向铲拆除，水下部分利用挖泥船挖除。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计7拦洪渡汛与封堵蓄水7.1拦洪渡汛水利水电枢纽施工过程中，中后期的施工导流，往往需要由坝体挡水或拦洪。坝体能否可靠拦洪与安全渡汛，将涉及工程的进度与成败。主要设计如下两部分内容：一、坝体拦洪时的导流标准二、拦洪渡汛措施7.1.1坝体拦洪时的导流标准在主体工程为混凝土坝的枢纽中，若采用两段两期围堰法导流，当第二期围堰放弃以后，未完建的混凝土建筑物，就不仅要负担宣泄导流设计流量的任务，而且还要起一定的挡水作用。在主体工程为土坝或堆石坝的枢纽中，若采用全段围堰隧洞或明渠导流，则在河床断流以后，常常要求在汛期到来以前，将坝体填筑到拦蓄相应洪水流量的高程，也就是拦洪高程，以保证坝身能安全渡汛。此时，主体建筑物开始投入运用，已不需要围堰保护，水库亦拦蓄有一定水量。显然，其导流标准与临时建筑物挡水时应有所不同。坝体施工期临时渡汛的导流标准，视坝型和拦洪库容的大小而定。导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准若导流泄水建筑物已经封堵，而永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力，此时，坝体渡汛的导流标准，应视坝型及其级别，按附表1-11所列选用。显然，汛前坝体上升高度应满足拦洪要求，帷幕灌浆及接缝灌浆高程应能满足蓄水要求。根据上述洪水标准，通过调洪计算，可确定相应的坝体挡水或拦洪高程，它是施工进度安排的一个控制性环节。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计附表7-1导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准大坝类型大坝级别ⅡⅢ洪水重现期（年）混凝土设计200~100100~5050~20校核500~200200~100100~50土石设计500~200200~100100~50校核1000~500500~200200~100在主体工程为混凝土坝的枢纽在中，若采用两段两期围堰放弃以后，未完建的混凝土建筑物，就不仅要负担宣泄导流设计流量的任务，而且还要起一定的挡水作用，其导流标准与临时建筑挡水时应有所不同。坝体施工期临时度汛的导流标准，视坝型和拦洪库容的大小而宜。查《水利工程施工》下表选用，其标准混凝土坝拦洪库容〉1.0亿m3,洪水重期》50年，取100年。经计算坝体可以达到拦洪高程。表7-2坝体施工期临时渡汛的洪水标准坝型拦洪库容(108m3)>1.01.0-0.1<0.1拦洪重现期(a)土石坝>100100-5050-20混凝土坝>5050-2020-107.1.2坝体拦洪渡汛措施拦洪渡汛措施，根据施工进度安排，如果汛期到来之前坝身还不能修筑到拦洪高程，则必须采取一定工程措施，确保安全渡汛。尤其当主体建筑物为土坝或堆石坝且坝体填筑又相当高时，更应给予足够的重视，因为一旦坝身过水，就会造成严重的溃坝后果。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计混凝土坝一般是允许过水的，若坝身在汛前不可能可能到拦洪高程，为了避免坝身过水时造成停工，可以在坝面上预留缺口渡汛，待洪水过后，水位回落再封堵缺口，全面上升。另外，如果根据混凝土浇筑进度安排，虽然在汛前可以浇筑到拦洪高程，但一些纵向施工缝尚未灌浆封闭时，可考虑用临时断面挡水。在这种情况下，必须提出充分论证，采取相应措施，以消除应力恶化的影响。7.2封堵蓄水在施工后期，当坝体已修筑到拦洪高程以上，能够发挥挡水作用时，其它工程项目，如混凝土坝已完成了基础灌浆和坝体纵缝灌浆，库区清理、水库坍岸和渗漏处理均已完成，建筑物质量和闸门设施等也都检查合格，这时，整个工程就进入了所谓完建期。根据发电、灌溉及航运等国民经济各部门所提出的综合要求，应确定竣工运用日期，有计划地进行导流临时泄水建筑物的封堵和水库的蓄水工作。7.2.1导流泄水建筑物的封堵当主体工程完建或基本完建时，只有将临时导流泄水建筑物封堵，才能及时蓄水，使工程提前或按时受益。7.2.1.1．封孔日期和设计流量封孔日期与施工总进度和初期蓄水计划有关。但是，临时性导流孔洞的封堵，一般均在枯水期进行。封堵下闸的设计流量可用封堵时段5～10年重现期的月或旬平均流量，或按实测水文统计资料分析确定。封堵工程施工阶段的导流设计标准，则应根据工程重要性、失事后果等因素在该时段5—20年重现期范围内选定。7.2.1.2．封堵方式及措施本工程采用国内外最常用的封堵方式是首先下闸封孔，然后浇筑混凝土塞封堵。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计(1)下闸封孔。常见的封孔闸门有钢闸门、钢筋混凝土叠梁闸门、钢筋混凝土整体闸门等。这种封孔方式断流快、水封好、方便可靠，特别在库水位上升较快的工程中，在最后封孔时被广泛采用。为了减轻封孔闸门重量，也有采用空心闸门或分节式闸门。一般来说，这种闸门不宜用作最后封孔。对于无需过木、排冰的导流孔洞，可在洞进口处设中墩，以便减小封孔闸门重量，国内外许多工程就是这样做的。(2)浇筑混凝土塞。临时导流底孔是坝体的一部分，封堵时需要全孔堵塞。但导流隧洞只需浇筑一定长度的混凝土塞，足以起永久挡水作用即可。常用的混凝土塞为楔形，也有采用拱形和球壳形的。为了保证混凝土塞与洞壁之间有足够的抗剪力，通常均采用键槽结合。当混凝土塞体积较大时，为防止因温度变化而引起开裂，应分段浇筑。段长以10～15m为宜。浇筑时还需埋设冷却水管降温，待混凝土塞达到稳定温度时，即进行接缝灌浆。7.2.2初期蓄水大型水利水电枢纽的工程量大，工期长，为了满足国民经济发展需要，往往采取边施工边蓄水，以便使枢纽提前受益的办法。国内已建的许多大型工程，如新安江、柘溪、乌江渡、丹江口和葛洲坝等均在施工期间开始蓄水。能否在施工期开始蓄水，起控制作用的因素是枢纽施工总进度计划。因为施工期蓄水前，大部分单项工程均应竣工或达到蓄水要求的程度，初期发挥效益的主体建筑物必须形成需要的规模。开始蓄水时，有关建筑物还应达到相应的防洪标准。蓄水后，全部工程应能顺利施工完建。在施工总进度计划中，对这些工作均应做出明确安排。采用分期导流的大流量、低水头枢纽，还可能利用围堰挡水提前发电受益。水库施工期蓄水又称初期蓄水，通常是指临时导流建筑物封堵后至水库开始发挥效益为止的阶段。所谓水库开始发挥效益，一般是指达到发电或灌溉所要求的最低水位。进行初期蓄水规划时，必须考虑河道综合利用要求，合理扣除下游供水量。由于下游通航、灌溉、发电、工业用水和城镇居民生活用水多属重复利用，所以，不能将各部门用水量简单叠加，而应进行综合分析。计算的主要内容为：①蓄水历时计算，据此确定临时泄水建筑物的最迟封堵日期；②校核库水位上升过程中大坝施工的安全性，据此拟定大坝施工进度及后期渡汛措施。对于混凝土坝，主要是拟定大坝浇筑的控制性进度计划和坝体接缝灌浆的进程。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计对于蓄水历时计算，常采用频率法或典型年法。采用频率法时，一般取保证率为75％～85%的流量。根据控制性进度计划上的初期发电日期或其他投产日期，按照计算出的蓄水历时，可求得导流孔洞的封堵日期。如果求得之封堵日期适值洪水期，则应进一步研究洪水期封堵的可能性与合理性。一般来说，因洪水期封堵非常困难且技术复杂，故多改变为枯水期封堵，相应地调整坝体施工进度。封堵蓄水后，必须校核坝体安全上升高程，要求各月末坝体前沿最低高程达到下月最高水位以上。除了不能让坝体过水外，还应校核临时挡水断面的稳定和应力。对于混凝土坝，为了不给后续工程施工造成困难和不良后果，校核坝体上升高程时，还要考虑预留不灌缝的高度，纵缝灌浆和坝体封拱灌浆均应达到相应高程。施工期蓄水前，坝前水库已具有一定库容，但枢纽尚未达到最终设计泄洪能力，在计算坝前水位和校核防洪渡汛安全时，应考虑水库调蓄作用。8基础处理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计8.1基础开挖8.1.1开挖程序的选择8.1.1.1选择开挖程序的原则从整个工程施工的角度考虑，选择合理的开挖程序，对加快工程进度具有重要作用。选择开挖程序时，应综合考虑下列原则：⑴根据地形条件，枢纽建筑物布置，导流方式和施工条件等具体情况合理安排。⑵保证工程质量和施工安全作为安排开挖程序的前提，尽量避免在同一垂直空间同时进行双层或多层作业。⑶按照施工导流、截流、拦洪度汛、蓄水发电以及施工期等项工程进度要求，分期分阶段安排好开挖程序，并注意开挖施工的连续性和考虑工程施工要求。⑷对于受洪水威胁和与导流截流有关的部位，应先安排开挖。对于不适应宜斜在雨雪天或高温，严寒季节可开挖的部位，应尽量避开这种气候条件安排施工。(5)对于不良地质地段或不稳定岩体岸坡的开挖，必须充分重视，做到开挖程序合理，措施得当，保证施工安全。8.1.1.2水利水电工程的基础石方开挖，一般包括岸坡和基坑的开挖。岸坡的开挖一般不受季节限制，而基坑开挖侧多在围堰的防护下施工。本工程开挖采用先开挖上部，后开挖下部。8.1.2坝基开挖方式当开挖程序确定之后，开挖方式的选择主要取决总开挖深度具体开挖部位开挖量技术要求以及机械施工程序等因素，其可分为薄层开挖分层开挖全段面一次开挖和特高梯段开挖等。其开挖试用条件及优点：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计表8-1开挖方式的比较开挖方式特点适用条件优缺点全断面开挖开挖断面一次成型用于特定条件下的一种方式1.单一作业，集中爆破，施工干扰小；2.钻工作业占用时间长；特稿梯段开挖梯段高20米以上用于高陡岸坡开挖1.一次开挖量大，生产能力高；2.集中出渣，辅助量少；3.需要相应的配套机械设备浅层开挖爆破规模小一般开挖深度小于4米1.风水、电和施工道路不知简单；2钻工灵活，不受地形条件限制；3.生产能力；分层开挖按层作业一把厚度大于4米，是大方量石方开挖常用方式1.即作业面可以同时作业，生产能力高；2.在每个作业面都须布置风水电荷出渣道路；综合比较上述开挖方式及本工程实际地质情况，本工程岸坡的开挖采用深孔开挖，而基坑的开挖采用浅孔开挖。8.1.3左岸坝基的开挖8.1.3.1左岸岸坡的开挖岸坡的开挖采用分层开挖，岸坡的开挖与导流工程施工应该平行作业，在物建筑完成前基本完成，为基坑全面的开挖作好准备，以利克服施工干扰，缩短工期。⑴分层开挖布置参数：①台阶高度H：综合考虑本工程实际地质情况，H取值为10m,H的确定也要考虑开挖强度与进度要求钻孔装渣和运输的性能及合理配套等条件。有H=10m,在«水利水电工程设计手册»中表4-3-17，可查铲斗容积为3。②钻孔直径d:依据«水利水电工程设计手册»钻孔直径与梯度的关系，d取　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计100mm。为保证开挖质量和作业安全，不应采用过大的钻孔直径。大孔直径虽然可以提高生力，降低钻孔费用，但随钻孔直径的增大将会给施工带来许多不良后果。③底盘抵抗线Wd:在深孔爆破中，不采用最小抵抗线而采用底盘抵抗线，底盘抵抗线是指炮孔中心线至台阶坡角的水平距离。Wd=HDD/150H－台阶高度　，Ｈ＝10mmD－岩石硬度影响系数,取D＝0.5－台阶高度影响系数，«水利工程施工»中2-1，可查得=1.0Wd=3.33m④深度ΔH：超钻的作用在于克服底盘阻力，避免残埂，获得符合设计标准且较平整的底盘。