松涛水利工程施工计算书

毕业设计。松涛水利枢纽施工设计1第一章施工导流部分第一节、导流建筑物的尺寸计算一．堰高与导流隧洞洞径的估算设堰高为31米，不考虑围堰超高堰前水位为441米，相应形成库容为0..96亿立方米。设洪水历时3天，则围堰形成的库容起调蓄作用削减洪峰量为Qｍａｘ＝24360031096.08＝370ｍ3/s对应隧洞下泄量为Q泄＝3710-370＝3340ｍ3/s。对应下游最高水位为424.3m,上下游水位差为Z＝16.7m.设隧洞尺寸为：12×14m2,断面形式为城门洞形，外层采用100cm厚的混凝土衬砌顶拱圆心角为180度。设糙率为n＝0.013过水断面面积w＝12×14+3.14×62×0.5＝2245m2湿周为x=12+14×2+3.14×12×0.5=58.8m水力半径为R＝xw＝5.585.224＝3.8谢才系数C＝611Rn＝618.3013.01＝123.3洞内水流平均速度v=WQ=5.2243340=14.9m/s当洞内水流保持14.9m/s流速时要求水力底坡为i=v2/c22g=0.38%要求进口处水头H1=v2/22g=13.7m毕业设计。松涛水利枢纽施工设计2式中－流速系数取0.9摩阻损失H2=il＝0.38％×600＝2.38m所要求总水头为H=H1+H2=16.0m与前面设计计算水头16.7m相差7.160.167.164.2％5%与基本假定相符。有压隧洞过水能力Q=uwgH2取隧洞损失1＝0.1门槽处水头损失2＝0.2拐弯处水头损失3＝0.09所以＝1+2+3=0.39沿阻系数：＝R4223.1231088cg0.53％所以＝0.005321.03.34600隧洞的流量系数为：u=79.011当水头为：21.5m时对应隧洞泄流两为Q泄＝0.79×224.5×7.16102＝3241.3m3/s与假定流量3340m3/s的偏差为：333403.32413340％5%满足设计要求由上面计算得上游堰高31m，堰顶高程441m，下游堰高成顶高程424.3m，下游堰高14.3m，取14.5m，相应堰顶高程为424.5m。因此采用12×14m2城门洞形隧洞，长为600m。毕业设计。松涛水利枢纽施工设计3第二节、隧洞导流水力计算经分析比较后，最终选用导流方案为：过水围堰＋一条导流隧洞，对应隧洞尺寸为12×14m2设隧洞的进口高程为413m，隧洞进口采用垂直八字形翼墙（＝20度），隧洞衬砌采用100cm厚的混凝土。一、判断流态1.压流下游临界水深pc＝dHu式中pc－取经验值1.15Hu－临界水深md－身高度m所以Hu＝pc×d＝1.15×14＝16.1m2.有压流临界水深pc＝dHFc式中pc－取经验值1.5HFc－临界水深md－洞身高度m所以HFC=pc×d＝1.5×14＝21m二、隧洞泄流量计算1、明流公式Q=mBK02Hg23式中m－流量系数取（0.32－0.35）取0.33Bk－断面宽度12m毕业设计。松涛水利枢纽施工设计4H0；－堰前水头m2、有压流公式Q=Ad02gZ式中－流量系数取0.74Ad－管道出口面积224.5m2Z0－计入行进流速水头的上下游水位差m3、假定不同水头，计算隧洞的泄流流量（见表1-1）表1-1上游水位流态流量上下游水位差流态流量416明流9212有压流2574418198142780420328162972422478183152424646203322426830243640第三节、水库调洪验算本次设计采用半图解法进行水库的调洪计算。由基本资料给出的洪水过程，通过扩大将其典型洪水过程放大。一、辅助曲线计算取计算时段为t＝6h＝21600s。根据泄流曲线列表计算见表1-2和图2-3具体求出（2Qtv）和（2Qtv）毕业设计。