土木工程畢業(yè)設計水利水電工程建筑

1、人類到今天，資源變得如此的稀缺性。從發(fā)現(xiàn)資源到開發(fā)資源到 資源的枯竭。我們不得不反思 “為什么是這樣子？ ”，答案很明確資源 是有限的，而人類的需求是無限的。我們要尋找循環(huán)的、清潔的、環(huán) 保的資源是社會發(fā)展的永恒的指南針。水，作為萬物之源是如此的珍貴。從原始社會到社會，事實證 明，人類的力量是弱小的， 但人類的智慧是強大的。作為一個古老而 文明的國家，從古到今在水利水電世界上都作出了突出的貢獻。 例如： 京杭大運河、都江堰水利工程、引灤入津及正在建設的南水北調(diào)等； 水電有葛洲壩、劉家峽、小浪底、二灘、三峽等。中國，作為一個地形地質(zhì)復雜（幾乎包括世界所有種類的地形 地質(zhì)）。同樣中國也是一個災難重

2、重的國度 自然災害頻頻發(fā)生， 如旱、澇、泥石流、地震等。人類發(fā)展的也是人類改造自然的歷史。實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置是我們共同的愿望。此時同時，神州大地 將崛起體現(xiàn)人類意志的標志性上午建筑。隨著人類對資源的無限需 求，作為屬水電工程建設的每一個人都是一種挑戰(zhàn)（自然、地形、地 質(zhì)、氣候更加的復雜，不便，將付出更大的代價） 。然而，我們有信 心有進步才有發(fā)展，有發(fā)展才可以讓我們騰飛在蔚藍色的天空之上。作為普通人接觸的水電工程是看得見摸的著的東西，實際上它 是表面的、膚淺的。而本質(zhì)的靈魂的東西才是它本身最偉大的世界。 萌芽篇我是一點，小小的一點。 何為“?！?，海納百川，分開則為水與每。 也就是我要每天與水接

3、觸； “長”則表示為時間的概念。我出生于一個交通不發(fā)達，電力緊張的地方。人們對水的需求變得怨天尤人。大自 然是無情的是隨機的不會依照人類的意志來執(zhí)行每一次命令。我只相信一點，聚點成線，聚線成面，聚面成體。MV篇我是于 2000 年進入四川電力學院的， 當時我的選擇是水工。 從 小我對水利水電方面就產(chǎn)生很大的興趣， 我有時感覺我應該屬于這個 世界的一樣。我愿用一生來在這個世界行走 T飛翔。在這里，我真正的尋找到了自己的天堂，這里條件很好。有很 多實驗室，里面有許多的儀器、 模型，了解到水工歷史的具體體驗。那時，老師給了我很多關心和機會，我非常的感謝我的父親及 所有關心我的人， 他們在我最需要的時

4、候幫了我， 給我勇氣面對任何 困難，并戰(zhàn)勝它。本人以施工放來對水電工程的一點理解。第一章 土石壩施工土石壩包括各種碾壓式土壩、堆石壩和土石混合壩。土石壩具有就地取材， 對壩基地質(zhì)條件要求不高， 結(jié)構(gòu)簡單節(jié)約三材和易于施 工等優(yōu)點。隨著大型高效機具的采用，壩體防滲結(jié)構(gòu)和材料的改進， 施工人數(shù)的大量減少， 施工工期的進一步縮短以及施工費用的顯著降 低等，為土石壩的發(fā)展開辟了廣闊前景。 當今國內(nèi)外不僅中低壩廣泛采用土石壩， 而且興建的高土石壩也也來也多。 砼面板堆石壩的性和 快速施工，已成為壩工建設中具有很強競爭力的一種新壩性， 更是使 土石壩 “錦上添花 第一節(jié) 料場規(guī)劃土石壩施工中， 料場的合理