超深可按下式确定：ΔH=0.3Wd=1m⑤孔长L：L=H+ΔH=11m⑥孔距a和排距b:合理孔具和排距是保证形成平整的新台阶段及爆后岩块均匀的前提。一般有：a=(1.0～2.0)Wdb=(0.8～1.0)Wd本工程取：a=1.5Wd=5mb=0.9Wd=3m⑦装药量计算前排炮孔的单孔药量为：Q1=qaWdH后排炮孔的单孔药量为：Q2=qabH式中：q－为深孔台阶炮破单耗；根据岩石特性，可得，q=0.45～0.6，q取0.55。Q1=91.6KgQ2=82.5Kg⑧堵塞长度L1：深孔台阶炮破的堵塞长度可参考下列式子综合确定L1>=0.75Wd　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计L1=(20～20)dL1=(0.2～0.4)综合考虑，可取L1=3m。⑵开挖作业区的划分岸坡的开挖应在一期导流工程施工期之间完成，坐岸坡的开挖量为28万立方米，月平均开挖强度20万立方米，作业去数目取两个，采用潜孔钻机，斗容为3立方米挖掘机采用流水作业的施工方式。⑶保护层厚度的确定左岸岸坡为辉绿岩，岩性坚硬，根据«水利工程施»中保护层与药卷直径的倍数关系，可查得：H/D=30，可得，保护层厚度H=2.4m，其中D为药卷直径。⑷炮破施工布置左岸岸坡开挖深度为18～30，本工程分三层施工作业，第一层的台阶高度为10米，第二层的台阶高度为10米，第三层的台阶高度为7.5米。第一层炮破的布置：台阶高度H：H=10m钻孔直径d:d=100mm底盘抵抗线wd:Wd=3.33m深度ΔH:ΔH=1m孔长L：L=11m孔距a和排距b:a=5mb=3m装药量计算:Q1=91.6KgQ2=82.5Kg堵塞长度:L1=3m第二层炮破的布置：布置与第一层相同第三层炮破的布置：台阶高度H：H=7.5m钻孔直径d:d=100mm底盘抵抗线wd:Wd=2.5m　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计深度ΔH:ΔH=0.75m孔长L：L=8.25m孔距a和排距b:a=3.8mb=2.3m装药量计算:Q1=38.6KgQ2=34.8Kg堵塞长度:L1=2.5m8.1.3.2左岸基坑的开挖⑴基坑覆盖层的开挖河床砂砾石覆盖层深度约为4～10米，局部深槽处最深达31米，基坑面积约48180平方米，约开挖量24万立方米，开挖强度为24立方米每月，采用3台斗容3立方米正铲挖掘机开挖，由7辆20t自卸汽车，运输到距坝址1.5公里废渣场。⑵基坑岩基的开挖基坑岩基的开挖，由于开挖深度较浅，本工程采用浅孔炮破。开挖过程中宜根据开挖范围、开挖深度和钻孔长度分成数级台阶施工。每级台阶沿长度方向可分数个工作段，沿宽度方向侧可布置多排炮孔，但一般不超过3～4排。本工程取四排，炮孔在平面布置上采用矩形布置。浅孔炮破布置参数如下：①最小抵抗线：W=Kwd式中Kw－岩质系数，为15～30，本工程取20；d－钻孔直径，d取60mm；W=1.2m②台阶高度H:台阶高度必须大于最小抵抗线，以防止冲天炮；同时炮孔深度也不能太大，以防止炮孔药量分布不均。为兼顾炮破效果和生产率两方面，台阶高度可按下式确定：H=2W＝2.4m③炮孔深度L：炮孔深度应该保证炮破后形成的新台阶而达到设计高程,既不超挖又不欠挖.L=(0.85～1.15)H本工程取:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计L=1.05=2.5m④孔距a和排距b:合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及炮破后岩块均匀的前提.一般有；a=(1.0～2.0)b=(0.8～1.2)本工程取:a=1.5W=1.8mb=W=1.2m⑤堵塞长度L:浅孔台阶炮破多采用连续装药,装药长度控制在孔长的1/2～1/3范围内：L1=0.4L=1.01m⑥装药量计算：浅孔爆破装药量计算，单孔装药量公式如下，Q=qawh式中q—浅孔台阶爆破单耗量，本工程取0.5Kg/m3Q=2.60Kg⑦起爆网络本工程的浅孔爆破采用电力起爆网络，进行排间微差间隔爆破。8.1.4右岸坝基的开挖8.1.4.1右岸岸坡的开挖坝轴线右岸及河床部分为闪长岩及变质粉盐，岩石风化剧烈，山脊上风化层平均厚度20米，且右岸岸坡平缓，平均约24度。右岸岸坡的开挖应在一期工程结束之后，二期工程截流之前完成，约2个月。开挖强度为20万立方米每月，岸坡开挖采用深孔爆破的方式。⑴分层开挖布置参数：①台阶高度H：综合考虑本工程实际地质情况，H取值为10m,H的确定也要考虑开挖强度与进度要求钻孔装渣和运输的性能及合理配套等条件。有H=10m,在«水利水电工程设计手册»中表4-3-17，可查铲斗容积为3M。②钻孔直径d:依据«水利水电工程设计手册»钻孔直径与梯度的关系，d　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计取100mm。为保证开挖质量和作业安全，不应采用过大的钻孔直径。大孔直径虽然可以提高生力，降低钻孔费用，但随钻孔直径的增大将会给施工带来许多不良后果。③底盘抵抗线wd:在深孔爆破中，不采用最小抵抗线而采用底盘抵抗线，底盘抵抗线是指炮孔中心线至台阶坡角的水平距离。Wd=HDD/150H－台阶高度　，Ｈ＝10mmD－岩石硬度影响系数D＝0.5η－台阶高度影响系数，«水利工程施工»中2-1，可查得η=1.0Wd=3.33m　　④深度ΔH：超钻的作用在于克服底盘阻力，避免残埂，获得符合设计标准且较平整的底盘。超深可按下式确定：ΔH=0.3Wd=1m　⑤孔长L：L=H+ΔH=11m　　⑥孔距a和排距b:合理孔具和排距是保证形成平整的新台阶段及爆后岩块均匀的前提。一般有：a=(1.0～2.0)Wdb=(0.8～1.0)Wd本工程取：a=1.5Wd=5mb=0.9Wd=3m⑦装药量计算：前排炮孔的单孔药量为：Q=qaWdH后排炮孔的单孔药量为：Q=qabH式中：q－为深孔台阶炮破单耗；根据岩石特性，可得，q=0.45～0.6q取0.55Q=91.6KgQ=82.5Kg⑧堵塞长度L1：深孔台阶炮破的堵塞长度可参考下列式子综合确定L1>=0.75Wd　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计L1=(20～30)dL1=(0.2～0.4)综合考虑，可取L1=3m。⑵保护层厚度的确定右岸岸坡为闪长岩，岩性坚硬，根据«水利水电设计手册»中保护层与药卷直径的倍数关系，可查得：垂直保护层为20，地表水平保护层为200～100，底部水平保护层为150～70。⑶炮破施工布置左岸岸坡开挖深度为18～30，本工程分三层施工作业，第一层的台阶高度为10米，第二层的台阶高度为10米，第三层的台阶高度为7.5米。①第一层炮破的布置：台阶高度H：H=10m钻孔直径d:d=100mm底盘抵抗线wd:Wd=3.33m深度ΔH:ΔH=1m孔长L：L=11m孔距a和排距b:a=5mb=3m装药量计算:Q1=91.6KgQ2=82.5Kg堵塞长度:L1=3m②第二层炮破的布置：布置与第一层相同③第三层炮破的布置：台阶高度H：H=6m钻孔直径d:d=100mm底盘抵抗线wd:Wd=2m深度ΔH:ΔH=0.6m孔长L：L=6.6m孔距a和排距b:a=3mb=2m装药量计算:Q1=19.8KgQ2=19.8Kg　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计堵塞长度:L1=3m8.1.4.2右岸基坑的开挖⑴覆盖层的开挖河床砂粒覆盖层较薄，开挖基坑面积约为19200平方米，约开挖量4.8万立方米，开挖强度为24万立方米每月，采用3台斗容4立方米正铲挖掘机开挖，由7辆20t自卸汽车，运输到距坝址2.5公里废渣场，预计6天完工。⑵基坑岩基的开挖基坑岩基的开挖，由于开挖深度较浅，本工程采用浅孔炮破。开挖过程中宜根据开挖范围、开挖深度和钻孔长度分成数级台阶施工。每级台阶沿长度方向可分数个工作段，沿宽度方向侧可布置多排炮孔，但一般不超过3～4排。本工程取四排，炮孔在平面布置上采用矩形布置。浅孔炮破布置参数如下：①最小抵抗线：W=Kwd式中Kw－岩质系数，为15～30，本工程取20；d－钻孔直径，d取60mm；W=1.2m②台阶高度H:台阶高度必须大于最小抵抗线，以防止冲天炮；同时炮孔深度也不能太大，以防止炮孔药量分布不均。为兼顾炮破效果和生产率两方面，台阶高度可按下式确定：H=2W＝2.4m③炮孔深度L：炮孔深度应该保证炮破后形成的新台阶而达到设计高程,既不超挖又不欠挖.L=(0.85～1.15)H本工程取:L=1.05=2.5m④孔距a和排距b:合理的孔距和排距是保证形成平整的新台阶面及炮破后岩块均匀的前提.一般有；a=(1.0～2.0)b=(0.8～1.2)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计本工程取:a=1.5W=1.8mb=W=1.2m⑤堵塞长度L:浅孔台阶炮破多采用连续装药,装药长度控制在孔长的1/2～1/3范围内：L1=0.4L=1.01m⑥装药量计算：浅孔爆破装药量计算，单孔装药量公式如下，Q=qawh式中q—浅孔台阶爆破单耗量，本工程取0.5Kg/m3Q=2.60Kg⑦起爆网络本工程的浅孔爆破采用电力起爆网络，进行微差间隔爆破。8.1.5土石料平衡左岸开挖的石渣，通过自卸汽车运到离坝轴线约1.5公里在黄村废料场，可以筛分出有用石料，作为左岸副坝坝壳料，而覆盖层的开挖的废料，作为坝轴线左岸场地和道路平整用料。右岸开挖的石料，可作为牵戗堤进占的用料，多余部分运到离坝址2公里的废料场，可以筛分出又用石料，作为右岸副坝坝壳料，而右岸基坑覆盖层的开挖废料，可作为下游场地和道路平整用料。8.2基础灌浆基础灌浆是指在建筑物基面的较大面积范围内钻孔，进行低压灌注水泥或其化学浆液，主要用以填充浅层基岩内裂隙、孔隙和破碎区，以提高表层基岩整体性和弹模，增强承载能力，并增加基岩密实性，减少通过基础表层岩石的渗漏水量。在水平分层基岩中，当单排帷幕灌浆不足以防渗水时，固结灌浆可作为辅助措施来阻止地下水流，其作用相当于多排浅孔帷幕灌浆。基础灌浆作为对有裂隙而无其他缺陷的岩石进行见加固，是一种十分有效措施，能减少基岩的开挖量和混凝土的回填量。为了减少地基的渗流量，降低渗透压力，保证地基的渗透稳定，通常需要对建筑物基础进行帷幕灌浆。8.2.1固结灌浆的设计和施工　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计作为重力坝的岩石基础要求有足够的承载能力，较小的变形和较弱的透水性。虽然坝工设计已将表层风化破等不利岩石挖除，使大坝坐落在弱风化、微风化或新鲜岩层，但岩体不可避免仍存在许多节理、裂隙等其他缺陷和开挖爆破震动的影响。祢补这些缺陷和影响的方法，一般是通过固结灌浆。固结灌浆在工程中可以起到下列各种作用：（1）提高基岩的弹性模量，增加基岩的整体性，减少不均匀变形，提高基岩的承载力。（2）增加坝基岩石的密度，降低岩体的森透性，防止管涌。（3）帷幕上游面的固结灌浆孔，可起辅助的作用。8.2.1.1固结灌浆的范围固结灌浆的范围主要是根据大坝基础的地质条件，岩石破碎情况，坝型和基础岩石应力的条件而定。对陵江水利枢纽而言，其为重力坝，坝基经过开挖之后，坝基岩石比较好，仅需要在坝基内上游和下游应力较大的地区进行固结灌浆。8.2.1.2固结灌浆孔的布设固结灌浆是坝基基岩呈平面布置，一般才采用梅花形或矩形布孔，施工按分虚加密原侧进行。