水利水电工程技术基础(上课用9.28).ppt

水利水电工程技术基础,任课老师：蒋维联系方式：jiangwei218,课程内容,本部分主要涉及水利水电工程技术知识，特别是施工技术要求，包括工程概论、导流工程、地基处理、土石方工程、土石坝工程、混凝土土坝工程、堤防及疏浚工程、水电站与泵站、水闸和渠系建筑物等项目。,内容概要,第一章工程概况,目录1.1熟悉水利水电工程基础知识1.1.1洪水标准及工程等级的划分1.1.2水工建筑物的分类及特点1.2熟悉水工建筑材料应用的知识1.2.1水工建筑主要材料的类型1.3熟悉水利水电工程设计阶段划分及其任务,返回目录,第一章工程概况,1.1基础知识,不同等级建筑物所采用的按某种频率或重现期表示的洪水称为洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。永久性水工建筑物采用的洪水标准分为设计洪水标准和校核洪水标准；临时性水工建筑物的洪水标准根据建筑物的结构类型和级别，结合风险度综合分析，合理选择。对失事后果严重的，应考虑超标准洪水的应急措施。,1.1.1洪水标准,返回目录,第一章工程概况,1.1基础知识,不同等级建筑物所采用的按某种频率或重现期表示的洪水称为洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。永久性水工建筑物采用的洪水标准分为设计洪水标准和校核洪水标准；临时性水工建筑物的洪水标准根据建筑物的结构类型和级别，结合风险度综合分析，合理选择。对失事后果严重的，应考虑超标准洪水的应急措施。,1.1.1洪水标准,返回目录,第一章工程概况,各类水利水电的洪水标准应按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）确定。（1）永久性水工建筑物的洪水标准按照山区、丘陵区、平原、滨海区分别确定。江河采用梯级开发方式，确定各梯级洪水标准时，结合考虑江河治理和开发利用规划。（2）临时性水工建筑物的洪水标准根据建筑物的结构类型和级别，结合风险度综合分析，合理选择。,返回目录,第一章工程概况,山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准重现期（年）,平原区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准重现期（年）,返回目录,第一章工程概况,（1）水利水电工程等级划分根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，按水利水电工程的规模、效益以及在国民经济中的重要性，划分为I、II、III、IV、V各五个等级。当对于综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目确定的等别不同时，以其中最高等别确定。,1.1.2工程等级划分,返回目录,第一章工程概况,水利水电工程分等指标,注.水库总库容指水库最高水位以下的静库容；.治涝面积和灌溉面积均指设计面积。,返回目录,第一章工程概况,拦河水闸工程分等指标,灌溉、排水泵站分等指标,返回目录,第一章工程概况,（2）水工建筑物的级别水工建筑物的级别反映了工程对水工建筑物的技术要求和安全要求，应根据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定。永久性水工建筑物级别：根据建筑物所在工程的级别，以及建筑物的重要性确定为五级，分别为1、2、3、4、5级。临时性水工建筑物级别：对于水利水电工程施工期使用临时性挡水和泄水建筑物的级别，根据保护对象的重要性、失事造成的后果、使用年限和临时建筑物的规模确定。,返回目录,第一章工程概况,永久性水工建筑物级别,临时性水工建筑物级别,返回目录,第一章工程概况,对于分属于不同级别的临时性建筑物，其级别按其中最高级别确定。对于3级临时性水工建筑物，符合级别规定的指标不得少于两项。永久性水工建筑物级别的提高：对于2-5级的，若失事后造成巨大损失，或对水利水电工程造成十分严重影响的，经论证报批后可提高一级；水库大坝规定为2级、3级的，如果大坝高超过规定的指标，其级别可提高一级，但洪水标准不予提高；当工程地质条件复杂，基础参数不易准确确定，或采用新型结构的，对2-5级的建筑物，其级别可提高一级。,返回目录,第一章工程概况,临时性水工建筑物级别的提高：利用临时性水工建筑物挡水发电、通航时，经技术经济论证，3级以下的可提高一级。水工建筑物级别的降低：对于失事后造成损失不大的水利水电工程，其1-4级主要永久性建筑物的级别经论证并报批后可降低一级。,返回目录,第一章工程概况,（1）工程等别应根据其工程规模、效益及在国民经济中的重要性确定。对综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中最高等别确定。拦河水闸工程的等别，应根据其过闸水流量确定。灌溉、排水泵站的等别，应根据其装机流量与装机功率确定。,1.1.3水利工程等别及建筑物级别,返回目录,第一章工程概况,（2）水工建筑物级别永久性水工建筑物的级别，应根据其所在工程的等别和建筑物的重要性确定。