發(fā)電為主兼顧灌溉、防洪的水利樞紐工程計(jì)算書

1、目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc69570012 一、工程概況 PAGEREF _Toc69570012 h 1 HYPERLINK l _Toc69570013 二、施工條件 PAGEREF _Toc69570013 h 1 HYPERLINK l _Toc69570014 三、施工根本資料分析 PAGEREF _Toc69570014 h 3 HYPERLINK l _Toc69570015 四、施工導(dǎo)流計(jì)算 PAGEREF _Toc69570015 h 6 HYPERLINK l _Toc69570016 五、 主體工程施工 PAGEREF _To

2、c69570016 h 18 HYPERLINK l _Toc69570017 六、施工控制性進(jìn)度 PAGEREF _Toc69570017 h 25水工專業(yè)施工畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書一、工程概況工程地處我國華東錢塘江的支流上，為一發(fā)電為主兼顧灌溉、防洪的水利樞紐工程。樞紐工程為粘土芯墻砂殼壩，壩高81m，壩頂長度為370米。設(shè)計(jì)正常高水位為100米，校核洪水位為102米。大壩屬二級(jí)建設(shè)物。溢洪道布置在距壩1km的左岸凹口處，為開敞正槽式，此頂高程為92米，總寬是64米，出口采用差動(dòng)式鼻坎挑流消能。引水式電站布置在右岸，引水洞長525米，直徑7米廠房安裝5萬千瓦的機(jī)組兩臺(tái)。二、有效工日基分析3.1 工

3、日分析月有效工日=日歷天數(shù)-因雨雪、氣溫等不能施工天數(shù)-其他原因停工天數(shù)2.1.1 粘土開采月份日平均氣溫123456789101112日歷天312831303130313130313031法定假日128881188881188因雨原因9810111311999755因氣溫原因530000000001有效工作日591311711141413131717調(diào)整后的有效工作日1515151515151515151517172.1.2 粘土填筑月份日平均氣溫123456789101112日歷天312831303130313130313031法定假日128881188881188因雨原因87910121

4、0888644因氣溫原因530000000001有效工作日6101412812151514141818調(diào)整后的有效工作日1515151515151515151518182.1.3 砂礫料開采與填筑月份日平均氣溫123456789101112日歷天312831303130313130313031法定假日128881188881188因雨原因445697536311因氣溫原因000000000000有效工作日151618161115182016172122調(diào)整后的有效工作日1516181615151820161721222.1.4 砼澆筑月份日平均氣溫123456789101112日歷天31283

5、1303130313130313031法定假日128881188881188因雨原因778997577544因氣溫原因121300001041000有效工作日001513111581214151819調(diào)整后的有效工作日151515151515151515151819三、壩體工程量計(jì)算用公式V=進(jìn)行計(jì)算。壩體總方量高程HLbM1M2lV頂?shù)?057629370103017650263012365023632.75100合計(jì)m33.2 粘土總方量高程HLbM1M2lV頂?shù)?057629370830176502630123650236100合計(jì)m33.3 砂礫料總方量V=33.4 HV圖3.5 下游

6、圍堰方量V圍堰下=41286 m3四、施工導(dǎo)流計(jì)算4.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)本工程大壩屬二級(jí)建筑物，根據(jù)?水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?(SDJ338-89)的規(guī)定，相應(yīng)導(dǎo)流建筑物為級(jí)別為級(jí)。4.1.1 洪水標(biāo)準(zhǔn)確定考慮經(jīng)濟(jì)及工期因素，擬定導(dǎo)流建筑物為隧洞導(dǎo)流，土石圍堰擋水。由于土石類導(dǎo)流建筑物屬級(jí)，查導(dǎo)流建筑物的洪水劃分表9*標(biāo)準(zhǔn)表，洪水重現(xiàn)期為2010年，即導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為P5%。4.1.2 壩體臨時(shí)擋水渡汛由畢業(yè)指導(dǎo)書，圍堰的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為5%頻率，查表2，其設(shè)計(jì)流量為2940 m3/s， 查壩址水位流量關(guān)系曲線圖，對(duì)應(yīng)的上游水位為32.5 m，查水庫庫容曲線圖，對(duì)應(yīng)的庫容為55106m3，查表10，得壩體

