粘土心墙坝课程设计模板Word文档下载推荐.docx
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4.2.2确定运输强度
13
4.2.3确定开挖强度
14
4.3坝体填筑方
15
5确定挖运方案
16
5.1确定开挖机械的生产能力
5.2确定运输机械
5.3确定粘性土、
16反滤料、砂性土汽车装载有效方量
5.4确定运输工具周转一次的时间
5.5循环式运输机械数量n的确定
17
5.5.1确定粘土料运输机械数量
5.5.2确定砂石料运输机械数量
5.5.3确定反滤料运输机械数量
18
5.5.4复核运输机械
5.5.5确定开挖机械数量
5.6确定压实机械数量
19
5.6.1气胎碾生产率
5.6.2凸块振动碾生产率
20
5.6.3数量确定
5.6.4确定平土机械数量
1基本资料
1.1工程概况西安市黑河引水工程金盆水利枢纽位于西安市周至县黔江河干流峪口以上1.5km处,东距西安市约86km,北距周至县城约14km。
枢纽是一项以向西安市供水为主、兼顾灌溉、结合发电、
防洪等综合利用的大型水利工程。
水库总库容为2亿m3,有效库容1.774亿m3。
工程建成后每年可向城市供水3.05亿m3,提供农业灌
溉用水1.23亿m3,灌溉农田37万亩。
电站装机容量20MW,多年平均发电量7308万kW•h。
枢纽属H等大
(2)型工程,由粘土心墙砂砾石坝、左岸泄洪洞、右岸溢洪洞及引水洞、坝后电站等建筑物组成。
大坝为1级建筑物。
枢纽设计洪水标准为5一遇,相应洪峰流量为5100m3/s,校核洪水标准为50一遇,相应洪峰流量7400m3/s,保坝洪水为100一遇,相应洪峰流量为8000m3/s。
枢纽区地震基本烈度为7度,大坝设计地震烈度为8度。
其工程特性见附表。
1.2坝体设计
大坝坝顶高程600m,顶宽11m,坝顶长440m。
设计坝基最低开挖咼程466m,设计最大坝咼134m。
实际开挖咼程472.5m,最大坝高127.5m。
坝顶上游侧设置1.2m高的混凝土防浪墙,墙顶高程601.2m,防浪墙底部深入心墙。
大坝上游坝坡坡比为1:
2.2,高程在565m及515m各设一戗台,宽度分别为3m和5m,下游坝坡坡比为1:
1.8,高程在570m、540m和510m各设一戗台,宽度依次分别为2m、3m、3m。
在下游坝坡设置贴坡式上坝道路,道路宽12m,贴坡比为1:
1.5。
上游高水围堰和下游低水围堰采用与坝体结合方式布置。
高水围堰堰顶高程527m,上游坡比为1:
2.5,高程在517m处,设15m宽的马道,下游坡比为1:
2。
下游围堰兼作坝体排水棱体,堰顶高程
493.5m,外坡比为1:
1.8,内坡比为1:
1.2。
坝壳采用下游河床砂卵石填筑,排水棱体采用堆石填筑。
心墙顶高程598m,顶宽7m。
河床段心墙坡比为1:
0.3,考虑到由于岸坡对心墙沉降的约束,在纵向心墙也会出现拱效应现象,给抗渗带来不利影响,为了提高岸坡段心墙的抗渗能力,将两岸坡段坡比由1:
0.3变为1:
0.6。
为提高心墙在两岸坡适应变形的能力,在心墙底部铺设厚2m左右的高塑性土,采用粘粒含量较高的土填筑,填筑干密度为1.66g/cm3,填筑含水量为20.2%〜23%。
1.2.3反滤层设计
从坝料的级配过渡及变形模量过渡考虑,在心墙上下游均设置两道反滤层,第一层为粒径小于5mm的砂反滤层,第二层为粒径小于80mm的混合砂砾料反滤层。
下游的砂反滤层水平宽度为2m,混
合料反滤层水平宽度为3m,上游的砂反滤层水平面宽度为1m,混
合料反滤层水平宽度为2m。
1.2.4大坝填筑方量
大坝总填筑方量为771.6万m3,其中心墙土料158万m3,反滤料29万m3,坝壳砂卵石料584.6万m3。
坝址位于金盆古河道出口至蔺家湾S形河道腰部,距峪口约1.5km。
坝址地形为不对称的V形谷。
右岸山体高程约823m,边坡为300〜500。
左岸是现代河谷与古河道间长约800m、正常水位处
宽度为270m的单薄山梁,河道一侧山坡坡度在520左右。
坝址区内出露的基岩为前震旦系宽平群大镇沟组变质岩。
岩性
主要为云母石英片岩、绿泥石片岩、钙质石英岩以及后期沿断层
入侵的石英岩脉、云煌斑岩脉、斜长斑岩脉。
在地形较平缓的山坡、河谷阶地广泛分布着第四系松散堆积物,岩性主要为碎块石、碎石质壤土、砂卵石等。
坝址位于西骆峪〜田峪背斜的南翼,岩层走向近东西向,倾向
上游。
