水利工程施工课程设计.docx

1、水利工程施工课程设计水利工程施工课程设计说明书（2014-2015年度第1学期）学 院： XXXXXX_专 业： 农业水利工程班 级： 水利1142姓 名： XX学 号： 11064212XX指导老师： XXX一，基本资料 - 11.1 工程条件 11.2 水文、气象条件设计资料 21.2.1 水文气象条件 21.2.2 工程地质条件 31.2.3 天然建筑材料 5二，施工导流与围堰设计 - 52.1 导流方案的选择与时段划分 52.2 倒流建筑物级别划分表 62.3 施工设计洪水过程线 72.4 施工设计洪水分析与计算 82.4.1 确定围堰型式 8三，截流设计与相关水力计算 - 163.1

2、 、方式：立堵法 - 163.2 、截流日期 - 163.3 、 进行龙口泄量计算 - 17四，基坑排水 - 18五，工程量计算 - 205.1 、 围堰工程量计算 - 205.2 、坝体工程量计算 - 20六，课程设计心得体会 - 21，基本资料1.1 工程条件鸽子洞水电站是以发电为主，结合防洪、工业及生活供水，兼顾 灌溉等综合利用的小（ 1）型水利枢纽工程，枢纽建筑物包括蓄水池 和电站。蓄水池拦河坝为浆砌石重力坝，坝顶长 315.0m,最大坝高43.5m,总库容910万m3电站布置在蓄水池拦河坝下游河床右侧， 装机容量520kW装有2台单机容量分别为200kW和320kW的机组， 水电站年

3、平均发电量 65.59万kW.h，通过电站尾水每年可向下游提 供270万m3水量。主要工程量：坝基砂卵石等土石方开挖7.17万m3石方明挖5.47 万m3，洞挖石方0.04万m3 土石方回填6.09万m3混凝土浇筑 3.17万m3平硐衬砌混凝土 145m3钢筋及钢材制安300t，C10混 凝土砌块石11.94万m3 M10砂浆砌条石2.93万m3砂浆砌块石 385m3坝基固结灌浆4598m，坝基帷幕灌浆4374m金属结构设备安 装各类型闸门 7 扇 启闭机 7 台 电站装设型号为 HL160-WJ-50、 HLA153-WJ-50的混流式机组各1台。工程所在地对外交通条件较好 现有 101 国

4、道从其下游通过 从 坝址现有砂石路 3.5km 在三道河子村附近与其相接。 坝址下游地势较 开阔 有可供施工时使用的生产及生活设施的场地。工程所用块石可由蓄水池上游的王土坊村块石场开采 储量丰 富，完全可满足本工程之需，运距2.5km左右；混凝土粗骨料由王丈 子村的人工料场供应，运距 20km左右，砂子可由水库下游二道河子 村附近河道的滩地开采筛分，运距 10k m左右。施工用电由城西变电站提供，可从该变电站511线路“T”接10kV高压线路，“ T”接地 点在王土坊乡三道河子村附近，距工地 3.5km。工期要求。 根据建设单位意见及工程实际情况， 初步拟定工程施 工期为三年。1.2水文、气象

5、条件设计资料1.2.1水文气象条件鸽子洞水电站坝址区处于温湿带和寒温带过渡地带，属大陆性燕 山山地气候，四季分明，春季干旱少雨，天气多变；夏季高温多雨， 多雷雨天气；秋季天高气爽，昼暖夜凉；冬季干燥少雪，天气寒冷。 据统计，年平均气温8.0 C,最高38 C,最低-23 C,全年无霜期110- 170d，多年平均降雨量为560mm降雨量年内分配极不均匀，年降雨 量的7080%集中在69月份。受降水不均影响，坝址处洪、枯流 量相差悬殊（汛期为7、8两月，枯水期为9月1日至次年6月30日）表1坝址处天然河道洪峰流量表重现期时段20年10年5年汛 期607455293枯水期13月份0.980.750

