土石坝毕业设计论文计算书讲解.docx
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土石坝毕业设计论文计算书讲解
第一章：
工日分析1
第二章：
施工导流计算7
第一节：
导流标准7
第二节：
导流方案7
第三节：
导流工程规划布置8
第四节：
大坝分期及安全校核13
第三章：
主体工程施工计算16
第一节：
土石坝施工16
第二节：
导流洞开挖20
第一章：
工日分析
月有效工日二日历天数-法定假日-因雨雪、气温不能施工天数-其他原因停工天数。
计算过程中法定假日与因雨、气温停工日期重合未考虑；降雨次数不考虑，仅按连续降雨＋停工天数考虑；其他原因停工未考虑；星期六和星期天考虑正常施工。
表1-1降雨影响下的正常施工天数
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月（天）
7月
8月
9月
10月
11月
12月
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
施工项目名称、、
石料开采
31-4=
28-4=
31-5=
30-6=
31-9=
30-7=
31-5=
31-3=
30-6=
31-3=
30-1=
31-1=
27
24
26
24
22
23
26
28
24
28
29
30
填筑
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
砂石开采
31-4=
28-4=
31-5=
30-6=
31-9=
30-7=
31-5=
31-3=
30-6=
31-3=
30-1=
31-1=
27
24
26
24
22
23
26
28
24
28
29
30
填筑
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
31-3
（3+1）
28-3-（
31-3-（
30-3-（
31-2-（
30-2-
31-2-
31-4-
30-1-
31-2-
30-3-
31-3-
粘土开采
-（1+2）
4+1）=
20
4+1）-（
1+2）=
5+1）-（
1+2）=
6+1）-（
3+2）=
（5+2）-
（2+2）
（3+1）
-（2+2）
（2+1）
-（1+2）
（4+1）
-（2+2）
（2+1）
-（1+2）
（1+1）=25
（1+1）=25
21
20
18
17
=17
=21
=21
=20
=23
31-3-3
31-3-4
30-3-5
31-2-6
30-2-5-
31-2-3
31-4-2
30-1-4
31-2-2
填筑
-（1+1）
28-3-4
=21
-（1+1）
-（1+1）
-（3+1）
（2+1）
-（2+1）
-（1+1）
-（2+1）
-（1+1）
30-3-1
=26
31-3-1
=26
=23
=22
=20
=19
=20
=23
=23
=22
25
隧洞开挖
31-仁
28
31-仁
30-1=
31-3=
30-2=
31-2=
31-1=
30-2=
31-1=
30
31
30
30
29
28
28
29
30
28
30
浇混凝土
31-7=
28-7=
31-8=
30-9=
31-11=
30-9=
31-7=
31-7=
30-7=
31-5=
30-4=
31-4=
24
21
23
21
20
21
24
24
23
26
26
26
表1-2温度影响下的正常施工天数
〜月份施工项目名称
1月
（天）
2月
（天）
3月
（天）
4月
（天）
5月
（天）
6月
（天）
7月
（天）
8月
（天）
9月
（天）
10月
（天）
11月
（天）
12月
（天）
混凝土自然施工
31-17=
14
28-13
=15
31
30
31
30-3=
27
31-10
21
31-4=
27
30-仁
29
31
30
31-6=
25
混凝土冬季施工
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
粘土
31-5=
26
28-3=
25
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31-1=
30
砂砾
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
表1-3节假日下的正常施工天数
月份
1月（天）
2月
（天）
3月
（天）
4月
（天）
5月（天）
6月
（天）
7月
（天）
8月
（天）
9月
（天）
10月
（天）
11月
（天）
12月
（天）
有效施
31-8-3=
28-8=
31-8=
30-8=
31-8-3=
30-8=
31-8=
31-8=
30-8=
31-8-3=
30-8=
31-8=
工天数
20
20
23
24
20
22
23
23
22
20
22
23
表1-4理论状态下总休息天数
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
、