由于主要受南北向压应力作用,东西向的构造断层裂隙发育。
在坝址区的断层构造有80多条,主要为层间挤压的逆断层。
坝址区以近南北向的裂隙构造发育。
河床部位岩体全〜强风化带较薄,一
般厚5m左右。
两岸全〜强风化带较厚,一般厚5〜20m。
气温,多年实测资料分析,见表1,年平均气温9.6C
表1
月份
1
2
月平均
-6.5
-1.6
5.5
12.0
17.4
21.0
22.9
21.5
16.4
10.1
1.8
-5.3
降水,多年实测资料分析见表2
表2
全年
(天数)
月平
5mm以下
4.3
2.3
5.7
8.7
9.7
2.7
104.3
5~10mm
1.7
12.3
均天数
10~15mm
0.3
0.7
15~20mm
20~30mm
30mm以上
在各设计阶段,对心墙土料的勘探试验进行了大量的工作,先
后完成了金盆、武家庄、永泉、毛家湾、田家沟等料场的勘探
工作,根据勘探试验成果选定了金盆、武家庄、永泉三个料场,对
选定的三个料场在初查的基础上又进一步做了详查。
金盆料场位于黑河左岸上金盆古河道内,属水库淹没区,武家
庄料场位于金盆东北边缘的山坡上,永泉料场位于金盆西北周城公路之西的山坡上。
三个料场土料普遍存在的问题是天然含水量偏高土料均需要翻晒后方可上坝。
初设阶段在考虑土料的物理力学指标,特别是土料的击实性能及天然含水量、储量等因素后,本着尽量少占用耕地、减少征地、增加库容的原则,确定心墙填筑以金盆料场为主料场,武家庄料场作为辅助料场,永泉料场为备用料场。
施工单位于截流前进行了金盆料场土料现场碾压试验。
在试验
中发现翻晒时,土料结块难以粉碎,土块外干内湿,在碾压后的土层中,发现夹有碎土块,土层在碾压过程中发生剪切破坏。
经研究,决定将金盆料场转为备用料场,加紧对武家庄、永泉料场的复查和碾压试验工作,同时尽快寻找新的土料场。
在综合考虑了土料性质、储量、运距、天然含水量等因素后,选择养麦窝、猴子头、上黄池、钟楼山、武家庄料场I区、H区土料及金盆料场含砾土作为心墙土料,所选用的料场土料从颗分看,绝大部分为粉质粘土,少部分为重粉质壤土。
上述料场存在的问题为天然含水量偏高需翻晒,储量均较小,
场地面积小,土料翻晒强度低。
表3土料最大干密度和最优含水量
土料
干法制样
湿法制样
pma(g/cm)
3op(%)
狮子头
1.700
18.8
荞麦窝
1.720
1.680
20.2
武U
1.705
19.2
1.679
上黄池
1.714
19.3
1.674
20.9
钟楼山
1.697
19.0
1.675
19.7
土料现场碾压试验采用英格索兰17.6t自行式凸块振动碾和气
胎碾进行,四个料场的试验结果见表4。
表4土料现场碾压试验成果
土料名称
压实干密度
(g/cm3)
含水
量(%)
铺土厚
度(cm)
碾压方式及遍数
备注
17.6
21〜22
凸块8遍,气胎4遍
1.726
:
25~27
19.9
25〜30
凸块8遍
12遍后,局部剪切破坏
1.690
18.6
23〜25
8遍后,个别地方剪切破坏
考虑到黑河大坝的坝高和重要性,以及土料压实性能的不均匀
性和碾压机具压实功能较大,土料的设计干密度为1.68g/cm3,同时,规定土料的压实系数不小于0.99,这样能够避免压实性能好的土料
得不到充分压实。
坝壳砂卵石料采用黑河大桥下游0.5~6km范围内的河床砂卵
石。
根据SDJ18-84《碾压式土石坝设计规范》及SDJ10-78《水工建筑物抗震设计规范》的有关规定,砂卵石水上部分的填筑相对密度为0.7,水下部分的填筑相对密度为0.8。
在考虑了料场砂卵石料
含砾量的分布范围后,确定砂卵石的设计干密度为2.33g/cm3,
Dr=0.7,干密度为2.24g/cm3,Dr=0.8。
、项目
料场
含水量
自然土干容重
(t/m3)
松土折自然土系数
设计干容重
丫d(t/m3)
粘性土
16%
1.45
0.86
1.68
砂砾料
5%
1.65
0.71
2.33
0.73
2.24
反滤料
1.6开竣工要求
1998年10月开工,12月竣工。
说明:
在本次设计中可不考虑基础开挖与处理事宜,但应考虑导流时段对坝体上升的要求(即拦洪渡汛、施工进度计划安排)。
要求同学们初拟施工进度计划。
可采用的水文资料如下:
CV=0.63,Cs=3;
Xp50=3557.69m3/s,Xp100=4096.65m3/s,Xp200=4628.03m3/s,Xp20=2846.66m3/s。
