水利水电边坡设计规范范文
时间：2023-07-11 17:51:52
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篇1
关键字：水库；导流标准；导流方式；导流建筑物设计；导流建筑物施工
中图分类号：TV文献标识码： A
1工程概况
承德大坝沟门水库位于滦河干流上，距离承德市135km，距离隆化县57km。大坝沟门水库总库容为4.157亿m3，工程主要包括拦河坝和水电站等。坝型为碾压混凝土重力坝，坝顶高程714.0m，坝顶宽度10.0m，最大坝高96.0m。坝顶长745m，分32坝段，电站为坝后式。主要工程量：碾压混凝土191.51万m3，变态混凝土38.24万m3，常态混凝土17.22万m3，土方开挖49.58万m3，土石方回填67.95万m3，石方开挖198.66万m3，钢筋制安9560t，基础固结灌浆3.1万m，基础帷幕灌浆2.73万m。
2施工导流标准与方式
大坝沟门水库总库容为4.157亿m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），属大（2）型水库，工程等别为Ⅱ等，其主要建筑物拦河坝、泄洪底孔和坝身引水建筑物等级别为2级，电站为3级建筑物，消能防冲等次要建筑物级别为3级。
根据水利部《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004中表3.2.1及表3.2.6的规定确定：工程导流建筑物级别为IV级，导流建筑物洪水标准重现期为10年。
滦河枯水期9月～次年6月，汛期7～8月。结合本工程的情况，确定全年导流，分4期导流。一期施工导流设计流量381m3/s，采用“束窄河床、分期施工”的导流方式；二期导流设计流量381m3/s，利用围堰挡水、底孔泄流的导流方式；三期施工导流采用大坝挡水，底孔泄流；四期施工导流，围堰挡水。施工洪水成果见表1。
表1施工洪水成果表
3施工导流建筑物设计
3.1一期工程导流建筑物设计
一期工程施工1~16坝块、永久底孔、二期纵向混凝土围堰，施工至高程653m。
一期工程导流采用“束窄河床、分期导流”方式，土石围堰挡水、利用右侧河道泄流。一期导流设计流量381m3／s。
一期导流围堰顶高程由河底高程、正常水深、雍水高度和安全加高值确定。
正常水深按明渠均匀流公式计算：
式中：Q―设计导流流量（m3／s）；
m―渠道边坡系数，取为2.0；
b―渠道底宽(m)，取为110m；
n―糙率，取为0.025；
i―设计纵坡，取为2.0‰；
h0m―正常水深比，h0m＝h0/b。
经计算，明渠均匀流的正常水深h0为1.5m。
上游壅水高度Z按淹没宽顶堰公式计算：
式中：Ve－进口断面处流速；
-流速系数，取0.8；
V0-行进流速；
g-重力加速度；
经计算，上游壅高水深Z为0.42m，取0.5m。
一期围堰顶高程为：河底高程+正常水深+雍高水深+堰顶安全加高值＝647+1.5+0.5+0.5＝649.5m。
一期围堰为土石围堰，围堰断面型式为梯形断面，围堰顶高程为649.5m，围堰顶宽15m，边坡1:2.0，围堰高度2.5m，迎水面采用0.5m厚干砌石护坡，围堰长700m。采用0.4m混凝土防渗墙防渗，防渗墙嵌入基岩1m。
3.2二期工程导流建筑物设计
二期工程施工17~32坝块，二期工程施工至坝高程653m。
二期工程导流采用围堰挡水、2孔永久底孔与4孔临时导流底孔泄流的方式，二期导流设计流量381m3／s。上游横向围堰与上游混凝土纵向围堰连接、下游横向围堰与永久底孔导流墙相接。临时底孔位于11和12坝块，每个坝块设2孔3.0×3.0m底孔，底孔进口底板高程647m，底孔四周为2m厚常态混凝土,底孔出口设1.0m厚铅丝石笼防冲。6孔泄流底孔调洪成果见表2。
表26孔泄流底孔导流调洪成果
上游围堰堰顶高程确定：由底孔导流调洪成果可知，10年一遇381m3/s流量的最高洪水位为652.09m，围堰堰顶安全加高值取0.5m，确定上游围堰堰顶高程为652.59m。
上游纵向围堰采用碾压式混凝土围堰。纵向上游碾压混凝土围堰与16坝块相接，围堰顶高程652.59m，围堰顶宽5m，围堰高30.6m，1:0.5边坡，长60m，在围堰底部进行固结灌浆，灌浆入岩深度15m，孔距1.5m。
上游横向围堰为土石围堰，围堰断面型式为梯形断面，围堰顶高程为652.59m，围堰顶宽15m，边坡1:2，围堰高度6.59m，迎水面采用0.5m厚干砌石护坡，围堰长300m，采用0.4m厚混凝土防渗墙防渗，防渗墙嵌入基岩1m。
下游横向围堰堰顶高程确定：根据河道水位流量关系加堰顶安全加高值确定（水位流量关系见表1）。所以下游横向围堰堰顶高程为：10年一遇洪水位+堰顶安全加高值=644.28+0.5=644.78m。
下游横向围堰为土石围堰，围堰断面型式为梯形断面，围堰顶高程为644.78m，围堰顶宽15m，边坡1:2，围堰最大高度1m，迎水面采用0.5m厚干砌石护坡，围堰长250m，采用0.4m混凝土防渗墙防渗，防渗墙嵌入基岩1m。
3.3三期工程导流建筑物设计
三期工程施工利用建好的大坝挡水，6孔底孔泄流，施工高程653m以上部分。
3.4四期工程导流建筑物设计
四期工程施工首先进行封堵临时导流底孔，然后进行四期围堰填筑，围堰施工完毕后进行电站施工。
四期导流工程利用下游横向围堰挡水保护电站施工。电站施工时大坝具备蓄水功能，四期导流围堰顶高程按照现状水深、安全超高值计算。围堰布置在大坝下游，一侧接永久底孔导流墙、另一侧接左岸坡地。挡水围堰为土石围堰，围堰断面型式为梯形断面，围堰顶高程为643.5m，围堰顶宽6m，边坡1:2，围堰最大高度2.5m，迎水面采用0.5m厚草袋土护坡，围堰长100m，土工膜防渗。
4结语
（1）坝址区河道较宽，采用分期束窄河床的方式导流，具有便利条件，比较合理。
（2）工程一期、二期导流采用全年导流，在冬季寒冷、时间长的不利施工条件下，能够充分利用可施工时间，保证工程顺利完成。
（3）工程采用永久底孔与临时底孔结合泄流、二期下游纵向围堰和四期围堰利用永久底孔导流墙、三期导流利用大坝挡水，充分做到永临结合，节省投资。
参考文献：
[1] SL303-2004，水利水电工程施工组织设计规范.
[2] 水利电力部水利水电建设总局，水利水电工程施工组织设计手册.
[3] 武汉大学水利水电学院，水力计算手册.