方格形的主要优点是便于补加灌浆，在地形复杂、岩石破碎和多裂隙地区用。梅花形布孔主要的缺点是便于补加灌浆空，所以在地质条件较好；预计灌完浆后不需补加灌浆孔的地区多采用此形式。由此可知本工程灌浆孔采用梅花形的。见下图，由于岩石的破碎情况，节理发育程度，裂隙的状态、宽度和方向的不同，孔距亦随之耳变。根据我国一些大坝的固结灌浆资料统计，最终孔距一般在2.5-5.0之间。而排距略小于孔距或等于孔距。本工程孔距取3m,排距取2.5。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计8.2.1.3固结灌浆的深度固结灌浆的深度应根据坝的规模、坝基应力及具体地质条件而定，一般基岩比较完整，节理不发育，孔深为5-8米左右，称作浅孔。根据本工程实际地质特点，灌浆孔深度取7米固结灌浆孔采用冲击式钻钻孔，根据规范可知采取全孔一次钻进，在孔深小于8米，灌浆时，采取一次灌浆。8.2.2固结灌浆的施工8.2.2.1固结灌浆的时间固结灌浆时共分为压重和无压重两种情况。本工采用无压重灌浆，即在基岩面直接进行灌浆。其优点是易于观察到表面冒浆，能及时发现问题，便于迅速处理，即使偶尔因灌浆压力过大，致使岩面发生抬变形时，也可处理，避免了混凝土坝体的上抬的危险。缺点；由于岩石表面无盖重，不能使用较大灌浆压力，在岩石破碎、裂隙多地带；往往由于灌浆时漏浆，灌不好灌，堵也一不易堵，影响灌浆质量，但是本工程地质条件较好，可避免其一些缺点。8.2.2.2固结灌浆的施工次序　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计本工程采用浅孔固结灌浆，灌浆施工可分两个次序进行，由于灌浆孔深度小于8米，可采用全孔一次灌浆。先灌注边孔，后灌注中间部分的孔。8.2.2.3钻孔冲洗工作采用单孔冲洗，使用压力水冲洗，冲洗的压力可为该孔段灌浆压力的80％，将水压入孔底后流出，直至返出的水呈清澈状为止。8.2.2.4灌浆压力无混凝土盖重条件下的浅孔灌浆情况比较简单，采用一次灌注；将灌浆塞卡在岩面空口，灌浆压力宜为0.2~0.4MPa,即使岩面发生少许抬动，在混凝土浇注前清除下，无碍大局。8.2.2.5机械的选择和配套本工程固结灌浆采用分散制浆，钻灌机械设备包括钻机、灌浆机和制浆机。⑴钻机的数量计算：式中N1—钻机需要数量M—年计划完成工程量Q1—机械额定台班生产率；由«水利建筑工程预算定额»，可查得，风钻Q1=100*8/19=42.1m/班K1—机械利用系数为0.7-0.8，本工程取0.75K2—工作不均系硕为1.1-1.3，本工程取1.2N=3台⑵灌浆机械的数量计算：式中N1—钻机需要数量M—年计划完成工程量Q1—机械额定台班生产率；由«水利建筑工程预算定额»，可查得，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计Q1=100*8/80=10m/班K1—机械利用系数为0.7-0.8，本工程取0.75K2—工作不均系硕为1.1-1.3，本工程取1.2N2=12⑶制浆机械的数量计算：式中：—制浆机需用数量，台；—需要供浆的灌浆机数量，台；—灌浆机与制浆机组合的比值；—机械利用系数（取0.8~0.9）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计8.2.3帷幕灌浆设计和施工8.2.3.1帷幕灌浆的平面布置灌浆帷幕布置的原则是尽可能靠近大坝的上游面，这样对降低扬压力有利。根据《混凝土重力坝设计规范》，坝基灌浆帷幕中心线距坝上游面的距离可取0.11倍左右坝底宽度，。灌浆帷幕在专设的廊道施工。灌浆廊道的尺寸根据《重力坝设计规范》可查得宽取3.0m，高度取3.5m。注意帷幕灌浆应在混凝土与岩石接触面上距离不小于2m，取4m。8.2.3.2帷幕的形式根据本工程的地质条件，可选择接地式帷幕。接地式帷幕是坝址的相对不透水层埋藏较浅，帷幕能深入到相对不透水岩层内，形成封闭的阻水幕。一般深入隔水层的深度要求为3~5m，该处取4m。由地质条件可分析得，透水层的厚度为30m。帷幕深度为：。帷幕由两排组成，主帷幕深度为：，副帷幕深度为最大帷幕深度的1/2~1/3。即，。两排帷幕在同一廊道内施工主帷幕是垂直，而副帷幕是同上游倾斜的。8.2.3.3帷幕的厚度设计帷幕厚度与帷幕幕体内的水力坡降的最大允许值有关，可用下式表示：式中：—帷幕体的允许水力坡降；—通过帷幕的水头衰减系数；—水头，m；—帷幕厚度，m。根据，SDJ21-78《混凝土重力坝设计规范》可知，坝高在大于70m时，单位吸水量根据下表，可以确定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计表8-2防渗帷幕的允许水力坡降幕体的单位吸水量W[L/(min.min)]<0.05<0.03<0.01允许水力坡降151520幕前水位为正常蓄水位减去坝基高程，即：465-390=105m幕后水位：采取10年一遇的月平均流量对应的水位，即为392.2m0.73根据DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》可知帷幕孔距可为1.5m~3m，排距宜比孔距略小。孔距为2.0m，排距为1.5m。8.2.3.4帷幕结构的验证根据地质资料，灌浆试验成果，大坝稳定计算所确定的帷幕结构形式，幕深、幕厚、幕体透水性，对其防渗效果降低扬压力的程度及幕体本身的稳定性，应进行计算。假定透水岩层为有限厚，且为均匀介质。帷幕深入相对不透水岩层，相对而言，帷幕本身渗透性虽很低，但并非完全不透水，渗透通过帷幕渗至下游，在这种情况下，可将帷幕厚度T按其透水性转化为一个相对厚度式中：—未灌浆时的岩层单位吸水量，L/(min.m.n)，；—灌浆后的帷幕幕体单位吸水量，L/(min.m.n)，；坝底宽度变为：帷幕前B点的水头：帷幕后C点的水头：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计8.2.4帷幕灌浆施工8.2.4.1灌浆的施工次序灌浆施工次序的原则是逐序缩小孔距，即钻孔逐渐加密。本工程帷幕孔布置两排，其灌浆次序为先灌下游排，后灌上游排。而同一排浆孔的施工次序，是按图：其施工次序是，首先钻灌第一序孔，然后钻灌第二次序孔，最后钻灌第三序孔。第一序孔距为8米，最终孔距为二米。见下图：8.2.4.2灌浆的施工方法综合考虑本工程地质条件，本工程采用综合分段灌浆法。把主帷幕孔分为三个综合段，每个综合段又二个灌浆段。其优点是若发生若发生灌浆塞卡严而需多次上提时，灌浆孔最多不超过三个孔段，另外，它对灌浆质量施工进度都有利，还兼有自上而下分段灌浆和自下而上灌浆方法的优点。其示意图如下：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计表8－3综合灌浆示意表综合段号灌浆序号施工顺序钻进灌浆一2↓↑1↑二4↓↑3↑三6↓↑5↑综合灌浆示意图8.2.4.3灌注浆液的方式本工程采用循环式灌浆，这种灌浆方法可使灌浆段内浆液始终保持着循环流动状态，减少灌浆段内沉淀现象，有利于灌浆质量。根据灌浆施工技术规范要求中规定，循环灌浆塞中射浆管距离不大于5米，这样将有利于浆液在孔内流动。循环灌浆的布置情况，见下图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计8.2.4.4灌浆压力灌浆压力的控制采用一次升压法，灌浆压力为3MPa，此法适用于透水性小，裂隙不甚发育的较坚硬、完整岩石的灌浆。8.2.2.5灌浆材料选用合适的灌浆材料，防渗效果的关系密切。根据一些类工程的经验，选择600号普通硅酸盐水泥，浆液水灰比为5：1、3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5：1等七个等级浆液浓度的使用是由稀浆开始，逐渐变浓，直到达到结束标准时，以所变至的那一级浆液浓度结束。8.2.2.6灌浆的结束本工程的灌浆是采用综合灌浆法，而其每个大综合又采用自下而而上的方法。因此根据SL62-94«水工建筑物水泥灌浆施工技术规范»采用自下而上分段灌浆时，在规定灌浆压力下，注入率不大于1L/min,继续灌浆30min,可以结束。8.2.2.7回填封孔.在帷幕灌浆施工中，在各孔灌浆完后，均应很好地进行回填封孔，将钻孔严密填实。回填材料采用水泥。本工程回填封孔采用分段灌浆封孔法，在各孔灌浆完成后，自下而上分段进行灌浆，每段长18米，浆液水灰比为0.5：1的浓浆，灌注压力可采用该段顶端孔端的灌浆压力，当输入率不大于1L/min，延长30min停止，将灌浆塞上提，继续其上面一段的灌浆封孔，直至孔口段。帷幕灌浆孔封孔工作非常重要，如果封堵不严实，孔内有水渗流出，将会“短路”，对帷幕起到冲蚀破坏作用，有破坏帷幕耐久性。8.2.2.8机械的选择和配套本工程固结灌浆采用分散制浆，钻灌机械设备包括钻机、灌浆机和制浆机。钻机的数量计算：式中N1—钻机需要数量M—年计划完成工程量Q1—机械额定台班生产率；由«水利建筑工程预算定额»，可查得，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计Q1=100*8/155=5.2m/班K1—机械利用系数为0.7-0.8，本工程取0.75K2—工作不均系硕为1.1-1.3，本工程取1.2N=4台灌浆机械的数量计算：式中N1—钻机需要数量M—年计划完成工程量Q1—机械额定台班生产率；由«水利建筑工程预算定额»，可查得，Q1=100*8/233.7=10m/班K1—机械利用系数为0.7-0.8，本工程取0.75K2—工作不均系硕为1.1-1.3，本工程取1.2N2=6制浆机械的数量计算：式中：—制浆机需用数量，台；—需要供浆的灌浆机数量，台；—灌浆机与制浆机组合的比值；—机械利用系数（取0.8~0.9）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第63页　　　　　　　　　　　　　　　　　　共103页 华北水利水电学院毕业设计8.3排水孔设计和施工基岩地基排水的主要目的是降低坝基扬压力，对混凝土重力坝来说，尤为重要,混凝土坝基岩一般均设置帷幕和排水孔。水库中水通过为幕后，坝基扬压力就有衰减,通常称其衰减系数为，至排水孔处扬压力又有衰减,称其衰减系数为。一般情况下,对混凝土重力坝，需根据坝基地质条件，帷幕的结构及渗透性而定，一般取0.45～0.6，而宜采用0.25～0.3。本工程取=0.5,=0.3。8.3.1排水孔的位置和布设在帷幕下游布置一排排水孔，距帷幕较近，与帷幕灌浆孔布置在同一廊道内，一般规定，在基岩表面处，主排水孔向下游倾斜时角度常依所在部位廊道底板混凝土的厚度而定，该处廊道底板混凝土厚度为4米，由下表可得,排水孔倾斜的角度为22度。主排水孔据帷幕下游的间距取0.6米，可满足上述要表8－4廊道底板混凝土的厚度(m)排水孔倾斜的角度(.)<33~55~7>730221715第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计8.3.2排水孔的孔径、孔距和深度8.3.2.1排水孔的孔径由于排水孔易被於塞，为了延长其有效使用年限和便于清淤处理，排水孔的孔径以大些为好。我国坝工设计上通常孔径不小于110mm或91mm，该处取120mm.8.3.2.2排水孔的孔距根据DL5018-1999《混凝土设计规范》可知，主排水孔孔距一般为2~3m，本工程取2m.。