z水利枢纽施工导流和土坝施工设计计算毕业论文

'Z水利枢纽施工导流和土坝施工设计计算毕业论文目录摘要IABSTRACTII前言III1　施工条件分析11.1　水利枢纽的组成11.2　施工场地及运输条件11.2.1　施工场地11.2.2　运输条件21.3　气候特征21.3.1　气温31.3.2　冰期41.3.3　风向及风速41.4　水文条件41.5　工程地质条件61.6　当地建筑材料71.7　坝体混凝土主要特征71.8其他施工条件71.9隧洞爆破开挖设计的有关资料82　施工导流102.1　导流标准10V 2.2导流时段划分和选择112.3导流方案122.3.1　导流方式的选定132.3.2　围堰形式的选择142.3.3　导流泄水建筑物型式的选择162.3.4　导流方案的拟定162.3.5通过定量计算确定隧洞最优经济断面173导流建筑物设计203.1导流隧洞的设计203.1.1导流隧洞的断面形式及尺寸选择203.1.2隧洞糙率的选择203.1.3隧洞的组成203.1.4洞轴线的平面布置203.2导流水力计算213.2.1计算流量系数213.2.2隧洞水流流态的判别213.2.3隧洞泄流计算223.3调洪计算233.3.1目的233.3.2原理233.3.3步骤233.4　围堰结构设计243.4.1上游围堰的设计243.4.2下游围堰27V 3.5围堰的稳定分析273.5.1浸润线的推求283.5.2稳定分析计算294导流建筑物施工294.1控制性进度计划294.1.1封堵日期的计算294.1.2控制性进度计划304.2围堰的施工314.2.1围堰工程量的计算314.2.2围堰工程的进度计划314.2.3　围堰的施工方法和机械设备314.2.4　围堰的加高314.3围堰的拆除314.4　导流隧洞施工方法和机械314.4.1　开挖324.4.2　衬砌335　截流设计与基坑排水335.1　截流方式的选择335.1.1　截流方式335.1.2　龙口的位置和形式：345.2　截流日期和截流设计流量355.2.1　截流时段：355.2.2　截流设计流量355.3　截流水力计算35V 5.3.1　戗堤高程确定355.3.2　立堵截流材料的确定365.4　截流施工375.4.1　戗堤顶高程的确定375.4.2　戗堤施工375.4.3龙口的合龙385.5　基坑排水385.5.1　排水量的估算385.5.2　排水设备的选择395.5.3　排水系统的布置416.土石坝施工426.1工程概况426.1.1.枢纽地理概况426.1.2坝体设计426.1.3大坝体填筑方量426.1.4.坝址工程地质条件426.1.5当地建筑材料426.1.6施工场地436.1.7运输条件446.2拟定施工进度计划446.2.1施工进度进度计划编制原则446.2.2坝体施工的进度计划446.3料场的布置446.3.1料场规划原则44V 6.3.2本工程料场情况456.4施工强度的确定456.4.1施工天数的确定456.4.2施工强度的确定466.5施工方案的选择476.5.1施工方案的内容476.5.2选择施工方案的依据476.5.3拟定整个施工过程综合机械化方案486.6坝面作业的施工516.6.1坝面压实机械的选择516.7结合部位的施工536.7.1坝基结合面536.7.2与岸坡及混凝土建筑物的结合536.7.3坝体纵横向接坡及接缝536.8反滤料，垫层料，过度料的施工547小结55参考文献56附录一57附录二82V 华北水利水电学院毕业设计1　施工条件分析1.1　水利枢纽的组成Z水利枢纽位于Q河干流上的z峡，系一级建筑物，由河床混凝土重力坝、溢洪道，右岸土坝和坝后厂房等部分组成。枢纽主要任务是发电，共装三台机组，每台机组15万吨，发电的最低水位为500米，相应库容19.5亿米3。枢纽的右岸适当位置布置有排沙放空洞，可满足封孔蓄水期对下游供水100米3／秒流量的要求。枢纽各组成建筑物的工程量见表1－1。表1－1主要水工建筑物的组成和工程量表序号工程项目挖方(103m3)填方(103m3)混凝土和钢筋混凝土(103m3)灌浆工程(100m)土方(含砂砾石)石方合计土方堆砌石反滤层合计总计其中固结灌浆1河床坝段(1)~(10)1103274377432071372右岸混凝土重力坝右(1~15跨)2403527511885463溢洪道121051017202424150(底板78溢流体72)4右岸土坝14301143170020511010151.2　施工场地及运输条件1.2.1　施工场地坝址距下游的仙州市河道长约100公里，直线距离约50公里，坝址附近皆为高山峡谷地区。z峡长约12公里，上下游均有比较平坦的山间盆地，可作为施工场地。枢纽选定坝址位于峡谷尾部，距峡谷出口约1.7公里，坝区河床两岸山坡陡峻，成V字形。左岸坡度45°～80°，陡缓相间；右岸坡度60°～85°，两岸山顶均为黄土覆盖。坝址河床高程一般为410米，枯水季一般水位为418米，河面宽50～60米，深化偏右岸，最深约10米。坝址左岸山峰起伏高出河面约150米第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计以上。右岸坝头附近为一狭小丘陵阶地，高出河面约110米左右。与坝区阶地相连的就是地形平坦面积宽阔的李家台四级阶地，高程560～580米。自峡谷出口起，两岸地势逐渐开阔，呈狭长的二级阶地，高程约430～440米，沿柳河右岸距坝址约8公里的旧镇，附近有宽阔平坦的二级阶地。坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游200米处的滑沟；右岸主要有坝址上游150米处的红柳沟，下游的刘家沟、金沟和银沟等。这些冲沟切割既深且短，均系沿断层及节理裂隙发育而成，与河谷多成70°～80°的交角。由于这些冲沟的切割，使坝区地形变得非常复杂，给施工场地布置造成一定困难。坝区附近可供施工场地布置的地段，有右岸李家沟，峡谷出口下游右岸的明坝和左岸的易家湾等阶地，各地段特性如表1－2所示。表1—2各地段特性表顺序名称位置距坝址离（公里）可利用面积(平方公里)高程（米）1李家沟右岸坝址下游1．51．2565～5802明坝右岸坝址下游2．50．5430～4403易家湾左岸坝址下游3．00．3430～4404旧镇右岸坝址下游8．02．0425～4601.2.2　运输条件仙州到z的公路线为六级公路，已建成通车，路线全长约50公里。对于水路交通，因柳河上游为峡谷，河窄水急，不能通行船只。有国家铁路干线通过仙州市，可沿柳河岸边进工地。1.3　气候特征表1—3坝区1953～1988年气温（℃）特征项目月份日平均最高绝对最高日平均最低绝对最低月平均17.513.8-18.3-23.1-6.5214.917.5-15.4-22.1-1.6322.526.9-7.9-16.35.5428.433.2-2.9-8.412.0532.735.53.20.117.4634.236.58.52.921.0第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计735.939.111.79.322.9834.438.310.65.421.5929.131.95.30.516.41023.628.0-2.5-6.610.11117.421.6-10.4-15.31.8127.610.9-15.7-21.6-5.3年平均9.61.3.1　气温本区为大陆性气候。多年平均温度为9.6℃，月平均最高温度为22.9℃，最低为－6.5℃；绝对最高为39.1℃，绝对最低为-23.1℃，日最小变幅1.3℃。坝址附近历年气温观测统计资料，如表3所示。本地区雨量稀少，年平均降水量为330.1毫米，最大达471.9毫米，其中60～70％集中在7～9月，最大日降雨量为71.8毫米。最长一次降水延续时间4昼，最大一次降雨量为21毫米。暴雨常在下午或晚间出现。降雪一般于11月下旬开始，最大一次为20毫米，积雪最大厚度为6厘米，积雪日期一般从11月下旬到次年3月上旬，年平均积雪日数为21.6日，土壤冰结深度约1米。本地区降水统计资料如表1－4和表1－5。表1-4坝区1952~1988年各月降水量mm月份项目123456789101112全年平均1.32.97.913.932.538.362.389.856.619.03.92.0330.5最大16.99.023.427.763.8103.2126.7218.4108.950.613.69.1471.9最小0700.32.15.018.633.212.20.500210.8表1-5坝区1985~1988年各月不同降水量出现天数统计表降水量月份(天数)全年(天数)1234567891011125mm以下最多6571318201617118515112最少12461112612951393平均4.32.35.78.7151712149.772.76104.35mm以下最多00002345520016最少0000112311007平均000011.73421.70012.3第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计10mm以上最多0000011421006最少0000011210001平平均000000.30.7210.3004.320mm以上最多0000001110002最少000000000.70001平均0000000.30.30.70001.71.3.2　冰期每年11月底或12月初行凌，12月底封冻，次年2月底或3月初解冻。冰冻期约2～3个月。冬季行凌初期，多为针状，薄片状冰化闭。流冰速度最大为1.45米／秒，最小为0.95米／秒。春季流冰多为坚硬冰块，冰厚一般为0.2米，最厚可达1米。流冰期一般无过大冰块下泄。1.3.3　风向及风速本地区春季多风，最大风速为17米／秒，风向多为东北向。1.4　水文条件柳河的年最小流量多发生在1、2月份，3月份上游开始融雪化冰，流量渐增，6月份以后即进入汛期。年最大流量一般发生在7～9月间。坝址区实测最大流量为5640米3／秒，最小流量为205米3／秒，多年平均流量为830米3／秒；河水含沙量最大达5公斤／米3（7～9月），最小为0.01公斤／米3（1～2月）。峡内流速最大为7米／秒，最小为0.8米／秒。其流量特征资料列于表1－6～1－8。表1—6坝址水文站各月不同频率的瞬时最大流量（米3／秒）频率月份1％2％5％10％20％1485462430404370240539337135633437236806155685074131012101070956839523502110181615801320648104270357037302470754704920421036503090851304670403035503020963805620461038703110第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计1037003410301027002370111750165015201410129012796759701659601全年63905870513045603810表1—7坝址水文站不同频率的月平均流量（米3／秒）频率月份1％5％10％20％85％134832732226521823453383272692293469432410300240458649945832733259595694804253546112071160748240671890102088278562081250105076058053691140870695541480109596305474133851169257948940032812430421406378285全年840638553446402表1-8各种频率洪水过程数据表流量日月频率5％2％1％0.5％9．125002850312033659．226002964324436329．327403124341836869．428703272358138609．530403466379340909．632203671401743309．734203900426746009．836604172456649239．939404492491653009．1042604856531557309．114600524457396187第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计9．1248605540606365379．1351305848640069009．1448005472598864569．1544005016548959189．1641004674511555159．1738404378479051659．1836304138453048829．1934303910428046139．2032403694404243589．2131003534386841709．2229503363368039709．2328203215351837939．2427003078337036329．2526002964324534979．2625002850312033651.5　工程地质条件坝区为高山峡谷区。狭谷由震旦纪变质岩构成，其上部为第四纪砾石岩，含砂砾石层及黄土。柳河流向，在坝址附近转为S260°W，河谷呈弯曲形。河谷两岸变质岩顶板出露标高，左岸约520米，右岸约515米。在标高515米时，谷宽约135米，坝址左右岸基岩上直接为黄土覆盖。坝址区及上下游河床覆盖层厚5－12米。表面0.3米左右为黄土覆盖，以下均由卵砾石夹粗、中砂等物构成。河床靠右岸有一深槽，顺河呈长条状分布，深槽处水深约10米，覆盖层厚10－12米，此深槽系河水沿构造裂隙侵蚀冲刷而成。坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片岩和角闪岩组成，石质坚硬，相当于16级岩石分类中的第X级岩石，普氏系数f=8云母石英片岩极限抗压强度为1000～1200公斤／厘米2，角闪片岩极限抗压强度为900～1200公斤／厘米2。坝址右岸距河边480米处，有一天然冲刷的鞍状地形，溢洪道即建此处，该处系古河道的遗址，两侧有大小冲沟数条，与它成70°～80°交角。此坝址处水文地质情况，地下水属裂隙补给水，数量很少，主要在构造裂隙及局部破碎带内。在坝区变质页岩中还有裂隙承压水，稳定水位432～446米，单宽涌水量一般为3升／分，最大为120升／分，随岩石裂隙发育程度、联通情况和深度而变化。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计Z是地震波及区，据上级主管部门提出的Z水利枢纽地段的地震基本烈度为7度。1.6　当地建筑材料坝址上、下游均有砂石材料。特别是坝址下游藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般皆符合要求，只有砂质土尚未找到理想的产地，必要时可以采用两岸的黄土代替，各料物主要特征见表1-2、表1-4。1.7　坝体混凝土主要特征坝体混凝土的设计龄期为90天，水工设计中内部混凝土用100＃，外部混凝土用150＃。总混凝土用量比为0.75:0.25。混凝土的容重为2400公斤／米3。混凝土的热学指标及各种材料的热学性能见表1-9～表1-10。表1—9混凝土的热学指标比热C（大卡／公斤℃）导温系数a（米2／小时）导热系数λ(大卡／米·小时·℃)热交换系数β(大卡／米2·小时·℃)0.210.00482.410表1—10混凝土各材料的比热材料名称水水泥砂子粗骨料C比热(大卡／公斤·℃)1.000.140.190.20混凝土采用600＃纯熟料水泥，水泥最终水化热为67大卡／公斤，水泥放热速率m=0.384／天。1.8其他施工条件1、仙州市有些地方工业可以利用，这些地方工业可考虑在施工期间委托进行部分工作和修配工作。2、坝区附近村镇不多，且民房数量不多，只能在明坝村和李家台村租用少量民房作为工人住宅。而其它福利设施和住宅另行设置。施工期间大批的生活物资和粮食、燃料、日用品等，均需从仙州市运交，当地只能解决副食品和部分粮食等供应。3、施工期间普通工人和临时工人可由地方调配，而技术人员则由专业施工队负责。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计4、施工用电：初步估计仙州市可供应最高负荷约12000千瓦。5、施工及生活用水坝址区地下水硫酸根（SO42）含量约2000～3000毫米/升，对一般水泥有硫酸盐侵蚀性。因此，基础混凝土所用水泥有抗硫酸盐侵蚀的要求，铝酸三钙的含量应小于5％。地下水不宜作为工程和生活用水。河水物理性质，除含沙较多外，无其它杂质，经沉淀后可作为工程和生活用水。1.9隧洞爆破开挖设计的有关资料表1—11瑞典四臂台车性能型号T285TH480总重（公斤）3100033000行走时外形尺寸长×宽×高（毫米）12400×3700×450014500×3000×39500最高行驶速度（公里/小时）3010定点水平钻孔范围宽×高（米）12.3×8.112.9×8凿岩钻机钻孔深度（米）39305130钻头直径（毫米）48～102（套钻）48～102（套钻）钻孔速度（毫米/秒）10～1210～12拨钻及定点时间（秒）60～10060～1002、爆破器材A、2#抗水岩石硝铵炸药爆力320毫升，猛度12毫米，爆热1000大卡/公斤，炸药的殉爆距离3～5厘米，极限爆速3600米/秒，最佳密度0.95～1.1克/厘米3，临界直径20毫米。B、秒差雷管延时0、2、4、6、8、12秒。C、微差雷管第二系列延时。