水利水电工程建筑.docx

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水利水电工程建筑

水利水电工程建筑

　　摘要：

兴水之利，谓之水利；利水之力，建二次能源，称水电；坝、渠道、隧洞、水电站等为体现人类改造自然，开发水利水电的水工建筑物。

关键词：

水利水电水工建筑物

前言

　　人类社会发展到今天，资源变得如此的稀缺性。

从发现资源到开发资源到资源的枯竭。

我们不得不反思“为什么是这样子？

”，答案很明确资源是有限的，而人类的需求是无限的。

我们要寻找循环的、清洁的、环保的资源是社会发展的永恒的指南针。

　　水，作为万物之源是如此的珍贵。

从原始社会到现代社会，事实证明，人类的力量是弱小的，但人类的智慧是强大的。

中国作为一个古老而文明的国家，从古到今在水利水电世界上都作出了突出的贡献。

例如：

京杭大运河、都江堰水利工程、引滦入津及正在建设的南水北调等；水电有葛洲坝、刘家峡、小浪底、二滩、三峡等。

　　中国，作为一个地形地质复杂。

同样中国也是一个灾难重重的国度——自然灾害频频发生，如旱、涝、泥石流、地震等。

人类发展的历史也是人类改造自然的历史。

　　实现资源的最优配置是我们共同的愿望。

此时同时，神州大地将崛起体现人类意志的标志性上午建筑。

随着人类对资源的无限需求，作为属水电工程建设的每一个人都是一种挑战。

然而，我们有信心有进步才有发展，有发展才可以让我们腾飞在蔚蓝色的天空之上。

　　作为普通人接触的水电工程是看得见摸的着的东西，实际上它是表面的、肤浅的。

而本质的灵魂的东西才是它本身最伟大的世界。

萌芽篇

　　我是一点，小小的一点。

何为“海”，海纳百川，分开则为水与每。

也就是我要每天与水接触；“长”则表示为时间的概念。

我出生于一个交通不发达，电力紧张的地方。

人们对水的需求变得怨天尤人。

大自然是无情的是随机的不会依照人类的意志来执行每一次命令。

　　我只相信一点，聚点成线，聚线成面，聚面成体。

理论篇

　　我是于2000年进入四川电力学院的，当时我的选择是水工。

从小我对水利水电方面就产生很大的兴趣，我有时感觉我应该属于这个世界的一样。

我愿用一生来在这个世界行走→飞翔。

　　在这里，我真正的寻找到了自己的天堂，这里条件很好。

有很多实验室，里面有许多的仪器、模型，了解到水工历史的具体体验。

　　那时，老师给了我很多关心和机会，我非常的感谢我的父亲及所有关心我的人，他们在我最需要的时候帮了我，给我勇气面对任何困难，并战胜它。

　　本人以施工放来对水电工程的一点理解。

第一章土石坝施工

　　土石坝包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝。

土石坝具有就地取材，对坝基地质条件要求不高，结构简单节约三材和易于施工等优点。

随着大型高效机具的采用，坝体防渗结构和材料的改进，施工人数的大量减少，施工工期的进一步缩短以及施工费用的显着降低等，为土石坝的发展开辟了广阔前景。

当今国内外不仅中低坝广泛采用土石坝，而且兴建的高土石坝也也来也多。

砼面板堆石坝的经济性和快速施工，已成为坝工建设中具有很强竞争力的一种新坝性，更是使土石坝“锦上添花”。

第一节料场规划

　　土石坝施工中，料场的合理规划和使用，是土石坝施工中的关键技术之一，它不仅关系到坝体的施工质量、工期和工程造价，甚至还会影响到周围的农林业生产。

　　施工前，应配合施工组织设计，对各类料场作进一步的勘探和总体规划、分期开采计划。

使各种坝料有计划、有次序地开采出来，以满足坝体施工的要求。

　　选用料场材料的物理力学性质，应满足坝体设计施工质量要求，勘探中的可供开采量不少于设计需要量的2倍。

在储量集中繁荣主要料区，布置大型开采设备，避免经常性的转移；保留一定的备用料场和近料场，作为坝体合龙以及抢筑拦洪高程用。

