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1、 水利工程施工水利工程施工課課程程設計計設計計算算 說說明明書書 課課程程設設計計 學生姓名：學生姓名： 林伯江林伯江 學學 號：號： 050902214 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 水利水電（水利水電（2 ） 指導教師：指導教師： 謝秀棟謝秀棟 二二一二一二 年年 十十 月月 十八十八 - 1 - 目錄目錄 1.1.課程設計目的課程設計目的 1 2.2. 課程設計題目描述和要求課程設計題目描述和要求1 2.1 工程基本概況.1 2.2 水文地質資料.2 2.3 有關計算成果.2 2.4 圖紙資料.4 2.5 設計要求.5 3.3.課程設計報告內容課程設計報告內容.6 3.1 導流方案的選擇.6 3
2、.2 導流建筑物的設計.6 3.3 截流設計.12 3.4 攔洪度汛.15 3.5 封堵蓄水.16 3.6 施工總進度計劃.16 4.4.結論結論 .20 4.1 成果評價.20 4.2 課設感受.20 參考書目參考書目20 1 1.1.課程設計目的課程設計目的 水利工程施工課程設計是水利工程施工課程的重要教學環(huán)節(jié)之一，通過本工程 的施工組織設計可以進一步鞏固和加深水利工程施工中的理論知識，培養(yǎng)學生運用 理論知識解決實際問題和查閱資料的能力，提高學生制圖和編寫設計報告的能力。為今 后的畢業(yè)設計和從事水利工程施工工作打下一定基礎。 2.2. 課程設計題目描述和要求課程設計題目描述和要求 2.12
3、.1 工程基本概況工程基本概況 本工程位于晉江西溪上，西溪集雨面積 3101 平方公里，河長 120 公里，平均坡降 5.6%，壩址處河床坡降為 1/100 壩軸線處河床高程：176.7m。由下板至白瀨長約 8 公里 的河段上，落差大，并有建壩條件，目前左岸已有簡易公路，右岸擬建永久公路直通壩 頂，并在岸的漳泉鐵路正在計劃建中，本壩通過壩址比較，采用洋上一級方案，在洋上 建攔河壩，并開鑿約 4 公里上的隧洞引水至石頭坑建廠房發(fā)電，壩址地質為硅化流紋巖， 可利用毛水頭 119m 全部工程一次建成，除大壩外，引水隧洞是控制施工工期的關鍵工程。 本站壩址以上流域面積 1035 平方公里，利用水文系列
4、年限 24 年，多年平均流量 33.56，多年平均來水量 10.262 億立米，正常蓄水位 194m，相應庫容 234.7 萬立 sm / 3 米，死水位 192m，調節(jié)庫容 69.6 萬立米。壩體型式：實體重力壩，壩頂 198.5m，最大 壩高 24.5m，壩頂長度 95m，攔河壩有泄洪閘和擋水壩段組成。擋水壩段迎水面垂直，下 游面在 192m 高程以下坡比 1:0.7，壩段布置 6.0m 的交通道路與左、右岸公路相接。大 壩中部布置 4 孔泄洪閘段，每孔凈寬 12.5m，閘墩厚 2.5m，溢流堰頂高程 182m，泄洪閘 段總長 62.5m，設置 4 扇 12.512m（寬高）弧形閘門，閘門
5、上游側設置檢修閘。泄洪 閘最大下泄流量 5250，泄洪閘下游采用底流消能，護坦長 35m，消力坎深 4m。 sm / 3 飲水系統(tǒng)有進水口、引水隧洞、調壓井、高壓管道等建筑物組成。進水口位于壩體 左岸上游距壩頭 60m 處，采用岸塔式進水口，進水口底板高程 185.5m，進水口設置一道 攔污柵、一道檢修閘門。進水口至調壓井為引水隧洞，全長 3600m，隧洞開挖斷面為圓 形，直徑 5.8m，鋼筋混凝土襯砌厚 0.4m，襯砌內徑 5.0m，噴混凝土厚 0.15m 襯砌內徑 5.5m，不襯砌段底部采用 150#混凝土找平，隧洞縱坡千分之六。電廠在白瀨鄉(xiāng)上游 300m 處，位于河道左岸，從上游到下游依
6、次為裝卸場，安裝場，主機室，中控室 35kv 升壓站， 絕緣油庫。主副廠房尺寸 4525m，廠內安裝兩臺 HLD75-LJ-174 水輪發(fā)電機組，單機容 量 9MKW,總裝機 18MW，副廠房布置在主廠房上游，進廠公路寬 9.0m，從上游側進廠，廠 2 區(qū)地面高程 156.3m，廠房水輪機安裝高程 139.6m，發(fā)電機層高程 147.6m，裝卸場高程 為 156.5m。 本工程施工條件較差，工程需建壩址處至下鎮(zhèn)村的永久公路 1.5km,需新建施工臨時 道路 2.0km 及施工便橋一座。主體工程工程量初步估計：土石方明挖 5.5 萬立米，石方 洞挖、井挖 11.2 萬立米，大壩混凝土澆筑 3.3
7、 萬立米，廠房混凝土 0.7 萬立米，鋼筋及 鋼材 2600t，隧洞襯砌混凝土 1.2 萬立米。本工程混凝土總量 5.3 萬立米，共需水泥 19500t，砂料 3.0 萬立米，粗骨料 4.3 萬立米。庫內有部分砂石料，庫外 15 公里湖頭鎮(zhèn) 有足夠使用的砂石料，粘土上游 10 公里處可供使用，條石在湖頭鎮(zhèn)附近。 工期初擬 3 年，使用半機械化施工，準備工作半年左右。 2.22.2 水文地質資料水文地質資料 1.氣溫氣象： 本站多年平均氣溫，最高氣溫，最低氣溫，流域多年平均降雨量 c o 21c o 3 . 39c o 9.0 1701.4 毫米，降雨主要集中 4-9 月，其中 4-6 月為鋒面
8、雨。本站洪枯水位，流量變化大， 河水含砂量大。 2.設計洪水成果 表 1 設計洪水成果 P(%) 0.10.20.331251020 )/( 3 max smQ75006750620050103940330026201900 3.枯水期洪水資料 表 2 枯水期洪水資料 單位： sm / 3 時段 頻率 11 月3 月10 月4 月10 月3 月 5%465855820 10%350690600 33.3%255550500 4.壩址相對隔水層 相對隔水層深度由幾米到幾十米，河床部分基礎只需開挖 1.54 米，兩岸較破碎， 并要按坡度開挖，開挖量較大，建議開挖深度左岸 5.528 米，右岸 6.
