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授课教案及板书 主讲:颜宏亮 山东农业大学水利土木学院 二 00 八年八月 PowerPoint Presentation
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授课教案及板书 主讲:颜宏亮 山东农业大学水利土木学院 二 00 八年八月

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授课教案及板书 主讲:颜宏亮 山东农业大学水利土木学院 二 00 八年八月

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  1. 授课教案及板书 主讲:颜宏亮 山东农业大学水利土木学院 二00八年八月 水利工程施工

  2. 绪论 第一章 施工导流 第二章 爆破工程 第三章 基础地基工程 第四章 土石坝工程 第五章 砼坝工程 第六章 地下建筑工程 第七章 施工总组织 第八章 经营管理 水利工程施工

  3. ?水利—①利用水资源,防止水灾害;②指水利工程,如兴修水利;?水利—①利用水资源,防止水灾害;②指水利工程,如兴修水利; ?工程—土木建筑或其他生产制造部门用较大而复杂的设备来建造的工作。 ?水利工程—兴水利(修水害)所修建的工程。(包括设施和措施) 设施:为满足某种需要而建立起来的机构、 系统、组织、建筑。 措施:针对某种情况采取的处理办法。 ?施工—按照设计的规格和要求建造工程的过程。 绪论

  4. 绪论 ?水利工程施工—建造水利工程的过程:

  5. ?施工的目的——以设计的实现和运用的需要为目的。?施工的目的——以设计的实现和运用的需要为目的。 ?施工的依据——规划设计的成果。 ?施工的特征:(包括实践性和综合性) 实践性—实践检验—“硬科学” 综合性—综合运用自然科学和社会科学的知识和经验。 ?施工的目标:规范要求—安全经济。表现在: 质量:(1)安全—根本所在 (2)效益—盈利、扩大再生产。 进度:(1)效益—省料、省时 (2)合理—科学又先进。 绪论

  6. 一、任务和特点 1.主要任务P1 (1)编制施工组织设计; (2)科学地使用人力、物力、财力; (3)开采观测、试验和研究工作。 2.特点:P1—P2 二、成就——举世瞩目、世界最大的的水利枢纽为代表。 河南范县在山东境内,为了由金堤河引黄。 展望——水的危机摆在全世界的面前、水利工程只有国家来控制,而且难管,如全国水利有“二台”,一是台湾,二是台前。 绪论

  7. 三、施工组织与管理的基本原则p2~p3(1)~(5) 四、课程内容和特点:前面讲的过程中包括了。 教材在内容编排上,运用矛盾论的哲学思想,按先共性后个性的顺序解决问题。P3。 绪论

  8. 第一章 施工导流 ——为避开水流对施工的不利影响而采取的“导、截、拦、蓄、泄”的工程措施。 施工导流设计的主要任务:P4

  9. §1—1施工导流的基本方法 §1—2围堰工程 §1—3导流设计流量的确定 §1—4导流方案的选择 §1—5截流工程 §1—6拦洪渡风(略) §1—7蓄水计划与封堵技术(略) §1—8 基坑排水 第一章 施工导流

  10. §1—1施工导流的基本方法 (有分段围坝法和全段围坝法) 一、分段围堰法导流(图1—1) 将建筑物分段、分期的围护起来进行施工。 分段——空间上分成若干期 分期——时间上分成若干期(图1—2) (一)前期都是利用束窄的原河道导流 1.关键问题——河床束窄程度(纵向围坝位置)的选择。

  11. (1—2) §1—1施工导流的基本方法 (1)束容河床的平均流量 (2)束窄度 K=A2/A1×100% (1—1) K=40%~70%≤围坝及河床的[V冲]并满足通流要求的V(流速)、J(比降)和h(水深)、B(河宽) 2.各段的各程量,施工强度比较均衡; 3.适用:P6(图1—3右侧)

  12. §1—1施工导流的基本方法 (二)后期则要通过修建的泄水道导流 (有河床内泄水道或河床外泄水道) 1.河床内泄水道——适用于重力式砼坝。 (1)底孔导流(图1—1C)—分段分期修建砼坝时 1.临时底孔—后封堵 2. 结合永久底孔 P7上优点: 缺点: (2)坝体缺口导流(图1—1b)—河水暴涨暴落,其他导流量不足的砼坝。

  13. §1—1施工导流的基本方法 (3)明槽导流(图1—4)——河水较深,河床履盖层较厚,修纵向围堰困难的砼坝工程,河床内较高部位处。 注意问题: (1)明槽糙率,别取小了,用模型试验验证 (2)出口消能妥善——安全 (3)永久性给合永久建筑物——费用降低, (图1—5)P9

