水利工程施工课程设计报告.doc

水利工程施工水利工程施工课课程程设计计设计计算算 说说明明书书 课课程程设设计计 学生姓名：学生姓名： 林伯江林伯江 学学 号：号： 050902214 专业班级：专业班级： 水利水电（水利水电（2 ） 指导教师：指导教师： 谢秀栋谢秀栋 二二一二一二 年年 十十 月月 十八十八 - 1 - 目录目录 1.1.课程设计目的课程设计目的 1 2.2. 课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求1 2.1 工程基本概况.1 2.2 水文地质资料.2 2.3 有关计算成果.2 2.4 图纸资料.4 2.5 设计要求.5 3.3.课程设计报告内容课程设计报告内容.6 3.1 导流方案的选择.6 3.2 导流建筑物的设计.6 3.3 截流设计.12 3.4 拦洪度汛.15 3.5 封堵蓄水.16 3.6 施工总进度计划.16 4.4.结论结论 .20 4.1 成果评价.20 4.2 课设感受.20 参考书目参考书目20 1 1.1.课程设计目的课程设计目的 水利工程施工课程设计是水利工程施工课程的重要教学环节之一，通过本工程 的施工组织设计可以进一步巩固和加深水利工程施工中的理论知识，培养学生运用 理论知识解决实际问题和查阅资料的能力，提高学生制图和编写设计报告的能力。为今 后的毕业设计和从事水利工程施工工作打下一定基础。 2.2. 课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求 2.12.1 工程基本概况工程基本概况 本工程位于晋江西溪上，西溪集雨面积 3101 平方公里，河长 120 公里，平均坡降 5.6%，坝址处河床坡降为 1/100 坝轴线处河床高程：176.7m。由下板至白濑长约 8 公里 的河段上，落差大，并有建坝条件，目前左岸已有简易公路，右岸拟建永久公路直通坝 顶，并在岸的漳泉铁路正在计划建中，本坝通过坝址比较，采用洋上一级方案，在洋上 建拦河坝，并开凿约 4 公里上的隧洞引水至石头坑建厂房发电，坝址地质为硅化流纹岩， 可利用毛水头 119m 全部工程一次建成，除大坝外，引水隧洞是控制施工工期的关键工程。 本站坝址以上流域面积 1035 平方公里，利用水文系列年限 24 年，多年平均流量 33.56，多年平均来水量 10.262 亿立米，正常蓄水位 194m，相应库容 234.7 万立 sm / 3 米，死水位 192m，调节库容 69.6 万立米。坝体型式：实体重力坝，坝顶 198.5m，最大 坝高 24.5m，坝顶长度 95m，拦河坝有泄洪闸和挡水坝段组成。挡水坝段迎水面垂直，下 游面在 192m 高程以下坡比 1:0.7，坝段布置 6.0m 的交通道路与左、右岸公路相接。大 坝中部布置 4 孔泄洪闸段，每孔净宽 12.5m，闸墩厚 2.5m，溢流堰顶高程 182m，泄洪闸 段总长 62.5m，设置 4 扇 12.512m（宽高）弧形闸门，闸门上游侧设置检修闸。泄洪 闸最大下泄流量 5250，泄洪闸下游采用底流消能，护坦长 35m，消力坎深 4m。 sm / 3 饮水系统有进水口、引水隧洞、调压井、高压管道等建筑物组成。进水口位于坝体 左岸上游距坝头 60m 处，采用岸塔式进水口，进水口底板高程 185.5m，进水口设置一道 拦污栅、一道检修闸门。进水口至调压井为引水隧洞，全长 3600m，隧洞开挖断面为圆 形，直径 5.8m，钢筋混凝土衬砌厚 0.4m，衬砌内径 5.0m，喷混凝土厚 0.15m 衬砌内径 5.5m，不衬砌段底部采用 150#混凝土找平，隧洞纵坡千分之六。电厂在白濑乡上游 300m 处，位于河道左岸，从上游到下游依次为装卸场，安装场，主机室，中控室 35kv 升压站， 绝缘油库。主副厂房尺寸 4525m，厂内安装两台 HLD75-LJ-174 水轮发电机组，单机容 量 9MKW,总装机 18MW，副厂房布置在主厂房上游，进厂公路宽 9.0m，从上游侧进厂，厂 2 区地面高程 156.3m，厂房水轮机安装高程 139.6m，发电机层高程 147.6m，装卸场高程 为 156.5m。 本工程施工条件较差，工程需建坝址处至下镇村的永久公路 1.5km,需新建施工临时 道路 2.0km 及施工便桥一座。主体工程工程量初步估计：土石方明挖 5.5 万立米，石方 洞挖、井挖 11.2 万立米，大坝混凝土浇筑 3.3 万立米，厂房混凝土 0.7 万立米，钢筋及 钢材 2600t，隧洞衬砌混凝土 1.2 万立米。本工程混凝土总量 5.3 万立米，共需水泥 19500t，砂料 3.0 万立米，粗骨料 4.3 万立米。库内有部分砂石料，库外 15 公里湖头镇 有足够使用的砂石料，粘土上游 10 公里处可供使用，条石在湖头镇附近。 工期初拟 3 年，使用半机械化施工，准备工作半年左右。 2.22.2 水文地质资料水文地质资料 1.气温气象： 本站多年平均气温，最高气温，最低气温，流域多年平均降雨量 c o 21c o 3 . 39c o 9.0 1701.4 毫米，降雨主要集中 4-9 月，其中 4-6 月为锋面雨。本站洪枯水位，流量变化大， 河水含砂量大。 2.