段序12345678910延时(毫秒)<1325±1050±1075+15-10110±15150±20200+20-25250±25310±30380±35段序11121314151617181920延时(毫秒)460±40550±45650±50760±55880±601080±701200±901400±1001700±1302000±150D、电雷管（铬桥丝电阻3欧姆）脚丝电阻0.1欧姆/米（铜芯）或0.6欧姆/米（铁芯）。最大安全电流0.25安培，最小发火电流0.47安培，最大、最小额定引燃冲能分别为10.6安/秒和4安/秒，最短传导时间3毫秒。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计3、某隧洞爆破振速实测值（厘米/秒）药量（公斤）爆心距（米）102030501001.11.120.290.270.0720.022.81.870.650.310.1900.0365.53.121.250.670.230.0493.73.781.180.580.280.1024、混凝土性能发展（某配比之实测资料）龄期（时）281015172024抗拉强度（公斤/厘米2）1.42.94.35.78.010.012.4纵波速度（米/秒）2800310033003500370038003950粘结力（公斤/厘米2）0.330.580.951.62.42.8第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计2　施工导流施工导流设计包括导流标准的选择，导流方式的选择及导流布置、导流泄水建筑计、围堰设计、截流设计、基坑排水、下闸蓄水措施等。2.1　导流标准导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准，它包括初期导流标准，坝体拦洪度汛标准，孔洞封堵标准等。作为选择导流方案，确定导流建筑物的依据，导流设计流量的选择一般应根据下列情况酌情采用规范的上限或下限，提高或降低标准：临时性建筑物的级别，系按被围护的永久性建筑的等级确定、根据洪水规律适当选择标准、库容大小及围堰高低、保护对象的结构特点、基坑施工期长短。表2—1导流建筑物级别划分（SDJ338-89）项目级别级别保护对象失事后果使用年限（年）围堰规模围堰高（m）库容(亿m3)Ⅲ有特殊要求的Ⅰ级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，造成重大灾难和损失〉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注：1.当导流建筑物根据表中指标分属不同级别时，就以其中最高级别为准。但列为Ⅲ级导流建筑物时，至少就有两项指标符合要求。2.导流建筑物包括泄水和挡水建筑物，两者级别相同。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计3.列表四项指标均按施工阶段划分。4.有无特殊要求的永久建筑物均针对工期而言，有特殊要求的I级永久建筑物指施工期不允许过水的土坝及其有特殊要求的永久建筑物。5.使用年限指导流建筑物每一施工阶段的工作年限，两个或两个以上施工阶段共有的导流建筑物，如分期导流一、二期共有的纵向围堰，其使用年限不能叠加计算。6.围堰工程规模一栏中，堰高指挡水围堰高大高度，库容指堰前设计水位所拦蓄的水量，两者必须同时满足。导流建筑物根据保护对象、失事后果、使用年限和规模分为三到五级。具体按《规范》中确定，具体划分依据如表2-1。Z水库水利枢纽位于Q干流上的Z峡谷，系一等工程，主要建筑物为一级建筑物，围堰失事后会影响第一台机组的正常运行，且使用年限不长，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）,则据表可初步拟定导流建筑物级别为Ⅳ级，导流建筑物设计洪水标准应根据建筑物的类型和级别在下表中查取。表2—2导流建筑物洪水标准划分（SDJ338-89）导流建筑物类型导流建筑物级别345洪水重现期（年）土石50-2020-1010-5混凝土20-1010-55-3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，不仅增加导流费用，而且可能因其规模太大以至无法按期完成，造成工程施工的被动局面。因此，导流标准的确定，就结合风险度的分析使所选标准经济合理。由表可知：导流建筑物为Ⅳ级的土石围堰，所对应的洪水重现期为20～10年，为了安全期间，选择重现期为20年一遇的导流标准，即P=5%。全年最大流量为5130。2.2导流时段划分和选择第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计工程施工过程中，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，通常称为导流程序。导流时段就是按照导流程序所划分的各施工阶段的延续时间，具有实际意义的导流时段，主要是围堰挡水而保证基坑干地施工的时间，所以也称挡水时段。导流时段的划分与河流的水文特征、水工建筑物的布置型式、导流方案、施工进度有关。导流程序的确定：前期导流：是指截流以后到坝体具备挡水条件以前的时期。Z水库前期使用三条隧洞导流，采用的土石围堰挡水。中期导流：是指坝体挡水到导流建筑物封堵以前的时期。《水利水电工程组织施工设计规范》中规定坝体挡水度汛时的洪水标准：混凝土坝50-20年重现期的洪水。为了安全考虑选用20年重现期的洪水。由基本的水文资料查的最大流量是5130m3/s。后期导流：是指蓄水完建期，也就是隧洞封堵到永久建筑物投入运行的时期。Z水库的导流隧洞封堵后，洪水就从溢洪道泄走。根据导流程序，而且由于施工期较长，而洪水来临之前坝体还不能上升到拦洪高程，围堰必须挡全年洪水，所以本枢纽用全年作为导流时段。2.3导流方案水利水电枢纽工程施工，从开工到完建往往不是采用单一的导流方案，而是几种导流方式组合起来配合运用，以取得最佳的技术经济效果。这种不同导流时段，不同导流方式的组合，通常称为导流方案。导流方案的选择,必须根据工程的具体条件,拟定几个可行的方案,进行全方面的分析比较.分析导流方案时,不仅仅从水文条件，地形条件地质及水文地质条件，水工建筑物的型式及其布置，施工期间河流的综合利用，导流工程造价来衡量,还必须从施工总进度、施工交通和布置，主体工程量与造价及其他国民经济的要求等进行全面的技术经济比较。最优导流方案，一般体现在以下几个方面：（1）　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。（2）　主体工程施工安全，施工强度均衡，干扰小，保证施工主动性。（3）　导流建筑物简单易行，工程量小，造价低，施工方便。（4）　满足国民经济各部门的要求。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计2.3.1　导流方式的选定在河流上修建水利水电工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行，需要用围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水通道往下游宣泄，即为施工导流。目前常用的导流方式按河床断流条件的不同可分为分段围堰法导流和全段围堰法导流。2.3.1.1施工导流的基本方法有两类（1）分段围堰法亦称分期围堰法，就是用围堰将水工建筑物分期围护起来进行施工的方法。所谓分段就是在空间上用围堰将建筑物分成若干段进行施工。所谓分期就是在时间上将导流分为若干时期。分段围堰法导流适用于较宽的通航河道上，不允许断航，冰凌严重，导流流量大河床宽，有条件布置纵向围堰，河床中永久建筑物便于布置导流泄水建筑物，河床覆盖层不厚的情况。这种导流方法的导流费用低，国内外一些大中型水利水电工程采用较广。分段围堰法导流，前期都是用束窄的原河道导流，后期要通过事先修建的泄水道导流。优点：可以提前进行主体建筑物施工，二期可以利用已建成的坝体挡水，减少围堰的工程量。缺点：需要修筑纵向围堰，使围堰施工复杂化；底孔导流的过流量有限。就本工程而言：①河床宽度窄，再将河床束窄会影响河床本身的过流量；②底孔有限的过流能力不利于山区洪水的泄流，而且会影响到主体建筑物的稳定；因此，对于本工程，此种方案不合适。（2）全段围堰法主河道被围堰一次拦断一次拦断，水流导向旁侧的泄水建筑物下泄的导流方式，称全段围堰法导流。适用于河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河流。根据基本资料，Z水库枢纽的枯水季节河面宽50～60m，坝内河谷两岸有很多冲沟，并且这些冲沟相互切割，使坝区的地形变得非常复杂，给施工场的布置造成一定的困难，且Q第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计河上游为峡谷，河窄水急，不能通行船只，故无通航要求。坝址区及上下游河床有5～12m的覆盖层，且在地形图上测得河谷的周长与其深比为3.83，即河谷系数为3.83小于6.5。经过综合比较，Z枢纽的情况不满足分段围堰的适用条件，故选用全段面围堰法。2.3.1.2全段围堰法导流全段围堰法其导流泄水道类型有隧洞导流、明渠导流、涵管导流等，其适用条件分别是：（1）隧洞导流：隧洞导流是在河岸山体中开挖隧洞，在基坑上下游修筑围堰，水流经由隧洞下泻。优点：适用于山区河流，河谷狭窄，过流量较大，两岸地形陡峻，山岩坚实的情况。缺点：施工要求高，对地质要求高，费用较高。（2）明渠导流：是在河岸上开挖渠道，在基坑上下游修筑围堰，水流经过渠道下泻。优点：适用于岸边具有台地，缓坡的地形，或附近具有旧河道、山沟、垭口、河弯的可利用的地形。缺点：工程量大，对地形要求高，后期还需要封堵。对于本工程，由于两岸均为高山，导致明渠开挖量增加。（3）涵管导流：一般在修筑土坝，堆石坝工程中采用。涵管通常布置在河岸岩滩上，其位置常在枯水位以上，这样可在枯水期不修围堰或只修小围堰而将涵管筑好，然后再修上，下全段围堰，将水流导入涵管下泻。优点：工程量比较小，节省导流费用。缺点：泄流量有限，对主体建筑物稳定有影响。Z枢纽选定坝址位于峡谷尾部，河床两岸陡峻成V字形，坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片和角闪岩组成，石质坚硬，大坝为混凝土重力坝。由此可知：本枢纽的地形、地质等情况，符合隧洞导流的条件。所以，该工程采用全段围堰法隧洞导流的方式。2.3.2　围堰形式的选择（1）围堰基本要求：①具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性及一定的强度；②造价低，工程量较少，构造简单，修建、维护、拆除较方便；第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计③围堰之间接头以及与两岸的连接要安全；④混凝土纵向围堰的稳定与强度，需充分考虑不同分期导流，双向先后承受水压的特点。（2）围堰的基本类型①草土围堰：可以就地取材，施工简便、拆除容易、适应低级变形、防渗性能好，特别在多沙河流中，可发挥快速闭气等特点。但这种围堰不能承受较大的水头，沉陷量较大，在草土围堰的接头，尤其是软硬结构的联结处，比较薄弱。适用于流速低于3.5m/s的条件下。②混凝土围堰：混凝土围堰断面较小，易与永久性混凝土建筑物结合，抗渗性好，抗冲力强，堰顶可溢流，即可作横向围堰，又可作纵向围堰。混凝土围堰对低级要求较高，多建于岩基上。③钢板桩围堰：钢板桩围堰边坡可直立，断面小，抗冲力强，安全可靠，但耗费钢材，施工机械化程度高。④土石围堰：土石围堰能充分利用当地材料，构造简单，施工方便，对地形地质条件要求较低，便于加高培厚，应用较广。本工程基本资料如下：建筑材料：枢纽坝址上、下游均有砂石料场，特别是坝址下游藏量丰富，交通、开采布置方便，且砂石料质量皆符合要求。水文条件及地形条件：汛期流量大，河床横断面相对不长，两岸较陡，成V字型左对不宽；枯水期相岸坡度45度～80度，陡缓相间，右岸坡度60度～85度。地质条件：河床覆盖层厚5～12m，表面0.3m左右为黄土覆盖，以下均为卵砾石夹粗中砂等物构成，坝址河谷及两岸的变质岩主要有云母石英片岩和角闪岩组成，实质坚硬，且抗压强度足够，耐冲刷。由基本资料可知：混凝土围堰具有抗冲能力大，断面尺寸小、工程量少，并允许过水等特点，但混凝土围堰要求修筑在岩基上，混凝土的浇筑要求干地施工，因此在修筑混凝土围堰时需提前修土石子围堰，施工复杂且不经济，如果在水下施工，水下清基和水下混凝土浇筑难以保证质量，因此工程中采用的不是很多。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计土石围堰不仅是水利水工程中采用得最为广泛的一种围堰型式，还能充分利用当地材料或废弃的土石方。构造简单，施工方便，可以在水流中、深水中、岩基上或有覆盖层的河床上修建。修筑土石围堰，它能充分利用当地材料和隧洞开挖时的废弃料，节省能源，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。过水土石围堰在汛期可以过水，但须采取特殊的防护措施。由坝址水文、气象资料可知，该区从6月份开始即进入汛期，到10月份结束，历时较长，在此期间工程施工无法正常进行，且影响工程质量和施工进度。因此不宜采用。坝址上下游均有砂石材料，特别是坝址下游藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般皆符合要求。且围堰为临时工程，故初步选用不过水土石围堰。2.3.3　导流泄水建筑物型式的选择全段围堰法其导流泄水道类型有隧洞导流、明渠导流、涵管导流等，其适用条件分别是：（1）隧洞导流：适用于山区河流，河谷狭窄，两岸地形陡峻，山岩坚实的情况。（2）明渠导流：适用于岸边具有台地，缓坡的地形，或附近具有旧河道、山沟、垭口、河弯的可利用的地形。（3）涵管导流：一般在修筑土坝、堆石坝等工程中采用。Z枢纽选定坝址位于峡谷尾部，河床两岸陡峻成V字形，坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片和角闪岩组成，石质坚硬，大坝为混凝土重力坝。由此可知：本枢纽的地形、地质等情况，符合隧洞导流的条件。故选用隧洞导流2.3.4　导流方案的拟定根据该工程的水文、地形等条件，初步拟定导流方案如下：①混凝土围堰+隧洞导流②过水土石围堰+隧洞导流③不过水土石围堰+隧洞导流2.3.4.1各方案分析论证：（1）混凝土围堰+隧洞导流混凝土围堰具有抗冲能力大，断面尺寸小、工程量少，并允许过水等特点，但混凝土围堰要求修筑在岩基上，混凝土的浇筑要求干地施工，因此在修筑混凝土围堰时需提前修土石子围堰，施工复杂且不经济，因此工程中采用的不是很多。（2）过水土石围堰+隧洞导流第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计过水土石围堰在汛期可以过水，但须采取特殊的防护措施。由坝址水文、气象资料可知，该区从6月份开始即进入汛期，到10月份结束，历时较长，在此期间工程施工无法正常进行，且影响工程施工进度。因此不宜采用。（3）不过水土石围堰+隧洞导流建筑材料：枢纽坝址上、下游均有砂石料场，特别是坝址下游藏量丰富，交通、开采布置方便，且砂石料质量皆符合要求。水文条件及地形条件：汛期流量大，河床横断面相对不宽；枯水期相对不长，两岸较陡，成V字型，左岸坡度45度～80度，陡缓相间，右岸坡度60度～85度。地质条件：河床覆盖层厚5～12m，表面0.3m左右为黄土覆盖，以下均为卵砾石夹粗中砂等物构成，坝址河谷及两岸的变质岩主要有云母石英片岩和角闪岩组成，实质坚硬，且抗压强度足够，耐冲刷。通过以上条件的比较，修筑土石围堰，它能充分利用当地材料和隧洞开挖时的废弃料，节省能源，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。不过水土石围堰堰顶高程较高，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，施工质量可达到要求。因此本次设计采取不过水围堰加隧洞导流的方式。2.3.5通过定量计算确定隧洞最优经济断面2.3.5.1上游围堰的拟定（1）堰顶宽的确定根据《水利水电施工组织设计手册Ⅰ-施工规划》知堰顶宽度视围堰高度、结构形式及其材料组合而定，高于10m的围堰，其最小宽度不小于3.0m，堰高超过20～30m是，宽度一般为4～6m，取5m.（2）围堰边坡的确定根据《水利水电工程施工组织设计指南》，土石围堰的边坡取决于土石料的性质、压实程度及地基的承压能力，参考干填碾压粗估坝破初拟上游边坡为1:3.0,下游边坡为1:1.5。（3）上游围堰轴线的确定第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计由设计规范知，基坑坡址离主体工程的距离不小于20～30m，取64.25m；基坑开挖的坡比取1：1；由于覆盖层厚5～12m，故开挖深度取10m；基坑开挖上顶点到围堰的坡脚的安全距离为3m，故堰轴线到修建主体工程的距离为L=114m2.3.5.2下游围堰的拟定（1）堰顶高的确定根据导流设计流量Q=5130m3/s，查坝址水位---流量关系曲线可知，h1=427.3m，下游水深h=427.3–410=17.3m，安全超高去0.5m。故下游围堰高=17.3+0.5=17.8m（2）围堰边坡的确定迎水坡取1：3.0，背水坡取1：1.5，基坑开挖的坡比取1：1。（3）堰顶宽度的确定根据规范要求，取5m。