水利工程施工课程设计0512.docx
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水利工程施工课程设计0512
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
2013年3月
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，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45°～80°，陡缓相间；右岸坡度60°～85°，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50～60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560～580米。
自峡谷出口起，两岸地势逐渐开阔，呈狭长的二级阶地，高程约430～440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70°～80°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
顺序
名称
位置
距坝址离
（公里）
可利用面积
（平方公里）
高程
（米）
1
李家沟
右岸坝址下游
1．5
1．2
565～580
2
明坝
右岸坝址下游
2．5
0．5
430～440
3
易家湾
左岸坝址下游
3．0
0．3
430～440
4
旧镇
右岸坝址下游
8．0
2．0
425～460
2．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1953～1988年气温（℃）特征
项目
月份
日平均最高
绝对最高
日平均最低
绝对最低
月平均
1
7.5
13.8
-18.3
-23.1
-6.5
2
14.9
17.5
-15.4
-22.1
-1.6
3
22.5
26.9
-7.9
-16.3
5.5
4
28.4
33.2
-2.9
-8.4
12.0
5
32.7
35.5
3.2
0.1
17.4
6
34.2
36.5
8.5
2.9
21.0
7
35.9
39.1
11.7
9.3
22.9
8
34.4
38.3
10.6
5.4
21.5
9
29.1
31.9
5.3
0.5
16.4
10
23.6
28.0
-2.5
-6.6
10.1
11
17.4
21.6
-10.4
-15.3
1.8
12
7.6
10.9
-15.7
-21.6
-5.3
年平均
9.6
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60～70％集中在7～9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2～3个月。
冬季行凌初期，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7～9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（7～9月），最小为0.01公斤／米3（1～2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％
2％
5％
10％
20％
1
485
462
430
404
370
2
405
393
371
356
334
3
723
680
615
568
507
4
1310
1210
1070
956
839
5
2350
2110
1816
1580
1320
6
4810
4270
3570
3730
2470
7
5470
4920
4210
3650
3090
8
5130
4670
4030
3550
3020
9
6380
5620
4610
3870
3110
10
3700
3410
3010
2700
2370
11
1750
1650
1520
1410
1290
12
796
759
701
659
601
全年
6390
5870
5130
4560
3810
表7坝址水文站不同频率的月平均流量（米3／秒）
频率
月份
1％
5％
10％
20％
85％
1
348
327
322
265
218
2
345
338
327
269
229
3
469
432
410
300
240
4
586
499
458
327
332
5
959
569
480
425
354
6
1120
711
607
482
406
7
1890
1020
882
785
620
8
1250
1050
760
580
536
9
1140
870
695
541
480
10
959
630
547
413
385
11
692
579
489
400
328
12
430
421
406
378
285
全年
840
638
553
446
402
表11各种频率洪水过程数据表
流量
月日
频率
5％
2％
1％
0.5％
9．1
2500
2850
3120
3365
9．2
2600
2964
3244
3632
9．3
2740
3124
3418
3686
9．4
2870
3272
3581
3860
9．5
3040
3466
3793
4090
9．6
3220
3671
4017
4330
9．7
3420
3900
4267
4600
9．8
3660
4172
4566
4923
9．9
3940
4492
4916
5300
