水工专业施工毕业设计管理资料.docx
《水工专业施工毕业设计管理资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水工专业施工毕业设计管理资料.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
水工专业施工毕业设计管理资料
水工专业施工毕业设计
计算书
一、工程概况
工程地处我国华东钱塘江的支流上，为一发电为主兼顾灌溉、防洪的水利枢纽工程。
枢纽工程的挡水建筑物为粘土芯墙砂壳坝，坝高81m，坝顶长度为370米。
设计正常高水位为100米，校核洪水位为102米。
大坝属二级建设物。
电站为引水式电站，布置在右岸，其中引水隧洞长525米，直径7米。
厂房安装两台5万千瓦的机组。
溢洪道布置在距坝一公里的左岸凹口处，为开敞正槽式，此顶高程为92米，总宽是64米，出口采用差动式鼻坎挑流消能。
导流洞布置在左岸，断面为10m×10m城门洞形，洞身长450m。
二、有效工日基分析
为了给计算施工强度和论证施工进度提供依据，保证工期实现，首先需对工日进行分析，计算出每月的有效工日。
考虑到本工程的工期比较紧，结合工程的实际情况，施工单位适当减少法定假日的休息时间，进行加班，来弥补由于天气等原因而不能施工的天数。
为此，对计算出的有效工日进行适当的调整，计算如下。
工日分析
月有效工日=每月的日历天数－因雨雪、气温等不能施工天数－其它原因停工天数
粘土开采
月份
天数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
日历天数
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
法定假日
12
8
8
8
11
8
8
8
8
11
8
8
因雨原因
9
8
10
11
13
11
9
9
9
7
5
5
因气温原因
5
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
有效工作日
7
9
13
11
7
11
14
14
13
13
17
17
调整后的有效工作日
15
15
18
17
17
17
18
18
18
18
20
20
粘土填筑
月份
天数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
日历天数
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
法定假日
12
8
8
8
11
8
8
8
8
11
8
8
因雨原因
8
7
9
10
12
10
8
8
8
6
4
4
因气温原因
5
3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
有效工作日
6
10
14
12
8
12
15
15
14
14
18
18
调整后的有效工作日
15
15
19
17
15
16
18
18
18
20
22
22
砂砾料开采与填筑
月份
天数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
日历天
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
法定假日
12
8
8
8
11
8
8
8
8
11
8
8
因雨原因
4
4
5
6
9
7
5
3
6
3
1
1
因气温原因
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
有效工作日
15
16
18
16
11
15
18
20
16
17
21
22
调整后的有效工作日
18
18
20
18
18
20
22
22
20
22
24
24
砼浇筑
月份
天数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
日历天
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
法定假日
12
8
8
8
11
8
8
8
8
11
8
8
因雨原因
7
7
8
9
11
9
7
7
7
5
4
4
因气温原因
12
10
0
0
0
3
10
4
1
0
0
5
有效工作日
0
3
15
13
7
10
6
12
14
15
18
14
调整后的有效工作日
12
12
18
18
15
15
15
15
18
18
20
18
隧洞开挖
月份
天数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
日历天
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
法定假日
12
8
8
8
11
8
8
8
8
11
8
8
因雨原因
1
0
1
1
3
2
2
1
2
1
0
0
因气温原因
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