9、521 米。 5廠址工程地質 巖石堅硬完整，工程地質良好。 2.32.3 有關計算成果有關計算成果 1施工準備工作 對外，場內公路 3 公里，施工臨時橋梁 1 座，臨時生活建筑 5510 平方米，以及風水 電系統(tǒng)、碎石加工系統(tǒng)、混凝土拌和系統(tǒng)的準備。 3 2.導流工程 項目有圍堰的工程量（包括縱、橫向圍堰） ，若分期的話有一、二期圍堰，另有底孔 封堵、圍堰拆除等項目，若有隧洞、涵管、明渠的方案時，均要計算工程量。 3 攔河壩工程 土石方明挖 23540 立米，固結灌漿 2090 米，帷幕灌漿 1500 米，整個大壩砼 3.3 萬 方。 4.引水系統(tǒng) 進出口明挖 2705 方，混凝土 1007
10、方。隧洞洞挖 11.785 萬方，襯砌 13871 方，隧洞 固結灌漿 5867 方，隧洞回填灌漿 4589 平方米。調壓井明挖 3274 方，井挖石方 4728 方， 調壓井襯砌 1775 方，固結 612 方。高壓管道洞挖石方 5801 方，井挖石方 834 方，襯砌 2868 方，固結 2295 方，回填灌漿 1547 平方米，接觸灌漿 924 平方米。 5.廠房及開關站 土石方明挖 17101 立米，下部混凝土澆筑 5722 方，上部混凝土澆筑 989 方，固結灌 漿 436 米，帷幕灌漿 706 米，襯砌塊石 3801 方，石渣回填 7806 方，機組安裝 2 臺，閘 門安裝 2 扇
11、。 6庫容水位關系表 表 3 庫容水位關系表 高程（m）175180185190195200205210 庫容（萬） 3 m0574230537101716872550 高程（m）215220225230235240 庫容（萬） 3 m36024920659187901132414417 7壩址處流量水位關系表 表 4 壩址處流量水位關系表 流量)/( 3 sm24010002000300040005000600070008000 水位(m)179182.5185.3187.6189.5191.3192.8194.3195.7 8湖頭站歷年枯水期各月平均流量 表 5 湖頭站歷年枯水期各月平均流
12、量表 年 月 11 月12 月1 月2 月3 月4 月 5027.7214.610.727.836.4 5114.59.63.4413 .520.828.6 5213.311.91725.234.555.4 5314.318.78.419.6712.737.2 547.454.486.656.716.13.75 559.126.998.4116.120.115.9 5615.418.113.134.332.935 5721.914.516.230.229.893.4 5816.19.036.357.833.728.3 5913.411.49.436.9229.124.3 605.923.883
13、.425.3418.615.7 4 年 月 11 月12 月1 月2 月3 月4 月 616.844.532.981.355.3212.2 627.044.792.952.458.5217 63157.7720.616.311.117.9 647.645.335.147.0115.934.5 6524.616.613.214.31931.5 6621.721.717.222.92956.1 6715.112.78.5524.319.319.7 681215.22227.647.234.7 6913.210.711.96.7629.320.9 7012.115.68.563.29.114 718
14、.7513.47.818.537.9221.4 7216.715.113.13.411.364.8 731.57.976.45.955.8228.3 9.主體建筑工程標工分析匯總表 表 6 主體建筑工程標工分析匯總表 分項工程名稱單位 勞力/ 工日 分項工程名稱單位 勞力/ 工日 明挖土方 m30.47 壩體砼溫控（按壩體砼方量計算） m30.1 兩岸基礎石方開挖 m31.25金屬結構安裝T15.2 河床基礎石方開挖 m31.42200 號砼豎井襯砌m33.7 一般石方開挖 m31.18200 號砼叉洞襯砌m34.87 平洞石方開挖（主洞） m32.24200 號砼廠房上部結構m34.49 平
15、洞石方開挖（施工洞） m32.9200 號砼升壓站構件 3.86 平洞石方開挖（叉洞） m34.2575、50 號漿砌塊石m32.45 豎井石方開挖 m32.4425 號漿砌磚墻m20.8 斜洞石方開挖 m33.82土石混和圍堰m31.55 100 號砼圍堰 m31.2回填土方m31.17 100 號砼壩體 m31.33基礎固結灌漿m21.44 150 號砼壩體 m31.33基礎帷幕灌漿m3.32 150 號砼進水口 m32.22基礎接觸灌漿m20.2 150 號砼隧洞襯砌 m34.87隧洞固結灌漿m21.12 150 號砼管橋鎮(zhèn)墩 m35.43隧洞回填灌漿m20.4 150 號廠房下部結構
