水利工程第10章

第十章水利水电工程的勘测、设计、施工和管理第一节水利水电工程的基建程序(1)江河流域规划阶段(2)可行性研究阶段(3)初步设计阶段(4)技术设计及施工详图阶段(5)施工阶段江河流域规划阶段是水利水电工程建设的前提可行性研究阶段是在经过审查批准的江河流域规划基础上，对推荐的建设工程项目，从技术、经济和建设条件等方面论证研究其可行性，以保证技术上安全可靠、经济上合理、能用较少投资获得较大效益初步设计阶段是根据批准的可行性研究报告的有关工程规划，对工程总体布置，选定主要建筑物型式和控制性尺寸技术设计及施工详图阶段的主要任务是：进行建筑物的结构设计和细部构造设计；根据更深入的地质勘测资料和试验资料，进一步研究地基处理方案；确定施工总体布置及施工方法，安排施工进度和提出施工预算；给出所有建筑物的施工详图并附文字说明，以便按图施工施工阶段是施工单位按设计单位提交的设计图进行施工；如发现设计与实际情况有不相符的地方或其它问题，再由设计单位修改设计，并向施工单位下达修改设计通知书和修改后的图纸，由施工单位按修改后的图纸进行施工第二节水利水电工程勘测水利水电工程勘测工作的主要包括：一、社会经济情况调查二、地形测量三、水文调查四、地质勘测一、社会经济情况调查主要包括：(1)当地国民经济建设和工农业生产的现状、近期及远景规划(2)当地水旱灾害情况、范围、程度、原因、发生的频率和每次延续的时间(3)灌区的分布及用水要求(4)供电对象的分布及各主要用户的用电要求，相邻电网的有关情况(5)航运、过木、水产养殖等部门综合利用水资源的要求(6)水库淹没范围内村庄、人口、房屋、耕地、道路桥梁、工矿企业、文物古迹和森林资源等，并应分别按高程作出统计(7)现有交通路线与工地联系情况(8)建筑材料、电力、用水等的来源和供应能力；施工单位的可能人数、技术水平；施工场地、临时交通、临时建筑物和施工管理系统等资料二、地形测量测量成果为各种不同比例尺的地形图和纵横断面图种类流域地形图库区地形图坝址区地形图电站厂房区地形图料场地形图用途用以推算流域集水面积、河流长度及河床坡度等，并据以计算河流的来水量、来沙量和可能出现的各级洪水用以计算不同水位时的库容和水面面积，并由此绘出水位库容曲线和水位面积曲线用作坝址地区的地质填图，可用来进行枢纽布置和施工总平面布置布置电站厂区枢纽用以计算材料的储量和料场布置常用比例尺1:50000或1:1000001:5000或1:10000在比较坝段可采用1:5000，在选定坝段可采用1:500或1:10001:200～1:10001:1000、1:2000或1:5000三、水文调查1.径流资料作为计算兴利库容和水库调节计算的依据2.泥沙资料作为计算水库死库容的依据3.洪水资料作为设计泄洪建筑物的资料四、地质勘测地质勘测包括水文地质勘测和工程地质勘测两方面水文地质勘测的任务是了解工程建设地区的水文地质条件工程地质勘测的任务是了解工程建设地区的工程地质条件和岩石或土壤的物理力学性质地质勘测还要预测在建筑物施工和运用期间可能引起的工程地质问题，并提出相应的防治措施地质勘测还要提供修建水工建筑物所用的建筑材料、产地、储量和质量等资料水文和地质资料是工程设计中的两个关键，工程规模愈大、愈重要第三节水利水电工程设计水利水电工程的设计包括坝址、坝型的选择；电站型式及电站站址的选择，整个水利水电枢纽的布置及各水工建筑物的设计等等一、坝址和坝型选择二、水利水电枢纽布置一、坝址和坝型选择在流域规划阶段，根据综合利用的要求，结合河道地形、地质等的调查和判断，初选几个可能筑坝的坝段，经过对各坝段和坝轴线的综合比较，选择一个最有利的坝段和一、两条较好的坝轴线，并进行枢纽布置；在初步设计阶段，通过一系列的方案比较，选出最有利的坝轴线，确定坝型及其它建筑物型式并进行枢纽布置；在技术设计阶段，随着地质资料和试验资料的进一步深入和完善，对确定的坝轴线、坝型及枢纽布置方案作出最后的补充、修改和定案在选择坝址和坝型时，