篇2
[关键词]水利水电大坝工程、基础处理设计、问题
中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0101-01
社会经济的发展，对水利工程也提高了要求，其必须要保证施工设计的合理性以及能够科学管理，要保证基础建设工作的质量，这是基础内容，这样才能确保水利水电功能的发挥，另外大坝的基础设计也是非常基础和重要的内容，决定了大坝的使用效果。
1、水利水电大坝工程的基础处理
1.1 重要性
在水利水电工程中大坝的作用十分重要，只有大坝的基础能够处理的好，让其足够稳固和可靠，才能保证其的功能正常发挥，让水利水电工程能够顺利的运行。大坝的基础的处理工作是要保证水利水电工程所在的地域的水文条件满足要求，对水文条件进行分析、设计和管理，让大坝的基础能够满足建设的需求[1]。有很多因素能够对大坝的基础处理工作造成影响，比如大坝相关的设计规范、施工要求、水利水电工程所在地的水文气候、土壤地质要符合建设条件等，只有确保这些都没有问题，才能保证大坝的基础处理没有问题，建设出主体稳定、牢固、安全的大坝，让其的功能得以顺利发挥出来。
1.2 水利水电大坝工程基础处理的难点
水利水电大坝基础处理工作中包含的工作程序繁多，工程量也非常大，在工作中也存在一些困难：第一个是技术问题，建设的技术要求高且复杂，通常水利水电工程的所在地都是河谷或者距离城市很远的山林地区，由于都是外部环境，这也就导致其存在着多变的因素，对施工的技术也有很高的要求，如果在施工前缺乏全面的考虑或者施工中出现偏差，都会让水利水电大坝的质量得不到有效的保障，会留下安全隐患;第二个难点是能够施工的时间有限，时间不充足，之所以建设水利水电工程就是为了能够对水资源进行有效的开发和利用，且要保证水利任务的完成，只能在枯水期进行施工，由于枯水期是有时间界限的，这就使得施工时间不充分，在短时间内还要完成大量的任务，还需要保证大坝的质量和安全，为施工带来了很大的困难，同时也让施工的成本提高，还需要快速的进行施工;第三个难点是对于大坝的质量评估，只有在大坝整体都建设完成后才能对其质量进行评估，因为大坝的基础是隐蔽性工程，且竣工后进行评估也存在很大的难度，如果大坝正常运行之后再出现问题，再对其处理难度就加大了，也需要非常高的处理技术和一定的资金。
2、水利水电大坝工程基础的处理设计
2.1 工程概况
比如某水利水电工程设计的库容量是1.03亿立方米，设计中水利水电工程包括了防洪、灌溉、发电以及水产养殖多项功能，这样既可以为其周围的城镇提供电力供给，让工业和生活都能得到满足，同时还为其提供了水的供给，保证生产生活用水。设计在水库所在的地区要建设主坝、副坝、发电站以及溢洪道等，建设要使用混凝土重力坝，其在河谷的出口处，水坝长二百三十五米，高四十五点六米。对最初对地址环境分析时，发现地质上存在一些问题，岩体的渗水性比较强，可能会有软弱夹层的存在，离建设大坝所要求的稳定性和可靠性要求还差一些，就需要靠有针对性的处理设计工作来解决。
2.2 大坝工程基础处理设计
2.2.1基岩加固
因为坝基所处岩层有软弱夹层的问题，承载能力较差，考虑基础的稳固性和承载能力得出解决办法，需要对基岩进行加固处理。通过固结灌浆的方法，让基岩强度增强的同时，还能改善其防渗性能。在实际具体的操作中，应该全方面的考虑影响因素，做好固结灌浆的分析和设计。比如可以通过对两岸拱肩重力坝进行合理分配，再进行有针对性的固结灌浆，将拱座下游作为集中区域，并在此基础上合理的扩大处理范围[2]。在该工程中，固结灌浆的处理范围设计为十五米至二十五米，还要结合实际坝基应力状态，对不同位置的固结灌浆处理深度进行进一步的明确，河床段为七至九米，两岸拱座为八到十一米，部分存在地质缺陷的坝段则为十至十五米。
2.2.2开挖方式
在大坝工程基础处理中，通常都是采用台阶式开挖，台阶自身的高度与宽度在很大程度上受坝体稳定条件和抗滑安全等的影响。英才在进行设计时，需要保证台阶宽度较坝底宽百分之五十左右，相邻台阶高度差在十米的范围内。为了保证坝体的稳定性和应力平衡，适当将坝基而向上游倾斜七度。将边坡设计为高六十米，可以以十米为一个间距，在各级坡而上设置相应的锚索，对其进行保护。
2.2.3基而处理
结合大坝所在地的地质勘查结果，发现在基面局部区域，存在这断层、软弱夹层等地质问题，需要进行有针对性的处理设计，以保证大坝基础的施工质量。对于断层和溶洞等缺陷问题，可以通过清理，然后以混凝土进行灌注回填，为基础的施工提供良好的地质条件。对于软弱夹层，可以利用掏挖的方法进行处理，将掏挖深度控制在夹层宽度的1. 5倍左右，同时在进行深挖时，还应该对夹层密集区域以及交汇位置进行可靠处理。
2.2.4其他处理
在大坝工程基础施工过程中，还发现了一条勘探平洞，而且在基础靠近右岸位置，遗留有一个钻孔，口径较大，可能会对基础整体的稳定性造成影响。因此，需要做好平洞与钻孔的清理和回填工作。首先，应做好进一步的勘探，其次，需要对回填土进行清理，综合考虑应力分布情况及基础防渗需求，依照坝基安全监测以及基础排水的相关标准，开展处理工作。最后，在进行混凝土回填的过程中，需要清除其中存在的杂物以及松动岩块，做好现场实时观测和跟踪管理，确保灌浆管的合理设置以及灌浆作业的顺利进行。如果溶洞和勘探平洞的规模相对较大，或者埋深较大，可以通过在建基而相应位置设置大口径钻孔的方式，利用混凝土泵进行回填，从而降低作业难度。
结束语：
随着经济的发展，以及可持续发展理念的影响下，越来越多的水利水电工程项目在建设中，人们对于大坝工程基础的处理设计也非常关注，决定了水利水电工程的整体质量，因此就需要结合大坝的实际情况，保证科学、合理的基础处理设计，并能够针对其中的问题，制定出有效的方法，让水利水电大坝工程的基础工作得到保障，奠定扎实的基础，促进我国水利事业的发展。
参考文献：
篇3
【关键词】渠道防渗；冻胀；措施
1. 前言
（1）渠道防渗是减少渠道输水渗漏损失的主要工程措施。渠道防渗不仅能节约灌溉用水，而且能降低地下水位，防止土壤次生盐碱化；防止渠道的冲淤和坍塌，加快流速提高输水能力，减小渠道断面和建筑物尺寸；节省占地，减少工程费用和维修管理费用等。阿克苏地区是一个典型的灌溉农业区，主要靠天山的融雪水通过干、支、斗、农灌溉渠道输水浇灌着每一片农田。通过近些年坚持不懈地开展渠道防渗建设，水利基础设施得到明显的改善和加强，目前，全地区已建成干、支、斗、农灌溉渠道33310公里，其中已建成防渗渠道12216公里，灌区渠道输水速度明显加快，灌水周期由过去的20天缩短到7-10天，灌溉进度加快，农作物得到适时灌溉，渠系水利用系数明显提高，农作物毛灌溉定额明显下降。
（2）阿克苏地区已经建成的渠道防渗结构型式有6种类型：砼+塑膜双防结构型式、砼单防结构型式、塑膜单防结构型式、浆砌石+塑膜双防结构型式、浆砌石单防结构型式、干砌石灌浆防渗结构型式。常用的有砼+塑膜双防结构型式、砼单防结构型式，采用的抗冻胀材料有砂砾石、风积砂或苯板。
2. 采取防冻胀设计条件
根据《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004），渠道防渗工程环境同时具备下列3个条件时，应进行冻胀设计：
（1）土质要求：土中粒径小于0.05mm的土粒含量按重量比大于土重的6%。
（2）冻深：标准冻深（邻近工程地点气温条件相近的气象站近期观测系列不短于20年的历年最大冻深平均值）大于0.1m。
（3）水分：冻结初期土的含水量大于0.9倍塑限含水量；或地下水位至渠底埋深小于土的毛管水上升高度加设计冻深。
3. 防渗渠道产生冻胀破坏后表现形式及原因
每年春季冰雪融化后，在春季灌溉前，沿着防渗渠道检查，常会发现个别渠段边坡砼板、底板、封顶板翘起、板块错位、裂缝、建筑物与渠道连接砼隔墙沉陷、结构缝缝宽增大、填充物脱落，连接段扭面变形，严重的可造成边坡砼板大片滑塌等。冻胀破坏的产生，一方面加大了渠道渗漏量，影响了渠道的防渗节水效果，输水速度也会受到影响；二是增加了渠道维修管理费用，增加了当地的财政负担，同时使防渗渠道的使用寿命未达到设计使用年限，就失去了防渗作用。分析防渗渠道冻胀破坏的原因，一是渠道冻胀设计的抗冻体材料的换填厚度不满足要求；二是工程在施工时使用的冻胀材料的质量不符合要求；三是受到地下水位的影响，地下水位上升产生了冻胀破坏。要防止防渗渠道冬季冻胀破坏，要从渠系规划设计、基土处理、排水、保温、衬砌的结构形式、材料、施工质量、管理维修等方面着手，全面考虑，采用适宜的防冻害措施。
4. 防渗渠道抗冻胀设计中几点值得注意的问题
阿克苏地区为寒冷地区（其中拜城县为严寒地区），最大冻土深度在0.62-1.3米之间，为了保障渠道建成后，安全有效的运行，在渠道防渗工程结构设计中要着力解决好渗漏、冻胀、扬压力、冲刷、磨损、淤积等问题。而其中最关键的环节是抗冻胀设计和施工，防止渠道和建筑物在冰、冻融和冻胀作用下遭受破坏，影响渠道的运行安全。
（1）做好抗冻胀厚度的测算，依据《渠系工程抗冻胀设计规范》（SL23-2006），根据确定的多年最大冻深值，计算不同地下水位埋深时的设计冻深值。同时，要根据渠道的走向，分别计算渠道阴阳坡和渠道底板的设计冻深，为渠道在不同部位的防冻垫层换填厚度设计时提供可靠的依据。
（2）做好抗冻胀材料质量评价和材料的选择。抗冻胀材料尽量选择当地的砂砾石和风积沙材料作为渠道的抗冻换填材料，且在挖方渠道或半填半挖渠道，为避免渠道两侧农田灌溉对渠道边坡产生侧渗，使渠道边坡板整体遭受顶托破坏，必须采用砂砾石和风积沙作抗冻材料，以确保渠道运行安全；对填方渠道根据投资比较，可优选苯板、砂砾石或风积沙。
（3）渠道设计时需注意地下水位施测时间是否在高水位期，设计时需要求地质专业提供地下水的动态变化，除渠道本身地下水，还要考虑临近灌区地下水的补给影响，采取渠道防渗的渠道，设计时应注意地下水位应控制在渠道底板以下1.0m，否则，渠道底板应采取透水性设计或在渠道两侧挖排水渠道降低地水水位，以确保渠道运行安全。
（4）在紧靠灌区、水库、湖泊的非冻胀性土的地段，一定要设防冻体，因为此渠段的冬季地下水变化幅度较大，会导致防渗体冻胀破坏。
（5）用当地材料风积砂做防冻体的梯形渠道，为防止由于运行中水流带出砼预制板的细颗粒，导致渠道运行不安全，一般要在砼预制板下加一道塑膜。
（6）砼的抗冻设计要满足本地区的抗冻要求，在渠基土施工时，要按照规范要求施工，严格控制渠基土施工质量，确保渠基土的稳定。
5. 结束语
在地区实施的塔河近期综合治理项目阿瓦提县玉满总干渠下段采用的是风积砂防冻垫层、阿克苏市东岸大渠、温宿县革命大渠采用的是沙砾石防冻垫层、大型灌区续建配套与节水改造项目中实施的拜城县大宛其干渠采用的是沙砾石防冻垫层、日协项目新和县尤鲁都斯干渠采用的是苯板防冻垫层等，建成至今运行情况基本良好，防止了砼防渗渠道因为冻胀而遭受的破坏，起到了节约用水、提高水资源利用率、防渗效果显著、改善自然环境的作用。
参考文献
[1]中华人民共和国水利行业标准《渠道防渗工程技术规范》（SL18-2004）[M].北京：中国水利水电出版社.2004.21，121.
