水电学院毕业设计混凝土重力坝设计计算书

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1、华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计- I -摘要陵江水利枢纽工程是位于陵江上的级建筑物，由厂房段坝段、溢流坝段 大孔口溢流坝段、深孔溢流坝和坝后厂房等组成。装机容量 90 万千瓦（615 万千瓦） ，它是一项具有防洪、发电、灌溉、航运和养殖等综合效益的改革大自然的伟大工程。本次的设计的内容包括施工导流和基础处理设计 。在设计中，我们充分在地分析论证了枢纽处的地形地貌条件，水文地质情况，气象资料等，结合当地的施工条件，依据各类水利工程规范，初步拟定导流方式采用分段围堰法导流，其导流时段为全年导流。根据基本资料选定了导流标准为 20 年一遇洪水标准，通过定量计算，进行了导流方案的经济

2、比较，选择导流方案为土石围堰、束窄的河床和导流底孔泄流；在导流建筑物的设计中，导流底孔采用矩形，在导流建筑物的施工中，通过各建筑物工程量的计算，确定了各类施工机械的类型及台数。在截流设计中通过截流水力计算，确定了在不同流速情况下各截流材料的粒径大小及其数量，在基坑排水设计中，通过各期排水量的计算，确定了各期的排水设备。在基础处理部分，运用钻孔爆破的方法开挖坝基，设计具体的爆破参数及其起爆网络.为提高坝基整体性，增强基岩承载力，并增加基岩密实性，减少通过基础表层岩石渗漏量，还需对坝基进行固结灌浆和帷幕灌浆，为此设计灌浆的布置方式和基本参数.关键词；水利枢纽，施工导流，基础处理华北水利水电学院毕业

3、设计华北水利水电学院毕业设计- II -AbstractThe Lingjiang Hydro-junction Projects are at I level and located on the Lingjiang River. And the projects are composed of the power plant dam, the overflow dam, the overflow dam with big orifices, the overflow dam with deep orifices and the powerhouse behind dam. The inst

4、alled capacity is about 900,000 kilowatts (615 ten thousand kilowatts), and it is an item with synthesis benefits, such as the flood prevention, electricity generation, irrigation, shipping and cultivation. It is called to be a great project for nature reform. This design includes the construction d

5、iversion and the design for foundation treatment.In the design, we have fully proven the key position terrain landform condition in the place analysis, the hydrology geology situation, and the meteorological data and so on. Considering the local construction condition, the rests on each kind of hydr

6、aulic engineering standard, we draw up the conduction current way that is to use the partition coffer dam law conduction current initially, and the conduction current time interval is perennial diversion. The conduction current standard is 20-year frequency flood, according to the basic document. Th

7、rough the quantitative terms and the conduction current plan economical comparison, the programmer for diversion is embankment cofferdam, contracted river and the bottom orifice for releases. In the design, we use the rectangle diversion orifice in the diversion. In the construction, we determined t

8、he various types of construction machinery and the number by the calculation of works of the 华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计- III -buildings. In the closure work design, we determined the different particle size and number of river materials the current situation through the river hydro calculation. In the

9、 reference pit drainage design, we determined the periods drainage equipment through the displacement calculation in every period. In basic processing component, the use of blast by bore holes to excavate the dam foundation. Blasting parameters and the specific professional network are the main task

10、 in this design. To enhance the integrity of the dam foundation, and the bedrock bear, and increase the dense of the bedrock, and reduce leakage through the basic surface rock, we needed the consolidation grouting and the curtain grouting for the dam foundation. Because of the reasons above, this pa

11、per designed the layout and the basic parameters of the grouting. Key words: hydraulic engineering construction, the construction diversion, foundation treatment华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计- IV -前 言为使我们能把理论联系实际，加深对所学知识的理解和掌握，为正式踏上工作岗位投入实际水利工程的规划，勘测，设计，施工等。学校特意把大四下学期作为同学们毕业设计时期。根据学校安排，此次我所作的是实际工程：陵江水利工程施

12、工导流与基础处理。水利工程施工是一门涉及面较广、学术性较强、内容组织结构联系较紧密的学科。通过对这次毕业设计使我把大学生活所学到的零散理论知识得到融会贯通，把书本上的理论知识用来解决实际问题，使自己的理论知识体系得到了升华。本次设计是在康迎宾和路志强的精心指导下 ，我们设计组的成员共同努力，完成了这次的毕业设计。本次设计的主要研究方面主要有：施工导流和基础处理。综合运用了、和 等各学科知识。 本说明书共分八大章节，其中包括：陵江水利枢纽概况、施工导流、导流建筑物设计、导流建筑物施工、截流设计和基坑排水以及基础处理等内容。并对这几大方面分别作了不同程度的介绍。由于自身水平有限，设计中难免有些疏漏

13、和不足之处，还望老师和同学们給予指正批评。 编者 李坡 华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计目录1 工程概况.11.1 枢纽地理概况.11.1.1 工场地及运输条件.11.2 水文气象.11.2.1 水文.11.2.2 气象.21.3 工程地质及水文地质.41.4 当地建筑材料.51.4.1 砂砾石料.51.4.2 粘性土料.61.4.3 块石料.61.4.4 木材.61.4.5. 工程量.62 施工导流设计.92.1 导流方式选择和导流时段划分.92.1.1 导流方式选择.92.1.2 导流时段的划分.102.2 导流设计标准和导流设计流量.102.2.1 导流设计标准.102.

