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水利工程施工课堂笔记作者：祁涛班级：水利07-1班水利工程施工发电航运旅游养殖工程防水建筑物（坝）泄水建筑物（溢洪道、溢流堰、溢流坝、泄水孔、泄水隧洞）发电建筑物（电站、变电设施建筑、辅助建筑物）通航建筑物（船闸）其他建筑物（鱼道、过木）输水工程控制工程渠道管道其他建筑物渡槽倒虹吸坝闸输水发电其他（生态、水资源利用）抗洪灾防旱灾（防涝）水利 清水质 惜水源（资源） 综合利用 谐生态 枢纽工程（综合工程）渠系工程综合利用工程枢纽工程渠系工程综合利用工程实施（建设）规划立项（项目建议书）可行性研究勘测设计施工竣工验收试运行后评价国民经济评价（五年计划）流域规划工程项目规划技术上可行性经济上合理性投资效益型生态和谐型天（气象、气候条件）地（地质、地形、其他）人社会（人文、经济水平、环境等）财（投资计算、资金筹措、投资计划）物施工技术施工机械设备施工组织设计施工管理水流控制基础处理工程土石坝工程（土方工程）爆破工程混凝土坝工程地下建筑工程施工组织施工管理工程施工绪论课程性质：专业课水利工程施工：在总结国内外水利水电建设先进经验的基础上，从施工机械、施工技术、施工组织与管理等多方面，研究多、快、好、省地进行水利水电建设基本规律并加以应用的一门学科。课程特征： 实践性（生产实习） 综合性施工组织设计：指导施工的技术经济文件1、水利工程施工的任务和特点 任务： 编制施工组织设计（满足工程施工的约束条件） 快、好、省、安全地完成工程施工投资质量进度 研究、实验与创新（大中型复杂工程） 特点： 条件复杂（约束因素多）功能多规模大交叉作业多 关系重大 技术制约多2、成就与展望（略）3、水利工程组织与管理的基本原则 执行法律、法规和规程与规范（守法） 按基本建设程序办事，尊重规律（尊规） 综合协调、统筹安排 科学管理 合理推广新技术、新材料、新工艺和新设备4、本课程的内容和特点（略）第一章 施工水流控制施工导流： 整个施工过程中的水流控制，创造干地施工条件水流控制的手段：做好设计知彼知己：技术措施工程条件社会经济条件临时建筑物分段围堰法全段围堰法淹没基坑法隧洞导流明渠导流涵管导流坝体底孔导流缺口导流组合导流可以一种方式，也可以组合方式进行导流三段二期三段三期将电厂引水隧洞与施工导流隧洞结合起来 “导、截、拦、蓄、泄” 研究水流控制条件 选择导流标准，制定导流方案 导流建筑物设计（建筑物形式的选择、建筑物结构设计）1.1 施工导流方式与泄水建筑物 导流方式 基本方式，与之配合的方式：围堰：临时当水建筑物基坑：工程施工前期用以进行基础工程施工的场地 “坑”1.1.1 分段围堰法 是工程中大量采用的常见的导流方式。 定义：用围堰将水工建筑物分段、分期维护起来进行施工的方法。 二段二期导流法（最常用） 前期：利用原河床导流 后期：利用其他方式分段分期宽河床（U型河床）有通航要求有纵向围堰与水流方向垂直：横向围堰与水流方向一致：纵向围堰上游横向围堰下游横向围堰1. 尽量利用可利用的资源2. 底孔导流3. 坝体预留缺口（砼坝）4. 其他形式隧洞明渠 特点 围堰纵向围堰位置的确定：a. 河床束窄程度（束窄率） K=A2 / A1 100% 式中：A2 为围堰和基坑所占的过水面积，m2 A1 为原河床的过水面积，m2国内外一些工程K值的取值范围约在 40%-70%之间。b. 束窄段河床的平均流速VcVc = Q / *（A1 A2） 式中：Q ：导流设计标准，取决于导流标准 ：侧收缩系数，单侧收缩时采用0.95；两侧收缩时采用0.90。条件：Vc V冲 c. 壅高值Z Z= Vc2 / 2g2 V02 /2g 式中：流速系数，取决于围堰平面布置形式 适用 河床宽、流量大、工期长、有通航的工程 导流形式前期：利用原河床（束窄以后） 后期：1.1.2 全段围堰法 定义：在河床主体工程的上下游各建一道断流围堰，将水流导入河床外其他临时或永久泄水道下泄。 创造永久建筑物平地施工的方法。 