松涛水利工程施工计算书(共27页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第一章 施工导流部分第一节、导流建筑物的尺寸计算一堰高与导流隧洞洞径的估算设堰高为31米，不考虑围堰超高堰前水位为441米，相应形成库容为0.96亿立方米。设洪水历时3天，则围堰形成的库容起调蓄作用削减洪峰量为Q3703/s对应隧洞下泄量为Q泄3710-37033403/s。对应下游最高水位为424.3m,上下游水位差为Z16.7m.设隧洞尺寸为：12×14m2,断面形式为城门洞形，外层采用100cm厚的混凝土衬砌顶拱圆心角为180度。设糙率为n0.013过水断面面积 w12×14+3.14×62×0.52245m2湿周为 x=12+14×2+3.14×12×0.5=58.8m水力半径为 R3.8谢才系数 C123.3洞内水流平均速度 v=14.9m/s当洞内水流保持14.9m/s流速时要求水力底坡为i=v2/c22g=0.38%要求进口处水头H1=v2/22g=13.7m 式中 流速系数 取0.9摩阻损失 H2=il0.38×6002.38m所要求总水头为H=H1+H2=16.0m与前面设计计算水头16.7m相差4.2<5%与基本假定相符。有压隧洞过水能力 Q=uw取 隧洞损失10.1 门槽处水头损失20.2 拐弯处水头损失30.09所以 1+2+3=0.39 沿阻系数： 0.53所以 0.0053隧洞的流量系数为： u=当水头为：21.5m时对应隧洞泄流两为 Q泄0.79×224.5×3241.3m3/s与假定流量3340m3/s的偏差为： <5% 满足设计要求由上面计算得上游堰高31m，堰顶高程441m，下游堰高成顶高程424.3m，下游堰高14.3m，取14.5m，相应堰顶高程为424.5m。因此采用12×14m2城门洞形隧洞，长为600m。第二节、隧洞导流水力计算经分析比较后，最终选用导流方案为：过水围堰一条导流隧洞，对应隧洞尺寸为12×14m2 设隧洞的进口高程为413m，隧洞进口采用垂直八字形翼墙（20度），隧洞衬砌采用100cm厚的混凝土。一、判断流态1.压流下游临界水深pc式中 pc取经验值1.15 Hu临界水深 m d 身高度 m所以Hupc×d1.15×1416.1 m2.有压流临界水深pc 式中 pc取经验值1.5 HFc临界水深 m d 洞身高度 m所以HFC=pc×d1.5×1421m二、隧洞泄流量计算1、明流公式 Q=mBK式中 m流量系数 取（0.320.35）取0.33Bk断面宽度 12mH0；堰前水头 m2、有压流公式 Q=Ad式中 流量系数 取0.74 Ad管道出口面积 224.5 m2 Z0计入行进流速水头的上下游水位差 m3、假定不同水头，计算隧洞的泄流流量 （ 见表1-1）表1-1 上游水位流态流量上下游水位差流态流量416明流9212有压流2574418198142780420328162972422478183152424646203322426830243640第三节、水库调洪验算本次设计采用半图解法进行水库的调洪计算。由基本资料给出的洪水过程，通过扩大将其典型洪水过程放大。一、辅助曲线计算取计算时段为t6h21600s。根据泄流曲线列表计算见表1-2和图2-3具体求出（）和（） 上游水位 m库容千万m3泄流量Q4292.09251046.2521.6403.41146.64303.214811142.5571.3909.72052.34344.219441568.6784.31159.72728.34386.027772037.51018.71758.33795.74421046292545.51272.73356.35901.74461255553090154540107100洞内平均流速为：3340/224.514.9m/s<20m/s 满足设计要求。要求底坡为：i湿周为： x12+12×14+3.14×658.8 m水力半径： Rw/x224.5/58.83.8谢才系数： cD1/6=123.3所以 i14.92/(123.52×3.8)0.38对应的隧洞高程为：413600×0.38411 m第四节、围堰的高程计算1、计算算公式： 式中： -围堰高程 m H-调洪水位 m ha-波浪爬高 m -安全超高 m2、上游围堰高程的确定： =441+0.5+1.5=443 m3、下游围堰高程的确定： H424.5+0.5425 m第二章、基坑排水计算在修建水利水电枢纽时，在围堰合龙、闭气后，就要排除基坑的积水和渗水。