（4）围堰轴线的确定如地形图所示：堰轴线到修建主体工程的距离为L=90m。2.3.5.3隧洞的拟定（1）隧洞进出口高程的选择隧洞进出口高程需要考虑：截流、通航、放木要求、封堵条件、泥沙淤积或磨损、方便施工等，一般情况，截流与通航、放木均要求进口高程低一些，通常取枯水位以下1.0～1.5m，如果高程过低，可能造成泥沙淤积或门槛磨损，影响封堵闸门沉放，对施工出渣、排水不利，因此，对没有通航放木要求的河道，在截流许可的条件下，进出口高程定高一些为好。结合Q河的具体情况：Q河没有通航放木要求，故进出口高程定高一些，进口高程定为416.82m，出口高程定为410米。（2）隧洞进出口位置的选择隧洞进出应与上下游水流平顺衔接，与河道主流的交角以30°左右为宜。隧洞进出口与上下游围堰之间要有适当的距离，以防隧洞进出口水流冲刷围堰的迎水面，从地形上看，隧洞进出口一般选在坡度较陡，避免明挖过大，进洞困难，进洞处顶部岩石厚度一般在1.0～3.0倍的洞径之间，取3倍。（3）洞轴线的选择有条件时，尽量使洞线最短，最好布置成直线，当洞线必须转弯时，应尽量避免急弯，其弯曲半径一般不小于5第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计倍洞宽，否则因离心力作用会产生横波，或因流线折断而产生局部真空，影响隧洞进流，隧洞进出口应与上下游水流衔接，与河道主流的交角以30度为宜。在此次设计中，右案隧洞转弯半径取168米,转弯角度取60度.左岸隧洞转弯半径取134米转弯半径取47度。（4）洞轴线长度的确定在地形图上画出隧洞进出口及轴线位置，测出洞轴线长度为897.8m。2.3.5.4试算确定最经济断面根据隧洞泄流公式Q=μw（2gz）0.5式中：Q——隧洞泄流流量，取5130m3/s；μ——流量系数，一般取0.7～0.75,本次设计取0.7；w——隧洞断面面积，m2；z——围堰上下游水头差，m。假定不同的水头差Z的值，通过隧洞泄流公式可确定其相应的隧洞断面面积及上游围堰高。根据《定额与造价评估指标》一书上的规定：填方:3856元/100m3挖方：3948元/100m3衬砌:20827元/100m3对于Z水库，在施工组织中，拟定了以下四种导流方案：1、全段不过水土石围堰法，且在左右岸各布置一条导流隧洞。2、过水土石围堰切有一条导流隧洞。3、过水混凝土围堰且有两条隧洞。4、右岸隧洞导流的过水围堰，且底孔导流。经分析比较，考虑到Z水库的地形地质条件，选用第一种方案。根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004，知土石围堰造价便宜且构造简单，便于修建和拆除，由其经济效益可知采用不过水围堰以便缩短工期，第一种方案可使主体工程尽可能及早发挥效益，简化导流程序，降低导流费用，使导流建筑物既简单易行，又适用可靠，故此Z水库水利枢纽采用第一种导流方案。隧洞断面形式选为城门洞形，则洞子宽高比为1～1.5，取1.2，计算结果见附表第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计3导流建筑物设计3.1导流隧洞的设计本次设计经分析计算需用两条导流隧洞导流，根据地形地质条件分析确定为左岸布置一条，右岸布置一条。3.1.1导流隧洞的断面形式及尺寸选择导流隧洞属于临时性建筑物。隧洞断面形式则取决与地质条件、隧洞工作状况施工条件。常用断面形式有：圆形、马蹄形、方圆形。3.1.1.1隧洞断面尺寸根据Z水库的地质条件、水利条件（有压、无压、水头的大小）、截流和通航的要求、方便施工等经济技术比较后选定为城门洞形隧洞断面。3.1.1.2隧洞断面尺寸的选择隧洞断面尺寸的选择，取决于通过流量的大小。初步选定隧洞断面尺为1416.8m。3.1.2隧洞糙率的选择糙率n值对隧洞泄流能力的影响很大，若n过大，隧洞断面必然过大；n过小，则造成实际过水能力偏小，降低了导流标准，甚至危及围堰及主体工程施工安全。根据洞线的地质条件，岩石坚硬完整成洞条件较好，开挖后自稳能力较强，不衬砌也能稳定，但作为过水隧洞，为加大过流泄水能力，减小糙率，故进行构造衬砌，根据工程经验，在此断面型式范围内，最小衬砌厚度为0.9m，故本隧洞衬砌采用0.9m厚的混凝土衬砌，再根据Z水库的泄流特点，初步选定隧洞糙率为0.0143.1.3隧洞的组成隧洞一般有以下三个主要组成部分:①进口段：位于隧洞进口部位,进口形状为喇叭口,在此设置有拦污栅、闸室、及渐变段.②洞身段：在岩石内开挖而成,用于输送水流.③出口段：隧洞出口设置消能建筑物.3.1.4洞轴线的平面布置3.1.4.1左洞的平面布置第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计坡比为11.485‰，距洞出口一端有一弯曲段，弯曲半径为134米，转弯角为47度。洞进口高程为416.82米，出口高程为410米，进出采用椭圆形喇叭口收缩，黄土开挖边坡为1：1。3.1.4.2右洞的平面布置坡比10‰，距进洞口一端有一弯段，弯曲半径为168m，转弯角60度，进口高程416.82m，出口高程为410m。3.2导流水力计算3.2.1计算流量系数3.2.1.1隧洞断面特性指标建筑物断面形式断面尺寸洞长糙率隧洞城门洞型14×16.8897.80.0143.2.1.2局部水头损失进口：出口：3.2.1.3沿程水头损失水力半径：R=3.85m谢才系数：C=89.39流量系数：右洞μ==0.74左洞μ==0.71=0.74+0.71=1.453.2.2隧洞水流流态的判别3.2.2.1隧洞陡坡缓坡的判别临界坡度：‰>10‰从以上计算可知所设隧洞底坡为10‰时，为缓坡。则另一条隧洞的底坡为11.485‰也为缓坡.3.2.2.2流态判别设导流洞的洞底坡度i=10‰，通过《水力学》中临界水深临界坡比的率定其水流下泄有三种泄流方式：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计当H/a＜1.2时，为无压流当1.2≤H/a＜1.5时，为半有压流当H/a≥1.5时，为有压流3.2.3隧洞泄流计算3.2.3.1无压流隧洞泄流计算其泄流按短洞泄流公式计算。短洞泄流能力不受洞长影响，进口水流为宽顶堰流，按宽顶堰流公式计算泄流量。Q=mбSb（2gH30）0.5（2—4）式中：b——为矩形隧洞过水断面的宽度，当过水断面为非矩形时，b=wi/hkhk——为临界水深wi——为相应于hk时的过水断面面积；m——为流量系数（一般取0.32～0.36,本次设计中取m=0.35）бs——为淹没系数，当下游水位较高，已淹没进口的收缩断面，使该处的水深h’c‘＞0.75H0时，为淹没出流，бs值与比值h’c/H0有关，当h’c＜0.75H0时，为自由出流，бs=1，当淹没出流时，hc‘可近似的以下游水位减去进口底板高程而得。本次设计中бs的取值通过查бs～hc/H关系曲线而得，其关系曲线摘录《水利水电工程施工组织设计指南》魏璇主编（上册）。3.2.3.2半有压流状态泄流计算按公式：其中：μ流量系数.取0.591；:隧洞断面面积　，：上游水头　，；η：水流收缩系数，取0.7263.2.3.3有压流泄流计算按公式：其中：μ流量系数.取:隧洞进口断面面积=1.45:上游水头　，；:隧洞出口断面水流平均势能　，　。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计具体过程及成果见计算书3.3调洪计算3.3.1目的确定上下游水位和围堰高程。3.3.2原理水库调洪的水量平衡方程如下：上式表明：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。联立下面两方程：利用下泄曲线，库容曲线，入库流量过程线进行调洪演算。3.3.3步骤（1）根据已知水库水位容积关系曲线和泄洪建筑物方案，用水力学公式，求出下泄流量与库容的关系曲线。（2）选择计算时段为一天，并以秒为计算单位。（3）决定计算的时刻为9月2号及此刻的V1，q1。然后进行计算，计算过程中对每一计算时段的V2，q2，V1，q1，均为已知，先假定一个q2值，代入水量平衡方程，求出V2值，然后按此V2值在上查出q2，将其与假定的q2值相比较，若两q2值不相等，则要重新假定一个q2值，重复上述计算过程，直至两者相等或很接近为止，这样多次演算求得的V2，q2值，就是下一时段的V1，q1值，可依据此值进行下一时段的试算，逐时段依次进行试算的结果即为调洪计算的成果。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计时间入库洪水下泄流量水库存水量水库水位（1）（2）(4)(7)(8)12500250071004382260025207460438.23274027807680438.54287028007800438.75304031007850438.863220315079004397342032807950439.28366037808100439.59394038008200439.710426043508490439.911460045008600440.112486047509540440.313513051509958.344114480050009010440.815440044008220440表3-1调洪计见下表算程序结果表由表可知：最大泄量Q=5130m3/s时，对应的最大水位Z=441m。3.4　围堰结构设计目的：根据调洪演算结果，再具体确定围堰。3.4.1上游围堰的设计堰顶高程简图如下：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计图3---1上游围堰横剖面图（m）3.4.1.1围堰堰顶高程以上的超高d计算土石围堰堰顶在设计洪水静水位以上应有一定超高，其高度应当避免堰顶溢流的一切可能性。根据设计手册，堰顶超高按下式确定：式中：----土石围堰在静水位以上的超高，m;----堰前因风吹而使静水位超出库水位的壅水高度，m；----波浪在堰坡上的爬高，m；----波浪以上的安全超高（查文献[3]表3-5，VI级围堰对应的取0.5m；其中：----波浪高，；m----堰坡坡率，取2；n----堰坡护面粗糙系数，取0.035；由堰前壅水高度其中：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计H:堰前水深：风向与堰轴线法线方向的夹角，取30度吹程，；从地形图中测得D=125m；K：综合摩阻系数，取0.77将各个数据代入后e=0.036波浪爬高=0.484（1—8）查下表可知：表1-5不过水围堰堰顶安全超高下限值围堰形式围堰级别IIIIV-V土石围堰0.70.5混凝土围堰0.40.3围堰的级别为IV级，安全超高为故静水位以上的超高：D=0.5+0.484+0.036=1.02上游围堰高程441+1.02=442.023.4.1.2堰顶宽度本工程堰高32.02m，堰顶宽度取5m。3.4.1.3围堰的布置围堰的平面布置如果过大会增加排水设施容量，过小会防碍主体工程施工，影响工期更甚者会造成水流宣泄不畅顺，冲刷围堰及其基础，影响主体工程安全施工。围堰的布置应满足坝体、厂房的施工要求以及对隧洞进口的要求，综合考虑以上因素并根据《水利水电工程施工》规定，隧洞进口距上游围堰坡脚166m，以满足开挖基坑稳定和施工要求。3.4.1.4断面形式围堰高程442.02m，顶宽5m，迎水坡比1：3，背水坡比1：1.5。3.4.1.5防渗本围堰采用粘土心墙进行防渗，采用黄土作为原料，覆盖层采用粘土截水槽进行防渗，黄土心墙两边设置两层反滤层。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计3.4.2下游围堰3.4.2.1高程的确定导流设计流量为Qd=5130m3/s，查坝址水位～流量关系曲线可知H下=427.3m下游水深h=427.3-410=17.3m，安全超高取为0.5m，故堰高h下=17.3+0.5=17.8m。堰顶高程为：410+17.8=427.83.4.2.2堰顶宽度依据设计手册及规范，取5m。3.4.2.3围堰布置轴线与河床垂直，为避免隧洞出口冲刷及满足围堰的稳定。隧洞出口距堰脚要有一定的距离。上游取100m,下游取60m。3.4.2.4断面形式堰顶高程为427.8m，在地形图上测出底宽为84.2m，顶宽为5m，轴线长40m，迎水面坡比1：3.0，背水面坡比为1：1.5。3.4.2.5防渗下游围堰选用粘土心墙土石围堰，心墙顶部宽度为3m，断面成梯形，两边坡比相同为1：0.5，底部宽度为20.5m。3.4围堰的稳定分析主要针对上游围堰的稳定分析，下游围堰类同。图3---1上游围堰横剖面图（m）3.5.1浸润线的推求围堰心墙的顶宽取3.0m,上下游面坡比均为1：0.5第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计。由于围堰为临时性建筑物并且不是很高，在稳定计算中可以将心墙延伸到堰顶。具体数据如下所示：平均值为根据规范要求，对围堰心墙粘土的渗透系数取；围堰外壳材料的渗透系数取；围堰砂砾石地基渗透系数取；由基本资料可知，坝址区及上下游河床覆盖层厚5～12m。表面0.3m左右为黄土覆盖，以下均由卵砾石夹粗、中砂等物构成。取T=10m计算心墙中的自由水面线:由资料中查的心墙中的浸润线方程为心墙下游坝体中自由水面线的计算其中具体计算结果见计算书3.5.2稳定分析计算1.5.2.1编制依据本设计按照“水工建筑物抗震设计规范”，“碾压土石坝设计规范”编制。1.5.2.2计算说明（1）计算原理及公式本设计采用瑞典圆弧法确定滑动面,采用方捷耶夫法和费兰纽斯法选取危险断面,由坝坡中点a引出两条线,一条为铅直线,另一条与坝坡成85度角,另外两个边界是以a为圆心所做的两个圆弧,坝坡为1:1.5取R=5.5×10=55mb=0.091R=5m计算公式第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计i:下标,代表土条编号w:土条重量u:孔隙水压力分别代表土条沿滑裂面的长度和坡角分别为有效抗剪强度指标计算过程和图见计算部分和附表4导流建筑物施工4.1控制性进度计划4.1.1封堵日期的计算坝高为坝顶高程与开挖基地高程的差值，即：H=539-398=141m，则坝体浇筑上升速度：141/15=9.4m/月。如果第一台机组发电日期定为2009年10月1日，那么9月底就应该达到发电库容19.2亿立方米。因此利用倒推法计算出隧洞封堵日期，计算如下：9月蓄水总量为：（480-100）×30×24×3600=9.8亿立方米8月蓄水总量为：（536-100）×31×24×3600=11.7亿立方米8、9月蓄水总量为：9.8+11.7=21.5亿立方米>19.2亿立方米已超过发电水位。(21.5-19.2)(436)=6天，则八月份1~6日不蓄水，从8月7日开始蓄水。蓄水曲线如图所示：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计由图可知，定此日期是合理的。4.1.2控制性进度计划本工程总工期为4年零6个月，即自2006年1月初开工至2010年6月底完工。表2—3工程进度计划表工程项目工期历时（月）准备工作2006.1.1——2006.11.3011隧洞工程2006.12.1——2007.10.3111围堰工程2007.11.1——2008.3.315基坑开挖工程2007.11.1——2008.9.3011河床坝段浇筑2008.10.1——2009.12.3015右岸坝段浇筑2008.4.1——2008.6.313溢洪道浇筑2008.9.1——2009.4.18付坝填筑2008.7.1——2008.11.315机组安装2009.4.1——2010.6.3115结束工作2010.1.1——2010.6.316导流过程及控制性进度计划示于表中。由表可知：导流过程及控制性进度计划示于表中。由表可知,在准备工程结束之后就可以进行隧洞工程了，隧洞完工后进行截流和围堰的填筑工程，在进行围堰工程的同时由于付坝、溢洪道和右岸混凝土坝不受基坑限制可先进行基础处理工程，基础处理之后就可以进行浇筑和填筑工程，而由于河床坝段坝体和电站厂房基础开挖、浇筑工程要在围堰工程完工基坑排水之后才能进行，所以河床坝段的施工要等到围堰全部完工后进行。由计算知封堵日期为8月6日，蓄水历时为8月7日～9月30日第一台机组安装完毕开始发电。4.1围堰的施工4.2.1围堰工程量的计算第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计围堰施工分为二期，第一期为戗堤进占和截流；第二期为排水后，基坑开挖时围堰加高。表4—1工程量表项目单位工程量上游围堰4200363.565下游围堰28141.884.2.2围堰工程的进度计划戗堤龙口合龙计划用一天，围堰加高用五个月。4.2.3　围堰的施工方法和机械设备土石方施工的挖运强度取决于土石坝的上坝强度，上坝强度又取决于施工过程中的气象、水文条件，施工导流方式，施工工期，劳动力，机械设备，燃料动力供应情况等因素。再施工组织设计中，一般根据施工进度计划各阶段要求完成的坝体方量来确定。围堰的施工过程中可不考虑自然条件对施工工期的影响，整个坝段可按均衡的施工强度进行施工，以实现均衡生产，以避免生产过程中的大起大落，而使机械设备不能充分利用，造成不必要的资源浪费。4.2.4　围堰的加高土石围堰的填筑施工，上游围堰的工程量为200363.565，下游围堰的工程量为28141.88，小时最大抛填强度为362.17，需要的机械设备为20t自卸汽车13辆，3反铲式挖掘机一台。