5、規(guī)劃和使用， 是土石壩施工中的關鍵 技術之一，它不僅關系到壩體的施工質(zhì)量、工期和工程造價，甚至還 會到周圍的農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)。施工前，應配合施工組織設計， 對各類料場作進一步的勘探和總 體規(guī)劃、分期開采計劃。使各種壩料有計劃、有次序地開采出來，以 滿足壩體施工的要求。選用料場材料的物理力學性質(zhì)，應滿足壩體設計施工質(zhì)量要求， 勘探中的可供開采量不少于設計需要量的 2 倍。在儲量集中繁榮主要 料區(qū)，布置大型開采設備， 避免經(jīng)常性的轉(zhuǎn)移；保留一定的備用料場（為主要料場總儲量的 20% 30% ）和近料場，作為壩體合龍以及 搶筑攔洪高程用。在料場的使用時間及程序上， 應考慮施工期河水位的變化及施工 導流使上

6、游水位抬高的影響。供料規(guī)劃上要近料、上游易淹料先用； 遠料，下游不淹料后用。 含水量高料場夏季用； 含水量低料場雨季用。 施工強度高時利用近料，強度低時利用遠料，平衡運輸強度，避免窩 工。對料場高程與相應的填筑部位，應選擇恰當，布置合理，有利于 重車下坡。作到就近取料，低料低用，高料高用；避免上下游料過壩 的交叉運輸，減少干擾。充分合理地利用開挖棄渣料， 對降低工程造價和保證施工質(zhì)量具 有重要的意義。作到棄渣無隱患，不影響環(huán)保。在料場規(guī)劃中應考慮 到挖、填各種壩料的綜合平衡，作好土石方的調(diào)度規(guī)劃，合理用料。料場的覆蓋剝離層薄，有效料層厚，便于開采，獲得率高。減少料物堆存、倒運，作好料場的防洪、

7、排水、防止料物污染和分離。不占或 少占農(nóng)業(yè)耕地，作到占地還地、占田還田?？傊?，在；料場的規(guī)劃和開采，考慮的因素很多而且又很靈活。 對擬定的規(guī)劃、供料方案， 在施工中不合適的即使進行調(diào)整，以取得 最佳的技術經(jīng)濟效果。第二節(jié) 土石料開挖運輸 土石壩施工中，從料場的開挖、運輸，到壩面的平料和壓實 等各項工序，都可由互相配套的工程機械來完成，構(gòu)成 “一條龍 ”式的 施工工藝流程，即綜合機械化施工。在大中型土石壩，尤其在高土石 壩中，實現(xiàn)綜合機械化施工，對提高施工技術水平，加快土石壩工程 建設速度，既有十分重要的意義。一、開挖運輸方案壩料的開挖與運輸， 是保證上壩強度的重要環(huán)節(jié)之一。 開挖運輸 方案，主

8、要具壩體結(jié)構(gòu)布置特點、壩料性質(zhì)、填筑強度、料場特性、 運距遠近、可供選擇的機械型號等多種因素，綜合比較確定。土石壩 施工中開挖運輸方案主要有以下幾種。1. 正向鏟開挖，自卸汽車運輸上壩 正向鏟開挖、裝載，自卸汽車運輸直接上壩， 通常運距小于 10km 。自卸汽車可運各種壩料，運輸能力高，設備通用，能直接鋪料，機動 靈活，轉(zhuǎn)彎半徑小，爬坡能力較強，管理方便，設備易于獲得，在國 內(nèi)外的高土石壩施工中，獲得了廣泛的，且挖運機械朝著大斗容量、 大噸位方向發(fā)展。在施工布置上，正向鏟一般都采用立面開挖，汽車 運輸?shù)缆房刹贾贸裳h(huán)路， 裝料時停在挖掘機一側(cè)的同一平面上， 既 汽車魚貫式地裝料與行駛。 這種布

9、置形式， 可避免或減少汽車的倒車 時間，正向鏟采用60°90°的轉(zhuǎn)角側(cè)向卸料，回轉(zhuǎn)角度小，生產(chǎn)率 高，能充分發(fā)揮正向鏟與汽車的效率。2. 正向鏟開挖、膠帶機運輸國內(nèi)外很多水利水電工程施工中， 廣泛采用了膠帶機運輸土、 砂 石料。國內(nèi)的大伙房、岳城、石頭河等土石壩施工，膠帶機成為主要 的運輸工具。膠帶機的爬坡能力大，架設簡易，運輸費用較低，比自 卸汽車可降低運輸費用 1 /31/2，運輸能力也較高，膠帶機合理運 距小于 10km ，膠帶機可直接從料場運輸上壩； 也可與自卸汽車配合， 作長距離運輸，在壩前經(jīng)漏斗由汽車轉(zhuǎn)運上壩；與有軌機車配合，用 膠帶機轉(zhuǎn)運上壩做短距離運輸。 ，