14、2.2 导流设计流量.122.3 导流方案的拟定.122.4 围堰堰顶高程的确定.142.4.1.一期围堰高程的确定.142.4.2 二期围堰高程的确定.173 导流建筑物设计.193.1 导流底孔设计.193.2 围堰结构设计.193.2.1 一期围堰结构设计.193.2.2 二期围堰结构设计.204 截流设计.214.1 截流方案选择.214.1.1 截流方案的比较.21华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计4.1.2 截流方式的选择.214.1.3 龙口位置的选择.224.2 截流日期和截流设计流量.224.3 截流水力计算.234.3.1 流水力计算的原理.234.3.2 戗

15、堤高程确定.244.3.2 立堵截流材料的确定.255 基坑排水.275.1 一期排水量的估算.275.1.1 初期排水.275.1.2 经常性排水.285.2 二期排水量的估算.315.2.1.初期排水.315.2.2 经常性排水.315.3 排水设备的选择.325.3.1 初期排水设备的选择.325.3.2 经常性排水设备的选择.326 围堰施工.346.1 一期围堰的施工.346.1.1 围堰工程量.346.1.2 围堰填料的选择.346.1.3 围堰工期.346.2 二期围堰的施工.356.2.1 围堰工程量.356.2.2 围堰填料的选择.356.3 围堰稳定分析.356.3.1 上

16、游围堰的基本设计.366.3.2 稳定分析资料.366.3.3 渗流分析.366.3.4 稳定分析.366.4 围堰的拆除.376.4.1 上游围堰的拆除.376.4.2 下游围堰的拆除.38华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计7 拦洪渡汛与封堵蓄水.397.1 拦洪渡汛.397.1.1 坝体拦洪时的导流标准.397.1.2 坝体拦洪渡汛措施.407.2 封堵蓄水.417.2.1 导流泄水建筑物的封堵.417.2.2 初期蓄水.428 基础处理.448.1 基础开挖.448.1.1 开挖程序的选择.448.1.2 坝基开挖方式.448.1.3 左岸坝基的开挖.458.1.4 右岸坝

17、基的开挖.498.1.5 土石料平衡.538.2 基础灌浆.538.2.1 固结灌浆的设计和施工.538.2.2 固结灌浆的施工.558.2.3 帷幕灌浆设计和施工.588.2.4 帷幕灌浆施工.608.3 排水孔设计和施工.648.3.1 排水孔的位置和布设.648.3.2 排水孔的孔径、孔距和深度.65结束语.66参考文献.67附录 计算书.68附录 外文资料及翻译.95华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 1 页共 103 页1 工程概况1.1 枢纽地理概况1.1.11.1.1 工场地及运输条件工场地及运输条件1.1.1.1 施工场地陵江是里江的交流发源与风岭南麓,于江口市

18、注入里江,全长 1,700 公里,流域面积 154,000 平方公里,年平均径流总量 600 亿立方米。陵江流域洪水灾害频繁而严重,受陵江洪水威胁的地区达 15,000 平公里,农田 750 万亩,人口 400。.陵江流域拥有耕地 6,000 万亩,其中可以发展大型灌溉的约 2,100 万亩,现尚无现代化灌溉措施,农田用水无保证,作物产量低。陵江水力蕴藏丰富,仅干流部分即达 300 万千瓦.陵江航道在枯水期水深不足,险滩多,迫切需要改善。陵江水利枢纽工程位于华城县上游 50 公里,距江口市 680 公里,正处于陵江上、中游交界处，为河流出峡谷的末端。水库流域面积 97，000 平方公里，占流域

19、总面积的 63%。陵江枢纽属一等水利工程，装机容量 90 万千瓦（615 万千瓦） ，它是一项具有防洪、发电、灌溉、航运和养殖等综合效益的改革大自然的伟大工程。1.1.1.2 运输条件由坝址至华城,在勘探期间筑有 50 公里临时公路线,华城向东南至江口市,公路全长 420 公里,为单行线,设计行车强度 200 辆/昼夜。陵江水运由坝址至江口市全程 687 公里,其中下游的 567 公里,可全年通行 200 吨以下的驳船,其余部分由于浅滩阻塞,在枯水期运行能力微小。华城至江口市有全长 450 公里的国家铁路干线,该线可于陵江左岸引入工地。1.2 水文气象1.2.11.2.1 水文水文 根据枢纽附

20、近测站较长时期观测资料统计的结果，坝址处多年平均流量为1，210 立米/秒，年平均径流量约 382 亿立米。年径流分配不均匀，平均有 65%集华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 2 页共 103 页中在洪洪水期（7-10 月） ，最大达 75%。洪水期平均流量为 2，300 立米/秒，中低水期为 616 立米/秒。本流域径流主要由降雨形成，洪峰发生次数一般以 9 月份较多，最大洪峰流量据推算为 50，000 立米/秒（出现在 1935 年 7 月 7 日） 。11 月 3 日为枯水期，最小流量一般出现在 1、2 两月，但也有些年份出现在夏季。市实施最小流量为124 立米/秒（1

21、958 年 3 月 12 日） 。洪枯流量比达 403。洪峰由暴雨形成，峰型一般高瘦，单峰突出，持续时间 7-9 天（1935 年型） ，也有数峰连续，持续时间为 40-50 天（如 1938 年和 1958 年） 。按照频率计算，坝址处全年最大瞬时流量值：千年一遇 63，800 立米/秒，二百年一遇为52，000 立米/秒，百年一遇为 47，000 立米/秒，五十年一遇 41，600 立米/秒，二十年一遇为 34，500 立米/秒，十年一遇为 28，800 立米/秒。1.2.21.2.2 气象气象1.2.2.11.2.2.1 气温气温根据华城站 1959-1989 年的统计资料中知,多年平均

