大学课程《水利工程概论》教学PPT课件：第8章 水利工程施工

水利工程概论 水利工程概论 主讲人：XXX 教 授 专业带头人 高级工程师 一级建造师 土木工程师向家坝溪洛渡三 峡共76页 第1页 第二章 水利工程的基础知识 第五章 取水建筑物 第六章 灌溉排水工程v本教材共有9个教学章：第四章 泄水建筑物 第七章 治河防洪工程 第三章 挡水建筑物 第一章 绪 论 第八章 水利工程施工 第九章 水利工程管理水利工程概论第八章 水利工程施工第八章 水利工程施工学习单元知识目标能力目标素质目标8.1 了解水利工程施工的特点和内容；具备独立思考、有效沟通与团队合作的能力；了解与本课程有关的时事议题，了解工程技术对环境、社会及全球的影响，了解本行业技术革新的信息；按时到课，遵守纪律，回答问题；认真完成练习布置任务，按时上交作业；养成科学严谨、实事求是的学习精神，具备一定的国际观及服务社会的信念与态度。8.2 掌握施工导流的方式，截流的过程；能够根据不同情况选用合适的导流、截流方案；8.3 了解土方及地下工程的开挖方法，常用的开挖机械种类；掌握土方压实的方法；掌握钢筋的加工方式，重点掌握混凝土浇筑的工艺流程。能结合工程具体情况选择土石方工程、地下工程、钢筋混凝土工程的施工方法。8.4 了解水利工程施工组织的作用、分类，掌握施工进度计划的编制，学会编制施工方案。初步掌握施工方案的编制方法。共76页 第2页水利工程概论第一节 水利工程施工的特点和内容第一节 水利工程施工的特点和内容共76页 第3页水利工程概论一、水利工程施工的特点 水利工程施工受自然条件的影响较大，涉及专业工种较多，施工组织和管理比较复杂。一般具有以下特点。（1）受水流影响较大；（2）受地形地质及水文地质条件影响较大；（3）受水文气象条件影响较大；（4）质量安全问题突出；（5）施工安全隐患多；（6）施工组织复杂；（7）临时辅助设施多；（8）涉及利益广。共76页 第4页水利工程概论第一节 水利工程施工的特点和内容二、水利工程施工的内容二、水利工程施工的内容 （1）施工准备工程：技术准备、组织准备、物质准备、现场准备、场外准备；（2）施工导流工程；（3）地基处理；（4）土石方施工；（5）混凝土施工。包括混凝土原材料制备、储存，混凝土制备、运输、浇筑、养护，模板制作、安装，钢筋加工、安装，埋设件加工、安装等；（6）金属结构安装；（7）水电站机电设备安装；（8）施工机械配备；（9）施工管理。包括施工组织、监督、协调、指挥和控制。按专业划分为计划、技术、质量、安全、供应、劳资、机械、财物等管理工作。共76页 第5页水利工程概论第二节 施工导流与截流第二节第二节 施工导流与截流施工导流与截流 一、施工导流一、施工导流 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施工，需要用围堰围护基坑，并将河水引向预定的泄水通道往下游宣泄，这就是施工导流。广义上说施工导流工程可概括为采取“导、截、拦、蓄、泄”等工程措施，解决整个施工过程与河道水流蓄泄之间的矛盾，避免水流对建筑物造成不利影响。导流方式大体分两类，一是河床外导流，即用围堰一次性拦断全部河床，将河道水流引向河床外的明渠、隧洞或涵管等建筑物，并导向下游。二是河床内导流，采用分期导流，即将河床分段用围堰挡水，使河道水流分期通过被束窄的河床或坝体底孔、缺口、坝下涵管、厂房等建筑物，并导向下游。共76页 第6页水利工程概论第二节 施工导流与截流三峡水电站导流明渠小浪底水利枢纽导流隧洞共76页 第7页水利工程概论第二节 施工导流与截流 导流方式导流方式 全段围堰法导流全段围堰法导流 全段围堰法导流是指在河床外距主体工程轴线（大坝、水闸等）上下游一定距离各修筑一道拦河围堰，使河道中的水流经河床处修建的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄，待主体工程建成或者接近建成时，再将临时泄水道封堵或者将永久泄水建筑物的闸门关闭。