[2]中华人民共和国水利行业标准《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211-2006[M].北京：中国水利水电出版社.2006.1.
[3]中华人民共和国水利行业标准《渠系工程抗冻胀设计规范》（SL23-2006）[M].北京：中国水利水电出版社.2006.5-15.
篇4
关键词：水利水电工程；设计措施；建筑工程；
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
引言
水利水电属于一门综合性很强的技术学科，很多技术人员在进行水电水利建筑工程的设计安排时常常因为专业理论知识的缺乏以及实践操作技能的缺乏， 常常会把重点放在工程的使用性能上， 而忽略了建筑物的外形美观及整体效果，造成了很多水利水电工程给人看起来感觉都是钢筋水泥的外表， 缺少合适的美感效果。 随着社会物质文明的不断加强，很多水利工程建筑逐渐将重点放在了视觉效果和外观美感上，为了给当地创造一定的经济财富还可以将水电水利工程与旅游景点互相结合起来， 创造一定的经济价值。
一、水利水电建筑设计的目标
很多建筑设计师主张将水利水电站建筑的整个设计风格与自然互相联系起来不断美化整体的设计效果。因为水利水电站建筑地处旷野,视野开阔,一座未作美化设计建筑物突兀在优美的自然环境中,给人以最为特殊的感觉。这就需要设计者在能够最大限度的满足建筑物使用需要，为提高人们的生活质量以及满足心理观赏需要创造有利条件。在设计过程中设计师应该积极做好设计准备，在熟悉水利水电工程的使用情况和给人们带来的影响下展开设计工作。由于水利水电建筑很多都是距离城市较远的，这就需要设计者注重自然环境因素，在设计初期就对水利建筑物的平面效果做出较为合理的设计，实现建筑物与自然的完整结合。作为水利水电行业的设计师， 应该将设计角度拓宽到整个社会发展中，以一个最新的设计角度来把握设计方向， 综合各种设计风格的精髓， 创造出更为吸引人的水利建筑作品。
二、建筑设计中科学合理的对策分析1、总平面设计水利建筑总平面设计一般包括水利工程主体建筑物和其他配套设施的总平面布局，主体建筑物一般包括闸、坝、泵站等，配套设施包括管理用房、生活用房、绿化、活动场地等。水利建筑的总平面设计不仅要满足基本的使用要求，做到功能分区布局合理，内部交通流线简洁、顺畅、有序，建筑物之间联系方便，减少不同使用功能之间的交叉干扰，而且应注重环境设计，考虑设计绿化、休息空间、职工体育运动场地等，丰富整体空间造型。同时各个建筑物也有集中和分散各种布置方式，各有其优点，具体采用哪一种布置方式，则应因地制宜，根据具体环境而定，或突出建筑，或强调环境。2、建筑平面设计同总平面设计类似，一般水工建筑物的设计程序首先是由水工专业、水机专业、电气专业等提出专业设备布置要求，然后由水工专业和建筑专业共同确定水工建筑物的平面布置形式，建筑专业主要把握建筑在总图布置中与交通的关系，建筑物本身在建筑防火、使用尺度、安全性、内部交通关系等方面是否满足规范以及使用需要。同时建筑设计人员应积极发挥主动性，考虑建筑空间的有效使用和综合利用。水工建筑有其固有的特点，其结构的布局是按水工设计规范，满足水力条件和机泵设备安装的要求，在与建筑专业的配合上，需要多方面、多回合的商讨，才能相互协调。
3、工程大坝景观设计大坝景观包括拦水坝(含溢洪道)、溢流坝顶附近的建筑物、溢洪槽、溢洪道的消能段、进水口、出水口、栏杆、照明设备、阶梯、开挖边坡、控制室、观望台等，是众多景观元素的集合体。各景观元素既独立，又互相作用、互相影响，形成复杂的景观体系。设计的原则首先是适用、安全、经济；其次是艺术、美观、协调。
三、电气节能技术
1、减少电能传输的损耗
电路线路上必然会存在电阻，因此只要有电流通过线路就会产生有功功率能耗，对于这样一种形式的能量损失，我们就需要根据其能耗的机理来进行设计处理，考虑到线路上的电流是不允许改变的，因此就只能够在线路的电阻上做文章，也就是说，只要能够在不影响线路正常运行的状况下减小线路上的电阻，就能够有效的起到节能的作用。我们更进一步的来探讨，与线路电阻有关的是线路自身的电导、线路截面和线路的长度，相应的节能方式也就可以分为三个大类：一是选用电导率比较小的金属材质来作为线路的输电导线；二是尽可能的减少线路的长度，这一点可以通过线路少走弯路、不走回头路来实现；三是适当的增大导线截面的面积。
2、选择电压等级
电压等级的合理配置同样能够起到较好的节能效果，一方面是处理好高压和低压配电的电压等级选择，另一方面就是在进行供电电压的确定时，需要综合性的考虑多方面的影响因素来进行，包括用电设备的性质、设计的前景规划、电网的发展计划以及供电回路的数量等。
3、供配电系统的设计
通过供配电系统的合理设计来实现节能无疑是最为直接也最为有效的方式之一，具体来说可以从以下三个方面来着手进行：一是尽可能的减少配电的级别，这样能够有效的提高供配电系统的稳定性和可靠性；二是要要结合实际的用电状况来对供配电的状况进行确定，尽可能的保证变压器处于负荷的中心位置，这样就能够最大程度的降低供电半径，从而实现电力节能，并且，这样一种节能方式还能够一定程度上提高供电的质量。
4、提高自然功率因数
自然功率因数就是在没有配备无功补偿装置的供配电系统中有功功率与无功功率的比值。用电设备根据其性质可以分为直流、电感和电容三大类，而在实际的应用中通常这三种性质的电器都会同时存在，这时候系统中就会因为感性和容性电器的存在而产生一部分无功功率，我们所需要做的就是通过系统自身超前的无功引入将其抵消掉。从这样一种状况中我们就可以看到，提高功率因数的好处就在于能够在保证负荷有功功率不发生任何变化的情况下降低无功功率来实现线损降低的目的。在实际的设计过程中，实现功率因数降低的方式有两种：一是直接采用功率因数较高的同步电动机，二是采用电容器来实现补偿。
5、照明节能
在电气的节能设计中，还可以通过照明节能来实现，具体来说同样是有两种方式，一种就是直接利用高效光源，传统的白炽灯虽然简单便宜，但是其发光的效率比较低；另一种就是充分的利用自然光，这就需要对构筑物的门窗进行扩大，或者是对建筑物或者是构筑物选择一个较好的朝向。
结束语：
水利水电工程的普遍建造对于建筑施工技术提出了更为严格的要求，设计者应该在设计过程中综合考虑建筑施工相关的问题，尽量保证以最合理的资金投入取得最好的建筑效果。建筑设计没有绝对最佳的标准模式，只有通过不断地探索、比较，去寻求相对的最优方式。才能逐渐的完善我们的设计，才能使我们的行业不断地追求尽善尽美的设计思想，不只盲目照搬规范和依赖计算机程序作设计，用自己的结构设计概念、经验、判断力和创造力为业主和社会设计出更好的建筑。
