广西大学《水利工程施工》考试详细复习资料——适用于袁光裕主编《水利工程施工》第五版

1 施工导流 施工导流 在河流上兴建水利水电工程 为给水工建筑物创造干地的施工 条件 用临时挡水建筑物围护基坑 并把河水引向临时泄水通道下泄的方 法称为施工导流 2 分段围堰法 分段围堰法 空间上分若干施工段 时间上分若干个施工时期 两段两期 三段两期 三段三期 三峡 两端三期 河床宽 流量大 施工期长的工 程及有通航 筏运等要求的河流 冰棱 分段围堰法后期导流方式 分段围堰法后期导流方式 底 孔导流 坝体缺口导流 明槽导流 3 全段围堰法 隧洞导流全段围堰法 隧洞导流要求成直线为宜 有弯道时转弯 半径 R 5d 造价 较昂贵施工复杂 可与永久隧洞结合 明渠导流明渠导流在河岸上开挖渠道 基坑 上下游修筑围堰 河水经渠道下泄 适用于河面宽阔的平原河道上 有洲 岛时更合适 涵管导流涵管导流用于土坝 堆石坝工程中 利用枯水期在岸滩上布 置涵管 修建上 下游围堰 河水经涵管下泄 优点 简单 经济 缺点 导流流量小 不适合大工程 4 4 确定纵向围堰位置 确定纵向围堰位置 通航 筏运 围堰 河床防冲要求 各段主体工 程的工程量要大致均衡 便于布置后期导流用的泄水建筑物 避免后期 截流困难 充分利用河心洲 小岛等有利条件 5 围堰围堰 导流工程中的临时挡水建筑物 用来围护施工基坑 保证水工建筑 物能在干地条件下施工 完成导流任务后 不是永久建筑物应予以拆除 6 围堰的分类围堰的分类 按使用材料不同分按使用材料不同分 土石围堰 草土围堰 钢板桩 格型围堰 砼围堰 与水流方向的相对位置分与水流方向的相对位置分 横向围堰 纵向围 堰 导流期间基坑淹没条件分导流期间基坑淹没条件分 过水围堰 不过水围堰 7 围堰的基本要求 围堰的基本要求 1 稳定 防渗 抗冲 强度要求 2 为临时水工建筑 物 尽量就地取材 构造要简单 便于修建和拆除 以降低程造价 3 工 作环境特殊 应力求使水流平顺 避免严重的局部冲刷 4 围堰接头和岸 坡联结要安全 可靠 不致因集中渗漏等破坏作用而引起围堰失事 5 必 要时 设置抵抗冰凌 船筏冲击破坏的设施 8 围堰的基本型式及构造围堰的基本型式及构造 土石围堰土石围堰特点 就地取材 构造简单 施 工方便 不过水 1 斜墙式 2 斜墙带水平铺盖式 3 垂直防渗墙式 4 灌浆帷幕式 草土围堰草土围堰优 结构 施工比土石围堰更简单 缺 不能承受 高水头 钢板桩格型围堰钢板桩格型围堰优 坚固且断面小 抗冲和抗渗性能好 施工机 械化程度高 钢板重复利用率高 缺 钢材用量大 施工技术要求高 混混 凝土围堰凝土围堰 过水土石围堰过水土石围堰 9 9 围堰防渗 围堰防渗 斜墙防渗 斜墙接水平铺盖防渗 垂直防渗墙防渗 灌浆帷幕 防渗等措施 围堰接头处理围堰接头处理 剌墙型式 增加绕流渗径 防止有害的集中 渗漏 围堰防冲围堰防冲 抛块石护底 设导流墙 10 导流标准 导流标准 是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准 即 定导流标 准 推求导流设计流量 设计导流施工方案 以洪水频率来表示 定得低定得低 不能保证工程施工安全 高高 导流工程规模较大 增加费用 有可能影响 工期 确定确定 应根据工程及当地实际情况 经 投资 风险 效益 分析 后确定 11 导流标准确定的步骤导流标准确定的步骤 定级定级 根据导流建筑物的保护对象的重要性 失 事后果 使用年限和工程规模等指标 