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第二部分常见水利工程施工技术[汇编].pdf
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第二部分常见水利工程施工技术[汇编].pdf
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第二部分 常见水利工程施工技术
第一章 水工建筑物类型组成
第一节 水利工程及水工建筑物等级划分
( 一) 水利工程等级划分
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》 (SL 252 —2000)的规定,水利水电工程根据
其工程规模、效益以及在国民经济中的重要性,划分为 I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 V 五等,适用于不
同地区、不同条件下建设的防洪、灌溉、发电、供水和治涝等水利水电工程,见表 2.1.1.1
水利水电工程分等指标 表 2.1.1
工
程
等
别
工程规模
水库总库容
(10
8
m
3
)
防 洪 治涝 灌溉 供水 发电
保护城镇
及工矿企
业的重要性
保护农田
(10
4
亩)
治涝面积
(10
4
亩)
灌溉面积
(10
4
亩)
供水对象
重要性
装机容量
(10
4
kW)
工 大(1) 型 ≥10 特别重要 ≥500 ≥ 200 ≥150 特别重要 ≥ 120
Ⅱ 大(2) 型 10~1.0 重 要 500~100 200~60 150~50 重 要 120~30
Ⅲ 中型 1.0 ~0.10 中 等 100~30 60~15 50~5 中 等 30~5
Ⅳ 小(1) 型 0.1 ~0.01 一 般 30~5 15~3 5~0.5 一 般 5~ 1
V 小(2) 型 0.Ol ~0.001 <5 <3 <0.5 <1
对于综合利用的水利水电工程,当按各分项利用项目的分等指标确定的等别不同时,
其工程等别应按其中的最高等别确定。
(二)水工建筑物的级别划分
水利水电工程中水工建筑物的级别, 反映了工程对水工建筑物的技术要求和安全要求。
应根据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定。
1.永久性水工建筑物级别
水利水电工程的永久性水工建筑物的级别应根据建筑物所在工程的等别,以及建筑物
的重要性确定为五级,分别为 1、2、3、4、5 级,见表 2.1.2。
永久性水工建筑物级别 表 2.1.2
工程等别 主要建筑物 次要建筑物 工程等别 主要建筑物 次要建筑物
I 1 3 Ⅳ 4 5
Ⅱ 2 3 V 5 5
Ⅲ 3 4
堤防工程的级别应按照《堤防工程设计规范》 (GB 50286— 98)确定。堤防工程的防洪
标准主要由防洪对象的防洪要求而定。 堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定, 见表
2.1.1.3。
堤防工程的级别 表2. 1.3
防洪标准
(重现期,年)
≥100 <100, 且≥ 50 <50, 且≥ 30 <30, 且≥ 20 <20, 且≥ 10
堤防工程的级别
l 2 3 4 5
穿堤水工建筑物的级别, 按所在堤防工程的级别和与建筑物规模相应的级别中的最高级
别确定。
2. 临时性水工建筑物级别
对于临时性水工建筑物的级别,按表 2.1. 4确定。对于同时分属于不同级别的临时性水
工建筑物,其级别应按照其中最高级别确定。但对于 3级临时性水工建筑物,符合该级别规
定的指标不得少于两项。
临时性水工建筑物级别 表2.1.4
级别 保护对象 失事后果
使用年限
(年)
临时性水工建筑物规模
高度 (m) 库容( 10
8
m
3
)
3
有特殊要求的 1
级永久性水工建
筑物
淹没重要城镇、 工矿企业、 交通干
线或推迟总工期及第一台(批)
机组发电,造成重大灾害和损失
>3 >50 >1.0
4
1、2 级永久性水
工建筑物
淹没一般城镇、 工矿企业、 交通干
线或影响总工期及第一台(批)
机组发电,造成较大经济损失
3~ 1.5 50~15 1. 0 ~0.1
5
3、4强永久性水
工建筑物
淹没基坑,但对总工期及第一台
