水利工程施工知识整理Word文档格式.docx
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全段围堰法且工期长）
3、钢板桩格型围堰：
一般多用作纵向围堰用
4、草土围堰:
结构特征：
草土混合
围堰的平面布置与堰顶高程
1、围堰平面布置
2、堰顶高程
①下游围堰堰顶高程：
Hd=hd+ha+δ
②上游围堰堰顶高程:
Hu=Hd+Z=hd+ha+δ+Z
③纵向围堰：
顶面往往作成阶梯形或倾斜状，其上游和下游分别与上游围堰和下游围堰顶同高。
围堰的防渗、接头和防冲
1、围堰的防渗：
土石围堰（类似于土石坝）,混凝土围堰（类似于砼坝）
2、围堰的接头处理
3、围堰的防冲
围堰的拆除
1．土石围堰一般可用挖土机械或爆破等方法拆除.
2．草土围堰的拆除比较容易，一般水上部分用人工拆除，水下部分可在堰体开挖缺口，让其过水冲毁或爆破法炸除。
导流设计流量
概念：
依据导流标准确定的，作为导流建筑物设计主要依据的流量.
导流标准
①定义：
选择导流设计流量进行导流设计的标准。
在水流控制过程中，标准是变化的。
②标准的选择（具体标准查规范）
导流时段：
一般地,水流控制过程中，一个时段一个标准
1）分段围堰法一般划分三个时段：
第一时段，河水由束窄河床过流（初期导流）
第二时段，河水外导（导流隧洞、导流明渠、底孔等）
第三时段,坝体全面抬升，底孔封堵时段
2）全段围堰法
基坑不过水：
时段划分时根据挡水情况标准选择时以水文年为时段（根据工程进展来确定）允许基坑过水：
过水期（汛期）,标准要确定不过水期（枯、平水期）按平水期导流标准来确定
定义：
根据所选择的导流标准（洪水重现期）来计算推求的流量.
根据所选择的标准在导流方式上作经济比较
导流方案
施工水流控制过程中，不同导流时段、不同导流方式的有机组合。
选择导流方案时，要科学、合理、经济。
截流工程
几个概念：
截流：
截断水流，使水流改变流向的过程
戗堤：
未完建的围堰
龙口：
河流中戗堤占据后留下的过水口
进占：
戗堤修筑的延伸工作
截流的过程:
戗堤修筑（修建）—→进占-→合龙（闭合龙口）
截流方式：
闭合龙口的过程。
基本方法：
“立堵法”和“平堵法"
①立堵法截流
定义：
将截流材料，从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占,逐渐束窄龙口，直至全部拦断。
特点：
施工简单、费用较低、对截流材料要求高一些
适用：
大流量、基或覆盖层较薄的岩基河床
②平堵法截流
事先在龙口架设浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口全线从浮桥或栈桥上均匀、逐层抛填截流材料，直至戗堤高出水面为止。
（1）架设浮桥或栈桥
（2）费用较高
（3）截流难度相对较小
较为广泛
组合截流法（立平堵法）
截流日期及截流流量
①截流日期
考虑因素：
（1）截流后完成后续工程需要时间
（2）对河流综合利用影响最小
（3）不要在流冰期进行
日期：
选在枯水期初，流量已有明显下降的时候
而不一定选在流量最小的时刻（为后续工作准备时间）。
②截流流量
选择截流标准（洪水重现期）
龙口位置和宽度
①位置
影响技术要求:
（1）龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流顺直
（2）龙口应选择在耐冲河床上
（3）龙口附近应有较宽阔的场地
河流主流与主流方向一致
②宽度
影响因素：
（1）单宽流量（不致引起冲刷）
（2）综合利用（如通航）
截流水力计算
水量平衡方程:
Qv=Q1+Q2
Q1、Q2在截流过程中是变化的掌握Q2的变化对q、z、v的影响
截流材料和备料量
①截流材料尺寸
影响尺寸的要素：
龙口流速
流速与材料尺寸的关系：
v=f（D）
②材料类型
（a）
混凝土六面体
（b）
混凝土四面体
（c）
混凝土四脚体
（d）
钢筋混凝土构架
③用量
备料量通常按设计的戗堤体积在增加一定裕度.