22、气温为 15.2,极端最高气温为 40.4(1959 年 6 月),极端最低气温为-14.3(1964 年 1 月),日平均气温在0以下的为 17 天。表 1-1 华城站月平均气温及极端气温表()项目月份月平均极端最高极端最低月平均最高月平均最低11.319.3-14.36.3-2.523.522.9-9.38.6-0.438.427.3-9.613.94.0415.634.81.321.711.3520.837.87.926.715.5626.040.412.032.120.6727.339.018.232.320.6826.338.215.331.022.8922.635.58.528.0

23、18.1华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 3 页共 103 页1016.533.32.522.511.1119.927.8-5.215.85.2123.821.8-7.99.20.2全年15.240.4-14.320.710.7表 1-2 华城站一年内各种日平均温度天数表1.2.2.2.1.2.2.2. 雨量雨量: : 陵江流域平均雨量为 700-1000 毫米，大部分集中在 7、8、9 三个月。坝址下游华城站多年平均降雨量 860.1 毫米，发生在 1935 年 7 月。华城 7-9 月平均降雨量占全年降雨总量 45.5%，坝址下游 9 公蔡湾站，1954 年最急降雨量 6

24、0 毫米，历时一小时。其它有关资料见表 3，表 4 和表 5。表 1-3 各月降雨量分配表 月份项目1234567月平均29.153.233.147.488.275.2182.1最大293.1275.5120.8189.0212.1147.5509.1最小2.008.616.529.140.532.8 月份项目89101112全年月平均141.267.739.043.133.8860.1最大283.6148.379.5102.3105.0205.46最小84.216.612.0011.0/ 温 度30 2050-5平 均1214976174最 高 23157923414连续最长天数713153

25、175华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 4 页共 103 页表 1-4 各月降雨强度 5 毫米/小时不能施工天数统计表 1-5 晴、云、阴雨数统计表月项目123456789101112全年晴天4.42.72.72.12.43.11.72.34.74.07.07.044云天12.312.010.614.112.913.99.711.411.712.111.011.0142.7阴天14.314.117.313.715.713.019.617.313.614.912.013.0178.4雨天7.98.710.910.411.19.015.014.47.79.48.17.4120.1

26、1.2.2.3.1.2.2.3.风力与风向风力与风向 陵江流域多年平均风力为 8 级，年平均风力为 2 级以下。最多风向：上游偏东;中游偏西北；下游偏东北。华城站最大风力为 7 级，平均为 1.7 级。 1.3 工程地质及水文地质坝址区露的地层有原古代付片岩系及火成岩系，震旦纪灰岩及千枚状页岩，月项目123456789101112全年5mm/小时00123354320023华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 5 页共 103 页老第三纪红色岩系及第四纪沉积层。坝轴线右岸及河床部分为闪长岩及变质玢岩，左岸为辉绿岩，左岸为片岩。岩石风化剧烈，山脊上风化层平均厚 20 米。河床右边部

27、分有数座礁岛；左边部分有深槽。在坝基范围内，深槽沿水流方向加深、加宽，最深处岩面高程为 360 米。河床沙砾石覆盖层深度为 4-10 米，局部深槽处最深达 31 米。覆盖层分为两部分，上部细砂层的渗透系数为 30 米/昼夜，下部砂砾石层在坝轴线上游的渗透系数为 90 米/昼夜，在坝轴线下游只有 10 米/昼夜。坝址附近地下水的埋藏深度一般为 2-20 米。地形较高处，埋藏较深，标高自 400-470 米。地下水一般依山坡流向低地。地下水对各种水泥均无侵蚀性。陵江水利枢纽位于峡谷尾端，左岸岸坡较陡平均约为 34 度，右岸岸坡较平缓，平均约为 24 度，岸坡坡顶高程在 420-430 米。河谷两岸

28、切割剧烈，一般深度30-50 米。坝轴线下游 1 公里即为峡谷出口，河面逐渐展宽，两岸地势亦趋平坦，形成良好的施工场地。1.41.4 当地建筑材料当地建筑材料1.4.11.4.1 砂砾石料砂砾石料1.4.1.11.4.1.1 金沙滩产区金沙滩产区本区位于陵江右岸坝址下游 1.5-6 公里处，有平均厚度为 3.54 米的粉沙覆盖层（最厚为 8 米） 。粉沙细度模数平均为 1.18。覆盖层及以下的砂砾石合物中，砂子细度模数一般在 1.9 以下，10 厘米以上的砾石甚少。1.4.1.21.4.1.2 下游河床产区下游河床产区 本区位于陵江左岸河床中，上距坝轴线约 0.7-4 公里，高程在 390 米

29、以下，枯水期露出水面。砂子细度模数平均 2.3，含泥量小于 2%，每母含量一般小于0.5%。根据水文资料分析，在洪水期的 7-9 月，以上两产区附近的河床水流速大于 2.5 米/秒。带有砂驳的拖船轮在这种流速情况下难以行驶，停靠码头也有困难，这对料场开采是不利的。华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 6 页共 103 页表 1-6 天然建筑材料主要产地及储藏量编号产地与坝址距离（公里）材料类别储量（万立米）1金沙滩1.5-6砂砾石983 2下游河床0.7-4砂砾石19013蛇营1-4粘性土料1414红岭0.5-2粘性土料1115梅林0.6-3粘性土料1616仙人山1-2.2块石料