10、國外已發(fā)展到可用膠帶機運輸塊徑 為 400500mm 的石料，甚至向運輸塊徑達 7001000mm 的更大 堆石料發(fā)展。3. 斗輪式挖掘機開挖，膠帶機運輸，轉(zhuǎn)自卸汽車上壩 當填筑方量大，上壩強度高的土石壩，料場儲量大而集中，可采用斗輪式挖掘機開挖，它的生產(chǎn)率高，具有連續(xù)挖掘、裝載的特點， 斗輪式挖掘?qū)⒘限D(zhuǎn)入移動式膠帶機， 其后接長距離的固定式膠帶機至 壩面或壩面附近經(jīng)自卸汽車運至填筑面。 這種布置方案， 可使挖、裝、 運連續(xù)進行，簡化了施工工藝，提高了機械化水平和生產(chǎn)率。石頭河 土石壩采用 DW-200 型斗輪式挖掘機開采土料，用寬 1000mm 、長 1200余m、帶速150m/min膠帶上

11、壩，經(jīng)雙翼卸料機于壩面用 12t 自卸汽車轉(zhuǎn)運卸料，日強度平均達 40005000m人3，最高達 10000m人3 （壓實方）。美國圣路易土石壩施工中，采用特大型斗輪 式挖掘機，開采的土料經(jīng)兩個卸料口輪流直接裝入 100t 的底卸汽車 運輸， 21 個工作小時裝車 1000 車，取土高度 12m ，前沿開挖寬度 18.3m 。4. 采砂船開挖，有軌機車運輸，轉(zhuǎn)膠帶機（或自卸汽車）上壩國內(nèi)一些大中型水電工程施工中， 廣泛采用采砂船開采水下的砂 礫料，配合有軌機車運輸。 在我國大型載重汽車尚不能充分滿足需要 的情況下， 有軌機車仍是一種效率較高的運輸工具， 它具有機械結(jié)構(gòu) 簡單修配容易的優(yōu)點。 當

12、料場集中，運輸量大，運距較遠（大于 10km ）， 可用有軌機車進行水平運輸。 有軌機車運輸?shù)呐R建工程量大， 設備投 資較高， 對線路坡度和轉(zhuǎn)彎半徑的要求也較高。 有軌機車不能直接上 壩，在壩腳經(jīng)卸料裝置至膠帶機或自卸汽車轉(zhuǎn)運上壩。壩料的開挖運輸方案很多， 但無論采用何種方案， 都應結(jié)合工程 施工的具體條件。組織好挖、裝、運、卸的機械化聯(lián)合作業(yè)，提高機 械利用率；減少壩料的轉(zhuǎn)運次數(shù)；各種壩料鋪填及設備應盡量一致， 減少輔助設施；充分利用地形條件，統(tǒng)籌規(guī)劃和布置；運輸?shù)缆返馁|(zhì) 量標準，對提高工效，降低車輛設備損耗，具有重要作用。二. 開挖運輸機械設備容量確定分期施工的土石壩， 應根據(jù)壩體分期施工

13、的填筑強度和開挖強度 來確定相應的機械設備容量，可按 qd=K*K1*Vd/T*N式中qd壩體分期填筑強度，m3/h;Vd 壩體分期填筑方 量，m3; K施工不均勻系數(shù)，可取1.21.3 ; K1 考慮沉降， 削坡、損失等系數(shù)，可取 1.151.2 ; T分期時段的有效工作日 數(shù)， d; 按分期時段的總?cè)諗?shù)，扣除節(jié)假日、降雨及氣溫影響可能的停 工日數(shù)，即為有效工作日數(shù)；N每日的工作小時數(shù)，以20h計。 壩體分期施工的開挖強度 qc（m3/h）為qc二K2*qd*rd/rn 式中K2 開挖及運輸中的損失系數(shù)，可取1.051.10 ; rd土料的設計干表 觀密度，t/mA3;rn土料的天然干表觀密