4.1围堰的拆除围堰是临时建筑物，导流任务完成以后应按设计要求进行拆除，以免影响永久建筑的施工及运行。如果下游横向围堰拆除不干净，会抬高尾水位，会影响水轮机的利用水头，降低水轮机的出力，造成不应有的损失。土石围堰断面较大，因此有可能在施工期最后一次汛期之后，上游水位下降时，从围堰的背水坡开始分层拆除。但必须保证依次拆除后所残留的断面能继续挡水和维持稳定，以免发生安全事故，使基坑过早淹没，影响施工。土石围堰一般可用挖土机卸或爆破等方法拆除。4.4　导流隧洞施工方法和机械导流隧洞共有2条，安排工期11个月，隧洞开挖8个月，衬砌3个月。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计4.4.1　开挖总方量192398.54，工期8个月。导流隧洞采用全断面开挖，采用钻孔爆破法开挖隧洞，光面爆破。并控制超欠挖在允许范围内，开挖后岩石覆盖层用混凝土面板铺盖，以防冲刷。开挖的岩石侧壁用喷混凝土支护，改善水力条件。隧洞开挖采用光面爆破，出渣选用4装载机1台，20t自卸汽车13辆，6混凝土拌和机2台，20混凝土泵一台。4.4.1.1　钻爆器材和方法钻孔作业是钻爆法施工隧洞的关键。钻眼爆破的质量对于隧洞的开挖规格和施工方法安全影响很大。因此钻爆作业应符合钻爆设计的要求。钻孔机械采用瑞典四臂台机—T285，其定点水平钻孔范围宽高为12.38.1，8.1m。爆破器材：炸药用2#抗水岩石硝铵炸药爆力320mm猛度12mm，爆热1000大卡/kg，炸药的爆距离为3—5cm，极限爆速3600m/s，最佳密度0.95—1.1g/cm3，临界直径20mm。起爆器材：毫秒延差雷管。起爆方式：延期起爆。起爆方法：电起爆法。4.4.1.2　出渣运输出渣运输设备选择装载机装渣，自卸汽车出渣，洞内设双车道，行车密度小于25辆/小时，行车速度作业面外一般为20km/h，在作业范围内小于10km/h。4.4.1.3临时支护洞内开挖后，紧随开挖面立即喷一层混凝土，并加锚杆锚固，作为施工时的临时支护，以后再在其上喷混凝土至设计厚度作为永久支护。4.4.1.4　通风防尘通风，消烟及除尘的目的是为了控制因凿岩、爆破、装岩、内燃机运行等原因在洞室内产生有害气体和岩石粉尘含量，及时供给工作面充足的新鲜空气，降低由于上述原因而引起的环境污染，从而改善洞室的温度、湿度、气流速度等状况，使之符合正常施工的要求。洞内通风方式采用自然通风，通风后空气的质量符合卫生标准。工作面附近最小风速不得低于0.15m/s,最大风速不得超过4m/s，洞内平均温度不应超过28ºC。4.4.5风、水、电及其他辅助作业第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计洞内风压不低于5105Pa，施工用水的质量和压力满足钻孔喷水、喷锚作业、混凝土衬砌、消防和生活等方面的要求。洞内供电线路按动力、照明、电力起爆的不同需要分开架设，洞内照明采用36V低压，洞内设排水系统，保证工作面及路面无积水。4.4.2　衬砌在隧洞开挖结束后再衬砌，衬砌厚度0.9m。5　截流设计与基坑排水5.1　截流方式的选择5.1.1　截流方式在施工导流中，截断原河床水流，采用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。截流戗堤一般与围堰相结合，因此截流实际上是在河床中修筑横向围堰工作的一部分。在大江大河中截流是一项难度很大的工作。一般来说截流施工的过程为：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，封堵龙口的工作叫合龙，在合龙开始之前，为了防止龙口河床或戗堤端部被冲毁，需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，但其本身仍然漏水，因此需在其迎水面上设置防渗设施。在戗堤全线上设置防渗设施的工作叫做闭气。所以整个截流过程包括：戗堤进占、龙口范围的加固、合龙和闭气。截流以后，再对戗堤进行加高培厚，直至达到围堰设计要求。截流的基本方法有平堵法和立堵法两种。平堵法截流是先要在龙口架设浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口前线从浮桥或栈桥上均匀地逐层抛填截流材料直到戗堤高出水面为止。因此，平堵截流时龙口的单宽流量较小，出现的最大流速较低，且流速分布比较均匀，截流材料单个重量也小，截流时工作前线长，抛投强度较大，施工进度较快，但在通航的河流上，龙口的浮桥或栈桥会碍航，这种方法适用于软基河床。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计立堵法是将截流材料从龙口一端向另一端或者从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直到全部拦断。立堵法截流不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备工作比较简单，费用低，但是截流时龙口的单宽流量较大，出现的最大流速较高，而且流速分布不均匀，需用单个重量较大的截流材料，截流时工作前线狭窄，抛投强度受到限制，施工进度受到影响。这种方法适用于大流量，岩基或覆盖层较薄的岩基河床。截流在施工导流中占有重要的地位，如果截流不能按时完成，就会延误整个河床部分建筑物的开工日期；如果截流失败，失去了以水文年计算的良好截流时机，则可能延误工期达一年。所以在施工导流导流中，常把截流看作一个关键性问题，它是影响施工进度的一个控制项目。秦河地处峡谷地段，地形狭窄，水流速度较快，采用平堵法还需要架设栈桥，比较困难。而采用立堵法，省工省料，另外立堵法是我国普遍采样的方法，经验比较丰富，故决定采用立堵法。5.1.2　龙口的位置和形式：5.1.2.1　龙口位置的选择从地质条件来看龙口就尽是选在河床抗冲刷能力强的地方，这样可避免合拢过程中的过大冲刷，防止戗堤突然塌方失事。从地形条件来看，龙口河底不易有顺流向陡坡和深坑，如果龙口能选在底部岩基面粗糙、参差不齐的地方，则有利于抛投料的稳定。另外，龙口周围应有比较宽阔的场地，离料场和特殊截流材料堆场的距离近，便于布置交通道路和组织高强度施工。从水力条件来看，对于有通航要求的河流，预留龙口一般均布置在深槽主航道外，有利于合拢前通航。综上所述为了方便填料和运输，应把龙口位置放在靠右岸位置。龙口方向与主流垂直。5.1.2.2　龙口形式的选择本次设计采用双向进占，用单戗堤。戗堤宽为10米，高为12.5米，迎水面坡度为1：3，背水面坡度为1：1.5。戗堤由右岸开始进占，在左岸戗堤用裹头加以保护，以防被水流冲塌。5.2　截流日期和截流设计流量5.2.1　截流时段：截流日期的选择，应该是既有把握截流时机，选择在枯水流量，风险较小的时段进行，又要为后期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。截流日期一般多选用在枯水期初，流量有明显下降的时候而不一定选在流量最小的时候，根据当时的水文气象预报及实际水情分析进行修正，最后确定截流日期。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计在确定截流时段时，应考虑以下要求：①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到一定高程以上。为了保证这些工作的完成，截流时段应尽量提前。②在北方有冰凌的河流上，截流不应在流冰期进行。③在通航的河流上进行截流，截流时段好选择在对航运形象较小的时段内。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。根据水文站的水文资料可知，该区每年6月份以后进入汛期，从10月份开始落水，到11月份开始行凌。因此从河道的水文特性来看，截流时段可选择在落水期末，行凌之前。故本工程采用11月份初作为截流日期。5.2.2　截流设计流量截流设计流量按工程的重要程度选用截流时期的10%~20%频率的旬或月的平均流量，如果水文资料不足时可用短期的水文观测资料或根据条件类似的工程来选择截流设计流量，根据当时的实际情况和水文气象预报加以修正。根据水电（SDJ338-89）规范规定，截流标准可采用截流时段重现期为5—10年的月或旬的平均流量。针对坝区的具体情况，取截流流量为10%频率的11月份的平均流量即489。截流设计流量应根据截流时的具体天气预报作出修正。5.3　截流水力计算5.3.1　戗堤高程确定由Q=489m3/s，通过查坝址处水位~流量关系曲线，有Z=418.5m3/s，即有下游水深h=8.5m。由设计流量按隧洞下泄，有上游水深H=9.74m,考虑到安全超高的影响，上游戗堤为12.5m下游戗堤高12.5m。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：(5-1)其中：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计=(5-2)其中：:淹没系数　查＜水力学＞上册表8-2：流量系数　0.32~0.385，在实际计算中一般采用0.30~0.32（见《水力水电工程施工工程组织设计》上册第一卷取。：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＝418.5，水深。若的来水量全部由隧洞泄流，隧洞进口以上水位可由下式　故戗堤的高度为：高程为：其中：0.5为安全超高。5.3.2　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为设计采用的块体重量。按下式计算：(5-3)(5-4)其中：：块石容重，取；：水的容重，取；：块石折合圆球直径，。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计5.4　截流施工5.4.1　戗堤顶高程的确定由截流水力计算可知，当截流设计流量全部由隧洞下泄时由公式可求得上游水头为11.85m，再加上安全超高取为0.5米，则戗堤顶高程为422.5m。5.4.2　戗堤施工戗堤由右岸开始进占，在左岸戗堤用裹头加以保护，以防冲塌戗堤高为12.5m，顶宽10m，坡比均为1：1。5.4.2.1　抛投方式的选择正确的抛投方式，对于顺利截流有重要作用，根据水流条件，和不同进占阶段，采用上游角抛法，我国许多截流工程曾创造了良好的经验。5.4.2.2　戗堤施工（1）先对地基进行处理。（2）戗堤进占，即在河床的两测填筑截流材料（3）龙口加固：当戗堤填筑到一定程度，把河床束窄，形成了流速较大的龙口，为了防止龙口河床或戗堤端部被冲毁，必须采取措施，对龙口加固。（4）合龙：由于龙口的流速较大，只有采用块体较大的材料或人工块体才能将龙口封堵。（5）闭气：为了维持戗堤的稳定，必须在戗堤全线设置防渗设置。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计5.4.3　截流填筑方量的计算5.4.3.1　工程量确定上游戗堤顶宽10m，进占方向边坡1:1，戗堤底宽35m，轴线长L=66m，戗堤总填筑方量V=18562.5m3。下游戗堤顶宽10m，进占方向边坡1:1，戗堤底宽35m，轴线长L=42m，戗堤总填筑方量V=11812.5m3。5.4.4.2　抛投强度的确定根据流域地质、水文特性，参照已建工程实例：根据黄河天桥水利工程，采用的单戗两岸立堵，抛投强度为3000m3/h，本工程在上游戗堤截流时加以直接引用，在下游戗堤截流时，其抛投强度作适当的调整R=1000m3/h。5.4.4.3　截流材料的选择予进占阶段，抛投料采用隧洞开挖料，可适当加以筛分。截流料可采用φ0.6*4m的装石竹笼（按设计流速条件选取）或0.0113t的块石或混凝土构件。5.4.4.4　主要运输机械采用自卸汽车运输，装载机挖装截流材料，推土机铺平材料，振动碾压实5.5　基坑排水在围堰合龙闭气后，就要排除基坑的积水和渗水，保持基坑干燥，以利施工，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，以及基坑积水排除过程中的围堰体与基础渗水和可能出现的降水的排除，②基坑开挖及建筑物施工过程中的经常性排水，包括围堰和基坑渗水、降水，地基岩石冲洗与混凝土养护用废水等的排除。基坑排水从11月初进行。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。5.5.1　排水量的估算基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：5.5.1.1　初期排水流量计算初期排除基坑积水时，一方面要按施工进度按排的时间进行，另一方面又要与围堰断面形式相适应，为了在排水不至因基坑水位下降太快而影响围堰的安全，一般土石围堰允许基坑水位下降速度为1~2m/d，开始时下降速度要小，后期通过试抽试验检验可适当加快，同时还要考虑围堰背水坡填料的排水性能。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计一般，土围堰的基坑水位下降速度应限制在0．5～0．7m／d木笼及板桩围堰等应小于1．0～1．5m／d。在进行初期排水设计时，许多资料欠缺。因此，参考文献[1]，对大型基坑T值一般可采用5～7d；中型基坑不超过3～5d，取5天。在围堰合龙闭气后，基坑内的积水应立即组织排除，基坑内外产生的水位差，将同时引起通过围堰和基坑的渗水，初期排水量一般可根据地质情况、工程等级、工期长短及施工条件等因素，参考实际工程的经验，按下式计算：Q=（2～3）V/T(5-6)其中：Q——初期排水流量，m3/s；V——基坑积水体积，取m3；T——初期排水时间，S。具体计算结果见附表5.5.2　排水设备的选择5.5.2.1初期排水设备的选择排水设备用离心式水泵。排水设备容量计算，并配置备用量。当水泵工作台数在5台以下时，可备用1台，工作台数在5台以上时，按20％备用。确定排水设备容量后，要布置水泵站。初期排水采用固定式或浮动式水泵站。固定式泵站可设在围堰上，这种布置适用于吸水高度小于6m的情况。如果基坑内水深或吸水高度超过6m，则需将泵站转移至较低高程，可转移到设置在基坑内的固定平台上。这种平台可以是桩台、木笼墩台或围堰内坡上的平台。如果水深远大于6m，则应考虑选用浮式泵站。一种方法是将水泵放在沿滑道移动的平台上，用绞车操纵逐步下放。另一种方法是将水泵放在浮船上。采用固定式泵站，如下图所示：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计1－围堰2－水泵图5－3初期排水泵站布置图5.5.2.2　经常性排水设备的选择基坑内积水排完后，围堰内外的水位差增大，此时，渗透流量相应增大，对围堰内坡基坑边坡和底部的动水压力加大，容易引起管涌或流土，造成塌坡和基坑底隆起的严重后果，因此及时排水是基坑工作顺利进行的保证。1－围堰2－水泵图5－4经常性排水布置图第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计5.5.3　排水系统的布置通常应考虑以下两种情况：一种是基坑开挖过程中的排水系统布置，另一种是基坑开挖完成后修建建筑物时的排水系统布置。在进行布置时，要同时兼顾这两种情况，并且使排水系统不影响施工。建筑物施工时的排水系统，通常都布置在基坑四周，如图5—11所示。排水沟应布置在建筑物轮廓线外侧，且距离基坑边坡坡脚为0.5m。排水沟的断面尺寸和底坡大小，取决于排水量的大小。排水沟宽取0．3m，沟深为0.8m，底坡为0．002。在布置水泵站时，泵站和管路的基础应能抵抗一定的漏水冲刷；水泵的出水管口放在水面以下，这样可依靠虹吸作用减轻水泵的工作。在水泵排水管上设置止回阀，以防水泵停止工作时，基坑外的水倒灌入基坑。另外，浮式泵站设置橡皮软接头，以适应泵站的升降。1－围堰2－集水井3－排水沟4－建筑物轮廓线5－排水沟中的水流方向6－河流图5－5建筑物施工时基坑排水系统布置图1－卵石护底2－木桩(a)排水沟(b)用框架支撑的集水井图5－6排水沟和集水井剖面图第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计6.土石坝施工6.1工程概况6.1.1.枢纽地理概况Z水利枢纽位于Q河干流上的Z峡，系一级建筑物，由河床混凝土重力坝，溢洪道，右岸土坝河坝后厂房等部分组成。枢纽主要任务是发电，共装三台机组，每台机组15万吨，发电的最低水位为500m，相应的库容为19.5亿m3.枢纽的右岸适当位置布置有排沙放空洞，可满足封孔蓄水期对下游供水100m3／s流量的要求。6.1.2坝体设计该枢纽右岸是黄土副坝。大坝坝顶高程539m,顶宽18m，坝顶长420m,设计最大坝高46m.大坝上游坝坡坡比为1：3.5，下游自坝顶至第一个马道(高程为524m)的下游坝坡坡比是1：2.5，第一个马道至第二个马道（高程为505m),下游坝坡坡比是1：3，第二个马道至坝基的下游坝坡坡比是1：2.大坝是黄土均质坝，排水棱体采用堆石填筑。坝面采用块石护坡，坝面下的砂砾石垫层按照反滤层要求铺筑。右岸黄土副坝和主河槽的混凝土主坝用混凝土刺墙连接。6.1.3大坝体填筑方量大坝总填筑方量为244.6万m3，挖方143.1万m3，填方为1015万m3。6.1.4.坝址工程地质条件坝区为高山峡谷区。峡谷由震旦纪变质岩构成，其上部为第四纪砾石岩，含砂砾石层及黄土。Q和流向，在坝址附近转为SW260°，河谷呈弯曲形。河谷两岸变质岩顶板出楼标高，左岸约520m,右岸约515m。