  14. §1—1施工导流的基本方法 2.河床外泄水道—适用于土石坝和非重力试验坝。 (1)隧洞导流(在全段围堰法中讲) (2)明渠导流—河床外的明渠(如三峡,在全段围堰法中讲) 二、全段围堰法导流(适用于导流流量小的情况) (一)河床外泄水道导流: 1.隧洞导流(图1—6)河谷狭窄、山岩坚实的、造价高、复杂。 布置要求:见《水工》中,若结合永久隧洞最好。(图1—7)

  15. §1—1施工导流的基本方法 二、全段围堰法导流(适用于导流流量小的情况) (一)河床外泄水道导流: 1.隧洞导流(图1—6)河谷狭窄、山岩坚实的、造价高、复杂。 布置要求:见《水工》中,若结合永久隧洞最好。(图1—7)

  16. §1—1施工导流的基本方法 (二)河床内泄水道导流 1.涵管导流——土石坝坝下埋管,可结合放 水洞,经济、可靠、但流量小。 2.底孔导流 3.坝体缺口导流 4.电站厂房导流 5.船闸闸室导流 6.基坑上导流渡槽导流

  17. §1—2围堰工程 ——导流中的临时挡水物 作用:围护基坑干地施工,妨碍永久运行的还要拆除。 一、围堰的种类 1.按材料分,土石~、草土~、板桩~、砼~ 2.按与水流方向的相对位置分:横向~、纵向~ 3.按基坑是否允许淹没分:过水~,不过水~。

  18. §1—2围堰工程 二、选型原则: 1.具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度。 2.就地取材,造价便宜、构造简单、建、拆方便。 3.布置上力求导流平顺,不严重冲刷。 4.防止接头处集中渗漏。

  19. §1—2围堰工程 三、基本型式及构造 1.土石围堰 材料:当地土石料 结构:支承体加防渗体 (1)河床透水覆盖浅的—水下抛填,做过水侧斜墙及铺盖 壤土1:6~1:7 风化砂1:1.7~1:2.0 粘土更缓,不宜用 (2)河床透水覆盖深的——在围堰中间部位做 ①垂直防渗墙—土基中;②灌浆帷幕—透水岩中

  20. §1—2围堰工程 主要特点:类似于土石坝(简易),堰高较大。 2.草土围堰 材料:①草捆(麦草或稻草)单个长1.5m左右,直径0.5m. ②细土:黄土、粉土、细土 草土围堰施工顺序示意图配合图(1—12,1—13)①压草——逐层排草捆接茬错塔1/3~1/2,开始为便于向前进占飘浮状态,草绳定位。②铺散草—捆叠高2m,铺一层0.25~0.3m厚散草。③铺土:撒草上,人工踏实。 主要特点:宜用于水深〈6~8m,V〈3~5m/s的场合。

  21. §1—2围堰工程 3.钢板状格形围堰——工厂产品 材料:轧制钢型材(①刚度要求EJ;图1—14圆形、扇形、花辨形;图1—15圆筒形;②稳定要求——内充填透水砂石。) 结构:带锁口,相互联结固结于地基中的悬臂梁。 施工:打柱船(机) 图1—17程序 主要特点:快!挡水高度〈15~18m,顶部可过水,回收率〉70%。

  22. §1—2围堰工程 4.砼围堰:类似于砼挡水坝 (1)图1—18拱型; (2)图1—20重力式①实体式②空心式] 主要特点:后期作为永久建筑物的一部分(1)隔墙—泄洪与发电般之间(2)导墙——船闸进出口,溢洪闸边的。

  23. §1—2围堰工程 5.过水土石围堰 结构:类似于土石围堰,但要解决堰顶和下游坡过水问题。 防冲措施: (1)砼板护面图1—21 (2)钢筋网护面图1—24主锚筋提前埋入堰体。

  24. §1—2围堰工程 四、围堰的防渗和防冲——关键 1.防渗——同一般挡水建筑物,按前挡后排原则;属于水下修筑防渗体,水下施工质量是关键。 2.接头——防止集中渗透变形——降低J(刺墙延长渗径) 刺墙(图1—25木板的、砼的) 3.防冲 因为断面降低,所以流速提高,转角处底部涡流——抛石护底辅以上下游导流墙。

  25. §1—2围堰工程 五、围堰的折除 1.要干净:保证二期导流顺畅;保证永久物运用。 2.拆除顺序:自背水坡分层拆(图1—28 ),保证挡水稳定。 3.方法: 土石——挖土机和爆破、水冲 草土——人挖缺口+水冲或爆破+水冲 钢板桩——拔桩机 砼——爆破

  26. §1—2围堰工程 五、围堰的折除 1.要干净:保证二期导流顺畅;保证永久物运用。 2.拆除顺序:自背水坡分层拆(图1—28 ),保证挡水稳定。 3.方法: 土石——挖土机和爆破、水冲 草土——人挖缺口+水冲或爆破+水冲 钢板桩——拔桩机 砼——爆破