有效工作日
18
20
22
21
17
20
21
22
20
19
22
23
调整后的有效工作日
22
22
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
三、坝体工程量计算
用公式V=
进行计算。
式中：
V—计算部分坝体工程量（m3）；
L—计算部分坝体顶部长度（m）；顶部宽度L由坝体平面布置图相应高程丈量平均而得；
H—计算部分坝体高度（m）；
b—计算部分坝体宽度（m）；计算部分顶部宽度b由坝体剖面图中顶宽、边坡、马道计算而得（上、）；
l—计算部分坝体底部长度（m）；计算部分底部宽度l由坝体平面布置图相应高程丈量平均而得。
m1、m2—分别为计算部分坝体上、下边坡。
相应的工程量计算见下表。
高程
H
L
b
m1
m2
l
V（m3）
顶
底
105
76
29
370
10
302
76
50
26
302
236
50
236
3
100
合计（m3）
注：
。
粘土相应层方量
高程
H
L
b
m1
m2
l
V（m3）
顶
底
105
76
29
370
8
302
76
50
26
302
236
50
236
100
合计（m3）
砂砾料相应层方量
每层砂石料方量等于相应的坝体总方量减去粘土方量，见下表。
高程
坝体总方量（m3）
粘土方量（m3）
砂砾料方量（m3）
顶
底
105
76
76
50
50
合计
H～V图
四、施工导流计算
导流标准
本工程大坝属二级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）的规定，查（表9）导流建筑物级别的划分得，相应导流建筑物为级别为Ⅳ级。
洪水标准确定
综合考虑经济及工期因素，拟定导流建筑物为隧洞导流，土石围堰挡水。
由于导流建筑物的设计洪水标准是根据导流建筑物的级别（属Ⅳ级）和类型，查导流建筑物的洪水划分（表9*）标准表，洪水重现期为20～10年，取洪水重现期为20年，即导流的洪水频率P＝5%。
坝体临时挡水渡汛
由毕业指导书已知条件，经确定围堰的设计标准为5%频率，～，查表2得，其设计流量为2950m3/s，由设计流量为2950m3/s查坝址水位流量关系曲线图，m；再查水库库容曲线图，×106m3，根据坝型及拦洪库容查表10，得坝体施工期临时渡汛洪水标准为100～50年，为了安全起见，取渡汛洪水标准为100年，P＝1%。
隧洞封堵后，大坝进入施工运行期，坝体渡汛按表10*标准查得，大坝级别为Ⅱ级。
该土石坝的设计渡汛标准为P=1%～%，校核标准为P=%～%。
取设计渡汛标准和校核标准为P=%。
水库蓄水标准：
采用80%保证率作为水库的蓄水标准。
，根据施工单位能力，粗定大坝施工控制进度
施工导流方式
坝址处河床狭窄，根据选坝阶段，对枢纽施工导流进行多方案比较，采用“土石围堰断流，隧洞导流”方式进行。
并从经济方面考虑，上、下游围堰与坝体相结合。
根据本工程水文特性，非汛期由围堰挡水，导流洞过水，汛期将围堰加高至一定高程作为坝体，由坝体挡水，导流隧洞导流。
大坝导流方案
根据导流形式，结合施工控制性进度安排，大坝工程导流方案及施工期临时渡汛方案可分以下几个阶段：
第一阶段：
2003年1月~2003年9月31日为导流洞及准备施工阶段，主要进行导流隧洞工程施工，并做好截流准备工作。
此阶段主要由原河道过流。
第二阶段：
2003年10月1日~2004年4月30日，前期在最短的时间内完成截流施工，在围堰的保护下进行大坝基础工程施工（包括基坑排水及开挖，基础处理），然后进行大坝的填筑，在梅雨、台风汛期到来之前将大坝抢筑到拦洪水位以上。
第三阶段：
2004年5月1日~2006年3月31日，为大坝填筑期。
主要工作为大坝填筑。
第四阶段：
2006年4月1日~2006年12月31日，为封孔后大坝填筑期。
主要工作为大坝填筑到设计高程，并完成其它配套工程。
截流时间与拦洪时间的确定
根据本工程的水文特点，截流时间暂定于2004年10月初，拦洪时间定于2004年4月底汛期之前。
为了保证在施工单位生产能力范围内顺利完成拦洪任务，根据以上的初定时间和估算的大坝工程量并结合施工单位的生产能力。
对大坝的分期填筑方案进行讨论，并且初步确定。
从03年10月至04年4月，粘土能填筑的高程（大坝可能达到的拦洪高程）计算：
在此过程中的粘土有效工作时间需扣除排水时间10天、基础开挖10天，基础处理时间40天、其中考虑到工作与工作的搭接时间暂定为8天，则粘土填筑的有效工作日为：
20+22+22+15+15+19+17-10-10-40+8=78天。
，粘土心墙可能达到的高程（大坝可能达到的拦洪高程）：
24+78×=。
。
大坝各期工程量确定
第一期：
导流洞工程；部分围堰方量暂定为150000m3
第二期：
，进行校核，查图H~V得，其砂砾料的方量约为1550000m3，由于本工程施工单位最大施工能力为10000m3，砂砾料填筑的有效工日仅为：
22+24+24+18+18+20+18=144天，故不能满足全断面填筑施工要求，故拦洪采用临时断面拦洪。
