水利工程施工课程设计1

1、水利工程施工技术与施工机械1课程设计一、目的和要求1课程设计的目的（1）巩固水利水电工程施工课程的相关理论知识。（2）强化学生运用所学专业知识分析和解决工程施工实际问题的能力。（3）进一步培养学生的计算、绘图能力及使用设计规范、设计手册、定额、设计图集、参考资料等基本资料编写技术报告的能力。（4）培养学生掌握施工组织设计有关内容的设计方法与编制步骤。2课程设计的要求（1）能根据设计任务书的要求，利用所给的基本资料，认真独立地完成设计任务。（2）独立思考，敢于创新。（3）报告书应简明扼要，逻辑性强，结论准确，计算正确；方案有较全面的分析论证且具备良好的技术经济效益。（4）设计成果均装入档案袋，并

2、注明班级、姓名、学号及资料清单，然后上交。二、设计题目、设计内容和成果（一）工程概况S.T 工程枢纽属一级建筑物，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。坝址上下游均有砂石材料，特别是坝址下游砂石藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般符合工程要求。1. 混凝土工程量及工期要求（1）C15混凝土 ( 每位同学学号的最后两位数都不为零时采用学号数的最后两位，否43则采用 93.4 ) ×10 m，埋石率 5%。（2）C20混凝土（若学号的倒数第二位数为零时，采用学号数的最后一位数，否则采43用 12.6 ）×10 m（3）总工期 20 个月，在开工后的8 个月内

3、应完成混凝土总量的30%40%，15 个月内应完成总量的 80%90%，剩余的在后5 个月内完成。2. 料场的基本情况，见表 13. 混凝土的配合比，见表 214. 各砂料场的粒径组成及主要物理性质，见表35. 各砾石料场的粒径组成及主要物理性质，见表46. 辅助工程砂砾石净料需要量（不包括损失）：10 4t/20 月砂小石中石大石特大石2.311.601.652.552.03（二）破碎机械为CM-11A型，破碎石料得到的各级砂石料的含量如下（%）砂小石中石大石特大石414154027（三）课程设计要求1. 进行料场规划，选择主料场和备用料场2. 混凝土工程施工进度安排，各时段的混凝土浇筑量和

4、砂石料净需量计算3. 砂石开采量计算4. 进行方案比较：一种方案是减少开采量，利用超径石破碎补充短缺粒径砂石量；另一种方案是以最大开采量控制。设33超径石的破1m 天然砂石料的采运综合单价是15 元， 1m碎加工单价是 8 元表 1各料场基本特性料场位置及 地形面积高程覆盖层有效层厚3)洪水及地下水(km 2)(m)厚(m)储量 (103m(m)情况明坝四右岸坝址下游26.8 平砾石层与红砂1.2km 有 2 条大0.13550-570142900岩接触带 雨季级阶地均冲沟有小泉流出右岸坝址下游旧镇滩6.9km 滩石平坦0.24410-4160.257.51803有水渠与阶地相隔右岸坝址下游平

5、谷滩9km 滩道路略有0.13410-4150.185.5708起伏，覆盖薄，有水渠通过富家沟右岸坝址下游0.33.5715孙家沟10km 山沟里，200河口为冲积滩，460-480 2.0平时为干沟老虎沟沟壁黄土覆盖，0.057.0390沟中平时无水2表 2混凝土配合比混凝土水灰比含砂率1m3 混凝土中各材料的需要量（kg/m3）等级（ %）水水泥砂小石中石大石特大石C150.6421.3107.5167463427427428427C200.5620.4108193441431431432432表 3各砂料场的颗粒组成与物理性质粒径平均自然粒空密度度隙粒径密度<0.150.150.3

6、0.30.60.61.21.22.5 2.55.0(t/m3)模率料场名称>5.0(t/m 3)(mm)数(%)含量 (%)富家沟与8.88.8814.420.819.2200.461.572.73.1241.9孙家沟老虎沟8.8129.615.22014.4200.401.962.672.7326.6宛家沟9.814.79.111.914.79.8300.341.982.672.3525.8表 4砾石料场天然级配及物理性质料场粒径 (mm)自然密度粒度模空隙率<55-2020-4040-8080-150>150密度名称(t/m3)数(%)含量 (%)(t/m 3)明坝四20

