水利工程施工

水力工程施工教案土建与水利学院水利工程系

水利工程施工教案

绪论

水利水电工程建设的过程：勘测、规划、设计、施工、管理。

水利水电工程施工课的主要内容：施工技术（基础）、施工机械（条件）、施工组织管理（关键）。

一、水利工程施工的任务和特点

（一）任务

1.遵照设计任务书和有关部门的要求编制施工组织设计；

2.按照施工组织设计，加强组织管理，保证工程多快好省地建设；

3.在施工过程中观测、试验和科研工作。

（二）特点

1.受诸多条件影响：水电施工一般在高山峡谷中进行，受水文、地质、水文地质、交通、社会发展状况等影响；

2.矛盾冲突：大型水电工程多目标开发，涉及诸多部门、地区利益；

3.需要材料量大，而运输不便（每m3混凝土需外部材料0.3～0.6t）

4.工程质量要求高；

5.多项单项工程相互干扰。

二、本课程的主要内容

第一章施工过程中的水利控制；第二章爆破工程；第三章基础工程；第四章土石坝工程；第五章混凝土工程；第六章地下建筑工程；第七章施工组织设计；第八章施工经济；第九章施工管理。

三、本课程的特点

本课程是一门实践性很强的专业课。本课着重阐述水利水电枢纽工程及其有代表性的水工建筑物的施工程序、施工方案、施工方法和施工组织管理等方面的基本原理。

施工导流和施工总组织两章是以整个枢纽工程为对象，介绍枢纽工程的施工程序、施工组织设计的基本内容和要求；爆破工程和基础工程两章，由于和水利水电枢纽各单项工程的施工都有关系，故单独列章，集中阐明其原理、方法，至于它们的应用，则应与具体的施工对象联系起来进行考虑；书谬工程中有代表性的建筑物，选择了土石坝、混凝土坝和底下建筑工程三类建筑物，其中底下工程以平洞为主，通过对这些建筑物施工的介绍，举一反三，籍以说明各类单向工程的施工特点、原理和方法；经营管理和施工管理两章，主要根据施工企业的经营、管理活动，阐明现代管理的方法。

本课以阐述施工技术、施工组织管理的基本原理和基本方法为主，对于施工机械，由于学时的限制仅结合施工技术、施工方案的论述作适当介绍。

第一章施工导流

本章重点：①施工导流的目的及其重要性；②施工导流设计的重要任务；③施工导流的基本方法；

④导流设计流量的确定；⑤导流建筑物的型式、尺寸和布置；⑥导流方案的选择；⑦坝体拦洪渡汛。其中：

⑤、⑥、⑦是本章的难点。

一、施工水流控制措施

在河流上修建水工建筑物，施工期往往与通航、筏运、渔业、灌溉或水电站运行等水资源综合利用的要求发生矛盾。

水利水电工程整个施工过程中的施工导流，广义上说可以概括为采取“导、截、拦、蓄、泄”等工程措施来

二、施工导流设计任务

①根据基本资料，选择导流标准，划分导流时段，确定导流设计流量；

②选择导流方案及导流建筑物的型式；

③确定导流建筑物的布置、构造及尺寸；

④拟定导流建筑物的修建、拆除、堵塞的施工方法以及截流、拦洪渡汛和基坑排水等措施。

第一节 施工导流的基本方法

本节重点：分段围堰法：束窄河床导流、底孔导流和坝体缺口导流的有关概念和基本问题；全段围

堰法：明渠导流和隧洞导流的有关概念和基本问题。

一、施工导流的基本概念

1、施工导流：在河流上修建水工建筑物时，为了使水工建筑物在干地上进行施工，需要用围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水通道往下游宣泄。

2、施工导流的基本方法：基本方法：①分段围堰法导流；②全段围堰法导流。

辅助方式：淹没基坑

特殊方式：滩地法

二、分段围堰法导流

1、概念

分段围堰法（也称分期围堰法）：就是用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。

分段：分段就是在空间上用围堰将建筑物分成若干施工段进行施工。 分期：在时间上将导流氛围若干时期。

2、导流程序

施工前期水流通过被束窄的河床向下游宣泄；施工后期水流通过预留的泄水通道或永久建筑物向下游宣泄。（后期泄水方式包括坝体底孔、缺口、明渠等） 3、纵向围堰位置的选择定和河床束窄度的确定