  27. §1—2围堰工程 六、围堰的平面布置与堰顶高程P20 1.平面布置 (1)按导流方案(取决于主体工程轮廓) ①全段围堰法—上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓≮20~30m、梯形布置; ②分段围堰法 a. 上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓≮20~30m、梯形布置; b.纵向围堰上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓≯2m。

  28. §1—2围堰工程 (2)尽量利用有利地形,减少围堰长度、高度,有利导流。 2.堰顶高程(取决于导流设计流量及围堰工作条件) 下游围堰堰顶高程Hd=下游水位高程h­d +波浪爬高ha+围堰超高δ 上游围堰堰顶高程H­d = h­d + ha+δ+上下游水位差Z δ见表1—3 由下游围堰、下游河道断面向上游推:

  29. §1—2围堰工程 (1)先判断流态 急流——用水力指数法,分段求和法推水位。 缓流——用图解法,试算法推水位 (2)再算束窄段的水位,束窄段进口处的水深h (3)上游水位差 Z=h-hd 所以上游 Hd =下游Hd +Z

  30. §1—3导流设计流量的确定 导流建筑物的供水标准是以供水期来表示。 一、导流标准——按《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ338-89 1.先定导流建筑物的级别(III~V级) 根据表1—4导流标准所保护对象的级别的级别 导流物失事后果 导流物使用年限 围堰的工程规模 注:表1—4下

  31. (1—6) §1—3导流设计流量的确定 2.再根据导流物的种类确定洪水重现期表1-5 T-年注:最优的洪水重观期其相应的导流物造价与风险损失费用之和应最小。 所以风险度(R)洪水重观期(T)及导流建筑物使用(L)年限等有关。

  32. §1—3导流设计流量的确定 二、导流时段的划分(相当于围堰导流法的分期)——按导流程需序所划分的各个施工阶段的延续时间。不同导流方法组合的顺序。(导流方案P24) 导流(T)标准已定,看导流的时段在 (1)枯水期——Q小,导流物工程量小; (2)中水期——确定相应导流流量(设计) (3)洪水期——Q大,导流物工程量大。

  33. §1—3导流设计流量的确定 所以合理划分导流时段,是既安全又经济地完成导流任务的基本要求。 导流设计流量为该时段内洪水重现期的最大流量。 一个建筑物的导流标准是什么,导流流量与导流时段数相对应。其中最大的称为导流设计流量。

  34. §1—4导流方案的选择 ——不同导流时段不同导流方法的组合,如表1—6 要求:研究水文、地形、地质、施工枢纽布置和河道通行因素。 拟定若干个导流方案,进行技术经济比较,选取优。

  35. §1—5截流工程 ——在河床中全面开展主体建筑物的施工前夕,截断原河采水流。 一、截流方法: 1.戗堤进占——双向或单向河床中填筑戗堤(围堰)束窄河床成龙口,图1—35 2.龙口加固——为提高龙口的抗冲能力,减少合龙工程量,对龙口加以保护护底、裹头P33

  36. §1—5截流工程 3.合龙——封堵龙口 (1)立堵法——适用广、采用多图1—35 (2)平堵法——适于软床,采用少图1—36 4.闭气——创堤全线堵漏防渗。 5.加高培厚——形成围堰 二、截流日期——尽量提前在枯水期初,不在洪水期,对航运影响小时。 截流流量——截流时期内10%~20%频率的旬或月平均流量,以当时水文气象预报修正。

  37. §1—5截流工程 三、截流的重要性 1.施工进度的关键:截流失败可能拖到来年。 2.技术复杂——慎密的设计龙口位置和宽度截流水力计算。截流材料图1—37及备料量。甚至水工模型试验,倒下被冲走。 3.组织要严密——合龙几小时到几天必须完成,封堵强度很大。

  38. 包括:1.开挖前的初期排水 2.开挖及施工中的经常性排水 一、初期排水 围堰内基坑上的积水包括降水(主要)和渗水 排水流量 取决于排水时间T T取决于围观及基坑边坡的稳定,不能下降过快(非稳定渗流造成失稳)。 §1—8 基坑排水

  39. §1—8 基坑排水 边坡的稳定取决于土质(tgφ和c)。 一般控制水面下降速度(0.5~1.5m/天) 根据Q选择数台离心式水泵,便于试抽、水位 (1)降得快—关部分 (2)降得慢—加台数 水泵站布置p42图1—46适应泵的吸水高度和扬程。

  40. §1—8 基坑排水 二、经常性排水(渗水—主要;降水;施工废水) 1.系统布置(排水沟 集水井) (1)开挖过程中的——不防碍开挖和运输为原则,基坑中部; (2)修建筑物时的——不影响建筑为原则——基坑四周;p43图1-47 2.排水量计算 水力学、水文地质 (本科教材P165《施工》)