特征：窄河床（山区河流、V型河谷） 一次拦断水流 大湖泊出口处或小流量时，只筑上游围堰 适用：窄河床、小流量、短工期、无通航的河流隧洞导流明渠导流若有永久隧洞可利用，则用之新开导流隧洞泄洪隧洞（水位限制、讯水位）引水发电隧洞（水位限制）永久隧洞导流隧洞进水高程是矛盾，利用“龙抬头”方式解决这个问题P13、图1-9隧洞的过水能力决定洞的截面取决于导流标准平面布置1、 隧洞进出口应与上下游水流平顺连接，与河道主流夹角以30左右为宜2、 隧洞最好布置成直线，若有弯道，其转弯半径以大于5b（b为洞宽）为宜3、 隧洞进出口与上下游围堰之间要有适当距离，一般宜大于50m（防隧洞进出口水流冲刷围堰的迎水面） 导流形式： 河床外临时或永久水道隧洞导流 永久隧洞 新开隧洞明渠导流若有永久明渠利用，则用之新开挖明渠1、过水断面取决于导流标准Q导流设计流量 A=Q / V 经济流速非冲刷流速取较小值V2、断面形式梯形平原区河道矩形需要岸坡保护3、平面布置1、 明渠进出口应与上下游水流平顺衔接，与河道主流夹角以30左右为宜2、 为保水流通畅，明渠转弯半径应大于5b（渠底宽度）3、 明渠进出口与上下游围堰之间要有适当的距离，一般以50m100m为宜4、 为减少渠中水流向基坑内入渗，明渠水面到基坑水面之间的最短距离宜大于（2.53.0）H （H为明渠水面与基坑水面的高差，以m计）枯水季，水量很少或无汛期，水量很大辅助方式：淹没基坑法导流山区河流、水位变幅很大其他方式： 底孔导流 坝体缺口导流 涵管导流1.2 围堰工程1.2.1 概述 概念 围堰是导流工程中的临时挡水建筑物，用来维护基坑，保证水工建筑能在干地施工。 分类按围堰所处位置按围堰所用材料横向围堰纵向围堰上游横向围堰下游横向围堰土石围堰（设计类似土石坝）应用广泛混凝土围堰（设计类似混凝土坝）钢板桩格型围堰（主要用于纵向围堰）如葛洲坝工程草土围堰要素断面尺寸各构造之间的协调不过水土石围堰（工程中使用最多的方式） 结构形式（类似于土石坝）（a）斜墙式（b）斜墙带水平铺盖式（c）垂直防渗墙式（d）帷幕灌浆式过水土石围堰（特殊情况下使用） 结构形式（类似于土石坝）关键在于过水的处理 混凝土板护面过水土石围堰加筋过水土石围堰：混凝土网护面现浇预制 要求 （1）具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度 （2）就地取材，造价便宜，构造简单，修建、拆除方便（经济、简便、易拆） （3）围堰的布置，应力求使水流平顺，不发生严重的局部冲刷 （4）围堰接头、与岸坡连接处要可靠，避免因集中渗漏等破坏作用而引起围堰失事 （5）必要时应设置抵抗冰棱、船筏冲击破坏的设施1.2.2 围堰的基本类型及构造 1、土石围堰 2、混凝土围堰 适用：全段围堰法且工期长拱形混凝土围堰（适用条件、结构形式类似于拱坝，用于岸坡陡峻、岩石坚实的山区河流）重力式砼围堰 （适用条件、结构形式类似于重力坝）分段围堰中通常用于做纵向围堰，因断面小利于基坑布置利于原河床导流挡水高度有限工期较短使用特征3、钢板桩格型围堰 一般多用作纵向围堰用 钢板桩格体形式：形成钢板桩格体（桩的外形）施工工艺：工艺流程图 教材P22 图1-23（a） 定位、打设模架支柱（b） 模架就位（c） 安插钢板桩（d） 打设钢板桩（e） 填充料渣（f） 取出模架及支柱，填充料渣至设计高程 特点（a） 钢板桩可以回收（b） 占地面积小（c） 挡高水头4、草土围堰 一种传统古老的围堰形式 结构特征：草土混合 施工特征：捆草法修建 施工工艺：一层草，压一层土，草土相间施工，直至设计高程基本要求1. 围出可以施工的范围2. 尽可能便于导流3. 和工程的进展相适应布置分段围堰法横向围堰纵向围堰 以永久建筑物外边线为界，向外留有施工场地。主体工程轮廓与围堰坡址距离大于2030m 尽可能与水流方向垂直堰址与永久建筑物轮廓距离，一般不大于2m全段围堰法 注意围堰坡址与永久建筑物轮廓距离大于2030m1.2.3 围堰的平面布置与堰顶高程1、围堰平面布置2、堰顶高程 下游围堰堰顶高程： Hd = hd + ha + 式中：Hd 为下游围堰堰顶高程； hd 为下游水位高出 ha 为波浪爬高 为围堰的安全超高 上游围堰堰顶高程： Hu = Hd + Z = hd + ha + + Z 纵向围堰 顶面往往作成阶梯形或倾斜状，其上游和下游分别与上游围堰和下游围堰顶同高。接头与岸坡的接头：类似于土石坝、砼坝围堰与围堰之间接头：用刺墙连接 做合适的护底抛石护底钢筋笼护底柴排护底 使水流平顺 做导流墙（纵向围堰两端）初期导流标准坝体拦洪度汛标准孔洞封堵标准一般包括1.2.4 围堰的防渗、接头和防冲 1、围堰的防渗 土石围堰（类似于土石坝） 混凝土围堰（类似于砼坝） 2、围堰的接头处理 3、围堰的防冲 4、围堰的拆除 土石围堰一般可用挖土机械或爆破等方法拆除。 