在标高515m时，谷宽约135m,坝址左右岸基岩上直接为黄土覆盖。坝址区及上下游河床覆盖层厚5～12m。表面0.3m左右为黄土覆盖。以下均由卵砾石加粗，中砂等物构成。坝址右岸距河边480m处，有一天然冲刷的鞍状地形，溢洪道即建此处，该处系古河道的遗址，两侧有大小冲沟数条，与它成70°～80°交角。6.1.5当地建筑材料第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计坝址上下游均有砂石材料。特别是坝址下游储量丰富，开采运输比较丰富，质量一般皆符合要求，只有砂质土尚未找到理想的产地，必要时可以采用两岸的黄土替，各料场主要特征见下表：各料场基本特性表位置及地形面积（k㎡）高程（m）覆盖层厚（m）有效层厚（m）储量（103m3）洪水及地下水情况旧镇滩右岸坝址下游6.9km0.22410～4160.257.51430常水位平谷滩右岸坝址下游9km,覆盖薄，有水渠通过。0.13410～4150.185.5708富家沟右岸坝址下游10km山沟里，河口为冲击滩沟壁黄土覆盖。0.3715孙家沟3.5200老虎沟0.05460～480＜2.07.03906.1.6施工场地坝址距下游的仙州市河道长约100km，直线距离约50km，坝址附近皆为高山峡谷地区。Z水库山峡长约12km，上下游均有比较平坦的山间盆地，可作为施工场地。峡谷呈v字形，两岸山顶皆为黄土覆盖。右岸坝头附近为一狭小丘陵阶地，高出河面约110m左右。与坝区阶地相连的就是地形平坦面积宽阔的李家台四级阶地，高程560～580m.自峡谷出口起，两岸地势逐渐开阔，成狭长的二级阶地，高程约430～440m,沿Q河右岸坝址约8km的旧镇，附近有宽阔平坦的二级阶地。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游200m处的滑沟；右岸主要有坝址上游150m处的红柳购，下游的刘家沟，金沟和银沟等。6.1.7运输条件仙州到z水库的公路为六级公路，已建成通车，路线全长约50km。对于水路交通，因Q河为峡谷，河窄水急，不能通行船只。由国家铁路干线通过仙州市，可沿Q河岸边进工地。6.2拟定施工进度计划6.2.1施工进度进度计划编制原则①坝体各项工程的施工必须遵循施工总进度计划的安排，确保工程如期完成。②施工进度应与导流方案相适应。在确定施工程序，分期时，要进行施工强度论证，并尽可能保持常年均衡施工，坝体填筑开始后应很快进入施工高程。③施工进度应与施工总体布置相适应，各阶段的施工部位，施工方法，施工强度应与施工场地布置要统一考虑。④合理安排施工准备工程进度计划，以保证各施工程序和工序之间顺利衔接。⑤工程竣工后不留尾工。⑥采用国家现行有关定额标准。6.2.2坝体施工的进度计划根据前面的控制性进度计划，土坝施工总工期约5个月，在7，8，9，10，11这五个月完成。根据资料，枢纽右岸土坝为副坝，坝顶高程539M,坝基开挖高程493M,最大坝高46M,该土坝伪均质坝，考虑到坝高较小，可不分期施工，一次性完建。6.3料场的布置6.3.1料场规划原则①就地就近取材。优先选用距坝较近，采运条件较好，覆盖层剥离较小，施工干扰小的料场；尽可能做到高料高用，低料低用；上游料场用于上游坝体，下有料场用于下游坝体，尽量避免横穿坝体和交叉运输。②少占耕地充分利用代替了。③料源充足并有储备。④选择主料场。应选择场地宽阔，料层后，储量集中，质量好的大料场作为施工的主料场；另外选择一些比较分散的料场，作为备用或辅助料场。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计⑤规划料场实用程序。采用河滩料场或低阶地料场，应考虑施工期间河水位与流量的变化，以及由于导流而使上游水位升高的影响；施用坝前材料要特别注意不得破坏上游天然覆盖和影响上坝道路。⑥合理安排反滤料加工。6.3.2本工程料场情况Z水利枢纽右岸坝址下游6.9km处有旧镇滩料场，面积0.22km2,高程410～416m，覆盖层0.25m,有效层厚7.5m,储料143万m3，右岸坝址下游9km处有平谷滩料场，面积0.13km2，高程410～415m,覆盖层后0.18m,有效层厚5.5m,储量70.8万m3，右岸坝址下游10km处有富家构，孙家沟，老虎沟料场，总面积0.35km2，高程在460～480m,覆盖层小于2m,有效层厚度为3.5m,7.0m,储量分别为71.5万m3，20万m3，39万m3，平时为干沟。根据料场基本情况，可以把离坝址较近的旧镇滩料场作为主料场，平谷滩，富家沟，孙家沟，老虎沟料场作为次要料场和辅助料场。料场先是用旧镇滩料场，再用平谷滩料场，最后可以用富家沟，孙家沟，老虎沟料场。6.4施工强度的确定6.4.1施工天数的确定施工天数是确定施工强度，编制施工进度计划的基本资料之一。水文，气象因素影响程度随坝料性质而异。目前一般安排施工进度多以月为时间单位，因而施工天应根据不同坝料按月分析确定。6.4.1.1分析降雨量对施工工期的影响参照《水利水电工程施工组织设计手册·施工技术2》表6-2-11。对于土料日降雨量小于1㎜时照常施工，日降雨量为1～5㎜时雨日停工，日降雨量为5～10㎜时雨日停工，雨后半天；日降雨量为10～20㎜时雨日停工，雨后一天；日降雨量为20～30㎜，雨日停工，雨后2天；日降雨量大于30㎜雨日停工，雨后3天。对于砂砾料，日降雨量在10㎜以下时照常施工，日降雨量为10～30㎜时雨日停工；日降雨量大于30㎜时雨日停工，雨后半天。连日降雨时雨后停工日数按最后以日降雨量区确定。6.4.1.2分析气温对施工工期的影响参照《水利水电工程施工组织设计手册·施工技术2》表6-2-14高气温，气温超过40℃且持续时间4h，停工一班（8h）.第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计根据资料，本区为大陆性气候，多年平均温度为9.6℃，跃平军最高温度为22.9℃，最低为-6.5℃；绝对最高为39.1℃，绝对最低为-23.1℃，日最小变幅1.3℃。所以气温对施工工期没有影响。综合以上各种因素，根据基本资料，有效施工天数为（每月按25天计，每天按20计算）：25×5-（3+4+2+1.7+0.5+0.7+2+1+0.3+1+1.3+2）=105.5（天）6.4.2施工强度的确定6.4.2.1确定施工强度的原则：在保证按期达到各期计划目标的前提下，力求各个施工分期的施工强度比较均衡，其比值宜不超过1.3～1.6，以避免使用过多的施工机械，劳力和临时设施；争取实现机械化施工，并尽可能充分利用已有施工设备的能力。6.4.2.2高峰年日施工强度的确定当工作深度可以安排出高峰月所要完成的工作量时，则可用该月的有效施工天数求出日平均施工强度，直接进行施工机械，劳力数量的计算。如果工作深度不能安排出高峰月的日平均强度时，应首先选取适宜的计划时段，然后求取计算所需要的日施工强度。对于大型，施工期长的工程，多以高峰年为计划时段；对于小型，使工期短的工程或特定要在某一时段内完成的工程，可根据实际要求选取计划时段（如截流拦洪期）这一期间的施工强度一般是持续高峰阶段。根据资料右岸土坝挖方143.1万m3，填方101.5万m36.4.2.3填筑强度的确定有公式计算式中-----填筑强度（压实方）m3／dV-----高峰年内完成的坝体方量（101.5万m3）T-----高峰年内的有效施工天数105.5d-----坝体沉陷系数，有《水利水电工程施工组织设计手册·施工技术2》表6-2-17确定。对均质坝土料，坝体沉陷系数取1.01-----坝面填料损耗系数，由表6-2-17确定，对于均质坝土料，损耗率18.93﹪损耗系数=100÷（100-损耗率）=100÷（100-18.93）=1.23K-----施工不均衡系数，可取1.1～1.3，本设计取1.2第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计则坝体填筑强度=m3／d6.4.2.4运输强度可用下列公式计算式中-----运输强度（自然方），m3／d-----坝体设计干容重，t／m3-----坝体的自然干容重，t／m3，根据资料取1.45t／m3-----运输损耗系数，可由表6-2-17求得=100÷（100-4）=1.04则坝体的运输强度：=m3／d6.4.2.5开采强度的确定由公式确定式中QW-----坝体开采强度（自然方）m3／dK3-----坝料的开采损耗系数可由表6-2-17得开采损耗率为10.0﹪，开采损耗系数K3=100÷(100-10)=1.11则开采强度=m3／d6.5施工方案的选择6.5.1施工方案的内容土石坝的施工方案的研究和选择，旨在进一步论证论证施工进度计划的可行性和合理性，其主要内容包括坝体施工分期，施工综合机械化，料厂开采规划，运输路线布置及坝面作业分段流水方案等。6.5.2选择施工方案的依据①施工总进度计划要求第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计①施工导流方案及拦洪，渡汛要求②坝区及料场地形，地质，场内外交通等施工条件③施工总布置图及水工设计图④分部分项工程量，施工强度，工作面大小，质量要求等⑤已有的和可能提供的施工机械设备，其台班产量定额，一年应出勤台班数及施工作业天数6.5.3拟定整个施工过程综合机械化方案6.5.3.1综合机械化方案选择原则（1）适应当地条件，保证施工质量，生产能力满足整个施工过程的要求。（2）机械设备性能机动，灵活高效，低耗，运行安全，耐久可靠。（3）通用性强，能承担先后施工的工程项目，设备可用率高。（4）机械设备要配套，各类设备均能充分发挥效率，特别应注意充分发挥主导机械的效率。譬如在挖，匀，填，压作业中，应充分发挥龙头机械挖掘机的效率，以期为其他作业设备效率的提高，提供必要的前提和保证。（5）设备购置及运行费用低，易于获得零配件，便于维修，保养，管理和调度。（6）应从采料工作面，回车场地，路桥等级，卸料位置，坝面条件等方面创造相适应的条件，以便充分发挥挖，运，填，压各种机械的效能。6.5.3.2拟定整个施工过程一般土石坝的施工过程包括挖，装，运，卸，散，铺，碾压，质检等工序，在有些情况下还有料场翻晒，坝面刨毛，洒水等。选择施工机械类型和组成综合机械化施工方案，综合机械化的主要方案见《水利水电工程施工组织设计手册施工技术2》表6-2-216.5.3.3开挖和运输机械的选择，（1）开挖和运输机械的选择主要根据上坝强度，料场位置，土料特性，储量，分布以及可供选择的机械型号，容量能耗等多种因素确定。①开挖机械：可采用单斗式挖掘机或多斗式挖掘机。以正向铲挖掘机为代表的单斗式挖掘机主角根据停机面以上的土石方，也可挖掘停机面以下不深的地方，但不能用于水下开挖。斗轮式挖掘机是陆上使用较普遍的一种多斗连续式挖掘机，它的生产效率很高。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计根据以上优缺点，考虑到本工程实际，使用的挖掘机用正向铲挖掘机开采，斗容量为4.0m3②运输机械有循环式和连续式两种。前者有有轨机车和机动灵活的汽车。一般工程自卸汽车的吨位是10～35t，汽车吨位大小应根据需要并结合路涵条件来考虑。最常用的连续运输机械是带式运输机，根据有无行驶装置，分为移动式和固定式两种，前者多用于短程运和散体材料的装卸堆存，后者多用于长距离运输。考虑到本工程工程量不大，运距远，储料分散程度的因素，采用吨位40t，容量为23.5m3循环自卸汽车运输。（2）挖运机械设备的生产能力确定要确定挖运机械设备的数量，应掌握土石坝施工高峰时段的施工强度，确定选用设备的生产能力。后者可以根据有关产品手册确定，也可以结合实际施工条件，选定参数计算复核。①挖掘机械（4m3正向铲挖掘机）生产率的计算实际小时生产率P可按下式确定（m3／h）式中q-----土斗的几何容积，m3选取4m3n----对单斗挖掘机系指每分钟循环工作次数，（挖掘机每挖一次循环时间一般为15～30分钟）---土斗的充盈系数，表示实际装料容积与土斗几何容积的比值，对于正向铲可取1---土的松散影响系数，系指挖土前的实土与挖后松土体积的比值，其大小与土料的等级有关可取0.88---时间利用系数，表示挖掘机工作时间利用程度，可取0.8～0.9取0.85----联合作业延误系数，考虑运输工具影响挖掘的工作时间，有运输工具配合时可取0.9；无运输工具配合适应取1本设计去0.9则挖掘机的实际小时生产率Pm3／h②挖掘机械数量的确定第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计利用公式可以计算得挖掘机械的数量=台）取3台即斗容量为4m3的正向铲挖掘机需3台。③运输机械数量的确定循环式运输机械数量n的确定：式中----运输强度（一昼夜或一班运载的总方量）m3／dq----运输机具装载的有效方量取23.5m3-------一昼夜或一班的时间min取24h---一昼夜或一班内运输工具的非工作时间min取4ht----运输工具周转一次的循环时间min对于工地常用的汽车拖拉机，t值为式中----装车时间min取25min----卸车时间min取1minL----运距，㎞取平均运距8.6㎞V----平均行驶速度㎞／h;拖拉机取3.5～5㎞／h，在一般工地道路上开行的汽车取15～20㎞／h，经改善路面后的道路上汽车可取25～35㎞／h。本设计取20㎞／h则工地常用汽车的t值为=min循环式运输机械数量n=(台)6.6坝面作业的施工第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计当基础开挖和基础处理基本完成后，就可以进行坝体的铺镇，压实施工。坝面作业施工程序包括铺土，平土，洒水，压实，质检等工序。坝面作业工作面狭窄，工种多，工序多，机械设备多，施工时须有妥善的施工组织规划。为避免坝面施工中的干扰，延误施工进度，坝面压实宜采用流水作业施工，对坝面流水作业施工组织应先按施工工序数目对坝面分段，然后组织相应专业施工队依次进入各工段施工。这样实现了施工专业化，有利于工人熟练程度的提高。同时，各工段都有专业队使用固定的施工机具，从而保证施工过程人，机，地三不闲，避免施工干扰，有利于坝面作业多，快，好，省，安全地进行。工段数目m可按下式确定式中-----坝体某一高程工作面面积，可根据施工进度按图确定，㎡，在高程为525m处工作面面积约为67852.8㎡-----每一工作时短的铺土面积，㎡h-----根据压实实验确定的每层铺土厚度，m取0.25m-----一个工时段（8h）的上坝强度（m3／8h）㎡，由工段数目m可确定，流水作业工序数目=4,即将该高程处坝面作业分为铺土，平土，洒水，质检四道工序，流水工段数目等于流水工序数，有条件使流水作业在人，机，地三不闲的情况下进行。6.6.1坝面压实机械的选择6.6.1.1选择压实机械的原则选择压实机械通常要考虑以下一些原则：①可能取得的设备类型②能够满足设计压实标准③与压实土料的物理力学性质相适应④满足施工强度要求⑤设备类型，规格与工作面的大小，压实部位相适应⑥施工队伍现有设备和施工经验等第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计6.6.1.2各种压实机械的适用情况根据压实作用来划分，通常有碾压，夯击，震动压实三种机具，常用的压实机有：羊角碾，适用于粘性土料的压实；震动碾是一种震动和碾压相结合的压实机械，震动压实效果好，使非粘性土料的相对密度大为提高，坝体的沉陷量大幅度降低，稳定性明显增强，使土工建筑物的抗震性能大为改善；气胎碾对粘性土料和非粘性土料都适用，气胎碾在碾压土料时，气胎随土体的变形而变形，气胎碾始终能保持较为均匀的压实效果；夯板夯实土料，其压实铺土厚度可达1m,生产效率较高，对于大颗粒填料可用夯板夯实，其破碎率比用碾压机械压实大得多。一般选用碾重大于8t的凸块震动碾，它适用于粘性土料，砾质土料及软弱风化土石混合料，压施功能大，铺土厚30～50㎝，一般碾压4～8遍可达设计要求，生产效率高，压实后表层有8～10㎝的松土层，填土表面不需刨毛处理。碾压方法以保证尽可能少的超欠压为原则，一般使用进退错距法或进退搭接法，粘性土的碾压方向一般应与坝轴线平行较好。本设计根据工程实际，碾压设备采用17.6t自动式凸块震动碾。6.6.1.3压实机械数量的确定碾压机械生产率式中n-----碾压遍数取6遍V-----碾的行驶速度，m／h1200m／hB-----碾压带宽度m取1.5mC-----碾压带搭接宽度m取0.3mh-----碾压层厚度，平均取0.4m-----时间利用系数取0.85则凸块震动碾的生产率为m3／h由可确定碾压机械的数量：=（台）∴凸块震动碾选21台第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计6.7结合部位的施工结合部位是施工质量的重点和弱点，要保证结合紧密。一般有以下几种结合部位：土料与坝基结合，土料与岸坡结合，土料与建筑物混凝土结合，土料与土料接缝面，土料与反滤层结合面等。与混凝土结合处应先涂浓泥浆，便铺土边夯实。所有这些结合部位，都是影响坝体整体性和质量的关键部位，也是施工中的薄弱环节，质量宜控制。接坡，接缝过多，还会影响到坝体填筑强度，特别是影响机械化施工。对于结合部位的施工，必须采取可靠的施工技术，加强质量控制和管理，确保坝体的填筑质量满足设计要求。对于本设计中土坝与混凝土坝的结合部位采用混凝土刺墙结合。6.7.1坝基结合面对基础部位的填土，一般用薄层，轻碾的方法，以免破坏基础，造成渗漏。与岩基接触面，应首先把局部凹凸不平的岩石修理平整，封闭岩基表面节理，裂隙，防止渗水冲蚀。