(批)机组发电影响不大,经济
损失较小
<1.5 <15 <0.1
第二节 堤防的构造及作用
土质堤防的构造与作用和土石坝类似, 基本剖面是梯形, 包括坝顶、 防渗体、 护坡、坝坡
排水及坝体排水、地基处理等构造。
堤高超过 6m 的背水坡应设戗台,宽度不宜小于 1.5m;风浪大的海堤、湖堤临水侧宜
设置消浪平谷:其宽度可为波高的 1~ 2 倍,但不宜小于 3m。
城市、工矿区等修建土堤受限制的地段, 宜采用浆砌石、 混凝土或钢筋混凝土结构的防洪
墙,它们与重力坝的构造相似。
第三节 水闸的组成及作用
一、水闸的分类
1.按水闸所承担的任务可分为进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡水闸等。
2.按闸室结构形式可分为开敞式水闸和涵洞式水闸。
(1)开敞式水闸:闸室上面是露天的,上面没有填土,如图 2.3.1 所示。当引(泄)水
流量较大、梁堤不高时,常采用开敞式水闸。
(2)涵洞时水闸:主要建在梁堤较高、引水流量较小的梁堤之下,闸室后有洞身段,
洞身上面填土。根据水利条件的不同,涵洞式可分为有压和无压两种。
二、水闸的组成部分及其作用
水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成,如图 2.3.1 所示。
(一)闸室
闸室是水闸的主体,起挡水和调节水流的作用。它包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作
桥和交通桥等。
1.底板。底板按结构形式,可分为平底板、低堰底板和反拱底板;工程中用得最多的
是平底板。根据底板与闸墩的连接方式不同,平底板可分为整体式和分离式两种。
(1)整体式底板。底板与闸墩连成整体。作用是将上部结构重量及荷载传给地基,并
有防冲及防渗作用。底板厚度必须满足强度和刚度要求,可取为 1/5~ 1/7 倍闸孔净宽,但
不宜小于 0. 5~0. 7m。整体式平底板抗震性能较好。 中等密实以下的地基或地震区适宜采用
整体式底板。
对多孔水闸, 为适应地基不均匀沉降和减小底板内的温度应力, 需要沿水流方向设变形
缝(温度沉降缝)将闸室分成若干段,每个闸段一般不超过 20m。
(2)分离式底板。闸孔中间的底板与闸墩下的底板之间用沉降缝分开,称为分离式底板。
分离式闸墩底板基底压力较大,一般宜建在中等密实以上的地基上。
2.闸墩。闸墩的作用主要是分隔闸孔,支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。
闸墩多用 C15~ C30 的混凝土浇筑, 小型水闸可用浆砌块石砌筑, 但门槽部位需用混凝
土浇筑。
3.工作桥。 工作桥的作用是安装启闭机和供管理人员操作启闭机之用, 为钢筋混凝土简
支梁或整体板梁结构。桥的高度必须满足闸门能提出门槽检修的要求。
4.胸墙。作用是挡水,以减小闸门的高度。跨度在 5m 以下的胸墙可用板式结构,超过
5m 跨度的胸墙用板梁式结构;胸墙与闸墩的连接方式有简支和固结两种。
(二)上游连接段
上游连接段由铺盖、护底、护坡及上游翼墙组成。
1.铺盖。作用主要是延长渗径长度以达到防渗目的,应该具有不透水性,同时兼有防冲
功能。常用材料有黏土、混凝土、钢筋混凝土等,以混凝土铺盖最为常见。
混凝土铺盖常用 C15 混凝土浇筑, 厚度 0.2~ 0. 4m,铺盖与底板接触的一端应适当加厚,
并用沉降缝分开,缝内设止水,如图 2.3.2 所示。
2.护底与护坡。 它的作用是防止高速水流对渠 (河) 底及边坡的冲刷, 长度一般为 3~
5 倍堰顶水头。材料有干砌石、浆砌石或混凝土等。
3.上游翼墙。它的作用是改善水流条件、挡土、防冲、防渗等。其平面布置形式有圆
弧形翼墙、扭曲面翼墙、八字形翼墙和隔墙式翼墙等;结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式
和空箱式等。
(1)重力式翼墙。如图 2.3.3 所示,依靠自身的重量维
持稳定性,材料有浆砌石或混凝土,适用于地基承载力较
高、高度在 5~ 6m 以下的情况, 在中小型水闸中应用很广。
(2)悬臂式翼墙。挡土墙是固结在底板上的悬臂结构,
由钢筋混凝土筑成。 适用于高度在 6~9m 左右、地质条件
较好的情况。
(3)扶壁式翼墙。 扶壁式翼墙是由直墙、 底板和扶壁组
