水利工程施工水工建筑物讲义PPT

1、水工建筑物施工,第一节 土石坝施工 水利水电工程中，土方工程应用非常广泛。有些水工建筑物，如土坝、土堤、土渠等，几乎全部都是土方工程。 土石坝：包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝,土石坝的特点： 1.所需土石料可以就地取材，还可以充分利用各种开挖料 2.工程量大，施工强度高 3.土石坝施工和自然条件密切相关 4.实践经验甚为重要 土方基本施工过程：挖、运、填（填筑压实,坝体材料与料场规划 一、土石坝筑坝材料及其要求 土石坝最大的特点是对材料的适应性，能够根据近坝材料的特性，设计坝体断面，因此，土石坝又被称 作当地材料坝。 包括 : 1 防渗料 2 坝壳料 3 反滤料,1 防渗料 作为防渗的

2、土料 最基本的要求是防渗性，渗透系数不大于 1 10 -5 cm/s 时，一般即可满足要求 。 施工性：土料的天然含水量在最优含水量附近，无影响压实的超径材料，压实后的坝面有较高的承载力,2 坝壳料 工程实践中，堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料。3 反滤料 反滤料一般要满足坚固度要求，应尽量避免用纯砂做反滤料,碾压土石坝的施工，包括准备作业、基本作业、辅助作业、附加作业,二、料场规划的原则 料场的合理规划与使用关系到坝体的施工质量、工期和工程投资。 施工前应从空间、时间、质与量等方面进行全面规划。 空间规划，系指对料场位置、高程的恰当选择，合理布置,质与量的规划，应对地质成因、产状、埋深、

3、储量以及各种物理力学指标进行全面勘探和试验。不仅应使料场的总储量满足坝体总方量的要求，而且应满足施工各个阶段最大上坝强度的要求。 料尽其用，充分利用永久和临时建筑物基础开挖碴料,三、料场优化的基本方法 土石方平衡的原则：充分而合理地利用建筑物开挖料。 1 填挖料平衡计算根据建筑物设计填筑工程量统计各料种填筑方量。 2 土石方调度优化 土石方调度优化的目的，是找出总运输量最小的调度方案，从而达到运输费用最低，降低工程造价。 3 弃料处理,坝基与岸坡处理： 水工建筑的地基一般分为岩石地基、土壤地基或砂砾石地基。由于工程地质和水文地质作用的影响，天然地基往往存在一些不同程度、不同形式的缺陷，经过人工

4、处理，使地基具有足够的强度、整体性、抗渗性和耐久性，方能作为水工建筑物的地基,一）岩基开挖 岩基开挖就是按照设计要求，将风化、破碎和有缺陷的岩层挖除，使水工建筑物建在完整坚实的岩石面上,1坝顶线； 2原地面线； 3安全削坡； 4开挖线；5开挖层,本着自上而下，先岸坡，后河槽的原则,基坑开挖范围，主要取决于水工建筑物的平面轮廓，还要满足机械的运行、道路的布置、施工排水、立模与支撑的要求。 开挖以后的基岩面，要求尽量平整，并尽可能略向上游倾斜，高差不宜太大，以利于水工建筑物的稳定,坝基开挖形态,a）锯齿形； （b）台阶形,1原基岩面； 2基岩开挖面,岩基开挖的主要方法是钻孔爆破法。坝基岩石开挖，应

5、采用分层梯段松动爆破；边坡轮廓面开挖，应采用预裂爆破或光面爆破；紧邻水平建基面，应采用预留岩体保护层，并对保护层进行分层爆破,土石料的开采与运输： 料场开采前的准备工作： 划定料场范围； 分期分区清理覆盖层； 设置排水系统； 修建施工道路； 修建辅助设施,土石坝施工中，从料场的开挖、运输，到坝面的铺料和压实各工序，优先考虑用机械施工，在大中型土石坝中，力争实现综合机械化，施工组织应遵循以下原则： 1、确保主要机械发挥作用 主要机械是指在机械化生产线中起主导作用的机械。充分发挥它的生产效率，有利于加快施工进度，降低工程成本。 2、根据机械工作特点进行配套组合 连续式开挖机械和连续式运输机械配合；