9．10
4260
4856
5315
5730
9．11
4600
5244
5739
6187
9．12
4860
5540
6063
6537
9．13
5130
5848
6400
6900
9．14
4800
5472
5988
6456
9．15
4400
5016
5489
5918
9．16
4100
4674
5115
5515
9．17
3840
4378
4790
5165
9．18
3630
4138
4530
4882
9．19
3430
3910
4280
4613
9．20
3240
3694
4042
4358
9．21
3100
3534
3868
4170
9．22
2950
3363
3680
3970
9．23
2820
3215
3518
3793
9．24
2700
3078
3370
3632
9．25
2600
2964
3245
3497
9．26
2500
2850
3120
3365
5.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S260°W，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5－12米。
表面0.3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10－12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1000～1200公斤／厘米2，角闪片岩极限抗压强度为900～1200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70°～80°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432～446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。
坝体混凝土的配合比见表15。
混凝土的容重为2400公斤／米3。
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℃）
导温系数a
（米2／小时）
导热系数λ
（大卡／米·小时·℃）
热交换系数β
（大卡／米2·小时·℃）
0.21
0.0048
2.4
10
表17混凝土各材料的比热
材料名称
水
水泥
砂子
粗骨料
C比热（大卡／公斤·℃）
1.00
0.14
0.19
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，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（
）含量约2000～3000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”。
二、松涛水利枢纽资料汇编
表1主要水工建筑物的组成和工程量表
序
号
工程项目
挖方（千米3）
填方（千米3）
混凝土和钢
筋混凝土
（千米3）
灌浆工程（百米）
土万
（含砂
砾石）
石
方
合
计
土
方
堆
砌
石
反
滤
层
合
计
总
计
其中
固结
灌浆
1
河床坝段
（1）～（10）
110
327
437
743
207
137
2
石岸混凝土重力坝右（1～15跨）
240
35
275
118
85
46
3
溢洪道
1210
510
1720
24
24
150
（底板78
溢流体72）
4
右岸土坝
1430
1
1431
700
205
110
1015
5
坝后厂房
96
96
48
表4坝区1952～1988年各月降水量（毫米）
月份
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
平均
1.3
2.9
7.9
13.9
32.5
38.3
62.3
89.8
56.6
19.0
3.9
2.0
330.5
最大
16.9
9.0
23.4
27.7
63.8
103.2
126.7
218.4
108.9
50.6
13.6
9.1
471.9
最小
0
7
0
0.3
2.1
5.0
18.6
33.2
12.2
0.5
0
0
210.8
表5坝区1985～1988年各月不同降水量出现天数统计表
降水量
月份（天数）
全年
（天数）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
5mm
以下
最多
6
5
7
13
18
20
16
17
11
8
5
15
112
最少
1
2
4
6
11
12
6
12
9
5
1
3
93
平均
4.3
2.3
5.7
8.7
15
17
12
14
9.7
7
2.7
6
104.3
5mm
以下
最多
0
0
0
0
2
3
4
5
5
2
0
0
16
最少
0
0
0
0
1
1
2
3
1
1
0
0
7
平均
0
0
0
0
1
1.7
3
4
2
1.7
0
0
12.3
10mm
以上
最多
0
0
0
0
0
1
1
4
2
1
0
0
6
最少
0
0
0
0
0
1
1
2
1
0
0
0
1
平均
0
0
0
0
0
0.3
0.7
2
1
0.3
0
0
4.3
20mm
以上
最多
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
2
最少
0
0
0
0
0
0
0
0
0.7
0
0
0
1
平均
0
0
0
0
0
0
0.3
0.3
0.7