若岩基干燥可适当洒水，并使用含水量略高的土料。碾压前对岩基凹陷处应用填土夯实。坝基未开挖而且直接填筑前应将坝基压实。不论何种坝基，当填筑厚度达到2m后，才可以用重型压实机械。6.7.2与岸坡及混凝土建筑物的结合填土前，先将结合面污物冲洗干净，清除松动的岩石，再结合面上洒水湿润，涂刷一层厚5㎜左右的浓粘土浆或浓水泥粘土浆或水泥砂浆，其目的是为了提高浆体凝固后的强度，防止产生危险的接触冲刷和渗透。涂刷浆体时，应边涂刷，边铺土，边碾压，边涂刷高度与铺土厚度一致，注意涂刷层之间的搭接，避免漏涂。要严格防止泥浆干固（或凝固）后再铺土，因为他对结合非常不利。防渗体与岸坡结合处，宽度1.5～2.0m范围内或边角处，不得使用羊角碾，夯板等重型机具，应以清型机具压实，并保证与坝体碾压搭接宽度1m以上。混凝土齿墙或拔下埋管两侧及丁部0.5m范围内填土，必须用小型机具压实，其两侧填土应保持均衡上升。岸坡，混凝土建筑物与砂质土，掺合土结合处，应填筑1～2m宽塑性较高而透水性地的土料，避免直接与粗料接触。6.7.3坝体纵横向接坡及接缝土坝施工中，坝体接坡具有高差较大，停歇时间长，要求坝身稳定的特点。土石坝施工的实践经验证明，几乎在任何部位都可以适当设置纵横向接坡，关键在于有无必要和采取什么样的施工措施。一般情况下，天柱面盈利正平起。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计防渗体及均质坝的横向接坡不应陡于1：3，高差不超过15m。均质坝（不包括高压缩性地基上的土八）的纵向接缝，宜采用不同高度的斜坡和平台相间形式，坡度及平台宽度根据施工要求确定，并满足稳定要求，平台高差不大于15m。坝体接坡面可用推土机自上而下削坡，适当留有保护层，配合填筑上升，逐层清至合格层，结合面削坡合格后，要控制其含水量为施工含水量的上限。坝体施工临时设置的接缝相对接坡来讲，其高差较小，停置时间短，没有稳定问题，通常高差以不超过铺土厚度的1～2倍为宜，分缝在高程上应适当错开。6.8反滤料，垫层料，过度料的施工反滤料，垫层料，过度料一般方量不大，但其要求较高，铺料不能分离，一般与防渗体和一定宽度的大提及坝壳石料平起上升，压实标准高，分区线的误差有一定的控制范围。当铺填料宽度较宽时，铺料可采用装载机辅以人工进行。填筑方法有削坡法，挡板法及土，砂松坡接触平起法三类。土，砂松坡接触平起法能适应机械化施工，填筑强度高，可以做到防渗体，反滤层与坝壳料平起填筑，均衡施工，使被广泛应用的施工方法。反滤料的压实，应包括接触带土料德育反滤料的压实。当铺料宽度较宽时，采用自卸汽车运输，推土机平料，雅士机械根据不同的填筑材料和施工方法有所不同，一般用震动碾碾压，边角不能达到的部位辅以夯击或平板震动器压实。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计7小结通过本次毕业设计的实际操作，我更加觉得只学习书本知识是远远不够的，要想不断丰富自己，就要多参加实际操作，从实际操作中我们才能学到更丰富的知识。特别是搞工程设计，设计规范和以往的工程实例更是我们设计参考的重要依据。在解决实际问题的过程中，我加深了对大学期间所学的各科知识的理解，且融会贯通了各个学科之间的联系，让自己对各学科的认识有了一个更深的认识。通过这次毕业设计使我养成了一个从细节做起，认真，严谨的学习习惯，使我更加体会到团队协作精神的力量。总之，通过这次毕业设计增强了个人解决问题的能力，相信这次毕业设计是我在以后在工作岗位中的一次成功的实战演习。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计参考文献⑴中华人民共和国能源部、水利部部标准，水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89(试行)，水利电力出版社，1990。⑵袁光裕，水利工程施工，水利电力出版社，1996。⑶魏旋，水利水电工程施工组织设计指南，中国水利水电出版社，1999。⑷成都科技大学，水利水电工程概预算定额，水利出版社，1982。⑸水利电力部水电建设总局，水利水电工程施工组织手册·2·施工技术，水利水电出版社，1990。⑹水利电力部水电建设总局，水利水电工程施工组织手册·3·施工技术，水利水电出版社，1987。⑺水利电力部水电建设总局，水利水电工程施工组织手册·4·施工技术，水利水电出版社，1987。⑻吴持恭，水力学，第二版，水利电力出版社，1986。⑼水利电力部，水利水电施工组织与管理，水利电力出版社，1985。⑽能源部、水利部水利水电规划设计总院，水利水电规划，水利电力出版社，1989。⑾中华人民共和国水利电力部，水工混凝土施工规范(SDJ207-82)，水利电力出版社，1982。⑿中华人民共和国水利电力部，水工建筑物，水利电力出版社，1983。⒀左兼金等，水利水电工程施工与技术，水利电力出版社，1997。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计附录一1　导流水力计算根据本工程特点，综合考虑初步拟定采用全断围堰法+隧洞导流，围堰为不过水土石围堰。1.1．试算确定最经济断面根据隧洞泄流公式Q=μw（2gz）0.5（1—1）式中Q——隧洞泄流流量，取5130m3/s；μ——流量系数，一般取0.7～0.75,本次设计取0.7；w——隧洞断面面积，m2；z——围堰上下游水头差，m。假定不同的水头差Z的值，通过隧洞泄流公式可确定其相应的隧洞断面面积及上游围堰高。根据《定额与造价评估指标》一书上的规定：填方:3856元/100m3挖方：3948元/100m3衬砌:20827元/100m3计算结果见下:(1)当L=10时,洞高为12米,过水总面积为179.25㎡上下游水位差为85.28米水位差过大.因此,将此方案排除(2)当L=12时,,洞高为14.4米,过水总面积为314.64㎡上下游水位差为27.68米,上游围堰顶高程为427.3+27.68+1=455.98,则上游围堰断面面积为4986.76.堰长152米.工程量为757987.52m3隧洞全长为1530.64米.则隧洞工程量为314.64×1530.64=481600.57.衬砌为厚度为90㎝.工程量为310658.69m3第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计(1)当L=14时,,洞高为16.8米,过水总面积为428.26㎡上下游水位差为14.94米,上游围堰顶高程为427.3+14.94+1=442.79,则上游围堰断面面积为2583.2.堰长102米.工程量为263486.4m3隧洞全长为1530.64米.则隧洞工程量为428.26×1530.64=655511.89.衬砌为厚度为90㎝.工程量为179391m3当L=12时填方造价=(35283.16+757987.52)×38.56=30588517.42元隧洞挖方造价=481600.57×39.48=19013590.5元衬砌造价=310658.69×208.27=64700885.37元总造价为114302993.3元当L=14时填方造价=(35283.16+263486.4)×38.56=11520554.23元隧洞挖方造价=655511.89×39.48=25879609.42元衬砌造价=179391×208.27=37361763.57元总造价为74761927.22元综合经济比较取工程造价最低的方案为最优方案:两条隧洞导流.单条隧洞底宽14米,高16.8米1.2施工导流隧洞泄流能力计算1.2.1验算流量系数1.2.1.1隧洞断面开挖如下图示：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计表1-2隧洞断面特性指标建筑物断面形式断面尺寸洞长糙率隧洞城门洞型2条14×16.8897.80.0141.2.1.2局部水头损失进口:流线型（无分离绕线）出口：转弯：＝0.107=0.0951.2.1.3沿程水头损失水力半径：谢才系数：其中：n=0.014故：C＝流量系数：右洞左洞1.2.2隧洞水流流态判别1.2.2.1隧洞陡坡缓坡的判别当时单宽流量为：q=Q/B=5130/2×14=183.21查文献[7]附图Ⅲ可知：且故临界水深：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计水力半径：谢才系数：C＝临界坡度：‰>10‰从以上计算可知所设隧洞底坡为10‰和11.485时，为缓坡。隧洞进口高程为416.82，出口高程为：4101.2.2.2流态判别当为无压流当时为半有压流当时为有压流其中：H：堰上水头，A：洞高，1.2.3泄流能力计算：1.2.3.1无压状态泄流计算泄流能力的计算，参考文献[7]（1—2）其中：流量系数，一般取0.32～0.36，取0.35；：淹没系数；：矩形洞宽，：堰上水头，1.2.3.2半有压流状态泄流计算按公式：（1—3）其中：:隧洞断面面积　，：上游水头　，；η：水流收缩系数，取0.726第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计1.2.2.3.有压流泄流计算按公式：（1—4）其中：:隧洞进口断面面积，:上游水头　，；:隧洞出口断面水流平均势能　，D为洞高16.8取0.85。具体计算数据如下：　表1-3隧洞水力计算表流态上游水位Hu(m)下泄流量(m3/s)有压淹没出流9000473.078500468.248000463.677500459.177000454.936500450.966000447.255500443.715000440.23有压自由出流4000439.873600439.26半有压出流3000438.472600438.032200437.64无压出流2042.08429.86根据以上数据绘制隧洞泄流曲线，以备调洪计算。如下图所示：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计图1—21.3调洪计算1.3.1目的：确定上下游水位和围堰高程。1.3.2原理：专用于水库调洪的水量平衡方程如下：（1—5）上式表明：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。联立下面两方程：再利用下泄曲线，设计洪水过程线进行调洪演算。1.3.3步骤：（1）根据已知水库库容曲线和泄洪建筑物方案，用下泄曲线，求出下泄流量与库容的关系曲线。（2）选择计算时段为一天，并以秒为计算单位。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计（3）决定计算的时刻为9月2号及此刻的V1，q1。然后进行计算，计算过程中对每一计算时段的V2，q2，V1，q1，均为已知，先假定一个q2值，代入水量平衡方程，求出V2值，然后按此V2值在上查出q2，将其与假定的q2值相比较，若两q2值不相等，则要重新假定一个q2值，重复上述计算过程，直至两者相等或很接近为止，这样多次演算求得的V2，q2值，就是下一时段的V1，q1值，可依据此值进行下一时段的试算，逐时段依次进行试算的结果即为调洪计算的成果。时间入库洪水下泄流量水库存水量水库水位（1）（2）(4)(7)(8)12500250071004382260025207460438.23274027807680438.54287028007800438.75304031007850438.863220315079004397342032807950439.28366037808100439.59394038008200439.710426043508490439.911460045008600440.112486047509540440.313513051509958.344114480050009010440.815440044008220440由表可知：最大泄量Q=5130m3/s时，对应的最大水位Z=441m。1.4围堰高程的确定1.4.1上游围堰高程的确定根据《水工建筑物》波浪计算经验公式第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计（1—6）其中：V：计算风速，根据资料取；D：吹程，根据地形图测得D=125m；：半波高,由碾压土石坝设计规范查得为0.286；1.4.1.1堰前壅水高度（1—7）其中：H:堰前水深；吹程，；从地形图中测得D=125m；：风向与堰轴线法线方向的夹角，取30度（1—7）K：综合摩阻系数，取0.77故将各个数据代入后e=0.0361.4.1.2.波浪爬高=0.484m（1—8）1.4.1.3安全超高查下表可知：表1-5不过水围堰堰顶安全超高下限值围堰形式围堰级别IIIIV-V土石围堰0.70.5混凝土围堰0.40.3围堰的级别为IV级，安全超高为故静水位以上的超高：D=0.5+0.484+0.036=1.02m上游围堰高程441+1.02=442.02m1.4.2下游围堰高程确定下游围堰高程由坝址流量～水位关系曲线查得为427.3m第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计1.5围堰的稳定分析1.5.1浸润线的推求围堰心墙的顶宽取3.0m,上下游面坡比均为1：0.5。由于围堰为临时性建筑物并且不是很高，在稳定计算中可以将心墙延伸到堰顶。具体数据如下所示：平均值为根据规范要求，对围堰心墙粘土的渗透系数取；围堰外壳材料的渗透系数取；围堰砂砾石地基渗透系数取；由基本资料可知，坝址区及上下游河床覆盖层厚5～12m。表面0.3m左右为黄土覆盖，以下均由卵砾石夹粗、中砂等物构成。取T=10m计算心墙中的自由水面线:由资料中查的心墙中的浸润线方程为X051015202223Y4136.2930.8724.2158.912.57心墙下游坝体中自由水面线的计算其中X10152025303539.8593Y1.0010.9210.820.7120.580.401.5.2稳定分析计算1.5.2.1编制依据本设计按照“水工建筑物抗震设计规范”，“碾压土石坝设计规范”编制。1.5.2.2计算说明第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计（1）计算原理及公式:本设计采用瑞典圆弧法确定滑动面,采用方捷耶夫法和费兰纽斯法选取危险断面,由坝坡中点a引出两条线,一条为铅直线,另一条与坝坡成85度角,另外两个边界是以a为圆心所做的两个圆弧,坝坡为1:1.5取R=5.5×10=55mb=0.091R=5m.计算公式:.i:下标,代表土条编号w:土条重量u:孔隙水压力分别代表土条沿滑裂面的长度和坡角分别为有效抗剪强度指标第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计计算如下表：土条编号石渣卵砾粘土(湿)粘土(饱)石渣(饱)-3-0.273-0.962120.60.58.35-7.9-27.85-2-0.182-0.9834.592.7116.7-19.91-107.54-1-0.091-0.9967.5154.52.541.75-17.86-195.4700112247.23.558.450305.6510.0910.99614.8304.883.558.450.25.8833.6394.6320.1820.98317.5360.5233.40.514.774.37401.6530.2730.962204121.334.45121.88429.4840.3640.93122.5463.50.513.25173.54443.8550.4550.8911.5236.97.5125.256159237.1463.8260.5460.8384.592.710.5175.3512318319.98491.170.6370.771120.67116.915397.5340.8412.48580.7820.686361.85132.58.5249.9236222.490.8910.5747.522.05180.6126.6第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计堰体强度满足要求1.6导流建筑物施工计算1.6.1.围堰工程量的计算上，游围堰断面图计算简图如下所示：第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计1.6.2机械设备的确定：1.6.2.1填筑平均强度：其中：W：计划抛投量，m3；T：计划完成时间，h；总历时五个月，每月25天，每天按20小时计则：1.6.2.2最大填筑强度Rmax：第88页共93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：1.6.2.3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4min；：卸车时间，取3.5min；：行驶时间；汽车运距为2km，三级公路的车速为18km/h，则：其中：单程运距,车速，；t=33.3+4+3.5=40.8min已知：20t自卸汽车的每车装料容积为19.38/1.9=9.7m3P=8*0.7*60/40.8*9.7=79.9立方米/台班1.6.2.4自卸汽车数量N=KR/P其中K：施工强度不均匀系数，取1.3则N=1.3*(70.4*3*8)/79.9=27.5辆取28辆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第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计利用水力平衡方程：其中：=其中：：淹没系数　，参考文献[7]；　：流量系数　0.32~0.385，在实际计算中一般采用0.30~0.32，参考文献[4]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＝418.5，水深隧洞进口水深若的来水量全部由隧洞泄流，隧洞进口以上水位可计算　故戗堤的高度为：高程为：其中：0.5为安全超高。