16、m33.26占排水孔m1.32 150 號砼擋土墻 m32.21隧洞支撐m3 砼運輸（壩體） m30.31鋼筋制安（壩體）T14 砼運輸（主洞） m30.7200 號砼壩體m31.33 砼運輸（施工洞） m30.5200 號砼預制及安裝m316 砼運輸（廠房下部） m30.28鋼筋制作安裝（洞）T21 砼運輸（廠房上部） m32.4鋼筋制安（其他）T17 5 2.42.4 圖紙資料圖紙資料 1.樞紐地形圖 2.壩軸線地質剖面圖 3.工程總體布置圖 4.大壩、隧洞，房屋剖面圖 2.52.5 設計要求設計要求 2.5.1 導流部分 1.選擇導流方案：對隧洞、明渠、涵管、河床、底孔等方案進行比較，選
17、定較經(jīng)濟 可行的，全段及分段圍堰均可考慮，圍堰還可考慮高水、低水及過水型式，圍堰可使用 土石、砼、木籠等型式。 2.選取導流時段，定設計頻率、定設計流量、確定導流建筑物的尺寸、斷面、高程、 位置、本庫容因庫容小，可不調洪。 3.敘述導流施工步驟和方法，如何與大壩施工有機結合。 4.大壩施工中的度汛核算。 5.定截流設計流量，選定截流時間，并選定截流方案及措施，定最大截流材料的重 量及尺寸，并對閉氣進行設計，定出倉堤高程。 6. 定封堵時間，封堵方法和措施及封堵長度。 7.繪制導流平面布置圖一張（并有導建物的斷面圖）及砼分期澆筑斷面圖。 8.比較各導流方案的成果，定最佳方案，說明本方案的優(yōu)缺點。
18、 2.5.2 施工總進度計劃 1.對施工準備工程、導流工程、攔河壩工程、飲水系統(tǒng)工程、廠房及開關站工程進 行進度安排、項目及工程量按已經(jīng)給資料進行。 2.對主要施工強度進行論證，確定是否可行，特別對開挖強度和砼強度進行控制， 并避免特大高峰，做到大體均衡施工、壩體砼最大月澆筑強度 1.2 萬方，日最大強度 1000 方。 3.繪制工程施工進度表一張，并在進度線上注明施工強度， （并繪出開挖強度曲線、 砼澆筑強度曲線、工人人數(shù)變動曲線） 。 2.5.3 設計說明書編寫 1.格式按本科生畢業(yè)論文的要求，條理清楚、文字通順、整齊美觀、格式規(guī)范，要 6 有必要的圖表。 2.紙張用統(tǒng)一的畢業(yè)設計紙張，并
19、盡可能用計算機打印。 3.3.課程設計報告內容課程設計報告內容 3.13.1 導流方案的選擇導流方案的選擇 導流方案的選擇主要考慮因素：水文條件、地形條件、地質及水文地質條件、水工 建筑物的形式及其布置、施工期間河流的綜合利用、施工進度及施工場地布置。 本工程壩址處自然河床寬度約為 33m，河床較窄，可以考慮采用全段圍堰法導流。 壩址附近山坡陡峻，不適于采用明渠導流，可采用隧洞導流。 另一方面由壩址（-）工程地質剖面圖和壩址（-）工程地質剖面圖可知壩 址處，河流兩岸巖層的整體性較差，有多條斷層通過且節(jié)理裂隙復雜且等高線同河床中 泓線過于平行，如果修建隧洞不僅施工難度較大，且隧洞沿線過長不經(jīng)濟，
20、此外隧洞入 口同河床交角過大，不利于水流平順進入和下泄。所以并不十分利于修建導流隧洞。 經(jīng)過方案對比，本工程綜合考慮地形地質和水文條件等，決定采用分段圍堰法導流。 由于壩址處左岸有簡易公路，更便于建筑物材料運輸，考慮一期圍堰先圍左岸。 3.23.2 導流建筑物的設計導流建筑物的設計 3.2.1 確定導流設計流量 導 Q 擬建工程，正常蓄水位對應的水庫庫容為 0.02347 億 m3，調節(jié)庫容為 0.00696 億 m3，可以推測本工程總庫容應介于 0.30.4 億 m3,屬于 0.10.01 億 m3級，電站裝機容 量 1.8 萬 kW，根據(jù)1SL 2522000 規(guī)定，本工程的工程等別為級,
21、永久性水工建筑物 (混凝土重力壩)的級別為 4 級。臨時性擋水和泄水建筑物的級別（導流建筑物） ，應根據(jù) 保護對象的重要性、失事后果、使用年限和臨時建筑物規(guī)模確定。本工程臨時擋水和泄 水建筑物并無特殊要求，可確定為 5 級。 為充分利用當?shù)夭牧辖档驮靸r，橫向圍堰采用過水土石圍堰（低水圍堰） ，縱向圍堰 采用混凝土圍堰，考慮縱向圍堰為今后壩體的一部分。臨時性筑物級別為 5 級，根據(jù)2 SL 303-2004 表 3.2.2 規(guī)定，5 級土石結構導流建筑物的設計洪水標準采用重現(xiàn)期為 5- 10 年的標準。鑒于本工程的實際情況，本設計取洪水重現(xiàn)期為 10 年（） 。%10P 由于水文地質資料可知，西
22、溪枯水期為 113 月?？菟诤樗l率的設計流%10P 量為。所以導流設計流量。smQ/350 3 %10 smQQ/350 3 %10 導 7 3.2.2 導流建筑物平面布置及尺寸的初步設計 1.導流擋水建筑物 參照3DL/T 5087-1999 和2 水利工程施工(第五版)中介紹的關于分期圍堰平面布 置要求，并結合本工程實際情況，本設計圍堰布置如下： 考慮到本工程主體工程澆筑量不大，所需機械較小，模板較少。并且溢流壩段護坦 長度較長而工程量又不大，且護坦同壩體施工不沖突可以用于臨時堆放模板。所以本設 計取上游基坑坡趾與主體工程輪廓之間的距離取 10m,下游基坑坡趾與主體工程輪廓之間 的距離
23、取 2m，僅保留必要的交通寬度。 由設計資料可知，壩基處原河床高程大約為 175.000m177.500m（平均高程為 176.700m） ，本設計取左岸河床高程為 175.500m,右岸河床為 176.700m。壩基開挖到高程 174.000m,高差為 1.0m3.0m。覆蓋層主要為含碎石粘土，放坡坡率取為 1：2.0。此外， 橫向土石圍堰的背水坡坡角再基坑邊緣距離取為 2.0m，以保證壩面穩(wěn)定。 參照3DL/T 5087-1999 相關規(guī)定，縱向圍堰采用 C15 混凝土圍堰，為節(jié)約工程造價， 考慮一、二期工程共用同一縱向圍堰并考慮為今后壩體泄洪壩段中間隔墩的一部分。如 此布置縱向圍堰，一、
