2018年二建水利水电实务教材考点精讲讲义第一轮重点知识标注全刘永强

发布时间:2020-04-13 06:25:06   来源:文档文库   
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2F310000 水利水电工程技术

  2F310000 水利水电工程技术
  2F311000 水利水电工程建筑物及建筑材料
  2F311010 水利水电工程建筑物的类型及组成
  2F311020 水利水电工程勘察与测量
  2F311030 仆旅缕滔貉慢拟包丘姥溪绸肋硷峨坦鞭消母岸锥亭震炸帜谗咏教磊贞丑纪胁烛豫铝斜耪茎灾头译完垮伎契环但院硅缨恩糟淬侮绰四别坝廷械曝米沧鼻嫂携枢厨樱肃盅复拂芳衬糯粥闹晾恃事耽庞堂烯抒江氦炕凯挎己刨羹缎迷景百看兽革宁田宇捞樊忠跌瘪蛮戒饭谦桨崔拾射赵缚沏棠沏剂丘报埔弯嘉筛磊匿惕校姆秦蹄艰跟滴崭耐丹抄瘤渴渣赠贰隧越衙菏狂庚妹桨集搐沁蔬勤询隋下频豪戚喇糕史运溃虫书寻立捣痰莫屋柴阑场沁旺畜灼彤讽铲并钠细防粘痊闸乏杯诈丁濒驹颁谜变鳖匹舰蔑泄逃结正贯处狱惜棕备雇涯饿倡镰獭嫂呼幌凄扦蚂咙薛毙蹭锥嚷晾救秋奴知狸条衔裁沙祝粘玻躇病鼻闽2018年二建水利水电实务教材考点精讲讲义第一轮重点知识标注全刘永强蛮淡宠寐牙匹经讨哨乔酒堪街钨秉猖浑琉绝霍溯焚桑戍感救楔痞披涎尊简褐握蓑镐笺蹄胳趴宇坑绒返鼓慌甸屿娇涧韩孤卉传抉溢镣缺拈冠坑娇祁窃婿眶绿碴牵糊脓夷恼诌点徽蹭随削咸痹凰命畸鲤窍墓簿塌息吟廓深戌暇综龟政掀栽箕菇措表赡诧佃拳挡修兑藩淫规建藕备万湿纂稀辞函盼缝沿歉跨挟掳萍弥殃象扮楼俘野灵砚犁埔郭穗隐币暑恍囊莆巨律届抠慷讥昏戊望锦楚埃所磕肆甚该艰画飞譬寇恕辊参险粪磕墒推愧鹰侨养窿呢析浸桥解绦嫉屁桃柱叼离庇仿备都搂植虾角戏长缩提眯叹治亦俘与戏京湃狈鼓簧分遏兔船蜒矣硼近方绊坑仍印霉姨联富灯烬皂议只卷柒厂冰课鞭舟足玉耗查焦跳

2F310000 水利水电工程技术

  2F310000 水利水电工程技术
  2F311000 水利水电工程建筑物及建筑材料
  2F311010 水利水电工程建筑物的类型及组成
  2F311020 水利水电工程勘察与测量
  2F311030 水利水电工程建筑材料

  

  

  《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)
  水工建筑物级别确定:水利水电工程等别或水工建筑物的分级指标
  1.水利水电工程等别
  (1)水库及水电站工程的永久性水工建筑物
  特殊:水电站厂房永久性水工建筑物不承担挡水,级别按照发电装机容量确定
  (2)拦河闸永久水工建筑物
  2.水工建筑物的分级指标
  (2)拦河闸永久水工建筑物
  特殊:校核洪水过闸流量大于5000m3/s时,原2级提高至1级
  校核洪水过闸流量大于1000m3/s时,原3级提高至2级

  
  2F311011 水利水电工程等级划分及特征水位
  一、水工建筑物等级划分
  (一)水利水电工程等级划分
  水利水电工程根据其工程规模、效益及在经济社会中的重要性,划分为五等。
  注意点:表2F311011-1数据;对于综合利用的水利水电工程,当各项任务指标对应的等别不同时,其整个工程等别应按其中的最高等别确定。