失事后损失巨大或影响十分严重的水利水电工程的2-5级主要永久水工建筑物，经过论证并报主管部门批准，可提高一级；失事后造成损失不大的水利水电工程的1-4级主要永久性水工建筑物，经过论证并报主管部门批准，可降低一级。水库大坝按规定为2级、3级的永久性水工建筑物，如坝高超过指标，其级别可提高一级，但洪水标准可不提高。,就高不就低原则,返回目录,第一章工程概况,当永久性水工建筑物基础的工程地质条件复杂或采用新型结构时，对2-5级建筑物可提高一级设计，但洪水标准不予提高。堤防工程的级别，应按GB50286-98堤防工程设计规范确定。穿堤水工建筑物的级别，按所在堤防工程的级别和与建筑物规模相应的级别中高的级别确定。水利水电工程施工期使用的临时性挡水和泄水建筑物的饿级别，应根据保护对象的重要性、失事后果、使用年限和临时性建筑物规模确定。当临时性水工建筑物根据指标分属不同级别时，其级别应按其中最高级别确定。利用临时性水工建筑物挡水发电、通航时，经过技术经济论证，3级以下临时性水工建筑物的级别可提高一级。,返回目录,第一章工程概况,1.1基础知识,（1）水工建筑物分类按其作用分：挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、整治建筑物、专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。按其用途分：一般性水工建筑物、专门性水工建筑物。按照使用时期分：永久性建筑物和临时性建筑物。（2）水工建筑物的特点水工建筑物的特点主要有：工作条件复杂、施工难度大、环境影响大、失事的后果严重。,1.1.2水工建筑物的分类及特点,返回目录,第一章工程概况,1.2水工建筑材料,（1）按其物理化学性质分：无机非金属材料、金属材料、有机质材料，另外还有两种及两种以上材料复合而成的复合材料。（2）按材料来源分：天然建筑材料和人工材料。（3）按功能分：结构材料、防水材料、胶凝材料、装饰材料、防护材料、隔热保温材料等。,1.2.1水工建筑主要材料的类型,返回目录,第一章工程概况,（1）筑坝用土石料主要包括土坝（体）壳用土石料、防渗体用土石料和排水设施和砌石护坡用石料。土坝（体）壳用土石料：土料：砂质黏土和壤土，要求具有一定的抗渗性和强度。心墙坝和斜墙坝多用粒径级配较好的中砂、粗砂、砾石、卵石及其他透水性较高、抗剪强度参数较大的混合料。砾石土和风化料也可作为坝壳的材料，但必须尽心适当的布置和处理。防渗体用石料：一般的黏土、砂壤土、壤土、黏质土均可。排水设施和砌石护坡用石料：可用块石，其饱和抗压强度不小于40-50MPa；岩石孔隙率不大于3%，吸水绿（按孔隙体积比计算）不大于0.8。此外还可以使用碎石、卵石，不宜使用风化岩石。,1.2.2水工主要建筑材料的应用条件,返回目录,第一章工程概况,（2）建筑石材火成岩：主要有花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩等水成岩：主要有灰岩、砂岩等变质岩：主要有片麻岩、大理岩和石英岩等。,返回目录,第一章工程概况,（3）水泥（GB175-2007）通用硅酸盐水泥CommonPortlandCement：以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏、及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。水泥是水硬性胶凝材料，是水利工程中最重要的材料。常用来拌制混凝土、砂浆、也常作为灌浆材料。一般品种有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等。硅酸盐水泥密度一般为3100-3200kg/m3。在0.80mm方孔筛上的色余量不得超过12%，比表面积为2500-3500cm2/g。标准稠度用水量，一般在24%-30%之间。硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。在应用中，应根据工程所处的环境、建筑物的特点及混凝土所处的部位，选择适当的水泥品种。水泥强度的选用原则是：应根据混凝土的性能要求来考虑。高强度的水泥，适用于要求高强度的混凝土或对早强有特殊需要的构筑物；低强度的水泥，适用于配置低强度的混凝土或砌筑砂浆等。,返回目录,第一章工程概况,（4）水泥砂浆新拌砂浆的和易性包括流动性和保水性两个方面流动性：沉入度大的砂浆，流动型号。通常，砌砖用的砂浆沉入度可为7-10cm；砌石用的砂浆沉入度可为5-7cm。气温高且干燥时用大值，气温低且潮湿时用小值。保水性：分层度大于2cm的砂浆易泌水，而分层度接近于零的砂浆，虽保水性好，但因胶凝材料用量太多，又容易发生干缩裂缝。所以砂浆的分层度以1-2cm为宜。,返回目录,第一章工程概况,（5）水泥混凝土水泥混凝土拌合物的和易性包括流动性、黏聚性、保水性。参数坍落度的大小反映了混凝土拌合物的和易性。混凝土的强度根据立方体抗压强度标准值的大小，可以分为不同的强度等级。混凝土的抗拉强度，一般约为抗压强度的7%-14%；有抗裂要求的结构，除需要对混凝土提出抗压强度要求外，还需对抗拉强度提出要求。