24、二期工程量基本相當，且縱向圍堰與河流主流銜接順暢，有利于 束窄河床過流以及二期導流底孔泄流。同壩體結合部分的縱向圍堰的基礎開挖高程同主 體工程一致為 174.000m。其余部分開挖至 177.000m,根據(jù)壩址（-）工程地質剖面圖 和上壩線重力壩方案布置圖，最終確定縱向圍堰軸線位置為 ZK111號鉆孔軸線向河流右岸 偏移 5.0m，本設計一期工程布置于左岸。將河床與原水面線簡化為梯形（等效原則為： 過流面積基本相等）計算得：河流原過流斷面 A1=155.3m2,圍堰和基坑所占過水斷面 A2=67.5m2。實際河流束窄度。% 5 . 43%100 155.3 5 . 67 %100K 1 2 A
25、 A 為了保證縱橫向圍堰接頭處水流的平順過渡，一期圍堰以及二期下游橫向圍堰與縱 橫向圍堰交角取為 110，而考慮圍堰的工程量二期上游圍堰與縱向圍堰的減小為 100 束窄后的流速 Vc約為 34m/s，所以無需對接頭進行專門的防沖結構研究。 2.導流泄水建筑物 一期工程中河流流量通過束窄后的河床排往下游。二期工程中本設計采用臨時導流 底孔排往下游，根據(jù)上壩線重力壩方案布置圖，本設計初步擬定底孔布置方案一：底孔 斷面尺寸為 2.0m3.0m，共四孔。孔口布置于溢流壩段下方，與閘墩邊緣相距 3m,兩閘 墩間距為 2.5m，孔底高程為 176.000m。底孔布置方案二，斷面為 2.0m4.0m 的底孔
26、， 共四孔，也底為 176.000m。 3.2.3 導流建筑物的具體設計 1.本工程采用分期圍堰，橫向圍堰堰頂高程的確定如下： 8 a.下游圍堰高程： add hhH 式中： 為下游圍堰堰頂高程，m； d H 為下游水位，m，由表 4，可計算得當 Q導 =350 ， d hsm / 3 m 5 . 179 軸 hhu ；milZhd 7 . 17801 . 0 80 5 . 179 河床 -波浪爬高，m，本設計不考慮波浪爬高； a h -安全加高，m，本設計為低水（過水）圍堰，所以不考慮安全加高。 所以，一期和二期工程的下游圍堰高程一致。mHd7 .178007 .178 b.一期上游圍堰高程
27、： a hhHz uu 式中： 為上游圍堰堰頂高程，m； u H 為下游水位，m，； d hmhd 7 . 178 z 為水位壅高，m； -波浪爬高，m，本設計不考慮波浪爬高； a h -安全加高，m，本設計為低水（過水）圍堰，所以不考慮安全加高。 其中：上下游水位壅高 z 可按下式進行估算 )( 21 AA Q vc 式中：為束窄段河床的平均流速，m/s； c v Q 為導流設計流量，m3/s; 為側收縮系數(shù)，單側收縮采用 0.95。 所以。sm AA Q vc/2 . 4 7.56- 3 . 15595 . 0 350 )( 21 ）（ g v g vc 22 z 2 0 2 2 式中：為
28、流速系數(shù)，圍堰的平面布置為梯形（無導流墻） ，可取 0.800.85，本設計 取；85 . 0 為行近流速，m/s，； 0 vsm A Q v/0 . 2 8 . 178 350 1 0 導 所以。m0 . 1 81 . 9 2 0 . 2 85. 081 . 9 2 2 . 4 22 z 2 2 22 0 2 2 g v g vc 綜上：一期上游圍堰堰頂高程。mH 5 . 180000 . 15 .179 u c.二期上游圍堰高程： 由于本工程缺乏洪水資料，且為小型工程，本設計將洪水過程線簡化為三角形洪水 9 過程線，洪水歷時為 24h，如圖 1。 圖 1 簡化三角形洪水過程線 調洪試算，假
29、定一下泄流量,可以根據(jù)下式計算出滯留庫容, 下泄 Q 滯 V 2/3600tQ-QV ）（ 下泄洪峰滯 并根據(jù)表 3 庫容水位關系表，可內插出相應的壩軸線水位 H, 則。再根據(jù)表 4，當可以確定相應的水位 H,則。則孔口H 上 H 下泄 QQ0.01l -H 下 H 的靜水頭。由于本設計的行近流速較大（） ，還應考慮行近水頭 下上 HHzsmv/6 . 2 0 的影響，則全水頭，根據(jù)有壓管中的恒定流（淹沒出流）計算公式 g v HHz 2 2 01 0 下上 0 2gzAQ c 式中：為流量系數(shù)，； c R c 4 l 1 A 為過流斷面，m2 ； 為全水頭，m； 0 z R，為水利半徑，m。
30、 可以計算出一個。如果,則假定的下泄流量就是設計下泄流量 下泄 Q Q 下泄下泄 Q 。如果不相等則再次進行假定設計流量，經(jīng)過多次試算確定最后的設計下泄流量 max Q下泄 。 max Q下泄 按初步擬定的導流底孔布置方案如表 7 參照5水力學（第四版） ，試算過程如表 8。 10 由表 8 可知兩個導流底孔的布置方案試算所得的上游水位都 高于溢流堰頂高程 上 H 182.000m,所以試算所得不合理。本設計采用方案一導流底孔重新計算，考慮溢流堰的自 由溢流作用,實用堰的堰流公式如下 2 3 0s1 2 HgmBQ 式中：為側收縮系數(shù)，考慮為無側收縮取 1；為淹沒系數(shù)，自由出流取 1；m 1