6、循环式开挖机械和循环式运输机械配合，形成连续生产线,3、充分发挥配套机械作用 选择配套机械时，确定配套机械的型号、规格和数量时，其生产能力要略大于主要机械的生产能力，以保证主要机械的生产能力。 4、便于机械使用维修管理 选择配套机械时，尽量选择一机多能型，减少衔接环节。同一种机械力求型号单一，便于维修管理。 5、合理布置、加强保养、提高工效 严格执行机械保养制度，使机械处于最佳状态，合理布置工作面和运输道路。 堆石料的开采的基本要求（P171,二）挖运方案及其选择 1、人工开挖，马车、拖拉机、翻斗车运土上坝 人工挖土装车，马车运输，距离不宜大于1km； 拖拉机、翻斗车运土上坝，适宜运距24 k

7、m，坡度不宜大于0.5%1.5,2、挖掘机挖土装车，自卸汽车运输上坝，通常运距小于10km。 3、挖掘机挖土装车，胶带机运输上坝，适宜运距小于10km。 4、采砂船挖土装车，机车运输，转胶带机上坝，当料场集中，运输量大，运距大于10km,三）挖运强度与设备 分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量。 1、坝体分期上坝强度Qd（ mh）可按下式计算： Qd= VKaK/(TK1) V坝体分期设计方量，m； K 施工不均匀系数，可取1.21.3； Ka考虑沉陷、削坡、损失等影响系数，可取1.031.05； T分期时段的有效工作日数，d；按分期时段的总日数，扣

8、除节假日、降雨及气温影响可能的停工日数； K1坝面作业土料损失系数。可取0.9 0.95,2、分期施工运输强度(m/h): QT=QdoK2 T 式中： o设计干容重，KN/m； T 土料松散状态下容重。 K2土料运输损失系数，取0.95-0.99,3、坝体分期施工的开挖强度Qc（m/h）： QcQdo/K3K2c 式中: o设计干容重，KN/m； K3开挖损失系数，可取0.920.97； K2土料运输损失系数，取0.95-0.99； c土料的天然容重，KNm,4、满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc为： NcQcmaxPc 式中: Qcmax 开挖土料的最大施工强度 Pc1台挖掘机的生产率，

9、mh。 5、满足上坝填筑强度要求的汽车数量Na为： Na=QTmaxPa 式中: QTmax 运输土料的最大施工强度 Pa1辆汽车的生产率，mh,例：土坝施工，粘性土的上坝强度4992m3/d，已知设计干容重16.5KN/m3，料场土料干容重13.5KN/m3,土料松散干容重12.8KN/m3，土料开挖损失系数0.95，土料运输损失系数0.98，求开挖与运输强度。如果一台挖掘机的生产率为79m3/h(按照1d=20h计算),需要几台挖掘机,坝面填筑： （1）坝面施工程序： 1、坝基开挖与处理 坝壳与岸坡、地基接触部分的处理，主要是清基。就是把坝基范围内的所有草皮、树根、坟墓、乱石以及各种建筑物

10、等全部清除，并认真做好水井、泉眼、地道、洞穴等处理,2、坝面填筑施工程序 坝面作业包括铺土、平土、洒水或晾晒（控制含水量）、土料压实、刨毛、质量检查等工序。 流水作业法,流水作业法 流水作业法施工，是根据施工工序数目将坝面划分成几个施工段，然后组织各工种的专业队依次进入所划分的施工段同时施工,二）填筑施工： 坝壳及防渗体铺料宜沿坝轴线方向进行，防渗体土料应采用进占法卸料,防渗体分段碾压时相邻两段交接带应搭接碾压，垂直于碾压方向搭接宽度不小于0.30.5m，顺碾压方向的搭接宽度为11.5m,铺料应及时，严格控制铺土厚度，误差应小于层厚的10%。 采取措施避免土料与反滤料混淆。 平土,2、心、斜墙

11、填筑 心墙施工中，应注意使心墙与砂壳平衡上升,1心墙设计线;2已压实层;3待压层; 、填料次序,3、接缝处理,质量控制,贯穿于整个土石坝过程,土石坝的冬雨季施工 （一）、土石坝冬季施工： 规范规定，日平均气温低于0时，按低温季节施工。 当日平均气温低于-10时，一般不宜填筑土料，否则必须进行技术经济论证。 防冻 保温 加热,二、雨季施工 雨季施工最主要的问题是土料含水量的变化对施工带来的不利影响。粘土对含水量反应敏感，应避开雨天施工，非粘性土可在小雨时施工，大雨停工。雨季施工应采取有效措施：来雨前用光面碾快速压实松土，防止雨水渗入；铺料时，心墙向两侧、斜墙向下游铺成2%的坡度，以利排水；做好坝

