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某水库工程施工组织设计方案.doc

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水库 工程施工 组织设计 方案
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目 录第一章 导流洞的水力算…………………………………………………………………………2第一节 洞身水力计算…………………………………………………………………………4第二节 上、下游水位计算……………………………………………………………………...5第三节 进口过流流量校核……………………………………………………………………...5第二章 围堰的水力计算 ................................................................................................................8第一节 下游围堰 .........................................................................................................................8第二节 上游围堰 .........................................................................................................................9第三章 隧洞内力及配筋计算 ......................................................................................................12第一节 山岩压力计算………………………………………………………………………...第二节 隧洞内力及配筋 ...........................................................................................................13第四章 调洪演算 ..........................................................................................................................12第一节 调洪演算的基本原理 ...................................................................................................12第二节 调洪演算方法及计算 ...................................................................................................12第三节 坝顶高程的复核计算 ...................................................................................................13第 一 章 导 流 洞 的 水 力 计 算第一节 洞身水力计算(1) 、导流标准某水库工程是以供水为主兼顾农田灌溉和环境用水的综合利用工程,按《水利水电工程等级划分及洪水标准》 (SL252—2000)的规定,按供水规模应为Ⅳ等工程,根据水库总库容为 532 万 m3,应属Ⅳ等工程,其主要建筑物大坝、溢洪道、取水口及输水洞为 4 级建筑物,根据颁部规范 SDJ338---89的规定,相应的临时建筑物为五级建筑物,考虑到该工程规模较小,选取设频率 P=20%,相应流量 18m3/s。(2) 、洞身水力计算从导流的布置情况来看,在枯水期一般设为无压隧洞,但为了考虑洪水期度汛时的过流能力,故采用纵坡 i=1.5/100;经过多方案的比较,采用 i=1.5/100 比较合理,经济。导流隧洞按明渠均匀流设计,由明渠均匀流的流量公式:Q=AC(Ri) 1/2=K i1/2式中 Q——设计流量(m 3/s)A——洞身过水断面面积(m 2)R——水力半径(m) ,R=A/X,X 为过水断面湿周;C——谢才系数(m 1/2/s) ,其值按曼宁公式计算,C=R 1/6 /n,n 为糙率。为了考虑在第一个洪水期的泄洪,假设隧洞洞身的断面尺寸如下图所示:洞宽 b=3.8 m ,H=4.3 m 。流量模数:K=ACR 1/2=Q/i1/2则 K=18/(1.5/100)1/2=146.97 m3/s 糙率 n 值表衬 砌 材 料 n现浇混凝土衬砌 0.014预制装配式混凝土衬砌 0.017浆砌石衬砌 0.017经过修整的不衬砌断面 0.03~0.035未经过修整的不衬砌断面 0.04~0.045由《施工组织设计规范》 ,对现浇砼衬砌,n=0.014 则b2.67/nK=3.82.67/(0.014 ×146.97)=17.20采用高等教育出版社《水力学》上册附图Ⅱ,由 b2.67/nK 与 h0/b 的关系曲线,当 b2.67/nK=17.2 时,在 m=0.0 的曲线上查得 h0/b=0.211,故导流洞中的实际水深为 h0=0.211×3.8=0.802m 根据假设的隧洞断面图与洞身水力计算结果,圆拱直墙式断面尺寸为:洞宽b =3.8 m ;直墙高 3.197m;圆拱半径 r=2.194m;洞内水深 h=0.802m;水面以上净空高度 3.498m。净空面积=A 总-A=3.8×2.1+2×1.9×1.097×1/2+(120 0×3.14×1.92)/3600-3.8×0.802=12.05 (m 2)则 ΔA/ A=(12.05/15.1)×100%=79.81%故净空高度及净空面积均符合明渠规范要求,并且实际过水断面形状上为矩形,故假设隧洞为明渠是正确的。当 Q=18.0m3/s 时的相应临界水深 hk及临界坡 ik, =[ΑQ2/( gb2)]1/3hk=[1×182/(9.8×3.82)]1/3=1.32 m, h0=0.802 m,由 h0<h k时、Fr>1为急流 。