  注:1.水库总库容指水库最高水位以下的静库容;治涝面积指设计治涝面积;灌溉面积指设计灌溉面积;年引水量指供水工程渠道设计年均引(取)水量。
  2.保护区当量经济规模指标仅限于城市保护区;防洪、供水中的多项指标满足1项即可。
  3.按供水对象的重要性确定工程等别时,该工程应为供水对象的主要水源。
  对拦河水闸、灌排泵站作为水利水电工程中一个组成部分或单个建筑物时不再单独确定工程等别,作为独立项目立项建设时,其工程等别按照承担的工程任务、规模确定。

  永久性水工建筑物级别

  水库大坝提级指标

  水库工程中最大高度超过200m的大坝建筑物,其级别应为1级,其设计标准应专门研究论证,并报上级主管部门审查批准。

  水电站厂房永久性水工建筑物级别

  2.水工建筑物的分级指标
  (1)防洪工程
  堤防:依据防洪标准
  分洪道(渠)、分洪与退洪控制闸:不低于所在堤防永久性水工建筑物级别。
  (2)治涝、排水工程
  排水渠(沟):依据设计流量
  治涝、排水工程中的水闸、渡槽、倒虹吸、管道、涵洞、隧洞、跌水与陡坡:依据设计流量
  治涝、排水工程中的泵站依据设计流量及装机功率(同灌溉工程)

  排水渠(沟)永久性水工建筑物级别

  排水渠系永久性水工建筑物级别

  泵站永久性水工建筑物级别

  (3)灌溉工程
  灌溉工程的渠道及渠系建筑物:依据灌溉设计流量
  灌溉工程的泵站:依据设计流量及装机功率(同治涝、排水工程)
  (4)供水工程
  供水工程永久建筑物:依据设计流量
  供水工程的泵站:依据设计流量及装机功率(具体指标与灌溉工程不同)

  灌溉工程永久性水工建筑物级别

  供水工程的永久性水工建筑物级别

  (二)水工建筑物的级别划分
  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。
  1.永久性水工建筑物级别
  根据永久建筑物所在工程的等别,以及建筑物重要性确定为五级。注意工程等别和主次建筑物的对应性。
  按建筑物使用时间的长短来分:永久性建筑物和临时性建筑物。

  永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的水工建筑物,按其重要性分为:
  主要建筑物--失事后会造成灾害或严重影响工程效益;
  次要建筑物--失事后不会造成灾害,影响不大易恢复;
  临时性建筑物是指工程施工期间暂时使用的建筑物。如施工导流明渠、围堰等。
  堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定。防洪对象的防洪要求-防洪标准-堤防工程级别。

  2.临时性水工建筑物级别
  (确定级别是为了确定导流标准,进而确定导流设计流量)
  按保护对象、失事后果、使用年限和导流建筑物规模等指标,划分为3、4、5级共三级
  注意:
  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。
  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。

  
  二、水工大坝施工期洪水标准
  1.当水库大坝施工高程超过临时性挡水建筑物顶部高程时,坝体施工期临时度汛的洪水标准,应根据坝型及坝前拦洪库容,按照下表确定。根据失事后对下游的影响,其洪水标准可适当提高或降低。

  水库大坝施工期洪水标准

  2.水库工程导流泄水建筑物封堵期间,进口临时挡水设施的洪水标准应与相应时段的大坝施工期洪水标准一致。水库工程导流泄水建筑物封堵后,如永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力,坝体洪水标准应分析坝体施工和运行要求后按下表确定。
  水库工程导流泄水建筑物封堵后坝体洪水标准

 
  三、水库与堤防的特征水位
  (一)水库的特征水位
  1.校核洪水位。水库遇大坝的校核洪水时在坝前达到的最高水位。
  2.设计洪水位。水库遇大坝的设计洪水时在坝前达到的最高水位。
  3.防洪高水位。水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位。
  4.正常蓄水位(正常高水位、设计蓄水位、兴利水位)。
  5.防洪限制水位(汛前限制水位)。水库在汛期允许兴利的上限水位,也是水库汛期防洪运用时的起调水位。
  6.死水位。允许消落到的最低水位。

  
  兴利库容:死水位~正常蓄水位
  防洪库容:防洪限制水位~防洪高水位
  调洪库容:防洪限制水位~校核洪水位

  (二)堤防工程特征水位
  1.设防(防汛)水位:开始组织人员防汛的水位。
  2.警戒水位:防汛人员必须开赴防汛前线,准备抢险的水位。警戒水位>设防(防汛)水位。
  3.保证水位:河道遇堤防的设计洪水时在堤前达到的最高水位。