参考文献：
[1]许勇,曹先玉,赵禹然.浅谈水利工程中的建筑设计[J].山东水利,2011
[2]谢德荣.水利水电工程地质特征浅析[J].长江工程职业技术学院学报,2008
篇5
关键词：能量法；过流能力；明渠均匀流
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
1 工程概况
南水北调中线总干渠石获北路至植物园路渠段全长近2.0km，设计流量220m3/s，加大流量240m3/s。由于占地征迁等原因，跨南水北调中线总干渠，连接石获北路和植物园路的两座公路桥无法实施，需新建康庄和岳村暗渠下穿石获北路和植物园路。
康庄暗渠与紧邻的石～太铁路（二）暗渠联合布置，取消石～太铁路（二）暗渠的出口闸室和出口渐变段，将其管身末端延长穿越石获北路，后接闸室和渐变段。岳村暗渠根据植物园路与总干渠斜交情况以及植物园路支线位置进行布置，由进口渐变段、管身段及出口渐变段组成。康庄暗渠至岳村暗渠之间的渠道长1.4km，调整其纵坡及过水断面尺寸。
2 方案研究
经过研究，考虑如下几个方案：
方案1，康庄和岳村暗渠采用矩形过水断面，加大断面宽度使两座暗渠占用的水头和同长度渠道占用的水头相等。
方案2，康庄和岳村暗渠采用与渠道断面一致的梯形过水断面，加大断面宽度使两座暗渠占用的水头和同长度渠道占用的水头相等。
方案3，修建过水断面与渠道断面一致的康庄和岳村暗桥（桥墩不占用水头），暗桥上部覆土1.5m。
方案4，调缓康庄暗渠至岳村暗渠之间的渠道纵坡，并加大其过水断面，将渠道节省下的水头移至两座暗渠。
经过计算，方案1、方案2结构尺寸较大，投资增加较大；方案3由于桥面覆土1.5m，荷载较大，基础处理难度大，工期较长。因此方案4为可行性方案。
3 水力计算
方案4康庄暗渠与紧邻的石～太铁路（二）暗渠联合布置，水力计算的范围为石～太铁路（二）暗渠进口至岳村暗渠出口，石～太铁路（二）暗渠进口至岳村暗渠出口的位置按照工程布置需要已经确定，所以，计算渠段上、下游渠道的断面形式和尺寸、通过各级流量时的水深以及渠底高程和渠段所允许的水头损失均已经确定。根据边界条件可建立以下函数关系式，见图A。
各控制点初步设计指标见表1。
表1 各控制点初步设计指标
一般情况下，暗渠的洞身段长度大于进口前渠道水深的20倍，所以水力计算时，对于长洞，在设计流量条件下，洞中水流按明渠均匀流考虑。采用能量法，在合理范围内假定暗渠的断面宽度，通过试算计算出石～太铁路（二）暗渠和康庄暗渠共占用水头，岳村暗渠占用水头。确定康庄和岳村暗渠洞身断面宽度，同时考虑洞身断面的结构受力特点和工程投资等方面的因素。
若康庄和岳村暗渠洞身段洞底布置在相应的渠底高程连线上，计算断面呈扁平状，单孔洞身高宽比小于1.0，结构受力条件不好，工程量大。为了提高断面的利用率，考虑采取降低洞底高程加大洞内水深的措施。从理论上分析，在上下游水位一定的情况下，过同等流量的建筑物既可选择宽浅式，也可选择窄深式，不同的洞宽对应不同隧洞降低值，需根据实际情况而定。通过对南水北调京石段隧洞进行水工模型试验研究，当洞底降低值在1.64m以下时，洞前无壅水现象，洞内水面线和进出口总干渠水面线衔接顺畅，其进口顺坡和出口反坡对隧洞水流和断面流速分布无明显影响，仍可保持洞内大范围为均匀流，不影响过流能力。采取降低暗渠洞底高程，增大洞内水深的方案，可减少洞身跨度，且使洞身高宽比大于1.0，结构受力条件较好，同时节省了洞身工程量。
根据剩余水头、按明渠均匀流计算确定康庄暗渠与岳村暗渠之间的渠道纵坡和底宽。
=，
式中：——渠道纵坡
——渠道长度
相比初步设计，调缓渠道纵坡即可减小渠道水头损失，为了不影响渠段设计过流能力，需加大渠道过水断面，渠道边坡不变，考虑加宽渠底和挖深渠底两个方案。经综合考虑占地、边坡稳定、康庄暗渠与石～太铁路（二）暗渠衔接等因素，通过试算及优化，计算结果见表2。
表2设计流量水力计算成果表
4 加大水面线计算
康庄和岳村暗渠断面宽度确定后，按明渠恒定非均匀流公式推算渠道和建筑物内加大水面线。
明渠恒定非均匀流公式如下：
式中：——下游断面对应水位；
——上游断面对应水位；
——下游断面对应流速；
——上游断面对应流速；
——上下游断面间水头损失；
本渠段加大流量水面线的推算是以新增岳村暗渠出口作为起点，以岳村暗渠出口位置的原渠道加大水位为起调水位，向上游进行加大流量水面线的计算。计算结果见表3、表4。
表3 渠底加宽方案加大流量水面线计算成果表
表4 渠底挖深方案加大流量水面线计算成果表
由计算结果可知，新建康庄和岳村暗渠后加大流量水面线的受影响渠段为康庄暗渠出口至岳村暗渠，本段渠道为挖方渠道，一级马道高程由内水控制，其安全超高不小于1.0m。新建两座暗渠造成总干渠加大水位抬高最大为3.2cm，仅占原超高的3.2％，基本满足渠道超高的要求。加大流量水面线抬高后对本段渠道、跨总干渠桥梁、分水口门、排水泵站及左岸排水等建筑物结构及配筋影响很小，仍能满足要求。
另外，建筑物洞身加大水面线以上的净空面积不应小于暗渠断面面积的15%，且高度不小于40cm。
5 结语
康庄和岳村暗渠为新增建筑物，修建两座暗渠需要的水头较同长度渠道需要的水头多，为了不影响总干渠过流能力及本渠段总水头，考虑调缓康庄暗渠至岳村暗渠之间的渠道纵坡，并加大其过水断面，将其节省下的水头移至两座暗渠的方案。
渠段通过设计流量，康庄暗渠至岳村暗渠之间的渠道为明渠均匀流，相比初步设计，调缓渠道纵坡即可减小渠道水头损失，为了不影响渠段设计过流能力，需加大渠道过水断面，结合工程实际情况，考虑加宽渠底和挖深渠底两个方案，采用能量法逐步试算可计算出两方案建筑物和渠道的水力要素及断面尺寸，然后根据明渠恒定非均匀流公式推算新增建筑物对该渠段加大水面线的影响，并确定是否影响总干渠其它建筑物。通过方案比较及水力计算，在南水北调中线总干渠新增建筑物设计中采用本方案是可行的。
参考文献：
[1] 水利部河北水利水电勘测设计研究院.南水北调中线京石段应急供水工程(石家庄至北拒马河段)隧洞初步设计报告[R].2004
[2] 水利部河北水利水电勘测设计研究院.《南水北调中线一期工程总干渠邢石界至古运河南渠段初步设计报告》[R].2009
[3] 水利部河北水利水电勘测设计研究院.《南水北调中线一期工程总干渠石家庄段康庄、岳村桥梁变更设计报告》[R].2012
[4] SL279-2002，水工隧洞设计规范[S].