　　在料场的使用时间及程序上，应考虑施工期河水位的变化及施工导流使上游水位抬高的影响。

供料规划上要近料、上游易淹料先用；远料，下游不淹料后用。

含水量高料场夏季用；含水量低料场雨季用。

施工强度高时利用近料，强度低时利用远料，平衡运输强度，避免窝工。

对料场高程与相应的填筑部位，应选择恰当，布置合理，有利于重车下坡。

作到就近取料，低料低用，高料高用；避免上下游料过坝的交叉运输，减少干扰。

　　充分合理地利用开挖弃渣料，对降低工程造价和保证施工质量具有重要的意义。

作到弃渣无隐患，不影响环保。

在料场规划中应考虑到挖、填各种坝料的综合平衡，作好土石方的调度规划，合理用料。

料场的覆盖剥离层薄，有效料层厚，便于开采，获得率高。

减少料物堆存、倒运，作好料场的防洪、排水、防止料物污染和分离。

不占或少占农业耕地，作到占地还地、占田还田。

　　总之，在；料场的规划和开采，考虑的因素很多而且又很灵活。

对拟定的规划、供料方案，在施工中不合适的即使进行调整，以取得最佳的技术经济效果。

第二节土石料开挖运输

　　土石坝施工中，从料场的开挖、运输，到坝面的平料和压实等各项工序，都可由互相配套的工程机械来完成，构成“一条龙”式的施工工艺流程，即综合机械化施工。

在大中型土石坝，尤其在高土石坝中，实现综合机械化施工，对提高施工技术水平，加快土石坝工程建设速度，既有十分重要的意义。

　　一、开挖运输方案

　　坝料的开挖与运输，是保证上坝强度的重要环节之一。

开挖运输方案，主要具坝体结构布置特点、坝料性质、填筑强度、料场特性、运距远近、可供选择的机械型号等多种因素，综合分析比较确定。

土石坝施工中开挖运输方案主要有以下几种。

　　1.正向铲开挖，自卸汽车运输上坝

　　正向铲开挖、装载，自卸汽车运输直接上坝，通常运距小于10km。

自卸汽车可运各种坝料，运输能力高，设备通用，能直接铺料，机动灵活，转弯半径小，爬坡能力较强，管理方便，设备易于获得，在国内外的高土石坝施工中，获得了广泛的应用，且挖运机械朝着大斗容量、大吨位方向发展。

在施工布置上，正向铲一般都采用立面开挖，汽车运输道路可布置成循环路，装料时停在挖掘机一侧的同一平面上，既汽车鱼贯式地装料与行驶。

这种布置形式，可避免或减少汽车的倒车时间，正向铲采用60°～90°的转角侧向卸料，回转角度小，生产率高，能充分发挥正向铲与汽车的效率。

　　2.正向铲开挖、胶带机运输

　　国内外很多水利水电工程施工中，广泛采用了胶带机运输土、砂石料。

国内的大伙房、岳城、石头河等土石坝施工，胶带机成为主要的运输工具。

胶带机的爬坡能力大，架设简易，运输费用较低，比自卸汽车可降低运输费用1/3～1/2，运输能力也较高，胶带机合理运距小于10km，胶带机可直接从料场运输上坝；也可与自卸汽车配合，作长距离运输，在坝前经漏斗由汽车转运上坝；与有轨机车配合，用胶带机转运上坝做短距离运输。

目前，国外已发展到可用胶带机运输块径为400～500mm的石料，甚至向运输块径达700～1000mm的更大堆石料发展。

　　3.斗轮式挖掘机开挖，胶带机运输，转自卸汽车上坝

　　当填筑方量大，上坝强度高的土石坝，料场储量大而集中，可采用斗轮式挖掘机开挖，它的生产率高，具有连续挖掘、装载的特点，斗轮式挖掘将料转入移动式胶带机，其后接长距离的固定式胶带机至坝面或坝面附近经自卸汽车运至填筑面。

这种布置方案，可使挖、装、运连续进行，简化了施工工艺，提高了机械化水平和生产率。

石头河土石坝采用DW-200型斗轮式挖掘机开采土料，用宽1000mm、长1200余m、带速150m/min胶带上坝，经双翼卸料机于坝面用12t自卸汽车转运卸料，日强度平均达4000～5000m＾3，最高达10000m＾3。

美国圣路易土石坝施工中，采用特大型斗轮式挖掘机，开采的土料经两个卸料口轮流直接装入100t的底卸汽车运输，21个工作小时装车1000车，取土高度12m，前沿开挖宽度。

