大工秋水工建筑物课程设计

1、网络教育学院?水工建筑物课程设计?题 目：混凝土重力坝施工导流设计学习中央：奥鹏直属学习中央专 业： 水利水电工程年 级： 2022 年秋季学 号：学 生：指导教师：某混凝土重力坝施工导流设计1施工导流设计标准选择1.1 施工导流建筑物级别的选定该工程施工工期为2年,工程总库容为1.6父108,根据?水利水电工程施工组织设 计标准?SL303-2022以及围堰工程规模,选定施工导流建筑物为 4级.1.2 施工导流设计洪水标准的选择根据导流建筑物级别为4级和?水利水电工程施工组织设计标准? SL303-2022选 定导流建筑物的洪水标准为：20年一遇P=5%.1.3 施工导流时段选择根据本工程的

2、特征条件采用分段围堰法导流,中后期用临时底孔泄流来修建混凝 土坝.由施工设计洪水成果表可得,中选定导流建筑物的洪水标准为20年一遇时,全年施工流量为996m/s,7月至次年4月施工时,流量为860m/s.9月至次年3月施工时, 流量为235m/s.10月至次年3月施工时,流量为186m/s.10月至次年4月施工时, 流量为252m/s.假设采用全年施工,流量太大,导流建筑物的工程量大.7月至次年4月施工时,流量为860m/s,也过大,同时可能还在汛期,不利于施工,对导流建筑物要求也很高,同样不经济9月至次年3月施工时,流量为235m/s,施工期为7个月,流量小,对导流建筑 物要求相对要低一些,

3、且经济.但是考虑到汛期的特点和坝基岸坡的开挖时间,在 8 月的时候有可能还在汛期,会影响施工进度.10月至次年3月的时段内,流量虽然相比其他时段小,但是施工期过短,只有 6 个月,可能导致施工坝体工程不能按时到达渡汛高程,以至于影响整个工程的进度.10月至次年4月这一时段,流量为252m/s,有7个月的低流量施工时间.9月份 时汛期根本已过,此时可进行坝基和岸坡的开挖和局部围堰工程,10月初可下河截流, 随后进行坝体混凝土浇筑,汛前完成溢流坝段的土建工程,汛期及汛后进行非溢流坝 段的混凝土浇筑.次年9月进行左岸坡坝基开挖,并修筑二期围堰工程,利用布置在一期工程坝体内的底孔导流,9月下旬进行河床

4、局部的根底开挖,10月初 进行二期工程的坝体和厂房的混凝土浇筑.因此,选定施工导流时段为10月至次年4月.由施工进度安排并考虑到工程特点,工程施工导流过程可分为：前期、后期、下 闸蓄水三个阶段.前期,河水由束窄河床通过,进行第一期基坑内施工；后期,河水 由导流底孔下泄,进行第二期基坑内施工；下闸蓄水后,坝体全面升高,可先由导流 底孔下泄河水,底孔封堵以后,那么河水由永久泄水建筑物下泄,也可局部或完全拦蓄 在水库中,直到工程完建.表13施工设计洪水成果 单位：m/s分期频率251020全年施工13409967325047月次年4月11508606004009月次年3月31623517511910

5、月次年3月2631831338610月次年4月3192522061571.4 施工导流设计流量根据导流设计洪水标准和围堰施工分期,选定施工导流设计流量为Q=252m3/s.根 据坝址水位一流量关系曲线,采用内插法得到 Q=252 m3/s时的水位为86.20m,考虑到 坡降,选择坝址处水位为86.50s由下游水位流量关系曲线图可得,下游水位为86.10m= 由于厂房工程结构复杂,一期工程量大,施工期长,围堰过水对工期及经济都影响较大,故一期导流标准选为洪水重现期 10年；二期拦河坝结构相对较为简单,工程规模小,在一个枯水期可完成,故二期导流标准选为洪水重现期5年.表1-4坝址水位一流量关系曲线

6、水位84.384.685.086878889909192938M:055022050085512801730237029903630图1-11.5 施工导流方案选择由施工进度安排并考虑到工程特点,工程施工导流过程根据枢纽的自然条件及坝 体的结构特点及工程的导流施工标准,选择采用分段围堰法施工,分为两段两期.第 一期先围右岸,包括非溢流坝段,进行一期基坑内施工；第二期围河床左岸局部,包 括左岸左岸非溢流坝段和溢流坝段,进行二期基坑内施工,导流方式为一期工程的底 孔导流.本工程所选择的施工期,流量为 252m/s,河床岩面较平整,冲积砂烁层厚度 约为01.5m,弱风化层厚度1m左右,整个河床岩体致