强度影响因素：水灰比、骨料种类及级培、养护条件及龄期等。混凝土的耐久性：混凝土要有一定的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗冲耐磨性、抗风化性、抗碳化性等，统称为耐久性。混凝土的配合比：混凝土的配合比设计的任务是将水泥、粗细骨料和水等各项组成材料合理地配合，使所得混凝土满足技术指标、符合经济原则。,返回目录,第一章工程概况,（6）建筑钢材钢结构用钢材。钢筋混凝土用钢筋及钢丝：主要有热轧钢筋、冷拉钢筋、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋。钢丝主要有不同规格的预应力混凝土用钢丝及钢绞线。在一般建筑中，大量使用的是普通碳素钢、普通低合金结构钢及钢筋混凝土用热轧钢筋。,返回目录,第一章工程概况,1.3水利水电工程设计阶段划分及任务,（1）初步设计：根据批准的可行报告和必要而准确的资料，对设计对象进行系统研究、阐明拟建工程在技术上的可行性和在经济上的合理性，规定项目的各项基本技术参数，编制项目总概算。根据水利试点工程初步设计报告编制规程编制。（2）技术设计：针对初步设计中的重大技术问题而进一步开展设计工作，在科学研究、设备试制后取得可靠数据和资料的基础上，具体明确初步设计中所采用的工艺、土建结构等方面的主要技术问题，并编制修正概算。（3）施工图设计：按初步设计和技术设计所确定的设计原则、结构方案和控制尺寸，根据建筑安装工作的需要，分期分批编制施工详图的设计。同时编制施工图预算。,返回目录,流域规划,前期阶段,项目建议书,可行性研究报告,初步设计,机会研究,初步可行性研究,最终可行性研究,投资估算,工程实施阶段,施工准备,建设实施,招标标底,施工详图设计,竣工投产阶段,生产准备,竣工验收交付使用,项目后评价,设计概算,项目管理概算,施工图预算,工程决算,报价,返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,建筑物级别案例1：某水利枢纽工程，水库总库容为8.5亿m3，挡水坝为混凝土面板堆石坝，坝高105m；电站装机容量320MW，控制灌溉面积为45万亩。枢纽地处峡谷，地震烈度为度，坝区工程地质条件复杂。电站为岸边式电站，泄洪洞出口设有底流消能工建筑物；施工期坝体需临时度汛，拦洪库容达到0.80亿m3。,返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,问题：1.根据以上情况，确定该枢纽工程的等别，并判别该混凝土面板堆石坝建筑物级别，下列选项中哪一项是正确的？（A）工程等别等建筑物级别一级（B）工程等别等建筑物级别一级（C）工程等别等建筑物级别二级（D）工程等别等建筑物级别二级,返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,答案：B考查点：工程等别划分依据和原则题解：根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，第2.2.1条工程等别等.2.2.3节规定：水库大坝按2.2.1规定为2级、3级的永久性水工建筑物，如坝高超过表2.2.3指标,其级别可提高一级，但洪水标准可不提高。,返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,洪水标准案例二：分析确定泄洪洞下游出口消能防冲设计洪水标准（洪水重现期，年）及施工期坝体临时度汛洪水标准（洪水重现期，年），下列选项中哪一项是正确的？（A）10010050（B）5050（C）5010050（D）100100,返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,答案：（C）考查点：消能防冲，施工期坝体临时度汛洪水标准主要解答过程：SL252-2000第2.2.3条及第2.2.4条洪水标准可不提高，消能防冲仍按2级50年，SL252-2000第2.2.7条施工期坝体临时度汛洪水标准,返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,坝顶高程案例3：某水库总库容为1.1亿立方米，主坝为均质土坝，高70m，工程位于7度地震区，设计洪水位为215.5m，校核洪水位为217.5m，正常蓄水位为215.0m。已知：正常运用条件下波浪爬高为3.50米，非常运用条件下波浪爬高为1.8米。最大风壅水面高度设定为零；地震壅浪高度取1.0m，地震沉降按0.5m计。试确定坝顶高程？坝顶高程由什么条件控制？答案：220.0m。坝顶高程由设计洪水位加正常运用条件控制。考查点:坝顶高程确定。,返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,解：碾压式土石坝设计规范SL274-2001，5.3.1条，坝顶超高：y=R+e+A+BY坝顶超高，m；R最大波浪在坝坡上的爬高，m；正常运用情况下为3.50m(给定)；非常运用情况下为1.80m（给定）。e最大风壅水面高度，m；本题设定为零。