草土围堰的拆除比较容易，一般水上部分用人工拆除，水下部分可在堰体开挖缺口，让其过水冲毁或爆破法炸除。 钢板桩格型围堰的围堰，首先要用抓斗或吸石器将填料清除，然后用拔桩机拔出钢板桩。 混凝土围堰的拆除，一般只能用爆破法拆除，但应注意，必须使主体建筑物或其他设施不受爆破危害。1.3 导流设计流量 概念：依据导流标准确定的，作为导流建筑物设计主要依据的流量。1.3.1 导流标准 定义：选择导流设计流量进行导流设计的标准。 在水流控制过程中，标准是变化的。 考虑保护对象实施后果使用年限工程规模恰到好处能完成导流标准依标准建造的过程结构简单，使用可靠经济导流时段划分的影响因素河流的水文特征水工建筑物的布置和形式导流方案施工进度基坑不过水允许基坑过水时段划分时根据挡水情况标准选择时以水文年为时段（根据工程进展来确定）过水期（汛期） 标准要确定不过水期（枯、平水期） 按平水期导流标准来确定 标准的选择（具体标准查规范） 应用 留有一定的安全裕度，尤其是对大中工程风险分析（可靠度分析） R = f（Zu Hu）1.3.2 导流时段 一般地，水流控制过程中，一个时段一个标准 1）分段围堰法一般划分三个时段： 第一时段，河水由束窄河床过流（初期导流） 第二时段，河水外导（导流隧洞、导流明渠、底孔等） 第三时段，坝体全面抬升，底孔封堵时段 2）全段围堰法1231导流建筑物费用曲线2基坑淹没损失费用曲线3导流总费用曲线注：选择经济流量最佳Q经济选择时的影响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、施工方法及施工现场布置实例：教材P341.3.3 导流设计流量定义：根据所选择的导流标准（洪水重现期）来计算推求的流量。 根据所选择的标准在导流方式上作经济比较1.4 导流方案 定义：施工水流控制过程中，不同导流时段、不同导流方式的有机组合。 选择导流方案时，要科学、合理、经济 1.5 截流工程几个概念： 截流：截断水流，使水流改变流向的过程 戗堤：未完建的围堰 龙口：河流中戗堤占据后留下的过水口 进占：戗堤修筑的延伸工作截流的过程： 戗堤修筑（修建） 进占 合龙（闭合龙口）1.5.1 截流方式 闭合龙口的过程。基本方法：“立堵法”和“平堵法” 立堵法截流 定义：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。 特点：施工简单、费用较低、对截流材料要求高一些 适用：大流量、基或覆盖层较薄的岩基河床 平堵法截流 定义：事先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、逐层抛填截流材料，直至戗堤高出水面为止。 特点：（1）架设浮桥或栈桥 （2）费用较高 （3）截流难度相对较小 适用：较为广泛 组合截流法（立平堵法）1.5.2 截流日期及截流流量 截流日期 考虑因素：（1）截流后完成后续工程需要时间 （2）对河流综合利用影响最小 （3）不要在流冰期进行 日期：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（为后续工作准备时间）。后期工作闭气（龙口防渗）围堰完建基坑排水永久建筑物修建基底处理修建基础P = 10% 20%枯水期初月旬平均流量 截流流量 选择截流标准（洪水重现期）1.5.3 龙口位置和宽度 位置 影响技术要求：（1）龙口应设置在河床主流部位，方向力求与主流顺直 （2）龙口应选择在耐冲河床上 （3）龙口附近应有较宽阔的场地 河流主流与主流方向一致 宽度 影响因素：（1）单宽流量（不致引起冲刷） （2）综合利用（如通航）1.5.4 截流水力计算与Q2相关单宽流量q落差z流速v Vmax D径（化引直径）龙口各水力参数 水量平衡方程： Qv = Q1 + Q2 Q1、Q2在截流过程中是变化的 掌握Q2的变化对q、z、v的影响1.5.5 截流材料和备料量 截流材料尺寸 影响尺寸的要素：龙口流速 流速与材料尺寸的关系：v = f（D） 材料类型（a） 混凝土六面体（b） 混凝土四面体（c） 混凝土四脚体（d） 钢筋混凝土构架 用量 备料量通常按设计的戗堤体积在增加一定裕度。