松涛水利枢纽毕业设计

0前 言本次设计的题目是松涛水利枢纽（导流方案 2）施工组织设计。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、右岸溢洪道和土坝及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 150103kW，发电的最低水位为 500 米，相应库容 19.5 亿米 3。松涛处于峡谷地区，两岸地形较为陡峭，有公路相连接。坝址上下游均有沙石材料，开采运输比较方便，质量一般皆符合要求。本次设计由施工条件、施工导截流、料场的开采与选择、主体工程施工、施工交通工程、施工辅助企业、施工总体布置、施工总进度计划等部分较为详细的介绍了水利工程施工组织设计整个过程。毕业设计是本科教育人才培养计划中的重要组成部分，是本科教学过程中最后一个重要的教学环节，是人才培养质量的重要体现。毕业设计是各高校为大学生安排的最后一次全面性、总结性的教学实践环节，既是学生在教师指导下运用所学知识和技能，解决具体问题的一次尝试，也是学生走向工作岗位前的一次实战演习。毕业设计的目的是培养学生独立地综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题的能力，也是毕业生上岗前提高全面素质的重要实践，对大学生的成长及适应社会需要有着深刻影响。毕业设计可以提高学生多方面的能力，包括综合应用所学知识能力、发现和解决问题能力、资料查询及协调合作能力等。通过设计，以达到以下几个目的：1.巩固所学的基础理论知识和专业知识。并能实际运用于设计、施工中，培养独立分析和解决问题的能力。2.明确当前社会主义建设的任务。执行党和政府的有关政策，培养正确的设计思想。3.善于运用图表和文字表达设计意图，能运用有关参考书籍、手册和规范。4.养成严肃认真、刻苦钻研、实事求是的工作作风。由于作者水平有限，设计时间仓促，本设计中难免会存在缺点、错误和疏漏之处。诚挚地希望各位老师及广大读者给予批评指正。作者：XXXXXX2012 年 06 月1第一部分 设计说明书第 1 章 基本资料1.1 工程概况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、右岸溢洪道和土坝及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150103kW，发电的最低水位为 500 米，相应库容 19.5 亿米 3。枢纽右岸适当位置布置有排砂放空洞，可满足封孔蓄水期对下游供水 100m3/s 流量的要求。1.2 施工条件1.2.1 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 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、连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。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。21.2.2 施工场地及运输条件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 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，深槽偏右岸，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。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。1.2.3 水文气象1.2.3.1 流量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。1.2.3.2 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，3如表 1.1 所示。表 1.1 坝区 19531988 年气温（）特征1.2.3.3 降水本地区雨量稀少，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。表 1.2 坝区 19521988 年各月降水量（毫米）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 -6.52 14.9 17.5 -15.4 -22.1 -1.63 22.5 26.9 -7.9 -16.3 5.54 28.4 33.2 -2.9 -8.4 12.05 32.7 35.5 3.2 0.1 17.46 34.2 36.5 8.5 2.9 21.07 35.9 39.1 11.7 9.3 22.98 34.4 38.3 10.6 5.4 21.59 29.1 31.9 5.3 0.5 16.410 23.6 28.0 -2.5 -6.6 10.111 17.4 21.6 -10.4 -15.3 1.812 7.6 10.9 -15.7 -21.6 -5.3年平均 9.6月份 项1 2 3 4 5 64表 1.3 坝区 19851988 年各月不同降水量出现天数统计表目平 均1.3 2.9 7.9 13.9 32.5 38.3最 大16.9 9.0 23.4 27.7 63.8 103.2最 小0 7 0 0.3 2.1 5.0月份项目7 8 9 10 11 12 全年平 均62.3 89.8 56.6 19.0 3.9 2.0 330.5最 大126.7 218.4 108.9 50.6 13.6 