A安全加高，m；根据规范表5.3.1，设计洪水位、正常蓄水位加正常运用情况下：1.0m校核洪水位加非常运用情况下：0.5mB地震安全加高，为1.0m+0.5m(给定),返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,规范5.3.3条按下列运行条件计算，取其最大值：1设计洪水位加正常运用条件；2正常蓄水位加正常运用条件；3校核洪水位加非常运用条件；4正常蓄水位加非常运用再加地震条件设计洪水位加正常运用条件下坝顶超高：y=R+e+A=3.5+0+1.0=4.5m坝顶高程为215.5+4.5=220.0m,返回目录,第一章工程概况,1.4基本习题,正常蓄水位加正常运用条件下坝顶超高：y=R+e+A=3.50+0+1.0=4.5m坝顶高程为：215.0+4.5=219.50m校核洪水位加非常运用条件下坝顶超高为：y=R+e+A=1.80+0+0.5=2.3m坝顶高程为：217.5+2.3=219.8m正常蓄水位加非常运用再加地震条件下坝顶超：y=R+e+A+B=1.8+0+1.5+0.5=3.8m坝顶高程为：215.0+3.8=218.8m由上计算：坝顶高程由设计洪水位控制，220.0m。,返回目录,第二章导流工程,目录2.1掌握施工导流的概念与导流方式2.1.1施工导流的概念2.1.2施工导流的基本方式2.2掌握围堰施工技术2.2.1围堰的类型2.2.2围堰施工技术2.3熟悉截流的基本方法2.3.1截流的基本方法2.3.2减少截流难度的主要技术措施,返回目录,第二章导流工程,2.1施工导流的概念与导流方式,（1）施工导流是指在河床中修筑围堰围护基坑，并将河道中各时期的上游来水按预定方式导向下游，以创造干地施工的条件。施工导流贯穿于于整个工程施工的全过程，是工程总设计的重要组成部分，是选定枢纽不止、永久建筑物形式、施工程序和施工总进度的重要因素和前提。（2）施工导流所采用的导流方法通常不是单一的，而是几种导流方法组合应用，将不同导流时段不同导流方法的组合成为称为导流方案。施工导流设计的主要任务就是分析自然条件、工程特性和其他行业对水资源的需求，划分导流时段，选定导流标准及导流设计流量，确定导流建筑物，拟定导流建筑物的施工方法，选择合理的导流方案。,2.1.1施工导流的概念,返回目录,第二章导流工程,（3）施工道流标准：划分导流建筑物的级别、确定相应的洪水标准。（4）施工导流程序：先修建导流泄水建筑物，然后进行河道截流修筑围堰，再进行施工工程中的基坑排水。主体建筑修到一定高程度时，最后对导流泄水建筑物进行封堵。,返回目录,第二章导流工程,（1）全段围堰法导流：1、特点：主河道被全段围堰一次拦断，水流被导向旁侧的泄水建筑物。2、适用条件：河床狭窄，基坑工作面不大，水深，流急，和由于覆盖层较深难于候筑纵向围堰实现分期导流的地方。3、按泄水建筑物的不同，又可分为：隧洞导流、明渠导流、涵管导流、渡槽导流,2.1.2施工导流的基本方式,返回目录,第二章导流工程,（2）分段围堰法导流：（分期围堰法，或河内导流）分期导流1、用围堰将水工建筑物分段分期围护起来进行施工的方法。分段：从空间上用围堰将拟建的水工建筑物圈围成若干施工段。分期：从时间上将导流分为若干时期。2、适用：流量很大的平原河道或沙谷较宽的山区河流上修建混凝土坝枢纽。3、根据不同时期泄水道的特点：分期导流方式包括：束窄河床导流和通过已完建或未完建的永久建筑物导流（底孔、缺口）梳齿孔、厂房。1）导流底孔：利用设置在砼坝体内的永久底孔或临时底孔为泄水道。优点：挡水建筑物的施工可以不受干扰，有利于施工缺点：使用钢材增加，坝体整体性受到影响2）缺口导流：当导流底孔的泄露水能力不够，致使围堰高度过大时，可在砼坝体上预留缺口，作为洪水期的临水泄水通道。,2.1.2施工导流的基本方式,返回目录,第二章导流工程,2.2围堰施工技术1、围堰临时性水工建筑物。2、作用围护河床中基坑、保证水工建筑物施工在干地上进行。3、特点：1、工期短；2、水下施工，质量不易保证；3、需拆除。,（1）土石围堰：土石填筑而成，施工工艺简单，需要做好溢流面、堰址下游基础和两岸接头的防冲保护。其防渗结构有土质心墙、混凝土心墙、斜墙、钢板桩心墙等形式。（2）混凝土围堰：常态混凝土或碾压混凝土建筑而成，宜建在岩石地基上。其结构形式有重力式、拱形等。（3）草土围堰：一种草土混合结构，能就地取材、施工方便，造价低，防渗性能好。适用于水深不大于6m，流速小于3m/s的中小型工程。,2.2.1围堰的类型,返回目录,第二章导流工程,2.2围堰施工技术,（4）木笼围堰：由圆木或方木叠成的多层框架、填充石料组成，施工方便实用性广，具有断面抗水流冲刷能力强的优点，常作分期导流的纵向围堰，可在10-15m深水中修建。（5）竹笼围堰：用内填块石的竹笼堆叠而成，在迎水面一般用木板、混凝土面板或用填黏土阻水，使用年限为1-2年，最大高度为15m。（6）钢板桩格形围堰：由彼此相连的格体形成外壳，内填土料构成。具有回收率高，边坡垂直、断面小、占地少，安全可靠的优点。其平面形式有圆形格形围堰、鼓形各形围堰、花瓣形格形围堰等几种。,返回目录,第二章导流工程,2.2围堰施工技术,（1）土石围堰施工：分水上和水下两部分：水上部分施工采用分层填筑，碾压施工，并适时安排防渗墙施工；水下部分采用进占法、也可采用各种驳船抛填水下材料。