30、7657溪河玉山5-7块石料44891.4.21.4.2 粘性土料粘性土料 蛇营土区位于坝址下游左岸，地形平坦宽阔，地面高程 399-408 米。土料分布较有规律，土层厚度为 7-12 米，自西向东逐渐增厚。 红岭土区位于坝址上游右岸，料场呈条形，平行于陵江，分布在二级侵蚀型阶地上，上层自西向东由薄变厚。上层厚度 5-8 米。地面高程为 420-440 米。 梅林土区位于坝址下游右岸，地层丘陵起伏，地面高程为 399-425 米，土层厚度 5-10 米。1.4.31.4.3 块石料块石料溪河玉山石料区，位于陵江支流榕江右岸。岩石为石灰岩，质坚而脆，抗击力弱。岩石风化层厚 1-5 米，平均 3

31、米。剥离层厚小于 2 米。仙人山石料区，位于坝址上游，陵江右岸。岩石为辉绿岩。剥离层为强风化辉绿岩，风化层厚在 20 米以上，剥离层远较溪河玉山料区为大。1.4.41.4.4 木材木材陵江上游地区松木贮量约 206 万立方米，杉木 36 万立方米，但目前尚未大量开伐，不能满足施工的大量需升船机的简述1.4.5.1.4.5. 工程量工程量河床大坝基础固结灌浆 4，240 米华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 7 页共 103 页河床大坝帷幕灌浆 7，200 米连接坝段基础固结灌浆 两岸各 2，020 米连接坝段帷幕灌浆 两岸 1，920 米连接坝段土石方填筑 两 岸各 50 万立

32、米上石坝清基 右岸 28.4 万立米左岸 24.7 万立米土石坝基础灌浆 右岸 4，950 米左岸 6，690 米土石坝回填 右岸 130.8 万立米左岸 237.7 万立米水电站厂房混凝土 14.1 万立米开关站土石方开挖 6 万立米开关站混凝土 1 万立米通航建筑物土方开挖 31 万立米石方开挖 88 万立米混凝土 14.4 万立米表 1-7 混凝土大坝基础土石方开挖工程量部位右岸连接段深孔段大孔口段堰顶溢流段厂房段左岸连接段工程量（万立米）216.06.8143028华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 8 页共 103 页表 1-8 大坝混凝土工程量高程（万立米） 右岸连

33、接段深孔段大孔口段堰顶溢流段厂房段左岸连接段合计47900000004695.063.103.200.903.302.2617.8245910.206.206.201.807.004.6436.0444916.959.808.504.8011.308.0259.3743925.8114.2012.009.5016.5012.6490.6542936.7817.4016.8015.3022.7018.49127.4741948.3220.9021.1022.1029.3025.57167.2940953.4328.4028.2031.7037.0029.50208.2339953.8736.80

34、35.9042.8047.0030.62246.9938953.8744.4043.8053.9060.0031.32287.2937953.8747.3050.6064.2073.7031.32320.9937453.8749.1051.9066.9073.7031.32326.7936953.8749.1051.9069.7073.7031.32329.5036453.8749.1051.9071.2073.7031.32331.09华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 9 页共 103 页2 2 施工导流设计施工导流设计施工导流的基本方法大体上可分为两类：一类是分段围堰法导

35、流，水流可通过束窄的河床、坝体底孔、缺口或明槽等往下游宣泄；另一类是全段围堰法导流，水流通过河床外的临时或永久的隧洞 、明渠或河床内的涵管等往下游宣泄。2.1 导流方式选择和导流时段划分2.1.12.1.1 导流方式选择导流方式选择目前，大多数工程常用的导流方式主要有全段围堰法和分段围堰法。由于全段围堰法是主河道被围堰一次拦断，水流被导向旁侧的泄水建筑物。分段围堰法是将河床围成若干个干地施工基坑，分段进行施工。2.1.1.12.1.1.1 定性分析导流方式定性分析导流方式本水利枢纽位于河流出峡谷的末端，左岸岸坡较陡平均约为 34 度，右岸岸坡较平缓，平均约为 24 度，岸坡坡顶高程在 420-

36、430m。河谷两岸切割剧烈，一般深度 30-50 米。坝轴线下游 1 公里即为峡谷出口，河面逐渐展宽，两岸地势亦趋平坦，形成良好的施工场地。另陵江水利枢纽河床比较宽阔，区附近都为峡谷地区且岩石分化节理差，河面宽 1211m，且该河流有通航要求，所以，宜采用分段围堰法。2.1.12.1.1 2 2 定量分析导流方式定量分析导流方式河谷形状系数可在一定程度上综合反映地形、地质等因素。若该系数小，则表明河谷为窄深型，岸坡陡峻。一般来说，岩石是坚硬的；否则，岸坡不可能是陡峻的。水文条件也在一定程度上与河谷形状系数有关。河谷形状系数作为地形条件的定量指标，其定义为坝体周边长度与最大坝高之比。对于混凝土坝

37、枢纽，当河谷形状系数小于 6.5，导流流量小于5900m3s 时，宜采用隧洞导流，否则，宜采用分期导流。影响导流方式选择的因素很多，但坝型、水文及地形条件是主要因素。本工程通过坝体剖面的尺寸测量计算,其河谷形状系数大于 6.5。由于在较华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 10 页共 103 页宽河谷宜采用分期导流， 因此可确定其导流方式为分段围堰导流。2.1.22.1.2 导流时段的划分导流时段的划分导流时段的划分主要与河道水文特性、枢纽类型、导流方式、施工总进度及工期等有关。从施工角度对全年流量变化过程线所划分出的水文时段，是划分导流时段的基本依据，其目的是研究降低设计流量的