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
（天）
施工项目名称、
石料开采
4+11=15
4+8=12
5+8=13
6+8=14
9+1仁20
7+8=15
5+8=13
3+8=11
6+8=14
3+11=14
1+8=9
1+8=9
填筑
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
砂石开采
4+11=15
4+8=12
5+8=13
6+8=14
9+1仁20
7+8=15
5+8=13
3+8=11
6+8=14
3+11=14
1+8=9
1+8=9
填筑
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
10+11=21
8+8=16
11+8=19
12+8=20
14+11=25
13+8=21
10+8=18
10+8=1
10+8=18
8+11=19
5+8=13
6+8=14
粘土开采
8
填筑
8+11=17
7+8=15
9+8=17
10+8=18
12+11=23
10+8=18
8+8=16
8+8=16
8+8=16
6+11=17
4+8=12
5+8=13
隧洞开挖
1+11=12
0+8=8
1+8=9
1+8=9
3+11=14
2+8=10
2+8=10
1+8=9
2+8=10
1+11=12
0+8=8
0+8=8
浇混凝土
7+11=18
7+8=15
8+8=16
9+8=17
11+11=22
9+8=17
7+8=15
7+8=15
7+8=15
5+11=16
4+8=12
4+8=12
砼自然施工
17+11=28
13+8=21
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
3+8=11
10+8=18
4+8=12
1+8=9
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
砼冬季施工
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
粘土
5+11=16
3+8=11
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
1+8=9
砂砾
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+8=8
0+1仁11
0+8=8
0+8=8
根据上表可知有较多月份休息天数较多，相应的有效施工天数
较少，为保证施工进度的正常进行，可采取一定的组织措施对其进行调控，在满足施工人员正常休息、又不能在环境恶劣情况的前提下，尽可能的不延误施工进度，避免总工期的不能实现。
本设计根据现场施工情况，对上述情况进行了分析，总结有两种方案可供选择，详情如下所示。
1、可将在因降雨、温度影响下不能正常施工的天数与国家法定节假日进行相补。
即将因降雨、气温而影响不能施工的时间用作休息日，而周六、周末正常施工，以弥补因外在因素而产生的误工问题。
如石料开采一项，因降雨原因停工4天，即可将这4天作为休息日，而将两个周六周末进行施工作业，既满足了正常的施工需要，有合理的使施工人员得到充分的休息时间。
2、将本月的周六周日向后延迟，在别的月份进行补偿，如混凝土自然施工，其因降雨、气温、假日原因休息时间长达25天，远远不能满足正常的施工需要，故可将一月份的假日向后推迟，在后期的月份内进行弥补。
而根据现场实际休息时间可知：
因降雨、气温共计17天，而及国家法定节假日共计11天，则需将全部的法定节假日全部用在降雨天和低温天气，即可满足施工人员休息，有可延长施工时间，但总的休息时间仍未17天，所造成的施工延误可在后续环境较好的情况下进行加班施工。
所以，第一种互补方案较为可行。
表1-5正常施工天数
\月份施工项N
i月（天）
2月（天）
3月（天）
4月（天）
5月（天）
6月（天）
7月（天）
8月（天）
9月（天）
10月（天）
11月（天）
12月（天）
石料开采
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
31-8=23
30-8=222
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
填筑
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
砂石开采
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
填筑
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
粘土开采
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-12=18
31-14=17
30-13=17
31-10=21
31-10=21
30-10=20
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