断面如下：
上游围堰V1部分：
底边长度l=100m顶边长度L=210m；m1=；m2=；砂砾料断面面积S=，粘土断面面积S＇=m2，（面积有CAD求得）
砂砾料方量V1=1/2（210+100）×=122221m3；（其中约50000在截流后施工，属于第二期工程）
粘土方量V1＇=1/2（210+100）×=11699m3；（其中约5000在截流后施工，属于第二期工程）
V2部分：
底边长度l=100m顶边长度L=240m砂砾料断面面积S=，粘土断面面积S＇=m2，（面积有CAD求得）
砂砾料方量V2=1/2（240+100）×=819502m3；
粘土方量V2＇=1/2（240+100）×=173502m3；
临时断面修筑时间在2003年10月1~2004年4月30日有效工日144天
平均施工强度Q平=V/T。
其中此段时间需完成的砂砾料方量：
V=819502+50000=869502m3；
∴Q平=869502/144=m3/d
Q大==×=m3/d＜10000m3/d
因此满足施工要求，按该临时断面在2004年4月30日前，。
、计算大坝各期平均施工强度
第一期围堰修筑：
计划在2003年8月开始，至2004年9月31日结束，总有效工日为22+20=42天。
上游围堰V1=122221m3；下游围堰V=1/2（210+100）×176=27280
Q平=（上游围堰V1＋下游围堰V-50000）/T=（122221＋27280-50000）/42=m3
Q大==×=m3/d＜10000m3/d
粘土方量约为V1＇=1/2（210+100）×+4000=10699m3；（下游围堰的粘土估算为4000m3）
第二期 临时断面修筑：
2003年10月1日~2004年4月30日，有效工日144天，平均施工强度Q平=V/T。
其中此段时间需完成的砂砾料方量：
V=819502+50000=869502m3；
∴Q平=869502/144=m3/d
Q大==×=m3/d＜10000m3/d
因此，满足施工要求。
粘土方量V2＇=1/2（240+100）×+5000=173502+5000=178502m3；
第三期：
计划在2004年5月1日至2006年3月31结束，共计有效工日474天。
根据本工程其它工程安排情况，，此高程查图H~V图得相应的砂壳方量为2952300m3，则：
V=（2954200-122221-819502）/474=
Q大==×=＜10000m3/d
粘土方量V3＇=1/2（240+320）×=236180m3；
第四期：
计划在2006年4月1日至2006年12月31结束，共计有效工日190天。
相应的剩余方量为3317996-2954200=363796m3。
V=363796/190=
Q大==×=m3/d＜10000m3/d
粘土方量V4＇==76660m3；
确定封孔蓄水及发电日期
根据要求，本工程发电日期为2006年10月1日首台机组发电，发电的初始水位为80m。
在确保大坝安全的前提下，尽可能提早发电。
1、封孔日期的确定
根据初始发电水位80m，查水库库容曲线，相应库容为1470×106m3。
水库蓄水采用80%典型枯水年各月平均流量进行推算封孔日期：
蓄水时段
80％来水量
（m3/s）
当期来水量
（m3）
累计来水量
（m3）
差额
～
188956800
188956800
1281043200
～
238109760
427066560
1042933440
～
274268160
701334720
768665280
～
163
422496000
1123830720
346169280
～
114
305337600
1429168320
40831680
～
42353280
1471521600
-1521600
由此确定上，封孔蓄水日期为4月24日。
从封孔开始，又每月的累计来水量，查库容曲线得相应的水位如下表：
蓄水时段
当期来水量
（m3）
累计来水量
（m3）
水位
（m）
～
42353280
42353280
～
305337600
347690880
～
422496000
770186880
～
274268160
1044455040
～
238109760
1282564800
～
188956800
1471521600
2、大坝安全校核
大坝安全采用丰水年1%流量进行校核：
蓄水
时段末
1％来水量
（m3/s）
当月来水量
（m3）
累计来水量
（m3）
库水位
（m）
坝面高程
（m）
4月
134
69465600
69465600
88
5月
489
1309737600
1379203200
92
6月
529
1371168000
2750371200
92
＞94
7月
276
143078400
2893449600
92
＞94
8月
103
275875200
3169324800
92
＞94
9月
182
471744000
3641068800
92
＞94
注：
库水位根据累计来水量，由水库库容曲线查得，坝面高程根据进度来定。