7、施工期臨時(shí)渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為10050年，取P2%。 導(dǎo)流隧洞封堵與水庫蓄水標(biāo)準(zhǔn), 隧洞封堵后，壩體渡汛按表10*標(biāo)準(zhǔn)查得，選用級(jí)。 該土石壩的設(shè)計(jì)渡汛標(biāo)準(zhǔn)為P=1%0.5%，校核標(biāo)準(zhǔn)為P=0.2%0.5%。由于設(shè)計(jì)書中最高標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇，取設(shè)計(jì)渡汛標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)為P=1%。 水庫蓄水標(biāo)準(zhǔn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書知，采用80%保證率作為水庫的蓄水標(biāo)準(zhǔn)。42施工導(dǎo)流方案4.2.1 施工導(dǎo)流方式壩址處河床狹窄，根據(jù)選壩階段，對(duì)樞紐施工導(dǎo)流進(jìn)行多方案比擬，采用“土石圍堰斷流，隧洞導(dǎo)流方式進(jìn)行。根據(jù)本工程水文特性，非汛期天然來水由圍堰擋水，導(dǎo)流洞過水，汛期天然來水那么有壩體擋水，導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流。4.2.2 大壩導(dǎo)流

8、方案根據(jù)導(dǎo)流形式，結(jié)合施工控制性進(jìn)度安排，大壩工程導(dǎo)流方案及施工期臨時(shí)渡汛方案可分以下幾個(gè)階段：第一階段：2003年1月2004年9月31日為導(dǎo)流洞及準(zhǔn)備施工階段，主要進(jìn)行導(dǎo)流隧洞工程施工，并做好截流準(zhǔn)備工作。第二階段：2004年10月1日2005年4月30日，為大壩填筑期，主要完成的工作為截流、基坑排水及開挖、壩體填筑。第三階段：2005年5月1日2006年3月31日，為大壩填筑期。主要工作為大壩填筑。第四階段：2006年4月1日2006年12月31日，為封孔后大壩填筑期。主要工作為大壩填筑到設(shè)計(jì)高程，并完成其他配套工程。4.2.3 截流時(shí)間與攔洪時(shí)間確實(shí)定根據(jù)本工程的水文特點(diǎn)，截流時(shí)間暫定

9、于2004年10月，攔洪時(shí)間定于2004年4月底。大壩填筑時(shí)間：扣除排水時(shí)間10天、根底開挖15天，根底處理時(shí)間15天后、搭加時(shí)間8天，其有效工作日為15+18+18+15+15+15+15-10-15-15+8=79天。大壩可能到達(dá)的攔洪高程：24+790.35=51.65m。(為了平安起見，暫取為51.0m)4.2.4 大壩各期工程量確定第一期：為圍堰，暫定為150000m3第二期：按填筑到51m全斷面攔洪計(jì)算：查圖HV得，其砂礫料的方量1530000 m3，由于本工程施工單位最大施工能力為10000m3，填筑時(shí)間僅為124天，故不能滿足施工要求，攔洪采用臨時(shí)斷面攔洪。斷面如下：V1：l=

10、100m L=160m m1=-0.25 m2=2.75 b=178m V1=160(35)+100(3178+25) =119450m3 V2：b=10m m1=-0.25 m2=2.0 L=236m l=170m H=21m V2=23621)+170(30+221) =116718m3 V3：b=112 m1=-2 m2=2.5 L=236m l=170m H=21m V3=23621)+170(3112+221) =498624m3 V4：b=26m L=234m l=160m m1=-2.5 m2=2.75 H=20m V4=23431+160(361) =24102m3 V3+V4

11、=498624+24102=5227256m3 V5：b=160m m1=3 m2=-0.2 l=154m L=196m H=15mV5=196(315)+154(3160+215) =472920V6V6=23612)+196(30+212)3查圖HV：51-24=27m時(shí)對(duì)應(yīng)V砂=1530000m3 V7=1530000-V1-V2-V3-V4-V5-V6 =1530000-119450-1167183圍堰體積 V圍堰=19215)+98x(30+215) =101888m3臨時(shí)斷面修筑2003.10.12004.4.30 有效工日124天Q平=V/T =(1530000-V3+4-V7)

12、/124 =(1530000-522726-237600)/1243/dQ大平3/d10000m3/d 滿足施工要求，該臨時(shí)斷面滿足要求4.2.5、計(jì)算大壩各期平均施工強(qiáng)度第一期 圍堰修筑：方案在2003年8月開始，至2004年10月1日結(jié)束，總有效工日為37天圍堰體積 L=1 V圍堰上=19215)+98x(30+215) =101888m3Q平= V圍堰上V圍堰下/T=10188841286/37=3870 m3Q大平3870=5804 m3/d10000m3/d第二期臨時(shí)斷面修筑：2003.10.12004.4.30 有效工日124天Q平=V/T =(1530000-V3+4-V7)/1