松涛水利枢纽施工设计5上游水位m库容千万m3tv泄流量Q2Q2QtV2Qtv4292.09251046.2521.6403.41146.64303.214811142.5571.3909.72052.34344.219441568.6784.31159.72728.34386.027772037.51018.71758.33795.74421046292545.51272.73356.35901.74461255553090154540107100洞内平均流速为：3340/224.5＝14.9m/s20m/s满足设计要求。要求底坡为：i＝Rcv22湿周为：x＝12+12×14+3.14×6＝58.8m水力半径：R＝w/x＝224.5/58.8＝3.8谢才系数：c＝n1D1/6=123.3所以i＝14.92/(123.52×3.8)＝0.38％对应的隧洞高程为：413－600×0.38％＝411m第四节、围堰的高程计算1、计算算公式：ahHH式中：H-------围堰高程mH---------调洪水位mha---------波浪爬高m--------安全超高m2、上游围堰高程的确定：毕业设计。松涛水利枢纽施工设计6H=441+0.5+1.5=443m3、下游围堰高程的确定：H＝H＋＝424.5+0.5＝425m第二章、基坑排水计算在修建水利水电枢纽时，在围堰合龙、闭气后，就要排除基坑的积水和渗水。而过水围堰在每次过水后都要迅速排除基坑内的水，清除基坑内的泥沙，以进行主体工程的施工。基坑排水可分为：基坑的初期排水、施工期间的经常性排水。一、初期排水在截流闭气后抽干基坑内积水，排水量应控制在基坑内的水降落在1.5m以内，以保证围堰稳定，设计时采用0.8m/d，则具体计算如下：初期排水包括基坑内积水和排水过程中围堰渗水。Q＝(3－3)v/T式中V－－基坑的积水体积，地图上测得长约240m，平均宽度为100m，基坑水深8m，故v＝LBH＝240×100×8＝192000m3所需要的时间T＝8/0.8＝10d因此初设排水量为：Q=2.5V/240=2000m3/s二、经常性排水基坑抽干后，由于围堰渗水及各种降雨和各种用水，基坑内必毕业设计。松涛水利枢纽施工设计7须经常排水，保证施工能在干地上进行。具体计算如下：计算公式：Q常＝Qj+Qq＋QF1、降雨量Qj取日最大降雨量q＝71.8mm/dQj=降水深×基坑面积＝71.8m3/s2、围堰渗流量QqQq＝qB式中q――围堰单宽渗流量取3.3×10－4m2/sB――围堰宽度由地形图测出为50mQq＝3.3×10-3×3600×50＝59.4m3/h3、施工用水QF包括岩石冲洗用水和混凝土养护用水混凝土养护用水按6m3计每天养护8次，养护28天，初估月最高混凝土浇筑强度3万m3，则Q养＝24301032810634＝56m3/h初估岩石冲洗用水量为2m3/hQF=56+2=58m3/h总排水量Q=Qj+Qq＋QF=7108+58+5904=189m3/h三、排水设备的选取1、初期排水设备的选择采用10sh－9型水泵扬程大于400m，抽水量q＝500m3/h，水泵数量N＝KQ初/q毕业设计。松涛水利枢纽施工设计8K――扩大系数取1.35N＝1.35×2000/500＝6台需留1台作为事故备用则共需7台10sh－9型水泵。2、经常性排水设备的选择N＝KQ经/500＝1.35×189/500＝1台备用1台，需要2台因为在初期排水时已选用了7台10sh－9型水泵故在此可用初期排水时的水泵不必要另设水泵。四、溢水排水由于过水围堰没年在10月1日到6月30日施工，7、8、9月份时河流水溢过围堰，所以每年必须都排水，即为初期排水，排水量2000m3/h，排水10天，排水量19.2万m3。排水设备采用7台10sh－9型水泵。第三章、截流第一节、截流水力计算截流设计流量为10％频率的月平均流量，11月中旬对应的10%频率的月平均流量为489m3/s，对应河床水位为418.5m，对应的水深为8.3m。一、截流过程中导流隧洞的水位与流量关系曲线计算初步认为截流落差落差不大，隧洞出流为淹没出流，泄流公毕业设计。