拦洪度汛
核心问题:
拦洪高程、度汛措施
坝体拦洪标准
关键：
坝体拦洪高程
一、分段围堰法
确定拦洪标准时考虑:
确定拦洪标准（洪水重现期）
调洪演算→求得拦洪高程
二、全段围堰法
一般地，以略大于导流标准的要求定洪水重现期→求得拦洪高程
三、拦洪高程的有关问题
①洪水来临前，坝体浇筑高度已超出拦洪高程，则
汛期工作：
坝体防渗，有应急措施
②洪水来临前，坝体浇筑高度未达到拦洪高程
要有度汛措施
封堵蓄水：
蓄水要解决的主要问题：
蓄水计划、封堵底孔
蓄水计划
1）1—水库蓄水高程与历时关系曲线：
来自水库容积与水位关系
2）2—导流泄水建筑物封堵后坝体度汛水库蓄水高程与历时关系曲线：
考虑坝体挡水后水库容积与水位关系
3）3—施工建筑曲线（坝体全线浇筑进度曲线）:
取决于进度安排
注意:
①确定封堵日期（Td）后，为保证蓄水，坝体防渗
②工程进度要有保障
③曲线3应包络曲线2，不然则有漫坝可能性。
封堵技术
封堵:
临时泄水建筑物（隧洞、涵管、底孔）
封堵日期：
即蓄水日期。
①技术标准（设计流量）
标准：
取封堵时段5～10年洪水重现期月或旬平均流量
②封堵技术
基坑排水
分为“初期排水”和“经常性排水”
初期排水
①水量:
Q=（2～3）V/T,V：
基坑排水体积，由Q→确定排水设备数量
注意：
T的确定→水位下降速度（尤其是土石围堰）
②设备（水泵）,数量:
取决于排水流量
经常性排水
①水量
经常性排水的排水量包括围堰和基坑的渗水、降水、地层含水、基岩冲洗及混凝土养护弃水等。
Q经=Q渗+Q降+Q地+Q清洗+Q砼养护
②设备:
数量取决于排水流量
人工降低地下水位
当Q经≈Q渗时，地下水位很高时采用，沿海地区很平常
方法：
1）管井法：
纯重力作用排水
管井法降低地下水位时，在基坑周围布置一系列管井,管井中放入水泵的吸水管，地下水在重力作用下流入井中，被水泵抽走.
2）井点法：
重力作用排水外,还附有真空或电渗排水的作用。
把井水管和水泵的吸水管合二为一,简化了井的构造，便于施工。
第二章
爆破工程
爆破的定义：
引爆炸药，炸药在起爆能作用下，瞬时发生化学分解，产生高温、高压破坏介质的过程.
无限介质中的爆破
以药包为中心，作用影响范围划分为，压缩圈（粉碎圈）、抛掷圈、松动圈、震动圈
有限介质中的爆破
有限介质，必有临空面
爆破作用,形成爆破漏斗
爆破作用指数：
n=r/w,以此对爆破进行分类：
（1）当n=1即r=w时，称为标准抛掷爆破
（2）当n〉1即r>
w时，称为加强抛掷爆破
（3）当0。
75≤n<
1时，称为减弱抛掷爆破
（4）当n〈0.75时，称为松动爆破
药包种类和装药量计算
①药包的种类
药包长边L和短边a的比值分类
②药包量计算
单个集中药包:
Q=KW3f（n）
K为规定条件下标准抛掷爆破的单位耗药量kg/m3
延长药包:
Q=qV
q为钻孔爆破条件下的单位耗药量kg/m3
爆破的基本方法
分为孔眼、洞室、药壶爆破,另有特殊爆破：
光面爆破、预裂爆破、定向爆破
孔眼爆破（钻孔爆破）
前提钻孔（设备）
分类：
分深孔、浅孔两种
设计:
关键问题：
孔眼布置、参数设置
改善深孔爆破效果的技术措施
（1）合理利用或创造人工自由面
（2）改善装药结构
（3）优化起爆网路
（4）利用微差挤压爆破
（5）保证堵塞长度和堵塞质量
洞室爆破
①定义:
洞室爆破又称大爆炸，其药室是专门开挖的洞室，药室用平洞或竖井相连，装药后按要求将平洞或竖井堵塞.