0
0
0
1.7
表8不同施工期各种频率的最大流量（米3／秒）
时段
频率
1％
2％
5％
10％
20％
11.1～5.31
2050
1920
1750
1610
1450
11.16～5.10
1340
1270
1170
1090
997
10.1～6.30
4710
4290
3710
3260
2790
10.16～6.15
2840
2670
2430
2240
2020
表9不同施工期各种频率的最大流量（米3／秒）
水位（米）
418.00
418.5
419.4
421.50
422.50
423.60
424.65
425.55
流量（米3／秒）
250
500
1000
2000
2500
3000
3500
4000
水位（米）
426.40
427.15
427.65
428.20
428.70
429.50
430.05
430.50
流量（米3／秒）
4500
5000
5500
6000
6500
7500
8500
10500
表10水位库容关系表
水位（米）
418.00
428.00
432.80
435.60
439.10
444.10
447.60
450.3
455.20
流量（米3／秒）
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.2
1.6
2.0
3.0
水位（米）
458.70
461.80
464.30
468.20
471.70
475.40
482.1
492.90
503.20
流量（米3／秒）
4.0
5.0
6.0
8.0
10.0
12.0
15.0
18.0
20.0
表12各砂料场的颗料组成及物理性质表
料
场
名
称
粒径（毫米）
平均粒径
（毫米）
容重
（吨/米2）
比
重
粒
度
模
数
孔隙率
（％）
<0.15
0.15
~0.3
0.3~
0.6
0.6~
1.2
1.2~
2.5
2.5~
5.0
>5.0
含量（％）
富家沟及
孙家沟
8.8
8.8
8
14.4
20.8
19.2
20
0.46
1.57
2.70
3.12
41.9
老虎沟
8.8
12
9.6
15.2
20
14.4
20
0.40
1.96
2.67
2.73
26.6
宛家沟
9.8
14.7
9.1
11.9
14.7
9.8
30
0.34
1.98
2.67
2.35
25.8
表13卵砾石料场天然级配及物理性质表
料
场
名
称
粒径（毫米）
容重
（吨/米2）
比
重
粒
度
模
数
孔隙率
（％）
<5
5~20
20~40
40~80
80~120
>120
含量（％）
明坝四级
阶地
20
18.7
21.8
21.8
15.7
2
1.81
2.72
7.66
33.4
旧镇淮
19
10.4
11.7
19.3
27.6
12
1.87
2.75
8.79
32
平谷滩
20
13.6
12.4
14.3
21.7
18
1.92
2.74
8.49
29.9
表14各料场基本特性表
项目
料场名称
位置及地形
面积（平方公里）
高程
（米）
覆盖层厚
（米）
有效层厚
（米）
储量
（千米3）
洪水及地下水情况
明坝四级阶地
左岸坝址下游1.2公里有两大冲沟
0.13
550~570
26.8
（平均）
14
2900
卵砾石层与红砂岩接触带雨季有小泉流出
旧镇滩
右岸坝址下游6.9公里滩石平坦有水渠与阶地相隔
0.22
410~416
0.25
7.5
1430
常水位在414以下
平谷滩
右岸坝址下游9公里滩道略有起伏，覆盖薄，有水渠通过。
0.13
410~415
0.18
5.5
708
富家沟
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
0.3
715
平时为干沟
孙家沟
3.5
200
老虎沟
0.05
460~480
<2.0
7.0
390
表15混凝土配合比
混凝土
设计标号
水灰比
含砂率（％）
每米3混凝土对各种材料需要量（公斤／米3）
水
水泥
<5
（mm）
5~20
（mm）
20~40
（mm）
40~80
（mm）
80~150
（mm）
100＃
0.64
21.3
107.5
167
463
427
427
428
427
100#
0.56
20.4
108
193
441
431
431
432
432
三、《水利工程施工》课程设计任务书
——松涛水利枢纽工程施工总进度网络计划编制
1．课设目的：
在巩固所学基础知识和专业知识的前提下，运用现代组织管理工具——网络计划技术，对松涛水利枢纽的施工进度进行安排，从而进一步了解水利水电工程各项目之间的项目关系，综合掌握水利水电工程施工的全貌，培养统筹全局的观念，为今后的施工组织设计工作打下良好的基础。
2．课设任务及步骤：
编制松涛水利枢纽工程施工总进度网络计划
（1）收集基本资料
包括：
工程概况、水文、气象、建材、地质等资料。
本次课设该步骤已经不必了，见大家手里的课设基本资料。
（2）列工程项目
松涛水利枢纽系一级建筑物，由河床重力坝、右岸砼重力坝、溢洪道、右岸土坝、坝后式厂房等建筑物组成。
平面布置见所给结构图。
对于这种堤坝式水利水电枢纽，其关键工程一般位于河床，这时施工总进度的安排应以导流程序为主线，即以施工导截流、大坝岩基开挖及处理、砼浇筑、拦洪渡讯、封堵蓄水、发电为主线，列工程项目表。
1．准备工程
2．施工导截流工程
采用全段围堰，全年挡水，隧洞导流
2.1导流隧洞开挖和衬砌
2.2图示戗堤预进
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