38、可能性与合理性。对导流设计流量的确定而言，导流时段划分主要是指枯水期施工时段的选择，或围堰挡水时段的选择。为了尽量减小导流建筑物的规模，又尽可能争取较长的基坑干地施工时间，因此在导流时段的划分时，除了认真研究河道水文特性外，还应着重分析围堰挡水期内的基坑工作量与施工控制性进度。一般来说，枯水期应确保正常施工，中水期也是应当争取的。从施工角度划分的水文时段，往往只有洪、枯之分。由于本工程工程量大，施工条件复杂，考虑到分时段导流可能出现汛期基坑淹没影响整个工期，或导流建筑物标准定的太高，造成不必要的资源浪费，故导流时段采用以全年导流为标准。第一时段：一期围堰挡水，束窄河床导流，进行第一期基坑内的工

39、程的施工。第二时段：二期围堰挡水，底孔泄流和坝体缺口泄流，进行第二期基坑内的工程的施工。第三时段：大坝挡水，坝体缺口上升，临时底孔封堵，大坝泄水孔泄流。2.2 导流设计标准和导流设计流量2.2.12.2.1 导流设计标准导流设计标准导流设计流量的大小，取决于导流设计洪水的频率标准，通常也简称为导流设计标准。施工期可能遭遇的洪水，是一个随机事件。如果标准太低，不能保证施工安全，反之，则使导流工程设计规模过大，不仅导流费用增加，而且可能因其规模过大而无法按期完成，造成工程施工的被动局面。因此，导流设计洪水标华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 11 页共 103 页准的确定，实际上就

40、是要在经济性与所冒风险大小之间加以抉择。本次设计采用的导流标准，按现行规范水利水电工程施工组织设计规范SL303-2004，根据导流建筑物的保护对象、失事后果、使用年限和工程规模等指标，依据导流建筑物的级别划分确定本工程导流建筑物的级别为级，根据导流建筑物洪水标准划分确定其洪水重现期为 20 年一遇，频率为 P=5%。表 21 导流建筑物级别划分围堰工程规模级别保护对象失事后果使用年限（年）堰高(m)库容(亿 m3)有特殊要求的级永久建筑物 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机组发电，造成重大灾害和损失。3501.0、级永久建筑物淹没一般城镇、工矿企业，或影响工程总工期及

41、第一台机组发电而造成较大经济损失。1.5315500.11.0、级永久建筑物淹没基坑，但对总工期及第一台机组发电影响不大，经济损失较小。1.5150.1表 22 导流建筑物洪水标准划分导流建筑物级级别导流建筑物类型洪水重现期(年)土石50202010105混凝土201010553华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 12 页共 103 页一期导流建筑物：一期导流建筑物横向围堰和纵向围堰为土石围堰。由于领奖地区土石料丰富，可以就地取材，本设计采用不过水土石堰，由于陵江水利枢纽系一等工程，主要建筑物为一级建筑物，可确定围堰级别级。初步设计为级导流建筑物，导流建筑物洪水标准为 2010

42、，采用 20 年一遇的洪水标准，洪水流量为 34500m3/s。二期导流建筑物：二期导流建筑物包括横向石围堰、纵向混凝土围堰和导流底孔。由于陵江水利枢纽系一等工程，主要建筑物为一级建筑物，同时为了保证在二期工程结束之后电站可以仅早发电。不过水土石堰设计为级导流建筑物，导流建筑物洪水标准为 5020，采用 20 年一遇的洪水标准，洪水流量为34500m3/s。2.2.22.2.2 导流设计流量导流设计流量根据导流时段及导流标准结合本水利枢纽流域水文资料，可确定其导流设计流量为：一期导流设计流量：Q=34500m3/s。二期导流设计流量：Q=34500m3/s。2.3 导流方案的拟定选择导流方案，

43、必须根据工程的具体条件，拟定几个可行方案，进行全面分析比较。不仅前期导流，对中、后期导流也要作全面的分析，由于施工导流在整个过程中属于全局性和战略性的决策，分析导流方案时不能仅仅变化情况，枯水期的长短，汛期洪水的延续时间等均直接影响导流方案的选择。一般来说，对于河床宽、流量大的河流，宜采用分段围堰法导流，对于水位变化大的山区河流，可采用允许基坑淹没的导流方法，在一定时期内通过过水围堰和基坑来宣泄洪峰流量。在工程施工过程中，不同阶段可以采用不同的施工导流方法和挡水泄水建筑物。不同导流方法组合的顺序，成为导流程序。导流时段的划分与河流的水文特征、水工建筑物的布置和型式、导流方案、施工进度有关，这种

44、由不同导流时段不同导流方式的组合，成为导流方案。导流方案的选择，须根据工程的具体条件，拟定几个可行性的方案，进行全面的分析比较。分析导流方案时不仅从导流工程造价来衡量，还须从施工进华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 13 页共 103 页度、交通和施工场地布置、主体工程量与造价及其它国民经济的要求等进行全面的经济与技术比较。最优导流方案，一般体现在以下几个方面： 整个枢纽工程施工进度快、工期短、造价低、尽量压缩前期投资、尽快发挥投资效益。 主体工程施工安全、施工强度均衡、干扰小、保证施工主动性。 导流建筑物简单易行、工程量低、造价低、施工方便。 满足国民经济各部门要求。陵江水利