设计洪水成果 表 1 设计洪水成果 P(%) 0.10.20.331251020 )/( 3 max smQ75006750620050103940330026201900 3.枯水期洪水资料 表 2 枯水期洪水资料 单位： sm / 3 时段 频率 11 月3 月10 月4 月10 月3 月 5%465855820 10%350690600 33.3%255550500 4.坝址相对隔水层 相对隔水层深度由几米到几十米，河床部分基础只需开挖 1.54 米，两岸较破碎， 并要按坡度开挖，开挖量较大，建议开挖深度左岸 5.528 米，右岸 6.521 米。 5厂址工程地质 岩石坚硬完整，工程地质良好。 2.32.3 有关计算成果有关计算成果 1施工准备工作 对外，场内公路 3 公里，施工临时桥梁 1 座，临时生活建筑 5510 平方米，以及风水 电系统、碎石加工系统、混凝土拌和系统的准备。 3 2.导流工程 项目有围堰的工程量（包括纵、横向围堰） ，若分期的话有一、二期围堰，另有底孔 封堵、围堰拆除等项目，若有隧洞、涵管、明渠的方案时，均要计算工程量。 3 拦河坝工程 土石方明挖 23540 立米，固结灌浆 2090 米，帷幕灌浆 1500 米，整个大坝砼 3.3 万 方。 4.引水系统 进出口明挖 2705 方，混凝土 1007 方。隧洞洞挖 11.785 万方，衬砌 13871 方，隧洞 固结灌浆 5867 方，隧洞回填灌浆 4589 平方米。调压井明挖 3274 方，井挖石方 4728 方， 调压井衬砌 1775 方，固结 612 方。高压管道洞挖石方 5801 方，井挖石方 834 方，衬砌 2868 方，固结 2295 方，回填灌浆 1547 平方米，接触灌浆 924 平方米。 5.厂房及开关站 土石方明挖 17101 立米，下部混凝土浇筑 5722 方，上部混凝土浇筑 989 方，固结灌 浆 436 米，帷幕灌浆 706 米，衬砌块石 3801 方，石渣回填 7806 方，机组安装 2 台，闸 门安装 2 扇。 6库容水位关系表 表 3 库容水位关系表 高程（m）175180185190195200205210 库容（万） 3 m0574230537101716872550 高程（m）215220225230235240 库容（万） 3 m36024920659187901132414417 7坝址处流量水位关系表 表 4 坝址处流量水位关系表 流量)/( 3 sm24010002000300040005000600070008000 水位(m)179182.5185.3187.6189.5191.3192.8194.3195.7 8湖头站历年枯水期各月平均流量 表 5 湖头站历年枯水期各月平均流量表 年 月 11 月12 月1 月2 月3 月4 月 5027.7214.610.727.836.4 5114.59.63.4413 .520.828.6 5213.311.91725.234.555.4 5314.318.78.419.6712.737.2 547.454.486.656.716.13.75 559.126.998.4116.120.115.9 5615.418.113.134.332.935 5721.914.516.230.229.893.4 5816.19.036.357.833.728.3 5913.411.49.436.9229.124.3 605.923.883.425.3418.615.7 4 年 月 11 月12 月1 月2 月3 月4 月 616.844.532.981.355.3212.2 627.044.792.952.458.5217 63157.7720.616.311.117.9 647.645.335.147.0115.934.5 6524.616.613.214.31931.5 6621.721.717.222.92956.1 6715.112.78.5524.319.319.7 681215.22227.647.234.7 6913.210.711.96.7629.320.9 7012.115.68.563.29.114 718.7513.47.818.537.9221.4 7216.715.113.13.411.364.8 731.57.976.45.955.8228.3 9.主体建筑工程标工分析汇总表 表 6 主体建筑工程标工分析汇总表 分项工程名称单位 劳力/ 工日 分项工程名称单位 劳力/ 工日 明挖土方 m30.47 坝体砼温控（按坝体砼方量计算） m30.1 两岸基础石方开挖 m31.25金属结构安装T15.2 河床基础石方开挖 m31.42200 号砼竖井衬砌m33.7 一般石方开挖 m31.18200 号砼叉洞衬砌m34.87 平洞石方开挖（主洞） m32.24200 号砼厂房上部结构m34.49 平洞石方开挖（施工洞） m32.9200 号砼升压站构件 3.86 平洞石方开挖（叉洞） m34.2575、50 号浆砌块石m32.45 竖井石方开挖 m32.4425 号浆砌砖墙m20.8 斜洞石方开挖 m33.82土石混和围堰m31.55 100 号砼围堰 m31.2回填土方m31.17 100 号砼坝体 m31.33基础固结灌浆m21.44 150 号砼坝体 m31.33基础帷幕灌浆m3.32 150 号砼进水口 m32.22基础接触灌浆m20.2 150 号砼隧洞衬砌 m34.87隧洞固结灌浆m21.12 150 号砼管桥镇墩 m35.43隧洞回填灌浆m20.4 150 号厂房下部结构 m33.26占排水孔m1.32 150 号砼挡土墙 m32.21隧洞支撑m3 砼运输（坝体） m30.31钢筋制安（坝体）T14 砼运输（主洞） m30.7200 号砼坝体m31.33 砼运输（施工洞） m30.5200 号砼预制及安装m316 砼运输（厂房下部） m30.28钢筋制作安装（洞）T21 砼运输（厂房上部） m32.4钢筋制安（其他）T17 5 2.42.4 图纸资料图纸资料 1.