需要考虑以下几个方面：（一）地质条件地质条件是很重要的，在某些情况下甚至能起决定性的作用由于几乎不存在理想的地质条件（地基是坚硬完整的岩基，没有大的断层、破碎带），因此，必须把坝址附近的地质情况了解清楚，作出正确的评价，制定出妥善的处理措施，以满足工程要求坝型和坝高对坝基地址的要求拱坝连拱坝土石坝高低大头坝、平板坝、重力坝（二）地形条件地形是多种多样的，选择坝型时，也应具体情况具体分析，以便优选出最佳方案（三）建筑材料坝址附近应有足够数量的且符合质量要求的建筑材料（四）施工条件选择坝址要考虑施工导流方便，在坝址附近特别是坝址下游应有较开阔的地形以便布置施工场地，坝址距交通干线要近，对外交通方便（五）综合效益对不同坝址，要综合考虑防洪、灌溉、发电、航运等部门的经济效益和淹没损失等二、水利水电枢纽布置枢纽布置就是研究确定枢纽中各种水工建筑物的相互位置（一）枢纽布置的一般原则(1)枢纽布置应与施工导流、施工方法和施工期限结合考虑，要在较顺利的施工条件下尽可能缩短工期(2)枢纽中各个建筑物能在任何条件下正常地工作，彼此不致互相干扰(3)在满足建筑物的强度和稳定的条件下，枢纽总造价和年运转费用最低(4)同工种建筑物应尽量布置在一起，以减少连接建筑物(5)尽可能提前发挥效益(6)枢纽中各建筑物应与周围环境相协调，在可能的条件下，在建筑艺术上应美观大方（二）枢纽中各类水工建筑物对布置的要求1.挡水建筑物轴线尽可能布置成直线(拱坝除外)，这样可使坝轴线最短，坝身工程量最小，施工也较方便2.泄水建筑物泄水建筑物的布置是否合理，直接关系到整个枢纽的安全运行和使用效率泄水建筑物应具有足够的泄流能力，其中线位置及走向应尽量减少对原河道自然情况的破坏，还应注意尽量避免干扰发电站、航运、漂木及水产养殖等的正常运用3.水电站建筑物不同的电站型式有不同的厂房位置，有时即使是同一种电站型式也有不同的厂房位置方案，需要研究各种方案的施工条件、运用条件、经济条件、综合效益等，进行论证和综合比较，优选出最佳的方案4.灌溉和引水建筑物枢纽中灌溉和引水建筑物的取水口应位于灌溉或用水地区的同一侧，其高程通过水力计算确定并取决于灌区或用水地区高程。取水口在布置上要求不被泥沙淤塞和漂浮物堵塞5.过坝建筑物过坝建筑物包括通航建筑物、过木建筑物和过鱼建筑物。在枢纽布置时应对这些建筑物与其它水工建筑物的相对位置进行充分的研究，避免相互干扰第四节水利水电工程施工水利水电施工：将设计转化为实体主要特点：1.工程量大，工种繁多，为了及早发挥工程效益，常常要求缩短工期尽快竣工，因此需要大批劳动力和配备大量施工机械，需要组织一支强大的技术熟练的专业队伍，才能及时完成2.工程地处河谷野外，受自然条件(水流、气温、雨雪等)的影响很大，施工方法和施工组织管理都要适应自然条件的变化3.在河床上修建水工建筑物，要采取施工导流、基坑排水和度汛等措施4.水利水电工程施工质量如何，将可能影响到国民经济的其它部门的利益及上、下游地区的人民生命和财产的安全，因此，水利水电工程施工必须确保施工质量一、施工导流（一）施工导流的概念在河流上修建水利水电工程时，为了使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水建筑物往下游宣泄施工导流情况复杂，影响因素多，且直接关系到整个工程的施工进度及完工日期、施工方法、施工场地布置和工程造价，有时甚至影响到水工建筑物的型式选择和布置（二）施工导流的基本方法1.分段围堰法导流（河床内导流）水流通过被束窄的河床、坝体底孔、缺口或涵管等往下游宣泄所谓分段，就是从空间上用围堰将建筑物分成若干段进行施工。所谓分期，就是从时间上将导流分为若干时期2.