成的钢筋混凝土结构。 适用于高度在 8~9m 以上、地质条
件较好的情况。
(4)空箱式翼墙。空箱式翼墙是扶壁式翼墙的特殊形
式。由顶板、底板、前墙、后墙、隔墙与扶壁组成。适用
于高度较高、地质条件较差的情况。
(三)下游连接段
下游连接段通常包括护坦、海漫、下游防冲槽(齿墙)以及下游翼墙与护坡等。
1.护坦。 承受高速水流的冲刷、 水流脉动压力和底部扬压力的作用, 因此要求护坦应
具有足够的重量、 强度和抗冲耐磨能力, 通常用混凝土筑成, 也可采用浆砌块石。 为了防止不
均匀沉降而产生裂缝, 护坦与两侧翼墙底板及闸室底板之间, 均应设置沉陷缝。 缝的位置如在
闸基防渗范围内,缝中应设止水。
2.海漫与防冲槽。 在消力池后面应设置海漫与防冲槽, 如图 2.3.4 所示。其作用是继续
消除水流余能,调整流速分布,确保下游河床免受有害冲刷。
海漫构造要求:表面粗糙,能够沿程消除余能;透水性好,以利渗流顺利排出;具有一
定的柔性,能够适应河床变形。海漫材料一般采用浆砌或干砌块石。
在海漫末端与土质河床交接处可能会遭受冲刷, 因此在海漫末端设置防冲槽与下游河床
相连,以保护海漫末端不受冲刷破坏。
3.下游翼墙与护坡。与上游翼墙与护坡基本相同,护坡要做到防冲槽尾部。下游八字
形翼墙的总扩散角在 15°~ 24°之间。
第四节 小型水库的组成及作用
一、拦水坝体 :
常见的小型水库拦水坝体为土石坝, 其基本剖面是梯形, 主要由坝顶构造、 防渗体、上下
游坝坡、坝体排水、地基处理等细部构造组成。
(一)坝顶构造 (图 2.4.1)
1 . 坝 顶 宽 度 。 坝 顶 宽 度 应 根 据 构
造、施工、运行和抗震等因素确定。如无特
殊要求,高坝可选用 10 ~15m ,中、低坝
可选用 5~ 10m 。同时,坝顶宽度必须充分
考虑心墙或斜墙顶部及反滤层、 保护层的构造
需要。
2. 护 面 。 护 面 的 材 料 可 采用 碎石 、
砌石、 沥青或混凝土, Ⅳ级以下的坝下游也可
以采用草皮护面。 如有公路交通要求,还应满
足公路路面的有关规定。 作用是保护坝顶不受破坏。 为了排除雨水, 坝顶应做成向一侧或两
侧倾斜的横向坡度, 坡度宜采用 2%~3%。对于有防浪墙的坝顶; 则宜采用单向向下游倾斜
的横坡。
3.防浪墙。坝顶上游侧常设混凝土或浆砌石修建的不透水的防浪墙,墙基要与坝体防
渗体可靠地连接起来,以防高水位时漏水,防浪墙的高度一般为 1.0~1. 2m。
(二)防渗体
土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等,设置防渗设施的作用是:减少通过坝
体和坝基的渗流量;降低浸润线,增加下游坝坡的稳定性;降低渗透坡降,防止渗透变形。
1.均质坝。整个坝体就是一个大的防渗体,它由透水性较小的黏性土筑成。
2.黏性土心墙和斜墙。心墙一般布置在坝体中部,有时稍偏上游并略为倾斜;斜墙布
置在坝体的上游,以便于和上游铺盖及坝顶的防浪墙相连接。
黏性心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于 3m,以便于机械化施工。防渗体顶与坝顶之
间应设有保护层,厚度不小于该地区的冰冻或干燥深度,同时按结构要求不宜小于 1m。
3.非土料防渗体。非土料防渗体有钢筋混凝土、沥青混凝土、木板、钢板、浆砌块石
和塑料薄膜等,较常用的是沥青混凝土和钢筋混凝土。
(三)土石坝的护坡与坝坡排水
1.护坡。土石坝的护坡形式有:草皮、抛石、干砌石、浆砌石、混凝土或钢筋混凝土、
沥青混凝土或水泥土等。作用是防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式的破坏。
2.坝坡排水。除干砌石或堆石护面外,均必须设坝面排水。为了防止雨水冲刷下游坝
坡,常设纵横向连通的排水沟。 与岸坡的结合处, 也应设置排水沟以拦截山坡上的雨水。 坝面
上的纵向排水沟沿马道内侧布置, 用浆砌石或混凝土板铺设成矩形或梯形。 坝较长时, 则应
沿坝轴线方向每隔 50~100m 左右设一横向排水沟,以便排除雨水。
(四)土石坝的排水设施
1.排水设施。 形式有贴坡排水、 ,棱体排水、 褥垫排水、 管式排水和综合式排水。 坝体
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