临界断面面积 Ak=bhk=3.8 ×1.32=5.016 m2临界过水宽度 Bk=b=3.8 m临界湿周 Xk=b+2h k=3.8+2×1.32=6.44 m临界水力半径 Rk=Ak/Xk=5.016/6.44=0.78 m临界谢才系数 Ck=RK/6 1/n=0.781/6×1/0.014=68.52 则临界纵坡 ik=gXk/(αCk2 Bk)=9.8×6.44/(1×68.52 2×3.8)=0.0036由 ik=0.35%<i=1.5%,所以为陡坡。第二节 上、下游水位计算1) 、 下游水位由基本资料—岔河水库坝下水位流量关系曲线可知,当流量 Q=18m3/s 时相对应的水位为 1423.01m,故下游水位为 1423.01m ,下游设计洪水静水位为:1423.01 m。2) 、上游水位由 ik=0. 35%<i=1.5%,隧洞长 L=184. 79m,取隧洞进口底板高程为:1426m,则隧洞出口高程为:1426-Li=1426-184. 79×1.5/100=1423.30 m因隧洞出口底板高程与下游水位高程之差大于零,即 1423.15-1423.01=0.14>0。故泄流量为自由出流。采用中国城市出版社《施工组织设计与施工规范实用全书》上册,泄流量按短管自由出流,即按非淹没堰流计算。非淹没堰流公式 Q=mBK2g1/2H02/3m——流量系数H0——计入行近流速的上游水头Bk————临界水深下的平均过水宽度H0=(Q2/2gm2Bk2)1/3=[182/(2×9.8×0.32×3.82)]1/3=2.33m则上游水位:1424.38+2.33+△Z=1424.38+2.38+1.62=1428.38 m △Z 为河底高程与进口底板之差。故上游设计洪水静水位为:1428.38m。第三节 进口过流流量校核采用中国城市出版社《施工组织设计与施工规范实用全书》上册以及SL297—2002 水工隧洞设计规范,进口过流流量按宽顶堰公式计算:Q=σSε1mnb’(2g)1/2H03/2式中m——流量系数m=0.32+0.01×(3-P 1/H)/(0.46+0.75×P 1/H)=0.32+0.01×(3-1.63/2.38)/(0.46+0.75×1.63/2.38 )=0.34σS——淹没系数,自由出流时,σ S=1ε1——侧收缩系数ε1=1-[α 0/(0.2+p1/H)3](b/B ) 4(1-b/B)=1―[0.19/(0.2+1.63/2.38) 3](3.7/4.22)4(1―3.7/4.22)=0.98故 Q=1×0.98×0.34×1×3.7×(2×9.8) 1/2×2.383/2=20.00m3/s>18m 3/s 所以满足要求。第 二 章 围 堰 的 水 力 计 算第一节 下游围堰计算考虑到下游围堰挡水保证基坑干地施工,且该工程规模较小,导流期间不允许基坑淹没,故下游围堰设计成不过水围堰。查围堰设计规范 DL/T 5087—1999,围堰断面设计要求表 7.1.1,不过水围堰堰顶安全超高下限值,对于Ⅳ-Ⅴ级土石围堰,δ=0.5m。表 2—1 不过水围堰堰顶安全超高下限值围堰级别围堰 形式 Ⅲ Ⅳ土石围堰 0.7 0.5砼围堰 0.4 0..3土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的超高值:斜墙式防渗体为0.8~0.6m;心墙式防渗体为 0.6~0.3m。取防渗体超高值为 0.3m。根据规范规定:无行车要求的堰顶宽度,当堰高在 6~10m 时,堰顶宽度取 3~4m,当堰高>10m 时堰顶宽度取 5m。该工程围堰考虑工程自卸汽车运输土石料与推土机工作等因素,堰顶宽为 4.5~5m,取堰顶宽为 4.5m。围堰采用塑性心墙围堰,填筑时做成梯形断面,坡度为 1:0.2~1:0.6 的陡坡。心墙的断面是梯形的,上部厚度不小于 0.8~1.0m,下部厚度不小于 1/10 水头,且不能少于 3m。由资料可知,河床的覆盖层厚度取 1.5m。查坝址处水位流量关系曲线得:当 Q=18m3/s 时,其相应的水位高程为 1423.01m,则下游围堰的堰顶高程为:Hd=hd+ha+δhd------下游水位高程ha------波浪爬高(此处忽略不计)δ------安全超高 ,按表 2—1 选用 心墙式防渗体为 0.6~0.3m,即取 0.3m,则顶部高程为 1423.31m。则下游围堰的堰顶高程 :H d=1423.01+0.5=1423.51m下游围堰高度为:h=H d-1419.34=1423.51-1419.34=4.17 m注:1419.34m 为下游围堰的河底高程。下游围堰的底宽计算:B= 2×4.17+4.5+1.5×4.17=19.095 m下游围堰心墙底宽计算: B=2×0.3×4.45+2=4.66 m第二节 上游围堰计算考虑到上游围堰挡水保证基坑干地施工,且该工程规模较小,导流期间不允许基坑淹没,故上游围堰设计成不过水围堰。查围堰设计规范 DL/T 5087—1999,围堰断面设计要求表 7.1.1,不过水围堰堰顶安全超高下限值,对于Ⅳ-Ⅴ级土石围堰,δ=0.5m。不过水围堰堰顶安全超高下限值围堰级别围堰 形式 Ⅲ Ⅳ土石围堰 0.7 0.5砼围堰 0.4 0..3土石围堰防渗体顶部在设计洪水静水位以上的超高值:斜墙式防渗体为0.8~0.6m;心墙式防渗体为 0.6~0.3m。取防渗体超高值为 0.3m。根据施工组织设计规范规定:无行车要求的堰顶宽度,当堰高在 6~10m时,堰顶宽度取 3~4m,当堰高>10m 时堰顶宽度取 5m,本工程考虑到自卸汽车运输土石料与推土机工作等因素,堰顶宽为 4.5~5m,堰顶宽取 4.5m。取下游面坡度为 1:2.0,上游面坡度为 1:1.5;围堰心墙的断面是梯形,上部厚度不小于 0.8~1.0m,或由施工要求决定,下部厚度不小于 1/10 水头,且不小于 3m。塑性心墙围堰心墙围堰用的粘土及粘壤土,或砂和粘土按比例配合的土料,填筑时做成梯形断面,坡度为 1:0.2~1 :0.6 的陡坡。因此,本工程的心墙顶宽取为 1.5m,两边的坡度取为 1:0.3。由资料可知,河床的覆盖层厚度取 1.5m。由上游水位计算可知,导流隧洞进口底板高程为 1426.00m,按规范要求,
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