枢纽地形图 2.坝轴线地质剖面图 3.工程总体布置图 4.大坝、隧洞，房屋剖面图 2.52.5 设计要求设计要求 2.5.1 导流部分 1.选择导流方案：对隧洞、明渠、涵管、河床、底孔等方案进行比较，选定较经济 可行的，全段及分段围堰均可考虑，围堰还可考虑高水、低水及过水型式，围堰可使用 土石、砼、木笼等型式。 2.选取导流时段，定设计频率、定设计流量、确定导流建筑物的尺寸、断面、高程、 位置、本库容因库容小，可不调洪。 3.叙述导流施工步骤和方法，如何与大坝施工有机结合。 4.大坝施工中的度汛核算。 5.定截流设计流量，选定截流时间，并选定截流方案及措施，定最大截流材料的重 量及尺寸，并对闭气进行设计，定出仓堤高程。 6. 定封堵时间，封堵方法和措施及封堵长度。 7.绘制导流平面布置图一张（并有导建物的断面图）及砼分期浇筑断面图。 8.比较各导流方案的成果，定最佳方案，说明本方案的优缺点。 2.5.2 施工总进度计划 1.对施工准备工程、导流工程、拦河坝工程、饮水系统工程、厂房及开关站工程进 行进度安排、项目及工程量按已经给资料进行。 2.对主要施工强度进行论证，确定是否可行，特别对开挖强度和砼强度进行控制， 并避免特大高峰，做到大体均衡施工、坝体砼最大月浇筑强度 1.2 万方，日最大强度 1000 方。 3.绘制工程施工进度表一张，并在进度线上注明施工强度， （并绘出开挖强度曲线、 砼浇筑强度曲线、工人人数变动曲线） 。 2.5.3 设计说明书编写 1.格式按本科生毕业论文的要求，条理清楚、文字通顺、整齐美观、格式规范，要 6 有必要的图表。 2.纸张用统一的毕业设计纸张，并尽可能用计算机打印。 3.3.课程设计报告内容课程设计报告内容 3.13.1 导流方案的选择导流方案的选择 导流方案的选择主要考虑因素：水文条件、地形条件、地质及水文地质条件、水工 建筑物的形式及其布置、施工期间河流的综合利用、施工进度及施工场地布置。 本工程坝址处自然河床宽度约为 33m，河床较窄，可以考虑采用全段围堰法导流。 坝址附近山坡陡峻，不适于采用明渠导流，可采用隧洞导流。 另一方面由坝址（-）工程地质剖面图和坝址（-）工程地质剖面图可知坝 址处，河流两岸岩层的整体性较差，有多条断层通过且节理裂隙复杂且等高线同河床中 泓线过于平行，如果修建隧洞不仅施工难度较大，且隧洞沿线过长不经济，此外隧洞入 口同河床交角过大，不利于水流平顺进入和下泄。所以并不十分利于修建导流隧洞。 经过方案对比，本工程综合考虑地形地质和水文条件等，决定采用分段围堰法导流。 由于坝址处左岸有简易公路，更便于建筑物材料运输，考虑一期围堰先围左岸。 3.23.2 导流建筑物的设计导流建筑物的设计 3.2.1 确定导流设计流量 导 Q 拟建工程，正常蓄水位对应的水库库容为 0.02347 亿 m3，调节库容为 0.00696 亿 m3，可以推测本工程总库容应介于 0.30.4 亿 m3,属于 0.10.01 亿 m3级，电站装机容 量 1.8 万 kW，根据1SL 2522000 规定，本工程的工程等别为级,永久性水工建筑物 (混凝土重力坝)的级别为 4 级。临时性挡水和泄水建筑物的级别（导流建筑物） ，应根据 保护对象的重要性、失事后果、使用年限和临时建筑物规模确定。本工程临时挡水和泄 水建筑物并无特殊要求，可确定为 5 级。 为充分利用当地材料降低造价，横向围堰采用过水土石围堰（低水围堰） ，纵向围堰 采用混凝土围堰，考虑纵向围堰为今后坝体的一部分。临时性筑物级别为 5 级，根据2 SL 303-2004 表 3.2.2 规定，5 级土石结构导流建筑物的设计洪水标准采用重现期为 5- 10 年的标准。鉴于本工程的实际情况，本设计取洪水重现期为 10 年（） 。%10P 由于水文地质资料可知，西溪枯水期为 113 月。枯水期洪水频率的设计流%10P 量为。所以导流设计流量。smQ/350 3 %10 smQQ/350 3 %10 导 7 3.2.2 导流建筑物平面布置及尺寸的初步设计 1.导流挡水建筑物 参照3DL/T 5087-1999 和2 水利工程施工(第五版)中介绍的关于分期围堰平面布 置要求，并结合本工程实际情况，本设计围堰布置如下： 考虑到本工程主体工程浇筑量不大，所需机械较小，模板较少。并且溢流坝段护坦 长度较长而工程量又不大，且护坦同坝体施工不冲突可以用于临时堆放模板。所以本设 计取上游基坑坡趾与主体工程轮廓之间的距离取 10m,下游基坑坡趾与主体工程轮廓之间 的距离取 2m，仅保留必要的交通宽度。 