7、18.721.821.815.721.812.727.6633.4级阶地旧镇滩1910.411.719.327.6121.872.758.7932平谷滩2013.612.414.321.7181.922.748.4929.9二、设计依据（一）骨料料场规划应根据料场的分布、开采条件、可利用料的质量、储量、天然级配、加工要求、弃料多少、运距远近、生产成本等因素考虑。首先要了解砂石料的需求、流域的近期规划、料源的状况，以确定是建立流域或地区的砂石生产基地还是工程专用的砂石系统。满足水工混凝土对骨料的各项质量要求、其储量力求满足各项设计级配的需要，并有必要的富裕量。选用的料场，特别是主料场，应场地开阔

8、，高程适宜，储量大，质量好，开采季节长，主辅料场应能兼顾洪枯季节互为备用的要求。选择可采率高，天然级配与设计级配较为接近，用人工骨料调整级配数量少的料场。料场附近有足够的回车和堆料地，且占用农田少，不拆迁或少拆迁现有生活、生产设施。选择开采准备工作量小的，施工简便的料场。（二）天然砂砾料开采量的确定骨料总需要量 qi :qi =(1K C )eij V j (kg,以松方计 )j3式中 KC 混凝土出机以后的损失系数，为0.010.02 。开采天然骨料总量 qi 为 :Qi=(1+k)qi（pi 天然）式中 k 骨料生产过程的损失系数，为个生产环节系数的总和，即k=k1+k2+k3+k4, 其

9、中k1，k2，k3， k4 参考下表生产过程中骨料损耗系数骨料粒径（ mm）产生损耗的生产环节Ki<55204080204080120水上开采K10.030.020.02水下开采0.070.050.03加工K20.070.020.01运输堆存K30.050.030.02混凝土生产K40.030.020.02（1）由天然砂石料开采量的计算公式：Qi=(1+K)可知，qi=Qi pi （ 1+K）（2）人工骨料开采量确定如需要开采石料作为人工骨料的料源，则石料开采量可按下式计算：式中 Vr 采石场总开采量， m3，以自然方记K 人工骨料损耗系数，对碎石，加工损失为 0.02 0.06 ，运输

10、储存损失为 0.02 0.04 ，对于人工砂，加工损失为 0.08 0.20 ，运输储存损失为 0.02 0.06- 每立方米混凝土的骨料用量， t m3 Vo 混凝土的总需要量， m3块石开采成品获得率，取80%95%块石的密度， t m3在采用或部分采用人工骨料方案时，若有可用的开挖弃料，则将其扣除后确定实际开采量。三、计算过程各料场的剥采比的计算及主料场的确定剥采比：明坝四级阶地： 0.8933旧镇滩： 0.0294平谷滩： 0.03274富家沟： 0.5714孙家沟： 0.5714老虎沟： 0.2857由于剥采比 =覆盖层厚 / 有效层厚，由规范知道剥采比 0.2 ，若其比值越大开挖难

11、度越大，成本也随之增加，经济效益低。覆盖层太大会给开挖增加难度。由于明坝四级阶地要考虑雨季，综上所述明坝四级阶地不宜作主料场。旧镇滩与平谷滩相比，旧镇滩右岸坝址下游 6.9km 滩石平坦有水渠与阶地相隔，平谷滩右岸坝址下游 9km滩道路略有起伏，覆盖薄，有水渠通过，两者相比，旧镇滩的运距较近更有利于施工，所以初步 选旧镇滩为主料场 , 选平谷滩为辅助料场。（一） 1、本工程混凝土总量 C1560104 m 395%5.7105 m 3C2012.6104 m 32、总工期为 20 个月初步估开工后8 个月应完成混凝土总量的 30%， 15 个月完成总量的60%，剩余 5 个月完成总量的 10%

12、3、前八个月所需要的C156.0105 m 330%1.71105 m 3C2012.6104 m 330%3.78104 m 34、九至十五月所需的C155.7105 m 3(90 30)%34.2104 m 3C2012.6104 m 3(90 - 60)%7.56104 m35、剩余五个月所需要的 C155.7105 m 310%5.7 104 m3C2012.6104 m 310%1.26104 m3表 1、各月所需的混凝土量单位 :104 m 3混凝土前 8个月9至15月剩余5个月总量C151.7134.25.741.64C 203.787.561.2612.60（二）由表 2 可得

13、前八个月其中KC的取值都为 0.01：C15的混凝土中所需的砂q砂 (1K C )eij V j(10.1)1.711054637.9965107jC20的混凝土中所需的砂q砂 (1K C )eij V j(10.1)3.781044411.683107jC15的混凝土中所需的小石5q小石(1K C )eij Vj(10.1)1.711054277.3747107jC20的混凝土中所需的小石q小石(1K C )eij Vj(10.1)3.781044311.645107jC15的混凝土中所需的中石q中石(1K C )eij Vj(10.1)1.711054277.374710 7jC20的混凝