篇6
关键词：复杂施工条件 施工导流规划布置
中图分类号：TE42 文献标识码：A
1 概述
姚家山水利枢纽工程位于苏子河干流的新宾县上夹河乡南沟村姚家山河北屯下游1.2km处，是苏子河流域水能开发规划中穆家水库（大伙房水库输水工程出口）以下河段4级水电开发的第二级。姚家山水利枢纽工程是一座以发电为主，兼有防洪作用的中型水利水电枢纽工程。
姚家山水利枢纽工程为Ⅲ等工程，主要建筑物级别为3级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004规定，导流建筑物的相应级别为5级，确定导流建筑物的设计洪水标准为5年一遇洪水重现期。汛期为每年的7月到9月，设计洪峰流量为1005m3/s，汛后期设计洪峰流量为39.9m3/s，在主汛期前每年的4月下旬左右，因北方气候特点春季解冻时有一桃花汛，桃花汛设计洪峰流量为178m3/s。
2 前期施工导流布置与施工环境条件
姚家山水利枢纽工程地处辽宁省新宾县境内，为北方寒冷地区，施工受气候影响非常大。同时由于库区上游移民工作影响，施工导流布置要充分考虑库区水位与库区村民通行道路等条件。
姚家山水利枢纽工程从2008年开始施工，一期围左岸，先进行左岸关键线路工程1#～11#坝段与电站厂房工程的施工，左岸施工时采取右岸河道导流的方式。在2009年解冻后施工右岸二期围堰，在二期围堰围护下进行右岸19#～22#坝段的施工，利用14#～16#坝段进行导流。在左、右岸一、二期围堰内的建筑物施工达到度汛高程后，拆除一二期围堰，修筑三期围堰，进行中间剩余溢流坝段的施工，利用底孔坝段与预留的9#与10#坝段进行导流。
3三期围堰布置
姚家山水利枢纽复工后在原施工基础上分两期导流进行组织施工，即为三期导流与四期导流。由于原三期围堰没有形成，新建三期导流围堰改为围护左岸，以保证关键控制工程电站坝段与电站厂房的土建施工，为金属结构闸门安装与发电机组安装提供工作面。为减小后期施工的工程量及减少后期施工干扰，扩大三期围堰围护范围，将三期围堰纵向围堰设置在18#与19#坝段（围堰分别占用18#与19#坝段约1/2的宽度），利用19#～21#坝段所在的河道进行导流，同时进行1#～18#坝段的施工。根据水力计算，采用19#～21#坝段所在的河道进行导流的情况下，5年一遇汛期洪水高程为EL167m，围堰设计顶高程为EL168m（设超高1.0m）。
三期围堰为汛期围堰，设计防洪标准为P=20%、Q=1005m3/s（汛期）。三期围堰采用土石围堰，纵向围堰迎水面下部采用袋装砂砾石料防冲，堰基采用粘土心墙防渗，堰体采用粘土心墙与土工膜防渗。围堰迎水面边坡坡度1:2.25，纵向围堰迎水面采用大块石护面；背水面边坡坡度1:2.0，堰顶宽5m。
4四期围堰设计与施工
四期围堰主要为汛前期围堰，设计防洪标准为P=20%、Q=178m3/s。根据业主、设计提供信息大伙房引水流量考虑为50m3/s。设计给定机组发电最低运行水位高程为EL173.0m。
4.1 导流规划原则
为保证电站厂房机组安装的正常施工，在左岸坝体施工达到电站坝段闸门安装完成，具备挡水条件，底孔坝段闸门安装调试完成，可以在动水条件灵活下启闭，满足导流条件的情况下，且底孔导流后水不从尾水渠倒灌入厂房基坑的前提下进行四期围堰填筑截流施工。四期导流布置在保证19#～22#坝段坝体尽快顺利施工的前提下综合考虑发电过水要求及保证拦河坝下游侧交通道路在过冬后2012年能迅速投入施工的要求。
4.2 导流规划与布置
在左岸电站坝段及底孔坝段闸门及埋件安装满足要求，且上游塔机拆除完成后进行四期导流上游围堰的截流施工。电站坝段闸门下闸挡水，四期导流上游围堰截流后，立即启动19#～22#坝段浆砌石与混凝土的施工。四期导流上游围堰顶高程为176m，左侧在15#、16#溢流坝段相交处开始，在拦河坝上游距坝踵约27m处平行于坝轴线修筑与右岸山坡相接；下游围堰从现有三期下游横向围堰右端修筑到右岸岸坡导流墙以外。
为保证底孔坝段导流时，河水不倒灌入尾水渠从而进入机组尾水管内，在尾水渠右侧挡墙与现有三期围堰之间修筑一道尾水渠挡水围堰。为保证底孔导流与发电过流后有交通道路能到达右岸进行19#～22#坝段的坝体施工，分别在尾水渠外侧尾水渠挡水围堰上游与正对尾水渠的下游三期围堰下埋设钢筋混凝土涵管以保证过流并保证施工交通。在三期围堰外侧对应埋设涵管的位置与现有河道之间分别开挖一道导流明渠与现有河道相顺接。具体布置见《四期导流施工平面布置示意图》：
四期围堰形成后，为保证村民和砂场车辆通行，采用以下通行方案，修缮恢复大坝上游砂场附近的临时涵管路，作为主汛来临前的施工道路，同时在右岸坝体高程以上山体修筑一条道路，接通拦河坝上下游原有道路，作为水库蓄水后的村民出行通道。
4.3 四期围堰设计
四期导流施工上游围堰采用梯形断面的土石围堰形式，围堰迎水面采用大块石护面防冲防滑坡，堰基与堰体均采用粘土心墙加土工膜防渗的形式。围堰迎水面边坡坡度1:2.25，背水面边坡坡度1:1.5，堰顶宽5m，在与拦河坝相结合处先在围堰轴线位置浇筑一道混凝土防渗齿墙，齿墙顶标高至175.5m高程，厚度为0.6m，深入围堰内长度为4.0m。齿墙底部清理到基岩。
四期导流施工下游围堰与尾水渠围堰均采用梯形断面的土石围堰形式，围堰两侧堰脚采用大块石护脚，堰基与堰体均采用粘土心墙加土工膜防渗的形式。四期导流施工下游围堰迎水面边坡坡度1:1.5，背水面边坡坡度1:1.5，堰顶宽5m，四期导流施工尾水渠挡水围堰迎水面边坡坡度1:2.0，背水面边坡坡度1:1.5，堰顶宽3m。
篇7
关键词：土石坝；枢纽；布置原则
中图分类号：TV42+1.9 文献标识码：A
土石坝枢纽布置是对水利水电枢纽的主要建筑物的布置，如挡水建筑物（大坝）、引水建筑物、泄水建筑物、发电厂房系统以及航运系统等建筑物相互间的位置优化选择，是工程设计的关键。它受工程地形、地质条件、水文气象、水工工况、施工条件等多方面因素的制约，最终满足运行安全、方便、经济、合理、技术行进等条件。枢纽布置既具有高度的技术性，又须根据前人的经验加以巧妙的处理，尤其是在高山峡谷地区，建筑物往往十分集中，因此选择多种方案，进行深入的技术、经济比较，选出最优方案是十分必要的。
1 枢纽布置的基本原则
1.1 安全要求
一般土石坝枢纽布置要求以大坝为主体，以泄洪建筑物为中心，特别是土石坝不允许坝顶溢流。因此，如何确保大坝防洪安全是土石坝布置的首要原则。在某种程度上可以这样说，选定土石坝的坝址、坝段、坝轴线，主要是选定合适的溢洪道或泄洪建筑的位置，并兼顾其它，然后进行优化。重视泄洪建筑的原则，主要是由土石坝不允许过水的特点所决定的。
1.2 地形要求
在高山峡谷地区修建土石坝枢纽和布置溢洪道以及泄洪洞、发电引水建筑物的进出口等水工建筑物时，都可能遇到高边坡问题，这不仅增加了施工的难度，加大了工程量，而且要为长期安全运行增加处理工作量。因此，要求在枢纽布置时，尽量减少高边坡开挖。
1.3 地质要求
尽量避开顺坡向的缓倾角、夹泥层等构造发育的工程地质条件。不良的工程地质条件，对各种泄洪建筑物、引水建筑物、厂房、开挖边坡的稳定性是很不利的，往往要增加很多的工程处理措施才能保证建筑物的安全。所以在进行枢纽布置时，要十分注意考虑这些不良的工程地质条件。
地质条件是建坝筑库的基础，是衡量坝址优劣的重要条件之一。在某种程度上决定着兴建枢纽的难易。在选择坝址、坝型阶段，应摸清各比较方案的区域、库区和建筑物区的地质情况。坚硬、完整，无构造缺陷的岩基是理想的坝基。天然地基总会存在这样或那样的地质缺陷 ，可通过妥善的地基处理措施使其达到筑坝的要求。但是尤其重要的一是不能疏漏重大地质问题，二是对重大地质问题要有正确的定性判断，以便决定坝址的取舍或定出防推论性处理的方案，或在坝型选择和枢纽布置上设法适应坝址的地质条件。
一般来说，拱坝对两岸坝基的地质条件要求较高，重力坝或支墩坝次之，土石坝要求较低坝要求较高，低坝要求较低。
1.4 建筑材料
坝址附近应有数量足够、质量能符合要求的筑坝材料，应便于开采、运输，且施工期间料场不会被淹没。
1.5 施工要求
要有良好的施工条件，使枢纽各个建筑物之间的施工干扰最小。枢纽布置时，要充分注意到为施工创造良好的条件，包括减少或避免同时多层施工作业，便于开挖、出渣与砼浇筑，土石坝填筑等，这不仅为安全施工打下了基础，也有利于缩短工期，降低造价。