故本工程应采用后期导流措施，利用永久溢洪道溢洪，以保证大坝安全。
要求在5月31日前大坝达到92米高程，以利用永久溢洪道泄洪。
导流工程规划布置
拦洪水位
根据前述，，，－=。
1、隧洞最大下泄流量
，查水库库容曲线，得此时的水库库容为282×106m3，～，采用100年一遇洪水标准，频率P=%，查各月最大瞬间流量（表一）得其设计洪水流量为8290m3/s。
根据洪水单位过程线，在估计所求B点附近，任意选定B1、B2、B3、B4点，通过B1、B2、B3、B4向A点方向作四条直线，并与洪峰过程线相切。
如下图：
根据上图，计算相应直线ABi与洪峰过程所包围的面积（相应库容Vi）和相应的隧洞最大下泄流量Qi，计算成果见下表：
库容Vi（106m3）
下泄流量Qi（m3/s）
根据上表，绘制Q～V关系曲线，如下图：
，水库的库容为282×106m3，由上图查得，m3/s。
2、隧洞流速计算
大坝拦洪时，隧洞为有压流，其流速按有压流公式V=
计算：
其中m=；H0=；hp=（m3/s时，查坝址水位流量关系曲线上而得）
V=×√2××（－）＝
3、过水断面面积W计算
W=Q泄/V=
4、隧洞断面型式
本工程隧洞断面采用城门洞，其底宽B与洞高H采用以下公式进行计算：
B=
=√÷（1+÷8）=，取底宽B为10m。
H=B+1/2B=×10=15m。
其断面如下：
为了便于航运、施工方便，结合实际地形布置，导流系统全长883米，其中明渠长148米，出口明渠长285米，隧洞长450米，并在桩号导0+206设转折角半径为100米的圆弧，，，其中进口明渠为平坡，％，出口明渠平坡，。
洞轴线见图纸。
1、根据已定的隧洞尺寸和泄流条件，经调洪演算确定上游拦洪水位，以检查此时的坝面高程是否安全拦洪。
⑴明流计算（无压段）
假定Q分别为300m3/s,600m3/s,900m3/s
（a）判别出口流态
当hk＜h下时为淹没出流，则h2＝h下；反之hk≥h下为自由出流，则h2＝hk。
h下由坝址处流量水位曲线查得。
由于过水断面为矩形，临界水深hk，按公式hk=
计算。
；；单宽流量q=Q/B；B为10m，经以上公式计算，并判断流态，结果列表如下：
Q（m3/s）
hk（m）
下游水位H（由流量水位关系曲线查得）
h下（m）
h2（m）
300
（属自由出流）
600
（属自由出流）
900
（属自由出流）
（b）由上表所得的h2分别假定h1，明流按下式计算：
；式中：
h1-进口洞内水深；
-平均谢才系数，其中砼衬砌时n=；不衬砌时n=；h2-出口洞内水深；
-平均水力半径；V1-进口洞内流速；L-隧洞长度；i-洞身坡降；V2-出口洞内流速；
=（V1+V2）/2。
列表如下：
Q
h1
h2
V1
V2
h
300
600
900
（c）在所假定的流量下，计算出相应的上游水位，见下表：
流量Q（m3/s）
进口洞内水深h1（m）
进口落差Z，（m）
上游水位▽上（m）
300
600
900
⑵有压段计算
假定Q分别为2500m3/s，2750m3/s，3000m3/s
由于过水断面为矩形，临界水深hk，按公式hk=
计算。
；；单宽流量q=Q/B；B为10m，经以上公式计算，并判断流态，结果列表如下：
流量Q
hk
下游水位H（由流量水位关系曲线查得）
H下
h2
2500
（自由出流）
2750
（自由出流）
3000
（自由出流）
有压流按下式计算：
；
其中：
h2—出口计算水深。
自由出流时：
h2=；淹没出流时：
h2=h下。
ε局部损失系数之和，进口采用喇叭口时
=；
谢才系数，砼衬砌时n=；不衬砌时n=，。
上游水位：
▽上=进口坎高程+H0i。
计算见下表：
流量Q
h2
R
C
i
ε
L
V
H0i
进坎高
▽上i
2500
450
2750
450
3000
450
根据以上计算的结果，画出无压和有压部分的泄流量与水位的关系曲线并以光滑曲线连接该曲线，以代替半有压流曲线，如下图：
2、通过调洪演算确定梅雨汛期拦洪水位（采用简易图解法）
（a）假定三条隧洞泄水过程线A1B1、A2B2、A3B3；
（b）求出相应库容V1、V2、V3和下泄流量Q1、Q2、Q3；
（c）根据V1、V2、V3在库容曲线上得出相应的下面游水位H1、H2、H3；
（d）在绘有隧洞泄流能力曲线L1的Q～H坐标图上，绘出相应的点P1（Q1,H1）、P2（Q2,H2）、P3（Q3,H3）；
（e）过P1、P2、P3点绘曲线L2交L1于P对应于P点的水位H即是所求拦洪水位,图解计算结果列表如下：
泄水过程线
Q（m3/s）
V（m3）
H（m）
A1B1
2500
×106
A2B2
2000
×106
A3B3
1500
×106
备注
任意选定Q
根据Q
由洪水过程线查得
根据V
由库容曲线查得
查上图得H拦=
3、大坝安全校核
根据大坝施工控制进度所确定的梅雨汛前大坝高程▽1=
安全超高△h=，拦洪高程H=
∵▽1-△h=∴应局部加高坝体拦洪,即汛期来临前修筑一子堰临时拦洪。
围堰主要尺寸、型式及布置
挡水时段确定
本工程采用枯水期挡水
升级会员 