7、密坚硬,强度高,抗冲刷水平强, 左岸地形自然坡度为1:1.51: 2.0,右岸地形自然坡度为1:2&右,两岸坡度均较缓,采 用两段两期的施工导流方式可以满足要求.采用先围右岸的方式可以先满足发电,提 前产生经济效益.故才用先围右岸,后围左岸的方式施工.根据本工程自然条件及枢纽布置特点,本着就地取材、经济合理原那么,一期上、 下游及纵向围堰结构形式均采用土石围堰结构.围堰堰体采用黏土心墙防渗,堰基利 用黏土截水墙防渗,施工期辅助大功率水泵强排水施工.为保证施工期强排水不对排 水沟边坡造成细料流失形成管涌现象,将集水坑四周用土工布围护,边角部位用编织 袋压脚固定.2第一期导流设计2.1束窄

8、河床水位雍高计算分期导流围堰束窄河床后,使天然水流发生改变,在围堰上游产生水位雍高,其值可采用如下近似公式试算.以Z+tcp与所设H0比拟,出口处渠底高程84 m.假定水深为Y2.5m=流速系数21 v cV0Q0.Vc=-2g2gWcVc束窄河床平均流速Z 一雍图Q为计算流量V0行进流速Wc收缩断面有效过水断面m2Y 取 0.85 V0=0Wc=bc tcp=(30+30-1.8*2.5)/2 *2.5=70.31m2bc=30m A1=70.31M2A2=83.75V0=Q/A=252/(30+30-1.8*2.5)*2.5/2+(36+36-2*2.5)*2.5/2=1.64M/SVc=

9、 =252/70.31=3.58m/s,WC束窄河床段上游水位壅高：上、下游一期横向围堰堰顶高程：上游围堰堰顶高程 Hu =hd ha z + 1' =86.5 0.87 0.5 -87.87m下游围堰堰顶高程 Hd =hd ha : =86.10 - 0 0.50 = 86.60m 图213纵向围堰长度的拟定及围堰轴线布置根据施工要求及场地条件,拟定纵向围堰长度为150m.纵向围堰轴线位置在河床中部偏左岸约30m处,如图2-1.4围堰断面设计(1)纵向围堰断面构造及尺寸图3 单位：mm围堰主体采用块石、砂砾土料堆石体,防渗层为粘土斜墙,在粘土斜墙迎水位采 用浆砌石护面.(2)上、下游

10、横向围堰断面尺寸上游横向围堰断面构造及尺寸3000忍了 5.图4 单位：mm堆石体采用块石、砂砾土石料堆砌,防渗层为粘土斜墙,防冲采用浆砌石护面 下游横向围堰断面构造及尺寸块石护面- 粘土斜墙图5 单位：mm5围堰工程量的估算上游横向围堰长度：36m下游横向围堰长度：68m纵向围堰方量：长150m6第二期导流水力计算本工程二期采用底孔导流,为了保证泄流水平,拟定采用 2个底孔.1 .底孔的布置及断面尺寸的选择根据水利水电工程设计标准选定：底孔布置在主河床的溢流坝段中,底孔底板距基岩面的距离为2m.底孔进口高程选定84.0m,出口高程83.9m,底孔全长57m.由水利学原理,判定底孔出流为有压自

11、由出流.其泄流水平计算公式为：Q = Mw-2g(T -hp),式中hp =0.85D , (D为引化直径).底孔进水口水头损失系数为pp2进=0.1 ,闸门槽水头损失编=0.1 ,沿程水头损失且沿=(8g/c2)M(L/D),Q=235m3/s时,出口处下游水位高程为 86.39m,糙率取n = 0.014( m )( m )断面 尺寸 (mx m)(m2 )(m)(m)(m)hp ( m)(m)(m3/ S)(m3/ S)906.14X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8712.22991.297185.594X414.2814.281.04

12、.26571.430.2070.8403.6252.47583.586167.183X 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3962.70476.206152.413X 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9613.13961.327122.65939.14X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8715.229139.833279.674X414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6255.475124.322248.643X 4.5

13、12.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3965.704110.682221.363X 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9616.13985.764171.539612.14X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.8718.229175.418350.8364X414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.6258.475154.677309.353X 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.3968.70

14、4136.725273.453X 3.59.5311.710.8143.48469.020.2600.8702.9619.139104.642209.289915.14X 4.516.2815.281.0654.55472.180.1820.8483.87111.229204.913409.834X414.2814.281.04.26571.430.2070.8403.62511.475179.984359.973X 4.512.5313.710.9143.99570.370.2180.8353.39611.704158.546317.093X 3.59.5311.710.8143.48469