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2确定施工导流阶段
2.1计算坝前水深
工程于1998年10月开工,12月竣工,工程总历时39个月,在整个施工期共经历了3个汛期,综合各方面考虑,进行施工分期。
20年一遇洪水时,x=2846.66m3/s
上游水位527-1.5=525.5m
下游水位493.5-1=492.5m
Z=525.5-493.5=33m
流域面积由Q=3卩(2gz)1/2推得3=159.292m2
同理可知
当遇到50年一遇洪水时,在坝前水位:
▽p50=544.03m
当遇到1一遇洪水时,在坝前水位:
▽p100=560.83m
当遇到2一遇洪水时,在坝前水位:
▽p200=579.70m
水位库容曲线
本工程采用全段围堰法和隧洞导流相结合的导流方案
2.3.1坝体施工第I阶段10月至1999年6月,由于作业面宽,这一段为施工高峰期,根据坝体剖面尺寸,可估算出汛期来临时即1999年6月底,坝体施工高度达到517m。
第一次拦洪度汛(1999年7月-1999年9月),根据拦洪标准第一次拦洪度汛应能拦截50-20年一遇洪水,此阶段为施工期,坝体继续上升,根据水文计算可知在围堰作用下,20年一遇洪水可拦截,50年一遇洪水无法拦截,为确保坝体安全,用围堰挡水隧洞泄水。
232坝体施工第H阶段
第一次拦洪度汛至第二次拦洪度汛期来临可作为坝体施工第
H阶段,即1999年7至6月,共12个月,作业面较第一次施工窄,根据填筑方量估计到6月底,坝体施工高度达到580m。
第二次拦洪度汛即7月至9月,根据拦洪标准第二次拦洪度汛应能拦截2一遇洪水,已知水库总库容为2亿m3,有效库容1.774亿m3,校核水位598.04m,死水位520m,直线内插可得坝前水位577m时拦洪库容1.53亿m3,能拦截2一遇洪水。
2.3.3坝体施工第皿阶段
此施工期共经历12个月,作业面继续变窄,施工强度低,6月坝体施工高度594m,累计施工高度14m。
第三次拦洪度汛7月至9月,此时坝体高度达594m,直线内插可得拦洪库容为1.92亿m3,能拦蓄5一遇洪水。
7月至12月此阶段为完建期,施工作业面减小,施工强度最
小,12月底工程基本完工,此阶段累计高度6m
初步估计第一期土体方量V=253.79万m3,V粘=71.22万m3,
V反=9.99万m3,V石=172.57万m3
V
由图上比例3.6/80.2=4/L475.2可测得L475.2=89.1m,L484=120.3m,L493.5=289.6m,L510=289.6m,L510=285.16m,L517=289.6m
S=S1+S2+S3+S4=(120.3+89.1)X(484-475.2)X0.5+(289.6+120.3)
X(493.5-484)X0.5+289.6X(510-493.5)+(289.6+285.16)X(517-510)X0.5=9658.45m2
B484=440-(600-484)ctg45°
-(600-484)ctg52°
=233.37m
B517=440-(600-517)ctg45o-(600-517)ctg52o=292.15m
B=(B484+B51)/2=262.76m
V=BS=262.76X9658.45=253.8X104m3
S粘=(55.7+77.97)X(517-475.2)/2=2793.7m2
B粘=(B517+B475.2)/2=254.9m
V粘=S粘B粘=712177.76m3
S反=49.01X(3+5)=392.09m2
V反=392.09X254.9=99943.7m3
V石二V-V粘-V反=1725732.84m3
同理可得第二期、第三期、完建期工程量如下。
估计第二期土体方量V=458.94万m3,V粘=78.19万m3,V反
=18.95万m3,V石=361.79万m3。
估计第三期土体方量V=47.84万m3,V粘=9.49万m3,V反=2.95万m3,V石=35.49万m3
估计完建期土体方量V=6.01万m3,V粘=1.35万m3,V反
=1.55万m3,V石=3.18万m3,S=139.92m2,B=434.61m3.5初拟施工方案的形象进度
施工形象进度计划
项目
工作量(m3)
日期
坝体一期
253.8
1998年10月一1999年6月
平均强度28.2(m3/月)