1.6 其他要求
对于土石坝，围堰应布置成为坝体的一部分。必须使枢纽建筑物运行可靠、方便、灵活，特别是泄洪建筑物，当没有其他型式的泄洪孔口时，能灵活地控制与调节泄量。
1.7 综合效益及环境影响
对不同坝址要综合考虑防洪、灌溉、发电、通电、通航、过水、城市和工业用水、渔业及旅游等各部门的经济效益，还应考虑上游淹没损失以及蓄水枢纽对上、下游环境的各方面影响。兴建蓄水枢纽将形成水库，使大片原来的陆地和河流型水域变成洧泊型水库，改变了地区自然景观，对自然生态和社会经济产生多方面的环境影响。其有利影响是发展了水电、灌溉、供水、养殖、旅游等水利事业和解除了洪涝灾害，改善了气候条件等。但是，也会缎带人类带来诸如淹没损失、浸没损失、土壤盐碱化或沼泽化、水库淤积、为区坍荣誉称号或滑坡，使水温、水质及卫生条件恶化，生态平衡受到破坏以及造成下游冲刷、河床演变等待不利影响。虽然水库对环境的不利影响与水库带给人类的社会和经济效益相比，一般来说居次要地位，但处理不当也可能造成严重的损失和危害，故在进行水利规划和坝址选择时，必须对环境影响问题进行认真研究，并作为方案比选的因素之一加以考虑。
2 坝址及坝轴线选择的基本原则
土石坝坝址与坝轴线的选择对枢纽布置至关重要。坝址和坝轴线选定后，枢纽的各种建筑物布置也大体上确定，只是相互位置可以全面发展化。坝址及坝轴线选择主要根据地形、地质、枢纽布置以及施工条件等，选择几种可能的方案，通过技术经济比较决定。
2.1 良好的工程地质与水文地质条件是选择坝址和坝轴线的必要条件
土石坝对坝址工程地质条件的要求较宽，可以建在各种地基上，只要求满足抗滑稳定、渗透稳定、变形等要求，有的地基可以经过一定的处理，使其满足以上基本要求。对本设计中的岩石地基有其具体要求如下：
土石坝的防渗体如有条件直接修建在完整、均一的岩石地基上，往往是安全的，基础处理也较简单。岩层最好具有水平或近近似水平面或倾向上游，当岩层产状为高倾角时，其走向以垂直河流流向为宜，当岩层走向为顺河向时，可能造成施工开挖边坡的稳定和水库蓄水时边坡的稳定问题。一是要有足够的岩石强度；二是岩石地基要具有完整性与均匀性；三是应该避免选择沿基础软弱夹层整体滑动的坝址；四是岩石要有足够的抗水性；五是岩石要有一定的抗渗梯度。
2.2 地形条件
合适的地形条件对溢洪道的布置十分重要，对于坝体的工程量多少，施工的难易也影响显著。平原、丘陵地区，河谷常较开阔，施工布置比较容易，可选择较短的坝轴线。而高山峡谷地区，往往不一定是坝轴线短为最优，还要考虑施工问题和溢洪道的位置选择。
2.3 土石坝的坝轴线必须远离上游库区的滑坡体
库区如有巨大滑坡体，其产生的较大涌浪对水工建筑物的破坏已早为人知，在选择土石坝坝轴线时，必须查清为区不稳定的山体，尽量远避，对于重要的工程，尚应用模型试验加以论证，如涌浪不高，可以用加高坝顶或置防浪墙的措施来解决。
2.4 在选择坝址与坝轴线时必须充分考虑泄洪建筑物的位置
泄洪建筑物的布置是土石坝安全与否的关键，因此必须修建在合适的地形与良好的地质条件的地区。由于泄洪时往往会引起下游河岸冲刷，厂房尾声水淤积等问题，因此在选择坝址及坝线时，应估计到下游水流衔接条件的难易，冲刷坑范围内断层的分布与形状等。
2.5 应慎重考虑枢纽建筑物的综合布置
在进行坝址、坝轴线选择时，除了大坝、泄洪建筑物外，尚应充分考虑到枢纽其它建筑物如发电厂房，航运建筑物及施工围堰、导流建筑物的布置，尤其是发电厂房，往往是水利水电枢纽的主要建筑物，必须予以充分重视。
2.6 要有足够的筑坝材料
坝址附近要有足够数量的土、砂、石料、砾石土（包括风化料）等筑坝材料，并具备开采的条件。
2.7 坝址及坝轴线的选择要综合施工总体布置进行
施工总体布置包括施工作业，交通运输道路，生活区等，对工程的施工十分关键，在选择坝址时，应结合施工总体布置进行。土石坝坝轴线的布置一般布置成直线，有时根据地形、地质条件，可用折线或凸向上游亦或凹向下游，在转折处应布置曲线的连接段。
参考文献
[1]王世夏.水工设计的理论和方法.中国水利水电出版社，2000.
篇8
本枢纽工程属Ⅳ等工程，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定，相应导流建筑物为5级建筑物，土石类导流建筑物设计洪水标准为10～5年一遇洪水重现期，混凝土类导流建筑物设计洪水标准为5～3年一遇洪水重现期。大坝坝址处河床宽度约30m，且两岸山坡陡峻，根据地形条件，明渠导流和分期导流布置较困难，故本工程大坝采用一次拦断河床的隧洞导流方式。
2导流时段及导流方案选择
混凝土重力坝最大坝高59.2m，根据进度安排，工程于第一年9月进场开工，第二年8月导流隧洞具备通水条件，大坝围堰于第二年9月初截流，之后进行大坝两岸边坡及河床开挖，第二年11月开始进行大坝浇筑，至第三年汛前3月底能浇筑至度汛高程379.5m左右，汛期大坝继续施工。枯期导流时段进行了10月～次年3月（P=20%，Q=149m3/s）和9月～次年3月（P=20%，Q=210m3/s）两方案比较。导流时段比较详见表1。比较分析得知，10月～次年3月和9月～次年3月两个时段导流费用相差不大，且均不影响工程总工期，导流时段多一个月可充分保证枯期坝体浇筑，故考虑选用枯水期9月～次年3月作为大坝初期导流时段。
3施工期度汛
本工程坝型为混凝土重力坝，水库总库容为903万m3。根据施工进度计划安排，本工程截流后大坝施工需跨过一个汛期，汛期利用大坝挡水度汛，坝体施工期度汛拦洪库容小于0.1亿m3。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），大坝施工期临时度汛洪水标准为20～10年一遇洪水。根据工程规模、施工进度要求，大坝施工期临时度汛洪水标准取全年10年一遇洪水标准，大坝度汛流量为1040m3/s。坝体施工期临时度汛采用导流隧洞和坝体预留缺口联合泄流，缺口位于3孔溢流坝段，缺口高程定为372.0m，宽33m，经调洪计算，下泄流量为897.62m3/s，对应上游水位为378.23m，坝体缺口两侧度汛高程取为379.5m。综上所述，本阶段选定方案的施工导流及施工期临时度汛水力特性详见表2。
4导流建筑物设计
4.1导流隧洞本工程坝址左右岸地质条件相差不大，围岩主要为寒武系中上统娄山关群厚～巨厚层状粗晶至致密白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩等，岩溶总体不甚发育。由于发电引水隧洞布置在右岸，进口底板高程为372.0m，导流隧洞进、出口底板高程分别为361m、359m，导流洞洞身较短，为避免与发电隧洞施工干扰，本阶段选定导流隧洞单独布置在左岸的导流方案。为方便施工，导流隧洞型式选定为城门洞型，并对4.0m×5.0m、4.5m×5.0m、4.5m×5.5m以及5.0m×5.5m4个隧洞断面尺寸进行技术经济比较。比较成果详见表3。以上4个方案导流隧洞洞径比选方案费用差别较小，都可以保证大坝在一个枯水期内修筑到拦洪度汛高程，因此本阶段导流隧洞断面尺寸选择总费用最小的4.5m×5.0m（宽×高）方案。导流洞推荐方案为：导流隧洞布置于左岸，断面为城门洞型，顶拱中心角120°，隧洞进口底板高程361.0m，出口底板高程359.0m，隧洞全长168.5m，底坡1.2%。根据导流洞洞身围岩情况，导流洞0-010～0+000段为混凝土进口段；洞身0+000～0+010段为渐变段，全断面C20混凝土衬砌，混凝土衬砌厚0.8m，顶拱喷混凝土厚0.15m，支护后过流断面尺寸为4.5m×5.0m（宽×高）；0+010～0+140段顶拱和侧墙进行喷锚支护，喷混凝土厚0.15m，仅洞身底板进行混凝土衬砌，混凝土厚0.3m，支护后过流断面尺寸为5.4m×5.65m（宽×高）；0+140～0+168.5段全断面C20混凝土衬砌，混凝土衬砌厚0.5m，顶拱喷混凝土厚0.15m，支护后过流断面尺寸为4.5m×5.0m（宽×高）；0+168.5～0+185.5段为出口扩散段。具体见附图。4.2大坝上、下游围堰大坝上、下游围堰均采用土石不过水围堰。上游围堰堰顶宽10m，堰顶高程374.5m，戗堤高程369.3m，采用粘土斜墙防渗，迎水面370.8m高程和背水面369.3m高程各设一马道，马道宽均为2m；下游围堰堰顶宽6m，堰顶高程362.1m，戗堤高程359.5m，采用粘土斜心墙防渗，迎水面均设有1m厚堆石护坡。