12、面防雨保护，如设防雨棚、覆盖苫布、油布等；做好料场周围的排水系统，控制土料含水量,第二节 面板堆石坝施工 面板堆石坝是以堆石料或砂砾石料分层碾压填筑成坝体，并以混凝土或沥青混凝土作为防渗体的堆石坝，简称面板坝。 混凝土面板堆石坝，是现今水利水电工程施工中采用的一个最主要的坝型，约占在建大坝数量的1/3，以其施工速度快，节约钢筋、水泥等材料而得到广泛应用,屏南金造桥水电站面板堆石坝,三、坝体构造 面板堆石坝的基本结构有趾板、面板、堆石坝体、防浪墙等,四、面板堆石坝的坝体分区 根据面板堆石坝不同部位的受力情况，将坝体分为垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区四个区,坝体填筑,主、次堆石区可分区、分期填

13、筑，其纵、横坡面上均可布置临时施工道路，但必须设于填筑压实合格的坝段。 垫层料、过渡料卸料铺料时，避免分离，两者交界处避免大石集中，超径石应予剔除。 垫层料铺筑时，上游侧超铺2030mm。 碾压应按坝料分区分段进行，各碾压段之间的搭接不应小于1.0m,坝料铺筑采用进占法卸料，及时平料，保持填筑面平整,堆石体的质量控制 料场质量控制的内容有以下几个方面： （）在规定的料区范围内开采，料场的草皮、树根、覆盖层及风化层已清除干净； （）堆石料开采加工方法符合规定要求； （）堆石料级配、含泥量、物理力学性质符合设计要求，不合格料不充许上坝,坝体填筑的质量控制： 坝体填筑的质量，一般要求为： 堆石材料、

14、施工机械符合要求； 负温下施工时，坝基已压实的砂砾石无冻结现象，填筑面上的冰雪已清除干净。 坝面压实，应对压实参数和孔隙率进行控制，以碾压参数为主。 铺料厚度、碾实遍数、加水量等符合要求，铺料误差不宜超过层厚的10%，坝面保持平整,趾板施工： 应在趾基开挖处理完毕，经验收合格后进行，按设计要求进行绑扎钢筋、设置锚筋、预埋灌浆导管、安装止水片及浇筑上游铺盖。混凝土浇筑中，应及时振实，注意止水片与混凝土的结合质量，结合面不平整度小于5mm。混凝土浇后28d之内，20m之内不得进行爆破；20m之外爆破要严格控制装药量,面板施工： 在趾板施工完毕后进行。当坝高不大于70m时，面板在堆石体填筑全部结束后

15、施工，这主要考虑避免堆石体沉陷和位移对面板产生的不利影响。高于70m的堆石坝，考虑需拦洪渡汛，提前蓄水，面板宜分二期或三期浇筑，分期接缝应按施工缝处理,面板混凝土浇筑宜采用无轨滑模。滑模应具有安全措施，固定卷扬机的地锚应可靠，滑模应有制动装置。面板钢筋采用现场绑扎或焊接，也可用预制网片现场拼接。 混凝土浇筑中，铺料要均匀，每层铺料250300cm。 振捣混凝土时，要垂直插入，至下层混凝土内5cm，止水片周围用小振捣器仔细振捣。振动过程中，防止振捣器触及滑模、钢筋、止水片。脱模后的混凝土，要及时修整和压面,滑模滑升时，要保持两侧同步，每次滑升距离不大于30cm，滑升间隔时间不应超过30min。面

16、板浇筑的平均速度为1.5m2.5m/h.,沥青混凝土面板施工,第三节 水闸施工 水闸由上游段、闸室段、下游段三部分组成。一般大、中型水闸的主要部分（如闸室）多为混凝土及钢筋混凝土工程，其施工内容一般可分为以下几个部分,1、基坑开挖与基础处理； 2、闸室段施工（底板、闸墩等）； 3、上、下游连接段施工（护坦、海漫等）； 4 、两岸的上、下游翼墙，上、下游护坡的施工； 5、闸门及启闭设备的安装,水闸施工原则： 1、先深后浅 即先浇深基础，后浇浅基础，以免浅基土体受扰动破坏，并减少排水工作难度。 2、先重后轻 即先浇荷重较大的部分，待其完成部分沉陷后，再浇筑与其相邻的荷重较小的部分，以减少两者间的沉