31、1 s s 為流量系數(shù)，低堰取 m=0.499；B 為閘門凈寬，m，B=12.52=25.0；H0為堰上水頭，m。 試算結果見表 9。 表 7 導流底孔（有壓）參數(shù) 底方案寬(m)高(m)數(shù)目 過流斷面 A(m2) 濕周 (m) 水力半徑 R(m) 糙率 n 謝齊系數(shù) C 沿程阻力 系數(shù) 12346100.600.01465.600.018 22448120.670.01466.760.018 表 8 計算過程 底孔 方案 下泄 Q （m3/s ） 滯 V (萬 m3) 上 H (m) 下 H (m) 0 z (m) l (m)R4 l c 下泄 Q （m3/s ） 1292.1250.019
32、0.6178.212.6220.21.50.774292.1 2325.25106.9186.1177.68.7220.11.50.780325.25 表 9 試算過程（考慮溢流堰作用） 底孔 方案 下泄 Q （m3/s ） 滯 V (萬 m3) 上 H (m) 下 H (m) 0 z (m) l (m)R4 l c 下泄 Q （m3/s ） 1336.3858.8183.9178.65.4220.21.50.774336.39 本設計最終選定方案的導游底孔布置方案，試算結果為二期圍堰，上游圍堰高程 。m 9 . 18300 9 . 183H u a hH 上 2.縱向圍堰高程的確定 由于本設
33、計采用一、二期共用同一縱向圍堰。為了便于施工，且更好地同壩體結合，縱 向圍堰設計成平臺狀，即的上下游高程分別二期橫向圍堰的上下游高程一致。從縱向圍 堰上游至下游護坦段縱向圍堰堰頂高程皆為 183.900m,其余部分高程為 178.900m。 3.2.43.2.4 圍堰細部設計圍堰細部設計 由壩址（-）工程地質剖面圖可知左岸河床較右岸低，本設計取壩軸線處左岸河 床高程為 175.500m,右岸壩軸線處河床高程為 176.700m,則壩軸線處左岸下游河床高程為 175.5-800.01=174.7m,同理壩軸線處右岸下游河床高程為 176.7-800.01=175.9m。 則各圍堰建基面高程和高度
34、如表 10。 表 10 各期圍堰建基面高程和高度 建基面高程圍堰堰頂高程圍堰堰頂高度項目 圍堰上游下游上游下游上游下游 一期橫向175.500 174.700 180.500 178.700 5.0 4.0 11 二期橫向176.700 175.900 183.900 178.700 7.2 2.8 縱向圍堰174.000 174.000 183.900 178.700 9.9 4.7 參考6施工導流圖集和3DL/T 5087-1999 各圍堰堰頂寬度、迎水面坡度和背水面 坡度的確定如表 11。 表 11 各圍堰截面參數(shù) 參數(shù) 圍堰 寬度（m）迎水面坡率背水面坡率 上游51：2.01：1.5一
35、期橫向 圍堰下游51：1.81：1.5 上游61：2.01：1.5二期橫向 圍堰下游61：2.01：1.5 縱向圍堰 - 3.51：0（右側）1：0.3（左側） 注：1.橫向圍堰為土石圍堰，縱向圍堰為混凝土圍堰； 2.縱向圍堰堰頂寬度取 4m 是考慮縱向圍堰作為溢流壩中墩隔墻，為了使二期工程同縱向圍堰更 好的結合同時滿足強度要求。 3.縱向圍堰左側坡率為 0.3 是指，在縱向圍堰上下游處為滿足縱向圍堰堰體穩(wěn)定，同時不影響導 流底孔的施工而加設的支墩坡率。 綜合本書 3.2.23.2.4 小節(jié)施工導流建筑物的設計，可以繪制導流建筑物的橫向剖 面和縱向剖面分別見圖 2、圖 3 和圖 4。 圖 2
36、一期導流建筑物橫向剖面圖 圖 3 二期導流建筑物橫向剖面圖 12 圖 4 導流建筑物上游立視圖 3.2.53.2.5 工程量、造價計算工程量、造價計算 根據(jù)上面計算的圍堰成果表以及地質剖面圖可以初步估計確定圍堰工程的工程量， 具體結果如表 13 所示： 表 12 圍堰工程量計算 項目 圍堰 高度 （m） 堰頂寬 度 （m） 迎水面 坡率 背水面 坡率 堰底寬 度（m） 斷面面 積 （m2） 軸線長 度（m） 土方量 （m3） 一期上游5521.522.5 68.8 24.8 1702 一期下游451.81.518.2 46.4 18.8 870 二期上游7.2621.531.2 133.9 4
37、3.0 5759 二期下游2.8621.515.8 30.5 24.3 740 縱向9.93.5003.5 34.7 134.5 4660 注：1.上表中計算縱向圍堰的工程量時忽略背水坡部分的工程量，但多算了下游部分的工程量，應給 予修正在原來的基礎上加上 791m3，最終混凝土方量應為 5451 m3。 表 13 導流工程造價表 項目工程量單位(萬元/m3)造價（萬元） 橫向土石圍堰907121.81 縱向混凝土圍堰43945925.92 建造 導游底孔528502.64 橫向土石圍堰90711513.61 縱向混凝土圍堰3337206.67 拆除 封堵 導流底孔528804.22 合計（萬