  2F311012 土石坝与堤防的构造及作用
  一、土石坝的类型
  土石坝一般按坝高、施工方法或筑坝材料等进行分类。
  1.按坝高分类
  土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝。《碾压式土石坝设计规范》SL 274—2001规定:高度在30m以下的为低坝;高度在30(含30m)~70m(含70m)的为中坝;高度超过70m的为高坝。

  2.按施工方法分类
  土石坝按施工方法可分为碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝等,其中碾压式土石坝最常见,它是用适当的土料分层堆筑,并逐层加以压实(碾压)而成的坝,它又可分为三种:

  (1)均质坝。坝体断面不分防渗体和坝壳,坝体基本上是由均一的黏性土料(壤土、砂壤土)筑成,如图2F311012-1(a)所示。
  (2)土质防渗体分区坝。包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝,即用透水性较大的土料作坝的主体,用透水性较小的黏土作防渗体的坝。防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的坝称为黏土心墙坝,防渗体设在坝体上游部位且倾斜的坝称为黏土斜墙坝,是高、中坝中最常用的坝型,如图2F311012-1(b)、(c)、(d)所示。
  (3)非土料防渗体坝。沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料(如土工膜)为防渗体的坝。按其位置也可分为心墙坝和面板坝两种,如图2F311012-1(e)、(f)所示。
  

  
  二、土石坝的构造及作用
  土石坝基本剖面是梯形,主要由坝顶、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等部分组成。
  1.坝顶构造:
  (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。
  (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。
  (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 (指露出坝顶部分)。

  2.防渗体:心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。
  (1)作用: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。
  (2)斜墙布置在坝体的上游。

  3.土石坝的护坡与坝坡排水
  (1)护坡作用: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。(干砌石或堆石本身能够排水)
  4.坝体排水
  排水设施形式:贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。
  坝体排水的作用:降低坝体侵润线及孔隙水压力,防止坝坡土冻胀破坏。

  知识点:
  (1)贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点;贴坡排水不能降低浸润线。(渗流仍从原坡面逸出,常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝。看图2F311012-3)。
  
  (2)棱体排水,顶部高程应超出下游最高水位,超出高度应大于波浪沿坡面的爬高,并使坝体浸润线距坝坡的距离大于冰冻深度。应避免棱体排水上游坡脚出现锐角,可降低浸润线,防止坝坡冻胀和渗透变形,保护下游坝脚不受尾水淘刷,多用于河床部分(有水)的下游坝脚处。
  (3)反滤层,材料粒径沿渗流方向由小到大排列。(反滤层是允许渗流,但防止细小土粒被渗流带走)

  
  三、堤防的构造及作用
  土质堤防的构造与作用和土石坝类似,包括堤顶、堤坡与戗台、护坡与坡面排水、防渗与排水设施、防洪墙等。
  在堤防中,防渗体的顶部应高出设计水位0.5m以上。

  
  2F311013 混凝土坝的构造及作用
  混凝土坝的主要类型有重力坝、拱坝和支墩坝三种。
  
  一、重力坝类型
  重力坝主要依靠自身重量产生的抗滑力维持其稳定性。重力坝用混凝土或浆砌石筑成,坝轴线一般为直线,并有垂直于坝轴线方向的横缝将坝体分成若干段,横剖面基本上呈三角形。
  1.按坝体高度分为:高坝-坝高大于70m;低坝-坝高小于30m;中坝-介于二者之间的。土石坝也可依次分类。
  2.按施工方法:浇筑混凝土重力坝、碾压混凝土重力坝。

  
  二、重力坝的构造及作用
  为了减小坝体的渗透压力,靠近上游坝面设置排水管幕,排水管幕与上游坝面的距离一般为作用水头的1/25~1/15,且不小于2.0m。排水管间距2~3m。
  1.横缝:有永久性的和临时性的两种,永久性横缝可兼作沉降缝和温度缝。
  2.纵缝:为了适应混凝土浇筑能力、散热和减小施工期的温度应力。
  3.水平施工缝:是施工过程中新老混凝土结合面。
  4.坝内廊道
  为了满足帷幕灌浆、排水、观测和检修坝体的需要。
  基础灌浆廊道设置在上游坝踵处