14、度，t/mA3。滿足上壩填筑強度要求的挖掘機數(shù)量Nc 為 Nc=qc/Pc 式中Pc一臺挖掘機的生產(chǎn)率， mA3/h。滿足上壩填筑強度要求的汽車總數(shù)量Na 為 Na=qc/Pa 式中Pa一輛汽車的生產(chǎn)率，mA3/h。配合一臺挖掘機所需的汽車 數(shù)量 n ，其總的生產(chǎn)率應略大于一臺挖掘機的生產(chǎn)率，因此應滿足 nPa>Pc 。為了充分發(fā)揮自卸汽車的運輸效能， 應根據(jù)挖掘機械的斗容選擇 具有適當斗容量（或載重量）的汽車。挖掘機裝滿一車斗數(shù)的合理范 圍應為 35 斗，通常要求裝滿一車時間不超過 3.54min ，卸車是 不超過 2min 。第三節(jié) 土料壓實土石料的壓實， 是土石壩施工質(zhì)量的關鍵。

15、維持土石壩自身穩(wěn)定 的土料內(nèi)部主力（粘結(jié)力和摩擦力） 、土料的防滲性能等，都是隨土 料密實度的增加而提高。例如，干表觀密度為 1.4t/mA3 的砂壤土，壓實后若提高到1.7t/mA3，其抗壓強度可提高4倍，滲透系數(shù)將降低至 1/2000 。由于土料壓實結(jié)果，可使壩坡加陡，加快施工進度，降 低工程投資。一.土料壓實特性 土料壓實特性，與土料自身的性質(zhì)，顆粒組成情況、級配特點、 含水量大小以及壓實功能等有關。對于粘性土和非粘性土的壓實有顯著的差別。 一般粘性土的粘結(jié) 力較大，摩擦力較小，具有較大的壓縮性，但由于它的透水性小，排 水困難，壓縮過程慢， 所以很難達到固結(jié)壓實。 而非粘性土料則相反，

16、它的粘結(jié)力小， 摩擦力大，具有較小的壓縮性， 但由于它的透水性大， 排水容易，壓縮過程快，能很快達到壓實。土料顆粒粗細作成也影響壓實效果。顆粒愈細，空隙比就愈大， 所以含礦物分散度愈大， 就愈不容易壓實。 所以粘性土的壓實干表觀 密度低于非粘性土的壓實干表觀密度。 顆粒不均勻的砂礫料， 比顆粒 均勻的細砂可能達到的干表觀密度要大一些。 土料的含水量是影響壓 實效果的重要因素之一。用原南京水利實驗處擊實儀（南實儀）對粘 性土的擊實試驗， 得到一組擊實次數(shù)、 干表觀密度與含水量的關系曲 線。非粘性土料的透水性大，排水容易，壓實過程快，能夠很快達到 壓實，不存在最優(yōu)含水量， 含水量不做專門控制。這是

17、非粘性土料與 粘性土料壓實特性的根本區(qū)別。 壓實功能大小， 也影響著土料干表觀 密度的大小， 擊實次數(shù)增加， 干表觀密度也隨之增大而最優(yōu)含水量則 隨之減小。說明同一種土料的最優(yōu)含水量和最大干表觀密度并不是一 個恒定值，而是隨壓實功能的不同而異。一般說來，增加壓實功能可增加干表觀密度，這種特性，對于含 水量較低（小于最優(yōu)含水量）的土料比對于含水量較高（大于最優(yōu)含 水量）的土料更為顯著。二.土石料的壓實標準土料壓實得越好， 物理力學性能指標就越高， 壩體填筑質(zhì)量就越 有保證。但土料的過分壓實，不僅提高了壓實費用，而且會產(chǎn)生剪力 破壞，反而達不到應有的技術效果。 可見對壩料的壓實應有一定的標 準，由