15、.020.2600.8702.96112.139120.600241.20那么底孔泄流量曲线如图6 (两个底孔)图6 底孔泄流水平曲线图考虑到施工强度及防洪要求,选定采用两个 3X4.5的导流底孔.这样既可以满足 施工期间导流的要求,又适当减小混凝土的浇筑强度.2二期导流水力计算(1)上游水位壅高值(2)上下游堰顶高程3二期纵向围堰的上、下纵段长度及围堰的轴线平面布置根据施工布置要求,定出纵向围堰上纵段长54m.纵向围堰下纵段主要靠一期工程时在溢流坝段右边导墙来承当,右导墙长 38m,再在右导墙上接24m的土石围堰.纵向围堰上纵段轴线布置在一期纵向围堰轴线左边14m处,纵向围堰下纵段轴线布置与

16、右导墙轴线重合.4 .围堰断面的结构及尺寸(1)纵向围堰上纵段剖面图7 单位(mm)结构材料与一期一致.(2)纵向围堰下纵段剖面图8 单位(mm)结构材料与一期一致.(3)上游横向围堰剖面图9 单位(mm)二期上游横向围堰采用钢筋石笼护面,粘土斜墙铺盖防渗,围堰长62m.(4)下游横向围堰剖面图10 单位(mm)二期下游横向围堰结构材料与一期下游围堰相同,围堰长 28m.5 .围堰工程量计算纵向围堰上纵段：纵向围堰上纵段：上游横向围堰：下游横向围堰：二期围堰总方量：四、截流设计1 .截流时间的选择根据表3的水文资料及工程施工条件的要求,选定截流时间在第二施工年度的 月初.此时河流水量逐渐变小,

17、进入枯水期.2 .截流流量确实定根据表3的水文资料,选取9月份的流量作多年经验频率曲线.表7截流经验频率计算表年份Qi (m3 /S)厅p由大到小排列Qi (m3/S)模比系数Ki(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)196216.4119.62.7341.7343.0067564.5196312.3216.42.2871.2871.6563699.119646.13316.02.2321.2321.51782413.619655.79412.31.7150.7150.51122518.219663.35510.91.5200.5200.270422.719673.9269.251.

18、2900.2900.084127.319684.2776.420.895-0.1050.01102531.819692.5886.130.855-0.1450.02102536.419705.6495.790.808-0.1920.03686440.9197116.0105.640.787-.02130.04536945.519724.52115.100.711-0.2890.0835215019733.62124.600.642-0.3580.12816454.519743.01134.520.630-0.3700.136959.119756.42144.270.596-0.4090.163

19、21663.619763.13154.040.563-0.4370.19096968.219775.10163.920.547-0.4530.20520972.719784.04173.620.505-0.4950.24502577.319799.25183.350.467-0.5330.28408981.8198019.6193.130.437-0.5630.31696986.419814.60203.010.420-0.5800.336490.9198210.9212.580.360-0.6400.409695.5总计150.57150.5721.473+5.728-5.7719.6610

20、19根据表7数据绘制经验频率曲线图11截流流量经验频率曲线图从频率曲线上看出,曲线与大局部经验点配合较好,所以不用再进矩法配线计算 从曲线上查得P=10%时,Qd =15.1m3/S,即为截流设计流量.p3 .截流过程设计本工程一期施工截流可不做考虑,从一期围堰的平面布置图上可知,上游横向围 堰工程量较小,且紧靠左岸的滩地,枯水期滩地处根本无水,纵向围堰在滩地上顺水 流方向填筑,而下游横向围堰可在静水中填筑.二期施工截流时,仓戈堤轴线选在一期上游横向围堰与纵向围堰相交的背水面坡脚处,龙口段设在主河槽偏右侧.该处河床基岩出露,抗冲水平强,截留施工采用立堵法进行河床右岸有一条三级公路,所以截流时从

21、河床右岸向龙口进占,逐步束窄龙口, 直至龙口合龙、闭气.然后再进行加固,填筑二期上游横向围堰,最后填筑二期下游 横向围堰.五、施工渡汛为了保证工程能够如期完成,并保证工程在施工期间能平安渡汛,须进行施工调洪计算.求出一、二期坝体施工时渡汛高程,以便在施工中对坝体工程和施工进度及 施工强度实行严格限制.1坝体施工期临时渡汛洪水标准根据?水利水电工程施工组织设计标准?(SDJ338- 89)规定,选择渡汛洪水标准 为20年一遇,即P=5%.2施工调洪计算调洪计算方法采用单辅助线图解法, 设计洪水过程线的频率P=5%Qt = 6h,起调水 位为导流设计流量Q=235 m3/S时的水位.从表1中选出P=5%, M = 6h ,作设计洪 水过程线图.图12 设计洪水位过程线(P=5%)(1)第一期施工渡汛,能满足全年施工洪水 Q = 996 m3/S的通过要求,第一期施 工可不作调洪计算.(2)第二期