按现行规范 水利水电工程施工组 织设计规范 SDJ338 89 试行 将导流建筑物划分级别 定标定标 根据 导流建筑物级别和类型 土石 砼 在规定幅度内选定相应的洪水标准 12 导流时段的划分导流时段的划分 按照导流程序所划分的各施工阶段的延续时间 几个月 年 目的目的 与导流标准一起确定导流设计流量 即以导流时段内量大流量 Qm 为系列推求 Qp 13 导流方案导流方案 不同导流时段不同导流方法的组合 该组合方案称为导流方案 三峡工程 第 I 期 围右岸 河水经大江下泄 第 II 期 围大江 人工明 渠导流 第 III 期 再围右岸 底孔导流 因素因素 水文因素 地形条件 地质条件 水工建筑物的型式及其布置 施工期间河流的综合利用 施工 进度 施工方法及施工场地布置等 14 截流过程截流过程 填筑截流戗堤 单 双向 形成龙口 合龙戗堤进占 龙口 范围加固 合龙和闭气防渗处理 加高加厚戗堤 形成围堰 截流设计截流设计 流量流量 因为截流时段很短 一般为几个小时或几天 所以选截流时段频率 为 10 20 的旬或月平均流量 15 截流的基本方法截流的基本方法 1 立堵法立堵法 不需架设浮桥 准备工作简单 费用较低 龙口单宽流量大 最大流速较高 需重量较大的截流材料 龙口进占分双 向和单向进占 2 平堵法平堵法 架设浮桥 费用较高 龙口单宽流量较小 最大流速较低 且分布均匀 截流材料单个重量也小 16 截流日期选择截流日期选择 截流后的工作有加高 加宽围堰 排水清基 主体工程 施工 在汛期前围堰要抢修到一定高程以上等 故要求截流日期应尽量提 前 有航运要求的河流 最好选在对航运影响较小的时段内 北方河 流要避开流冰期 导流泄水建筑物完建 具备过水能力之后 17 龙口位置 龙口位置 位于河床主流部位 使截流前河水能比较顺畅地经由龙口下泄 位于耐冲河床上 避免冲刷河床 龙口附近应有较宽阔的场地 以便布置 截流运输路线和制作 堆放截流材料 龙口宽度龙口宽度 原则上 龙口宽度 B 越 窄越好 合龙工程量小 截流时间短 但是 龙口宽度 B 过窄 水流流速 V 越大 河床冲刷严重 影响通航和围堰稳定等 工程上 龙口宽度 B 由截 流设计流量及龙口的抗冲流速来确定 18 18 截流水力计算截流水力计算 1 确定截流过程中龙口的各水力要素 如单宽流量 落差 和流速等 2 确定截流材料的尺寸和相应的数量 由水位 Z 及龙口宽度 B 查算流经龙口的流量 Q 求龙口 V 反推石块折算成球体的化引直径 D 19 19 拦洪渡汛拦洪渡汛 水利水电枢纽施工过程中的中 后期的施工导流 由坝体挡水 或拦洪以度过洪水期 称为拦洪渡汛 即未完建坝体要担负 宣泄导流 设计流量的任务 一定的挡水任务 20 混凝土坝的拦洪渡汛措施 混凝土坝的拦洪渡汛措施 汛前坝体达不到拦洪高程 预留缺口泄洪 汛 前坝体达到拦洪高程 但纵向施工缝尚未灌浆封闭 用临时断面挡水 土土 坝 堆石坝的拦洪渡汛措施坝 堆石坝的拦洪渡汛措施 降低溢洪道堰顶高程 设置临时溢洪道 临 时断面挡水等 目的 确保洪水不漫坝 21 封堵技术 封堵技术 后期导流建筑物 1 隧洞 2 涵管 3 底孔 封堵措 施 1 金属闸门封堵 2 钢筋混凝土迭梁封堵 3 现浇砼封堵等 长江三峡工程底孔封堵办法 用平板钢闸门堵水 底孔中现浇砼 后期与 前期砼之间设止水两道 22 基坑排水 基坑排水 排除围堰内基坑的积水和污水 保持基坑干燥 便于主体工程 施工 初期排水初期排水 基坑积水 渗水 降水 