接头处理：土石围堰与岸坡的接头处理：采用扩大接触面和嵌入岸坡的方法，延长塑性防渗体的接触，防止集中绕渗破坏。与混凝土纵向围堰接头处理：采用刺墙形式插入土围堰的塑性防渗体中，并将接头的防渗体断面扩大。拆除：在运用期的最后一个汛期过后，随上游水位下降，逐层拆除围堰背水坡和水上部分。方法有挖掘机开挖、爆破开挖或人工开挖。,2.2.2围堰的施工技术,返回目录,第二章导流工程,2.2围堰施工技术,（2）混凝土围堰混凝土围堰多为重力式，其施工与混凝土坝相似。一般在低土石围堰保护下干地施工，也可创造条件水下浇筑混凝土或预填骨料灌浆。拆除：一般只能用爆破法炸除，但必须使主体建筑物或其他设施不受爆破危害。（3）草土围堰多用捆草法修建。循环实施堰体压草、铺散草和铺土作业。撤除：比较容易，水上部份人工拆除；水下部分可在堰体挖一缺口，让其过水冲毁或用爆破作业法炸除。,2.2.2围堰的施工技术,返回目录,第二章导流工程,2.2围堰施工技术,（4）钢板桩格形围堰采用同一尺寸标准格体，沿直线或曲线布置，迎水面必须打进基岩0.3-0.6m，一般在迎水侧板桩外面浇0.5m厚的水下混凝土或用水泥砂袋封底，格体不需要专门防渗措施。采用灌浆处理基岩渗漏。应考虑板桩横向锁口抗拉强度，可以不考虑长度方向的弯曲强度。格体内部填料要求：必须具有较高抗剪强度，应是不可压缩的；能自流排水；耐冲刷；具有一定的抗滑重度。施工：工序为定位、打设模架支柱、支柱就位、安插钢板桩、打设钢板桩、填充料渣、取出模架及其支柱、填充料渣到设计高度。拆除：首先用抓斗或吸石器将填料清除，然后用拔桩机起拔钢板桩。,2.2.2围堰的施工技术,返回目录,第二章导流工程,2.3截流的基本方法,1、截流的基本方法主要有抛投块料截流、爆破截流、下闸截流。其他还有木笼、钢板桩、草土、杩槎堰、水力冲填法截流等方法。（1）抛投块料截流按不同的合龙方法可分为平堵、立堵、混合堵三种。适用于大流量、大落差的河道截流。（2）爆破截流适用于峡谷地区、岩石坚硬、岸坡陡峻、交通不便或缺乏运输设备的情况。（3）下闸截流：在泄水道中预先修建闸墩，最后采用下闸的方式截流。,2.3.1截流基本方法,返回目录,第二章导流工程,2.3截流的基本方法,2、减少截留难度的主要技术措施截流工程的难易程度取决：河道流量、泄水条件、龙口的落差、流速、地形地质条件、材料供应情况及施工方法、施工设备等因素减少截流工程难度的主要技术措施：（1）加大分流量，改善分流条件；（2）改善龙口水力条件；a、双戗截流b、三戗截流c、宽戗截流d、平抛垫底（3）增大抛投料的稳定性，减少块料流失；（4）加大截流施工强度等。,2.3.1截流基本方法,返回目录,第三章土石方工程,目录3.1掌握土石方工程的基础知识3.1.1土石方工程的内容和土石分级3.1.2土石方平衡调配原则3.2掌握土石方开挖技术3.2.1露天土、石方开挖技术3.2.2地下工程施工工法3.2.3爆破技术3.2.4锚固技术,返回目录,第三章土石方工程,3.1土石方工程施工基础知识,（1）土石方工程施工内容分为挖方和填方两种类型；挖方又分为明挖（露天开挖）和洞挖（底下工程开挖）两类。（2）土石分类级按开挖方法、开挖难易、坚固系数等依据，土分4级，石分12级。,3.1.1土石方工程施工内容与土石分级,返回目录,第三章土石方工程,3.1土石方工程施工基础知识,（1）I类：稳固围岩（2）II类：基本稳固围岩（3）III类：稳定性较差的围岩（4）IV类：稳定差的围岩（5）V类：极不稳定围岩,3.1.2洞室开挖的围岩分类,返回目录,第三章土石方工程,3.1土石方工程施工基础知识,（1）土石方调配的方法：土石方调配是否合理的主要判断指标是运输费用，费用花费最少的方案即最好成绩方案。土石方调配可按线规划进行。对于基坑和弃料场不太多时，可用简便的“西北角分配法”求解最佳调配数值。（2）土石方平衡调配的原则：在进行土石方调配时要做到料尽其用、时间匹配和容量适度。开挖土石料可作为坝体和堰体的填料、混凝土骨料或平整场地填料。时间匹配指开挖与用料时间上尽可能匹配。容量适度指堆料场和弃料长设置应容量适度，尽可能少占地。,3.1.3土石方平衡调配原则,返回目录,第三章土石方工程,3.2土石方开挖技术,（1）开挖方式：自上而下开挖、上下结合开挖、先河槽后岸坡开挖和分期分段开挖等方式。（2）土方开挖机械开挖：挖掘机、装载机、铲运机等机械；人工开挖；土方开挖的一般技术要求：合理不止开挖工作面和出土线路，确定开挖分层、分段，以冲分发挥劳力、设备的生产能力，使开挖效率达到最优。合理选择和布置出土点和弃土点。开挖边坡，要防止塌滑，保证开挖安全。地下水位以下土方的开挖，应根据施工方法的要求，切实做好排水工作。,3.2.1露天土、石方开挖方法,返回目录,第三章土石方工程,3.2土石方开挖技术,（3）石方开挖露天石方开挖的方法：普遍采用钻孔爆破松动、挖掘机或装载机配自卸汽车出渣的开挖方法。常用爆破方法有浅孔爆破法、深孔爆破法、洞室爆破法等。爆破法开挖石方的基本工序是钻孔、装药、起爆、挖装和运卸等。