水利工程施工课程设计05.12.pdf

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1、水利工程施工课程设计松涛水利枢纽工程施工组织设计原始资料与任务书题目：_姓名：_学号：_指导教师：_兰州交通大学土木工程学院水利水电工程系2014 年 3 月1一、原始资料1.水利枢纽的组成松涛水利枢纽位于柳河干流上的松涛峡，系一级建筑物，由河床混凝土重力坝、溢洪道，右岸土坝和坝后厂房等部分组成。枢纽主要任务是发电，共装三台机组，每台机组15 万千瓦，发电的最低水位为500 米，相应库容 19.5 亿米3。枢纽的右岸适当位置布置有排砂放空洞，可满足封孔蓄水期对游供水100 米3秒流量的要求。枢纽各组成建筑物的工程量见表1。2.施工场地及运输条件1施工场地坝址距下游的仙州市河道长约 100 公里

2、，直线距离约 50 公里，坝址附近皆为高山峡谷地区。松涛峡长约 12 公里，上下游均有比较平坦的山间盆地，可作为施工场地。枢纽选定坝址位于峡谷尾部，距峡谷出口约1.7 公里，坝区河床两岸山坡陡峻，成V 字形。左岸坡度 4580，陡缓相间；右岸坡度6085，两岸山顶均为黄土覆盖。坝址河床高程一般为 410 米，枯水季一般水位为 418 米，河面宽 5060 米，深化偏右岸，最深约10 米。坝址左岸山峰起伏高出河面约150 米以上。右岸坝头附近为一狭小丘陵阶地，高出河面约110 米左右。与坝区阶地相连的就是地形平坦面积宽阔的李家台四级阶地，高程560580 米。自峡谷出口起，两岸地势逐渐开阔，呈狭

3、长的二级阶地，高程约 430440 米，沿柳河右岸距坝址约 8 公里的旧镇，附近有宽阔平坦的二级阶地。坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游200 米处的滑沟；右岸主要有坝址上游150 米处的红柳沟，下游的刘家沟、金沟和银沟等。这些冲沟切割既深且短，均系沿断层及节理裂隙发育而成，与河谷多成 7080的交角。由于这些冲沟的切割，使坝区地形变得非常复杂，给施工场地布置造成一定困难。坝区附近可供施工场地布置的地段，有右岸李家沟，峡谷出口下游右岸的明坝和左岸的易家湾等阶地，各地段特性如表 2 所示。表 2各地段特性表距坝址离（公里）152530可利用面积(平方公里)120503高程（米）56558

4、0430440430440顺序123名称李家沟明坝易家湾位置右岸坝址下游右岸坝址下游左岸坝址下游24旧镇右岸坝址下游80204254602运输条件仙州到松涛的公路线为六级公路，已建成通车，路线全长约 50 公里。对于水路交通，因柳河上游为峡谷，河窄水急，不能通行船只。有国家铁路干线通过仙州市，可沿柳河岸边进工地。3.气候特征表 3坝区 19531988 年气温（）特征项目月份123456789101112年平均1气温本区为大陆性气候。多年平均温度为 9.6，月平均最高温度为 22.9，最低为6.5；绝对最高为 39.1，绝对最低为-23.1，日最小变幅 1.3。坝址附近历年气温观测统计资料，如

5、表3 所示。本地区雨量稀少，年平均降水量为330.1 毫米，最大达 471.9 毫米，其中 6070集中在 79 月，最大日降雨量为 71.8 毫米。最长一次降水延续时间4 昼，最大一次降雨量为 21 毫米。暴雨常在下午或晚间出现。降雪一般于 11 月下旬开始，最大一次为 20 毫米，积雪最大厚度为 6 厘米，积雪日期一般从 11 月下旬到次年 3 月上旬，年平均积雪日数为21.6 日，土壤冰结深度约 1 米。本地区降水统计资料如表4 和表 5。3冰期每年 11 月底或 12 月初行凌，12 月底封冻，次年 2 月底或 3 月初解冻。冰冻期约 23 个月。冬季3日平均最高7.514.922.5

6、28.432.734.235.934.429.123.617.47.6绝对最高13.817.526.933.235.536.539.138.331.928.021.610.9日平均最低-18.3-15.4-7.9-2.93.28.511.710.65.3-2.5-10.4-15.7绝对最低-23.1-22.1-16.3-8.40.12.99.35.40.5-6.6-15.3-21.6月平均-6.5-1.65.512.017.421.022.921.516.410.11.8-5.39.6行凌初期，多为针状，薄片状冰化闭。流冰速度最大为1.45 米秒，最小为0.95 米秒。春季流冰多为坚硬冰块，冰