8.3.2.3排水孔的深度根据DL5018-1999《混凝土设计规范》可知，主排水孔深度约为帷幕深度40％~60％。本工程取50％，所以排水孔深度为17m。第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计结束语经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了水利工程施工组织毕业设计。从开始接到设计题目，到设计的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最后一次作业。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。从对水利工程施工组织这门学科肤浅的了解，对施工导流，基础处理等相关技术很不了解的状态，我开始了独立的摸索和学习，查看相关的资料和书籍，并向老师和同学交流和学习，让自己头脑中模糊的基本概念逐渐清晰，使我对这门学科有了整体而又全新认识。在整个设计过程中，我走了许多弯路，犯了不少错误，但是每一次设计完善都是我学习的收获，每一个阶段性成果获得都会让我兴奋好一段时间。这次毕业设设计给我们生活带来的苦与乐趣。　虽然我的毕业的设计不是很成熟，还有很多不足之处，由于我们没有工作经验，在设计中不免带点主观的因素，但我可以自豪的说，这次毕业设计每一部分都有我的劳动。这次做毕业设计论文的经历也会使我终身受益，我感受到做设计是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程。这次经历使我在进入工作岗位之后，可很快适应工作。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计参考文献1．袁光裕.水利工程施工.北京：水利水电出版社，20052．吴持恭.水力学.北京：高等教育出版社，20033．孙钊.大坝基础灌浆.北京：中国水利水电出版社，20044．水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工设计手册2　施工技术.北京：水利电力出版社，19905．魏璇.水利水电工程施工组织设计指南.北京：中国水利水电出版社，19996．长江葛洲坝工程局　陈笑霖.土石方工程施工.　北京：水利电力出版社7．中华人民共和国水利部、电力工业部.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL62－94）．北京.水利水电出版社，19948．中华人民共和国水利部.水利水电工程施工组织设计规范（SL303－2004）.北京：.水利水电出版社，20049．中华人民共和国国家经济贸易委员会.混凝土重力坝设计规范（DL－1999）.北京：中国电力出版社10．祁庆和.水工建筑物.北京：水利水电出版社第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计附录Ⅰ计算书1施工导流施工导流的基本方法大体上可分为两类：一类是分段围堰法导流，水流可通过束窄的河床、坝体底孔、缺口或明槽等往下游宣泄；另一类是全段围堰法导流，水流通过河床外的临时或永久的隧洞、明渠或河床内的涵管等往下游宣泄。本设计采用的是分段围堰法，两段三期导流方式。1.1施工导流方式计算河谷形状系数可在一定程度上综合反映地形、地质等因素。若该系数小，则表明河谷为窄深型，岸坡陡峻。一般来说，岩石是坚硬的；否则，岸坡不可能是陡峻的。水文条件也在一定程度上与河谷形状系数有关。河谷形状系数作为地形条件的定量指标，其定义为坝体周边长度与最大坝高之比。对于混凝土坝枢纽，当河谷形状系数不小于6.5，导流流量大于5900m3／s时，宜采用分期导流，否则，宜采用隧洞导流。通过坝体下游立视图上的可量出，坝体周边长度为L=205+174+168+120+120+424=1211m。坝高H=479m－364m=115m。C=L/H=1211/115=10.53(1—1)C〉6.5因此适宜于分段围法导流。1.2导流水力计算第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计1.2.1导流底孔的确定本设计底孔采用方形,缺口采用两个高程,缺口孔口布置见下表:表1-1坝段28293031323334底孔数量（个）2222222底孔尺寸（米×米）4×84×84×84×84×84×84×8底孔高程（米）388388388388388388388未完建坝面高程（米）400400400400400400400已知资料：导流缺口宽B165流速系数m0.34导流缺口宽B265底孔过水断面面积w(m^2)32缺口高度P140流量系数u0.68缺口高度P240底孔过水断面面积w(m^2)32缺口高程Z1400底孔孔数n14缺口高程Z2400底孔底板高程(m)Zb388表1-21.2.2流量系数μ的确定底孔下泄水流为有压流，根据有压流计算公式：Q=μω（2gz）0.5其中式中Q-下泄水流流量m3/sμ-流量系数ω-底孔断面面积z-底孔上下游水头差（注：当下游为非淹没出流时计至底孔中心高程）流量系数μ的计算如下：μ=1/[1+∑ζ+（2gl/c2）/R]0.5式中∑ζ-各种局部水头损失第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计L—导流底孔长度R—过水断面的水力半径R=A/χ=32/24=1.33mC—谢才系数由水力学书查得淹没出流的进出口水头损失是：ζ进=0.5ζ出=0.55∑ζ=0.5+0.55=1.05c=1/nR1/6通过水力学书查得n=0.012则c=1/nR(1/6)=1/[0.012×1.33(1/6)]=87.432gl/c2R=2×9.81×80/(87.432)/1.33=0.154μ=1/[1+∑ζ+（2gl/c2）/R]0.5=1/(1+1.05+0.154)2=0.7681.2.3导流底孔下泄流量设计1.2.3.1导流底孔水流流态的判别坝身底孔水流水力计算，一般按有压流和无压流分别进行计算。有压流与无压流的判别条件：当H/a>1.5时按有压流公式进行计算当H/a〈1.5时按无压流公式进行计算式中H—孔底起算的上游水深a—底孔孔高单位m⑴有压流计算公式Q=μω（2gz）0.5式中Q—泄水流流量m3/sμ—流量系数（一般采用0.75估算）z—上下游水位差（当下游水位低于底孔中心高程时下游水位按照底孔中心高程计算）单位mω—底孔断面面积⑵无压流计算公式按照宽顶堰的计算公式计算，与坝体缺口的过水能力计算公式相同。即自由出流：Q=mb(2g)0.5H1.5淹没出流：Q=ψmb(2g)0.5H1.5式中m—流量系数（一般采用0.32～0.35）B—缺口的宽度单位mH—堰前水头单位m第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计ψ—淹没系数（与hs/H的比值有关）对于宽顶堰淹没系数ψk可由«水力学»查得.当上游水位处于H=1.5a左右时，底孔将为无压流（堰流）和有压流（孔流）的过渡阶段，流态极不稳定，流量可取平均值，利用绘图法确定。要满足下泄流量34500m^3/s,所需要求的上下游水头z计算如下：34500=0.768×32×14×（2×9.81×z）0.5解方程求得z=512.5m显然，仅仅依靠底孔下泄流量是不能够满足二期导流下泄要求的，因而应当在左岸溢流坝段预留缺口。以满足二期施工导流所要求的下泄流量，水力计算见下表:表1-3hu(m)hd(m)Z(m)低孔高程Ｈ（m）hs底孔Q1m堰顶水头缺口流量总流量39239113884694.183694.183933933885970.151970.1539539538871365.051365.139639638881878.061878.1397392.64.438894.63196.83196.8399393.95.1388115.93441.713441.7402394.47.6388146.44201.410.3122508.5744710404394.959.05388166.954584.720.31741460.816045.5405395.59.5388177.54697.320.31952055.646753407395.6511.4388197.655134.360.32373447.678582409396.112.9388218.15473.730.32795081.1210555411396.614.4388238.65783.220.33116931.8612715413397163882596096.050.333138982.1615078415397.4517.6388279.456384.510.3351511218.117603417397.919.1388299.96660.480.3381713628.420289419398.3520.73883110.356925.460.341916203.423129421398.822.23883310.87180.670.342211893526116第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计423399.2523.83883511.257427.120.343232181629243425399.8525.23883711.857642.890.3452524840.232483427400.526.53883912.57845.340.347272800235847429400.928.13884112.98078.710.3482931296.339375431401.4529.63884313.458284.520.3493134718.543003433402.05313884514.058478.50.3513338264.746743由上表可画出上游水位与底孔和坝体缺口的下泄流量关系曲线,见下图:1.3调洪计算基本原理：洪水在水库中行进时，水库沿程的水位、流量、流速等均随着时间的变化而变化，其流态属于明渠非均匀流，遵从圣维南方程。但是由于它是一个偏微分方程，难得出比较精确的解，因此采用了简化的近似解法：瞬态法、差分法和特征线法.瞬态法将公式简化成为一下形式：即水量平衡方程：式中：、—分别为计算时段初、末的入库流量，；—计算时段中的平均入库流量，等于（+）/2；第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计、—分别为计算时段初、末的下泄流量，；—计算时段中的平均下泄流量；、—分别为计算时段初、末的蓄水量；—为计算时段内的水库蓄水增量—计算时段。上式含义：在一个计算时段中，入库水量与下泄水量之差即为该时段中水库蓄水量的变化。