14、土中所需的中石q中石(1K C )eij Vj(10.1)3.781044311.645107jC15的混凝土中所需的大石q大石(1K C )eij V j(10.1)1.711054287.392107jC20的混凝土中所需的大石q大石(1K C )eij V j(10.1)3.781044321.649107jC15的混凝土中所需的特大石q特大石(1K C )eij V j(10.1)1.711054277.3747107jC20的混凝土中所需的特大石q特大石(1K C )eij V j(10.1)3.78 1044321.649107j表 2、前八个月各骨料的用量单位 ×107

15、 混凝土砂小石中石大石特大石C157.99657.37477.37477.3927.3747C201.6831.6451.6451.6491.649（二）九至十五月C15的混凝土中所需的砂q砂(1 KC)eij V j(1 0.1) 3.42 105463 15.992 107jC20的混凝土中所需的砂q砂(1 KC)eij V j (10.1) 7.56 104441 3.367 107j6C15的混凝土中所需的小石q小石(1K C )eij Vj(10.1)3.4210542714.749107jC20的混凝土中所需的小石q小石(1K C )eij Vj(10.1)7.561044313.

16、291107jC15的混凝土中所需的中石q中石(1K C )eij Vj(10.1)3.4210542714.749107jC20的混凝土中所需的中石q中石(1K C )eij Vj(10.1)7.561044313.291107jC15的混凝土中所需的大石q大石(1K C )eij V j(10.1)3.4210542814.783107jC20的混凝土中所需的大石q大石(1K C )eij V j(10.1)7.561044323.299107jC15的混凝土中所需的特大石q特大石(1K C )eij V j(10.1)3.4210542714.749107jC20的混凝土中所需的特大石q

17、特大石(1K C )eij V j(10.1)7.561044323.299107j表 3、九到十五月各骨料的用量单位× 107 混凝土砂小石中石大石特大石C1515.99214.74914.74914.78314.749C203.3673.2913.2913.2993.299（三）剩余五个月C15的混凝土中所需的砂q砂 (1KC)e Vj(1 0.1) 5.7 104463 26.655 106ijjC20的混凝土中所需的砂7q砂 (1KC)e Vj(10.1) 1.26 1044415.612 106jijC15的混凝土中所需的小石q小石(1K C )eij V j(1 0.1)

18、5.710442724.582106jC20的混凝土中所需的小石q小石(1K C )eij V j(1 0.1)1.2610 44315.485106jC15的混凝土中所需的中石q中石(1K C)eij V j(1 0.1)5.710442724.582106jC20的混凝土中所需的中石q中石(1K C)eij V j(1 0.1)1.261044315.485106jC15的混凝土中所需的大石q大石(1K C)eij V j(1 0.1)5.710442824.641106jC20的混凝土中所需的大石q大石(1K C)eij V j(1 0.1)1.261044325.498106jC15的

19、混凝土中所需的特大石q特大石(1K C )jeij V j(1 0.1)5.710342724.582106C20的混凝土中所需的特大石q特大石(1K C )jeij V j(1 0.1)1.2610 4432 5.498106表 4、16 到 20 月各骨料的用量单位×106 混凝土砂小石中石大石特大石C1526.65524.58224.58224.64124.582C205.6125.4855.4855.4985.498表 5、各月骨料的用量单位×107混 1-8 月（ 40%）9-15 月（ 40%）16-12 月（ 20%）凝砂小中大特砂小中大特砂小中大特8土石石石

20、大石石石大石石石大石石石C161415.141516141514158.7.7.7.7.1.3.9.7.4.3.9.1.7.4154756287212751048695010482769505240374550C3.2.2.72.2.3.2.2.2.2.1.1.1.1.1.2049293950492979393524648464702709513495096145349794807777475辅0.0.0.61.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.助9281805789715741635064602564料428275250575257575201818.181820181818191

21、09.9.9.总.2.5.7.1.2.4.5.0.29.489334638量830923216736839698577174739935397898445表六、二十个月所需要的骨料的量单位×107砂小石中石大石特大石用量50.708846.273346.633446.709647.0254（四）（五）各料场可开采的总量1、旧镇滩可开采的骨料总量 QI=(1+K)q/p 则 qi=QIpi i/1+K 由生产过程中骨料损耗系数表可知：砂：（取 k=0.03+0.07+0.05+0.03=0.18）小石：（取 k=0.02+0.02+0.03+0.02=0.09）中石：（取 k=0.02