洞室爆破大体上可分为松动爆破、抛掷爆破和定向爆破。
③特点：
（1）一次爆落方量大,有利于加快施工进度。
（2）需要的凿岩机械设备简单
（3）节省劳动力，爆破效率高
（4）导洞、药室的开挖受气候影响小，但开挖条件差
（5）爆破后块度不均，大块率高
（6）爆破振动、空气冲击波等爆破公害严重
④适用条件
（1）挖方量大而集中，并需在短期内发挥效益的工程。
（2）山势陡峻，不利于钻孔爆破安全施工的场合
（3）定向爆破筑坝
定向爆破
①原理
无限介质中，爆炸偶极子原理。
定向爆破是洞室爆破的一种特殊形式，
不仅要求岩土破碎、松动，而且应抛掷堆积成具有一定形状和尺寸的堆积体。
②定向爆破筑坝
定向爆破筑坝是利用陡峻的岸坡布药，定向松动崩塌或抛掷爆落岩石至预定位置,拦断河道,然后通过人工修整达到坝体设计轮廓的筑坝技术。
适用条件：
地形上要求河谷狭窄，岸坡陡峻（通常在40º
以上），山高山厚应为设计坝高的2倍以上。
预裂爆破和光面爆破
预裂爆破，就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝,再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏.
光面爆破，是先爆出主体开挖部位的掩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸出，形成一个平整的开挖面.
预裂爆破，一种控制设计边线的爆破.
光面爆破，主要用在隧洞开挖爆破中。
岩塞爆破
岩塞爆破是一种水下控制爆破。
在已建水库或天然湖泊中，若拟通过引水隧洞或泄洪洞达到取水、发电、灌溉、泄洪和放空水库或湖泊等目的，为避免隧洞进水口修建时在深水中修建围堰,采用岩塞爆破是一种经济而有效的方法。
施工时，先从隧洞出口逆水流向开挖，待掌子面到达水库或湖泊的岸坡或底部附近时，预留一定厚度的岩塞，待隧洞和进口控制闸门井全部完建后，再一次将岩塞炸除,使隧洞和水库或湖泊连通。
岩石高边坡爆破
主要是“开挖”，不影响其他固有岩石特性。
钻孔爆破是岩石高边坡开挖的主要手段。
拆除爆破
围堰和岩坎拆除爆破
实现“三定”和“四减"
控制
炸药
①常用的工业炸药：
（1）TNT（三硝基甲苯）
（2）胶质炸药（硝化甘油炸药）
（3）铵梯炸药
（4）铵油炸药
（5）浆状炸药
（6）乳化炸药
②炸药的性能指标（可能考或其中某一指标定义）
（1）威力:
代表炸药的做功能力，分别以爆力和猛度表示。
爆力：
又称静力威力，用定量炸药炸开规定尺寸铅柱体内空腔的容积（ml）来衡量，它表征炸药炸胀介质的能力.
猛度：
又称动力威力,用定量炸药炸塌规定尺寸铅柱体的高度（mm）来表示，它表征炸药粉碎介质的能力。
（2）敏感度：
炸药起爆的难易程度.
（3）氧平衡：
反应炸药含氧量和氧化反应程度的指标.