7、厚一般为 0.2 米，最厚可达 1 米。流冰期一般无过大冰块下泄。4风向及风速本地区春季多风，最大风速为17 米秒，风向多为东北向。4.水文条件柳河的年最小流量多发生在1、2 月份，3 月份上游开始融雪化冰，流量渐增，6 月份以后即进入汛期。年最大流量一般发生在79 月间。坝址区实测最大流量为 5640 米3秒，最小流量为205 米3秒，多年平均流量为830 米3秒；河水含沙量最大达 5 公斤米 3（79 月） ，最小为0.01 公斤米3（12 月） 。峡内流速最大为7 米秒，最小为 0.8 米秒。其流量特征资料列于表 6表 11。表 6坝址水文站各月不同频率的瞬时最大流量（米3秒）频率月份1

8、23456789101112全年14854057231310235048105470513063803700175079663902462393680121021104270492046705620341016507595870543037161510701816357042104030461030101520701513010404356568956158037303650355038702700141065945602037033450783913202470309030203110237012906013810表 7坝址水文站不同频率的月平均流量（米3秒）频率月份121348345532

9、733810322327202652698521822943456789101112全年469586959112018901250114095969243084043249956971110201050870630579421638410458480607882760695547489406553300327425482785580541413400378446240332354406620536480385328285402表 11各种频率洪水过程数据表流量月日919293949596979899910911912913914915916917918919频率5250026002740287

10、030403220342036603940426046004860513048004400410038403630343022850296431243272346636713900417244924856524455405848547250164674437841383910131203244341835813793401742674566491653155739606364005988548951154790453042800.53365363236863860409043304600492353005730618765376900645659185515516548824613592092

11、192292392492592632403100295028202700260025003694353433633215307829642850404238683680351833703245312043584170397037933632349733655.工程地质条件坝区为高山峡谷区。狭谷由震旦纪变质岩构成，其上部为第四纪砾石岩，含砂砾石层及黄土。柳河流向，在坝址附近转为 S260W，河谷呈弯曲形。河谷两岸变质岩顶板出露标高，左岸约520 米，右岸约 515 米。在标高 515 米时，谷宽约 135 米，坝址左右岸基岩上直接为黄土覆盖。坝址区及上下游河床覆盖层厚 512 米。表面 0.3

12、米左右为黄土覆盖，以下均由卵砾石夹粗、中砂等物构成。河床靠右岸有一深槽，顺河呈长条状分布，深槽处水深约10 米，覆盖层厚 1012 米，此深槽系河水沿构造裂隙侵蚀冲刷而成。坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片岩和角闪岩组成，石质坚硬，相当于 16 级岩石分类中的第 X 级岩石，普氏系数 f=8 云母石英片岩极限抗压强度为 10001200公斤厘米2，角闪片岩极限抗压强度为9001200 公斤厘米2。坝址右岸距河边 480 米处，有一天然冲刷的鞍状地形，溢洪道即建此处，该处系古河道的遗址，两侧有大小冲沟数条，与它成7080交角。此坝址处水文地质情况，地下水属裂隙补给水，数量很少，主要在构造裂隙

13、及局部破碎带内。在坝区变质页岩中还有裂隙承压水， 稳定水位 432446 米， 单宽涌水量一般为 3 升分， 最大为 120 升分，随岩石裂隙发育程度、联通情况和深度而变化。松涛是地震波及区，据上级主管部门提出的松涛水利枢纽地段的地震基本烈度为7 度。6.当地建筑材料坝址上、下游均有砂石材料。特别是坝址下游藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般皆符合要求，只有砂质土尚未找到理想的产地，必要时可以采用两岸的黄土代替，各料物主要特征见表12、表 14。7.坝体混凝土主要特征坝体混凝土的设计龄期为90 天，水工设计中内部混凝土用100 ，外部混凝土用150 。总混凝土用量比为 0.75 比 0.25。

14、坝体混凝土的配合比见表15。混凝土的容重为 2400 公斤米3。6混凝土的热学指标及各种材料的热学性能见表16表 17。表 16混凝土的热学指标比热 C（大卡公斤）0.21导温系数 a（米2小时）0.0048导热系数(大卡米小时)2.4热交换系数(大卡米2小时)10表 17混凝土各材料的比热材料名称C 比热(大卡公斤)水1.00水泥0.14砂子0.19粗骨料0.20混凝土采用 600 纯熟料水泥，水泥最终水化热为67 大卡公斤，水泥放热速率m=0.384天。地方工业、住宅、卫生福利和劳动力来源仙州市，有些地方工业可以利用，这些地方工业可考虑在施工期间委托进行部分加工和修配工作。坝区附近村镇不多