22、+0.02+0.03+0.02=0.09）大石：（取 k=0.02+0.01+0.02+0.02=0.07）特大石：（取 k=0.02+0.01+0.02+0.02=0.07 ）砂：qi=QIpi i/1+K=2125×103×1.87×103×19%/1+0.18=6.3984×108kg小石：qi=QIpi i/1+K=2125×103×1.87×103×10.4%/1+0.09=3.781×108kg中石：qi=QIpi i/1+K=2125×103×1.87×

23、;103×11.7%/1+0.09=4.265×108kg大石：qi=QIpi i/1+K=2125×103×1.87×103×19.3%/1+0.07=7.1676×108kg特大石：qi=QIpi i/1+K=2125×103×1.87×103×27.6%/1+0.07=10.250×108kg主料即可开材料量如下表单位：×107砂小石中石大石特大石总量开采量63.98437.8142.6571.676102.50318.62主料场实际可开采料量与计算值得二十个

24、月的用量的差值：单位：× 107砂小石中石大石特大石净需要量50.708846.273346.633446.709647.02549开采量63.98437.81042.65071.676102.50差量-13.27528.46333.9834-24.9664-55.4746由表可知若将旧镇滩料场开采完则浪费的料过多，方案一按最大量进行开采砂： Qi=(1+k)qi（pi 天然） =（1+0.18 ） ×50.7088×104÷(19%×1.87)=168.41 ×104m3小石： Qi=(1+k)qi（pi 天然） =（1+0.09

25、）×46.2733×104÷(10.4%×1.87)=259.35×104 m3中石： Qi=(1+k)qi（pi 天然） =（1+0.09 ）×46.6334×104÷(11.7%×1.87)=232.33×104 m3大石： Qi=(1+k)qi（pi 天然） =（1+0.07 ）×46.7096×104÷(19.3%×1.87)=138.48×104 m特大石： Qi=(1+k)qi （pi 天然） =（1+0.07 ）×47.0

26、254×104÷(27.6%×1.87) =99.658×104 m3各种骨料开采总量单位： 104m3砂小石中石大石超大石开采量168.41259.35232.33138.4899.658898.228四、砂石开采方案比较（一）方案一：按最大量进行开采选小石作主料开采，以此方案进行计算的费用为：W=2×104×15=3.4805×107元（二）方案二：减少开采量，利用超径石破碎补充短缺粒径砂石量由中石破碎 Qi=(1+k)qi （pi 天然）可计算出 q 小石Q中石 =232.33×104= （1+0.09 ）

27、q 小石 ÷ （10.4%×1.87 ）q小石 =37.810×107kg小石差量为q=46.2733×107-37.810×107=8.4633×107kg取 232.27×104 m3 为开采量进行计算得超经石 W=232.33×104×12%=27.884×104 m3砂：qi=QIpi i/1+K=232.33 ×104×1.87×103×19%/1+0.18=6.995×108kg小石：qi=QIpi i/1+K=232.33 

28、5;104×1.87×103×10.4%/1+0.09=4.608×108kg中石：qi=QIpi i/1+K=232.33 ×104×1.87×103×11.7%/1+0.09=5.173×108kg大石：qi=QIpi i/1+K=232.33 ×104×1.87×103×19.3%/1+0.07=8.455×108kg特大石：qi=QIpi i/1+K=232.33 ×104×1.87×103×27.6%/1+

29、0.07=12.061×108kg单位×107砂小石中石大石特大石净需要量50.7146.2746.6346.7147.03开采量69.9546.0851.7384.55120.61差量-19.240.19-5.1-37.84-73.58对超经石进行破碎需要量W=4.65÷0.14÷1.87=17.7616×104m3则此方案所需费用W=232.33×104×15+17.7616×104×8=3.6270×107元（三）方案三、若取开采量为200×104m3可得超劲石W=200

30、5;104×12%×1.87=44.88×107砂：qi=QIpi i/1+K=200×104×1.87×103×19%/1+0.18=60.220×10710小石：qi=QIpi i/1+K=200×104×1.87×103×10.4%/1+0.09=35.684×107中石：qi=QIpi i/1+K=200×104×1.87×103×11.7%/1+0.09=44.145×107大石：qi=QIpi i/1+K=200×104×1.87×103×19.3%/1+0.07=67.460×107特大石：qi=QIpi i/1+K=200×104×1.87×103×27.6%/1+0.07=96.471×108单位×107砂小石中石大石特大石净需要量50.7146.2746.6346.7147.03开采量60.2235.6844.1567.4696.47差量-9.5110.592.48-20.75-49.44对超经石进行破碎需要的超经石 W=(10.59+2.48