该方法一般适用于枯水期流量不大，河道狭窄的中小河流，按其导流泄水建筑物的类型可分为：明渠导流、隧洞导流、涵管导流等。明渠导流 明渠导流为在河床一侧设置导流明渠，将河水导向下游的泄水方式，见图8-1。明渠导流方式适用于河流流量较大，河床一侧有较宽台地、垭口或古河道的坝址。后期导流需要时，可在混凝土坝上设置导流底孔或缺口；土石坝可设置泄水孔。共76页 第8页水利工程概论第二节 施工导流与截流 隧洞导流 隧洞导流是在河岸边开挖隧洞，在基坑的上下游修筑围堰，施工期间河道的水流由隧洞下泄，如图8-2。这种导流方式适用于河谷狭窄、两岸地形陡峻、地质条件良好、分期导流和明渠导流均难以采用得山区河流。(a)平面图 (b)剖面图图图8-2 8-2 隧洞导流示意图隧洞导流示意图1-隧洞；2-坝轴线；3-围堰；4-基坑(a)平面图 (b)剖面图图图8-1 8-1 明渠导流示意图明渠导流示意图1-坝轴线；2-上游围堰；3-下游围堰；4-导流明渠共76页 第9页水利工程概论第二节 施工导流与截流 涵管导流 涵管导流是利用埋置在坝下的涵管将河水导向下游的导流方式，见图8-3。这种导流方式在土石坝工程中采用较多。由于涵管的泄水能力较低，所以一般用于流量较小的河流上或只用来担负枯水期的导流任务。(a)平面图 (b)剖面图图图8-3 8-3 涵管导流示意图涵管导流示意图1涵管；2上游围堰；3下游围堰；4-坝体轮廓线共76页 第11页水利工程概论第二节 施工导流与截流 所谓分段，就是将河床围成若干个干地基坑，分段施工。所谓分期，就是从时间上将导流过程分为若干阶段。分段和分期的数量不一定相同，段数越多，施工越复杂，期数越多，工期拖延越长。因此，工程中两段两期导流采用得最多。如图8-5。（a）两期一段围堰 (b)两期两段围堰 (c)两期三段围堰(d)三期三段围堰之一 (e)三期三段围堰之二 (f)三期四段围堰图8-5 导流分期于围堰分段示意图共76页 第12页水利工程概论第二节 施工导流与截流 分期导流按不同时期泄水道的特点又可分为：束窄河床导流和通过永久建筑物导流。束窄河床导流 束窄河床导流通常用于分期导流的前期阶段，特别是一期导流。其泄水道是被围堰束窄后的河床。通过永久建筑物导流 1）永久泄水建筑物导流。修建低水头闸坝枢纽时，一期基坑中通常布置有永久性泄水建筑物，可供二期导流泄水使用。如葛洲坝工程一期基坑中布置有泄水闸和冲沙闸，二期导流时，泄水闸正常导流泄水使用，遇到特大洪水时，冲沙闸也参与二期导流。2）底孔导流。利用设置在混凝土坝体中的永久底孔或临时底孔作为泄水通道，是二期导流经常采用的方法。采用一次拦断法修建混凝土坝时，其后期导流也常利用底孔导流，图8-6。共76页 第13页水利工程概论第二节 施工导流与截流（a）二期施工时下游立视图 (b)底孔纵断面(c)底孔水平剖面图图8-6 8-6 底孔导流示意图底孔导流示意图1.二期修建坝体；2.底孔；3.二期纵向围堰；4.封闭闸门门槽；5.中间墩；6.出口封闭门槽；7.已浇注的混凝土坝体共76页 第14页水利工程概论第二节 施工导流与截流 3）缺口导流。在汛期，河水出现暴涨暴落。对于混凝土坝，当导流建筑物不足以宣泄全部流量时，为了不影响坝体施工进度，使坝体的非缺口部分在涨水时仍可能继续施工，可以在未建成的坝体上预留临时缺口措施，图8-7，以便配合导流建筑物宣泄汛期洪峰流量，待洪峰过后，上游水位回落，再继续修筑缺口。通常，缺口需与底孔或其他泄水建筑物联合工作，不作为一种单独的导流方法，否则，缺口处的坝体将无法继续升高。图图8-7 8-7 坝体缺口过水坝体缺口过水1-过水缺口；2-导流隧洞；3-坝体；4-坝顶共76页 第15页水利工程概论第二节 施工导流与截流 4）梳齿孔导流。如图8-8，主要用于低水头闸坝枢纽。这种方法和底孔及缺口导流相比，区别在于完建阶段的施工方法不同。梳齿孔是主要泄水道，在完建阶段，只能使梳齿孔按一定顺序轮流过水，并轮流在闸门掩护下浇筑孔口间的混凝土。