38、元）54.88 注：1.計算工程造價時，縱向圍堰同主體工程相結合的部分工程量為 2144m3,其造價由導游建筑物和 主體工程均分，故計算量為 4394 m3。 13 3.33.3 截流設計截流設計 3.3.1 截流時間 由水文資料可知，該河流枯水期為 113 月，截流時間應選擇在枯水期初期或稍稍 靠前，本工程的截流時間可以選擇在 10 下旬到 11 月上旬之間。本設計初步擬定截流 時間為 10 月下旬。 3.5.2 截流設計流量 由于本工程壩址處沒有實測流量資料，可以參照壩址附近湖頭站歷年枯水期各月平 均流量表。但湖頭站缺乏 10 有下旬（11 月4 月）的流量資料，考慮到本工程為小型工 程，
39、截流相對容易，取 11 月份的平均流量進行頻率分析。本設計采用適線法，選取參數(shù) 為，均值 EX=13.4m3/s,Cv=0.59,Cs=2.5Cv。計算過程見表 14，頻率曲線見圖 5。截流設 計流量采用重現(xiàn)期為 10 年月平均流量，由圖 5 可知當 P=10%，。 sQ/m 9 . 23 3 設計 表 14 頻率分析 年月11 月平均流量序號按大小排列頻率 理論頻率 Xp 5027.7127.70.040.0169.5 5114.5224.60.080.0559.3 5213.3321.90.120.154.7 5314.3421.70.160.250.4 547.45516.70.20.5
40、44.3 559.12616.10.24139.7 5615.4715.40.28235.1 5721.9815.10.32528.8 5816.19150.361023.9 5913.41014.50.42018.9 605.921114.30.443015.8 616.841213.40.484013.4 627.041313.30.525011.5 6315.01413.20.56609.84 647.641512.10.6708.34 6524.616120.64806.92 6621.7179.120.68905.34 6715.1188.750.72954.47 6812.0197
41、.640.76983.75 6913.2207.450.8993.44 7012.1217.040.8499.53.28 718.75226.840.8899.93.04 7216.7235.920.92 731.50241.50.96 14 圖 5 頻率曲線 3.3.23.3.2 截流方案截流方案 本工程為小河流截流，截流方案采用立堵法進行截流，雖截流時龍口的單寬流量較 大，流速不均勻，但截流時間很短，準備工作比較簡單，費用較低。 3.5.4 戧堤設計 1.下游以一期上游戧堤高程確定的原理和圍堰堰頂高程確定原理為同一原理，本書為了 節(jié)約篇幅不再詳列計算過程。 2.由于設計截流流量較小，可以假
42、定，即本設計sQ/m 9 . 23 3 截 sQ/m 9 . 23Q 3 max 截下泄 認為戧堤合龍閉氣后，水庫水位上漲到一定高度后，最大下泄流量同來水量相等，水位 庫水位保持不變。由于來水量小，可先假定上漲后的水位高程不會達到 179.000m(為無 壓泄流)，可采用寬頂堰泄流公式計算 2 3 0s1 2 HgmBQ 表 15 計算結果 （m 假定 H ） （m s h ） （m 2 P ） （m 1 P ） 1 s mB（m） Q（m3/s ） 1.6610.520.9510.333823.9 所以由表 15 可計算得上游水位，取m660.177660 . 1 000.176H 上 17
43、7.700m179.000m，所以先前假定為無壓泄流是正確的。 綜上，各戧堤高程和高度列表見表 16。 表 16 各戧堤高程和高度 建基面高程戧堤堤頂高程戧堤高度項目 戧堤上游下游上游下游上游下游 一期戧堤175.500 174.700 177.000 176.100 1.5 1.4 二期戧堤176.700 175.900 177.700 176.400 1.0 0.2 縱向戧堤175.500 174.700 177.000 176.100 1.5 1.4 15 注：1.由于一期上下游圍堰高度相差較小，填筑方量相差不大，且考慮將戧堤作為將來圍堰的一部分， 為了便于施工組織，所以本設計最終決定一
44、期戧堤高度統(tǒng)一取為 1.5m。 2.由于計算出的二期下游戧堤高度僅為 0.2m,考慮實際情況，取值為 0.5。即將戧堤高度填筑到 176.400m。 3. 由壩址（-）工程地質剖面圖測得截流高程處的河谷寬度約為 35m，小于 80m，所 以不預先進占。根據(jù)防沖和滲透的要求以及卡車交通戧堤的設計寬度為 6 或 8m。參考相 近工程確定橫向戧堤迎水面坡率為 1：2.5，背水面坡率為 1：2.0。縱向戧堤迎水面應采 用粒徑較大的塊石填筑，坡率為 1：1.5，背水面坡率為 1：2.0，為滿足戧堤防滲要求， 在戧堤迎水面布置土工防滲膜防滲。 表 17 戧堤斷面參數(shù) 項目 戧堤 高度 （m） 堤頂寬 度
45、（m） 迎水面 坡率 背水面 坡率 堤底寬 度（m） 斷面面 積 （m2） 軸線長 度（m） 土方量 （m3） 一期橫向1.562.5212.8 14.1 43.6 613 二期上游182.5212.5 10.3 43.0 441 二期下游0.562.528.3 3.6 24.3 87 縱向1.561.5211.3 12.9 134.5 1740 合計2881 注：1.由于橫向戧堤成為將來圍堰的一部分，所以不計算工程造價； 2.不計算縱向戧堤的造價，是因為其填筑和拆除都較容易，總造價較小。故將其考 慮為其它費用中。 3.3.33.3.3 截流材料截流材料 本工程庫容小，二期上游戧堤進占過程中，