13、24 =(1530000-522726-237600)/1243/dQ大平3/d10000m3/d 滿足施工要求，該臨時(shí)斷面滿足要求第三期：方案在2004年5月1日至2006年3月31結(jié)束，共計(jì)有效工日402天。根據(jù)本工程其他工程安排情況，第三期應(yīng)到填筑到84.0m高程，此高程查圖HV圖得相應(yīng)的砂殼方量為3000000m3，那么：V=(3000000-101888-769674)/ 402=5295m3Q大平5295=7942m3/d10000m3/d第四期：方案在2004年4月1日至2006年12月31結(jié)束，共計(jì)有效工日139天。相應(yīng)的剩余方量為297885m3，相應(yīng)的平均強(qiáng)度為2143m3

14、，最大強(qiáng)度為3215m3。4.2.6 確定封孔蓄水及發(fā)電日期根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程發(fā)電日期為2006年10月1日有一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，發(fā)電的初始水位為80m。查水庫庫容曲線，相應(yīng)庫容為1550106m3。1、封孔日期水庫蓄水采用80%典型枯水年各月平均流量進(jìn)行推算：蓄水時(shí)間80%來水量(m3/s)當(dāng)期來水量(m3)累計(jì)來水量(m3)差額(m3)18895680018895680013610432002381097604270665601122933440274268160701334720848665280163422496000112383072042616928011430533760014291

15、683201208316801270598401556228160-6228160由此確定上，封孔蓄水日期為4月12日。2、大壩平安校核大壩平安采用豐水年1%流量進(jìn)行校核：蓄水時(shí)段未1%來水量累計(jì)水量庫水位壩面高程41342040552004588548914865066007892652928291086009294727635529462009294810338230740009294918242849900009294故本工程應(yīng)采用后期導(dǎo)流措施，利用永久溢洪道泄洪，以保證大壩平安。即在5月31日之前到達(dá)92m高程，以利用永久溢洪道泄洪。4.3 導(dǎo)流工程規(guī)劃布置4.3.1 攔洪水位根據(jù)前述

16、，攔洪壩高為51米，扣除攔洪水位2米后，攔洪水位為49米。4.3.2 隧洞斷面確定1、隧洞最大下泄流量106m3，即之間，采用100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)洪水流量為8290m3/s.根據(jù)洪水過程線作圖QV，查值得出，最大下泄流量2200m3/s2、隧洞流速計(jì)算 V=m2g(H0-hp) 其中 m=0.85 H03、過水?dāng)嗝婷娣e計(jì)算W=Q泄/V=2200/15. 6=141m34、隧洞斷面型式本工程隧洞斷面采用城門洞，其底寬B=W/(1+10m10=15m其斷面如下：圖一導(dǎo)流隧洞標(biāo)準(zhǔn)斷面圖為了便于航運(yùn)、施工方便，全長820m，其中進(jìn)口明渠長130m，出口明渠長240m，隧洞長450m，并在樁號(hào)0

17、+430設(shè)一個(gè)173轉(zhuǎn)折角半徑為1002%，出口明渠底坡為0.2%，出口高程為24.5m。洞軸線見圖紙。4.3.3 汛期大壩攔洪校核1根據(jù)已定的隧洞尺寸和泄流條件，經(jīng)調(diào)洪演算確定上游攔洪水位，以檢查此時(shí)的壩面高程是否能平安攔洪。1明流計(jì)算無壓段a假定Q分別為300m3/s , 600m3/s, 900m3/s hkh下時(shí)為淹沒出流，那么h2=h下; 反之為自由出流,那么h2=hk 。h下由壩址處流量水位曲線查得。 ，L=450 Q=2200m3/s， 列表如下：Qm3/shkh下h23004.48(自由出流)6007.15(自由出流)9009.29(自由出流)b由上表所示的h2分別假定h1，列

18、表計(jì)算如下Qh1h2A1A2V1V2X1X2R1R2C1C230019562021206009003111322有壓段計(jì)算假定Q分別為2500m3/s 2800m3/s 3000 m3/sQhkH下h22500718.55自由出流280020203000明流按下式計(jì)算：h1=h2+式中： h1-進(jìn)口洞內(nèi)水深；-平均謝才系數(shù) h2-出口洞內(nèi)水深；-平均水力半徑 V1-進(jìn)口洞內(nèi)流速；L-隧洞長度 V2-出口洞內(nèi)流速；=V1+V2/2有壓流按下式計(jì)算：Ho=h2+ 淹沒出流時(shí)：h2=h下局部損失系數(shù)之和，進(jìn)口采用喇叭口時(shí)C=上游水位上=進(jìn)口坎高程+H。h2RCiCLVHoi進(jìn)坎高上i86450268