填筑
31-1仁20
28-8=20
31-9=22
30-10=20
31-12=19
31-10=20
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
隧洞开挖
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
浇混凝土
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-9=21
31-1仁20
30-9=21
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
混凝土自然施工
31-17=14
28-13=15
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-10=21
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
砼冬季施
工
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
粘土
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
砂砾
31-1仁20
28-8=20
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
31-8=23
30-8=22
31-1仁20
30-8=22
31-8=23
第二章：
施工导流计算
第一节：
导流标准
根据保护对象、失事后果、使用年限、围堰工程规模，保护对象为II级永
久建筑物，及围堰高度大于15m，库容大于0.1亿m3,导流建筑物设计等级选
用IV级，并以III级控制。
导流设计洪水重现期根据建筑物级别，选用10月1
3
日至次年4月30日时段20年一遇洪水标准，设计流量2950m3/s。
坝体施工期临时挡水度汛洪水标准根据坝型和拦洪库容，土石坝拦洪库容
大于1.0亿m3。
选用全年100年一遇洪水设计标准，设计流量8290m3/s。
封堵的下闸设计流量采用时段10年一遇月平均流量。
封堵工程按照20年一遇设计。
3
封堵后坝体度汛标准100年一遇洪水，设计流量8290m3/s。
水库蓄水采用典型枯水年80%保证率作为水库蓄水标准，按照典型丰水年1%月平均流量校核。
第二节：
导流方案
一、导流方案
由于河床窄，不宜布置永久泄水建筑物，土石坝分期施工不宜保证质量；两岸较陡，山岩坚实，适宜布置导流隧洞。
故导流方案选用全断面隧洞导流方式，上游土石围堰并结合坝体填筑，分三期进行。
第I期，完成导流隧洞工程，并做好截流准备，上下游围堰进占。
计划2013
年枯水期截流。
第II期，在围堰的保护下进行大坝基础工程施工，包括排水、基坑开挖、基础处理，然后进行大坝填筑，并考虑2014年汛期前将大坝填筑到拦洪水位。
第III期，拦洪后，继续填筑大坝至坝顶。
计划2016年洪水期，下闸蓄水,计划10月1日发电。
由于基础处理时间比较长，为满足度汛要求，为尽快达到拦洪高程，拟采
用结合坝体填筑的围堰一次性拦洪度汛方案，2014年4月30日前达到渡汛高
程，如下图示意
III
II
大坝拦洪方案示意图
第三节：
导流工程规划布置
一、泄水建筑物计算
1、拦洪水位
拦洪坝高—2m安全超高二53.5-2=51.5m。
2、隧洞最大下泄流量Q
根据1%频率洪水放大的过程线，选取T=24、28、32小时出现最大下泄量,
分时段计算累计入库量，扣除泄洪总量，得出相应的调洪库容，并绘制曲线如下图示,
根据拦洪水位对应的库容3.14亿m3,查出最大下泄流量为2160m3/s，相应
下游水位31.6m。
2、隧洞断面尺寸
按有压流公式计算洞内最大平均流速V，拟定进水口底板高程25m，出口
底板高程23.7m,进口计算水深Ho=51.5-25=26.5m，出口计算水深hp=7.9m,m=0.85。
V=m（2g（Ho-hp））A0.5=16.39m/s
过水断面积：
2
W=Q泄N=2160/16.39=131.79m2
断面采用城门洞型，洞宽根据W=B2+n/8B2反算，B=9.73m,实际取
2
B=9.8m，隧洞过水断面133.74m。
3、隧洞布置
隧洞布置在左岸，与上下游围堰保持不小于40m的距离，进口底板高程
25m，隧洞长度650m,出口底板高程23.7m,纵坡0.2%,进出口布置一定的直线段和明渠段，出口与原河床水流交角小于30。
见附图。
进口底板高程设为25.0m主要考虑到于原河床底高程平顺相接，同时考虑了大坝合龙段施工、过筏等因素。
二、汛期大坝拦洪校核
根据已知的隧洞尺寸和泄流条件，经调洪演算确定上游拦洪水位，检查坝面高程是否能安全拦洪。
假定下泄流量分别1800、2200、2600m3/s,根据隧洞尺寸和泄流条件，根
据有压流公式试算，计算上游水位；假定下泄流量分别为100、200、300m3/s，
根据明流，计算上游水位。
并绘制隧洞泄流能力Q〜H曲线L1o
隧洞泄流能力曲线
采用简易图法计算隧洞最大下泄流量。
根据1%频率洪水放大的过程线,