若含氧量大于需氧量,生成有毒的NO2，称正氧平衡
若含氧量不足，生成有毒的CO,称负氧平衡
从充分发挥炸药化学反应的放热能力和有利于安全的角度出发，炸药最好是零氧平衡。
考虑到炸药包装材料的需氧量，炸药通常配制成微量的正氧平衡。
（4）安定性
炸药在长期贮存中保持自身性质稳定不变的能力。
包括物理安定性和化学安定性。
（5）殉爆距离
炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离。
（6）最佳密度
炸药能获得最大爆破效果时的密度。
起爆器材
（1）雷管
（2）导火索
（3）导爆索
（4）导爆管
（5）导爆雷管
起爆方式和起爆网路
一、起爆方式
（1）火花起爆：
用导火索和火雷管引爆炸药。
（2）电力起爆：
用于大爆炸
二、爆破网路:
电工学里各种联结方法灵活运用
爆破安全控制关键在于：
安全距离
瞎炮:
引爆后未能爆炸的药包。
处理：
查明原因，采取针对性的措施，须安全引爆。
第三章
基础工程处理
基础开挖
①水工各类建筑物对基础的要求:
（1）足够的强度
（2）足够的整体性、均一性
（3）足够的抗渗性
（4）足够的耐久性
②开挖处理
要解决的主要问题:
（1）及时排除基坑积水、渗水、地下水（排水）
（2）合理安排开挖程序,保证施工安全
（3）统盘规划运输路线，组织好出渣运输
（4）正确选择开挖方法,保证开挖质量
（5）合理组织弃渣堆放,注意弃渣的
基岩灌浆
就是将某种具有流动性和胶凝性的浆液，按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压入岩层的孔（裂）隙中,经过硬化胶结后，形成结石，以提高基岩的强度与整体性,改善基岩的抗渗性。
分类
按需达目的划分：
帷幕灌浆：
形成防渗帷幕（防渗）
固结灌浆：
提高整体性和强度（增强）
接触灌浆：
形成整体，提高抗滑稳定性（增稳）
按浆液材料划分：
水泥灌浆：
一定配比的水泥浆液，最普通、效果好、成本低
水泥黏土浆：
成本低、结石效果欠佳，多用于防渗灌浆
化学灌浆：
成本高，特殊情形下使用，且用于增强（固结灌浆）=
灌浆工艺
①施工准备：
场地、人员、机械、材料、有设计文件
②钻孔：
机械成孔
③冲洗：
注意：
高压水冲洗，压力不宜过大
④压水试验
目的：
为灌浆提供参数，确定岩层的渗透特性
原理：
在一定的水头压力下，通过钻孔将水压入到孔壁四周的裂隙中,根据压入的水量和压水的时间，计算出代表岩层渗透特性的技术参数.
5灌浆
1．灌浆的次序：
基岩的钻孔与灌浆应遵循分序加密的原则进行。
2．灌浆的方式:
有纯压式和循环式两种.两者互补。
纯压式灌浆：
一次将浆液压入钻孔,并扩散到岩层裂隙中。
灌浆过程中,浆液从灌浆机向钻孔流动，不再返回。
循环式灌浆：
灌浆机把浆液压入钻孔后，浆液一部分被压入岩层裂隙中,另一部分由回浆管返回拌浆筒中。
3．灌浆的方法：
全孔一次钻灌，全孔分段钻灌
4．灌浆压力
灌浆压力通常是指作用在灌浆中部的压力，由下式来确定
P=P1+P2±
Pf
式中：
P为灌浆压力,MPa;
P1为灌浆管路中压力表的指示压力，MPa
P2为计入地下水影响以后的浆液自重压力，浆液的密度按最大值计算，MPa
Pf为浆液在管路中流动时的压力损失,MPa
计算Pf时,
如压力表设在孔口进浆管上（纯压式灌浆），则按浆液在孔内进浆管中流动时的压力损失进行计算，在公式中取负号。
当压力表安设在孔口回浆管上（循环式灌浆）,则按浆液在孔内环形截面回浆管中流动时的压力损失进行计算，在公式中取正号。
确定灌浆压力的原则：
在不致破坏基础和坝体的前提下，尽可能采用比较高的压力。
5．灌浆压力和浆液稠度的控制
浆液控制：
先稀后浓的原则，水灰比一般可采用七个比级
6．灌浆的结束条件与封孔
灌浆的结束条件,一般用两个指标来控制：
一个是残余吸浆量，又称最终吸浆量，即灌到最后的限定吸浆量。
〈0。
4L/min
另一个是闭浆时间，即在残余吸浆量不变的情况下保持设计规定压力的延续时间.