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计具体计算成果如下表所示：表2-1龙口各时段泄流量表BZ上H0bhsm淹没系数2Q2淹没系数1HQ1Q1+489Q015418.53.57.53.50.3500.0001.680.00489.000.001541947.53.50.350.91585.070.972.18-134.60354.40219.6715419.54.57.53.50.351110.9412.68-190.32298.68301.261542057.53.50.351129.9313.18-246.00243.00375.9315420.55.57.53.50.351149.9013.68-306.24182.76456.141542167.53.50.351170.8014.18-370.72118.28541.5215421.8476.8477.53.50.351208.2315.0274-489.000.00697.2320418.561060.3500.0001.680.00489.000.00204196.51060.350.78200.290.972.18-134.60354.40334.8920419.571060.350.958274.9212.68-190.32298.68465.24204207.51060.351318.2613.18-246.00243.00564.2620420.581060.351350.6213.68-306.24182.76656.86204218.51060.351383.9914.18-370.72118.28754.7120421.8479.3471060.351442.8315.0274-489.000.00931.8325418.57.512.57.50.3500.0001.680.00489.000.0025419812.57.50.350.71311.170.972.18-134.60354.40445.7725419.58.512.57.50.350.894429.1112.68-190.32298.68619.4325420912.57.50.351522.9613.18-246.00243.00768.9625420.59.512.57.50.351567.1413.68-306.24182.76873.38254211012.57.50.351612.5014.18-370.72118.28983.2225421.84710.8512.57.50.351691.9815.0274-489.000.001180.98第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计30418.57.518.57.50.3500.0001.680.00489.000.0030419818.57.50.350.71460.530.972.18-134.60354.40595.1330419.58.518.57.50.350.894635.0912.68-190.32298.68825.4130420918.57.50.351773.9813.18-246.00243.001019.9830420.59.518.57.50.351839.3713.68-306.24182.761145.61304211018.57.50.351906.5014.18-370.72118.281277.2230421.84710.8518.57.50.3511024.1315.0274-489.000.001513.1335418.57.523.57.50.3500.0001.680.00489.000.0035419823.57.50.350.71585.000.972.18-134.60354.40719.6035419.58.523.57.50.350.894806.7312.68-190.32298.68997.0535420923.57.50.351983.1713.18-246.00243.001229.1735420.59.523.57.50.3511066.2313.68-306.24182.761372.47354211023.57.50.3511151.5014.18-370.72118.281522.2235421.84710.8523.57.50.3511300.9315.0274-489.000.001789.93根据上表绘图如下:图2—1龙口隧洞分流图由图可知：其余计算结果如下表所示：龙口水力参数表第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计龙口宽度B（m）单宽流量q[m3/（s*m）]水位差z（m）流速v（m/s）1527.762.052.92044.31.032.82555.360.551.983058.50.31.743557.780.21.78根据上表，绘图如下：图2-2龙口水力参数图可知：最大单宽流量为57.78最大流速2.2.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为设计采用的块体重量。按下式计算：（2—1）第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计（2—2）其中：：块石容重，取；：水的容重，取；：块石折合圆球直径，。如下图所示:当时，即抛投在Ⅰ区时，具体计算结果见下表：表2-5龙口填筑材料分区表B（m）vmax（m/s）块体半径D（m）块体重量G（t）设计重量G设（t）>351.780.156120.0047793260.00716898935—301.740.1491820.0041700580.00625508730--251.980.1931740.0090539430.01358091425---202.80.3863090.0724093750.10861406220---152.90.4143950.0893788160.1340682243基坑排水第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计3.1初期排水在地形图上测出基坑长约367m，平均宽度49m，基坑内积水深8.5m（下游水位深）则基坑内积水量V：V=367×49×8.5=152855.5m3；下降速度为：计算出初期排水量5.5.1.2　经常性排水量计算经常性排水的排水量主要包括围堰和基坑渗水、降水、施工弃水。（1）雨水量：取最大日降水量雨水量，由资料得71.8mm。（2）渗水量计算1.上游围堰渗水量估算其中:为上游水深T:透水地基深度h:自由水面线与心墙和截水墙平均厚度交点处的高度b:心墙的平均宽度分别为坝壳,坝基,心墙的渗透系数.:从心墙和截水墙平均宽度的下游边线到排水体上游坡角的水平距离第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计则1.下游围堰渗水量估算上游围堰渗径长161.45,下游围堰渗径长96.56(3)施工弃水浇筑混凝土面板时，有混凝土养护用水。按每立方米混凝土养护每次用水5L，每天养护8次，养护28天，混凝土日平均最大浇筑强度为240，则则总排水量为：3.3排水设备的选择3.3.1初期排水设备的选择第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计由初期排水量及扬程来确定所需设备的台数及型号。由于各期基坑排水计算所得抽水流量是在各种假定的边界条件下取得的，考虑到围堰水下施工条件较差，施工质量难以保证，而地基渗流系数，特别是对渗流量大小起控制作用的地基表层，渗透系数难以准确测定，还有一些不可预料的因素，也无法估计，所以确定抽水量时，应将计算求得的渗流量乘以1.2倍的扩大系数，以此作为选择抽水设备容量的依据。本工程排水量计算取1.2倍渗流量。初期计算所得排水量为3184.49m3/h，取1.2倍渗流量，即：1.23184.49=3821.39m3/h根据排水量选择排水设备，有关排水设备特性指标如下表所示：表3-2排水设备特性指标表项　目型　号吸水量m3/h扬程m台数10sh1450400308+16shg2900200404+1总吸水量：8400+4200=4000m3/h为防止意外，备用10sh1450和6shg2900各一台，总共需10sh14509台，6shg29005台。3.3.2经常性排水设备的选择排水利用水泵抽水，兼排水沟和集水井的综合排水方式。4土坝的施工4.1填筑强度的确定有公式计算（4—1）式中-----填筑强度（压实方）m3／dV-----高峰年内完成的坝体方量（101.5万m3）T-----高峰年内的有效施工天数105.5d-----坝体沉陷系数，有《水利水电工程施工组织设计手册·施工技术2》表6-2-17确定。对均质坝土料，坝体沉陷系数取1.01-----坝面填料损耗系数，由表6-2-17确定，对于均质坝土料，损耗率为18.93﹪损耗系数=100÷（100-损耗率）=100÷（100-18.93）=1.23K-----施工不均衡系数，可取1.1～1.3，本设计取1.2则坝体填筑强度=m3／d第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计4.2运输强度可用下列公式计算（4—2）式中-----运输强度（自然方），m3／d-----坝体设计干容重，t／m3-----坝体的自然干容重，t／m3，根据资料取1.45t／m3-----运输损耗系数，可由表6-2-17求得=100÷（100-4）=1.04则坝体的运输强度：=m3／d4.3开采强度的确定由公式确定（4—3）式中QW-----坝体开采强度（自然方）m3／dK3-----坝料的开采损耗系数可由表6-2-17得开采损耗率为10.0﹪，开采损耗系数K3=100÷(100-10)=1.11则开采强度：=m3／d4.4挖掘机械（4m3正向铲挖掘机）生产率的计算实际小时生产率P可按下式确定（m3／h）（4—4）式中：q-----土斗的几何容积，m3选取4m3n----对单斗挖掘机系指每分钟循环工作次数，（挖掘机每挖一次循环时间一般为15～30分钟）---土斗的充盈系数，表示实际装料容积与土斗几何容积的比值，对于正向铲可取1第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计---土的松散影响系数，系指挖土前的实土与挖后松土体积的比值，其大小与土料的等级有关可取0.88---时间利用系数，表示挖掘机工作时间利用程度，可取0.8～0.9取0.85----联合作业延误系数，考虑运输工具影响挖掘的工作时间，有运输工具配合时可取0.9；无运输工具配合适应取1，本设计去0.9则挖掘机的实际小时生产率Pm3／h4.5挖掘机械数量的确定利用公式可以计算得挖掘机械的数量=台）取3台即斗容量为4m3的正向铲挖掘机需3台。4.6运输机械数量的确定循环式运输机械数量n的确定：（4—5）式中----运输强度（一昼夜或一班运载的总方量）m3／dq----运输机具装载的有效方量取23.5m3-------一昼夜或一班的时间min取24h---一昼夜或一班内运输工具的非工作时间min取4ht----运输工具周转一次的循环时间min对于工地常用的汽车拖拉机，t值为（4—6）式中----装车时间min取25min----卸车时间min取1minL----运距，㎞取平均运距8.6㎞第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计V----平均行驶速度㎞／h;拖拉机取3.5～5㎞／h，在一般工地道路上开的汽车取15～20㎞／h，经改善路面后的道路上汽车可取25～35㎞／h。本设计取20㎞／h则工地常用汽车的t值为=min循环式运输机械数量n=(台)4.7压实机械数量的确定碾压机械生产率(4—7)式中n-----碾压遍数取6遍V-----碾的行驶速度，m／h1200m／hB-----碾压带宽度m取1.5mC-----碾压带搭接宽度m取0.3mh-----碾压层厚度，平均取0.4m-----时间利用系数取0.85则凸块震动碾的生产率为m3／h由可确定碾压机械的数量：=（台）∴凸块震动碾选21台第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计附录二：Theroller-compactedconcretegravitydam(1)Thesynopsisoftheroller—compactedconcretegravitydamTheconcretegravitydamshareswiththeembankmentthecentralattributesofsimplicityofconceptandadaptability,butconventionalmassconcreteconstructionrates,unlikethoseforembankmentconstruction,remainessentiallyastheyweremthe1950s.thevolumeinstabilityofmassconcreteduetothermaleffectsimposesseverelimitationsonthesizeandrateofconcretpour,causingdelayanddisruptionthroughtheneedtoprovidecontractionjointsandsimilardesignfeatures.ProgressivereductionsincementcontentandpartialreplacementofcementwithPFAhaveservedonlytocontaintheproblem.Massconcreteconstructionremainsasemi-continuousandlabour-intensiveoperationoflowoverallproductivityandefficiency.Insomecircumstancesthetechnicalmeritsofthegravitydamandtheembankmentmaybeevenlybalanced.selectionrestingonestimatedconstructioncost.Economicadvantagewillalmostinvariablyfavourtheembankment.particularlyifconstructedincompactedrockfill.Insomeinstances,however,factorssuchaslocatingaspillwayofsufficientcapacityetc.mayindicatetheconcretegravitydamasbeingapreferabledesignsolution.providedthatthecostdifferentiallieswithinacceptablelimits.Despiteadvancesinembankmentdamengineering,therefore,thereremainsastrongincentivetodevelopacheaperconcretegravitydam.Theproblemofoptimizingconcretedamconstructionandreducingcostscanbeapproachedinseveralways.Intheabsenceofprogresstowardsanidealcementandadimensionallystableconcretethemostpromisinglinesofapproachmaybeclassifiedasfollows:1.Areappraisalofdesigncriteria,particularlywithregardtoacceptingmodesttensilestresses;2.Thedevelopmentofimprovedmassconcretesthroughtheuseofadmixturestoenhancetensilestrengthandtomodifystress-strainresponse.and/ortheuseofmodifiedcementswithreducedthermalactivity;3.Thedevelopmentofrapidcontinuousconstructiontechniquesbasedontheuseofspecialconcrete.