而过水围堰在每次过水后都要迅速排除基坑内的水，清除基坑内的泥沙，以进行主体工程的施工。基坑排水可分为：基坑的初期排水、施工期间的经常性排水。一、初期排水在截流闭气后抽干基坑内积水，排水量应控制在基坑内的水降落在1.5m以内，以保证围堰稳定，设计时采用0.8m/d，则具体计算如下：初期排水包括基坑内积水和排水过程中围堰渗水。 Q(33)v/T式中 V基坑的积水体积，地图上测得长约240m，平均宽度为100m，基坑水深8m，故vLBH240×100×8m3所需要的时间 T8/0.810 d因此初设排水量为：Q=2.5V/240=2000 m3/s二、经常性排水基坑抽干后，由于围堰渗水及各种降雨和各种用水，基坑内必须经常排水，保证施工能在干地上进行。具体计算如下：计算公式： Q常Qj+QqQF1、降雨量Qj取日最大降雨量 q71.8mm/d Qj=降水深×基坑面积71.8m3/s2、围堰渗流量Qq QqqB 式中 q围堰单宽渗流量 取3.3×104m2/s B围堰宽度 由地形图测出为50m Qq3.3×10-3×3600×5059.4m3/h3、施工用水QF包括岩石冲洗用水和混凝土养护用水混凝土养护用水按6m3计每天养护8次，养护28天，初估月最高混凝土浇筑强度3万m3，则 Q养56 m3/h初估岩石冲洗用水量为2m3/h QF=56+2=58 m3/h总排水量 Q= Qj+QqQF=7108+58+5904=189 m3/h三、排水设备的选取1、初期排水设备的选择采用10sh9型水泵扬程大于400m，抽水量q500m3/h，水泵数量NKQ初/q K扩大系数 取1.35N1.35×2000/5006台 需留1台作为事故备用则共需7台10sh9型水泵。2、经常性排水设备的选择NKQ经/5001.35×189/5001 台 备用1台，需要2台因为在初期排水时已选用了7台10sh9型水泵故在此可用初期排水时的水泵不必要另设水泵。四、溢水排水由于过水围堰没年在10月1日到6月30日施工，7、8、9月份时河流水溢过围堰，所以每年必须都排水，即为初期排水，排水量2000m3/h，排水10天，排水量19.2万m3。排水设备采用7台10sh9型水泵。第三章、截流第一节、截流水力计算截流设计流量为10频率的月平均流量，11月中旬对应的10%频率的月平均流量为489m3/s，对应河床水位为418.5m，对应的水深为8.3m。一、截流过程中导流隧洞的水位与流量关系曲线计算 初步认为截流落差落差不大，隧洞出流为淹没出流，泄流公式：为： Q0= 式中：m淹没系数 取0.36 侧收缩系数 取0.9 s流量系数 取0.8 b堰顶宽度 取12m H0堰前水头 m具体计算见下表：H01.223.24.75.2910上游水位414.2415416.2417.7418.3422423Q018.539.379.5141.6164.7374.2439根据以上数据做出隧洞分流曲线（见图24）由于QQ0Qq 查隧洞泄流曲线图可得截流落差Z5.7m截流时上游最高水位423.4m，因此设计戗堤高程为424m，高度14m。截流计算简图如下：龙口平均宽度的计算:=bmH0式中： b龙口底宽 m m龙口处坡比 取1：1 H0龙口处堰顶水头 m龙口流量计算： Qm式中： 龙口平均宽度 m m流量系数 取0.36 H0龙口上游水头 m假定不同的龙口宽度，对应不同的水深，龙口流量Qg见下面几种情况：1） 表41龙口宽HuH0QB36m410080414412153.6416614329.24201018910.742414221854.4 2） 表42龙口宽HuH0QB26m41100041877207.442099388.84221111642.14241313980.53）表43龙口宽HuH0QB21m413.50004162.52.515.84206.56.5173.342410.510.5788.74) 表44龙口宽HuH0QB16m416000418229.14204451.242266141.142488291.2根据以上数据做出龙口泄水曲线(见图45)，据图按立堵法水力计算法，计算截流过程的水力参数如表45及图46公式：龙口流速V 