9.1 471.9最 小18.6 33.2 12.2 0.5 0 0 210.8月 份 （天数）降 水 量1 2 3 4 5 6最多6 5 7 13 18 205mm以下最少1 2 4 6 11 125平均4.3 2.3 5.7 8.7 15 17最多0 0 0 0 2 3最少0 0 0 0 1 15mm以下平均0 0 0 0 1 1.7最多0 0 0 0 0 1最少0 0 0 0 0 110mm以上平均0 0 0 0 0 0.3最多0 0 0 0 0 0最少0 0 0 0 0 020mm以上平均0 0 0 0 0 0月 份 （天数）降 水 量7 8 9 10 11 12全年（天数）最多16 17 11 8 5 15 112最少6 12 9 5 1 3 935mm以下平均12 14 9.7 7 2.7 6 104.3最多4 5 5 2 0 0 16最少2 3 1 1 0 0 75mm以下平均3 4 2 1.7 0 0 12.310mm最多1 4 2 1 0 0 661.2.3.4 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。1.2.3.5 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。最少1 2 1 0 0 0 1以上平均0.7 2 1 0.3 0 0 4.3最多1 1 1 0 0 0 2最少0 0 0.7 0 0 0 120mm以上平均0.3 0.3 0.7 0 0 0 1.77第 2 章 施工导流设计2.1 导流方式、方案的选择2.1.1 导流方式的选择分段围堰法。亦称为分期围堰法，即用围堰将水工建筑物分段、分期维护起来进行施工的方法。所谓分段，就是在空间上将永久建筑物分为若干段进行施工；所谓分期，就是在时间上将导流分为若干时期。分段围堰法一般适用于河床宽、流量大、工期较长的工程，尤其适用于通航河流和冰凌严重的河流。全段围堰法。即在河床主体工程的上下游各建一道围堰，使水流经河床以外的临时或永久泄水道下泄。主体工程建成或接近建成时，再将临时泄水道封堵。此工程的河流属于山区河流，河宽较窄，并且在施工期没有通航要求。故选择一次拦断，即全段围堰法。2.1.2 导流方案的选择2.1.2.1 过水围堰即基坑允许过水，其挡水工作情况下的设计标准，一般以枯水期不过水为原则。并且在这个施工时段内，必须完成基坑开挖、处理等事项，还应浇筑一定厚度的混凝土层以保护基础。如采用此方案，则围堰工程量较小，导流建筑物的费用也较小。但是淹没损失较大。其中包括：基坑排水及清淤费用；围堰及其他建筑物、道路、线路的修理费用；施工机械撤离和返回基坑所需费用；劳动力和机械的窝工损失等；有效施工期缩短而造成的劳动力、机械设备、生产企业规模、临时房屋等多方面费用的增加；以及可能产生的延期投产损失等。因此，根据技术经济比较之后，认为采用过水围堰不比高水头围堰有明显的优势。2.1.2.2 不过水围堰分为挡枯水期洪水和挡全年洪水。挡枯水期洪水不过水围堰，即基坑内的主体建筑物可以在一个枯水期内抢修至拦洪高程以上，围堰仅在枯水期内运用。故高度可降低，经济效益显著。8表 2.1 不同施工期各种频率的最大流量（m 3s）频率时段1 2 5 10 2011.15.31 2050 1920 1750 1610 145011.165.10 1340 1270 1170 1090 99710.16.30 4710 4290 3710 3260 279010.166.15 2840 2670 2430 2240 2020首先粗略估计施工进度和工期为：上游围堰填筑时间：15 天；下游围堰填筑时间：10 天；基坑排水时间：5 天（排水速度：0.51.5m/天） ；基坑开挖时间：3 个月（按 4m/月计算，同时上下游围堰加高培厚以及部分地基处理） ；后续全面地基：3 天。综上所述，在混凝土浇筑之前用去施工时间为 4 个月。初选时段 10.166.15，则将坝体浇筑至拦洪高程以上的时间为三个多月，此时间过于紧迫。所以，为保证施工质量和安全，该方案不可取。挡全年洪水不过水围堰，能保证整个基坑全年干地施工。如果采用此方案，则需要增加导流建筑物费用。但是它没有淹没损失费用。围堰全年挡水，保证主体建筑物全年干地施工，有效工期长，可连续施工，施工进度干扰小。经多方面的比较考虑，决定采用挡全年洪水不过水围堰。2.2 导流标准的选用2.2.1 导流建筑物级别的选用参考导流建筑物级别的划分（SL203-2004）所列各项指标确定。（1） 保护对象为级永久建筑物，对应级别为 4 级。（2） 失事造成较大经济损失，对应级别为 4 级。（3） 使用年限估计为 2.5 年，在 1.53 年之间，对应级别为 4 级。（4） 围堰工程规模为堰高估计为 40m，对应级别为 4 级，库容大于 1.0108m3，对应级别为 3 级。综合考虑各因素，确定导流建筑物的级别为 4 级。2.2.2 洪水标准参考导流建筑物洪水标准划分（SL203-2004）所列各项指标确定。导流建筑物的级别为 4 级，围堰为土石围堰，查得对应的洪水重现期为 2010 年，鉴于导流建筑物级别划分中属于本级别上限值，选定重现期为 20 年。9设计洪水流量由该处或附近洪水频率曲线获得。对于重现期为 20 年，其洪水频率为 5%，查得对应的最大流量为 5130m3/s。2.3 导流泄水建筑物尺寸确定2.3.1 泄流建筑物的选择此工程坝址处主河道为“V”形深槽，最大流量为 =5130 /s。如果采用明渠导流，取5% m3渠底与河槽底齐平，则渠深需 100m 左右，还需开挖两岸边坡，则明渠开挖量巨大，不足取。如采用涵管导流，因涵管过多对坝身结构不利，其尺寸也不宜过大，且泄流量也小，不足