经常性排水经常性排水 基坑与围堰的渗水 降水 地基岩石冲洗及砼养护废水 23 爆破作用机理爆破作用机理 炸药爆炸 产生高温 高压气体 对介质产生极大的冲击 压力 以波的形式向四周传播 基础和地下建筑物开挖 石料开采 爆破 筑坝 开渠 截流 拆除等 岩石破坏机理岩石破坏机理 冲击压力波 挤压介质 环向拉应力 介质开裂 形成径向裂缝 冲击波传播至临空面 反射 形成拉力波 对介质产生拉应力 引起介质弧状裂缝 24 爆破漏斗几何特征参数 爆破漏斗几何特征参数 最小抵抗线长度 W 爆破漏斗底半径 r 爆破作 用半径 R 可见漏斗深度 P 抛掷距离 L 分类分类 爆破作用指数 n r w n 1 r w 时 标准抛掷爆破 n 1 r w 时 加强抛掷爆破 形成宽浅 式漏斗 0 75 n 1 时 减弱抛掷爆破 形成窄深式漏斗 0 33 n 0 75 松动爆破 不出现爆破漏斗 n 0 33 隐藏式爆破 药包分别称为标准抛掷药包 加强抛掷药包 减弱抛掷药包 松动药包和 炸胀药包 25 爆破的基本方法爆破的基本方法 孔眼爆破孔眼爆破 分类浅孔爆破 d 75mm h75mm h 5m 炮孔布置原则炮孔布置原则 合理利用临空面或人工创造更多的临空面 炮孔与岩石层面和节理面正交 不宜穿过与地面贯穿的裂缝 洞室爆破 洞室爆破 药壶爆破 药壶爆破 26 洞室爆破的施工要点洞室爆破的施工要点 装药 时间上要求施爆前一天 或几小时 装完 操作照明要求 12 36V 的低压电灯 做好 堵塞 起爆系统改善爆破改善爆破合理 利用或人工创造自由面 采用毫秒微差挤压爆破 段装药爆破 采用不耦 合装药结构 保证堵塞长度和堵塞质量 27 特种爆破技术特种爆破技术 1 定向抛掷 定向爆破 引爆后 介质流主要沿药包中心到 临空面的最短距离即最小抵抗线的方向抛射 2 轮廓控制 光面 预裂爆破 高边坡开控 3 水下炸穿岩塞 岩塞爆破 集碴处理 泄碴处理 4 建 筑物的拆除 拆除爆破 三定 定向 定距 定量 四减 减震 减冲 减飞 减声 28 预裂爆破预裂爆破 采用不耦合装药结构 孔间彼此提供聚能的临空面 削减作用 在孔壁上的爆压峰值 避免孔壁压缩破坏 切向拉力使炮孔四周产生径向 裂纹 孔间连线产生应力集中使孔壁连线上的初始裂纹进一步发展 加上 滞后的高压气体沿缝产生 气刃 劈裂作用 结果裂纹全线贯通 29 基础工程基础工程 水工建筑物修筑在地基上 天然地基往往存在各种各样的缺陷 不能满足修建水工建筑物的要求 这样 要对天然地基进行处理 称为基 础工程 按照地层的性质分 1 岩基 2 软基 土基和砂砾石地 30 各种类型水工建筑物对地基基础的基本要求各种类型水工建筑物对地基基础的基本要求 具有足够的强度 能够承受 上部结构传递的应力 具有足够的整体性和均一性 具有足够的抗渗 性 具有足够的耐久性 地基处理地基处理 基础开挖 岩基灌浆 岩基锚固 砂砾石地基灌浆 防渗墙施工 振冲加固 31 基础开挖基础开挖 1 做好排水工作 2 合理安排开挖程序 3 组织好出碴运输工作 4 正 确选择开挖方法 5 充分利用开挖土石方 修筑土石副坝或围堰 填塘补坑开 辟施工场地 制作砼骨料 32 岩基灌浆岩基灌浆 为解决地基缺陷 强度和整体性不足 将具有流动性和胶凝性 的浆液 通过钻孔用灌浆设备压入岩层的孔隙中 经硬化胶结形成结石 以改善基岩物理力学性能 按目的不同按目的不同 固结灌浆 帷幕灌浆 接 触灌浆 按灌注材料的不同按灌注材料的不同 水泥灌浆 常用 水泥粘土灌浆 化 学灌浆 33 