选择纵向围堰位置应考虑如下因素：

①束窄河床流速满足施工期通航、筏运、围堰和河床防冲等的要求，不能超过允许流速； ②各段主题工程的工程量、施工强度比较均衡；

③便于布置后期导流的泄水建筑物，不致使后期围堰过高或截流落差过大，造成截流困难； ④结合永久建筑物布置，尽量利用永久建筑物的导墙、隔离体等； ⑤地形条件。 河床束窄度：%1001

2⨯=

A A k

式中 k ——河床束窄程度，简称束窄度，%； A 1——原河床的过水面积，㎡；

A 2——围堰和基坑所占的过水面积，㎡。

束窄河床平均流速，可按下式确定：

)

21A A Q

v c -=

ε

式中 c v ——束窄河床的平均流速；Q ——导流设计流量；ε——侧收缩系数，单侧收缩时采用0.95,两侧收缩时采用0.90

壅水高度：g

v g

v z c

222

22

-

=

ϕ

式中 z ——壅高，m ；

ϕ ——流速系数，随围堰布置形式而定，当其平面布置为矩形时，ϕ=0.75~0.85；为梯形

时，ϕ=0.80~0.85；有导流墙时，ϕ=0.85~0.90；

0v ——行进流速，m/s ；

g——重力加速度，9.81m/s2

三、全段围堰法导流

1、定义：在河床主题工程的上下游各修建一道拦河围堰，使河水经河床以外的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄。

2、分类：隧洞导流、明渠导流和涵管导流。

3、隧洞导流

适用条件：在山区河流，河谷狭窄、两岸地形陡峻，出路岩石坚硬的工程。

布置原则：

（1）将隧洞布置在完整新鲜的岩层中。为防止沿线可能产生的大规模坍方，应避免洞线与岩层、断层、破碎带平行。洞线与岩石层面交角在450以上，层面倾角也以不小于450为宜。

（2）利用坝趾附近有利地形，尽量使洞线顺直。河道弯曲时宜布置在凸岸，不仅缩短洞线，且水力条件较好。

（3）对有压隧洞和低流速无压隧洞，转弯半径应大于5倍洞宽，转折角不宜大于600，弯道上下游过度段，直线长度大于5倍洞宽，高流速无压隧洞应尽量避免转弯。

（4）进出口与河道主流方向的夹角不宜太大，出口交角小于300，进口可适当放宽要求。

（5）采用两条以上隧洞导流时，洞间壁厚一般不小于开挖洞宽的2倍。

（6）隧洞进出口距上下游围堰坡脚和永久建筑物应有足够的距离。一般应大于50米。

（7）应有足够的埋深。

（8）控制底坡。

（9）与永久建筑物结合。

2、明渠导流

适用条件：适用于岸坡平缓或有宽广滩地的平原河道。

布置原则：

（1）尽量利用有利地形，减小工程量。

（2）轴线顺直使水流顺畅平稳，避免采用S弯道。转弯半径、进出口方向要求与隧洞导流相同。软基明渠内和基坑内水面水平距离应大于2.5~3.0倍的水面高差。

（3）尽量与永久建筑物结合。

（4）必须充分考虑挖方的利用。

（5）防冲问题引起足够重视，尽量减小糙率。

（6）在设计时应考虑封堵措施。

第二节围堰工程

本节重点掌握：①围堰的作用和常用的基本型式、基本要求；②不过水围堰及过水围堰的重要意义和原则；③上、下游围堰高程的确定。

一、围堰工程的分类：

按使用材料分类：土石围堰、混凝土围堰、钢板桩围堰、木笼围堰、草土围堰

按与水流的相对位置分：横向围堰和纵向围堰

按导流期间是否允许过水分：过水围堰和不过水围堰

按施工期分；一期围堰、二期围堰等

按受力条件分；重力式、拱式等

按防渗结构分：心墙、斜墙、斜心墙等

二、围堰的基本要求

1、具有足够的稳定性、防深性和抗冲性能。

2、造价便宜构造简单，修建、维护和拆除方便。

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、围堰的接头和岸边联接要安全可靠。