由设计资料可知，坝基处原河床高程大约为 175.000m177.500m（平均高程为 176.700m） ，本设计取左岸河床高程为 175.500m,右岸河床为 176.700m。坝基开挖到高程 174.000m,高差为 1.0m3.0m。覆盖层主要为含碎石粘土，放坡坡率取为 1：2.0。此外， 横向土石围堰的背水坡坡角再基坑边缘距离取为 2.0m，以保证坝面稳定。 参照3DL/T 5087-1999 相关规定，纵向围堰采用 C15 混凝土围堰，为节约工程造价， 考虑一、二期工程共用同一纵向围堰并考虑为今后坝体泄洪坝段中间隔墩的一部分。如 此布置纵向围堰，一、二期工程量基本相当，且纵向围堰与河流主流衔接顺畅，有利于 束窄河床过流以及二期导流底孔泄流。同坝体结合部分的纵向围堰的基础开挖高程同主 体工程一致为 174.000m。其余部分开挖至 177.000m,根据坝址（-）工程地质剖面图 和上坝线重力坝方案布置图，最终确定纵向围堰轴线位置为 ZK111号钻孔轴线向河流右岸 偏移 5.0m，本设计一期工程布置于左岸。将河床与原水面线简化为梯形（等效原则为： 过流面积基本相等）计算得：河流原过流断面 A1=155.3m2,围堰和基坑所占过水断面 A2=67.5m2。实际河流束窄度。% 5 . 43%100 155.3 5 . 67 %100K 1 2 A A 为了保证纵横向围堰接头处水流的平顺过渡，一期围堰以及二期下游横向围堰与纵 横向围堰交角取为 110，而考虑围堰的工程量二期上游围堰与纵向围堰的减小为 100 束窄后的流速 Vc约为 34m/s，所以无需对接头进行专门的防冲结构研究。 2.导流泄水建筑物 一期工程中河流流量通过束窄后的河床排往下游。二期工程中本设计采用临时导流 底孔排往下游，根据上坝线重力坝方案布置图，本设计初步拟定底孔布置方案一：底孔 断面尺寸为 2.0m3.0m，共四孔。孔口布置于溢流坝段下方，与闸墩边缘相距 3m,两闸 墩间距为 2.5m，孔底高程为 176.000m。底孔布置方案二，断面为 2.0m4.0m 的底孔， 共四孔，也底为 176.000m。 3.2.3 导流建筑物的具体设计 1.本工程采用分期围堰，横向围堰堰顶高程的确定如下： 8 a.下游围堰高程： add hhH 式中： 为下游围堰堰顶高程，m； d H 为下游水位，m，由表 4，可计算得当 Q导 =350 ， d hsm / 3 m 5 . 179 轴 hhu ；milZhd 7 . 17801 . 0 80 5 . 179 河床 -波浪爬高，m，本设计不考虑波浪爬高； a h -安全加高，m，本设计为低水（过水）围堰，所以不考虑安全加高。 所以，一期和二期工程的下游围堰高程一致。mHd7 .178007 .178 b.一期上游围堰高程： a hhHz uu 式中： 为上游围堰堰顶高程，m； u H 为下游水位，m，； d hmhd 7 . 178 z 为水位壅高，m； -波浪爬高，m，本设计不考虑波浪爬高； a h -安全加高，m，本设计为低水（过水）围堰，所以不考虑安全加高。 其中：上下游水位壅高 z 可按下式进行估算 )( 21 AA Q vc 式中：为束窄段河床的平均流速，m/s； c v Q 为导流设计流量，m3/s; 为侧收缩系数，单侧收缩采用 0.95。 所以。sm AA Q vc/2 . 4 7.56- 3 . 15595 . 0 350 )( 21 ）（ g v g vc 22 z 2 0 2 2 式中：为流速系数，围堰的平面布置为梯形（无导流墙） ，可取 0.800.85，本设计 取；85 . 0 为行近流速，m/s，； 0 vsm A Q v/0 . 2 8 . 178 350 1 0 导 所以。m0 . 1 81 . 9 2 0 . 2 85. 081 . 9 2 2 . 4 22 z 2 2 22 0 2 2 g v g vc 综上：一期上游围堰堰顶高程。mH 5 . 180000 . 15 .179 u c.二期上游围堰高程： 由于本工程缺乏洪水资料，且为小型工程，本设计将洪水过程线简化为三角形洪水 9 过程线，洪水历时为 24h，如图 1。 图 1 简化三角形洪水过程线 调洪试算，假定一下泄流量,可以根据下式计算出滞留库容, 下泄 Q 滞 V 2/3600tQ-QV ）（ 下泄洪峰滞 并根据表 3 库容水位关系表，可内插出相应的坝轴线水位 H, 则。再根据表 4，当可以确定相应的水位 H,则。则孔口H 上 H 下泄 QQ0.01l -H 下 H 的静水头。由于本设计的行近流速较大（） ，还应考虑行近水头 下上 HHzsmv/6 . 2 0 的影响，则全水头，根据有压管中的恒定流（淹没出流）计算公式 g v HHz 2 2 01 0 下上 0 2gzAQ c 式中：为流量系数，； c R c 4 l 1 A 为过流断面，m2 ； 为全水头，m； 0 z R，为水利半径，m。 可以计算出一个。如果,则假定的下泄流量就是设计下泄流量 下泄 Q Q 下泄下泄 Q 。如果不相等则再次进行假定设计流量，经过多次试算确定最后的设计下泄流量 max Q下泄 。 max Q下泄 按初步拟定的导流底孔布置方案如表 7 参照5水力学（第四版） ，试算过程如表 8。 