单宽流量qQ/B式中： B平均过水宽度 m h堰前水头 m 表45龙口宽QZhBQq6804.72.32.3153581004.4331133101104.13.73.48.732161653.26.76.7425211802.67.27.33.424.6第二节、截流工程量及施工机械一、戗堤工程量计算在合龙时段龙口宽度为301m，戗堤顶宽12m，顶高程424m，戗堤高14m，上下游边坡取1：1.5，龙口处取1：1，其断面如图47 戗堤面积： n0.5(m1+m2)H2+Ah式中： m1、m2上下边坡比 a戗堤顶宽 12m故n0.5(1.5+1.5)(424410)+12(424410)=426 m2截流材料工程量：wn式中： B龙口平均宽度 取16m n龙口断面面积故 w16×4627392 m3二抛投强度与机械设备1、平均抛投强度Rw/T 式中：T截流历时，初估为5小时故R7392/51472.4 m3/h2、最大抛投强度RmaxKR 式中：k为不均匀系数，对于中小型工程取1.35故Rmax1.35×1472.41988m3/h3、施工机械的选择选用的截流机械设备主要有：自卸汽车、挖掘机、推土机。后期抛投方式采用上游抛投法。1）自卸汽车的台班产量P8Ktv式中： P台班产量 m3/台班 别为装料、卸料、运行时间，分别取3min、3min、8min故t3+3+814min所以 P8×0.75×60/14×13.9357m3/台班2）自卸汽车数量的确定nk1Rmax/P式中 k1备用系数 取1.3所以 n1.3×1988/8578（辆）3）挖掘机数量根据设计手册规定，配套挖掘机需要正铲斗容量为4的挖掘机3台 第三节 立堵截流材料的确定 截流材料重量小，流失多；重量大，流失少。因此要综合考虑截流可靠性和经济性两方面的因素，来选定合适的截流材料。 材料尺寸可由立堵截流材料抵抗水冲动的流速公式来确定vk 得到D可据此来初估截流材料的尺寸。 式中： D石块折算成球体的化引直径 v龙口水流速度 k稳定系数 取0.84 r1石块容重 取27t/m3 r水容重 取1t/m3当龙口宽度为10m时，对应的流速：v8.7m/s。所需要的材料粒径为：D3.5 m采用钢丝将块体包在一起用来截流。当龙口宽度为16m时，对应的流速v3.97m/s。所需要的材料粒径为D.066 m 第四章 初期蓄水与导流隧洞的封堵 第一节初期蓄水计划一、推求最迟封堵日期根据枢纽要求在第6年4月1日第一台机组发电，且要向下游供水100m3/s，要求水库水位在500m以上，库容为19.5亿立方米，按保证率为85%来水量推求，采用晚蓄方案进行推求见表5-1月份天然来水量m3/s用水量m3/s多余水量m3/s月末剩余水量亿m3/s月末蓄水量亿m332401001403.619.522291001293.315.912181001183.012.6122851001854.89.8113281002285.95.9从施工期的第5年的11月开始蓄水，就能满足各部门和枢纽发电的要求。 而12月1日库容只要达到5亿立方米就行。 从上面可看出封堵日期应在11月初，而11月份的蓄水天数为： TV/Q=25 天 则为满足发电的要求需要在11月蓄水25天，最迟封堵日期为11月5日。二、安全校核大坝的安全校核主要是考虑在蓄水期出现洪水时的枢纽安全，及蓄水时大坝的稳定性，并据此确定在蓄水时坝高应达到多高。大坝施工安全校核洪水标准通常选用20年一遇的洪水，即5%的月平均流量来校核。 水库的溢洪道高程为518m，对应的库容为23.9亿m3。 11月5日12月1日可蓄水：v(579-100)×25×24×360010.3亿m3，12月1日库容可达10.3亿m3，相应水位为472.3m。 12月1日1月1日可蓄水：v(421-100)×30×24×36008.3亿m3，1月1日时库容可达18.6亿m3。相应水位为496m。从1月1日开始蓄至518m高程水位时需要时间为： 27 天 从上面的计算可知在1月27日前坝体必须修筑到518m高程以上。 