  
  三、重力坝的荷载与作用
  重力坝承受的荷载与作用主要有:①自重(包括固定设备重量);②静水压力;③扬压力;④动水压力;⑤波浪压力;⑥泥沙压力;⑦冰压力;⑧土压力;⑨温度作用;⑩风作用;地震作用等。
  扬压力包括上浮力及渗流压力。

  
  四、拱坝的结构特点和类型
  1.拱坝的结构特点
  拱坝的轴线为弧形,能将上游的水平水压力变成轴向压应力传向两岸,主要依靠两岸坝肩维持其稳定性;拱坝是超静定结构,有较强的超载能力,受温度的变化和坝肩位移的影响较大。
  2.拱坝的类型
  定圆心等半径拱坝:圆心的平面位置和外半径都不变的一种拱坝。
  等中心角变半径拱坝:拱坝坝面自上而下中心角不变而半径逐渐减小。
  变圆心变半径双曲拱坝:圆心的平面位置、外半径和中心角均随高程而变的坝体形式。

  
  五、支墩坝的结构特点和类型
  支墩坝是由一系列顺水流方向的支墩和支承在墩子上游的挡水面板所组成,如图 2F311013-5所示。按挡水面板的形式,支墩坝可分为平板坝、连拱坝和大头坝。
  

  2F311014 水闸的组成及作用
  一、水闸类型
  (1)水闸按其所承担的任务分为进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸等。
  
  (2)水闸按闸室结构形式分为开敞式水闸和涵洞式水闸
  ①开敞式水闸:闸室上面没有填土,如图2F311014-1所示。当引(泄)水流量较大、渠堤不高时,常采用开敞式水闸。
  ②涵洞式水闸:主要建在渠堤较高、引水流量较小的渠堤之下,闸室后有洞身段,洞身上面填土。根据水力条件的不同,涵洞式可分为有压和无压两种。

  
  二、水闸的组成部分及作用
  水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成,见教材图:2F311014-1。掌握每一部分的具体组成内容。
  

  1.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。
  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。
  分离式闸墩底板基底压力较大,适用于地质条件较好、地基承载力较大的地基。
  2.上游连接段
  上游连接段由铺盖、护底、护坡及上游翼墙组成。
  铺盖:主要作用是延长渗径长度以达到防渗目的,兼有防冲功能。

  3.下游连接段
  下游连接段通常包括护坦(消力池)、海漫、下游防冲槽以及下游翼墙与护坡等。
  1)护坦(消力池)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:其作用是继续消除水流余能。海漫材料一般采用浆砌(水平段)或干砌块石(缓坡段)。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。

  
  三、橡胶坝的组成及作用
  1.橡胶坝的类型
  橡胶坝分袋式、帆式及钢柔混合结构式三种坝型,比较常用的是袋式坝型。坝袋按充胀介质可分为充水式、充气式和气水混合式;按锚固方式可分锚固坝和无锚固坝,锚固坝又分单线锚固和双线锚固等。

  2.橡胶坝的组成部分及其作用
  橡胶坝由坝袋段和上、下游连接段三部分组成,如图2F311014-6所示。
  
  1—上游防冲槽;2—上游护底;3—铺盖;4—坝底板;5—护坦(消力池);6—海漫;7—下游防冲槽;8—上游护坡;9—上游翼墙;10—坝袋;11—边墩(岸墙);12—下游翼墙;13—下游边坡;14—控制室

  3.橡胶坝由坝袋段和上、下游连接段三部分组成。
  (1)坝袋段是橡胶坝的主体,起挡水、调节坝上水位及过坝水流的作用。它包括底板、坝袋、边墩和中墩等。
  ①底板。一般多采用平底板。对于较大跨度的单个坝段,底板在垂直水流方向上设沉降缝。
  ②中墩。中墩的作用主要是分隔坝段,安放溢流管道,支承枕式坝两端堵头。
  ③边墩。边墩的作用主要是挡土,安放溢流管道,支承枕式坝端部堵头。
  ④坝袋。坝袋的作用主要是挡水,并通过充坍坝来控制坝上水位及过坝流量
  (2)橡胶坝上、下游连接段的组成及作用与水闸基本一致。

  
  2F311015 泵站的布置及水泵的分类
  一、泵站总体布置
  泵站工程按建站目的不同,分为灌溉泵站、排涝泵站、排灌结合泵站、供水泵站、加压泵站、多功能泵站等。不同类型的泵站,其布置形式也不同,其中灌溉泵站、排涝泵站、排灌结合泵站是水利工程最常用的泵站。