　　4.采砂船开挖，有轨机车运输，转胶带机上坝

　　国内一些大中型水电工程施工中，广泛采用采砂船开采水下的砂砾料，配合有轨机车运输。

在我国大型载重汽车尚不能充分满足需要的情况下，有轨机车仍是一种效率较高的运输工具，它具有机械结构简单修配容易的优点。

当料场集中，运输量大，运距较远，可用有轨机车进行水平运输。

有轨机车运输的临建工程量大，设备投资较高，对线路坡度和转弯半径的要求也较高。

有轨机车不能直接上坝，在坝脚经卸料装置至胶带机或自卸汽车转运上坝。

　　坝料的开挖运输方案很多，但无论采用何种方案，都应结合工程施工的具体条件。

组织好挖、装、运、卸的机械化联合作业，提高机械利用率；减少坝料的转运次数；各种坝料铺填方法及设备应尽量一致，减少辅助设施；充分利用地形条件，统筹规划和布置；运输道路的质量标准，对提高工效，降低车辆设备损耗，具有重要作用。

　　二.开挖运输机械设备容量确定

　　分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量，可按qd=K*K1*Vd/T*N

　　式中qd——坝体分期填筑强度，m^3/h;Vd——坝体分期填筑方量，m^3；K——施工不均匀系数，可取~；K1——考虑沉降，削坡、损失等影响系数，可取～；T——分期时段的有效工作日数，d;按分期时段的总日数，扣除节假日、降雨及气温影响可能的停工日数，即为有效工作日数；N——每日的工作小时数，以20h计。

坝体分期施工的开挖强度qc（m^3/h）为qc=K2*qd*rd/rn式中K2——开挖及运输中的损失系数，可取～；rd——土料的设计干表观密度，t/m^3;rn——土料的天然干表观密度，t/m^3。

　　满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc为Nc=qc/Pc式中Pc——一台挖掘机的生产率，m^3/h。

　　满足上坝填筑强度要求的汽车总数量Na为Na=qc/Pa式中Pa——一辆汽车的生产率，m^3/h。

配合一台挖掘机所需的汽车数量n，其总的生产率应略大于一台挖掘机的生产率，因此应满足nPaPc。

　　为了充分发挥自卸汽车的运输效能，应根据挖掘机械的斗容选择具有适当斗容量的汽车。

挖掘机装满一车斗数的合理范围应为3～5斗，通常要求装满一车时间不超过～4min，卸车是不超过2min。

第三节土料压实

　　土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。

维持土石坝自身稳定的土料内部主力、土料的防渗性能等，都是随土料密实度的增加而提高。

例如，干表观密度为/m^3的砂壤土，压实后若提高到/m^3，其抗压强度可提高4倍，渗透系数将降低至1/2000。

由于土料压实结果，可使坝坡加陡，加快施工进度，降低工程投资。

　　一.土料压实特性

　　土料压实特性，与土料自身的性质，颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。

　　对于粘性土和非粘性土的压实有显着的差别。

一般粘性土的粘结力较大，摩擦力较小，具有较大的压缩性，但由于它的透水性小，排水困难，压缩过程慢，所以很难达到固结压实。

而非粘性土料则相反，它的粘结力小，摩擦力大，具有较小的压缩性，但由于它的透水性大，排水容易，压缩过程快，能很快达到压实。

　　土料颗粒粗细作成也影响压实效果。

颗粒愈细，空隙比就愈大，所以含矿物分散度愈大，就愈不容易压实。

所以粘性土的压实干表观密度低于非粘性土的压实干表观密度。

颗粒不均匀的砂砾料，比颗粒均匀的细砂可能达到的干表观密度要大一些。

土料的含水量是影响压实效果的重要因素之一。

用原南京水利实验处击实仪对粘性土的击实试验，得到一组击实次数、干表观密度与含水量的关系曲线。

　　非粘性土料的透水性大，排水容易，压实过程快，能够很快达到压实，不存在最优含水量，含水量不做专门控制。

这是非粘性土料与粘性土料压实特性的根本区别。

压实功能大小，也影响着土料干表观密度的大小，击实次数增加，干表观密度也随之增大而最优含水量则随之减小。

说明同一种土料的最优含水量和最大干表观密度并不是一个恒定值，而是随压实功能的不同而异。

　　一般说来，增加压实功能可增加干表观密度，这种特性，对于含水量较低的土料比对于含水量较高的土料更为显着。

　　二.土石料的压实标准

　　土料压实得越好，物理力学性能指标就越高，坝体填筑质量就越有保证。

但土料的过分压实，不仅提高了压实费用，而且会产生剪力破坏，反而达不到应有的技术经济效果。

可见对坝料的压实应有一定的标准，由于坝