6、.5246月份92.964.123.99月份42.928.916.51012月份3.732.711.7695月份101.358.125.0表2拦河坝址下游100m处水位流量关系表水位（m492493494495496497498499500流量（m/s ）14.868.928253212332227343447586311表3鸽子洞水电站水位面积容积关系曲线水位面积容积水位面积容积（m（万吊）（万m）（m（万m）（万m）4950051433.82224960.60.351535.82574971.41.351638.22944982.23.151740.63344993.25.851842.6

7、3755003.89.351944.64195014.613.552046.44645025.418.552148.45125036.224.352250.85615047.331.152352.46135058.438.952454.26665069.848525567215071258.952657.87785081471.952759.88375091887.952861.289851022108529639605112613253064.410235122915953166108951331.619053267.61155122工程地质条件(1) 鸽子洞水电站坝址区河谷两岸不对称，左岸

8、较陡，基岩裸 露，右侧有一、二级阶地存在，以缓坡形式分布于右岸。河床宽60m覆盖层为砂卵石，一、二级阶地表层为砂壤土或含碎石壤土。(2) 河床覆盖层为砂卵石，厚 6.3 7.9m, 、二级阶地表层 为壤土，厚25m下部为砂卵石层，厚57m河床底部及左岸为中、 粗花岗岩，岩石坚硬完整，全、强风化厚度 0.53m右坝肩表层为 坡残积(dl+elQ2 )的含碎石壤土，厚24m左右；其下为粗粒花岗 岩，全强风化厚度约7.6m,主要分布在右坝肩部位；强风化厚度约23.8m，主要分布在坝址区及右坝肩。(3) 现坝址区地面高程 494.9493.4m,坝基的开挖基槽内，人 工浆砌石厚度1.72.7m,层底高

9、程492.04491.33m,为弱风化花岗岩，较新鲜完整。其下部混凝土垫层厚度 0.82.0m,层底高程490.84488.0m。混凝土呈浅灰色，局部可见蜂窝，骨料成分为花岗岩，一般粒径14cm混凝土垫层下为花岗岩，风化程度以弱风化 为主，靠近右侧坝肩局部表层存在强风化岩，厚度约 2.7m。钻孔揭露弱风化岩层厚度15.831.8m,未揭穿。(4) 库区有区域性的平顶山断层通过，最近处距右坝肩 270m断层长度7km走向NE25，倾向NW倾角75,断层胶结比较好， 现阶段坝址区测绘及钻孔揭露岩体未发现受其影响现象。 左、右坝肩岩体节理发育情况如下：左坝肩：基槽已开挖至弱风化花岗岩，表层可见风化裂

10、隙，发育多组节理，节理面可见黄褐色锈染，节理面多呈闭合，局部张开，宽 度1cm左右。节理统计见表3-1。右坝肩：表层强风化花岗岩厚度较薄，节理发育，局部张开，宽度0.51cm节理面见黄褐色锈染，主要发育 3组节理，节理统计见表。表4左坝肩节理统计表走向倾向倾角描述条数NW305SW45 ：闭合，节理间距1023cm13NE23SE85闭合，节理间距2030cm7近EWN80节理间距15c m左右14表5右坝肩节理统计表走向倾向倾角描述条数近EWS72节理闭合，表面张开，宽度0.51cm,节理间 距20cm左右，节理面可见黄褐色锈染。5近EWN65节理间距1520cm4NE76NW30节理间距1

11、5c m左右14(5) 1976年钻孔基岩压水试验成果表明，单位吸水量3值为0.035L/mim- m- m属于微透水。本次勘察地下水位埋深 0.131.6m,高程492.64494.37m。压、注水试验结果说明虽然局部岩体 节理较发育，但闭合性较好，连通性差。1.2.3 天然建筑材料鸽子洞水电站蓄水池高山环绕皆为花岗岩，由于节理方向的影 响，花岗岩大体呈方状，是很好的筑坝材料。 70 年代水库施工时， 在蓄水池上游王土坊村设了 7 个采石场，目前平泉县所需石料皆由上 述采石场供应，经调查，石料储量丰富，可满足本工程之需，石料运 距约 2.5km。鸽子洞水电站蓄水池拦河坝坝址附近河滩较窄且河道