选取T=24、28、32小时出现最大下泄量，得出相应的库容，查相应的水位,
并绘制隧洞最大下泄能力Q〜H曲线L2
将L1、L2分别绘制在同一坐标系中，查图，Q泄=1253m3/s,对应的拦洪高程H拦=52.95m。
根据施工进度控制，拦洪填筑高程为55m，安全超高=55-52.95=2.05m,满足安全要求。
三、围堰主要尺寸、型式及布置
1、上游围堰
为保证枯水期基坑施工，上游围堰应尽快达到枯水期度汛高程，通过现有的泄水曲线采用调洪演算确定可能达到的洪水位。
根据5%频率洪水放大的过程线，选取T=22、24、36小时出现最大下泄量，分时段计算累计入库量，扣除泄洪总量，得出相应的调洪库容。
并绘制Q〜H
曲线L2如下图示
根据隧洞泄洪曲线L1,利用图解法查得围堰拦洪高程为40.2m,考虑1.8m
的安全超高，上游围堰顶高程:
Z上=40.2+1.8=42.0m。
Q-H曲线
由于本工程采用上游围堰一次性拦洪，为节省投资，上游围堰作为坝体的
一部分，围堰最终顶高程55.0m，采用砂砾石黏土斜墙围堰，填筑质量要求同
大坝。
上游坡比1:
3,下游坡比1:
2.0,采用黏土斜墙防渗，如下图示。
黏土斜墙420砂砾
上游围堰断面图
上游围堰断面图
2、下游围堰
下游围堰同样采用砂砾料黏土斜墙围堰，根据1%频率洪水最大下泄流量
1253m3/s,下游河床水位为30.5m,安全超高1.5m,围堰顶设计高程32.0m。
上游设计坡比1:
2，下游设计坡比1:
2.5，围堰顶宽10m，完成度汛后拆除,如下图示。
10
32.0
一30.5
-1：
2,
黏土斜墙
砂砾
24.0
下游围堰示意图
3、围堰布置
上下游围堰充分考虑与隧洞进出口距离、冲刷等因素，见布置图
第四节：
大坝分期及安全校核
一、截流和拦洪时间
截流时间初拟2013年10月1,拦洪时间2014年4月30日，扣除截流、闭气、基坑排水、基础清理碾压的时间，填筑工期为150日历天，有效施工日期127天，根据施工单位的砂壳施工能力，粗估II期大坝填筑高程为53.5m,拦洪水位扣除2m的安全超高，为51.5m,相应库容3.14亿m3。
二、各期工程量、施工平均强度计算
根据梯形河谷工程量计算公式计算砂壳施工强度，并进行复核。
要求砂壳
最大施工强度小于10000m3/天，初步计算施工强度并复核如下:
施工分期
II
III
位置咼程（m）
53.5
105.0
工程量V（m3）
421150
3034604
有效工日T（日）
127
711
平均施工强度Q平
3316
4268
最大施工强度Q大
4974
6402
复核情况
满足要求
满足要求
三、确定封孔蓄水和发电日期
根据要求，发电日期为2016年10月1日，发电水位80m，相应库容15
亿m3,根据80%典型枯水年个月平均流量推断封孔蓄水日期，不考虑下游用水
计算如下:
月份
80%*水流量（m/s）
月来水量（m）
累计蓄水量（亿m）
9月
72.9
188956800
1.9
8月
88.9
238109760
4.3
7月
102.4
274268160
7.0
6月
163
422496000
11.2
5月
114
305337600
14.3
4月20日
81.7
70588800
15.0
内插得出，封孔蓄水日期为2016年4月20日
四、大坝蓄水期间安全校核
根据1%丰水年来水情况，按照2016年4月20日开始蓄水，计算每月末
库水位情况，与大坝上升情况对比，复核是否有漫顶可能，一次性洪水增高水
位不考虑，计算如下
月份
1泞水流
量（mi/s）
来水量（m）
累计蓄水量
（亿mi）
月末库水位（m
6月
529
1371168000
28.0
>92
5月
489
1309737600
14.3
78.8
04月20日
134
115776000
1.2
40.5
可以看出，要求大坝2016年5月30日前填筑完成，利用永久溢洪道溢洪
调整第III期填筑工期，实际施工强度复核见下表
施工分期
II
III
位置咼程（m）
53.5
105.0
工程量V（m3）
421150
3034604
有效工日T（日）
127
610
平均施工强度Q平
3316
4975
最大施工强度Q大
4974
7462
复核情况
满足要求
满足要求
五、大坝控制进度
根据确定的截流、拦洪、封孔、发电日期和工程分期绘制大坝控制进度,
汇总如下，见附图。
第三章：
主体工程施工计算
第一节：
土石坝施工
一、施工强度计算
工程量及施工强度计算见附表。
机械设备配备控制施工强度如下:
填筑料
黏土
砂壳（含反滤料）
平均施工强度Q平
741
5065
最大施工强度Q大
1112
7598
计算Q大小于施工单位的最大施工能力10000m3/天，满足要求
（一）机械选型原则
砂砾料采用水上开采，选用自卸汽车配合正向铲装土、运输；土料开采，选用自卸汽车配合正向铲装土、运输；黏土压实选用羊足碾；砂砾料选用振动碾。
（二）作业机械化方案
1、黏土心墙：
2m3挖土机挖装，15T自卸汽车运输上坝，T-120推土机推平，9T羊足碾压实。
运
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