帷幕灌浆和固结灌浆有不同的规定要求。
⑥灌浆的质量检查
1）钻设检查孔,通过压水实验来验证质量。
控制指标：
压入水量。
2）钻孔取芯检查
3）挖洞，检查人员直接进去检查
4）利用地球物理勘探技术
化学灌浆
用于局部加固。
施工工艺类似于水泥灌浆。
特征:
1）化学浆液的黏度低，有的接近于水,有的比水还小.其流动性好，可灌性高，可以灌入水泥浆液灌不进去的细微裂隙中。
2）化学浆液的聚合时间（或称凝胶时间，固化、硬化时间）可以比较准确的控制，从几秒到几十分钟，有利于机动灵活的进行施工控制。
3）化学浆液聚合后的聚合体，渗透系数很小,几乎是不透水的,防身效果好。
4）有些化学浆液聚合体本身的强度及黏结强度比较高，可承受高水头。
如用于加固补强的甲凝,环氧树脂等，而聚氨酯对防渗与加固都有作用.
5）化学灌浆材料聚合体的稳定性和耐久性均较好,能抗酸、碱及微生物的侵蚀。
但一般高分子化学材料都存在有老化问题.
6）化学灌浆材料都有一定毒性,在配制、施工过程中要十分注意防护，并切实防止对环境的污染。
砂砾石地层灌浆
主要用于防渗,施工方法、加工工艺与岩基灌浆相近。
不同之处：
1）可灌性
2）灌浆的材料
3）钻灌方法
一、可灌性
砂砾石地基：
结构松散、孔隙率大、透水性强
砂砾石地基的可灌性：
是指砂砾石地层能否接受灌浆材料的一种特性。
表征可灌性的指标:
可灌比值M
M=D15/D85
式中：
D15为砂砾石地层颗粒级配曲线上累计含量为15%的粒径，mm
D85为灌浆材料颗粒级配曲线上累计含量为85%的粒径，mm
可灌比值M越大,接受颗粒浆材的可灌性越好。
当M为10~15时,宜灌注水泥黏土浆
当M≥15时，则可以灌注水泥浆
化学浆不存在可灌比问题。
二、灌浆材料
岩基灌浆以水泥灌浆为主
砂砾石地层的灌浆,一般以水泥黏土浆为宜
主要用于防渗——多用于修筑防渗帷幕
配制水泥黏土浆相关要求:
黏土：
要求遇水以后，能迅速崩解分散，吸水膨胀，具有一定的稳定性和黏结力。
浆液的配比:
水泥与黏土的比例多为1：
1～1：
4（质量比），水和干料的比例多在1：
1～3:
1（质量比）。
有时为了改善浆液的性能，可掺加少量膨润土或其他外加剂。
优点：
水泥黏土浆的稳定性与可灌性的指标均比纯水泥浆优越,费用也低廉。
缺点：
析水率低,排水固结时间长，浆液结石强度低，抗渗性及抗冲性较差。
三、钻灌方法
1）打管灌浆法
2）套管灌浆法
3）循环钻灌法
4）预埋花管灌浆
防渗墙施工
防渗墙是一种修建在松散透水地层或土石坝（堰）中起防渗作用的地下连续墙。
一、防渗墙的作用与结构特点
①作用:
1）防渗2）防冲3）加固4）承重5）地下截流
具体的运用如以下几个方面：
1）控制闸、坝基础的渗流。
2）控制土石围堰及其基础的渗流
3）防止泄水建筑物下游基础的冲刷
4）加固一些有病害的土石坝及堤防工程
5）作为一般水工建筑物基础的承重结构
6）拦截地下潜流，抬高地下水位,形成地下水库
②类型
槽孔（板）型防渗墙——混凝土防渗墙的主要形式
桩柱型防渗墙
③结构形式
防渗墙系垂直防渗措施，其立面布置形式有两种：
封闭式与悬挂式
封闭式：
指墙体插入到基岩或相对不透水层一定深度，以实现全面截断渗流的目的。
悬挂式：
墙体只深入到地层一定深度,仅能加长渗径,无法完全封闭渗流.