  41. (7—12) §1—8 基坑排水 围堰的——按土石坝渗透计算方法 基坑倒向的 H——含水层厚度m K——围堰和透水层的透水系数m h——基坑内水深m R——地下水位下降曲线的影响半径m r——(m) F——基坑平面面积m2 基坑倒向的

  42. §1—8 基坑排水 基坑度部的q=每米水头每平方米基坑面积的渗流量m3/h(表7—4值)×H×A 三、人工降低地下水位——将渗水在进入基坑前排出,在基坑周围钻井,渗水入井,水泵抽出。 1.管井法,适于K=10~250m/d的土层(K=1×10-4~3×10-3m/s 86400 s /d) φ20~40cm钢或无砂砼管、每井一台潜水泵或深井泵布置在基坑内坡中部、井距15~25m,可分层图1—49 井管包括滤水管、外围滤料、封底填料图1—48

  43. §1—8 基坑排水 成井方法:射水法,振动射水法和钻井法。 先下套管,再下井管,边填反滤料,边抠出套管。 井管随水枪冲孔面下沉到位,射水减压,填反滤料满时停射。 2.井点法——既利用重力,又利用其他作用加速排水。

  44. 类型 图示 原理 设备 降水深度 轻型井点 1-51 穴压真空法 井点管及滤水管、集水总管、离心泵、真空泵、和集水箱 每层设备4米 喷射井点 1-52 射流真空法 进水和出水井管及滤水器扬水器高压水泵及进水总管,出水总管 8~20米K=3~50m/d 压气扬水 1-53 射流真空法 进气和出水井管及扬水器、高压气泵、进气总管、出水总管 40米 电渗井点 1-54 电渗真空法 轻型或喷射在井点设备上,井管作阴极再对称布置阳极通电(直流发电机),I=0.5~1A/ m2 更快更深 §1—8 基坑排水

  45. §2—1 爆破原理及药量计算 §2—2 外破的基本方法(孔眼、调量、药壶表面) §2—3 特种爆破技术——控制爆破 §2—4 钻孔机具和外爆器材 §2—5 爆破安全控制 第二章 爆破工程

  46. §2—1 爆破原理及药量计算 一、爆破作用 (一)原理: 生成大量气体——极高的膨胀压力104Mpa级 指放很大热能——很高的温度1000-4500℃ 强烈化学反应——冲击波传播形成拉原力破坏。 冲击波传播及作用:(1)在空气中冲击波越过临空面时,形成拉力波,引起弧向裂缝 (2)在岩土中,压力波,其波阵面产生切向拉应力,引起径向裂缝。

  47. §2—1 爆破原理及药量计算 (二)影响作用范围(无明显界限) (1)压缩圈——紧邻药包介质为塑性体,将受到压缩 (粉碎圈)——紧邻药包介质为脆性体,将被粉碎(半径为Rc,压缩或粉碎半径) (2)抛掷圈——介质被破坏并抛掷(半径为R,抛掷半径) (3)松动圈——塑性介质 破裂圈——脆性介质(相应半径为Rp,松动破裂) (4)震动圈——松动 (圈外的部分介质发生震动)

  48. §2—1 爆破原理及药量计算 二、爆破漏斗——当药包能量使部分介质抛向临空面外,往往形成一个倒立圆锥形爆破坑,如图2—2(W<r­­­­的爆破坑)其几何特征参看:P49。 爆破作用指数N=r/W(r—爆破漏斗底半径;W——最小抵抗线长度) 爆破设计的最主要参数。 几何意义:表明了漏斗的张开程度 物理意义:显示了抛掷强烈程度

  49. §2—1 爆破原理及药量计算 当 n=1即r=w时,标准抛掷外破——爆破试验确定单位体积介质的炸药消耗量。 当n>1即r>w时,加强抛掷爆破用于定向剥层、扬弃、掏槽等爆破。 当0.75〈n〈1时,减弱抛掷爆破,用于采石、堵坑、掌子面拆除等。 当0.33〈n≤0.75时,松动爆破—用于开挖前的预松。 当n<0.33时,隐藏式(内部)爆破—同于炸胀药壶,炸扩桩孔成型。 抛掷爆破 可见漏斗深厚P=CW(2n-1) (2—1)

  50. §2—1 爆破原理及药量计算 抛掷距离(抛距)L=5nw (2—2) 三、炸药包种类及重量。 1.按形状分类: (1)集中药包 最长边L/最短边a≤4;Φ≥0.41 (2)延长药包 L/a>4;Φ<0.41 2.药包质量计算 单个集中药包 (2-4)P50 延长药包 Q-P52 (2-16)