5技施阶段实施情况
本工程由湖南水总水电建设集团有限公司施工，于2010年6月底开工，10月11日导流洞具备过水条件；导流洞断面形式为城门洞型，断面尺寸4.5m×5.0m（宽×高），进口底板高程361m，出口底板高程359m；大坝围堰为粘土心墙土石围堰，上、下游横向围堰堰顶宽5m，迎水面坡比为1∶2，背水面坡比1∶1.5；上游堰顶高程为374.0m，下游堰顶高程为361.9m；2011年5～8月期间由导流隧洞和溢流坝段及右岸非溢流坝段预留缺口联合泄流，预留缺口高程369.0m，平均宽41m。施工单位采取的导流方案和度汛方式与设计基本一致。
6结语
篇9
（1.浙江省第一水电建设集团股份有限公司，浙江 杭州 310051；
2.信阳水文水资源勘测局，河南 信阳 464000）
【摘 要】因黔中水利在建工程受2014汛期暴雨影响，造成部分渠道边坡产生垮塌及挡墙沉降、变形，通过现场排查与原因分析，根据不同情况进行梳理分类，进而提出了针对性的加固处理措施，最后就加强现场质量控制、通水试验以及运行管理方面提出合理化建议，对于今后类似工程建设具有设计优化和借鉴参考的重要意义。
关键词 黔中水利；现场排查；原因分析；处理措施；管理建议
作者简介：杨明（1975.08—），男，本科，公司副总工程师，高级工程师，主要从事水利工程技术管理工作。
0 前言
1）工程概况
黔中水利枢纽工程位于贵州中部黔中地区、云贵高云苗岭宽缓山脊、两江分水岭河源地带、岩溶峡谷山区，涉及贵州3市(贵阳、安顺、六盘水)1州(黔南自治州)1地区(毕节)的10个县(区)和贵阳市区、安顺市区。工程以灌溉、城市供水为主，兼顾发电等综合利用，并为改善当地生态环境创造条件的Ⅰ等大⑴型水利枢纽工程，开发直接目标是解决黔中地区用水安全，间接目标是保障粮食生产安全、保障并促进区域经济社会可持续发展。
2）地形地貌
工程区地处云贵高原中部和中西部，长江与珠江流域分水岭地带，其范围主要界于三岔河中、下游以南，打邦河、涟江源头区以北，南明河以西，西北走向长弧形区域。从区域地势上看，晚近期受新构造运动大陆间歇性抬升的影响，贵州高原自西向东掀斜抬升，形成纬向三个阶梯，经向南北两大斜坡。
3）地层岩性
工程区范围广、面积大，出露地层较全，从元古界到第四系均有出露，其间缺失第三系地层。与库坝区有关的地层主要为三叠系关岭组、永宁镇组、夜郎组；二叠系长兴大隆组、龙潭组、茅口组、栖霞组、梁山组地层。主要岩性为灰岩、泥质灰岩、白云岩、泥质白云岩等碳酸盐间夹条带状砂岩、泥页岩夹煤等碎屑岩。与坝址库首渗漏具有重要意义的地层为三叠系关岭组第一段、永宁镇组第二段(在坝址分四层)、夜郎组九级滩、沙堡湾段。
4）渠道设计情况
黔中水利枢纽一期工程输水干渠，以桂家湖水库为界分为两部分，桂家湖水库以前为总干渠，其后为桂松干渠。渠道根据沿程地质情况，主要采用矩形、梯形及暗渠形式。
黔中干渠渠道建筑物级别为3级，渠道边坡根据《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）表3.2.3规定，其对应的边坡级别为4级。边坡稳定安全系数，见下表1：
边坡分为土质边坡和岩质边坡，土质边坡一般采用1：1开挖，强风化及软质岩一般采用1：0.75开挖，弱风化及硬质岩一般采用1：0.5开挖，特殊采用1：0.35开挖。土质边坡一般采用喷砼或挂网锚喷以及草皮护坡支护，岩质边坡一般采用喷砼或挂网锚喷砼支护措施。
1 现场排查
2014年汛期，黔中干渠施工区普降暴雨，导致正处于施工期还未完全封闭的部分渠道边坡产生垮塌及挡墙沉降、变形。黔中干渠渠道总长58.5km，本次排查发现问题的渠道长3.9km，占总长的6.7%，其中边坡垮塌及砌石挡墙沉降、变形长713m，占渠道总长的1.2%。
经现场排查及统计分析，渠道及边坡事故原因主要有以下4种情况，见下表2：
2 原因分析及处理方案
本次专题设计对黔中干渠渠道全线进行了普查，对已发生垮塌的边坡和发生沉降、变形的挡墙均已提出了针对性的处理方案，处理后的边坡稳定性满足规范要求，挡墙抗滑、抗倾稳定性满足规范要求。对未发生垮塌、但存在隐患的渠道及边坡进行了分类，并提出相应的加固处理措施。见下表3：
3 管理建议
3.1 加强施工质量控制
根据施工现场及排查发现，渠道施工主要有以下问题：
（1）渠道开挖时未按设计要求及相关规程规范要求采取保护性小药量控制爆破，致渠身边坡岩体产生爆破松动裂隙(形成松动圈)，影响渠基岩体稳定性。
（2）内墙砌体在墙面未铺设砂浆，未与岩体形成整体；渠道排水沟未做好，没有发挥排水作用；渠道内侧未按设计要求设置排水盲沟，导致雨水渗入渠身挤压渠身体防渗砼。
（3）开挖后长期裸露风化，加上砌体面未冲洗彻底，影响岩体与砼面的粘结强度。
（4）渠道内侧超挖，未按设计要求回填，回填体自身不稳定，渠道C10砼砌毛石砌筑质量较差，砂石骨料含泥量大，挡墙砌体砼填筑不饱和等，致使渠道失稳破坏。
（5）渠道防渗混凝土伸缩缝间距不满足设计要求，渠道运行后不均匀沉降易至防渗体开裂。
（6）渠道防渗砼表面蜂窝麻面、错台、裂缝等问题，影响渠道防渗效果及过流能力。
黔中干渠渠道断面及流量较大，线路长，穿越多个地层，傍山渠道较多，山区岩溶发育，地质结构复杂，同时渠道开挖要求高，渠道C10砼砌筑挡墙工程量大，渠道防渗砼施工要求高。大部傍山渠道位于村寨上方，渠道运行性尤为重要，施工现场应加强施工质量管理，以保证渠道运行安全。
3.2 通水试验
鉴于渠道沿线地形地质情况的复杂性，渠道失事后危害程度的严重性，施工完成后，在正式通水之前应进行渠道通水试验，以验证渠道的各种性能，通水试验建议分段实施，先进行小流量，其次进行设计流量，最后采用满渠水深分别试验。通水过程中加强渠道的变形监测，特别是边坡、挡墙及挡墙基础，并做好相关记录，通水试验完成后，应进行分析和判断渠道是否满足设计及运行安全要求。
3.3 运行管理
渠道通水运行后，应定期或不定期对渠道沿线进行巡视，发现问题及时进行处理，巡视主要重点有：
（1）观测渠道边坡稳定情况，是否存在变形及危害渠道运行安全。
（2）观测渠道挡墙稳定情况，是否存在变形及危害渠道运行安全。
（3）观测渠道下部是否有渗水发生，对渠道基础产生影响情况。
4 结语
篇10
关键词：水库施工；石方爆破；土方填筑；施工配合比；钢筋代换
中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0138-03
1 工程概况
三古水库位于广宁县江屯镇大岗村委会，距县城38.0km，水库于1968年建成和投入使用。水库现最大坝高为4.0m，坝顶长58.0m，坝顶宽2.0m，坝顶高程300.0m，总库容10.5万m3，属小（二）型水库。大坝为均质土坝，坝坡平均坡率：迎水坡1：1.3，背水坡1：1.6。加固后坝顶高程302.0m，校核洪水位300.84m，相应总库容14.3万m3；设计洪水位300.38m，相应设计库容13.3万m3；正常蓄水位299.0m，相应正常蓄水库容7.6万m3；死水位296.50m，相应死水库容1.4万m3。广宁县江屯镇三古水库工程的主要施工项目有进库公路开挖、坝体土方填筑、溢洪道工程、反滤体、管理室等。下面我谈下以下几个工序的施工方法：
工序1：进库公路土石方开挖
施工顺序：清除草木测量放线挖掘机挖土自卸汽车弃土。
施工方法：清除杂草、竹木，测量放线，填筑施工道路，机械设备进场，请监理工程师验线审核。经审核符合要求后才进行施工。
施工过程：该进库公路主要是土方开挖，但是遇一坚硬大岩石不能用挖掘机开挖。经研究，决定用爆破的手段实现。具体施工方法分析计算如下：
本爆破适合加强抛掷爆破，故爆破作用指数n=r/w>1。设计进库公路宽度为6米（上图标注R），所以如拟定漏斗半径r为5米，药包埋置深度为4米，那么满足n=r/w=5/4=1.25>1。查爆破手册K表值K=1.5kg/m3，那么根据公式：
Q=（0.4+0.6n3）KW3（2-1）
=（0.4+0.6×1.253）×1.5×43
=150.72（kg）