45、枢纽根据地形地质水文等条件初步拟定导流方案如下：方案一：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，溢流坝段设导流底孔和缺口泄流方案二：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，明渠导流。各方案分析论证：方案一：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，溢流坝段设导流底孔和缺口泄流。土石围堰便于就地取材，经济，围堰的拆除与兴建快捷，由导流底孔泄流。因此工程中采用的相对普遍。方案二：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，明渠导流。在本设计中，由相应的地形图，陵江水利枢纽位于峡谷尾端，左岸岸坡较陡平均

46、约为 34 度，右岸岸坡较平缓，平均约为 24 度，岸坡坡顶高程在 420-430米。可以看到不适宜开挖明渠导流。修筑不过水的土石围堰，它能充分利用当地材料 ，且可以在有覆盖层的河床上修建，是水电工程中采用最为广泛的一种围堰形式。并且不过水土石围堰堰高较高，汛期对主体工程的施工影响相对过水围堰来说较小。施工进度易于控制，施工质量可达到设计要求。通过以上条件的比较，暂定采用方案一：分段围堰法，不过水土石围堰，一期围左岸，束窄河床导流，二期围右岸，溢流坝段设导流底孔和和坝体缺口华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 14 页共 103 页泄流。2.42.4 围堰堰顶高程的确定围堰堰顶高

47、程的确定 2.4.1.2.4.1.一期围堰高程的确定一期围堰高程的确定初期的导流标准选用的 20 年一遇,由水文气象资料知道 20 年一遇的洪水流量为 34500m3/s,该流量下所对应的水位为 400.2m，在图纸上量的与此水位对应的河床宽度为 B1=561m。本设计采取的思路是先利用围堰围住左岸（主要是对左岸的连接坝段，厂房坝段和溢流坝段的施工） ，对左岸进行第一期的施工，利用此围堰所束窄的平均河床宽度为 B2=344 m2.4.1.1.河床束窄程度 选择纵向围堰位置，实际上就是要确定适宜的河床束窄度。束窄度就是天然河流过水面积被围堰束窄的程度，一般可用下式表示 K %10012AAK 式

48、中 K 河床束窄程度，简称束窄度，% 围堰和基坑所占据的过水面积，m2；2A 天然河床的过水面积，m2。1A河床束窄度计算如下：A2=344（400.2390）=3590.4m2A1=561（400.2390）=5722.2 m2K=3590.4/5722.2 100%=60.7%由经验知，河床的束窄度只要能够控制在 40%70%之间便符合要求，根据计算结果可知该河床的束窄度在此范围内。2.4.1.2.2.4.1.2.束窄河床导流水力计算束窄河床导流水力计算 束窄河床的最大平均流速 vc )(21AAQVC华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 15 页共 103 页式中 束窄段床

49、的平均流速，m/s；CV Q导流设计流量，m3/s； 侧收缩系数，单侧收缩时采用 0.95，两侧收缩时采用 0.90。束窄河床的平均流速 Vc 计算如下： m3/s7 .15%100)4 .35902 .5722(95. 034500CV 水位壅高z 计算由于围堰将河床束窄，破坏了河流原来的水流状态，在束窄段前产生水位壅高,其壅高值可由下式估算： gogVcZv22222式中：Q 导流设计流量A1 原河床的过水面积Z 壅高，m; 原河床断面平均流速；v0 束窄河床的最大平均流速；vcG 重力加速度； 流速系数，随围堰的平面布置形式而定；当其平面布置为矩形时，为梯形时，=0.800.85；有导流

50、墙时，=0.850.90； 围堰束窄河床后，在束窄段前产生水位壅高 Z,计算如下：；=0.750.85；smQAv/8 . 52 .57223450010 gogVcZv22222=15.972/(0.8229.81)-5.972/(29.81)华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 16 页共 103 页= 18.5(m) 堰顶高程的决定，取决于导流设计流量及围堰的工作条件。 下游围堰的堰顶高程由下式决定： Hdda 式中 Hd下游围堰堰顶高程，m；d 下游水位高程，m；可以直接由原河流水位流量关系曲线中找出；a 浪高，m； 一 围堰的安全超高，m；一般对于不过水围堰可按表 1-

51、3 确定，对于过水围堰可不予考虑。上游围堰的堰顶高程上游围堰的堰顶高程由下式决定： HudZa 式中 Hu 上游围堰堰顶高程，m； Z 上下游水位差，m；其余符号同式上式必须指出当围堰要拦蓄部分水流时，则堰顶高程应通过水库调洪计算来确定。纵向围堰的堰顶高程，要与束窄河段宣泄导流设计流量时的水面曲线相适应。因此，纵向围堰的顶面往往作成阶梯形或倾斜状，其上游部分与上游围堰同高，下游部分与下游围堰同高。 Hu=hd+ha+zHd= hd+ha+已知坝址处风向为东北风，本设计一期先围左岸，鼓无风区长度，由官厅水库公式计算：hc=0.0076 v (-1/12) (g/vo 2) (1/3)vo 2/（

52、2g）=0l=0.331 v (1/2.15) (gD/vo 2) (1/3.75)vo 2/（2g）=0hz=hc 2/l=0ha =0其中 hd 下游水位高程 400.2mha 波浪爬高 华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 17 页共 103 页hc 波高L 波长 hz 波浪中心线至计算静水位的高度 安全超高 取 0.5m按水利水电工程组织设计规范 （SL3032004）(以下简称规范)可查得下表表 2-2 不过水围堰堰顶安全超高下限值（m）围堰型式围堰级别土石围堰0.70.5混凝土围堰0.40.3一期土石围堰为, 安全超高取 0.5m由此可知： Hd=400.2+0.5=