15、，且民房数量不多，只能在明坝村和李家台村用少量民房作为工人临时住宅。而其它福利设施及住宅需要建设。施工期间大批的生活物资和粮食、燃料、日用品等，均需从仙州市运来，当地只能解决副食品和部分粮食等供应。施工期间施工队伍由公开招标选定。施工用电：初步估计仙州市可供应量最高负荷约1.2 万千瓦。坝址区地下水硫酸根（SO4）含量约 20003000 毫克升，对一般水泥有硫酸盐侵蚀性。因此基础混凝土有抗硫酸盐侵蚀的要求， 铝酸三钙的含量应小于5。地下水不宜作为工程用水和生活用水。 河水除含沙外，无其它杂质，经沉淀处理后可作为工程和生活用水。注：其余资料见文件“松涛水利枢纽资料汇编” 。-27二、松涛水利枢

16、纽资料汇编表 1主要水工建筑物的组成和工程量表挖方（千米3）序号工程项目土万(含砂砾石)110石方327合计437土方填方（千米3）堆砌石反滤层合计混凝土和钢筋混凝土（千米3）灌浆工程（百米）总计207其中固结灌浆1371河床坝段 （1） （10）石岸混凝土重力坝右（115 跨）74322403527511885463溢洪道121051017202424150（底板 78溢流体 72）4845右岸土坝坝后厂房143019614319670082051101015表 4月份项目平均最大最小坝区 19521988 年各月降水量（毫米）11.316.9022.99.0737.923.40413.92

17、7.70.3532.563.82.1638.3103.25.0762.3126.718.6889.8218.433.2956.6108.912.21019.050.60.5113.913.60122.09.10全年330.5471.9210.8表 5坝区 19851988 年各月不同降水量出现天数统计表月份（天数）全年（天数）11293104.316712.3降水量15mm以下最多最少平均最多最少平均614.30002522.30003745.700041368.700051811152116201217311.7716612423817121453491199.751210857211.71

18、1512.70001215360005mm以下910mm以上最多最少平均最多最少平均000000000000000000000000000000110.3000110.7100.3422100.321110.70.7100.3000000000000000614.3211.720mm以上表 8不同施工期各种频率的最大流量（米3秒）频率时段111.15.3111.165.1010.16.3010.166.15205013404710284021920127042902670517501170371024301016101090326022402014509972790202010表 9水位（米）

19、流量（米3秒）水位（米）流量（米3秒）418.00250426.404500不同施工期各种频率的最大流量（米3秒）418.5500427.155000419.41000427.655500421.502000428.206000422.502500428.706500423.603000429.507500424.653500430.058500425.554000430.5010500表 10水位（米）流量（米3秒）水位（米）流量（米3秒）418.000458.704.0428.000.2461.805.0432.800.4464.306.0水位库容关系表435.600.6468.208.0

20、439.100.8471.7010.0444.101.2475.4012.0447.601.6482.115.0450.32.0492.9018.0455.203.0503.2020.0表 12料场名称各砂料场的颗料组成及物理性质表平均粒径（毫米）容重(吨/米2)比重粒度模数孔隙率（）粒径（毫米）5.0含量（）富家沟及孙家沟老虎沟宛家沟8.88.89.88.81214.789.69.114.415.211.920.82014.719.214.49.82020300.460.400.341.571.961.982.702.672.673.122.732.3541.926.625.8表 13料场名

21、称明坝四级阶地旧镇淮平谷滩卵砾石料场天然级配及物理性质表粒度模数粒径（毫米）120容重(吨/米2)比重孔隙率（）含量（）20192018.710.413.621.811.712.421.819.314.315.727.621.7212181.811.871.922.722.752.747.668.798.4933.43229.912表 14项目料场名称明坝四级阶地旧镇滩左岸坝址下游 1.2 公里有两大冲沟右岸坝址下游 6.9 公里滩石平坦有水渠与阶地相隔右岸坝址下游 9 公里滩道位置及地形各料场基本特性表高程（米）550570410416覆盖层厚（米）26.8（平均）0.25有效层厚（米）14