18、于壩料性質(zhì)不同，因而壓實的標準也各異。（一）粘性土料（防滲體）粘性土的壓實標準， 主要以壓實干表觀密度和施工含水量這兩指 標來控制。 1.用擊實試驗來確定壓實標準； 2.用最優(yōu)飽和度于塑限的 關系；最大干表觀密度； 3.施工含水量確定。（二）砂土及砂礫石 砂土及砂礫石是填筑壩體或壩殼的主要材料之一， 對其填筑密度 也應有嚴格要求。它的壓實程度與粒徑級配和壓實功能有密切的關 系，一般用相對密度 Dr 來表示 :Dr=（emax-e）/（emax-emin） 式中 emax 砂石料的最大空隙比； emin 砂石料的最小空隙比； e 設計空隙比。在施工現(xiàn)場， 對相對密度進行控制仍不方便， 通常將相對

19、密度換 算成相應的干表觀密度rp（t/mA3）,作為控制的依據(jù).rp=rmax*rmin/rmax-Dr(rmax-rmin) 式中 rmax砂石料最大干表觀密度，t/mA3 ; rmin砂石料最小干表觀密度，t/mA3，設計的相對密度，于地震等級、壩高等有關。一般土石壩，或地震烈度在 5讀以下的地區(qū)，Dr不宜低于0.67 ;對高壩，或地震烈度為 89 度時， Dr 應不小于 0.75。對砂性土，還要求顆粒不能大小和過于均 勻，級配要適當，并有較高的密實度，防止產(chǎn)生液化。（三）石渣及堆石體（壩殼料）石渣或堆石體作為壩殼材料， 可用空隙率作為壓實指標。 根據(jù)國 內(nèi)外的工程實踐經(jīng)驗，碾壓式堆石體空

20、隙率應小于 30%，控制空隙 率在適當范圍內(nèi)， 有利于防止過大的沉陷和濕陷裂縫。 一般規(guī)定其壓 實空隙率為 22% 28% 左右（壓實平均干表觀密 度為 2.04 2.24t/mA3 ）以及相應的碾壓參數(shù)。三. 壓實機械及壓實參變數(shù)壓實機械對工程進度， 工程質(zhì)量和造價有很大的影響。 壓實機械 的選擇原則：應根據(jù)筑壩材料的性質(zhì)、原狀土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、填筑、施 工強度及作業(yè)面積的大小等， 選擇性能能達到設計施工質(zhì)量標準的碾 壓設備類型。 如按不同材料分別配置不同的壓實機械， 就會出現(xiàn)機械 閑置的情況。所以確定機械種類和臺數(shù)時，還應從填筑整體出發(fā)，考 慮互相配合使用的可能。1. 羊腳碾羊腳碾的羊腳插入土

21、中， 不僅使羊腳底部的土料受到壓實， 而且 使側(cè)向上午土料也受到擠壓， 從而達到均勻的壓實效果。 羊腳碾僅適 用于壓實粘性土料和粘土， 不適合壓非粘性土。 土料壓實層在一定深 度的范圍內(nèi)， 可以獲得較高的壓實干表觀密度， 但土體的干表觀密度 沿深度方向的分布不均勻。羊腳碾的獨特優(yōu)點是能夠翻松表面土層， 可省去刨毛工序，保證了上下土層的結(jié)合質(zhì)量。此外，羊腳碾還能起 到混合土料的作用， 可以使土料級配和含水量比較均勻。 羊腳頂端接 觸應力的過大或過小，都會降低碾壓效果。2. 氣胎碾氣胎碾適用于壓實粘土料， 也適合于壓實非粘性土料， 如粘性土、 粘土、砂質(zhì)土和沙礫料等， 都可以獲得較好的壓實效果。氣胎碾的充 氣輪胎，在壓實過程中具有一定的彈性， 可以和壓實的土料同時發(fā)生 變形，輪胎與土料的接觸應力，主要取決于輪胎的充氣壓力，與輪胎 的荷載大小無關。3. 振動碾振動碾是一種以碾重靜壓和振動力共同作用的壓實機械， 較之沒 有振動的壓實機械，土中應力可提高 45倍，因而它能有效地壓實 堆石體、砂礫料和礫質(zhì)土；也可用與壓實粘性土和粘土。4. 夯實機械（重錘）夯板使