12、纵坡较陡， 河床覆盖层以砂卵石为主，并含有大卵石及漂石，中细骨料较少。在 拦河坝坝下游20km左右有王丈子人工碎石料场，石子为石灰岩，其 品质和储量满足要求， 可作为工程的粗骨料场； 在拦河坝坝下游 10km 有二道河子砂场，可作为工程的细骨料场。二，施工导流与围堰设计2.1 导流方案的选择与时段划分选择导流方案时，主要考虑水文条件、地形条件、工程及水文地质条 件、水工建筑物的型 式及其布置，施工期河流的综合利用，施工进 度等。分析工程条件的水文资料可知：河床较宽且流量大，所以选择 围堰法导流。经过课设资料及水利水电工程施工组织设计指南查询得出如下结论：该坝为 4 级永久性水工建筑物， 则导流

13、建筑物规模为围堰高度15m，库容0.1x108m3。再根据导流建筑物洪水标准，选择导流建筑物为 5 级临时水工建筑物， 洪水标准为 5 年一遇。 坝体施工期临时渡汛洪水标准为 10 年一遇。选择导流方案时，主要考虑水文条件、地形条件、工程及水文 地质条件、水工建筑物的型式及其布置，施工期河流的综合利用，施 工进度等。分析工程条件的水文资料可知：坝址处汛期、枯水期流量 相差悬殊，选择围堰法导流。第一种方案：断流围堰加旁侧泄水建筑物组合的导流方式第二种方案：采用分期围堰导流方式第三种方案：明渠导流方式比较所给三种方案，第一种和第三种龙口较宽，在合龙睦增加合 龙的工程量，故不合理。故选择第二种方案。

14、在枯水期先围右岸及溢 流坝段河床，进行右岸施工，在汛期利用左岸坝段缺口进行泄流。根据施工进度和实际情况（存在已在坝基），将本枢纽分为两段 三期。其中左岸坝段自成一段，右岸坝段和河床坝段分为一段。 时段划分：第一期：4月到第二年8月，进行右岸及溢流坝段施工。 第二期：从第二年4月到6月，左右岸和合龙坝段同时进行施工。第 三期：从第二年7月到第三年4月整体坝段进行施工全面提升坝段达 到坝顶高程。2.2倒流建筑物级别划分表级别保护对象失事后果使用年限（年）导流建筑物规模围堰高度（m）库容(108m 3)3有特殊要求的1级永久性淹没重要城镇、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期及第一台（批）机组发水工建

15、 筑电，造成重大灾害和损失3501.0物41级、2级永久性水工建筑物淹没一般城镇、工矿企业、或影响工 程总工期及第一台（批）机组发电 而造成较大经济损失1.5 315500.1 1.03级、4级永久淹没基坑、但对总工期及第一台（批）5性机组发电影响不大，经济损失较小1.51.5则为有压出流，流量公式用有压出流。若H/a 1.5 则为无压出流，流量公式用自由溢流计算公式。上游水位与底孔下泄流量关系（无压出流）H孔底起算上游咼程m流量系数mQ下泄流量（m3/S ）上游水位高程m0.10.350.14496.60.40.351.17496.90.70.352.72497.210.354.64497.

16、51.30.356.89497.81.60.359.40498.11.90.3512.17498.42.20.3515.16498.72.50.3518.374992.80.3521.77499.33.10.3525.37499.63.40.3529.14499.93.70.3533.08500.240.3537.18500.54.30.3541.44500.84.60.3545.86501.14.90.3550.42501.45.20.3555.12501.7上游水位与底孔下泄流量关系（有压出流）H孔底起算上游咼程m流量系数Q下泄流量（m3/s）上游水位高程m5.30.7587.78501.