22、7.5储量（千米3）29001430洪水及地下水情况卵砾石层与红砂岩接触带雨季有小泉流出常水位在 414 以下面积 （平方公里）0.130.22平谷滩富家沟孙家沟老虎沟略有起伏，覆盖薄，有水渠通过。右岸坝址下游10 公里山沟里，河口为冲积滩沟壁黄土覆盖,沟中平时无水0.130.30.054104154604800.182.05.53.57.0708715200390平时为干沟表 15混凝土配合比混凝土设计标号100100#水灰比0.640.56含砂率（）21.320.4水107.5108每米3混凝土对各种材料需要量（公斤米3）水泥16719313500总工期（年）3445577889911准备

23、工期（年）11.511.511.511.51.5223主要工期（年）1.52.52.53344555.556完建工期（年）0.510.5111.511.51.5222.5按分期导流方案拟定。若采用隧洞导流，则准备工期加长，主要工期缩短备注砼衬砌进度与施工程序有关，当隧洞断面能满足开挖和砼衬砌平行作业时，衬砌占用直线工期较少，一般安排滞后开挖34 个月，如不能平行作业，则须在开挖完成后进行衬砌。（2） （）砼坝施工进度的特点：受气温条件的影响（高温、骨料降温、砼散热、寒冷及冬季暖棚）砼一般用柱状块浇筑，层与层之间，因温控要求严格，应有一定的间歇时间，特别是基础层，由于基础约束的影响，薄而温控严，

24、成为施工进度制约的一大因素。相邻高差控制严格，坝体的二期冷却和接缝灌浆，是影响砼坝施工进度的一个重要因素坝内设置引水系统和泄洪建筑，埋设件多，孔洞多，廊道多，施工干扰大（2） （）封孔前，最迟下一个汛期前，大坝浇筑至溢洪堰顶以上。水库蓄水后，一般情况下，库水位不再降至死水位一下，故在底孔封堵后的下一个汛期到来前，坝体接缝必须灌至死水位以上，接缝灌浆时坝体高程应满足接缝灌浆的要求。设有电站进水口的坝段，应在机组投入发电前 36 个月达到坝顶高程，以便进行进水口闸门和启闭机的安装。（2） （）坝体接缝灌浆进度大坝在挡水之前，应进行接缝灌浆，使坝结成整体灌浆时段应选择在冬季或春季的低温时段， 同时须

25、待砼温度冷却到设计的灌浆温度时才允许灌浆；水库蓄水前，至少应将死水位一下的接缝全部灌完；各时段灌浆高程，应结合施工期坝前可能出现的最高水位进行研究，每年汛前，灌浆达到的高程，应能满足坝体稳定和应力的要求；灌浆时本层以上至少有9m 厚的压重层，压重层也应达到设计要求的温度。(3)发电厂房和安装工程的施工进度16发电厂房（主厂房，副厂房，开关站）在一般情况下，主厂房是控制直线工期的关键项目，副厂房和开关站可同主厂房同时进行施工。其施工程序一般如下：厂房基础下部混凝土上 部混凝土水 轮 发电 机 组第 一 批机 组 试第一批机组并网发安装间修建桥 调 安装继续安装副厂房修建设备安 装开 关 站开 关

26、 站混 凝 土安排施工进度的一般方法：首先，分析控制直线工期的厂房地基开挖，主厂房下部混凝土，上部混凝土和水轮发电机组安装的工期，而后根据厂房的布置特点和施工的总进度要求，安排全部厂房的控制性进度，使之互相衔接合理。（4）落实、平衡、调整、修正计划分析论证所拟订进度是否切合实际， 各项进度之间是否协调， 研究主体工程的工程量， 是否大体平衡，进行平衡工作。在实际编制时，应将各个部分联系起来，经过几次反复调整，大体上依照上述程序来编制施工进度计划。（5）计算时参，绘制网络图前面所得进度，即时参计算中最基本的数据；工序的延续时间，记为ti-j时参计算公式及步骤如下：A.事件（结点）的时间参数A1.