10 由表 8 可知两个导流底孔的布置方案试算所得的上游水位都 高于溢流堰顶高程 上 H 182.000m,所以试算所得不合理。本设计采用方案一导流底孔重新计算，考虑溢流堰的自 由溢流作用,实用堰的堰流公式如下 2 3 0s1 2 HgmBQ 式中：为侧收缩系数，考虑为无侧收缩取 1；为淹没系数，自由出流取 1；m 1 1 s s 为流量系数，低堰取 m=0.499；B 为闸门净宽，m，B=12.52=25.0；H0为堰上水头，m。 试算结果见表 9。 表 7 导流底孔（有压）参数 底方案宽(m)高(m)数目 过流断面 A(m2) 湿周 (m) 水力半径 R(m) 糙率 n 谢齐系数 C 沿程阻力 系数 12346100.600.01465.600.018 22448120.670.01466.760.018 表 8 计算过程 底孔 方案 下泄 Q （m3/s ） 滞 V (万 m3) 上 H (m) 下 H (m) 0 z (m) l (m)R4 l c 下泄 Q （m3/s ） 1292.1250.0190.6178.212.6220.21.50.774292.1 2325.25106.9186.1177.68.7220.11.50.780325.25 表 9 试算过程（考虑溢流堰作用） 底孔 方案 下泄 Q （m3/s ） 滞 V (万 m3) 上 H (m) 下 H (m) 0 z (m) l (m)R4 l c 下泄 Q （m3/s ） 1336.3858.8183.9178.65.4220.21.50.774336.39 本设计最终选定方案的导游底孔布置方案，试算结果为二期围堰，上游围堰高程 。m 9 . 18300 9 . 183H u a hH 上 2.纵向围堰高程的确定 由于本设计采用一、二期共用同一纵向围堰。为了便于施工，且更好地同坝体结合，纵 向围堰设计成平台状，即的上下游高程分别二期横向围堰的上下游高程一致。从纵向围 堰上游至下游护坦段纵向围堰堰顶高程皆为 183.900m,其余部分高程为 178.900m。 3.2.43.2.4 围堰细部设计围堰细部设计 由坝址（-）工程地质剖面图可知左岸河床较右岸低，本设计取坝轴线处左岸河 床高程为 175.500m,右岸坝轴线处河床高程为 176.700m,则坝轴线处左岸下游河床高程为 175.5-800.01=174.7m,同理坝轴线处右岸下游河床高程为 176.7-800.01=175.9m。 则各围堰建基面高程和高度如表 10。 表 10 各期围堰建基面高程和高度 建基面高程围堰堰顶高程围堰堰顶高度项目 围堰上游下游上游下游上游下游 一期横向175.500 174.700 180.500 178.700 5.0 4.0 11 二期横向176.700 175.900 183.900 178.700 7.2 2.8 纵向围堰174.000 174.000 183.900 178.700 9.9 4.7 参考6施工导流图集和3DL/T 5087-1999 各围堰堰顶宽度、迎水面坡度和背水面 坡度的确定如表 11。 表 11 各围堰截面参数 参数 围堰 宽度（m）迎水面坡率背水面坡率 上游51：2.01：1.5一期横向 围堰下游51：1.81：1.5 上游61：2.01：1.5二期横向 围堰下游61：2.01：1.5 纵向围堰 - 3.51：0（右侧）1：0.3（左侧） 注：1.横向围堰为土石围堰，纵向围堰为混凝土围堰； 2.纵向围堰堰顶宽度取 4m 是考虑纵向围堰作为溢流坝中墩隔墙，为了使二期工程同纵向围堰更 好的结合同时满足强度要求。 3.纵向围堰左侧坡率为 0.3 是指，在纵向围堰上下游处为满足纵向围堰堰体稳定，同时不影响导 流底孔的施工而加设的支墩坡率。 综合本书 3.2.23.2.4 小节施工导流建筑物的设计，可以绘制导流建筑物的横向剖 面和纵向剖面分别见图 2、图 3 和图 4。 图 2 一期导流建筑物横向剖面图 图 3 二期导流建筑物横向剖面图 12 图 4 导流建筑物上游立视图 3.2.53.2.5 工程量、造价计算工程量、造价计算 根据上面计算的围堰成果表以及地质剖面图可以初步估计确定围堰工程的工程量， 具体结果如表 13 所示： 表 12 围堰工程量计算 项目 围堰 高度 （m） 堰顶宽 度 （m） 迎水面 坡率 背水面 坡率 堰底宽 度（m） 断面面 积 （m2） 轴线长 度（m） 土方量 （m3） 一期上游5521.522.5 68.8 24.8 1702 一期下游451.81.518.2 46.4 18.8 870 二期上游7.2621.531.2 133.9 43.0 5759 二期下游2.8621.515.8 30.5 24.3 740 纵向9.93.5003.5 34.7 134.5 4660 注：1.上表中计算纵向围堰的工程量时忽略背水坡部分的工程量，但多算了下游部分的工程量，应给 予修正在原来的基础上加上 791m3，最终混凝土方量应为 5451 m3。 表 13 导流工程造价表 项目工程量单位(万元/m3)造价（万元） 横向土石围堰907121.81 纵向混凝土围堰43945925.92 建造 导游底孔528502.64 横向土石围堰90711513.61 纵向混凝土围堰3337206.67 拆除 封堵 导流底孔528804.22 合计（万元）54.88 注：1.