第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计Neitherofthefirsttwoapproachesiscapableofofferingotherthanatokenreductionincost.thethirdoptionoffersthegreatestpotentialthroughfinancialbenefitsassociatedwithashorteningofconstructionperiodbyupto35%combinedwithalower-costvariantofconcrete.Theconceptofdamconstructionusingroller-compactedconcrete(RCC),firstdevelopedinthe1970s,isbasedprimarilyonapproach3.SeveralvariantsofRCChavenowbeendevelopedandoffertheprospectofsignificantlyfasterandcheaperconstruction.particularlyforlarge.gravitydams.(2)developmentsinroller-compactedconcretedamconstructionTheRCCdamhasdevelopedrapidlysinceconstructionoftheearliestexamplesintheearly1980s.andinexcessof200largedamshadbeencompletedinRCCby2000.themajorityofRCCdamshaveBeengravitystructures,buttheRCCtechniquehasbeenextendedtoanumberofarchgravityandthickarchdamsAsconfidencehasgrownRCChasbeenusedforprogressivelylargerdams,andRCCisbeingemployedforthemajorpartofthe7.6x106m3volumeand217mhighlongtangravitydam,underconstructioninChina.InanumberofrecentinstancestheRCCgravitydamoptionhasbeenselectedinpreferencetoinitialproposalsfortheconstructionofarockfillembankment.TheearlyRCCdamwerenotedforproblemsassociatedwithrelativelyhighseepageandleakagethroughthemorepermeableRCC.andforadegreeofuncontrolledcracking(HollingworthandGeringer.1992).Arela-tivelylowinterlayerbondstrengthalsopromptedsomeconcern.particularlyinthecontextofseismicloading.thephilosophyofRCCdamdesignhasinconsequenceevolved.withemphasisbeingplacedonoptimizingdesignanddetailingtoconstructioninRCCratherthanusingRCCtoconstructacon-ventionalgravitydam.Thistrendhasledtothecommonprovisionofan”impermeable”upstreamelementorbarrier,e.g.byaslip-formedfacing(Fig3.22andalsoNewVictoriadam.Australia(WardandMann,1992)).AnalternativeistheuseofaPVCorsimilarsyntheticmembraneplacedagainstorJustdownstreamofahigh-qualityconcreteupstreamfaceInthecaseofthe68mhighConcepciongravitydam,Honduras.a3.2mmPVCgeomembranebackedbyasupportinggeotextiledrainagelayerwasappliedtotheupstreamfaceoftheRCC(Giovagnoli,schraderandErcoli,1992).Recentpracticehasalsomovedtowardscontrol第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计ofcrackingbysawntransverseJoints,orbythecuttingofaregularseriesofslotstoactascrackInducers.TheveryconsiderablecostsavingsattachingtoRCCconstructionaredependentuponplantandRCCmixoptimization,andhencecontinuityoftheRCCplacingoperation.Thisinturnrequiresthatdesignfeatureswhichinterferecontinuousunobstructedend-to-endplacingoftheRCC,egg.galleries.internalpipework,etc..Mustbekepttotheminimumandsimplified.ExperimentswithretrospectivelyexcavatinggallerriesbytrenchingandbydrivingaheadingintheplacedRCCfillatRiou,France.haveprovedsuccessful(goubetandguerinet,1992).Verticalratesofraisingof2.0-2.5mweek-1areattainableforRDLCandhigh-pasteRCCscomparedwith1.0-1.5mweek-1forRCDcon-structionAsoneexample,theConceptiondam,Honduras,referredtoearlierwasraisedinsevenmonths.AleanRCCmix(cementcontent80-95kgm-3)wasemployedforthe290x103m3ofRCCfill,andacontinuousmixingplantwasusedInconjunctionwithahigh-speedbeltconveyorsystem.Placingratesofupto4000m3days-1wereultimatelyattained(Giovagnoli,SchraderandErcoli,1992).TheemploymentofRCCfillhasalsobeenextendedtotheupgradingofexistingdams,e.g.byplacingadownstreamshoulderwherestabilityisdeficient(Section3.2.9).RCChasalsoBeenappliedtogeneralremedialworksandtoraisingorrebuildingolderdams.thebenefitsofRCCcon-structionhavealsobeenappropriate.inspecialcircumstances.tothecon-structionofsmallerdams,e.g.HolbeamwoodandNewMillsintheUK(Iffla,MillmoreandDunstan.1992).ICOLDBulletin75(ICOLD,1989)providesacomprehensiveover-viewoftheuseofRCCfordamconstruction.RecentUSdevelopmentsarediscussedinHansen(1994).DesignoptionswithrespecttoupstreamfaceconstructionhaveBeenreviewedinsomedetailbySchrader(1993).ConstructioninRCCisrecognizedasprovidingthewayforwardinconcretedamengineering.AnextensivereviewofcurrentissuesinRCCdamdesignandconstructionispresentedwithinLi(1998).Majorissuesdiscussedincludetheneed.orotherwise,foraconventionalconcreteupstreamface,andthequestionofresistancetohighseismicIoading.第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计wheredynamictensilestrengthoftheinterlayerbondbetweensuccessivelayersofRCCwillbecritical.Therecentlycompleted95mhighRCCgravitydam.atP1atanovryssi,Greece,locatedinaseismiczoneisdescribedinStefanakosandDunston(1999).thedesignpeakgroundaccelerationcorrespondingtotheMCEatPlatanovryssiwasdeterminedas0.385g,equatingtoamaximumdynamiccrackinducersvibratedintotheRCC.the“joints”weresubsequentlysealedbya600mmwideexternalwaterstopbondedtotheface.Seepagethroughthedambodydiminishedtoasatisfactory10-12l/soverthefirst12months"operationalservice.ThefirstuseofRCCinTurkey,forthe124mhighby290mlongCinegravitydam(originallyplannedasarockfillembankmentwithaclaycore)ispresentedinOzdogan(1999).thelow-pasteRCCusedforcinehasacementcontentof70kg/m3.with90kg/m3ofPFAand88l/m3ofwater.Target180daycompressivestrengthwasspecifiedas24MN/m2.碾压混凝土重力坝(1)碾压混凝土坝的简介混凝土重力坝和土石坝样具有概念简单和适用性强的特性，但常规大体积混凝土施工速度不象土石坝施工提高那样快，还维持在1950年代的水平。由于温度效应引起的大体积混凝土的体积不稳定性，需要严格控制混凝土浇筑的体积和速度，由于需要设置伸缩缝和类似的设计构造，导致施工延迟和中断。逐渐减少水泥用量并用粉煤灰替代部分水泥只能用于遏制这个问题。大体积混凝土施工还保持为低产量和低效率的半连续和劳动密集的工艺。在一些条件下，重力坝和土石坝的技术优势可能是一样的，选择取决于施工费用。经济优势几乎总是倾向于选择土石坝，尤其是如果采用碾压堆石料修建。但是，在一些例子中，如果费用差别在可接受的范围内，象设置容量足够的溢洪道这样的因素可能表明重力坝是一个理想方案。因此，尽管土石坝具有先进性，还保留了来发展较便宜的混凝土重力坝的动力。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计优化重力坝施工和减少费用的问题可以通过不同的方法达到。在开发理想的水泥和体积稳定的混凝土方面没有进展的情况下，最有前途的方法可能分类如下：1.重新评估设计标准，优其是考虑允许产生一定的拉应力；2.通过采用添加剂增强抗拉强度和改善应力应变关系来开发先进混凝土，和/或采用低发热量的改性水泥；3.在采用特殊混凝土的基础上开发快速连续的施工技术。第一个和第二个方法都不但不能降低而且还要增加费用。第三种方法提供最大的潜能，通过与缩短施工期和采用低费用混凝土，可以节少35%的费用。采用碾压混凝土的水坝施工概念，首先在1970年代形成，主要基于方法3。几种碾压混凝土现在已被开发，施工明显较快和较便宜，尤其对于较大的混凝土重力坝。（2）碾压混凝土坝施工的发展碾压混凝土坝自从1980年代早期开始修建以来发展迅速，到2000年为止，有超过200座水坝是用碾压混凝土建成的。大多数碾压混凝土坝是重力结构，但碾压混凝土技术已经延伸到一些重力拱坝和厚拱坝中。随着对碾压混凝土信心的增长，碾压混凝土已经逐渐用于较大的水坝，碾压混凝土正用于7.6x106m3体积、217m高的龙滩重力坝的主要部分，这个坝正在中国施工。在一些最近的实例中，碾压混凝土重力坝方案已经用于最初建议为土石坝坝址。早期碾压混凝土坝被注意，因为与通过较透水的碾压混凝土相对较高的渗透和漏水有关的问题，也因为一定程度上不能控制裂缝（Hollingworth和Gernger,1992）。相对低的层间结合强度也引起了关注，特别在有关地震荷载的设计中。碾压混凝土设计理论因此发展起来，在碾压混凝土中强调优化设计和施工细节而不是应用碾压混凝土来施工一个常规重力坝。这种趋势导致设置不透水上游部分或防渗体，比如通过滑模施工的面层（图3.22和新Victoria坝，澳大利亚（Ward和Mann，1922））。另一个方法是在高质量混凝土上游面下游设置PVC或类似的合成膜。在68m高的洪都拉斯Concepcion重力坝中，由支撑土工织物排水层支撑的3.2mmPVC土工膜用于碾压混凝土的上游面（Giovagnoli、Schrader和Ercoli，1992）。最近的做法也向用切横向缝控制开裂发展，或通过切一系列规则的槽作为开裂诱导缝。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计碾压混凝土施工引起的非常可观的费用节省取决于设备和碾压混凝土配合比的优化，以及由此达到的碾压混凝土填筑施工的连续性。这依次要求妨碍碾压混凝土通仓施工的设计构造，比如廊道、内部管道工程等必须保持最少和简化。通过在混凝土碾压中开槽和在铺好的碾压混凝土中掘洞形成廊道的实验在法国Riou证明是成功的（Goubet和Guerinet,1992）。每周2.0-2.5m的上升速度对于碾压干贫混凝土和富浆碾压混凝土是可以得到的，相比之下，碾压混凝土坝施工速度为1.0-1.5m每周。作为一个实例，Concepcion坝，洪都拉斯，前面提过的，7个月建成。贫混凝土配合比（水泥含量80-95kgm-3）被用于290x103m3填筑碾压混凝土，连续拌合站与高速皮带运输系统联合使用。最终填筑速度达到4000m3天-1的（Giovagnoli，Schrader和Ercoli，1992）。碾压混凝土的采用也延伸到现存坝的更新上，比如当稳定不足时通过铺筑一个下游壳（3.2.9节）。碾压混凝土也已经用于一般修补工程和加高或重建旧坝。碾压混凝土施工的好处在持殊环境下也已经适于修建较小的水坝，比如英国的HolbeemWood和NewMill工程（Iffla、Millmore和℃nstan，1992）。ICOLD公报75（ICOLD，1989）对水坝施工中的碾压混凝土的应用进行了综合回顾。最近的美国进展在Hansen（1994）的著作中讨论。关于上游面施工的设计方案的一些细节在Schader（1993）的著作中回顾。碾压混凝土施工被认为是混凝土坝的发展方向。目前碾压混凝土坝设计和施工中存在的问题的广泛回顾在Li（1998）的著作中介绍。讨论的主要问题包括是否需要一个上游面常规混凝土区，和当连续施工的碾压混凝土的层间结合地震抗拉强度可能成为控制因素时，抗高地震荷载力的问题。最近完工的95m高碾压混凝土重力坝，在Platanovryssi，希腊，位于一个地震区，在Stefanakos和Dunston（1999）的著作中描述。在Platanovryssi，相应于最大可能地震的设计峰值地面加速度被确定为0.385g，等于最大动拉应力约2MNm-2，要求碾压混凝土圆柱抗压强度28MN/m2。含有50kg/m3粉煤灰的富浆碾压混凝土被采用了。Platanovryssi不设常规混凝土的上游面，通过在上游面锯槽和在碾压混凝土振入钢裂缝诱导器，间距25m的垂直施工缝被引入。缝后来用粘贴在上游面上的600mm宽的外止水密封。在前十二个月的运行中，通过坝体的渗漏减小到满意的10-12l/s。土耳其第一座碾压混凝土坝，高124m长290m的Cine重力坝（早期规划为粘土心墙堆石坝）在Ozdogan（1999）的著作中介绍。用于Cine的低浆碾压混凝土，其水泥含量为70kg/m3，含90kg/m3的粉煤灰和88l/m3的水。设计180天抗压强度规定为24MN/m2。第88页共93页 华北水利水电学院毕业设计第88页共93页'