17、陷差,3.、先高后低 即某些高度较大要分几次浇筑的部位或有上层建筑物的部位应先行浇筑。如底板与闸墩应尽量先安排浇筑，以便上部桥梁与启闭设备安装，而翼墙、消力池则可安排稍后施工。 4.、次要服从主要 所谓主要、次要，是指那些工程部位不论排前或排后对其他部位的进度和工程质量并无影响或影响甚微，则可认为是次要项目，应服从主要项目的进展穿插其间施工,分缝分块 水闸常由结构缝（包括沉陷缝和温度缝）分成许多结构块。当结构块较大时，为了施工方便，又须用施工缝分为若干小块，称为筑块，筑块的大小，是根据施工条件（混凝土的生产，运输能力）以及浇筑的连续性确定的,H：浇筑块高度，m； Q：混凝土拌和站的生产率，m3

18、/h A：浇筑块平面面积，m2 M：每日连续工作的小时数,底板施工 在闸室地基处理后，软基多先铺筑素混凝土垫层810cm，以保护地基，找平基面。 浇筑前先进行扎筋、立模、搭设仓面脚手和清仓工作,搭设仓面脚手架： 在搭设脚手架前，应先预制混凝土支柱（断面大约15cm15cm,高度略小于底板厚板，表面应凿毛洗净）。然后在混凝土柱顶上架立短木柱、斜撑、横梁等以组成脚手架,底板立模与仓面脚手 （a）剖面图；（b）模板平面 1地龙木；2内撑；3仓面脚手；4混凝土柱；5横围囹木；6斜撑；7木桩；8模板,当底板浇筑接近完成时，可将脚手架拆除，并立即对混凝土表面进行抹面。 底板混凝土浇筑流程（简介,顶拱侧、墙

19、、底拱连成一体，拱的承压能力好，作用于地基单位面积上的力会大大降低，有效地避免丁洞身裂缝及不均匀沉陷引起的变形，对保证工程耐久性起着重要作用,闸墩施工 由于闸墩高度大、厚度小、门槽处钢筋较密，闸墩相对位置要求严格，所以闸墩的立模与混凝土浇筑是施工中的关键,1、闸墩模板安装 为使闸墩混凝土一次浇筑达到设计高度，闸墩模板不仅要有足够的强度，而且要有足够的刚度。所以闸墩模板安装以往采用“铁板螺栓、对拉撑木”的立模支撑方法,1）“铁板螺栓、对拉撑木”模板安装 立模前，应准备好两种固定模板的对销螺栓,a）对销螺栓和铁板螺栓；（b）双夹围令 1每隔1m一块的2.5cm小木块；2两块5cm*15cm的木块,

20、闸墩立模时，其两侧模板要同时相对进行。先立平直模板，次立墩头模板。 在闸底板上架立第一层模板时，上口必须保持水平,铁板螺栓对拉撑木支撑的闸墩模板 1铁板螺栓；2双夹围令；3纵向围令；4毛竹管；5马钉； 6对拉撑木；7模板；8木楔块；9螺栓孔,对拉撑木是为了防止每孔闸墩模板的歪斜与变形。 在对拉撑木与竖直围囹木之间要留有10cm空隙，以便用木楔校正对拉撑木的松紧度,2）翻模施工 立模时一次至少立三层，当第二层模板内混凝土浇至腰箍下缘时，第一层模板内腰箍以下部分的混凝土须达到脱模强度（以98kPa为宜），这样便可拆掉第一层，架立第四层模板，并绑扎钢筋。依次类推，保持混凝土浇筑的连续性，以避免产生冷

21、缝,1腰箍模板；2定型钢模；3双夹围囹（钢管） 4对销螺栓；5水泥撑木,2、混凝土浇筑 闸墩模板立好后，随即进行清仓工作。用压力水冲洗模板内侧和闸墩底面，法水由底层模板上的预留孔排出。清仓完毕堵塞小孔后，即可进行混凝土浇筑,闸墩混凝土的浇筑，主要是解决好两个问题，一是每块底板上闸墩混凝土的均衡上）升；二是流态混凝土的入仓及仓内混凝土的铺筑,止水施工 为适应地基的不均匀沉降和伸缩变形，在水闸设计中均设置有结构缝（包括沉陷缝与温度缝）。凡位于防渗范围内的缝，都有止水设施；且所有缝内均应有填料，填料通常为沥青油毡或沥青杉木板、沥青芦苇等。 止水设施分为垂直止水和水平止水两种,1、水平止水 水平止水大