计算工程造价时，纵向围堰同主体工程相结合的部分工程量为 2144m3,其造价由导游建筑物和 主体工程均分，故计算量为 4394 m3。 13 3.33.3 截流设计截流设计 3.3.1 截流时间 由水文资料可知，该河流枯水期为 113 月，截流时间应选择在枯水期初期或稍稍 靠前，本工程的截流时间可以选择在 10 下旬到 11 月上旬之间。本设计初步拟定截流 时间为 10 月下旬。 3.5.2 截流设计流量 由于本工程坝址处没有实测流量资料，可以参照坝址附近湖头站历年枯水期各月平 均流量表。但湖头站缺乏 10 有下旬（11 月4 月）的流量资料，考虑到本工程为小型工 程，截流相对容易，取 11 月份的平均流量进行频率分析。本设计采用适线法，选取参数 为，均值 EX=13.4m3/s,Cv=0.59,Cs=2.5Cv。计算过程见表 14，频率曲线见图 5。截流设 计流量采用重现期为 10 年月平均流量，由图 5 可知当 P=10%，。 sQ/m 9 . 23 3 设计 表 14 频率分析 年月11 月平均流量序号按大小排列频率 理论频率 Xp 5027.7127.70.040.0169.5 5114.5224.60.080.0559.3 5213.3321.90.120.154.7 5314.3421.70.160.250.4 547.45516.70.20.544.3 559.12616.10.24139.7 5615.4715.40.28235.1 5721.9815.10.32528.8 5816.19150.361023.9 5913.41014.50.42018.9 605.921114.30.443015.8 616.841213.40.484013.4 627.041313.30.525011.5 6315.01413.20.56609.84 647.641512.10.6708.34 6524.616120.64806.92 6621.7179.120.68905.34 6715.1188.750.72954.47 6812.0197.640.76983.75 6913.2207.450.8993.44 7012.1217.040.8499.53.28 718.75226.840.8899.93.04 7216.7235.920.92 731.50241.50.96 14 图 5 频率曲线 3.3.23.3.2 截流方案截流方案 本工程为小河流截流，截流方案采用立堵法进行截流，虽截流时龙口的单宽流量较 大，流速不均匀，但截流时间很短，准备工作比较简单，费用较低。 3.5.4 戗堤设计 1.下游以一期上游戗堤高程确定的原理和围堰堰顶高程确定原理为同一原理，本书为了 节约篇幅不再详列计算过程。 2.由于设计截流流量较小，可以假定，即本设计sQ/m 9 . 23 3 截 sQ/m 9 . 23Q 3 max 截下泄 认为戗堤合龙闭气后，水库水位上涨到一定高度后，最大下泄流量同来水量相等，水位 库水位保持不变。由于来水量小，可先假定上涨后的水位高程不会达到 179.000m(为无 压泄流)，可采用宽顶堰泄流公式计算 2 3 0s1 2 HgmBQ 表 15 计算结果 （m 假定 H ） （m s h ） （m 2 P ） （m 1 P ） 1 s mB（m） Q（m3/s ） 1.6610.520.9510.333823.9 所以由表 15 可计算得上游水位，取m660.177660 . 1 000.176H 上 177.700m179.000m，所以先前假定为无压泄流是正确的。 综上，各戗堤高程和高度列表见表 16。 表 16 各戗堤高程和高度 建基面高程戗堤堤顶高程戗堤高度项目 戗堤上游下游上游下游上游下游 一期戗堤175.500 174.700 177.000 176.100 1.5 1.4 二期戗堤176.700 175.900 177.700 176.400 1.0 0.2 纵向戗堤175.500 174.700 177.000 176.100 1.5 1.4 15 注：1.由于一期上下游围堰高度相差较小，填筑方量相差不大，且考虑将戗堤作为将来围堰的一部分， 为了便于施工组织，所以本设计最终决定一期戗堤高度统一取为 1.5m。 2.由于计算出的二期下游戗堤高度仅为 0.2m,考虑实际情况，取值为 0.5。即将戗堤高度填筑到 176.400m。 3. 由坝址（-）工程地质剖面图测得截流高程处的河谷宽度约为 35m，小于 80m，所 以不预先进占。根据防冲和渗透的要求以及卡车交通戗堤的设计宽度为 6 或 8m。参考相 近工程确定横向戗堤迎水面坡率为 1：2.5，背水面坡率为 1：2.0。纵向戗堤迎水面应采 用粒径较大的块石填筑，坡率为 1：1.5，背水面坡率为 1：2.0，为满足戗堤防渗要求， 在戗堤迎水面布置土工防渗膜防渗。 表 17 戗堤断面参数 项目 戗堤 高度 （m） 堤顶宽 度 （m） 迎水面 坡率 背水面 坡率 堤底宽 度（m） 断面面 积 （m2） 轴线长 度（m） 土方量 （m3） 一期横向1.562.5212.8 14.1 43.6 613 二期上游182.5212.5 10.3 43.0 441 二期下游0.562.528.3 3.6 24.3 87 纵向1.561.5211.3 12.9 134.5 1740 合计2881 注：1.