④结构参数
墙体深度：
由设计计算确定
长度：
厚度δ：
δ=H/Jp
Jp=Jmax/K
二、防渗墙的墙体材料
防渗墙的墙体材料按抗压强度和弹性模量,一般分为刚性材料和柔性材料
刚性材料：
普通混凝土：
塌落度180～220mm，扩散度340～380mm'
，黏土混凝土：
粘土含量12%～20％,粉煤灰混凝土
柔性材料:
塑性混凝土，自凝混凝土,固化混凝土
三、施工工艺
①工艺框图
槽孔型防渗墙
墙体材料:
普通砼
②技术要求
a）
准备工作
b）
泥浆固壁
原理：
由于槽孔内的泥浆压力要高于地层的水压力，使泥浆渗入槽壁介质中，其中较细的颗粒进入空隙,较粗的颗粒附在孔壁上,形成泥皮。
泥皮对地下水的流动形成阻力，使槽孔内的泥浆与地层被泥皮隔开.泥浆一般具有较大的密度，所产生的侧压力通过泥皮作用在孔壁上，就保证了槽壁的稳定.
合适的泥浆:
黏土浆。
泥浆除了固壁作用外,在造孔过程中，尚有悬浮和携带岩屑、冷却润滑钻头的作用；
成墙以后,渗入孔壁的泥浆和胶结在孔壁的泥皮，还对防渗起辅助作用.
固壁：
根据极限平衡原理，在孔壁任一点P1=P2。
泥浆面高程一定要高于地下水位。
c）
造孔成槽
钻劈法
钻抓法
分层钻进法
铣削法
d）
终孔验收与清孔换浆
终孔验收的项目和要求依据相关规范。
清孔换浆的目的，是在混凝土浇筑前，对留在孔底的沉渣进行清除，换上新鲜泥浆,以保证混凝土和不透水地层连接的质量。
清孔换浆应该达到的标准是，经过1h后,孔底淤积厚度不大于10cm,孔内泥浆密度不大于1。
3，黏度不大于30s，含沙量不大于10％。
一般要求在清孔换浆以后4h内开始浇注混凝土。
e）墙体浇注
泥浆下浇注混凝土的特点：
不允许泥浆与混凝土掺混形成泥浆夹层
确保混凝土与基础以及一、二期混凝土之间的结合
连续浇筑，一气呵成
泥浆下浇筑混凝土常用直升导管法。
槽孔浇注应严格遵循先深后浅的顺序，即从最深的导管开始，由深到浅一个一个地依次开浇，待全槽混凝土面浇平以后，再全槽均衡上升。
f）质量检查
对混凝土防渗墙的质量检查应按规范及设计要求进行,主要有如下几个方面：
1）槽孔的检查，包括几何尺寸和位置、钻孔偏斜、入岩深度等。
2）清孔检查，包括槽段接头、孔底淤积厚度、清孔质量等。
3）砼质量的检查，包括原材料、新拌料的性能、硬化后的物理力学性能等.
4）墙体的质量检测，主要通过钻孔取芯、超声波及地震透射
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