53、400.7 m Hu=400.2+18.5+0.5= 419.2 m上游围堰高：34.2 m 下游围堰高：15.2 m2.4.22.4.2 二期围堰高二期围堰高程的确定程的确定2.4.2.1 上游围堰堰顶高程的确定上游围堰堰顶高程的确定由调洪计算可知，详细过程见计算书，第 118 时水库水位 Z=421.25 m， Q=28200m3/s，q=26400 m3/s；第 124 时日水库水位 Z=421.1m， Q=25550m3/s，q=26150 m3/s。按水库调洪原理，当 qmax出现时，一定有 q=Q，此时，Z、V 均为最大值，显然 qmax出现在第 112 时与 118 时之间 经过

54、绘图 知：洪峰出现在 117 时左右，有 q=Q=26500 m3/s，Z=422.3m经调洪计算可确定上游最高水位为，Z=422.3 m，详细计算见计算书，堰顶高程根据正常运行或非常运行时的静水位加上相应的安全超高值 d 来确定,即：Zu=Zd华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 18 页共 103 页 本设计二期围堰级别为 3 级，按规范可查得，安全超高值为 0.7m，则：由此可确定二期围堰高程如下：上游围堰高程：421.3+0.7=422m 上游围堰高：422-390=32m2.4.2.22.4.2.2 下游围堰堰顶高程的确定下游围堰堰顶高程的确定由坝体缺口和底孔的最大下流

55、量 Q=26300m3/s，查下游水位流量关系曲线可有下游水位为 398.1m,可确定，下游围堰高程：398.1+0.7=398.8m，下游围堰高 398.8-390=8.8华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 19 页共 103 页3 3 导流建筑物设计导流建筑物设计3.1 导流底孔设计本设计底孔采用方形,孔口布置见下表:表 3-1由水力计算可知，14 个底孔不能满足泄洪要求，需要在益流坝段留有二个缺口，高程为 400 米，宽度分别为 65 米。3.2 围堰结构设计3.2.1 一期围堰结构设计一期围堰结构设计上游土石围堰的结构形式为粘土心墙围堰。堰高 34.2 米，心墙顶宽 2

56、 米，上游迎水面坡比为 1:2.0 下游坡比为 1：2.0，心墙上、下侧坡比均为 1：0.3，围堰顶宽 5m，心墙部分顶宽为 2，心墙底开挖深度为 10.0m。下游土石围堰的结构形式为粘土心墙围堰。堰高 15.2 米，上游迎水面坡比为1:2.0 下游坡比为 1：2.0，心墙上、下侧坡比均为 1：0.3，围堰顶宽 5m，心墙部分顶宽为 2，心墙底开挖深度为 10.0m。详细下 表 3- 2 上游围堰下游围堰堰顶高程 m419.2400.7堰顶宽 m55上下游坡面比1：21：2堰前水深 m34215.2心墙顶高程 m418.7400.2心墙顶宽 m22心墙上下游面坡比1：0.31：0.3坝段282

57、93031323334底孔尺寸（米米）48484848484848底孔数量（个）2222222底孔高程（米）38838838838838/8388388未完建坝面高程（米）400400400400400400400华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 20 页共 103 页3.2.2 二期围堰结构设计二期围堰结构设计 上游土石围堰的结构形式为粘土心墙围堰。堰顶高程 422 米，上游迎水面坡比为 1:2.0，下游坡比为 1：2.0，心墙上、下侧坡比均为 1：0.3，戗堤上、下游侧坡比均为:1:2.0，心墙部分顶宽为 2 米，心墙底开挖深度为 10.0m。下游土石围堰的结构形式为混凝

58、土心墙围堰，下游围堰高程 398.8 米，上游迎水面坡比为 1:2.0，下游坡比为 1：2.0，心墙部分顶宽为 2 米。 ，3.3. 控制性进度计划控制性进度计划编制控制性施工进度，首先要选定关键性工程项目，根据工程特点和施工条件，拟定关键性工程项目的施工程序。确定关键工程考虑当地的自然条件、主体建筑物的施工特点、主体建筑物的工程量等条件。控制性进度计划，应列出施工进度指标的主要工程项目，应显示工程的开工、 、流、各项主界体工程的施工程序和开工、完工日期从资料分析可知，陵江水利枢纽的关键性工程为导流工程与河床坝段的浇筑工程，混凝土浇筑量为 368 万立方米，根据水利水电工程施工组织设计手册 1

59、 施工规划P641-2-1，当混凝土坝的坝体方量为300400 万 m3 时，总工期为 89 年，准备工期 1.51.2. 主要工期 55.5，完建期 1.52。本工程初步拟订工期为 8.5 年，准备工期 1.5 年，主要工期 5.5 年，完建期 1.5 年。根据经验以及大量查阅水利方面的资料，并结合此工程的实际情况，得出控制性进度计划见下表。表 3-3 施工控进度表工程项目工期历时（月）准备工作2007.5.1-2008.10.3118一期围堰工程2008.11.1-2009.1.313一期开挖工程2009.2.1-2009.4.303一期混凝土坝段浇注2009.5.1-2011.8.312