1.6 拦洪度汛核心问题：拦洪高程、度汛措施1.6.1 坝体拦洪标准 关键：坝体拦洪高程一、分段围堰法确定拦洪标准时考虑：若泄水能力够大，对拦洪没要求，靠围堰挡水若泄水能力有限，靠坝体挡水，则要定拦洪标准先期工程泄流条件（a）砼坝预留缺口度汛（缺口尺寸，并有适当的余地）临时断面挡水，要论证（可行的、经济的、安全的）（b）土石坝降低溢洪道高程设置临时溢洪道 做好坝面保护用临时断面挡水123封堵日期发电日期发电水位水库蓄水高程m历时（月）1水库蓄水高程与历时关系曲线2导流泄水建筑物封堵后坝体度汛水库蓄水高程与历时关系曲线3坝体全线浇筑高程过程线注：选择经济流量最佳 确定拦洪标准（洪水重现期）调洪演算 求得拦洪高程二、全段围堰法一般地，以略大于导流标准的要求定洪水重现期 求得拦洪高程三、拦洪高程的有关问题 洪水来临前，坝体浇筑高度已超出拦洪高程，则 汛期工作：坝体防渗，有应急措施 洪水来临前，坝体浇筑高度未达到拦洪高程 要有度汛措施 1.7 封堵蓄水 蓄水要解决的主要问题：蓄水计划、封堵底孔1.7.1 蓄水计划砼坝：接缝灌浆土石坝：切实防渗闸门临时措施后，做堵头砼塞，堵住洞口（其最小长度，由极限平衡条件得出）金属闸门钢筋砼叠梁（永久堵住，传统方法）1）1水库蓄水高程与历时关系曲线：来自水库容积与水位关系2）2导流泄水建筑物封堵后坝体度汛水库蓄水高程与历时关系曲线：考虑坝体挡水后水库容积与水位关系3）3施工建筑曲线（坝体全线浇筑进度曲线）：取决于进度安排注意： 确定封堵日期（Td）后，为保证蓄水，坝体防渗 工程进度要有保障 曲线3应包络曲线2，不然则有漫坝可能性。1.7.2 封堵技术 封堵：临时泄水建筑物（隧洞、涵管、底孔） 封堵日期：即蓄水日期。 技术标准（设计流量） 标准：取封堵时段5 10年洪水重现期月或旬平均流量 封堵技术1.8 基坑排水 分为“初期排水”和“经常性排水”1.8.1 初期排水 水量 Q =（23）V / T Q：初期排水流量 m3/s T：初期排水时间 s V：基坑排水体积由Q 确定排水设备数量 注意：T的确定 水位下降速度（尤其是土石围堰） 设备（水泵） 数量：取决于排水流量布置在围堰上在临时设施上（大基坑、水很多）布置永久建筑物施工期永久建筑物施工后）布置基坑周边1.8.2 经常性排水 水量经常性排水的排水量包括围堰和基坑的渗水、降水、地层含水、基岩冲洗及混凝土养护弃水等。Q经 = Q渗 + Q降 + Q地 + Q清洗 + Q砼养护 设备 数量：取决于排水流量1.8.3 人工降低地下水位 当Q经Q渗时，地下水位很高时采用 沿海地区很平常方法：1）管井法：纯重力作用排水管井法降低地下水位时，在基坑周围布置一系列管井，管井中放入水泵的吸水管，地下水在重力作用下流入井中，被水泵抽走。2）井点法：重力作用排水外，还附有真空或电渗排水的作用。 把井水管和水泵的吸水管合二为一，简化了井的构造，便于施工。以药包为中心，作用影响范围划分为压缩圈（粉碎圈）抛掷圈松动圈震动圈各圈之界，一般无明显界限漏斗参数药包中心至临空面的最短距离，即最小抵抗线W漏斗底半径r爆破破坏半径R可见深度P抛掷距离LRWrrLL爆破漏斗示意图L / a4，为集中药包L / a4，为延长药包第二章 爆破工程2.1 爆破原理及药量计算2.1.1 爆破作用原理1、爆破的定义 引爆炸药，炸药在起爆能作用下，瞬时发生化学分解，产生高温、高压破坏介质的过程。2、无限介质中的爆破3、有限介质中的爆破 有限介质，必有临空面 爆破作用，形成爆破漏斗爆破作用指数： n = r / w以此对爆破进行分类：（1）当n = 1即r = w 时，称为标准抛掷爆破（2）当n 1即r w 时，称为加强抛掷爆破（3）当0.75n 1时，称为减弱抛掷爆破（4）当n 0.75时，称为松动爆破4、药包种类和装药量计算 药包的种类 药包长边L和短边a的比值分类 药包量计算 单个集中药包：Q = KW3f(n) K为规定条件下标准抛掷爆破的单位耗药量kg/m3 延长药包：Q = qV q为钻孔爆破条件下的单位耗药量kg/m32.2 爆破的基本方法 分为孔眼、洞室、药壶爆破，另有特殊爆破：光面爆破、预裂爆破、定向爆破2.2.1 孔眼爆破（钻孔爆破） 前提钻孔（设备） 分类浅孔爆破孔径75mm孔深5m适用性广，生产效率低深孔爆破孔径75mm孔深5m孔眼布置充分利用天然临空面通常阶梯形布置（充分利用临空面）炮孔与岩石节理面正交爆破参数 最小抵抗线W 阶梯台阶高度H 炮孔深度L 炮孔间距a 炮孔排距b 堵塞长度L1 爆破药量Q浅孔：Wp = Kw*d深孔：Wd = HDd / 150浅孔：H =（1.22.0）W深孔：根据掌子面情况综合确定，一般取值略大于浅孔浅孔：L = Kl*H=（0.851.15）H深孔：L =（H+H）/Sin，式中H为超钻深度，为钻孔倾斜角浅孔：a = Ka*Wp =（1.02.0）W，与起爆方式和最小抵抗线有关深孔：a =（1.02.0）W浅孔：b = a*Sin60=0.87a深孔：b = a*Sin60=0.87a浅孔：LminL/2深孔：LminWd浅孔：Q = q*a*W*H深孔：前排Q = q*a*Wd*H后排Q = q*a*b*H分深孔、浅孔两种 设计关键问题：孔眼布置、参数设置药包空穴爆炸偶极子原理 改善深孔爆破效果的技术措施（1）合理利用或创造人工自由面（2）改善装药结构（3）优化起爆网路（4）利用微差挤压爆破（5）保证堵塞长度和堵塞质量2.2.2 洞室爆破 定义：洞室爆破又称大爆炸，其药室是专门开挖的洞室，药室用平洞或竖井相连，装药后按要求将平洞或竖井堵塞。 分类 洞室爆破大体上可分为松动爆破、抛掷爆破和定向爆破。 特点： （1）一次爆落方量大，有利于加快施工进度。 （2）需要的凿岩机械设备简单 （3）节省劳动力，爆破效率高 （4）导洞、药室的开挖受气候影响小，但开挖条件差 （5）爆破后块度不均，大块率高 （6）爆破振动、空气冲击波等爆破公害严重 适用条件 （1）挖方量大而集中，并需在短期内发挥效益的工程。 （2）山势陡峻，不利于钻孔爆破安全施工的场合 （3）定向爆破筑坝2.3 特种爆破2.3.1 定向爆破BA 原理 无限介质中，爆炸偶极子原理。 定向爆破是洞室爆破的一种特殊形式，不仅要求岩土破碎、松动，而且应抛掷堆积成具有一定形状和尺寸的堆积体。 定向爆破筑坝 定向爆破筑坝是利用陡峻的岸坡布药，定向松动崩塌或抛掷爆落岩石至预定位置，拦断河道，然后通过人工修整达到坝体设计轮廓的筑坝技术。 适用条件： 地形上要求河谷狭窄，岸坡陡峻（通常在40 以上），山高山厚应为设计坝高的2倍以上。2.3.2 预裂爆破和光面爆破预裂爆破，就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包，形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝，再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破，保证保留岩体免遭破坏。光面爆破，是先爆出主体开挖部位的掩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸出，形成一个平整的开挖面。预裂爆破，一种控制设计边线的爆破。光面爆破，主要用在隧洞开挖爆破中。2.3.3 岩塞爆破岩塞爆破是一种水下控制爆破。在已建水库或天然湖泊中，若拟通过引水隧洞或泄洪洞达到取水、发电、灌溉、泄洪和放空水库或湖泊等目的，为避免隧洞进水口修建时在深水中修建围堰，采用岩塞爆破是一种经济而有效的方法。施工时，先从隧洞出口逆水流向开挖，待掌子面到达水库或湖泊的岸坡或底部附近时，预留一定厚度的岩塞，待隧洞和进口控制闸门井全部完建后，再一次将岩塞炸除，使隧洞和水库或湖泊连通。2.3.4 岩石高边坡爆破主要是“开挖”，不影响其他固有岩石特性。钻孔爆破是岩石高边坡开挖的主要手段。“三定”“四减”定向定距定量减震减冲减飞减声2.3.5 拆除爆破围堰和岩坎拆除爆破实现“三定”和“四减”控制2.4 爆破器材与起爆方法2.4.1 炸药和起爆药材一、炸药 常用的工业炸药：（1）TNT（三硝基甲苯）（2）胶质炸药（硝化甘油炸药）（3）铵梯炸药（4）铵油炸药（5）浆状炸药（6）乳化炸药 炸药的性能指标（可能考或其中某一指标定义）（1）威力。 代表炸药的做功能力，分别以爆力和猛度表示。 爆力：又称静力威力，用定量炸药炸开规定尺寸铅柱体内空腔的容积（ml）来衡量，它表征炸药炸胀介质的能力。猛度：又称动力威力，用定量炸药炸塌规定尺寸铅柱体的高度（mm）来表示，它表征炸药粉碎介质的能力。（2）敏感度炸药起爆的难易程度。（3）氧平衡反应炸药含氧量和氧化反应程度的指标。若含氧量大于需氧量，生成有毒的NO2，称正氧平衡若含氧量不足，生成有毒的CO，称负氧平衡从充分发挥炸药化学反应的放热能力和有利于安全的角度出发，炸药最好是零氧平衡。考虑到炸药包装材料的需氧量，炸药通常配制成微量的正氧平衡。（4）安定性炸药在长期贮存中保持自身性质稳定不变的能力。包括物理安定性和化学安定性。（5）殉爆距离炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离。