19、64502686450263確定半有壓段端點(diǎn)AKm=0.85A+Q2=2039m3/s通過調(diào)洪演算確定霉雨汛期攔洪水位簡易圖解法a假定三條隧洞泄水過程線A1B1、A2B2、A3B3b求出相應(yīng)庫容V1V2V3和下泄流量Q1Q2Q3c根據(jù)V1V2V3在庫容曲線上得出相應(yīng)的下面游水位H1H2H3(d) 在繪有隧洞泄流能力曲線L1的QH坐標(biāo)圖上，繪出相應(yīng)的點(diǎn)P1P2P3(e) 過P1P2P3點(diǎn)繪曲線L2交L1于P0對(duì)應(yīng)于P點(diǎn)的水位H即是所求攔洪水位,圖解計(jì)算結(jié)果列表如下：Qm3/sV(m3)H(m)2460(P3)27410640182061064564781401062200(P2)29010615

20、00(p1)34510652查圖H攔(5) 大壩平安校核根據(jù)大壩施工控制進(jìn)度所確定的梅雨汛前大壩高程1=51m平安超高1-所以應(yīng)局部加高壩體攔洪,即汛期來臨前修筑一子堰臨時(shí)攔洪。4.4 圍堰布置4.4.1擋水時(shí)段確定本設(shè)計(jì)采用枯水期擋水圍堰圍護(hù)基坑修筑大壩。圍堰的任務(wù)在于保護(hù)基坑內(nèi)工程施工，直到坑內(nèi)壩體高出水面，所以圍堰的擋水時(shí)段決定于基坑內(nèi)根底處理工程量，壩體施工速度及水文變化情況。大壩二期施工期間為2003年10月1日2004年4月30日，因此選擇枯水期10月1日4月30日時(shí)段內(nèi)P5%的最大設(shè)計(jì)流量查表22950m3/s 作為圍堰的設(shè)計(jì)流量。4.4.2 圍堰頂高程確定圍堰頂高程由該設(shè)計(jì)流量

21、時(shí)的上游水位和平安超高確定。發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時(shí)的上游水位即為圍堰攔洪水位。Q5%2950 m3/s，發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時(shí)的上游水位即攔洪水位37.5m；由作圖法，根據(jù)洪水單位過程線附圖A，求得Q泄1000m3/s。查壩址水位流量關(guān)系曲線附圖C求得下游水位HP29.4m?？紤]平安超高0.7m，那么：上游圍堰頂高程：上=上游水位+超高=37.50.738.2 取39 m。下游圍堰頂高程：下 m。4.4.3 圍堰形型式確定考慮經(jīng)濟(jì)與當(dāng)?shù)厥┎牧显?，為了施工方便，圍堰采用粘土斜墻圍堰?.4.4 圍堰斷面尺寸考慮交通要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，堰頂寬取10m。圍堰迎水面坡度1:4.0,背水坡度1:2.5，型式如下列圖： 4

22、.4.5 圍堰的平面布置上游圍堰作為大壩的一局部，因此該圍堰與大壩壩趾重合，軸線與壩軸線平行。見附圖。五、 主體工程施工5.1.1 土石壩施工順序施工順序見下列圖。施工分期I(圍堰)粘砂粘砂粘砂位置高程3951518484105105工程量V(m3)143174173434769674275000212843838416297885有效工日T(日)3779124357402105117平均施工強(qiáng)度Q平38702195620777052953662546最大施工強(qiáng)度Q大580432939311115579425493819說明： Q平=V/T Q大=Q平.k (m3一般粘土施工強(qiáng)度可滿足要求，砂

23、礫石最大施工強(qiáng)度為9311m3/s，故施工強(qiáng)度滿足。5.1.3 土方施工機(jī)械的選擇及數(shù)量計(jì)算(1)常用土方施工機(jī)械的適用性及可供選擇的型號(hào)規(guī)格見資料。(2)土石壩施工作業(yè)機(jī)械化方案選定分項(xiàng)工程粘土心墻施工砂礫壩殼施工開挖挖土機(jī)挖裝正向鏟挖裝水上砂礫運(yùn)輸自卸汽車運(yùn)輸上壩自卸汽車運(yùn)輸壓實(shí)氣胎碾壓實(shí)或羊足碾振動(dòng)碾壓實(shí)推土機(jī)平土(3)主要機(jī)械選擇分項(xiàng)工程粘土心墻施工砂礫壩殼施工開挖正向鏟W200 2m3正向鏟 W200 2m3運(yùn)輸自卸汽車T203自卸汽車 SH361、15t、6m3壓實(shí)羊足碾YT加重振動(dòng)碾 YH3-50， 15t 加6.5 (4)確定機(jī)械的生產(chǎn)率A 粘土生產(chǎn)率確實(shí)定： 查表,運(yùn)距1公里

