黑河土石坝施工课程设计模板.docx

1、黑河土石坝施工课程设计模板土石坝施工课程设计第一章 设计基本资料 黑河引水工程粘土心墙堆石坝 1工程概况西安市黑河引水工程金盆水利枢纽位于西安市周至县黔江河 干流峪口以上 1.5km 处 , 东距西安市约 86km, 北距周至县城约 14km。枢纽是一项以向西安市供水为主、 兼顾灌溉、 结合发电、防洪等综合利用的大型水利工程。 水库总库容为 2亿 m3, 有效库容 1.774亿m3。工程建成后每年可向城市供水 3.05亿m3,提供农业灌溉用水 1.23亿 m3, 灌溉农田 37万亩。电站装机容量 20MW, 多年 平均发电量 7308万kW h。枢纽属H等大（2）型工程，由粘土心墙砂砾石坝、

2、左岸泄洪洞、 右岸溢洪洞及引水洞、 坝后电站等建筑物组成。大坝为 1 级 建筑物。枢纽设计洪水标准为 5 一遇, 相应洪峰流量为 5100m3/s, 校核洪水标准为 50 一遇, 相应洪峰流量 7400m3/s, 保坝洪水为 100 一遇，相应洪峰流量为 8000m3/s。枢纽区地震基本烈度为 7度,大坝设计地震烈度为 8度。其工程特性见附表。工程平面图见图 1。 2坝体设计1） 大坝坝顶及坝坡设计大坝坝顶高程 600m,顶宽11m,坝顶长440m。设计坝基最低 开挖咼程466m,设计最大坝咼134m。实际开挖咼程 472.5m,最大 坝高127.5m。坝顶上游侧设置 1.2m高的混凝土防浪墙

3、，墙顶高程 601.2m, 防浪墙底部深入心墙大坝上游坝坡坡比为1: 2.2,高程在565m及515m各设一戗台， 宽度分别为3m和5m,下游坝坡坡比为1: 1.8,高程在570m、540m 和510m各设一戗台，宽度依次分别为 2m、3m、3m。在下游坝 坡设置贴坡式上坝道路 , 道路宽 12m, 贴坡比为 1: 1.5。上游高水围堰和下游低水围堰采用与坝体结合方式布置。 高水 围堰堰顶高程527m,上游坡比为1: 2.5,高程在517m处，设15m宽 的马道 , 下游坡比为 1: 2。下游围堰兼作坝体排水棱体 , 堰顶高程 493.5m, 外坡比为 1: 1.8, 内坡比为 1: 1.2。

4、坝壳采用下游河床砂卵石填筑 , 排水棱体采用堆石填筑。大坝 横剖面见图 2。2)心墙设计心墙顶高程598m,顶宽7m。河床段心墙坡比为 1: 0.3,考虑到 由于岸坡对心墙沉降的约束 , 在纵向心墙也会出现拱效应现象 , 给 抗渗带来不利影响 , 为了提高岸坡段心墙的抗渗能力 , 将两岸坡段 坡比由 1: 0.3变为 1: 0.6。为提高心墙在两岸坡适应变形的能力 , 在心墙底部铺设厚 2m 左右的高塑性土 , 采用粘粒含量较高的土填筑 , 填筑干密度为 1.66g/cm3,填筑含水量为 20.2%23%。3)反滤层设计从坝料的级配过渡及变形模量过渡考虑 , 在心墙上下游均设 置两道反滤层，第

5、一层为粒径小于5mm的砂反滤层，第二层为粒径 小于 80mm 的混合砂砾料反滤层。 下游的砂反滤层水平宽度为 2m, 混合料反滤层水平宽度为 3m, 上游的砂反滤层水平面宽度为 1m, 混合料反滤层水平宽度为 2m。4)大坝填筑方量大坝总填筑方量为771.6万m3,其中心墙土料158万m3,反滤 料 29万 m3, 坝壳砂卵石料 584.6万 m3。3坝址地形地质情况坝址位于金盆古河道出口至蔺家湾 S 形河道腰部 , 距峪口约 1.5km。坝址地形为不对称的 V形谷。右岸山体高程约823m,边坡 为300500。左岸是现代河谷与古河道间长约 800m、正常水位处 宽度为 270m 的单薄山梁