（6）最佳密度炸药能获得最大爆破效果时的密度。二、起爆器材（1）雷管（2）导火索（3）导爆索（4）导爆管（5）导爆雷管2.4.2 起爆方式和起爆网路一、起爆方式 （1）火花起爆：用导火索和火雷管引爆炸药。 （2）电力起爆：用于大爆炸二、爆破网路 电工学里各种联结方法灵活运用2.5 爆破安全控制不安全因素飞石地震波空气冲击波有害气体爆破公害岩基软基（包括土基与砂砾石地基）开挖、加固先岸坡后基底先表层后深层一般钻孔浆液灌注工艺过程概念要素关键在于：安全距离瞎炮及其处理：瞎炮：引爆后未能爆炸的药包。处理：查明原因，采取针对性的措施，须安全引爆。第三章 基础工程处理水工建筑物的基础有两类：3.1 基础开挖 水工各类建筑物对基础的要求： （1）足够的强度（2）足够的整体性、均一性（3）足够的抗渗性（4）足够的耐久性 开挖处理 要解决的主要问题： （1）及时排除基坑积水、渗水、地下水（排水）（2）合理安排开挖程序，保证施工安全（3）统盘规划运输路线，组织好出渣运输（4）正确选择开挖方法，保证开挖质量（5）合理组织弃渣堆放，注意弃渣的3.2 岩石基础灌浆 基岩灌浆 就是将某种具有流动性和胶凝性的浆液，按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压入岩层的孔（裂）隙中，经过硬化胶结后，形成结石，以提高基岩的强度与整体性，改善基岩的抗渗性。 基岩灌浆的分类按需达目的划分帷幕灌浆：形成防渗帷幕（防渗）固结灌浆：提高整体性和强度（增强）接触灌浆：形成整体，提高抗滑稳定性（增稳）按浆液材料划分水泥灌浆：一定配比的水泥浆液，最普通、效果好、成本低水泥黏土浆：成本低、结石效果欠佳，多用于防渗灌浆化学灌浆：成本高，特殊情形下使用，且用于增强（固结灌浆）施工准备钻孔冲洗压水实验灌浆质检浆液准备确保孔深、孔向、孔位符合设计要求力求孔径上下均一，孔壁平顺钻进过程中产生的岩粉细屑较少要求 灌浆工艺 以水泥浆为例1）框图2）技术要求 施工准备：场地、人员、机械、材料、有设计文件 钻孔：机械成孔 钻孔检查：按规范要求（偏差值在规定范围内） 注意：帷幕灌浆，要保证帷幕的完整性 冲洗冲洗岩石细屑裂隙充填物便于灌浆单孔冲洗群孔冲洗方法先固结后帷幕多排帷幕，先下游，后上游，在中间单排孔：先钻灌第序孔，然后依次钻灌第、第序孔，如有必要再钻灌第序孔。序注意：高压水冲洗，压力不宜过大 压水试验 目的：为灌浆提供参数，确定岩层的渗透特性 原理：在一定的水头压力下，通过钻孔将水压入到孔壁四周的裂隙中，根据压入的水量和压水的时间，计算出代表岩层渗透特性的技术参数。 透水率q：指在单位时间内，通过单位长度试验孔段，在单位压力作用下所压入的水量。 q = Q / PL 式中：q为地层的透水率，Lu（吕荣） Q为单位时间内试验段的注水总量，L/min P为作用于试验段内的全压力，MPa L为压水试验段的长度，m 灌浆1灌浆的次序基岩的钻孔与灌浆应遵循分序加密的原则进行。2灌浆的方式有纯压式和循环式两种。两者互补。纯压式灌浆：定义：一次将浆液压入钻孔，并扩散到岩层裂隙中。灌浆过程中，浆液从灌浆机向钻孔流动，不再返回。特点：优点：设备简单，操作方便缺点：浆液流动速度较慢，容易沉淀，造成管路与岩层裂隙的堵塞，影响浆液扩散。适用于吸浆量大、有大裂隙存在、孔深不超过12 15 m的情况。循环式灌浆：定义：灌浆机把浆液压入钻孔后，浆液一部分被压入岩层裂隙中，另一部分由回浆管返回拌浆筒中。按同一钻孔内钻灌顺序全孔一次钻灌全孔分段钻灌将灌浆孔一次钻到全深，并沿全孔进行灌浆。这种方法施工简便，多用于孔深不超过6m、地质条件良好、基岩比较完整的情况。1） 自上而下分段钻灌法：适宜于基岩节理破碎，质量易保证2） 自下而上分段钻灌法：一般多用于在岩层比较完整或基岩上部已有足够压重，不致引起地面抬动的情况。3） 综合钻灌法：和的结合，适用性很强4） 孔口封闭灌浆法压力控制一次升压法：适用于透水性不大，裂隙不甚发育，岩层比较坚硬完整的地方分级升压法三级升压法：0.4P 0.7P P特点：1）可使浆液保持流动状态，减少浆液沉淀 2）可根据进浆和回浆浆液比重的差别，来了解岩层的吸收情况，并作为判定灌浆结束的一个条件。