所以解得所需埋设炸药150.72kg，爆破达预期效果，R为6.2米。
技术措施：
（1）机械开挖时，基底预留15CM用人工修整，其高程、尺寸符合设计图纸要求。
（2）开挖过程中，先由中轴线分层开挖到底，再挖边坡。同时测量人员随时控制开挖深度和边线，防止超挖或欠挖。
（3）在开挖区内设置足够的排水设备，排除施工区内积水以保证施工。
（4）主体工程基坑开挖完成后，按水利水电工程技术规范及验收规程进行检验，并请监理工程师进行检查。
（5）施工排水：在临时道路旁开挖排水沟，防止地表水流入基坑；土方开挖过程中，为防止基坑积水，拟在坡脚外4米处（左、右）各挖一条排水沟，沿线每隔50米设一个集水井，使水汇流于集水井内，用水泵排出基坑外引入原河道。
（6）质量要求：边坡符合设计标准；基础尺寸和高程符合设计和规范要求。开挖测量剖面图成果自检后，报监理检查，签字认可。
工序2：坝体土方填筑计算
由土料场取样检验得知，土料为中等密实粘土，属III级土。根据本工程的实际情况，要求开挖填筑强度4500m3/d，每天两班施工。而施工队拥有2m3正铲挖掘机，8吨的自卸车。正铲每分钟循环次数为2次（转角为90?），汽车生产率为65m3/h。
由以上已知条件可以计算得：
（1）经开挖后的土料松散体积：
V=KsV1（式中Ks'为土料的松散系数）
=1.3×4500=5850（Ks'取1.30，根据水利工程施工表6-1查得）
（2）挖掘机生产率，及确定挖掘机的数量：
生产率：2×2×60=240m3/h；
5850÷16（两台班）=366m3/h，366÷240=1.52，故取2台2m3挖掘机施工。
（3）配合一台挖掘机所需汽车数量n，其总生产率应略大于一台挖掘机的生产率，即：
Pa≥Pc/n
式中：
Pa——一部汽车的生产率，m3/h
Pc——一部挖掘机的生产率，m3/h
故n=Pc/Pa=240÷65=3.7，取n=4台，即1台挖掘机配套4台汽车。
技术措施：
（1）现场开挖的土料经检验合格和向监理工程师批准后方可作回填土料。
（2）施工工艺，表面清理验基（合格）土料运输碾压验收。
（3）施工方法，采用5T自卸车运到填筑部位，卸土铺平。
填筑前进行碾压试验，压实质量符合设计规范要求，土料铺筑时，分为若干直填区或条带区，按刨毛、铺料、碾压次序进行。采用59KW推土机铺土，铺土宽度超出设计边线两侧30CM，厚度为30CM，分层统一铺盖，统一碾压，连续进行，每段作业长150M。
压路机碾压时，行走方向与坝堤轴线平行，碾迹搭接宽度：平行轴线为0.5M，垂直轴线为3M，碾压不到的部位采用蛙式打夯机夯实。雨后，对压实土面积水排除干净，铲除表面，使土料风干，含水率合要求即进行土料填筑施工。
压实土体不出现松土、弹簧土，光面应一致。
斜坡结合面，坡面经刨毛处理，压实时跨缝搭接不小于3M。
每填一层土应进行自检，自检合格再请监理检查，合格后方能铺填新土，以使层间结合紧密。
质量要求：
（1）检测基土、回填土压实指标，保证工作面无积木。
（2）按技术规范对土料力学性质进行抽料检查，并定期检查土料的含水量。
（3）对填土厚度，压实度指标，上下层结合连接质量进行检查。碾压参数和碾压成果经监理认可。
（4）用烘干法测定土料含水量，环刀法测定回填土的密实度。每2000M坝堤长抽一个断面，每个断面抽二层，每层不少于3个点。
工序3：混凝土施工配合比计算
在混凝土浇筑前14天，将拟采用的混凝土配合比资料提交给监理人审核，资料内容包括材料来源、强度、骨料级配、混合料级配、水灰比、骨料与水泥的比例、坍落度，未经监理人批准，不得改变经批准的混凝土配合比。
已知设计提供的混凝土配合比为C：W：S：G=1.0：0.45：2.5：4.5，水泥用量为300kg/m3。而该水库施工现场所用的砂和碎石的含水量分别为3%和2%。工地用的出料容量为500升的搅拌机搅拌。试计算施工中拌和一次所需的水泥、砂和碎石的重量。
计算：设计配合比：C：W：S：G=1.0：0.45：2.5：4.5
=300：135：750：1350
由于砂和碎石的含水量分别为3%和2%，所以：
S=750÷（1-3%）=773.2kg
G=1350÷（1-2%）=1377.6kg
W=135-（773.2-750）-（1377.6-1350）=84.2kg
由此可得施工配合比为：
C：W：S：G=300：84.2：773.2：1377.6
即是，
C：W：S：G=1.0：0.28：2.58：4.95
而现在是出料容量为500升的搅拌机搅拌，所以搅拌机完成一次搅拌所需的材料为：
水泥：300×（500升/1000）=150kg
水：84.2×（500升/1000）=42.1kg
砂：773.2×（500升/1000）=386.6kg
碎石：1377.6×（500升/1000）=688.8kg
所以，该工程混凝土施工配合比为1.0：0.28：2.58：4.95，搅拌机搅拌一次所要投入的材料水泥为150kg、水42.1kg、砂386.6kg、碎石688.8kg。
混凝土浇筑要求：（1）混凝土浇筑前，应通知监理单位检查地基处理、模板、钢筋、预埋件等是否按施工详图规定执行。并做好记录。征得监理单位同意后方可开始浇筑作业。（2）浇筑前，应清除留在模板表面和预埋材料表面结壳的砂浆或液浆。（3）已浇混凝土表面的清理：
新浇混凝土与老混凝土结合表面，必须人工打毛。施工缝的表面在覆盖新混凝土或砂浆前，应是干净潮湿的，并清理干净所有的乳浆皮、疏松或有缺陷的混凝土、涂层、养护剂及其它杂质。所有施工缝表面，包括老混凝土表面应用气、水混合射流清洗；混凝土浇筑前要清除干净表面上的积水。
浇筑：
（1）浇筑混凝土：不合格的混凝土严禁入仓，拌好的混凝土不得重新拌和。凡已变硬而不能保证浇筑作业的混凝土必须清除，浇筑混凝土每层厚度不超过50cm。
（2）混凝土浇筑应保持连续性，如因故中止且超过允许间歇时间，则应按工作缝处理。
（3）混凝土浇筑期间如表面泌水较多，应及时清除，并研究减少泌水的措施，严禁在模板上开孔赶水，以免带走灰浆。结构物设计的顶面混凝土浇筑完毕后，应使其平整，高程应符合施工详图规定。
（4）浇入仓面的混凝土应随浇随平仓，不得堆积。仓内若有粗骨料堆叠时，应均匀地分布于砂浆较多处，不得用水泥砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。
（5）混凝土工作缝的处理：已浇好的混凝土强度未达到25Kg/cm2前，不得进行上一层混凝土浇筑。混凝土表面应用压力水、风砂枪和刷毛机等加工成毛面，并清洗干净，排除积水，方可浇筑新混凝土。
捣实：
（1）每一位置的振捣时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡并开始泛浆时为准，应避免振捣过度。
（2）振捣器距模板的垂直距离不应小于振捣器有效半径的1/2，不得触动钢筋及预埋件。浇筑的第一层混凝土以及在两罐混凝土卸料后的接触处应加强平仓振捣；凡无法使用振捣器的部位，应辅以人工捣固。
养护：混凝土的养护在浇筑完毕后12～18小时内开始进行，用水养护14天，在干燥、炎热的气候条件下，延长至28天。养护用水及材料不能使混凝土产生不良外观，提供的覆盖材料应事先得到监理人的同意，不论采取何种养护措施，在拆模前应连续保持湿润。
工序4：钢筋代换计算
在溢洪道交通桥钢筋制安施工中，交通桥主梁受拉钢筋设计是3?22，但水库工地缺少这种钢筋，库存有足够的?16钢筋。设计部门已同意代换，下列计算钢筋的代换：
（1）设计钢筋面积：As=（22/2）2×3.14×3根=1140mm2
（2）计划用6根?16钢筋代换：
As'=（16/2）2×3.14×6根=1206mm2
代换后钢筋的面积As'>As，满足设计及规范要求，但考虑到代换还应满足构造方面的要求，如钢筋的间距等，钢筋的安放与设计也作如下改变：
2 结语
近年全县的小型水库进行除险加固工程建设，通过加固工程全县的水库的防洪能力和经济效益得到大大提高。水库工程的施工工序比较繁多，在施工过程中我们着重抓住重点和关键工序，以点带面。在质量、进度、投资控制三者之间找其平衡点，使整个水库的施工达到最佳效果。
参考文献
[1] 水利水电工程爆破施工技术规范.2001.
[2] 水工混凝土钢筋施工规范.2002.