松涛水利枢纽施工设计9式：为：Q0=232Hgbms式中：m――淹没系数取0.36――侧收缩系数取0.9s――流量系数取0.8b――堰顶宽度取12mH0－－堰前水头m具体计算见下表：H01.223.24.75.2910上游水位414.2415416.2417.7418.3422423Q018.539.379.5141.6164.7374.2439根据以上数据做出隧洞分流曲线（见图2－4）由于Q＝Q0＋Qq查隧洞泄流曲线图可得截流落差△Z＝5.7m截流时上游最高水位423.4m，因此设计戗堤高程为424m，高度14m。截流计算简图如下：毕业设计。松涛水利枢纽施工设计10龙口平均宽度B的计算:B=b＋mH0式中：b――龙口底宽mm――龙口处坡比取1：1H0――龙口处堰顶水头m龙口流量计算：Q＝mB2302Hg式中：B――龙口平均宽度mm――流量系数取0.36H0――龙口上游水头m假定不同的龙口宽度，对应不同的水深，龙口流量Qg见下面几种情况：1）毕业设计。松涛水利枢纽施工设计11表4－1龙口宽HuH0BQB36m410080414412153.6416614329.24201018910.742414221854.42）表4－2龙口宽HuH0BQB26m41100041877207.442099388.84221111642.14241313980.5毕业设计。松涛水利枢纽施工设计123）表4－3龙口宽HuH0BQB21m413.50004162.52.515.84206.56.5173.342410.510.5788.74)毕业设计。松涛水利枢纽施工设计13表4－4龙口宽HuH0BQB16m416000418229.14204451.242266141.142488291.2根据以上数据做出龙口泄水曲线(见图4－5)，据图按立堵法水力计算法，计算截流过程的水力参数如表4－5及图4－6公式：龙口流速V＝BhQ单宽流量q＝Q/B式中：B――平均过水宽度mh――堰前水头m表4－5龙口宽QZhBQq6804.72.32.3153581004.4331133101104.13.73.48.732161653.26.76.7425211802.67.27.33.424.6毕业设计。松涛水利枢纽施工设计14第二节、截流工程量及施工机械一、戗堤工程量计算在合龙时段龙口宽度为301m，戗堤顶宽12m，顶高程424m，戗堤高14m，上下游边坡取1：1.5，龙口处取1：1，其断面如图4－7戗堤面积：n＝0.5(m1+m2)H2+Ah式中：m1、m2――上下边坡比a――戗堤顶宽12m故n＝0.5(1.5+1.5)(424－410)[phone])=426m2截流材料工程量：w＝Bn毕业设计。松涛水利枢纽施工设计15式中：B――龙口平均宽度取16mn――龙口断面面积故w＝16×462＝7392m3二．抛投强度与机械设备1、平均抛投强度R＝w/T式中：T――截流历时，初估为5小时故R＝7392/5＝1472.4m3/h2、最大抛投强度Rmax＝KR式中：k为不均匀系数，对于中小型工程取1.35故Rmax＝1.35×1472.4＝1988m3/h3、施工机械的选择选用的截流机械设备主要有：自卸汽车、挖掘机、推土机。后期抛投方式采用上游抛投法。1）自卸汽车的台班产量P＝8Ktt60v式中：P――台班产量m3/台班别为装料、卸料、运行时间，分别取3min、3min、8min故t＝3+3+8＝14min所以P＝8×0.75×60/14×13.9＝357m3/台班2）自卸汽车数量的确定n＝k1Rmax/P式中k1――备用系数取1.3毕业设计。松涛水利枢纽施工设计16所以n＝1.3×1988/857＝8（辆）3）挖掘机数量根据《设计手册》规定，配套挖掘机需要正铲斗容量为4的挖掘机3台第三节立堵截流材料的确定截流材料重量小，流失多；