17、85.60.7591.42502.15.90.7594.91502.46.20.7598.28502.76.50.75101.545036.80.75104.70503.37.10.75107.76503.67.40.75110.75503.97.70.75113.65504.280.75116.48504.58.30.75119.24504.88.60.75121.94505.1上游水位与底孔下泄流量关系（有压出流）H孔底起算上游咼程m流量系数Q下泄流量（m3/s）上游水位高程m5.30.7587.78501.85.60.7591.42502.15.90.7594.91502.46.20.7

18、598.28502.76.50.75101.545036.80.75104.70503.37.10.75107.76503.67.40.75110.75503.97.70.75113.65504.280.75116.48504.58.30.75119.24504.88.60.75121.94505.15年一遇枯水期底孔泄流洪水过程线调洪计算表上游水位高程为499. 478m，根据不过水围堰堰顶安全加高下限土石围堰加咼下限为0.5m。上游围堰波浪爬咼取0.5m。当下泄流量达到23.6 m3/s时，由已知资料查原河道水位流量表知此 时对应的下游原河道水位为492.02m,则 上游围堰堰顶高程 H二

19、hu+ S +ha上=499.478+0.5+0.5=500. 478m下游围堰堰顶高程 H二hd+ S +ha下=492.02+0.5+0.5=493.02m（3）围堰的断面尺寸根据水利水电工程施工组织设计手册土石围堰堰顶宽度， 5 级围堰高度小于15m上面试算得出的围堰高程得出围堰高度小于 10m围堰堰顶宽度为3.5m。迎水面坡度为取1:1.5，背水面坡度为，取1:1.5，心墙顶宽度取0.8m。坡度为0.20.6，取0.2。二期上游横向围堰最大断面尺寸如图：一、二期围堰平面布置图3、确定拦洪高程Q1Q2q1q2 V（万立米）VZ000.8496.5127.54.8624155.66498.

20、65195741.516.74906822.4502.534512586.541.5816010563.98507.3292307.5124.5197.64455144261.62511.8911402.5155.5266.76350167528.38515.1032280171.5117.18210176645.56521.318145174.5-31.8680173613.7523.599270150-86.460167527.3521.295950160-118.840153408.5520.222134.576.5-45.3629363.14517.7176上游拦洪高程： Hu huh

21、a上=523.5992+0.5+0.5=524.5992m三，截流设计与相关水力计算3.1 、方式：立堵法3.2 、截流日期由于河流枯水期在 9月 1日至次年 6月 30日，由于为续基坑工作和 主体建筑物施工留有余地， 不能影响整个工期， 因此截流日期应尽量 提前，一般多选择在枯水期初，流量已有显著下降时，故将截流日期定于9月1日，流量Q=16.5X 0.8=13.2m3/s,相应的河道水位为了492.52m,龙口选在河床主流部分。3.3、进行龙口泄量计算设计截流量为13.2 m3/s。查流量系数m= 0.320.35 ,取m= 0.34 ,根据公式Q mb2gH1.5，计算结果如下:BVqz

22、0.000P 0.000 :0.0003.2100.7001.90326.4003.1551.4001.8583.3002.8202.100P 1.8172.9332.5472.800P 1.782 :2.6402.3253.5001.7512.4002.1384.2001.7252.2001.9774.9001.7032.0311.8395.6001.6861.8861.7196.3001.6741.7601.6127.0001.6681.6501.5157.7001.6751.5531.4218.4001.6771.4671.3419.1001.6761.3891.2719.8001.67

23、11.3201.21010.5001.6641.2571.15611.200r 1.655 :1.2001.10711.9001.6451.1481.06412.6001.6341.1001.02313.300r 1.622 :1.0560.98814.0001.6091.0150.955龙口诸水利参素变化规律图龙口宽度流速截流材料00麻袋装土( 0.7m*0.4m*0.2m)0.71.9025959571.41.857974332.11.8165966752.81.7817659483.51.7512830644.21.7246792084.91.7030472035.61.6861188586.31.67390718471.6677916157.71.6752833848.41.6774627549.11.6756631129.81.67080981610.51.663