由于横向戗堤成为将来围堰的一部分，所以不计算工程造价； 2.不计算纵向戗堤的造价，是因为其填筑和拆除都较容易，总造价较小。故将其考 虑为其它费用中。 3.3.33.3.3 截流材料截流材料 本工程库容小，二期上游戗堤进占过程中，滞留在水库中的水量可以忽略不计。本设计 采用立堵法，采用土工膜防渗，所以同样忽略由戗堤渗漏的流量。即本设计认为截流时 水量平衡方程为 sQQQ/m 9 . 23 3 底孔龙口设计 注：根据水利水电施工组织设计规范，河床宽度小于 80m，可以不设置龙口，不安排进 占。上式中的为截流时流速最大时，对应的从河床缺口下泄的流量。下泄流量均采 龙口 Q 用宽顶堰泄流公式计算（同 3.5.4） ，计算过程如表 18。 表 18 计算过程 项目 表格 （m 假定 H ） （m s h ） （m 2 P ） （m 1 P ） 1 s m B（m ） Q（m3/s ） 底孔1.6110.520.9510.333821.3 龙口2.111000.9010.32212.6 合计23.9 由计算成果可以推测出，当戗堤堆填至最后 1m 时，水位上涨至 177.610m177.700m 时， 河床流速达到最大值为 16 sm Q /23 . 1 11 . 2 6 . 2 A Vc 龙 式中：A 为合龙时河床过水断面面积，m2，截流水深为 2.11m,则 A=12.04=2.04 m2。 注：截流水深 2.04m 大于二期上游戗堤平均高度 1.0m，是因为本设计认为龙口处于河床主流部位， 河床高程为 175.5m，该处的实际戗堤高度为 177.700-175.500=2.2m。 参照4 水利工程施工(第五版)表 1-5，可知当截流最大流速为 1.21.3m/s，可用 50 70kg 重石块进行截流。用量为龙口体积的 2.5 倍，约为 50m3。此外，为了保证截流的顺 利进行以防突发意外，本设计考虑储备 0.25 倍计算截流填筑方量的备用料，为 721m3。 3.43.4 拦洪度汛拦洪度汛 本工程混凝土坝拦洪库容 V=0.02347 亿 m30.1 亿 m3,对应的坝体施工期临时度汛洪 水标准为 2010 年，即 P=5%10%，以 P=10%设计查工程资料，对应的，mQ2620 max 查 ZQ 曲线知，坝前临时度汛设计洪水水位 h=186.700m,该坝 4 级永久性挡水建筑物安 全加高 =0.3m,则坝体拦洪度汛坝高程为 H=h+=186.7000+0.3=187.000m。 3.53.5 封堵蓄水封堵蓄水 3.5.1 封堵时间 因为所给的资料中缺少坝址处各月的月平均流量。故取开始来水期月份 5 月进行封 堵导流隧洞进行蓄水。 3.5.2 封堵方式 导流泄水建筑物仅采用导流孔，封堵时应用混凝土全部封堵。由于缺少水文资料， 本设计封堵蓄水所用闸门只能凭借经验设置一门为 2m3m 的钢板闸门，厚度为 10cm。 四个导游底孔共用一封堵闸门。 3.63.6 施工总进度计划施工总进度计划表表 表 19 施工总进度表 工程项目工程量单位劳力总劳力/ 工日 施工人 数 施工时 间/天 备注/施 工期 1 场内外交通 3km 5000 工日 /km 1500030050 2 施工临时桥 梁 1 座 2000040050 施工期的准备 3 临时生活建 5510m2 3 工日/m2 1653040042 17 筑 4 仓库辅助企 业 3000m2 4 工日/m2 1200040030 5 砂石料开采 73000 m3 1.5 工日 /m3 109500400274 6 风水电系统石方 1000 方， 砼 500 方 1000020050 500501 隧洞开挖 14406.9m3 2.24 工日 /m3 32271.5 70011 2 河流截流 3000m3 1.55 工日 /m3 465011001 3 上游围堰施 工 25114m3 1.55 工日 /m3 3892750078 导 流 工 程 4 下游围堰施 工 2950 m3 1.55 工日 /m3 457310046 300461 土石方开挖 23540 m3 1.18 工日 /m3 27777 40035 2 固结灌浆 2090m 1.44 工日 /m 301010030 3 帷幕灌浆 1500m 3.32 工日 /m 498010050 400174 大坝的浇筑 33000 m3 1.33 工日 /m3 44000 300124 300125 围堰拆除 31064m3 1.25 工日 /m3 38830 70051 拦 河 坝 工 程 6 导流隧洞封 堵 283.6m3 2 工日/m3 567.21006 1 进出口明挖 2705 m3 0.47 工日 /m3 12727018 2 混凝土 1007 m3 2.22 工日 /m3 223613018 40060 900100 3 隧洞洞挖 117850 m3 3.82 工日 /m3 450187 1100306 4 衬砌 13871 m3 4.87 工日 /m3 67552145466 引 水 系 统 5 隧洞固结灌 浆 5876 m 1.12 工日 /m 658115439 18 