露天石方爆破开挖的技术要求岩基上部除结构要求外均应按梯段爆破方式开挖，在邻近鉴赏基面预留保护层，保护层按要求开挖；采用减震爆破技术，以确保岩基完整，确保开挖边坡稳定，保证开挖形状符合设计要求；对爆破进行有效控制，防止损害邻近建筑物和已浇混凝土或已完成的灌浆地段，保护现场设备和人员安全；力求爆后块度均匀、爆堆集中，以满足挖装要求、提高挖装效率。,3.2.1露天土、石方开挖方法,返回目录,第三章土石方工程,3.2土石方开挖技术,（1）地下工程类型总的可分为过水和不过水两大类；按照底下工程用途分为勘探井洞、施工支洞、主体洞室；按其断面大小可分为小断面、中断面、大断面和特大断面四类。,3.2.2地下工程施工方法,返回目录,第三章土石方工程,3.2土石方开挖技术,（2）地下工程施工特点在地表以下有限空间进行，工序交叉多、互相干扰大。采用阻挠孔爆破法开挖，在同一工作面上，钻孔、爆破、出渣只能循环进行。岩石是开挖对象，开挖后又是支护对象，因此要充分了解和利用围岩特性，保证施工安全，节约支护工程量。在施工过程中，设计、施工和围岩观测始终密切结合在一起。地下工程多为隐蔽性工程，工程施工质量必须按设计和规范一次达标。施工过程中必须对安全备有充分的应急措施。,3.2.2地下工程施工方法,返回目录,第三章土石方工程,3.2土石方开挖技术,（3）地下工程的内容包括测量放线、钻孔、通风排烟、出渣、支护衬砌以及其他辅助工作。（4）地下工程开挖方法钻孔爆破法：开挖工作面上炮孔方法有：掏槽孔、崩落孔和周边孔三种。其中掏槽方法有斜孔掏槽法和平行直孔掏槽法。掘进机开挖法（TBM）。,3.2.2地下工程施工方法,返回目录,第三章土石方工程,3.2土石方开挖技术,（5）地下工程施工方式主要有全断面开挖方式、先导洞后扩大开挖方式、台阶扩大开挖方式、分部分块开挖方式。其中分部分块开挖方式中有可采用先拱后扩大、先导洞后顶拱扩大再中下部扩大、肋拱留柱扩大、中心导洞辐射孔等方式进行。（6）支护衬砌其常见形式有喷混凝土、锚杆、预应力锚固（锚索）、钢筋混凝土衬砌以及联合形式。,3.2.2地下工程施工方法,返回目录,第三章土石方工程,3.2土石方开挖技术,（1）浅孔爆破法（2）深孔爆破法（3）洞室爆破法（4）预裂爆破法（5）光面爆破法,3.2.3爆破技术,返回目录,第三章土石方工程,3.2土石方开挖技术,（1）锚固受拉杆件有粗钢筋、高强丝束、纲绞线三种。（2）天然地层中锚固以钻孔灌浆方式为主，人工填土中的锚固以锚定板和加筋土两种方式。（3）锚固灌浆有简易灌浆、预压灌浆、化学灌浆及特殊的锚固灌浆技术。（4）锚固可分为抗滑冰桩、锚洞、喷锚支护及预应力锚固（锚索）四类。（5）锚固的防护：临时防护和永久性防护。（6）预应力锚固施工技术及要求：造孔、压水试验、固结灌浆、编索（端头锚、对穿锚索、无粘结锚索）、下索、垫座混凝土浇筑、封孔灌浆、张拉等步骤。,3.2.4锚固技术,返回目录,第四章土石坝工程,目录4.1掌握土石坝施工技术4.1.1土石料场的规划4.1.2土石坝施工机械配置的原则4.1.3土石坝填筑施工的碾压试验4.1.4土石坝填筑施工的方法4.1.5土石坝施工的质量控制要点4.2掌握混凝土面板堆石坝的主要技术4.2.1堆石坝坝体材料分区4.2.2堆石体填筑质量控制要点4.2.3面板的施工要点,返回目录,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,（1）规划的基本内容空间规划：对料场为止、高程恰当选择、合理布置。时间规划：根据施工强度和坝体填筑部位的变化选择料场使用实际和填料数量。料场质与量的规划：质量满足设计要求，数量满足填筑要求。（2）料场规划的基本要求应充分考虑利用永久和临时建筑物基础开挖的渣料。应对主要料场次和备用料场分别加以考虑。在规划料场实际可开采总量时，应考虑料长查勘的精度、料场天然重度与坝体压实重度的差异，以及开挖运输、坝面清理、返工削坡等损失。,4.1.1土石料场的规划,返回目录,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,（1）挖运机械的类型a、挖掘机械：单斗式挖掘机、多斗式挖掘机。b、挖装运组合机械：推土机、铲运机、装载机。c、运输机械：循环式运输机械（有轨机车、汽车）、连续运输机械（带式运输机移动式和固定式）。,4.1.2土石坝施工机械配置的原则,返回目录,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,（2）施工机械配置的原则a、适应当地条件，生产能力满足施工过程要求。b、机械设备性能激动、灵活、高校、低耗、运行安全、耐久可靠。c、通用性强，设备利用率高。d、机械设备配套、各类设备均能充分发效率。e、设备购置及运行费用低，易于获得零配件、便于保养、管理和调度。f、开挖和运输机械的选择填料上坝强度、料长为止、填料特性、储量、分布以及可供选择的机械型号、容量、能耗等多种因素确定。,4.1.2土石坝施工机械配置的原则,返回目录,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,（1）压实机械：羊脚碾、气胎碾、振动碾、夯板（2）土料压实标准a、对于黏性土用干密度控制，对于非黏性土用相对密实度控制，控制标准随建筑物灯不同而不同b、在现场通常将相对密实度转换为对应干密度来控制施工质量。