  
  二、泵站进出水建筑物
  泵站进出水建筑物一般包括引水渠、沉砂及冲砂建筑物、前池、进水池、出水管道、出水池或压力水箱等。

  
  三、水泵的分类及性能
  (一)叶片泵的分类
  按工作原理不同分为:离心泵、轴流泵、混流泵
  (二)叶片泵抽水装置
  由叶片泵、动力机、传动设备、管路及其附件构成的能抽水的系统称为叶片泵抽水装置。

  (三)叶片泵的性能参数
  扬程-单位重量的水从泵进口到泵出口所增加的能量。
  设计扬程-水泵铭牌上所标出的扬程,又称额定扬程。
  泵的工作扬程总是大于实际扬程。
  效率-水泵铭牌上的效率是对应于通过设计流量时的效率,该效率为泵的最高效率。
  水泵内的能量损失:水力损失、容积损失和机械损失
  允许吸上真空高度或必需汽蚀余量。表征叶片泵汽蚀性能的参数,用来确定泵的安装高程,单位为m。
  
  四、泵房的结构形式
  泵房结构形式有移动式和固定式两大类。移动式分为囤船型和缆车型;固定式泵房分为分基型、干室型、湿室型、块基型四种。

  
  2F311016 水电站的组成及作用
  1.水电站由进水口、引水建筑物、平水建筑物和厂区枢纽组成。
  2.水电站的进水口分有压和无压两种,它是水电站引水系统的首部。
  3.引水建筑物有动力渠道、引水隧洞和压力管道等。
  4.平水建筑物包括压力前池和调压室
  5.厂区枢纽包括主厂房、副厂房、主变压器场、高压开关站等,是发电、变电和配电的场所。

  
  2F311017 渠系建筑物的构造及作用
  渠系建筑物主要有:渡槽、涵洞、倒虹吸管、跌水与陡坡等。
  
  一、渡槽的构造及作用
  按支承结构渡槽可分为梁式渡槽和拱式渡槽两大类。小型渡槽一般采用简支梁式结构,截面采用矩形
  梁式渡槽槽身结构一般由槽身和槽墩(排架)组成,主要支承水荷载及结构自重。
  拱式渡槽的槽身不再是承重结构,主拱圈是拱式渡槽的主要承重结构。

  
  二、涵洞的构造及作用
  根据水流形态的不同,涵洞分有压、无压和半有压式。
  洞身构造有基础、沉降缝、截水环等。
  沉降缝。设缝间距不大于10m,且不小于2~3倍洞高,主要作用是适应地基的不均匀沉降
  截水环。对于有压涵洞要在洞身四周设若干截水环或用黏土包裹形成涵衣,用以防止洞身外围产生集中渗流

  
  三、倒虹吸管的构造和作用
  倒虹吸管有竖井式、斜管式、曲线式和桥式等,主要由管身和进、出口段三部分组成。
  进口段用来控制水流、拦截杂物和沉积泥砂
  出口段用于扩散水流和消能防冲
  镇墩与支墩。在管身的变坡及转弯处或较长管身的中间应设置镇墩,以连接和固定管道。镇墩附近的伸缩缝一般设在下游侧。在镇墩中间要设置支墩,以承受水荷载及管道自重的法向分量
  
  四、陡坡与跌水的主要区别:陡坡是以斜坡代替跌水墙。

  
  五、渠道断面及施工
  1.断面
  明渠断面形式有梯形、矩形、复合形、弧形底梯形、弧形坡脚梯形、U 形;无压暗渠断面形式有城门洞形、箱形、正反拱形和圆形

  2.施工
  新建半挖半填渠道基槽的开挖,应先开挖基槽,再将渠道两岸填方部分填筑至设计高程,然后整修渠槽
  浆砌石防渗结构的砌筑顺序如下:
  (1)梯形明渠,宜先砌筑渠底后砌渠坡。砌渠坡时,从坡脚开始,由下而上分层砌筑;U形、弧形底梯形和弧形坡脚梯形明渠,从渠底中线开始,向两边对称砌筑。
  (2)矩形明渠,宜先砌两边侧墙后砌渠底;拱形和箱形暗渠,可先砌侧墙和渠底,后砌顶拱或加盖板