6 隧洞回填灌 浆 4589 m2 0.4 工日 /m2 18364459 7 调压井明挖 3274 m3 0.47 工日 /m3 153910016 8 井挖石方 4728 m3 2.44 工日 /m3 1153630039 9 调压井衬砌 1775 m3 3.7 工日 /m3 656810066 10 固结灌浆 612 m 1.12 工日 /m 6851069 11 高压挖石方 5801 m3 3.82 工日 /m3 2216030074 12 高压井挖石 方 834 m3 2.44 工日 /m3 203510020 13 衬砌 2868 m3 3.7 工日 /m3 1061220053 14 固结灌浆 2295 m 1.12 工日 /m 25705052 15 回填灌浆 1547 m2 0.4 工日 /m2 6191157 16 接触灌浆 924 m2 0.2 工日 /m2 185447 17 砼桥预制吊 桥 1600 m3 16 工日 /m3 25600200128 18 刚管制作安 装 650t500010050 19 高压管钢板 衬砌 800t600010060 1 土石方明挖 17101 m3 0.47 工日 /m3 803730027 2 下部混凝土 浇筑 5722 m3 3.26 工日 /m3 1865430063 3 上部混凝土 浇筑 989 m3 4.49 工日 /m3 444130015 4 固结灌浆 436 m 1.44 工日 /m 6282230 5 帷幕 706 m 3.32 工日 /m 23447830 厂 房 和 开 关 站 6 浆砌块石 3801 m3 2.45 工日 /m3 931220047 19 7 石渣回填 7806 m3 1.17 工日 /m3 913320046 8 厂房钢结构 10000100100 9 机电设备安 装 20000200100 10 开关站设备 10000100100 11 永久房屋建 筑 4500 m3 12 工日 /m3 54000500108 清 理 和 结 束 工 作 1500050030 总和 1168938733 说明： 1. 本次工程共安排施工人员 1000-2000 人，根据不同时期要求安排。 2. 工程按照要求首先完成的是施工准备工作的施工，施工人数为 1100 人。 3. 在施工准备工作完成后，进行导流隧洞、河流截流和上游围堰施工，根据要求增加整体施工 人数为 1500 人。 4. 在引水隧洞的施工期，因为工程量的增加，根据要求增加整体施工人数为 1800 人。 5. 在永久房屋和清理工作，因为工程量的减少，施工人数为 500 人。 6. 根据以上的工期计算，最后确定整个施工时间为 733 天。另因为部分不可抗拒的因素的影响， 实际的施工期为 2 年到 3 年之间。 4.4.结论结论 4.14.1 成果评价成果评价 本设计主要为施工导流部分的设计。由于设计人员能力有限并且缺乏设计经验，虽然设 计过程中参照许多工程实例和文献，做为小型工程的初步设计尚有一定参考价值，但本 设计的成果可靠性仍然较低。下一设计阶段中，对于以下几点应加深考虑，补充必要的 设计资料，谨慎设计： 1.由于时间较紧，所以本设计中对于二期围堰堰顶高程的确定中，关于泄流公式中的参 数选取过于粗糙。 2.在导流建筑物的工程量计算中，对于地形、地质因素考虑不足，工程量的估算过于简 略。其次，对于填筑单方造价的取值依据不足，严重影响工程造价的估算以及方案的选 取。 3.缺少方案比较分析。 4.由于水文资料不足，对于截流设计流量的选择可能存在较大差错，虽然对戗堤高程不 20 起控制作用，但可能会影响到对截流材料重量的要求。 5.施工进度计划，考虑的各方面影响因素不足。 4.24.2 课设感受课设感受 通为期近两周的施工组织课程设计我最大的感受就是，在设计中前期的熟悉工程各 方面的资料十分重要。如果一味的讲求快，往往事得其反。很有可能在你设计到中间的 某一处时，发现导流建筑物的设计结果同大坝的设计结果相冲突，设计报告中前后内容 有矛盾等等。所以不能一味求快，而要讲究效率。 其次，查阅资料的能力也非常重要，在庞杂的设计规范中要找到同自己设计内容相 匹配的规定不是一件容易的事情，没有一定的耐心和细心往，靠的只能是运气。 再者，要想完成一份优秀的施工组织设计人员不仅要有丰富的设计经验，并且还应 培养良好的逻辑思维和组织安排能力，还有一定的社会经验也是必要的。 参考书目参考书目 1 中华人民共和国水利部. SL252-2000 水利水电工程等级划分及洪水标准. 北京：中国水利水电 出版社，2000. 2 中华人民共和国水利部. SL303-2004 水利水电施工组织设计规范. 北京：中国水利水电出版社， 2004. 3 中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T 5087-1999 水利水电工程围堰设计导则. 北京：中 国电力出版社，1999. 4 袁光裕、胡志根. 水利工程施工(第五版) . 北京：中国水利水电出版社，2009. 5 吴持恭. 水力学(第四版). 北京：高等教育出版社，2008. 6 成都科学技术大学水利水电施工导流图集编写组，施工导流图集. 北京：水利出版社， 1982.