坝体二期
458.94
1999年7月一6月
平均强度38.25(m3/月)
坝体三期
47.84
7月一6月
平均强度3.99(m3/月)
完建期
6.01
7月一12月
平均强度1.0(m3/月)
4确定各期的强度
根据规范,法定节假日和各月因雨天停工天数如下表:
一月元旦1天,二月春节3天,五月劳动节3天,十月国庆节3天。
施工工作日分析表
期
宀完建期
粘土
25
22
21
27
183
199
85
反滤料
30
31
29
26
28
264
344
169
石料
266
356
180
土石坝施工的挖运强度取决于土石坝的上坝强度,上坝强度又
取决于施工中的气象水文条件、施工导流方式、施工分期、工
作面的大小、劳动力、机械设备、燃料动力供应情况等因素。
对于大中型工程,平均日上坝强度一般为1至3万m3,高的达到10
万m3左右。
在施工组织设计中,一般根据施工进度计划各个阶段要求完成的坝体方量来确定上坝和挖运强度。
合理的施工组织管理应
有利于实现均衡生产,避免生产大起大落,使人力、机械设备不能充分利用,造成不必要的浪费。
上坝强度Qd(m3/d)按下式计算:
Qd=V/KaK/TK1
式中V/--分期完成的坝体设计方量(m3),以压实方计;
Ka――坝体沉陷影响系数,可取1.03〜1.05;
取1.05
K――施工不均匀系数,可取1.2〜1.3;
取1.3
Ki——坝面作业土料损失系数,可取0.9〜0.95;
取0.95
T――施工分期时段的有效工作日数,d,等于该时段的总日数
扣除法定节假日和因雨停工的日数,后者取决于降雨强度、上坝土料性质等因素;
一期Qd=Qd粘+Qd反+Qd石=15457.49m3/d
Qd粘二V粘/KaK/T粘K1=712178X1.05X1.3/183/0.95=5591.73m3/dQd反二V反/KaK/T反心=99944X1.05X1.3/264/0.95=543.95m3/dQD石=V石'KaK/T石K1=1725732X1.05X1.3/266/0.95=9321.81m3/d
—期Qd=Qd粘+Qd反+Qd石=21360.02m3/d
Qd粘二V粘/KaK/T粘心=781909X1.05X1.3/199/0.95=5645.6m3/d
QD反=V反'KaK/T反K1=189539.3X1.05X
1.3/344/0.95=791.68m3/d
QD石=V石'KaK/T石K1=3617880X1.05X
1.3/356/0.95=14922.74m3/d
三期Qd=Qd粘+Qd反+Qd石=2234.41m3/d
Qd粘二V粘/KaK/T粘K1=94035X1.05X1.3/199/0.95=678.96m3/d
Qd反二V反/KaK/T反Q=29489X1.05X1.3/344/0.95=123.17m3/d
Qd石二V石'
KaK/T石K1=354869X1.05X1.3/356/0.95=1432.28m3/d完建期Qd=Qd粘+Qd反+Qd石=384.36m3/d
Qd粘二V粘/KaK/T粘K1=13545X1.05X1.3/85/0.95=228.97m3/d
Qd反=V反/KaK/T反Q=15491X1.05X1.3/169/0.95=131.71m3/d
Qd石=V石/KaK/T石Q=31780X1.05X1.3/180/0.95=253.68m3/d
运输强度QT(m3/d)根据上坝强度Qd确定:
Qt二QdKc/K2
式中Kc压实影响系数,Kc=Y0/YT,丫0为坝体设计干容重
t/m3,丫t为土料运输的松散容重,t/m3;
K2――运输损失系数,可取0.95〜0.99,因土料性质及运输方式而异。
取0.95。
自然土干容
重(t/m3)
松土折自然土
系数
kc
Kzc
1.34
1.16
1.99
1.41
—期Qt=Qt粘+Qt反+Qt石=28553.45m3/d
Qt粘二Qd粘Kc/K2=5591.73X1.34/0.95=7887.28m3/d
Qt反=Qd反Kc/K2=543.95X1.99/0.95=1139.43m3/d
Qt石二Qd石Kc/K2=9321.81X1.99/0.95=19526.74m3/d二期Qt=Qt粘+Qt反+Qt石=40880.84m3/d
Qt粘二Qd粘Kc/K2
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