,4.1.3土石坝填筑施工的碾压实验,返回目录,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,（3）压实参数的确定a、参数主要有碾压机具重量、含水量、碾压遍数及铺筑厚度等。b、在对土料场进行充分调查，全面掌握各料场土料的物理力学指标基础上选择具有代表性的料场进行试验，作为施工的控制参数。c、首先选择具有代表性的料场，通过理论计算并参照已建类似建筑物的经验，初选几种碾压机械和拟定几组碾压参数进行试验。d、黏性土压实含水量可取土料塑限、超过2%或减少2%三种进行试验。e、选取试验铺土厚度和碾压遍数，并测定相应的含水量和干密度，作出关系曲线分析。f：对非黏性土，只嘴铺土厚度、压实遍数和干密度关系曲线并分析。,4.1.3土石坝填筑施工的碾压实验,返回目录,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,（1）土石坝施工根据施工方法不同分为干填碾压（干填式）、水中填土、水力冲填（包括水坠坝）和定向爆破填筑等类型。施工作业包括准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业。（2）坝面作业的基本要求坝面作业可分为铺料、整平、压实三个工序。a、将填筑坝面分为若干工作段或工作面b、坝面作业时，应按一定的次序进行，以免发生遗漏或过分重压。,4.1.4土石坝填筑施工的方法,返回目录,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,（3）铺料与整平a、铺料宜平行坝轴线进行，厚度要均匀，超径料块要打碎，杂物要剔除。b、按设计厚度铺料整平是保证压实质量的关键。c、黏性土料含水量偏低，应在料场加水，若在坝面加水，力求“少、勤、匀”，保证压实效果。（4）碾压a、土料不同，要求密实的作用外力不同。b、不同压实机械产生压实外力不同，必须对压实机械进行选择。c、碾压方式主要有进退错距法和圈转套压法。,4.1.4土石坝填筑施工的方法,返回目录,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,（5）接头处理a、在坝体填筑中，层与层之间分段接头应错开一定距离，同时分段条带与坝轴线平行布置，各分段之间不应形成过大高差。接坡比缓于1：3。b、坝体填筑中，一般都采用土、砂平起的施工方法：一种是先土后砂，另一种是先砂后土。c、对于坝身与混凝土结构物的连接，靠近混凝土结构物部位不能采用大型机械压实时，可采用小型机械夯实或人工夯实。,4.1.4土石坝填筑施工的方法,第四章土石坝工程,4.1土石坝施工技术,土石坝施工的质量控制主要包括料场的质量检查和控制、坝面的质量检查和控制。,4.1.5土石坝施工的质量控制要点,返回目录,第四章土石坝工程,4.2混凝土面板堆石坝施工主要技术,主要分为垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区（次堆石区）。,4.2.1堆石坝坝体材料分区,返回目录,第四章土石坝工程,4.2混凝土面板堆石坝施工主要技术,堆石坝填筑质量控制的关键是要对填筑工艺和压实参数进行有效控制。（1）填筑工艺a、堆石体填筑可采用自卸汽车后退法或进占法卸料，推土机摊平。b、垫层料的摊铺多采用后退法，以减轻物料的分离。,4.2.2堆石体填筑质量控制要点,返回目录,第四章土石坝工程,4.2混凝土面板堆石坝施工主要技术,（2）堆石体的压实参数和质量控制a、压实参数：一般堆石体最大颗粒径不超过层厚的2/3。b、堆石体的质量控制：堆石压实的质量指标用压实容重换算的孔隙率表示，采取试坑法进行测试。c、垫料层需要在界面处取样做颗分、密度、渗透性和内部渗透性检查。d、垫料层、反滤料级配控制重点是控制加工产品的级配。e、过渡料主要通过在施工时清除界面上的超径石保证对垫层料的过渡性。f：主堆石的渗透性大，亦只作建议检查，级配的检查是供档案记录用的。g：下游堆石的情况与主堆石相似，但对密度的要求相对较低。,4.2.2堆石体填筑质量控制要点,第四章土石坝工程,4.2混凝土面板堆石坝施工主要技术,面板的施工要求主要包括混凝土的分块、垂直缝砂浆条铺设、钢筋架立、面板混凝土浇筑、面板养护等。,4.2.3面板的施工要求,返回目录,第五章堤防及疏浚工程,目录5.1掌握堤防及护岸工程施工技术,第五章堤防及疏浚工程,5.1堤防及护岸工程施工技术,（1）堤料选择a、开工前，根据设计要求、土质、天然含水量、运距及开采条件等因素选择取料。b、土堤不宜选择淤泥、杂质土、冻土块等。c、内帮土料的渗透系数大于原堤身土料的渗透系数；外帮土料的渗透系数等于原堤身土料的渗透系数。（2）堤料开采a、开挖前，陆上料区清除杂质土、水下料区清除表层淤土。b、料长应布置截水沟排水措施。c、根据天然含水量和是否冬天选择开采方式：立面开采、平面开采。（3）填筑技术要求：包括填筑技术要求、铺料作业要求、压实作业要求。,5.1.1堤身填筑,第五章堤防及疏浚工程,5.1堤防及护岸工程施工技术,（1）护岸工程的基本形式三种基本形式：平树护岸、矶头护岸、丁坝护岸。（2）护岸工程结构分为水上护坡、水下护脚两部分，二者以设计枯水位为界划分。