60、8二期围堰工程2011.11.1-2012.1.303二期开挖工程2012.2.1-2012.3.302二期混凝土坝段浇注2012.4.1-2014.2.2923结束工作2014.3.1-2015.8.3118最终本工程的工期为 98 个月华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 21 页共 103 页4 4 截流设计截流设计4.1 截流方案选择在施工导流中，截断原河床水流，最终把河水引向导流泄水建筑物下泄，在河床中全面开展主体建筑物的施工，这就是截流。 一般说来截流施工的过程为：先在河床的一侧或两侧向河床中填筑截流戗堤，这种向水中筑堤的工作叫做进占。戗堤填筑到一定程度，把河床束窄，

61、形成了流速较大的龙口。封堵龙口的工作称为合龙。在合龙开始以前，为了防止龙口河床或戗堤端部被冲毁，须采取防冲措施对龙口加固。合龙以后，龙口部位的戗堤虽已高出水面，但其本身依然漏水，因此须在其迎水面设置防渗设施。在戗堤全线上设置防渗设施的工作叫闭气。所以，整个截流过程包括戗堤的进占、龙口范围的加固、合龙和闭气等工作。截流以后，再在这个基础上，对戗堤进行加高培厚，修成围堰。 4.1.14.1.1 截流方案的比较截流方案的比较河道截流的基本方法有：立堵法，平堵法，立平堵法，平立堵法，下闸截流以及定向爆破截流等多种方法。比较常用的方法是立堵法和平堵法。4.1.1.14.1.1.1 立堵法截流立堵法截流立

62、堵法截流是将截流材料，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。截流材料通常用自卸汽车在进占戗堤的端部直接卸料入水，不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备工作比较简单，费用较低。4.1.1.24.1.1.2 平堵法截流平堵法截流平堵法截流事先要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地逐层抛填截流材料，直至戗堤高出水面为止。但在通航河道上，龙口的浮桥或栈桥会碍航。4.1.24.1.2 截流方式的选择截流方式的选择由基本资料知：该坝址区的工程地质为河床沙砾石覆盖层深度为 410 米，华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 22 页共 103

63、页局部深槽最深处最深达 31 米。覆盖层分为两部分，上部细沙层的渗透系数为30 米/昼夜，下部沙砾石层在坝轴线上游的渗透系数为 90 米/昼夜，在坝轴线下游只有 10 米/昼夜，并由于龙口宽度较宽。基于以上分析，在本设计中对于本工程选用立堵法作为最终的截流方案。 虑到戗堤将作为土石围堰的一部分，又土石围堰采用粘土心墙围堰，根据填筑材料的填筑压实特性，将截流戗堤布置在土石围堰的上游侧，距心墙之间留有一定的距离。4.1.34.1.3 龙口位置的选择龙口位置的选择龙口位置的选择对截流工作顺利与否有密切关系。选择龙口位置时要考虑下述一些技术要求：一般说来，龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流顺直，

64、使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。龙口应选择在耐冲刷河床上，以免截流时因流速增大，引起过分冲刷。如果龙口段河床覆盖层较薄，则应清除；否则，应进行护底防冲。龙口附近应有较宽阔的场地，以便布置截流运输路线和堆放截流材料。从地质条件考虑，该地区坝址河床沙砾石覆盖层深度为 4-10 米，局部深槽处最深达 31 米。因此坝区的河床抗冲刷能力满足要求。在初设阶段，考虑到施工日期的节约，施工环节的压缩，在地基开挖过程中的开挖料可直接堆放在截流戗堤进占部位，又考虑到汛末的可能洪水的行洪问题，龙口位置可初步布置在河槽主流方向。4.2 截流日期和截流设计流量截流日期的选择，应该是既要把握截流时机，选择在最枯流量

65、时段进行；又要为后续的基坑工作和主体建筑物施工留有余地，不致影响整个工程的施工进度。 在确定截流日期时应考虑以下要求。 截流以后，需要继续加高围堰，完成排水、清基、基础处理等大量基坑工作，并应把围堰或永久建筑物在汛期前抢修到一定高程以上。为了保证华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 23 页共 103 页这些工作的完成，截流日期应尽量提前。 在通航的河流上进行截流，截流日期最好选择在对航运影响最小的时段内。因为截流过程中，航运必须停止，即使船闸已经修好，但因截流时水位变化较大，亦须停航。 在北方有冰凌的河流上，截流不应在流冰期进行。因为冰凌很容易堵塞河道或导流泄水建筑物，壅高上游

66、水位，给截流带来极大困难。此外，在截流开始前，应修好导流泄水建筑物，并做好过水准备。如清除影响泄水建筑物运用的围堰或其它设施，开挖引水渠，完成截流所需的一切材料、设备、交通道路的准备等。 据上所述，截流日期一般多选在枯水期初，流量已有明显下降的时候，而不一定选在流量最小的时刻。从坝址水文资料可知，该区每年 6 月份即进入汛期，到 10 月份结束，结合陵江水利枢纽实际情况，截流日期选在枯水季节 11 月初，其设计流量采用截流时期内重现期 10 年，月平均流量 1170m3/s，此时，对应下游水位为 392.2。4.3 截流水力计算4.3.1 截流水力计算的原理在截流过程中，上游来水量，也就是截流设计流量，将分别经由龙口、分水建筑物及戗堤的渗漏下泄，并有一部分拦蓄在水库中。截流过程中，若库容不大，拦蓄在水库中水量可以忽略不计。对于立堵截流，作为安全因素，也可以忽略经由戗堤渗漏的水量。这样截流时的水量平衡方程为： flcQQQ式中 截流设计流量， CQsm /3分水建筑物的泄流量，lQsm /3龙口的泄流量可按宽顶堰计算，。fQsm /3华北水利水电学院毕业设计华北水利水电学院毕业设计第 2