6、, 河道一侧山坡坡度在 520左右。坝址区内出露的基岩为前震旦系宽平群大镇沟组变质岩。 岩性 主要为云母石英片岩、 绿泥石片岩、 钙质石英岩以及后期沿断层 入侵的石英岩脉、 云煌斑岩脉、 斜长斑岩脉。在地形较平缓的山 坡、 河谷阶地广泛分布着第四系松散堆积物 , 岩性主要为碎块石、 碎石质壤土、 砂卵石等。坝址位于西骆峪田峪背斜的南翼 , 岩层走向近东西向 , 倾向 上游。由于主要受南北向压应力作用 , 东西向的构造断层裂隙发 育。在坝址区的断层构造有 80多条, 主要为层间挤压的逆断层。 坝 址区以近南北向的裂隙构造发育。 河床部位岩体全强风化带较薄 一般厚5m左右。两岸全强风化带较厚 ，一

7、般厚520m。 4气候特征 :1)气温，多年实测资料分析，见表1,年平均气温9.6C。表1月份123456789101112月平均:-6.5-1.65.512.017.421.022.921.516.410.11.8-5.32）降水，多年实测资料分析见表 2表2月份123456789101112全年（天数）月5mm以下4.32.35.78.7151712149.772.76104.3平5 10mm000011.73421.70012.3均10 15mm000000.30.7210.3004.315 20mm0000000.710.70002.3天20 30mm0000000.30.30.700

8、01.7数30mm以上0000000.300.30000.75.料场分布1）心墙土料场。在各设计阶段，对心墙土料的勘探试验进行了 大量的工作，先后完成了金盆、 武家庄、 永泉、 毛家湾、 田家沟等料场的勘探工作，根据勘探试验成果选定了金盆、 武家庄、永泉三个料场，对选定的三个料场在初查的基础上又进一步做了详 查。金盆料场位于黑河左岸上金盆古河道内 ，属水库淹没区，武家庄料场位于金盆东北边缘的山坡上 ，永泉料场位于金盆西北周城公路之西的山坡上。三个料场土料普遍存在的问题是天然含水量偏 高,土料均需要翻晒后方可上坝。初设阶段在考虑土料的物理力学指标 ，特别是土料的击实性能及天然含水量、 储量等因素

9、后，本着尽量少占用耕地、 减少征地、增加库容的原则，确定心墙填筑以金盆料场为主料场 ，武家庄 料场作为辅助料场，永泉料场为备用料场。施工单位于截流前进行了金盆料场土料现场碾压试验。 在试验中发现翻晒时，土料结块难以粉碎，土块外干内湿，在碾压后的土 层中，发现夹有碎土块，土层在碾压过程中发生剪切破坏。经研究 ， 决定将金盆料场转为备用料场，加紧对武家庄、永泉料场的复查和 碾压试验工作，同时尽快寻找新的土料场。在综合考虑了土料性质、 储量、 运距、 天然含水量等因素 后，选择养麦窝、 猴子头、上黄池、钟楼山、 武家庄料场I区、 H区土料及金盆料场含砾土作为心墙土料 ，所选用的料场土料从 颗分看，绝

10、大部分为粉质粘土，少部分为重粉质壤土。上述料场存在的问题为天然含水量偏高需翻晒 ，储量均较小场地面积小，土料翻晒强度低。2)土料的压实设计标准表3 土料最大干密度和最优含水量土料干法制样湿法制样pmax(g/cm 3)wop(%)pmax(g/cm 3)30p(%)狮子头1.70018.8养麦窝 1.72018.81.68020.2武n1.70519.21.67921.0上黄池1.71419.31.67420.9钟楼山1.69719.01.67519.7土料现场碾压试验采用英格索兰 17.6t自行式凸块振动碾和气胎碾进行，四个料场的试验结果见表 4表4 土料现场碾压试验成果土料名 称压实干密度