图图8-8 8-8 梳齿孔导流示意图梳齿孔导流示意图(a)修建阶段第一期；(b)修建阶段第二期；(c)完建阶段1-围堰；2闸墩；3梳齿孔；4坝体；5闸门共76页 第16页水利工程概论第二节 施工导流与截流二、截流二、截流 当导流泄水建筑建成后，应抓住有利时机，迅速截断原河床水流，迫使河水经完建的导流泄水建筑物下泄，然后在河床中全面展开主体建筑物的施工，这就是截流工程。分段围堰法和全段围堰法截流过程如图8-9。(a)分段围堰截流过程 (b)全段围堰截流过程图图8-98-9截流过程示意图截流过程示意图1大坝基坑；2上游围堰；3下游围堰；4戗堤；5底孔;6已交混凝土坝体；7二期纵向围堰；8一期围堰的残留部分；9龙口；10导流隧洞进口；11导流隧洞出口共76页 第17页水利工程概论第二节 施工导流与截流 截流工程的主要过程就是戗堤进占、龙口裹头及护底、合龙、闭气和加高培厚围堰等四项工作。截流工程是整个水利枢纽施工的关键，它的成败直接影响工程进度。截流工程的难易程度取决于：河道流量、泄水条件；龙口的落差、流速、地形地质条件；材料供应情况及施工方法、施工设备等因素。三峡水电站导流明渠分段围堰法截流共76页 第18页水利工程概论第二节 施工导流与截流 截流方式截流方式 截流按不同的合龙方法可分为：平堵、立堵、混合堵三种方法。平堵 平堵截流是指沿戗堤轴线，在龙口处设置浮桥或栈桥，或利用跨河设备如缆机等，沿龙口全线均匀地抛筑戗堤，逐层上升，直至戗堤最后露出水面，河床断流，如图8-10。由于平堵截流过程中龙口宽度未缩窄，故单宽流量在戗堤升高过程中逐步减小，可以减小对龙口基床的冲刷，所以特别适用于易冲刷的地基上截流。此方式由于抛投强度大，对机械化施工有利，但在深水高速的情况下，架设浮桥、栈桥比较困难，而且有碍通航，因此限制了它的采用。图图8-10 8-10 平堵法截流示意图平堵法截流示意图共76页 第19页水利工程概论第二节 施工导流与截流 2.立堵 立堵截流是指利用自卸汽车配合推土机等机械设备，由河床一岸向另一岸，或由两岸向河床中间抛投各种物料形成戗堤，逐步进占束窄龙口，直至合龙截断水流，如图8-11。由于抛投进占在戗堤顶面的干地进行，有利于采取适宜的抛投技术。但龙口单宽流量随龙口缩窄而增大，流速也相应增高，直至最后接近合龙时方急剧下降，故水力学条件比平堵截流差。另外，由于端部进占，工作面相对较小，故施工强度受到限制。但是立堵法无需架设浮桥或栈桥，简化了截流准备工作，因而赢得时间，节约投资。(a)双戗进占 （b）单戗进占图图8-118-11立堵法戡流立堵法戡流1-戗堤,2-龙口共76页 第20页水利工程概论第二节 施工导流与截流 3混合堵 采用立堵结合平堵的方法。有先平堵后立堵和先立堵后平堵两种。用得比较多的是首先从龙口两端下料，保护戗堤头部，同时进行护底工程并抬高龙口底槛到一定高程，最后用立堵截断河流。平堵可以采用船抛，然后用汽车立堵截流。共76页 第21页水利工程概论第二节 施工导流与截流二、截流材料种类二、截流材料种类 截流抛投材料主要有块石、石串、装石竹笼、帚捆、柴捆、土袋等，当截流水力条件较差时，还须采用人工块体，一般有四面体、六面体、四脚体及钢筋混凝土构件等(图8-12)。图图8-12 8-12 截流抛投材料截流抛投材料(a)块石；(b)混凝土六面体；(c)混凝土四面体(d)钢筋混凝土构架；(e)钢构架；(f)装配或钢筋混凝土构架；(h)柳石枕；（h）填石铅丝笼；(i)填石竹茏共76页 第22页水利工程概论第三节 水利工程施工技术第三节第三节 水利工程施工技术水利工程施工技术一、土方工程施工一、土方工程施工 土方工程的基本施工过程是开挖、运输和填筑，根据实际情况采用人工、机械、爆破或水力冲填等方法施工。小浪底坝体机械填筑石方爆破作业共76页 第23页水利工程概论第三节 水利工程施工技术 土的工程分级土的工程分级 从广义的角度而言，土包括土质土和岩石两大类。由于开挖的难易程度不同，水利水电工程中沿用十六级分类法，通常把I-IV级叫土，V级以上的叫岩石。同一级土中各类土壤的特征有着很大的差异，故开挖方法也不尽相同。实际