第二节 隧洞封堵设计 混凝土堵头取最小长度由极限平衡条件： Lmin 来确定，式中： K安全系数 取1.2 P作用水头推力 (t) r混凝土容重 取r2.4t/m3 w导流隧洞的断面面积，取w224.5m2 导流隧洞的周长 取58.8 f混凝土与岩石的摩擦 取f0.63 c混凝土与岩石的粘结力 c15t/m2 H5384130.5×18116m Prw×H×w1×116×224.526042 t 则有Lminkp/(frw+c)25.6 m 取26m。第三节、拦洪渡汛 水利工程枢纽施工过程中，中后期的施工导流往往需要由坝体挡水或拦洪，坝体能否可靠拦洪与安全渡汛将涉及到工程的进度和成败，直接影响到工程的施工进度；所以坝体拦洪渡汛是整个工程施工进度中的一个控制性环节，必须慎重对待。 由导流程序可知初步设计为前期导流采用围堰挡水，隧洞泄水；中期采用坝体挡水，隧洞泄水；后期采用坝体挡水，隧洞封堵，溢洪道泄水。 当坝体开始挡水围堰失去作用，水位达到拦洪高程，此时渡汛的标准将根据地形及坝前拦洪库容来确定。 本工程当坝体超过围堰高程时，水库形成的库容查图可知大于1.0亿m3，取对应的洪水重现期大于50年定为100年，由基本资料可知洪水最大流量为Qmax6390m3/s。采用倍比法来确定拦洪高程。1、 当Q5130m3/s时倍比：6390/51301.25当Q5130m3/s时对应的洪水水头为1.25×3343m，此时对应拦洪高程为453m。 2、当水库达到发电水位时库容为19.5亿m3，可相应提高拦 洪标准，采用200年一遇的洪水，对应的流量为：Qmax6900m3/s. 倍比：6900/5130=1.35 对应拦洪高程为410+1.35×40464m第五章、坝体施工第一节 沙石骨料开采量和料场确定由设计资料可知：混凝土的总用量为：743+118+150+481059千m3坝体混凝土的设计龄期为90天，水工设计中内部混凝土采用100#，外部采用150#，总混凝土用量比为0.75：0.25，坝体混凝土配合比如下表： 砼标号水灰比含沙率每m3砼中对各种材料的用量 kg/s水水泥<55-2020-4040-8080-1501000.6421.3107.51674634274274284271500.5620.4108193411431431432432表61100#砼的用量为1059×0.75794.25千m3150#砼的用量为1059×0.25264.75千m3则需要各种材料的质量见下表： 考虑骨料开采运输中的损失，采取补偿，补偿系数分别为1.05、1.07、1.03。则石子综合补偿系数为：ks1.05×1.07×1.031.16 表6-2砼标号水106kg水泥106kg<5106kg5-20106kg20-40106kg40-80106kg80-150106kg10085132.6367.733933934033915028551116.7114114114114各种石子的用量如下表： 表6-3粒径100#用量T150#用量T总用量T比重<5367.7×103116.7×103562×103215-20339×103114×103525×10319.720-40339×103114×103525×10319.740-80340×103114×103527×10319.880-150339×103114×103525×10319.7合计2664×103100 以2040的骨料为控制粒径，各料场方案比较如下：方案一：以明坝四阶台地为料场，以80150为控制粒径，计算如下： 表6-4粒径mm用量T产量T产料量T弃料T<5562×1033343×103668×103106×103520525×103625×103100×1032040525×103729×103254×1034080527×1033343×103729×103202×10380150525×103525×1030 总弃料量为662×103T 方案二：以明坝四阶台地为主料场，以旧镇滩为辅料场，明坝的计算以2040为控制粒径。 