3灌浆的方法4灌浆压力 灌浆压力通常是指作用在灌浆中部的压力，由下式来确定 P = P1 + P2 Pf 式中：P为灌浆压力，MPa；P1为灌浆管路中压力表的指示压力，MPa P2为计入地下水影响以后的浆液自重压力，浆液的密度按最大值计算，MPa Pf为浆液在管路中流动时的压力损失，MPa 计算Pf时，如压力表设在孔口进浆管上（纯压式灌浆），则按浆液在孔内进浆管中流动时的压力损失进行计算，在公式中取负号。当压力表安设在孔口回浆管上（循环式灌浆），则按浆液在孔内环形截面回浆管中流动时的压力损失进行计算，在公式中取正号。 确定灌浆压力的原则：在不致破坏基础和坝体的前提下，尽可能采用比较高的压力。5灌浆压力和浆液稠度的控制 浆液控制：先稀后浓的原则，水灰比一般可采用七个比级6灌浆的结束条件与封孔 灌浆的结束条件，一般用两个指标来控制： 一个是残余吸浆量，又称最终吸浆量，即灌到最后的限定吸浆量。 0.4L/min 另一个是闭浆时间，即在残余吸浆量不变的情况下保持设计规定压力的延续时间。 帷幕灌浆和固结灌浆有不同的规定要求。 灌浆的质量检查 1）钻设检查孔，通过压水实验来验证质量。 控制指标：压入水量。 2）钻孔取芯检查 3）挖洞，检查人员直接进去检查 4）利用地球物理勘探技术二、化学灌浆用于局部加固。 施工工艺类似于水泥灌浆。特征：1）化学浆液的黏度低，有的接近于水，有的比水还小。其流动性好，可灌性高，可以灌入水泥浆液灌不进去的细微裂隙中。2）化学浆液的聚合时间（或称凝胶时间，固化、硬化时间）可以比较准确的控制，从几秒到几十分钟，有利于机动灵活的进行施工控制。3）化学浆液聚合后的聚合体，渗透系数很小，几乎是不透水的，防身效果好。4）有些化学浆液聚合体本身的强度及黏结强度比较高，可承受高水头。如用于加固补强的甲凝，环氧树脂等，而聚氨酯对防渗与加固都有作用。5）化学灌浆材料聚合体的稳定性和耐久性均较好，能抗酸、碱及微生物的侵蚀。但一般高分子化学材料都存在有老化问题。6）化学灌浆材料都有一定毒性，在配制、施工过程中要十分注意防护，并切实防止对环境的污染。3.3 砂砾石地层灌浆 主要用于防渗，施工方法、加工工艺与岩基灌浆相近。 不同之处： 1）可灌性 2）灌浆的材料 3）钻灌方法一、可灌性砂砾石地基：结构松散、孔隙率大、透水性强砂砾石地基的可灌性：是指砂砾石地层能否接受灌浆材料的一种特性。表征可灌性的指标：可灌比值M M = D15 / D85式中：D15为砂砾石地层颗粒级配曲线上累计含量为15%的粒径，mmD85为灌浆材料颗粒级配曲线上累计含量为85%的粒径，mm可灌比值M越大，接受颗粒浆材的可灌性越好。当M为10 15时，宜灌注水泥黏土浆当M15时，则可以灌注水泥浆注意：化学浆不存在可灌比问题。二、灌浆材料岩基灌浆以水泥灌浆为主砂砾石地层的灌浆，一般以水泥黏土浆为宜主要用于防渗多用于修筑防渗帷幕配制水泥黏土浆相关要求：黏土：要求遇水以后，能迅速崩解分散，吸水膨胀，具有一定的稳定性和黏结力。浆液的配比：水泥与黏土的比例多为1:11:4（质量比），水和干料的比例多在1:13:1（质量比）。有时为了改善浆液的性能，可掺加少量膨润土或其他外加剂。优点：水泥黏土浆的稳定性与可灌性的指标均比纯水泥浆优越，费用也低廉。缺点：析水率低，排水固结时间长，浆液结石强度低，抗渗性及抗冲性较差。三、钻灌方法1）打管灌浆法2）套管灌浆法3）循环钻灌法4）预埋花管灌浆3.4 防渗墙施工定义：防渗墙是一种修建在松散透水地层或土石坝（堰）中起防渗作用的地下连续墙。一、防渗墙的作用与结构特点 作用：1）防渗2）防冲3）加固4）承重5）地下截流具体的运用如以下几个方面： 1）控制闸、坝基础的渗流。 2）控制土石围堰及其基础的渗流 3）防止泄水建筑物下游基础的冲刷 4）加固一些有病害的土石坝及堤防工程 5）作为一般水工建筑物基础的承重结构 6）拦截地下潜流，抬高地下水位，形成地下水库 类型 槽孔（板）型防渗墙混凝土防渗墙的主要形式 桩柱型防渗墙 结构形式 防渗墙系垂直防渗措施，其立面布置形式有两种：封闭式与悬挂式 封闭式：指墙体插入到基岩或相对不透水层一定深度，以实现全面截断渗流的目的。 悬挂式：墙体只深入到地层一定深度，仅能加长渗径，无法完全封闭渗流。 结构参数 墙体深度：由设计计算确定 长度：由设计计算确定 厚度：= H / Jp Jp = Jmax / K二、防渗墙的墙体材料 刚性材料 普通混凝土：塌落度180 220mm，扩散度340 380mm黏土混凝土：粘土含量12% 20%粉煤灰混凝土 柔性材料塑性混凝土自凝混凝土固化混凝土防渗墙的墙体材料按抗压强度和弹性模量，一般分为刚性材料和柔性材料三、施工工艺准备工作泥浆固壁与造孔成槽槽孔验收与清孔换浆槽孔浇注砼质量验收a）准备工作机械、人员、材料、场地造孔准备定位：测量设置导向槽：沿防渗墙轴线设在槽孔上方b）泥浆固壁c）造孔成槽方法1） 钻劈法2） 钻抓法3） 分层钻进法4） 铣削法 工艺框图槽孔型防渗墙墙体材料：普通砼 技术要求原理：由于槽孔内的泥浆压力要高于地层的水压力，使泥浆渗入槽壁介质中，其中较细的颗粒进入空隙，较粗的颗粒附在孔壁上，形成泥皮。