11、(g/cm3)含水量(%)铺土厚度(cm)碾压方式及遍数备注狮子头1.70017.621 22凸块8遍，气胎4遍养麦窝1.72618.825 27凸块8遍，气胎4遍武n1.72019.925 30凸块8遍12遍后，局部剪切 破坏上黄池1.69018.623 25凸块8遍8遍后，个别地方 剪切破坏考虑到黑河大坝的坝高和重要性 ，以及土料压实性能的不均匀性和碾压机具压实功能较大 ，土料的设计干密度为 1.68g/cm3,同时，规定土料的压实系数不小于 0.99,这样能够避免压实性能好的土料得不到充分压实。3)砂卵石设计干密度坝壳砂卵石料采用黑河大桥下游 0.5 6km范围内的河床砂卵石。根据 SD

12、J18-84碾压式土石坝设计规范及 SDJ10-78水工 建筑物抗震设计规范的有关规定，砂卵石水上部分的填筑相对密 度为0.7,水下部分的填筑相对密度为 0.8。在考虑了料场砂卵石料含砾量的分布范围后 ，确定砂卵石的设计干密度为 2.33g/cm3,Dr=0.7,干密度为 2.24g/cm3, Dr=0.8。项目料场含水量自然土干容重3 (t/m )松土折自然土系数设计干容重丫 d3 (t/m )粘性土16%1.450.861.68砂砾料5%1.650.712.33砂砾料5%1.650.732.24反滤料5%1.650.712.336.开竣工要求：1998年10月开工，12月竣工。说明：在本次

13、设计中可不考虑基础开挖与处理事宜 ，但应考虑导流时段对坝体上升的要求(即拦洪渡汛、施工进度计划安排)。 要求同学们初拟施工进度计划。7.水文资料可采用的水文资料如下：Cv=0.63, Cs=3; Xp5o=3557.69m3s,Xp1oo=4096.65m3s, Xp2oo=4628.03m3s, Xp2o=2846.66m3s。8设计分类要求为避免抄袭现象 , 同学们设计时 , 坝壳砂卵石料采用黑河大桥 下游 0.56km 范围内的河床砂卵石。规定如下 : 每个 0.5km 作为一 个同学的设计坝壳砂卵石料的距离 , 即按学号 , 每班的 1 号同学选 择0.5km, 2号同学选择1km,第

14、12号同学选择6km。第13号 同学开始重复上述距离。逡丑強“馳-加比熾痢商述果观涔wal那圏J黑河水利枢纽平面布置图工;一WG羽耳養讯好热alasi设计任务及指导一、 目的和要求 :本设计要求学生根据给出的基本资料进行土石坝的施工组织 设计。经过本设计培养学生运用所学知识独立解决工程问题的能 力。在计算及编写说明书等方面得到一定训练。二、 设计内容及步骤 :1、 根据所给的基本资料 , 分析施工工作日 , 确定坝体填筑强度（ 粘土心墙、 反滤料、 坝壳材料 ） 、 开挖、 运输强度。2、 根据场内交通及料场情况 , 按综合机械化施工原则 , 选择开 挖 , 运输方案 （ 多个方案比较及最后选择 ）。3、 根据坝体填筑材料的物理力学性质 , 选择压实机械的型号 和数量。4、 绘出料场开采布置图 , 坝区作业分区图及压实方法图。三、 设计成果 :1、 说明书。2、 设计图纸 1 张。四、 设计说明书参考目录 :第 1 章 : 基本资料。第 2 章 : 施工组织设计。（ 一 ） 坝体填筑强度。（ 二 ） 开挖运输方案。（ 三 ） 填筑压实方案。（ 四 ） 机械配套计算五、 参考资料 :1、 水利工程施工教材。2、 水利水电工程施工组织设计手册3、 土石坝施工4、 水利水电工程施工组织设计规范 SL303- 5、 水利水电工程施工组织设计指南魏璇主编水利水电工程施工手册第二卷土石方工程