表6-5 明坝四结台地 粒径mm用量T产量T产料量T弃料T<5562×1032408×103482×103-80×103520525×103450×103-125×1032040525×103525×1030×1034080527×103525×103-2×10380150525×103378×103-147×103 不足量为354×103T 由上面的计算可以看出以2040mm为控制粒径，其他粒径产量明显不足，再以520mm为控制粒径从旧镇滩开采，计算如下： 表6-6 旧镇滩粒径mm用量T产量T产料量T弃料T<580×1031022×103194×103104×103520125×103125×103020400×103119×103119×10340802×103197×103195×10380150147×103282×103135×103 总弃料量为553×103T 方案三：以旧镇滩为主料场，以平谷滩为辅料场，旧镇滩以2040mm为控制粒径，平谷滩以2040mm为控制粒径，具体计算见下表： 表6-7 旧镇滩粒径mm用量T产量T产料量T弃料T<5562×1032764×103508×103-54×103520525×103278×103-247×1032040525×103313×103-202×1034080527×103516×103-11×10380150525×103738×103213×103 表6-8 平谷滩 粒径mm用量T产量T产料量T弃料T<554×1031359×103271×103217×103520247×103185×103-62×1032040202×103168×103-34×103408011×103194×103183×103801500294×103264×103 总弃料量为：(183+294+217-62-34)×103=891×103。 考虑其他几个料场产量偏低，而需要修公路进行骨料的运输。投资高，效益低，费效比较差，故其他几个料场不作考虑。 从上面三个方案比较可看出，以明坝四阶台地为主料场，以旧镇滩为辅料场和以明坝为料场都可以满足骨料要求，而考虑在采料时的一些特殊情况选择方案二，即以明坝四阶台地为主料场，以旧镇滩为辅助料场。 开采总量为3430×103T 第二节 确定骨料开采强度 一、月采运能力的确定根据施工进度图及砼的浇筑量做出砼的日浇筑强度图，见大图；由月浇筑强度图可看出高峰强度出现在第4年6月到第5年6月，这一期间混凝土月平均浇筑强度为9.8万m3/月。 则在不考虑其他沙石用量时，则月用沙石量为： QmdQmcAKS 式中： Qmc月平均浇筑强度 取9.8万m3/月 A每立方混凝土中的骨料用量，取1075202t， 本设计采用108t 则Qmd98000×1.8×1.2522万t结果月采运能力为22万t。二、堆料场总容量的确定 对按高峰时段计算采运能力时可按下式计算其总容量Vs Vs（KT）Qmd 式中： Vs堆料场总容量t T高峰时段的持续日数，超过6个月取6个月 K波动系数，k0.050.08。时段短时取大值， 时段长时取小值 取0.06 系数 取0.2 则Vs=(0.06*6+0.2)*22=13万t结果堆料场总容量为13万t第三节、砼拌和能力的计算一、确定砼工厂的生产能力拌和楼的生产能力应满足进度计划，确定的混凝土高峰月浇筑强度Qm（m3/s）的要求，并留有一定的备用量。混凝土工厂的小时生产能力（m3/h）按下式计算：P=KQm/mn式中： m高峰月内有效工作天数28天 n高峰月内每天有效工作小时数18小时 K砼浇筑每小时不均匀系数1.35 Qm高峰月浇筑强度为：9.8万m3/月则：P=1.35×98000/28×18263m3/h二、拌和楼数量的确定1、拌和机小时生产率计算公式：pNV式中：N拌和机每小时拌和次数20次 V拌和机出料容量 取1.6m3P20×1.632m3/h2、高系统拌和机台数 台所以高系统设为3座2×1600L的拌和楼，并且备用一台。3、低系统拌和机台数nP/p262×/326台低系统设6座2×1600L的拌和机备用一台 第四节、混凝土浇筑计划在说明书上已定出砼最高浇筑量和每月最高的浇筑量，现定砼浇筑计划见下表表69第一年第二年第三年第四年第五年2739.454.558每年的具体浇筑如下，根据下表做出月浇筑曲线见03号图表610月份年份123456789101112第一年0.160.150.150.150.180.190.180.160.170.150.170.18第二年0.60.40.80.60.60.50.50.70.60.60.50.5第三年3.43.53.13.23.33.33.13.3343.23.13.3第四年4.64.74.64.54.74.44.74.54.24.64.84.3第五年4.55.05.04.64.84.95.14.74.74.75.04.9总计浇筑150.9万m3。专心-专注-专业