泥皮对地下水的流动形成阻力，使槽孔内的泥浆与地层被泥皮隔开。泥浆一般具有较大的密度，所产生的侧压力通过泥皮作用在孔壁上，就保证了槽壁的稳定。合适的泥浆：黏土浆。泥浆除了固壁作用外，在造孔过程中，尚有悬浮和携带岩屑、冷却润滑钻头的作用；成墙以后，渗入孔壁的泥浆和胶结在孔壁的泥皮，还对防渗起辅助作用。固壁：根据极限平衡原理，在孔壁任一点P1=P2。泥浆面高程一定要高于地下水位。d）终孔验收与清孔换浆 终孔验收的项目和要求依据相关规范。 清孔换浆的目的，是在混凝土浇筑前，对留在孔底的沉渣进行清除，换上新鲜泥浆，以保证混凝土和不透水地层连接的质量。清孔换浆应该达到的标准是，经过1h后，孔底淤积厚度不大于10cm，孔内泥浆密度不大于1.3，黏度不大于30s，含沙量不大于10%。一般要求在清孔换浆以后4h内开始浇注混凝土。e）墙体浇注泥浆下浇注混凝土的特点： 不允许泥浆与混凝土掺混形成泥浆夹层 确保混凝土与基础以及一、二期混凝土之间的结合 连续浇筑，一气呵成泥浆下浇筑混凝土常用直升导管法。槽孔浇注应严格遵循先深后浅的顺序，即从最深的导管开始，由深到浅一个一个地依次开浇，待全槽混凝土面浇平以后，再全槽均衡上升。f）质量检查 对混凝土防渗墙的质量检查应按规范及设计要求进行，主要有如下几个方面：1） 槽孔的检查，包括几何尺寸和位置、钻孔偏斜、入岩深度等。2） 清孔检查，包括槽段接头、孔底淤积厚度、清孔质量等。3） 砼质量的检查，包括原材料、新拌料的性能、硬化后的物理力学性能等。4） 墙体的质量检测，主要通过钻孔取芯、超声波及地震透射层析成像（CT）技术等方法全面检查墙体的质量。3.5 高压喷射灌浆施工（略） 高压喷射灌浆法，利用钻机造孔，然后将带有特制合金喷嘴的灌浆管下到地层预定位置，以高压把浆液或水、气高速喷射到周围地层，对地层介质产生冲切、搅拌和挤压等作用，同时被浆液置换、充填和混合，待浆液凝固后，就在地层中形成一定形状的凝结体。通过各孔凝结体的连接，形成板式或墙式的结构，不仅可以提高基础的承载力，而且成为一种有效地防渗体。一、高压喷射灌浆作用高压喷射灌浆的浆液以水泥浆为主，其压力一般在1030MPa，它对地层的作用和机理有如下几个方面： 冲切搅拌作用 升扬置换作用 挤压渗透作用 位移握裹作用二、高压喷射灌浆的3种方式 旋喷：喷嘴喷射时，边旋转边垂直提升，可形成圆柱形凝结体。 定喷：喷嘴的喷射方向固定，可形成板状凝结体。 摆喷：喷嘴喷射时，边提升边摆动，形成哑铃状或扇形凝结体。三、高压喷射灌浆的施工方法 单管法 双管法 三管法 多管法四、施工程序与工艺施工准备造孔下喷射管喷射提升成桩或成墙质量检查1） 造孔。在软弱透水的地层进行造孔，应采用泥浆固壁或跟管（套管法）的方法确保成孔。 为保证钻孔质量，孔位偏差应不大于12cm，孔斜率小于1% 造孔机具有回转式钻机、冲击式钻机。目前用得较多的是立轴式液压回转钻机。2） 下喷射管。用泥浆固壁的钻孔，可以将喷射管直接下入孔内，直到孔底。用跟管钻进的孔，可在拔管前向套管内注入密度大的塑性泥浆，边拔边注，并保持液面与孔口齐平，直至套管拔出，再将喷射管下到孔底。 将喷嘴对准设计的喷射方向，不偏斜，是确保喷射灌浆成墙的关键。3） 喷射灌浆。根据设计的喷射方法与技术要求，将水、气、浆送入喷射管，喷射13min；待注入的浆液冒出后，按预定的速度自上而下边喷射，边转动、摆动，逐渐提升到设计高度。 进行高压喷射灌浆的设备由造孔、供水、供气、供浆和喷灌等5大系统组成。高压喷射灌浆的施工程序主要有：造孔、下喷射管、喷射提升（旋转或摆动）、最后成桩或墙。第四章 土石坝工程土石坝包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝，是一种充分利用当地材料的坝型。当坝体材料以土和沙砾为主时，称为土坝。以石渣、卵石、爆破石料为主时，称为堆石坝。当两类当地材料均占相当比例时，称为土石混合坝。土石坝的分类：按施工方法不同，可分为： 干填碾压 水中填土 水力充填（包括水坠坝） 定向爆破修筑