46、滯留在水庫中的水量可以忽略不計。本設計 采用立堵法，采用土工膜防滲，所以同樣忽略由戧堤滲漏的流量。即本設計認為截流時 水量平衡方程為 sQQQ/m 9 . 23 3 底孔龍口設計 注：根據(jù)水利水電施工組織設計規(guī)范，河床寬度小于 80m，可以不設置龍口，不安排進 占。上式中的為截流時流速最大時，對應的從河床缺口下泄的流量。下泄流量均采 龍口 Q 用寬頂堰泄流公式計算（同 3.5.4） ，計算過程如表 18。 表 18 計算過程 項目 表格 （m 假定 H ） （m s h ） （m 2 P ） （m 1 P ） 1 s m B（m ） Q（m3/s ） 底孔1.6110.520.9510.333
47、821.3 龍口2.111000.9010.32212.6 合計23.9 由計算成果可以推測出，當戧堤堆填至最后 1m 時，水位上漲至 177.610m177.700m 時， 河床流速達到最大值為 16 sm Q /23 . 1 11 . 2 6 . 2 A Vc 龍 式中：A 為合龍時河床過水斷面面積，m2，截流水深為 2.11m,則 A=12.04=2.04 m2。 注：截流水深 2.04m 大于二期上游戧堤平均高度 1.0m，是因為本設計認為龍口處于河床主流部位， 河床高程為 175.5m，該處的實際戧堤高度為 177.700-175.500=2.2m。 參照4 水利工程施工(第五版)表
48、 1-5，可知當截流最大流速為 1.21.3m/s，可用 50 70kg 重石塊進行截流。用量為龍口體積的 2.5 倍，約為 50m3。此外，為了保證截流的順 利進行以防突發(fā)意外，本設計考慮儲備 0.25 倍計算截流填筑方量的備用料，為 721m3。 3.43.4 攔洪度汛攔洪度汛 本工程混凝土壩攔洪庫容 V=0.02347 億 m30.1 億 m3,對應的壩體施工期臨時度汛洪 水標準為 2010 年，即 P=5%10%，以 P=10%設計查工程資料，對應的，mQ2620 max 查 ZQ 曲線知，壩前臨時度汛設計洪水水位 h=186.700m,該壩 4 級永久性擋水建筑物安 全加高 =0.3
49、m,則壩體攔洪度汛壩高程為 H=h+=186.7000+0.3=187.000m。 3.53.5 封堵蓄水封堵蓄水 3.5.1 封堵時間 因為所給的資料中缺少壩址處各月的月平均流量。故取開始來水期月份 5 月進行封 堵導流隧洞進行蓄水。 3.5.2 封堵方式 導流泄水建筑物僅采用導流孔，封堵時應用混凝土全部封堵。由于缺少水文資料， 本設計封堵蓄水所用閘門只能憑借經(jīng)驗設置一門為 2m3m 的鋼板閘門，厚度為 10cm。 四個導游底孔共用一封堵閘門。 3.63.6 施工總進度計劃施工總進度計劃表表 表 19 施工總進度表 工程項目工程量單位勞力總勞力/ 工日 施工人 數(shù) 施工時 間/天 備注/施
50、工期 1 場內外交通 3km 5000 工日 /km 1500030050 2 施工臨時橋 梁 1 座 2000040050 施工期的準備 3 臨時生活建 5510m2 3 工日/m2 1653040042 17 筑 4 倉庫輔助企 業(yè) 3000m2 4 工日/m2 1200040030 5 砂石料開采 73000 m3 1.5 工日 /m3 109500400274 6 風水電系統(tǒng)石方 1000 方， 砼 500 方 1000020050 500501 隧洞開挖 14406.9m3 2.24 工日 /m3 32271.5 70011 2 河流截流 3000m3 1.55 工日 /m3 465
51、011001 3 上游圍堰施 工 25114m3 1.55 工日 /m3 3892750078 導 流 工 程 4 下游圍堰施 工 2950 m3 1.55 工日 /m3 457310046 300461 土石方開挖 23540 m3 1.18 工日 /m3 27777 40035 2 固結灌漿 2090m 1.44 工日 /m 301010030 3 帷幕灌漿 1500m 3.32 工日 /m 498010050 400174 大壩的澆筑 33000 m3 1.33 工日 /m3 44000 300124 300125 圍堰拆除 31064m3 1.25 工日 /m3 38830 70051
52、 攔 河 壩 工 程 6 導流隧洞封 堵 283.6m3 2 工日/m3 567.21006 1 進出口明挖 2705 m3 0.47 工日 /m3 12727018 2 混凝土 1007 m3 2.22 工日 /m3 223613018 40060 900100 3 隧洞洞挖 117850 m3 3.82 工日 /m3 450187 1100306 4 襯砌 13871 m3 4.87 工日 /m3 67552145466 引 水 系 統(tǒng) 5 隧洞固結灌 漿 5876 m 1.12 工日 /m 658115439 18 6 隧洞回填灌 漿 4589 m2 0.4 工日 /m2 1836445