灌浆施工程序灌浆施工程序 1 1 钻孔 钻孔 2 2 冲洗 冲洗 钻孔冲洗 岩层裂隙冲洗 单孔冲洗 群孔冲洗 3 3 压水试验 压水试验 4 4 灌浆 灌浆 1 钻孔灌浆次序钻孔灌浆次序 先固结 后帷幕 2 灌浆方法灌浆方法 按浆液灌注和流动特点分 纯压式和循环式 按钻孔灌 浆顺序分 全孔一次灌浆和分段灌浆 34 灌浆的质检 灌浆的质检 1 钻设检查孔 压水试验或单位吸浆量试验 2 取岩芯检查 3 开挖平洞 竖井等 进入洞内检查 做试验等 4 用地球物理勘探技术 测定基岩的弹模 波速等 35 化学灌浆 浆液化学灌浆 浆液 有机高分子材料配制而成 胶凝固化以后达到防渗 堵 漏 补强 加固等目的 常用 水玻璃 丙凝 聚氨脂 甲凝 环氧等 优 流动性好 胶凝时间易干控制 聚合体渗透系数小 稳定性和耐久 性好 缺 易于老化 具有毒性 价格昂贵 36 锚固技术 锚固技术 是用预应力锚束对基岩施加主动预压应力的一种锚固技术 通 过对锚束施加拉应力 使不稳定岩石获得压应力 从而改善其应力状态 1 减少新裂隙的发展 2 改变裂隙发展方向 3 保护已经裂开的岩石 避免破 坏和脱落 锚固边坡 抗滑稳定加固 大型洞室支护加固 大坝加高加 固 锚固建筑物 砼建筑物的裂缝或缺陷修补锚固等 37 可灌性可灌性 指砂砾石地层能否接受灌浆材料灌入的一种特性 与 1 地层的颗 粒级配 2 灌浆材料的细度 3 灌浆压力 4 灌浆工艺等因素有关 M D15 d85砂砾石地层颗料级配曲线上含量为 15 的粒径 M 10 可灌注水 泥粘土浆液 M 15 可灌注水泥浆 38 38 防渗墙施工防渗墙施工 目的目的 切断透水地基中的渗径 优优 工程量小 施工简便 受地层条件制约少等 应用应用 土石坝 水闸等地基的防渗 病险土石 坝的加固和防渗处理 修筑导向槽的目的 修筑导向槽的目的 导正和控制防渗墙的方向和范 围 锁定槽口 防止塌孔事故的发生 兼做施工平台 砼运输 机械轨道 铺设 39 泥浆作用 泥浆作用 固壁作用 悬浮岩屑作用 挟砂作用 润滑冷却钻 头作用 防渗作用 基本要求 基本要求 粘土的粘粒含量大于 50 塑性指 数大于 20 含砂量小于 1 SiO2 和 Al2O3 含量比值为 3 4 40 成槽施工 顺序成槽施工 顺序 分一 二期槽孔施工 槽孔段 其厚度 d 为防渗墙的 有效厚度 50 80 最常见 其长度 L 根据土质不同确定 一般为 5 9m 方法 方法 主孔钻进 副孔劈打 两钻一抓法 反循环钻机 工工 作原理作原理 钻碴由钻机上配置的泥石泵吸出后 卸到一套筛分系统上 钻碴 从筛面上剔除 泥浆回收处理后再重复利用 41 振冲加固振冲加固 利用机械振动和水力冲射加固土层的方法 亦称振动水冲法 振冲挤密振冲挤密通过振冲器的强力振动使饱合砂性土层发生液化 砂粒重新排列 孔隙减少而得到加密 适用于加固砂性土层 振冲置换振冲置换振冲 产生振冲孔 孔中加碎石等粗粒料 振动密实 形成物理力学性能更好的碎石桩 桩与原土层构成复合地基 承载力和抗滑稳定性提高 42 土石坝广泛 土石坝广泛 筑坝材料有很大的选择性 建坝条件要求不高 可以建高坝 结构安全有保障 分类分类 心墙 斜墙土石坝 均质土坝 面板堆石坝 施施 工过程工过程 土石料的开采 土石料的加工 运输 土石料的填筑 料场选择料场选择 土石料上坝强度高时 用近料场 土石料上坝强度低时 用远料场 土石 料含水量高的料场 旱季施工用 土石料含水量低的料场 雨季施工用 43 土石坝工程的挖 运 