水利工程施工水工建筑物

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．防渗料作为防渗的土料最基本的要求是防渗性，渗透系数不大于1×10-5cm/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、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；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2~4km，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（m³／h）可按下式计算：Qd=V′·Ka·K/(T·K1)V′——坝体分期设计方量，m³；K——施工不均匀系数，可取1.2～1.3；Ka——考虑沉陷、削坡、损失等影响系数，可取1.03～1.05；T——分期时段的有效工作日数，d；按分期时段的总日数，扣除节假日、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0.9～0.952、分期施工运输强度(m³/h):QT=Qd·γo／K2·γT式中：γo——设计干容重，KN/m³；γT——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（m³/h）：Qc＝Qd·γo/K3·K2·γc式中:γo——设计干容重，KN/m³；K3——开挖损失系数，可取0.92～0.97；K2——土料运输损失系数，取0.95-0.99；γc——土料的天然容重，KN／m³。4、满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc为：Nc＝Qcmax／Pc式中:Qcmax——开挖土料的最大施工强度Pc——1台挖掘机的生产率，m³／h。5、满足上坝填筑强度要求的汽车数量Na为：Na=QTmax／Pa式中:QTmax——运输土料的最大施工强度Pa——1辆汽车的生产率，m³／h。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0.3～0.5m，顺碾压方向的搭接宽度为1～1.5m。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;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ—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20～30mm。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：（１）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；（２）堆石料开采加工方法符合规定要求；（３）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、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250～300cm。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。面板浇筑的平均速度为1.5m～2.5m/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