（3）护脚工程施工技术主要包括抛石护脚、抛枕护脚、石笼护脚、沉排护脚等。（4）护坡工程施工技术护坡工程常见结构形式有：浆砌块石护坡、干砌块石护坡、混凝土板护坡、框架水泥土板护坡和模袋混凝土护坡等。,5.1.2堤岸护坡,返回目录,第五章堤防及疏浚工程,5.2疏浚工程施工技术,疏浚主要利用挖泥船开挖水下土石方，以达到疏通河道、浚深港池和锚地水域等目的。挖泥船主要有吸扬式、链斗式、抓扬式和铲扬式等几种形式；吸扬式又有绞吸式和耙吸式两种。,返回目录,第六章混凝土坝工程,6.1混凝土坝的施工技术,分缝分块型式主要有：纵缝分块、斜缝分块、通仓浇筑和错缝分块等四种。a、分缝分块首先沿坝轴线防线划分坝段，坝段之间的缝为横缝。b、用纵缝、斜缝、错缝将一个坝段分成若干坝块。,6.1.1混凝土坝施工的分缝分块,返回目录,第六章混凝土坝工程,6.1混凝土坝的施工技术,工艺流程：浇筑强的准备作业、浇筑时的入仓铺料、平仓振捣和筑后养护。,6.1.2混凝土的浇筑与养护,返回目录,第六章混凝土坝工程,6.1混凝土坝的施工技术,（1）减少混凝土的发热量：减少水泥用量、采用低发热量的水泥。（2）降低混凝土的入仓温度：合理安排浇筑时间、加冰或加冰水般拌合、队骨料进行预冷。（3）加速混凝土散热：采用自然散热冷却或预埋水管通水冷却。,6.1.3大体积混凝土温控措施,返回目录,第六章混凝土坝工程,6.1混凝土坝的施工技术,（1）从原材料的质量控制入手，直至混凝土的拌合、运输、入仓、平仓、振捣、养护等各环节；做大体积混凝土工程还有温度控制和冷却问题。（2）混凝土浇筑结束后，进一步抽样检查，不符要求的，及时采取补救措施。（3）对在质检过程动发现的质量问题应及时处理。,6.1.4混凝土坝施工质量控制要点,返回目录,第六章混凝土坝工程,6.2碾压混凝土坝施工的主要技术,（1）采用碾压土石坝的施工方法，使用干贫混凝土修建混凝土坝是一种新技术。（2）碾压工艺有“日本式干贫混凝土”（RCD）和“美国式碾压式混凝土”（RCC）两种。（3）用碾压混凝土筑坝，通常在上游面设置常态混凝土防渗层；有防冻要求的，下游面亦用常态混凝土；为提高溢出流面耐磨性能，采用高强度的抗冲耐磨常态混凝土（“金包银”结构）。（4）工艺程序：出浇层铺砂浆、运输入仓、平仓、压实、切缝、无振碾压。,6.2.1碾压混凝土坝的施工工艺,返回目录,第六章混凝土坝工程,6.2碾压混凝土坝施工的主要技术,（1）采用干贫混凝土。（2）大量掺加粉煤灰，减少水泥用量。（3）采用通仓薄层浇筑。（4）碾压混凝土的温控措施和表面防裂。温控措施：用低热水泥、多掺粉煤灰、冷水拌合、骨料预冷、层面散热。防裂措施：缩短层间间歇。,6.2.2碾压混凝土坝的施工特点,返回目录,第六章混凝土坝工程,6.2碾压混凝土坝施工的主要技术,（1）碾压时拌合料干湿度的控制。（2）卸料、平仓、碾压中的质量控制。（3）碾压混凝土的养护和防护。,6.2.3施工质量控制要点,返回目录,第六章混凝土坝工程,6.3混凝土的生产和运输,熟悉内容。,返回目录,第七章水电站和泵站,7.1水电部机组安装技术,（1）水电站类型a、按水轮机组的工作水头分：低水头、中水头、高水头三种。b、按水库的调节能力分：无调节和有调节水电站。c、按水电站建筑物的组成特征分：坝式、河床式、引水式三类。（2）水电站的布置型式：坝式、河床式、引水式三类。（3）水电站枢纽建筑物的组成包括挡水建筑物、泄水建筑物，水电站进进水建筑物，水电站引水及尾水建筑物，水电站平水建筑物，发电、变电及配电建筑物等。（4）引水式水电站输水系统的组成包括进水口、引谁道、压力前池、调压室、压力管道及尾水渠等。,7.1.1水电站的组成和布置,返回目录,第七章水电站和泵站,7.1水电部机组安装技术,（1）水轮机分类：按水流能量转换特征分：反击式、冲击式a、反击式水轮机有混轮式、轴流式、斜流式、贯流式等。b、冲击式水轮机有水斗式、斜击式、双击式等。,7.1.2水轮机的类型,返回目录,第七章水电站和泵站,7.1水电部机组安装技术,（1）安装特点：其中与运输非常重要、设备与土建交叉进行，多工序、多工种协调配合、有非常严格的质量要求。（2）基本要求：合理计划、严格检查质量、做好各种记录档案、做好工程总结。（3）起重机具：桥式起重机和吊索、吊具，葫芦、千斤顶等（4）零配件组合基本工艺：相对运动的组合和相对静止的组合（5）安装程序：立式水轮机组由上而下，先水轮机后发电机；卧式水轮机组轴线为一水平线、水轮机安装在轴后端，发电机安装轴前端。（6）提高水轮发电机安装速度的途径：做好装前准备工作、合理扩大安装场地、采用多台机组平行交叉流水作业、搞好安装与土建的配合、提高机械化程度。,7.1.3水轮发电机组的安装办法,返回目录,第八章水闸及渠系建筑物,8.1水闸施工技术,（1）水闸的类型a、按水闸承担的任务分：节制闸、进水闸、分红闸、排水闸、挡潮闸、冲沙闸、排冰闸、排污闸等。b、按闸室结构形式分：开敞式、胸墙式、涵洞式。c、按过闸流量大小分：大、中、小型三类。（2）水闸的组成主要包括闸室、上游连接段和下游连接段三部分。（3）水闸防渗、排水布置及设施a、水闸防渗底下轮廓按照防渗与排水想结合的原则，在上游侧采用水平防渗或垂直防渗，在下游侧设置排水反滤设施。b、防渗及排水设施：铺盖、板桩、