53、9 7 調壓井明挖 3274 m3 0.47 工日 /m3 153910016 8 井挖石方 4728 m3 2.44 工日 /m3 1153630039 9 調壓井襯砌 1775 m3 3.7 工日 /m3 656810066 10 固結灌漿 612 m 1.12 工日 /m 6851069 11 高壓挖石方 5801 m3 3.82 工日 /m3 2216030074 12 高壓井挖石 方 834 m3 2.44 工日 /m3 203510020 13 襯砌 2868 m3 3.7 工日 /m3 1061220053 14 固結灌漿 2295 m 1.12 工日 /m 25705052 1
54、5 回填灌漿 1547 m2 0.4 工日 /m2 6191157 16 接觸灌漿 924 m2 0.2 工日 /m2 185447 17 砼橋預制吊 橋 1600 m3 16 工日 /m3 25600200128 18 剛管制作安 裝 650t500010050 19 高壓管鋼板 襯砌 800t600010060 1 土石方明挖 17101 m3 0.47 工日 /m3 803730027 2 下部混凝土 澆筑 5722 m3 3.26 工日 /m3 1865430063 3 上部混凝土 澆筑 989 m3 4.49 工日 /m3 444130015 4 固結灌漿 436 m 1.44 工日
55、 /m 6282230 5 帷幕 706 m 3.32 工日 /m 23447830 廠 房 和 開 關 站 6 漿砌塊石 3801 m3 2.45 工日 /m3 931220047 19 7 石渣回填 7806 m3 1.17 工日 /m3 913320046 8 廠房鋼結構 10000100100 9 機電設備安 裝 20000200100 10 開關站設備 10000100100 11 永久房屋建 筑 4500 m3 12 工日 /m3 54000500108 清 理 和 結 束 工 作 1500050030 總和 1168938733 說明： 1. 本次工程共安排施工人員 1000-2
56、000 人，根據(jù)不同時期要求安排。 2. 工程按照要求首先完成的是施工準備工作的施工，施工人數(shù)為 1100 人。 3. 在施工準備工作完成后，進行導流隧洞、河流截流和上游圍堰施工，根據(jù)要求增加整體施工 人數(shù)為 1500 人。 4. 在引水隧洞的施工期，因為工程量的增加，根據(jù)要求增加整體施工人數(shù)為 1800 人。 5. 在永久房屋和清理工作，因為工程量的減少，施工人數(shù)為 500 人。 6. 根據(jù)以上的工期計算，最后確定整個施工時間為 733 天。另因為部分不可抗拒的因素的影響， 實際的施工期為 2 年到 3 年之間。 4.4.結論結論 4.14.1 成果評價成果評價 本設計主要為施工導流部分的設
57、計。由于設計人員能力有限并且缺乏設計經(jīng)驗，雖然設 計過程中參照許多工程實例和文獻，做為小型工程的初步設計尚有一定參考價值，但本 設計的成果可靠性仍然較低。下一設計階段中，對于以下幾點應加深考慮，補充必要的 設計資料，謹慎設計： 1.由于時間較緊，所以本設計中對于二期圍堰堰頂高程的確定中，關于泄流公式中的參 數(shù)選取過于粗糙。 2.在導流建筑物的工程量計算中，對于地形、地質因素考慮不足，工程量的估算過于簡 略。其次，對于填筑單方造價的取值依據(jù)不足，嚴重影響工程造價的估算以及方案的選 取。 3.缺少方案比較分析。 4.由于水文資料不足，對于截流設計流量的選擇可能存在較大差錯，雖然對戧堤高程不 20
58、起控制作用，但可能會影響到對截流材料重量的要求。 5.施工進度計劃，考慮的各方面影響因素不足。 4.24.2 課設感受課設感受 通為期近兩周的施工組織課程設計我最大的感受就是，在設計中前期的熟悉工程各 方面的資料十分重要。如果一味的講求快，往往事得其反。很有可能在你設計到中間的 某一處時，發(fā)現(xiàn)導流建筑物的設計結果同大壩的設計結果相沖突，設計報告中前后內容 有矛盾等等。所以不能一味求快，而要講究效率。 其次，查閱資料的能力也非常重要，在龐雜的設計規(guī)范中要找到同自己設計內容相 匹配的規(guī)定不是一件容易的事情，沒有一定的耐心和細心往，靠的只能是運氣。 再者，要想完成一份優(yōu)秀的施工組織設計人員不僅要有豐
59、富的設計經(jīng)驗，并且還應 培養(yǎng)良好的邏輯思維和組織安排能力，還有一定的社會經(jīng)驗也是必要的。 參考書目參考書目 1 中華人民共和國水利部. SL252-2000 水利水電工程等級劃分及洪水標準. 北京：中國水利水電 出版社，2000. 2 中華人民共和國水利部. SL303-2004 水利水電施工組織設計規(guī)范. 北京：中國水利水電出版社， 2004. 3 中華人民共和國國家經(jīng)濟貿易委員會.DL/T 5087-1999 水利水電工程圍堰設計導則. 北京：中 國電力出版社，1999. 4 袁光裕、胡志根. 水利工程施工(第五版) . 北京：中國水利水電出版社，2009. 5 吳持恭. 水力學(第四版). 北京：高等教育出版社，2008. 6 成都科學技術大學水利水電施工導流圖集編寫組，施工導流圖集. 北京：水利出版社， 1982.
水利工程施工課程設計報告.doc