全段围堰法导流（河床外导流）水流通过河床外的临时或永久的隧洞、明渠等往下游宣泄（三）围堰围堰本身常在流水中建造水利水电工程施工中经常采用的围堰有土石围堰、竹笼围堰、木笼围堰、钢板桩围堰及混凝土围堰等(2)造价便宜，构造简单，便于修建、维护和拆除(3)围堰的布置应力求使水流平顺，不发生严重的局部冲刷(4)围堰接头和岸边连接要安全可靠围堰必须满足下述基本要求：(1)具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和一定的强度（四）导流设计流量的确定1.导流标准导流标准即选择导流设计流量的标准当前施工期洪水的计算是根据数理统计，将洪水作为随机事件，以几率形式预估可能发生的情势，然后根据主要的永久性建筑物的级别，选定某一洪水重现期作为导流标准2.导流时段的划分导流时段就是按照导流程序划分的各施工阶段的延续时间合理划分导流时段，明确不同时段导流建筑物的工作条件，是既经济又安全地完成导流任务的基本要求导流时段的划分与河流的水文特征、水工建筑物的型式、导流方案、施工进度等有关（五）导流方案的选择一个水利水电枢纽工程的施工，往往而是几种导流方法组合起来配合使用，以取得最佳的技术经济效果。这种不同导流方法和不同导流时段的组合，通常称为导流方案一个合理的导流方案，必须在周密地研究各种影响因素的基础上，拟定几个可能的方案，进行技术经济比较，从中选择技术经济指标优越的方案选择导流方案时应考虑的主要因素有：(1)河流的水文条件(2)坝区附近的地形条件(3)河流两岸及河床的地质条件及水文地质条件(4)水工建筑物的型式及其布置(5)施工期间河流的综合利用(6)施工进度、施工方法及施工场地布置二、截流截流是水利水电工程施工中的关键环节，它的成败影响整个工程的顺利进行截流的基本方法有立堵法和平堵法两种1.立堵法截流立堵法截流是将截流材料从龙口两端向中间或从龙口一端向另一端抛投进占，逐渐束窄龙口，直至截断河床水流2.平堵法截流平堵法截流需先在龙口架设浮桥或栈桥，用自卸汽车在沿龙口的浮桥或栈桥上逐层抛填截流材料，使戗堤均匀上升，直至高出水面截流材料的选择，主要取决于截流时可能发生的流速及工地开挖、起重、运输设备的能力，一般应尽可能就地取材龙口断流后，应立即沿堆石体上游面铺设反滤层和防渗材料，截断渗流，即所谓“闭气”并且截流日期应选在枯水季节三、基坑排水基坑排水包括初期排水和经常性排水初期排水采用水泵抽排经常性排水是在基坑内布置排水系统，包括排水沟、集水井和水泵站，水经排水沟流人集水井，在井边设置水泵站，将水从集水井中抽出排走；经常性排水的另外一种措施是采用人工降低地下水位的方法四、主要建筑物的施工（一）土石坝施工土石坝施工干填碾压水中填土水利冲填定向爆破修筑准备作业基本作业辅助作业附加作业五、施工组织与计划（一）施工组织设计施工组织设计是研究工程施工条件、选择施工方案、指导和组织施工的技术经济文件施工组织设计的任务是从施工角度对坝址、坝型及枢纽布置进行方案比较；选定施工方案并拟定施工方法、施工程序及施工进度计划；计算工程量及相应的建筑材料、施工设备、劳动力及工程投资；根据施工现场的地形地貌、枢纽布置和各种临时设施布置的要求，进行施工总体布置作好施工组织设计，应遵循以下基本原则：①遵循基建程序，使施工组织设计符合基建程序要求。争取提前完工，尽早发挥工程效益②降低成本，提高经济效益③根据需要和可能，争取机械化施工，以提高劳动生产率④组织平行流水作业，尽量均衡生产，争取全年施工⑤总结推广最新技术和先进经验⑥制定技术措施和组织措施，确保施工质量和施工安全⑦充分掌握自然条件，特别是水文条件，切实安排好施工进度，尽量利用枯水季节施工，并注意作好冬季、夏季、雨季的施工组织工作（二）施工季度计划规定了工程施工的顺序和速度编制施工进度计划的目的，首先在于确保工程进度，其次是达到综合经济效益最好的目的施工进度计划的类型主要有总进度计划和单项工程进度计划两种施工进度计划通常用进度计划表，说明书和附表等形式表示（三）施工总体布置施工总体布置，就是根据施工场区的地形地貌、枢纽布置和各项临时施工设施布置的要求，研究解决施工场地的分期分区规划，对施工期间所需的交通运输设施、辅助企业、仓库、房屋、动力、给水排水管线以及其它施工设