24、。自卸汽車：臺(tái)班：0.790.68(1km)計(jì)算得 P挖3/班 P運(yùn)3/班 P碾=347m3/班B粘土心墻機(jī)械數(shù)量確定由表可知 Qmax=3293m3/d，n=12班/天機(jī)械數(shù)量 N控=Qk/nP控=4臺(tái) 挖掘機(jī) N運(yùn)=Qk/nP運(yùn)=38臺(tái) 自卸汽車 N壓= Qk/nP壓=5臺(tái) 羊足碾C配套機(jī)械數(shù)量計(jì)算：在機(jī)械化作業(yè)組織中，為充分發(fā)揮配套機(jī)械中主要機(jī)械的作用，必須使配套和次要機(jī)械生產(chǎn)率略大于主要機(jī)械的生產(chǎn)率。汽車容量：合理范圍是36倍的挖土機(jī)斗容。m= m土斗數(shù)車箱容積 q土斗容積m=5.856 滿足要求一臺(tái)挖土機(jī)正常工作時(shí)，配合的汽車數(shù)n由下式確定t裝=挖土機(jī)的循環(huán)時(shí)間裝滿一車的裝載次數(shù)可得

25、 t裝=168s，t卸=60s，n=14臺(tái)配套機(jī)械數(shù)量414=56臺(tái)D砂土生產(chǎn)率：P汽= m3/班q土斗或車箱的幾何容積m3kv土斗或車箱的充盈系數(shù)kp體積換算系數(shù)t機(jī)械運(yùn)行一次的循環(huán)時(shí)間t運(yùn)=t空回=0.229h，t裝=112s，t卸=60s，t=t裝+t卸+t運(yùn)+t回=38minP汽=61m3/班振動(dòng)碾生產(chǎn)率P=8VB-Chktkp/n =1464.4 (m3/班)其中： V碾壓機(jī)運(yùn)行速度，V=1500m/時(shí)BC搭接長度，取0.2m羊足碾hn壓實(shí)遍數(shù)，取n=6kt時(shí)間利用系數(shù)，取ktkp體積換算系數(shù)，取kp3/班E：砂石施工機(jī)械數(shù)是選定：Qmax=9311m3/d挖掘機(jī)N控=Qmax/nP

26、控=4臺(tái)，自卸汽車N運(yùn)=Qmax/nP運(yùn)=88臺(tái)，羊足碾N壓= Qmax/nP壓=4臺(tái) F：配套機(jī)械數(shù)是確實(shí)定汽車容量：合理范圍36 m=3滿足要求一臺(tái)控土機(jī)正常工作配合汽車數(shù)n=，故配備汽車422=88臺(tái)G：經(jīng)計(jì)算并考慮各施工機(jī)械之間的合理組合得施工機(jī)械如下：粘土心墻：名稱 正向鏟 自卸汽車 羊足碾規(guī)格 W200 T20 YT2-3.5數(shù)量 4 56 5砂殼施工：名稱 正向鏟 自卸汽車 振動(dòng)碾規(guī)格 W200 SH361 YZ3-50數(shù)量 4 88 4 5.2施工道路布置：自卸汽車上壩布置，要求爬坡坡度小于25由地形資料知岸坡陡峻，無法在岸坡上布置汽車上壩道路時(shí)，可采有壩坡上壩道路，如下圖。3.2 導(dǎo)流隧洞開挖3.2.1 根本資料(1)、隧洞長450米，斷面為城門洞形，底寬B=10m，進(jìn)口高程26m，出口高25m，砼襯砌厚0.5米。(2)、施工期：截流前建成，每天兩循環(huán)制，每循環(huán)作業(yè)時(shí)間為12小時(shí)。(3)、地形地質(zhì)條件：巖石f=10級(jí)別，開挖時(shí)不需臨時(shí)支撐但需砼襯砌，無施工支洞。(4)、爆破炸藥：硝銨炸藥礦出地下II號(hào)(5)、施工設(shè)備：空壓鉆站供風(fēng)滿足