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 目某混凝土重力坝施工导流设计学习中心：奥鹏直属学习中心专 业： 水利水电工程年 级： 20122012 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1.11.1 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1.6108， 根据 水利水电工程施工组织设计规 范SL303-2004,以及围堰工程规模，选定施工导流建筑物为4级。1.21.2 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规范SL303-2004,选定导 流建筑物的洪水标准为：20年一遇（P=5%。1.31.3

2、施工导流时段选择根据本工程的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，当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。若采用全年施工，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

3、建筑物要求 相对要低一些，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达到渡汛高程，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 期基本已过，此时可进行坝基和岸坡的开挖和部分围堰工程，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

4、，9月下旬进行河床部分的基础开挖，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，则河水由永久泄水建筑物下泄，也可部分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M3409967325047月次年4月11508606004009月次年3月31623517

5、511910月次年3月2631831338610月次年4月3192522061571.41.4 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=252r1/s。根据坝址水位一流量关系曲线，采用内插法得到Q=252 nVs时的水位为86.20m,考虑到坡降，选择坝址处水位为86.50m。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

6、流量关系曲线水位84.384.685.08687888990919293流量055022050085512801730237029903630图1-11.51.5 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；第二期围河床左岸部分，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

7、个河床岩体致密坚硬，强度高，抗冲刷能力强，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左右，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、经济合理原则，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2.12.1 束

8、窄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2 z+tcp与所设H0比较,出口处渠底高程84 m假定水深为2.5m。Z丄。二乞Vc= Z雍高V0行进流速22g 2gWC丫流速系数Vc束窄河床平均流速Q为计算流量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/SVcQ=252/7

9、0.3仁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 叽 hdhaz 86.5 0.87 0.587.87m下游围堰堰顶高程 Hdhdha86.1000.5086.60m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、下游横向围堰断面尺寸上游横向围堰断面构造及尺寸图4单位：mm堆石体采用块石、砂

10、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二N1jrf J:、二=：f 二.块石护面-堆石体、7 5/-反滤层7 二、-L165CC-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，为了确保泄流能力，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规范选定：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由出流。其泄流能力计算公式为：

11、Q w 2g（T hp），式中hp0.85D，（D为引化直径）。底孔进水口水头损失系数为进0.1，闸门槽水头损失槽0.1，沿程水头损失沿（8g/c2） （L/D） Q 235m3/ s时, 出口处下游水位高程为86.39m,糙率取n 0.014。则底孔泄流量曲线如图6(两个底孔)(m )(m)断面 尺寸(mXm)(m2)(m)(m)(m)hp(m)(m)(m3/S)(m3/S )16.215.21.0672.10.180.844X4.54.5543.8712.22991.297185.5988582814.214.271.40.200.84906.14X4881.04.2653703.6252

12、.47583.586167.183X4.512.513.70.913.99570.30.210.833.3962.70476.206152.4131478511.70.8169.00.260.873X3.59.53143.4842002.9613.13961.327122.6516.215.21.0672.10.180.84139.834X4.58854.5548283.8715.2293279.674X414.214.21.04.26571.40.200.843.6255.475124.32248.64939.188370212.513.70.9170.30.210.83110.683X4.

13、53143.9957853.3965.7042221.363X3.59.5311.70.813.48469.00.260.872.9616.13985.764171.531420016.215.21.0672.10.180.84175.41350.834X4.58854.5548283.8718.2298614.214.271.40.200.84154.679612.4X4881.04.2653703.6258.4757309.3513X4.512.513.70.913.99570.30.210.833.3968.704136.72273.45314785511.70.8169.00.260.

14、87104.643X3.59.53143.4842002.9619.1392209.2816.215.21.0672.10.180.84204.914X4.54.5543.87111.229409.83885828314.214.271.40.200.84179.984X41.04.2653.62511.475359.979915.883704112.513.70.9170.30.210.83158.543X4.53143.9957853.39611.7046317.093X3.59.5311.70.813.48469.00.260.872.96112.139120.60241.2014200

15、0图6底孔泄流能力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担，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(mr)结构材料与一期一致。(2)

16、 纵向围堰下纵段剖面图8单位(mr) 结构材料与一期一致。（3）上游横向围堰剖面图9单位（mrh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（mrj）二期下游横向围堰结构材料与一期下游围堰相同，围堰长28m5.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9月初此时河流水量逐渐变小，进入枯水期。2.截流流量的确定根据表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流量3Qi

17、(m /S )序号由大到小排列Qi（m3/S）模比系数 Ki（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）196216.4119.62.7341.7343.0067564.5196312.3216.42.2871.2871.6563699.119646.13316.02.2321.2321.51782413.619655.79412.31.7150.7150.51122518.219663.35510.91.5200.5200.270422.719673.9269.251.2900.2900.084127.319684.2776.420.895-0.1050.01102531.819692.

18、5886.130.855-0.1450.02102536.419705.6495.790.808-0.1920.03686440.9197116.0105.640.787-.02130.04536945.519724.52115.100.711-0.2890.0835215019733.62124.600.642-0.350.1281654.58419743.01134.520.630-0.3700.136959.119756.42144.270.596-0.4090.16321663.619763.13154.040.563-0.4370.19096968.219775.10163.920.

19、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+5.728-5.7719.661019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，曲线与大部分经验点配合较好，所以不用再进矩

20、法配线计算。从曲3.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(-量流线上查得P=10%，Qp15.1mVs，即为截流设计流量：5-0_3 E0 3041 bO 60 /C 83 沉 130频率 R(%)量较小，且紧靠左岸的滩地，枯水期滩地处基本无水，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，戗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，抗冲能力强，截 留施工采用立堵法进行。河床右岸有一条三级公路，所以截流时从河床右岸向龙口进占，逐步束窄龙口，直至龙

21、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、施工渡汛为了确保工程能够如期完成，并保证工程在施工期间能安全渡汛，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 格控制。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规范（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%, t 6h,起调水位为导流设计流量 Q 235mi/S时的水位。从表1中选出P=5% t 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 996nl/S的通过要求，第一期施工可不 作调洪计算。（2） 第二期工程施工渡汛，查下游水位流量关系曲线，当Q 1699.9