利用半截图解法进行调洪计算，计算过程见下表：表1-4时间入库流量Q平均入库流量Q水库水位Z1V/t-q/2V/t-q/2下泄流量q406800405.415240680046100008400405.6516080236407280521240011200406.518600272808000581270012550407.521960311509000641800015350408.6267603731010000702240020200410.5354004696012000762650024450412.5468005985014300823230029400414.5582007620016900883340032850416.5720009105019500943280033100418.3585800105100220001003220032500419.696000118300238001063130031700420.6102600127750254001122960030450421.15106200133050262001182680028200421.25106800134400264001242430025550421.1105600132350261501302150022900420.6510260012850025400136185002000042098400122600240001421620017350419.493600115750234001481440015300418.687600108900222001541230013350417.780400100950212001601070011500416.6732009190019600166930010000415.4636008320018000172820087504145640072350162001787000760041349560640001500018462006600412.145000571601360019057005950411.2539600509501290019651005400410.2534200450001180020245004800409283203900010500第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计20843004400407.752280032720920021440004150406.51860026950800022038003900405.351560022500700022636003700404.25126001963006200其调洪演算计算表如下所示：表1-5时间T入库流量Q平均入库流量Q水库水位Z1V/t-q/2V/t+q/2下泄流量q水库水位Z406800　405.415240　6800405.6546100008400405.6516080236407280406.5521240011200406.518600272808000407.5581270012550407.521960311509000408.6641800015350408.6267603731010000410.5702240020200410.5354004696012000412.5762650024450412.5468005985014300414.5823230029400414.5582007620016900416.5883340032850416.5720009105019500418.35943280033100418.358580010510022000419.61003220032500419.69600011830023800420.61063130031750420.610260012775025400421.151122960030450421.1510620013305026200421.251182680028200421.2510680013440026400421.11242430025550421.110560013235026150420.651302150022900420.651026001285002545042013618500200004209840012260024000419.41421620017350419.49360011575023400418.61481440015300418.68760010890022200417.71541230013350417.78040010095021200416.61601070011500416.6732009190019600415.4第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计166930010000415.46360083200180004141728200875041456400723501620041317870007600413495606400015000412.118462006600412.1450005716013600411.2519057005950411.25396005095012900410.2519651005400410.2534200450001180040920245004800409283203900010500407.7520843004400407.7522800327209200406.521440004150406.518600269508000405.3522038003900405.3515600225007000404.2522636003700404.2512600193006200　由上表可见，第118时水库水位Z=421.25m，Q=28200m3/s，q=26400m3/s；第124时日水库水位Z=421.1m，Q=25550m3/s，q=26150m3/s。按水库调洪原理，当qmax出现时，一定有q=Q，此时，Z、V均为最大值，显然qmax出现在第112时与118时之间经过绘图知：洪峰出现在121时左右，有q=Q=26300m3/s，Z=422.3m1.4　导流建筑物施工计算1.4.1　戗堤施工计算第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计1.4.1.1戗堤工程量的计算1.4.1.2机械数量的确定⑴　平均抛投强度的计算其中：W—计划抛投量，m3；T—计划完成时间，min；则：⑵最大抛投强度Rmax其中：k——施工强度不均匀系数，取1.3；则：⑶机械生产率其中：P—台班产量，m3/台班；kt—时间利用系数，取0.7；V—每车装料容积；T—次工作循环时间，min①汽车行驶周期T；其中：—装车时间，取2.5min；—行驶时间；min—卸料时间，后卸取为1.3min；—调车时间，取为1.5min；汽车行驶时间第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计其中：——全程距离，km；距料场为2Km；——平均运输和回行速度，取为16，为三级公路标准。则：汽车一次工作循环时间T=2.5+15+1.3+1.5=20.3min。②汽车有效载重量的确定：截流时采用32t自卸汽车，在确定装车铲数时，先分别计算箱斗的载重比和容积比：其中：—汽车载重量，t，取32t；—汽车的堆装容积，；—载重折减系数，取1.0；—车箱充满系数，取0.85。—每斗有效装车量，；查表可知，标准斗容为3的挖掘机，每斗有效装料量为2.55。汽车有效载重量：则：汽车装车铲数：N=16.8/3=6斗⑷自卸汽车数量第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计其中：k—施工强度不均匀系数，取1.3；则：1.4.2　围堰施工计算1.4.2.1围堰工程量的计算1.4.2.2机械设备的确定⑴抛投平均强度其中：W—计划抛投量，m3；T—计划完成时间，min；则：⑵最大抛投强度Rmax其中：k—施工强度不均匀系数，取1.3；则：⑶机械生产率其中：P—台班产量，m3/台班；kt—时间利用系数，取0.7；V—每车装料容积；T—次工作循环时间，min；工作循环时间：其中：—装料时间，取2.5min；——卸车时间，取1.3min；第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计——行驶时间；——调车时间，取1.5min。已知：20t自卸汽车的每车装料容积为m3汽车运距为1.2km，三级公路的车速为16km/h，则：；⑷自卸汽车数量其中：k——施工强度不均匀系数，取1.3；则：同样可可计算得下游围堰施工需2量自卸汽车。2截流水力计算2.1龙口各水力计算参数的确定随着立堵龙口宽度的缩窄，龙口流量和泄水建筑物的分流量都在随时间而变化水力平衡方程：其中：=其中：：淹没系数　查＜水力学＞上册表8-2　　m:流量系数　0.32~0.385，本工程取0.34　　　b：龙口平均过水宽度　mH0：龙口上游水头　m第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计当时，查坝址水位流量关系曲线可知：下游水位当时，查坝址水位流量关系曲线可知：下游水位：＝492.2m下游水深：hs=2.2m故下游戗堤的高度为：H=2.2+1=3.2m若的来水量全部底孔泄流，底孔进口以上水位可由下式上游水位：＝393.6m上游水深：h=393.6-390=3.6m故上游戗堤的高度为：H=3.6+1=4.6m其中：为安全超高具体计算成果如下表所示：表2-1龙口计算参数表B1=100mHH0hs/H0σSQp392.22.21.0000.00392.42.40.920.78426.93392.62.60.850.96593.70　392.82.80.791692.56392.922.920.751738.4539330.731769.63393.23.20.691849.59393.43.40.621932.36B2=80m393.63.60.5811017.88392.22.21.0000.00392.42.40.920.78339.62392.62.60.850.96472.53392.82.80.791551.5139330.731613.20393.123.120.711651.36第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计393.23.20.691677.26393.43.40.651743.62B3=60m393.63.60.611812.25392.22.21.0000.00392.42.40.920.78252.32392.62.60.850.96351.37392.82.80.791410.4639330.731456.77393.23.20.691504.93393.353.350.661542.23393.43.40.651554.88B4=40m393.63.60.611606.61392.22.21.0000.00392.42.40.920.78165.01392.62.60.850.96230.21392.82.80.791269.4139330.731300.34393.23.20.691332.60393.43.40.651366.15393.483.480.631379.93B5=20m393.63.60.611400.98392.22.21.0000.00392.42.40.920.7877.70392.62.60.850.96109.05392.82.80.791128.3639330.731143.92393.23.20.691160.27393.43.40.651177.41B6=10393.63.60.611195.35第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计392.22.21.0000.00392.42.40.920.7834.05392.62.60.850.9648.46392.82.80.79157.8339330.73165.70393.23.20.69174.10393.43.40.65183.04393.63.60.61192.53上表可以分析的下表，并可绘制绘制Z-B,V-B,q-B曲线截流过程水力参数变化示意图B上游水位HuQgbZVq0393.6001.40010393.587.58.91.32.9269.83120393.2160.518.612.8208.62940392.8269.438.20.62.6517.05260392.6350580.42.4536.03480392.537577.80.32.0424.820100392.442697.60.21.9314.365第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计根据上表绘图见下页由图可知：当B=10时H=3.5mA龙=其余计算成果如下表：表2-2截流材料计算表B（m）vmax（m/s）块体半径D（m）块体重量G（t）设计重量G设（t）1001.930.1540.00510.0077252.040.1720.00710.0105202.450.2490.02150.032215.752.650.2900.03410.0512102.820.3280.04930.0739552.930.3540.06200.09302.2　立堵材料的确定对立堵截流，不同的抛投方式及抛投材料，稳定系数是不同的，本工程中采用的主要截流材料为块石，与之相应的稳定系数取为0.86，计算出的块体重量再乘以安全系数1.5为设计采用的块体重量。