27、事件最早时间（earlist time）TF(i)是以该结点为开始电的个工序最早可能开始的时刻总开工结点：TE(i)=0TE(i)=0其它结点：TE(j)=TE(j)=maxTE(i)+tTE(i)+tijijti；i 是以 j 为完工结点的工序开工结点i（i 和 j 相关联）计算原则：由总开工结点开始由左向右，正向计算。（tij：ij 工序的持续时间）总完工结点：TE（n）就是工程项目最早可能完成时间A2.事件的最迟时间（lastest time） ：TL（i）是指在保证总工期 TE（n）的前提下，以事件i 为完成17时间的各个工序最迟必须完成的时刻，由结点n 向结点 1 逆箭头方向计算。总

28、完工结点：TL(n)TL(n)=TE(n)TE(n)其它结点：TLTL（i i）B工序的时参计算B1 工序的最早开始时间：Ti j就是它的所有紧前工序全部完成的时刻ETiESt ji；ES(i,j)=TE(i)ES(i,j)=TE(i)或ES(i,j)ES(i,j)=maxESES（h h，i i）t ti ij jESTLTL（j j）t ti iminjj jhh 为工序 ij 的紧前工序的开始结点B2 工序的最早完成时间：Ti jESTiEFT= = ji j+ t ti ij j； EF(i,j)= ES(i,j)+ tEF(i,j)= ES(i,j)+ ti ij jEFB3 工序的

29、最迟完成时间：Ti jlTiLF jtj；LF(i,j)=TL(j)LF(i,j)=TL(j)或LF(i,j)LF(i,j)=minLFLF（h h，i i）t ti ij jLFkk 为工序 ij 的所以紧后工序的完工结点B4 工序的最迟开始时间Ti jSLFTiLT ji jTi j；LS(i,j)=LF(iLS(i,j)=LF(i，j) j) t ti ij jLS 网络计划中各工序间的逻辑关系是根据工程的项目的实施程序、工艺要求和组织结构确定的。在网络图上形成的相互关系只是在一起的长短不一的线路，为了保证按期完工，有的程序比较缓，有的程序比较紧，工序的时差反映了工序的松紧缓急程度。 一

30、个工序的完成时间只要不迟于其紧后工序的最早开始时间，就不会影响紧后工序。C 工序的时差计算C1 工序的总时差（total float）Fi j不会影响总工期的最大时间延误值LFEFELFiT jTi jTi jtjtjTi jTTF(i,j)= LF(i,j)+ EF(i,j)= LS(i,j)TF(i,j)= LF(i,j)+ EF(i,j)= LS(i,j)ES(i,j)ES(i,j)在 TLTL（n n）= TE= TE（n n）的前提下LF(iLF(i，j) j)EF(i,j)EF(i,j)TF(i,j)TF(i,j)0 0C2 工序的自由时差（free float）Fi j不影响后续

31、工作的最大时间延误值EEFiT jtjtiTi jFFF(i,j)=FF(i,j)=ESES（j j，k k）t ti iminkj jEF(i,j)EF(i,j)18小结小结计算步骤：1结点时参a）正向计算 TE(i)TE(i)b）逆向计算 TLTL（i i）2.工序时参a）求 ES(i,j)ES(i,j)b）求 EF(i,j)EF(i,j)c）求 LF(iLF(i，j) j)d）求 LS(i,j)LS(i,j)3.工序时差4.找出关键线路，绘制网络图3成果（1）说明书一份（10 页左右）要求用图表和文字正确表达设计的依据、方法、意图和成果，文字叙述简练，字迹工整，段句分明，设计说明书中，一

32、般只列出设计计算重要成果和分析结论。参考：第一节 基本资料第二节 列出工程项目第三节 时间参数计算，工期的确定，时参，网络图（2）1 张时标网络图，计算机出图，规格：5075cm项目施工导截流大坝紧后工序工期厂房收尾要求：用时标表示，所画项目在25 个以上19图例：t tiEiLiTTTTTTTi-jESi-jLSi-jEFi-jLFi-jTi-jTi-jj注意：尽量使关键线路在图中部位。网络进度计划的调整优化编制网络进度计划时，先编制一个初始方案，然后检查该计划是否满足工期控制要求；是否满足人力、物力、财力等资源控制条件，以及能否以最小的消耗取得最大的经济效果，这就要对初始方案进行调整优化。

33、1.工期调整1）.当规定工期大于计划工期时，应放缓关键线路上各项目的延续时间，以减少资源消耗强度2）.当规定工期小于计划工期时，应紧缩关键线路上各项目的延续时间放缓和紧缩的数值，应视项目的具体施工条件确定。如果紧缩时间到极限状态仍不能满足规定工期的要求，则应改变项目的安排，改变施工方案或改变规定的工期。水利水电工程的总进度安排，不仅受总工期的控制，还受水文条件、导流方案、发电运行等要求的控制。这时应使网络计划从开工到完工分段设置控制节点，逐段满足工期控制要求，逐段检查调整，知道工期的各控制节点都符合要求为止。3）资源强度控制：使其平均4）工期、费用的优化：在工期和资源没有限制要求时，选择一个工程总费用最低的优化工期20