填方案土石坝工程的挖 运 填方案 循环式 挖掘机 自卸汽车 坝面碾压 连续式 斗轮式挖掘机 皮带运输机 坝面碾压 坝面一层的施工过程坝面一层的施工过程 填 平整 洒水 碾压 刨毛 44 流水作业法 流水作业法 坝面作业工序 卸料 平土 洒水 压实 质检 刨毛 优点优点 同一工段 各专业队按工序连续施工 专业队 依次不停地在各工 段完成固定的专业工作 做到机械人员两不闲 整个坝面连续施工 45 坝面基本作业 卸料坝面基本作业 卸料 进占法 后退法 平土 洒水 平土 洒水 压实 压实 进退错距法 圈转套压法 压实参数压实参数 为使土料达到压实标准所选定的施工碾压参数 表现表现 在特定的压实机械下 为使土料达最优密实度所确定的铺土厚度 h 与碾压遍数 n 或是铺土厚度 h 已确定情况下选定碾压机械 振动平碾 凸 块碾 羊脚碾或气胎碾 和碾压遍数 n 46 土石坝的冬雨季施工土石坝的冬雨季施工 冬季冬季 防冻 保温 加热 雨季雨季 混合料施工 改进 施工方法 增加防雨措施 保证更多有效工作日 a 面板堆石坝面板堆石坝 面板 垫层区 过滤区 主堆石区 下游堆石区 47 质检 刨毛 质检 刨毛 检查内容 1 铺土厚度 2 填土块度 3 含水量大小 4 压实干容重 标准标准 1 干容重的合格率不小于 90 2 不合格样品的 干容重不得低于设计干容重的 98 3 不合格样品不得集中 48 砼坝的施工特点砼坝的施工特点 质量要求高 施工条件复杂 温控要求严格 施工机械化程度高 砼坝施工方法砼坝施工方法 分层分块现场浇筑法 预制装配 法 薄层碾压法 拌和楼拌和楼 拌和站拌和站 自上而下 进料层 贮料层 配料 层 拌和层 出料层 49 砼生产七大系统砼生产七大系统 骨料系统 预冷系统 水泥系统 掺和料系统 外加 剂系统 运输系统以及拌和楼系统 场地选择与布置原则 场地选择与布置原则 1 尽量靠近大 坝 但又不能影响施工 2 交通便利 互不干扰 3 布局紧凑合理 4 要求地基稳固 50 砼运输的质量要求砼运输的质量要求 不能初疑 保持预冷或预热效果 不得漏浆 离析 泌水等 砼运输方式砼运输方式 水平运输 轨道列车配吊罐运输 汽车配 卧罐 垂直运输 门机和搭机 缆机 平移式 辐射式 固定式 履带式 起重机 51 砼分缝 分块 柱状浇筑法砼分缝 分块 柱状浇筑法 横缝分段横缝分段 间距 12 20m 永久缝 设止水 纵缝分仓纵缝分仓 间距 15 30m 临时缝 需灌浆 水平缝分块水平缝分块 h 0 75 6m 不 等 水平缝 横缝 纵缝围成一个 浇筑仓 最小施工单元 52 温控任务温控任务 控制砼拌和温度以降低其入仓温度 一期冷却降低最高温 差使其在允许范围内 二期冷却使温度从最高迅速降到接近稳定温度的 灌浆温度 以便进行接缝灌浆 使坝体蓄水发挥工程效益 53 温控措施温控措施 减热措施和散热措施 降低砼的浇筑温度 Tp 1 加冰屑和冰 水拌和 2 预冷骨料 降低水泥水化热最高温升 Tr 1 减少水泥用量和 选用热量较低的水泥 2 预埋冷却水管通水冷却 54 砼冬季作业砼冬季作业 合理安排施工时期 创造砼强度快速增长条件 增加砼拌和 时间 减少热量损失 预热拌和材料 增加保温 加热养护措施 夏季作夏季作 业业 预冷降温 加速散热 充分利用低温时间施工 55 碾压砼坝碾压砼坝 材料特点材料特点 干性材料 坍落度为零 高掺粉煤灰 水泥用 量少 施工特点施工特点 薄层碾压 h 25 70cm 通仓碾压 裂缝类型裂缝类型 1 表面裂缝 2 贯穿裂缝