公式：其中：——混凝土、块石容重，；第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计——水的容重（取1.0），D——混凝土块体折合成圆球直径，；G——块体重量,t;——龙口最大流速,m/s；K——稳定系数，取为0.86；g——重力加速度，m/s2；根据基本资料取2.67。则：如图，当龙口宽度B时，即抛填Ⅰ区，=1.93m/s，D=G=当龙口宽度在80米~60米之间时，即抛填Ⅱ区，=2.04m/s，D==0.172G==0.107t当龙口宽度在60米~40米之间时，即抛填Ⅲ区，=2.45m/s，D==0.0.249G==0.0323t第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计当龙口宽度在40米~20米之间时，即抛填Ⅳ区，=2.65m/s，D==0.290G==0.0513t当龙口宽度在20米～10米时，即抛填Ⅴ区，=2.82m/s，D==0.328G==0.074t当龙口宽度<10米时，即抛填VI区，D=＝0.0.354mG==0.093t由于Gs=1.5G具体结果见下表：第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计表2-3立堵材料成果表B（m）vmax（m/s）块体半径D（m）块体重量G（t）设计重量G设（t）>1001.930.1540.00510.0077100~802.040.1720.00710.010760~402.450.2490.02150.032340～202.650.2900.03410.05320～102.820.3280.04930.074<102.930.3540.0620.0933基坑排水3.1　初期排水初期排水时排出围堰合龙闭气之后，基坑开挖前基坑内的积水。初期排水＝基坑积水＋渗水＋雨水3.1.1　基坑积水基坑积水是指围堰合龙后积存在基坑内的水量。基坑积水＝K(基坑积水面积基坑平均水深)其中：K:经验系数，一般采用1.5～2.5。故，采用K=2由图可得：水面面积是：S=67200m2基坑水深：h=394.2-390=4.2m基坑积水：V=Sh=67200×4.2=282240m3初期排水量：在基坑排水期间，降雨量和渗流量忽略不计。3.2　经常性排水3.2.1　雨水量的计算雨水量的计算公式：其中：——雨水量，；第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计——日降雨量，mm；这里取日最大降雨量509.1mm。——基坑面积，；则：3.2.2　基坑渗水量的计算围堰计算简图如下：黄土心墙的渗透系数取，坝壳料和坝基料渗透系数取，则：心墙的平均厚度为：则：有限透水地基上的心墙土石围堰的渗流量计算如下：其中：h:心墙后水深，m；第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计H1:上游水深，m；　　　:下游坡角的横坐标，m；T:砂砾层厚度，m；则：解得：·m公式：其中：:基坑渗水量，；:有限透水地基上的心墙土石围堰的渗流量，；:基坑的宽度，m。则：3.2.3基坑弃水的计算混凝土养护用水5L，每天养护8次，养护28天，设日最大浇筑强度为5925方，则3.2.4　经常性排水总量的计算公式：其中：——排水总量，；——雨水量，；——基坑渗水量，；——基坑弃水量，。第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计则：二期基坑排水的计算与上一期排水计算相同4开挖料的运输4.1一期开挖左岸开挖的石渣，通过自卸汽车运到离坝轴线约1.5公里在黄村废料场，可以筛分出又用石料，作为左岸副坝坝壳料，而覆盖层的开挖的废料，作为坝轴线左岸场地和道路平整用料，其开挖强度30万。选择大容量装载机和运输设备可以加快出碴进度。选择无轨的出碴方式。选择一台轮胎式装载机装碴配合自卸汽车运输。根据<<水利水电工程施工组织手册>>2—施工技术(水利水电出版社)表5—7—2选择斗容量3m装载机，20t自卸汽车。4.1.1装载设备生产率计算⑴　装载机生产率式中：：装载机生产率(松土)m：装载机额定斗容m：铲斗充盈系数，地下工程爆破石碴取0.65~0.9之间取0.8：工时利用系数一般取0.8~0.9取0.85T：装载一次的循环时间，s根据<<水利水电工程施工组织设计手册>>查得T=40~60s取50s⑵装载机数量式中：k——施工强度不均匀系数，取1.3；第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计则：4.1.2运载机械生产率其中：P——台班产量，m3/台班；kt——时间利用系数，取0.7；V——每车装料容积；T——一次工作循环时间，min①　汽车行驶周期T；其中：——装车时间，取2.5min；——行驶时间；min——卸料时间，后卸取为1.3min；——调车时间，取为1.5min；汽车行驶时间其中：——全程距离，km；距料场为2Km；——平均运输和回行速度，取为16，为三级公路标准。则：汽车一次工作循环时间T=2.5+11.25+1.3+1.5=16.55min。②　汽车有效载重量的确定：截流时采用32t自卸汽车，在确定装车铲数时，先分别计算箱斗的载重比和容积比：(1-19)第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计(1-20)其中：——汽车载重量，t，取32t；——汽车的堆装容积，；——载重折减系数，取1.0；——车箱充满系数，取0.85。——每斗有效装车量，；查表可知，标准斗容为3的挖掘机，每斗有效装料量为2.55。汽车有效载重量：则：汽车装车铲数：N=10.5/3=3斗⑷　自卸汽车数量式中：k——施工强度不均匀系数，取1.3；则：4.2二期开挖有岸开挖的石料，可作为牵戗堤进占的用料，多余部分运到离坝址2公里第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计的废料场，可以筛分出又用石料，作为右岸副坝坝壳料，而右岸基坑覆盖层的开挖废料，可作为下游场地和道路平整用料，其开挖强度15万选择大容量装载机和运输设备可以加快出碴进度。选择无轨的出碴方式。选择一台轮胎式装载机装碴配合自卸汽车运输。根据<<水利水电工程施工组织手册>>2—施工技术(水利水电出版社)表5—7—2选择斗容量3m装载机，20t自卸汽车。4.2.1装载设备生产率计算⑴　装载机生产率其中：：装载机生产率(松土)m：装载机额定斗容m：铲斗充盈系数，地下工程爆破石碴取0.65~0.9之间取0.8：工时利用系数一般取0.8~0.9取0.85T：装载一次的循环时间，s根据<<水利水电工程施工组织设计手册>>查得T=40~60s取50s⑵　装载机数量式中：k——施工强度不均匀系数，取1.3；则：4.1.2运载机械生产率其中：P——台班产量，m3/台班；kt——时间利用系数，取0.7；V——每车装料容积；T——一次工作循环时间，min①汽车行驶周期T；第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计其中：——装车时间，取2.5min；——行驶时间；min——卸料时间，后卸取为1.3min；——调车时间，取为1.5min；汽车行驶时间其中：——全程距离，km；距料场为2Km；——平均运输和回行速度，取为16，为三级公路标准。则：汽车一次工作循环时间T=2.5+15+1.3+1.5=20.3min。②汽车有效载重量的确定：截流时采用32t自卸汽车，在确定装车铲数时，先分别计算箱斗的载重比和容积比：其中：——汽车载重量，t，取32t；——汽车的堆装容积，；——载重折减系数，取1.0；——车箱充满系数，取0.85。——每斗有效装车量，；查表可知，标准斗容为3的挖掘机，每斗有效装料量为2.55。第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计汽车有效载重量：则：汽车装车铲数：N=10.5/3=3斗⑷自卸汽车数量其中：k——施工强度不均匀系数，取1.3；则：第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计附录Ⅱ外文资料及翻译StraighttothesourceofseepageJimSwaisgood,JerryMontgomeryandValKofoedreportontheinvestigativeworkundertakentodiscoverthesourceofseepageatRiverReservoirdamintheUS.Waterseepingthroughanearthenembankmentsuggestsanumberofpossiblecircumstances,andnoneofthemaregood.Atbest,thereservoirownerislosingavaluablecommodity.Theworstcasescenarioisthattheseepagemaybetheprecursorofdamfailure.Thefirststepinaddressingaproblemwithseepageisasobviousasitisdifficult:pinpointingitssource.Inthepast,proceduresfordeterminingtheexactlocationandnatureofseepagepointshavebeenbothcostlyandtimeconsuming.Ofcourse,whendamfailureisimminent,thereismuchmorethanmoneyandtimeatstake;theefficiencyandspeedwithwhichengineerscanlocatethesourceofseepagemaymakethedifferencebetweenatimelyfixandcatastrophe.RiverReservoirdamisanarchedearthenstructureontheheadwatersoftheLittleColoradoRiver.Itislocatedabout24kmsouthwestofEagar,Arizona,US,andisownedandoperatedbyRoundValleyWaterUsersAssociation(RVWUA).Basedonverylimitedengineering,thedamwasconstructedbysettlersin1896oflocalmaterialsandwithoutaclaycore.Duetorecurringsloughingproblems,thedamreceivedsignificantmodificationsonatleastfourseparateoccasions.Theembankmentconsistsofclayeysoilswithinarockfillshell,measuring335mlong第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计withamaximumheightofapproximately21.3mandisfoundeduponbasaltbedrock.In1996additionalriprapwasinstalledtoreducetheoriginalslopeoftheupstreamanddownstreamfaces.Areviewoftheearlyinspectionreportsrevealedthattheleftabutmentdrainwasconstructedusingtabularrockstocreateabox-shapedopeningovertherockfoundation.However,thecontactsbetweentheserockswereneithersealednorgrouted.Therehasbeenmuchspeculationregardingtheoriginalpurposeofthisdrain.Mostinvestigatorsbelievethatitwasconstructedtocarryawaywaterthatemergesfromaperennialspringrumoredtoexistwithintheleftabutment;itmayalsohavebeenintendedtofunctionasatemporaryoutlettothereservoir.InlateMarch2004anunusualamountofwaterwasobservedtobeseepingfromtheleft-abutmentweirbox.Thisseepagecontainedsignificantlyhigherthannormalsiltcontent.Thepathoftheseepagewasthoughttoberelatedtothesupposedspring,itsassociatedclaypipe,andthestone-boxdrainagesystem.Investigatorsfearedthepossibilityofimminentdamfailure.Emergencypersonnelweremobilisedtothesitetomonitorandaddressthesituation.RVWUAimmediatelycontactedtheStateofArizona,whichagreedtofundtheinvestigationandsubsequentremediationwork.RVWUAalsoenlistedtheservicesofTurnerCollie&Braden(TCB),anAECOMcompany,whichcontactedWillowstickTechnologies(Willowstick).Workingtogether,TCBandWillowstickwereabletoassistRVWUAininvestigatingandresolvingtherapidlydeterioratingsituation.第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计AquatracktechnologyThemannerinwhichtheinvestigativeworkwasdonecanonlybefullyappreciatedwhenunderstandinghowWillowstick’sAquaTracktechnologyworks.AquaTrackusesalowvoltage,lowamperage,audio-frequencyelectricalcurrenttoenergisethegroundwaterorseepageinquestion.Electrodesareplacedstrategicallyinwells,springsorsurfacewatersoastoinduceelectricitytoflowthroughthegroundwatersystemofinterest.Becausegroundwaterisaconductor,theelectricalcurrentwillfollowthepathofthegroundwaterbetweentheelectrodes.Asitflowsthroughthegroundwaterthecurrentcreatesamagneticfield.Thismagneticfieldcanbeidentifiedandsurveyedfromthesurfaceusingahighlysensitiveandspeciallytunedmagneticreceiver.Themagneticreceivermeasuresthespecificmagneticfield,filtersoutinterference,andamplifiesthesignal.Repeatedmeasurementsarerecordedovertimetoensureconsistentresults.Theequipmentusedtomeasurethemagneticfieldincludesthreesensorsorientedinorthogonaldirections,adataloggerusedtocollect,filterandprocessthesensordata,aGlobalPositioningSystem(GPS)tolocateandmapthefieldmeasurements,andaWindows-basedhandheldcomputertostoretheGPSandmagneticfielddata.Thisequipmentismountedonasurveyor’spoleandcanbehand-carriedtoeachmeasuringstation.TheAquaTrackinstrumentmeasuresthevoltagefromeachofthethreesensorslocatedateachmeasurementstation.Themeasuredvaluescorrespondtothestrengthofthemagneticfield.Forqualitycontrol,abasestationisestablished第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计withinthesurveyarea.Thefieldstrengthatthebasestationismeasuredatthebeginning,middle,andendofeachfieldday.Thisdataisusedtoidentifyanychangesinthebackgroundmagneticfield,suchasdiurnaldrift.Themagneticfieldmeasurementscollectedduringthesurveyofthelargerregionofinterestarelaternormalisedtocompensatefortheseeffects.Thequalityofthedataisalsoassuredbyexaminingthesignal-to-noiseratioinrealtime,andfluctuationsinthedataduetonaturalandman-madephenomenaareremoved.Thehorizontalandverticalmagneticfieldmagnitudesanddirectionscanbemeasuredtofurtherdefinethegroundwaterorseepagesystem.Thesurveydataislaternormalisedtoshowrelativehighsandlowsinthemagneticfieldstrength.Highrelativefieldstrengthscorrespondtohighercurrentflowsandrepresentanincreasedpresenceofgroundwater.InthecaseoftheRiverReservoirdaminvestigation,oneelectrodewasinstalledinthelakeapproximately244msouthofthewesternabutmentandasecondwasplacedintheleftabutmentweirbox,wherethehighsiltcontentwasobserved(about43mdownstreamofthecrestofthedam).Thesetwoelectrodeswereconnectedbyheavygaugewireandlinkedtoa400Hzpowergenerator.Anelectricalcurrentwastheninducedbetweenthetwoelectrodes.Onehundredandsevenmagneticmeasurementswerethentakenontheupstreamanddownstreamsidesofthedam,aswellasonthecrest.Twentyadditionalmeasurementsweretakenfromaboatinthereservoir.Uponcompletionofthefieldwork,thecollecteddatawasthensentbacktothelabforinterpretation.Themeasuredmagneticfield第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计datawereprocessed,contoured,andcorrelatedtootherhydrogeologicinformation.Thisresultedinanenhanceddefinitionoftheextentandpreferentialflowpathsoftheseepage.Theresultsofthesurveypinpointedtheareawiththegreatestleakageinboththehorizontalandtheverticaldirections.MappingseepageArmedwiththisdata,Willowstickproducedmapsofthepreferentialflowpathsthatexistedbetweenthereservoirandtheleftabutmentweirboxanditsassociateddrainagesystem.ThisinformationwasintegraltothecomprehensiveremedydevelopedbythegeotechnicalengineersatTCB.Willowstickpersonnelmobilisedrapidlyonshortnoticeandperformedtheinvestigationworkoveratwodayperiod.Preliminarymapsweregeneratedonanovernightbasis.ThefinalreportwaspresentedtoTCBwithinacoupleofweeksfromcompletionofthefieldwork.Thelocationoftheleakwasconfirmedthroughdyetestsperformedimmediatelyafterthemagneticfieldsurvey.Threedifferentfluorescentdyeswereusedforthetracerwork,fluorescein(green),eosine(yellow),andrhodamineWT(red).Therhodaminewasplacedinthemiddlesectionofthedamneartheoldtabular-stonedrain.RepairoftheembankmentbeganinAugust2005withtheexcavationofaV-notchcut.Thiswasdesignedtoexposeandremovetheallegedopenstonedrainthathadbeenassumedtoexistasevidencedbytheinterpretationofhistoricalrecords,theAquaTracksurveyresultsanddyestudies.Otherinvestigatory第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计techniquessuchasprobingandexplorationboringsalsocontributedtotheinterpretationresults.InSeptemberofthesameyear,thefoundationlevelwasreachedandtheexcavatorencounteredanopentunnelinthesamelocationassuspected.Theexcavationrevealedthattheconstructionofthedrainconsistedofa0.3mwideby0.6mhighdrain,whichhadbeenblastedintothebasaltbedrockandthesidesandtopwereformedwithtabularrock.Atadistanceofapproximately32mupstreamfromthedownstreamexitofthedrain,theopeningwasblockedwithagroutedrockmassthathadbeenconstructedinanefforttosealtheopening.Basedonhistoricalrecords,thissealwasattemptedpriorto1920,butwasnoteffective.Justdownstreamfromtheseal,adrainchannelwasfoundtoenterthemaindrainagetunnelatasharpanglefromtheleftabutment.Thispathwaywasdevelopedinanaturalsoilandrockchannelunderalogplatformthathadbeenleftintheembankmentandthencoveredwithmaterialsthathadbeenplacedtostabilisetheupstreamslope.Thisslopehadbeenundergoingperiodicrapiddrawdownslidingfromtheearly1900suntil1949whenthefacewasfinallyconstructedwithastableangle.Theseepageflowpaththatwasformedbythiscombinationoffeatureswasthesourceofthedistinctiveright-anglepatterndetectedbytheAquaTracksurvey.ThespeedandaccuracywithwhichtheCS-FDMtechnologygeneratedtheseresultswascrucialtothesuccessofsubsequentremediationefforts.第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计渗透水根源探究吉姆Swaisgood,蒙哥马利和杰里-Kofoed关于开展调查工作以发现在美国的河水库大坝渗水根源。水流通过土堤渗透表明一些可能的情况，没有一种情况是好的迹象。最好的情况就是水库管理局失去了宝贵的商品，最坏的情况就是渗漏可能导致大坝失事。解决渗透问题第一步就是确定它的来源，困难那么明显。在过去，确定其精确位置和自然渗透点的方法步骤都很费时费钱。当然，当大坝的失事是瞬时的，那将以花费更多的时间和金钱为代价的。工程师确定渗漏源的效率和速度可能在及时确定和由于没有及时确定所导致的失事灾难是不同的。河水库大坝是小科罗拉多源头的土质结构拱坝。它位于美国亚利桑那埃哥达西南大约24千米处，是由圆谷水用水协会(KVWVA)所拥有和经营的。由于工程施工受到限制，大坝是1896年当地居民用当地材料建造，而没有采用粘土心墙。由于坝表土质经常剥落，大坝至少四次大的整修。坝堤是由长335米，最大高程为21.3米的亚粘土碓石壳体构成，且座落在玄武岩上部。在1996年，为了减小上游厚石坡度和下游坡面，大坝增建了额外的抛石体。早期的推测报告表明左岸坝肩排水孔利用tabular岩构成，在岩基处形成了一个“盒”开孔。然而，这些岩石间的连接缝既没有止水密封也没有进行灌浆。关于这个排水孔厚度的用途，引出很多猜测。大多数调查者相信这个排水孔是用来排除常年存在于左岸坝肩内部的积水。还有一种猜测是这个排水孔是为水库暂时的节点。在2004年3月，在左岸坝肩检测到一些不同寻常的渗水流，这比渗水流的一般水流含沙量要高。渗水路径是被认为与原先假定的水流有关，它跟粘土管涌和“盒”形基岩排水系统有关。调查人员们担心大坝会瞬间失事的可能性，紧急出动人员到现场处理情况。KVWVA立即联络亚利亚那州，州政府同意拨款资助调查和后续修补工作。KVWVA同时也争取工程公司和Braden(TCB)公司(其与Willowstick共同合作)。TCB和Willowstick在调查和处理渗透日益严重情况方面有能力帮助KVWVA。Aquatrack科技当了解WillowStick"s第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计AquaTrach科技如何工作时，调查工作就能唯一充分了解。AquaTrack公司利用低电压，低电流，自动频率电流去注入有渗漏问题的地下水。把电丝安置在坝体，地表水用来诱发电流，从而电流通过地下水系统。由于地表水时导体，电流会沿着导线间的地下水流动。当它通过地下水时，产生一个磁场，利用极敏感的磁性接收器，可识别和检测出来自地表的磁场。磁性接收器测量特殊磁场，过滤干扰，然后放大信号。在一段时间内反复测量可以确保稳定的结果。该设备用于测量磁场，包括三个传感器面向正交方向，一个用于收集，过滤和处理传感器数据的数据。一个全球定位系统用于确定和描绘场区测量，和一个窗型手提电脑存储GPS和磁场数相。这种设备装在一个标杆。可以手工以每站进行测量。AquaTrack设备测量位于每个测量站中的来自三个传感器的电压。为了质量控制，在测量区设置了一个底部站点。在每一个磁场日的开始、中间和结束，在底部站点进行测量。这些数据用来识别在地下磁场中任何变化，例如浮移。数据的质量通过检查在虚拟时间内信号噪音的比率来保证。数据的波动时由于自然的和人造现象被移动。水平和垂直方向的磁场被放大，进一步测量地下漏流系统和方向被确定。调查数据后来正常化，显示磁场延伸的相对高低。高电流相应于相对高磁场，并代表地下水上升。在RiverReservior大坝调查中，一个电丝被安放在离西北坝肩南224m的湖中，第二个电丝被安放在左岸坝肩。这两个电丝在上游和下游坝边坡和坝顶测量103个数据。另外20个测量是在水库里的库上进行的。在测量工作完成后，收集到的数据被送回到实验室里进行解释。被测量到的数据被处理，绘制，还有其他相关水文信息。调查的结果在水平和垂直方向存在很大的渗透。渗透测绘利用这些数据，Willowstick绘制了存在于水库和左岸坝肩的水流路径。还有与之相关的排水系统。这一信是TCB工程师调查工作，历时2天。在一夜间就绘制出初步基础地图，最后在数周内提交报告，完成这项工作。通过染色检查确立了渗漏地点，三个不同的荧光染料被用于跟踪工作。红色被放置在接近大坝tabular岩石排水孔中部。2005年8月开始进行了一个五次切断的河堤修复。这是为了消除所谓的公开揭示和石料流失，它被认为是作出史料解释存在的证据，依据Aquatrack调查结果和研究。其他调查，如发现和勘探钻孔技术也有助于解释结果。同年九月，该基础达成了水平,被怀疑在同一地点遇到开放隧道的挖掘。挖掘显示的排水系统建筑，包括了0.3m宽0.6m高的排水管，已成为爆破玄武岩和底部、顶部基石的双层岩石组成。从上游到下游距离大约32米地方的排水口出口，开放已冻结的灌浆岩石以开放的印记为人们努力所建。根据史料记载，1920年之前，这个印记是未知的，但并非有效。仅下游从印记、排水渠道发现从左桥台进入主要排水整角隧道。这条途径被应用于低于平台的天然土石和岩石渠道，它已经离开了堤防，再铺上材料以保证上游斜坡稳定第103页共103页 华北水利水电学院毕业设计。直到表面修建了一个坚固的角，这种从二十世纪初期到1949年下游定期的迅速滑坡才停止。有特点组成的防渗途径是结合不同来源的的角度，由Aquatrack调查发现。速度和准确性的组成CS路这些技术成果是治理努力成功的关键。第103页共103页'