22、多利用塑料止水带或橡皮止水带。水平止水施工简单，有两种方法 ： 一是先将止水带的一端埋入先浇块的混凝土中，拆模后安装填料，再浇另一侧混凝土,另一种方法是先将填料及止水带的一端安装在先浇块模板内侧，混凝土浇好拆模后，止水带嵌入混凝土中，填料被贴在混凝土表面，随后再浇后浇块混凝土,2、垂直止水 垂直止水多用金属止水片，重要部分用紫铜片，一般可用铝片，镀锌或镀铜铁皮。重要结构，要求止水片与沥青井联合使用,渠道及渠系建筑工程,渠道开挖与衬护,渠道开挖与衬护 渠道开挖与衬护,一、渠道 灌溉渠道一般可分为干、支、斗、农四级固定渠道。干、支渠主要起输水作用，称为输水渠道；斗农渠主要起配水作用，称为配水渠道,

23、渠道工程施工内容：渠道开挖、填筑和衬护。 特点：工程量大，施工线路长，场地分散；但工种单纯，技术要求较低，工作面宽，可以同时组织较多的劳力施工,一、渠道开挖,渠道开挖的施工方法有人工开挖、机械开挖和爆破开挖等,一）人工开挖渠道 1、施工排水 排水应本着上游照顾下游，下游服从上游的原则，即向下游放水的时间和流量，应照顾下游的排水条件，同时下游应服从上游的需要，一般下游应先开工，并不得阻碍上游水量的排泄，以保证水流畅通。如遇有需排除降水和地下水时，还必须开挖排水沟,2、开挖方法。 （1）龙沟一次到底法 适用于土质较好（如粘性土、地下水来量小、总挖深23m的渠道，一次将龙沟开挖到设计高程以下0.30

24、.5m，然后由龙沟向左右扩大，如图8-1所示,图8-1 龙沟一次到底法,2）分层开挖法。如开挖深度较深，龙沟一次开挖到底有困难时，可以根据地形施工条件分层开挖龙沟，分层挖土，如图8-2所示,图8-2 分层开挖龙沟布置,3、边坡开挖与削坡,二）机械开挖渠道 1、推土机开挖渠道 采用推土机开挖渠道，其深度一般不宜超过1.52.0m，填筑渠道高度不宜超过23m，其边坡不宜陡于1：2（图8-3）。在渠道施工中，推土机还可以平整渠底，清除植土层，修整边坡，压实渠道等,图8-3 推土机开挖渠道,2、铲运机开挖渠道 半挖半填渠道或全挖方渠道就近弃土时，采用铲运机开挖最为有利。需要在纵向调配土方的渠道，如运距

25、不远，也可用铲运机开挖。 铲运机开挖渠道的开行方式有： （1）环形开行 当渠道开挖宽度大于铲土长度，而填土或弃土宽度又大于卸土长度，可采用横向环形开行如图8-4（a）所示。反之，则采用纵向环形开行如图8-4（b）所示。铲土和填土位置可逐渐错动，以完成所需要的断面。 （2）“8”字形开行 当工作前线较长，填挖高差较大时，则应采用“8”字形开行如图8-4（c）所示。其进口坡道与挖方轴线间的夹角以400600为宜，过大则重车转弯不便，过小则加大运距。 3、反向挖掘机开挖渠道 对于渠道开挖较深时，采用反向挖掘机开挖是较为理想的选择，该方案有方便快捷生产率高的特点，在生产实践应用相当广泛，其布置方式有沟

26、端开挖和沟侧开挖,图8-4 产运机的开行路线 （a）环形横向开行；（b）环形纵向开行；（c）“8”字形开行 1铲土；2填土；0-0填方轴线；0-0挖方轴线,三）爆破开挖渠道 对于岩基渠道和盘山渠道宜采用爆破法开挖。 开挖程序是先挖平台再拉槽，开挖平台时一般采用抛掷爆破，尽量将待开挖土体抛向预定地方，形成理想的平台。抽槽爆破时，拟采用预裂爆破，或预留保护层，再采取浅孔小炮,二、渠堤填筑,筑堤用的土料，以粘土略含砂质为宜。如果用几种土料，应将透水性小的填在迎水坡，透水性大的填在背水坡。土料中不得掺有杂质，并应保持一定的含水量，以利压实。 填方渠道的取土坑与堤脚保持一定距离，挖土深度不宜超过2m，且中间应留有土