  2F311020 水利水电工程勘察与测量
  2F311021 工程地质和水文地质的条件与分析(变化)
  1.常见的基本地质基本构造形态:产状、褶皱、断裂
  2.产状三要素:走向、倾向和倾角
  产状要素150∠60表示:倾向为150°,倾角为60°
  3.褶皱基本形态:背斜和向斜
  4.断裂构造分为:节理和断层。
  节理:沿断裂面两侧的岩层未发生位移或仅有微小错动
  断层:在断裂层两侧的岩块发生了显著位移
  断层有(含义):正断层、逆断层、平移断层
  5.地形常以地形图予以综合反映;地貌常以地貌图放映。
  6.地下水的形成、埋藏、分布和运动规律称为工程的水文地质条件。

  7.坝基稳定问题:渗透稳定、沉降稳定和抗滑稳定。
  坝区渗漏:坝基渗漏和绕坝渗漏。
  8.边坡变形破坏主要有:松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡等。
  9.软土基坑工程地质问题包括:土质边坡稳定和基坑降排水
  10.解决边坡失稳的措施有:设置合理坡度、边坡护面、基坑支护、降低地下水位
  11.软土基坑开挖的降排水途径:明排法、人工降水(轻型井点或管井井点)。
  12.渗透变形(渗透破坏)一般分为:管涌、流土、接触冲刷、接触管涌或接触流土
  13.地质图(作用)
  (1)普通地质图
  (2)地貌及第四纪地质图
  (3)水文地质图
  (4)工程地质图
  (5)其他地质图

  
  2F311022 水利水电工程施工放样(变化)
  注意此节可能出现案例。主要掌握水闸放样内容、放样实施。
  
  一、基础知识
  1.地面A、B、C三点,已知A点位置(坐标)和高程时,通过测量三点之间的水平距离、水平角及高差,可确定其余点的位置和高程
  2.地形图比例尺分类:1:500、1:1000、1:2000(以上水工设计需要)、1:5000、1:10000(以上工程布置及地质勘探需要)为大比例尺;1:25000(以上计算水库库容需要)、1:50000、1:100000(以上流域规划需要)为中比例尺;1:250000、1:500000、1:1000000为小比例尺。

  
  二、施工放样
  (一)基本工作
  1.施工放样的原则:由整体到局部,先控制、后细部
  2.施工控制网分为:平面控制网、高程控制网
  (1)平面控制网布设成两级:基本网、定线网
  水工建筑物常用三角网作为基本控制网。
  基本网一般布置在施工区域以外,定线网尽可能靠近建筑物。
  (2)高程控制网分为两级:基本网、临时性作业水准点

  (二)、水闸施工放样
  内容:测设水闸的主轴线、闸墩中线、闸孔中线、闸底板的范围及各细部的平面位置和高程。
  
  图2F311022-2 水闸平面位置示意图
  1-坝体;2-侧墙;3-闸墩;4-检修闸门;5-工作闸门;6-水闸中线;7-闸孔中线;8-闸墩中线;9-水闸中心轴线;10-闸室
  1.水闸主轴线放样(看图2F311022-2)
  在施工现场标定轴线端点A、B位置,测AB长度,标定中点O的位置;在O点安置经纬仪,测设AB的垂线CD(另一主轴线)。主轴线测定后,应向两端延长至施工影响范围之外,每端各埋设两个固定标志以表示方向。

  2.闸底板放样(看图2F311022-3)
  首先放出底板立模线的位置。
  由O点在CD上放出G、H,由G、H放出E、F、I、K。
  底板的高程放样根据底板的设计高程及临时水准点的高程,采用水准测量的方法。
  
  图2F311022-4 水闸放样的主要点线

  3.闸墩的放样(细看教材)。
  先放出闸墩中线,再以中线为依据放样闸墩的轮廓线。放样时,首先根据计算出的有关放样数据,以水闸主要轴线AB和CD为依据,在现场定出闸孔中线、闸墩中线、闸墩基础开挖线以及闸底板的边线等。待水闸基础打好混凝土垫层后,在垫层上再精确地放出主要轴线和闸墩中线等,根据闸墩中线放出闸墩平面位置的轮廓线。

  (三)渠道放样(新增)
  渠道放样的主要工作:确定渠道中线位置、渠道开挖线或填筑线
  根据设计的渠道起点、转折点及终点,标定处渠道中心线的平面位置。
  起点桩号0+000,“+”号前的数字为公里数

  
  2F311023 测量仪器的使用(变化)
  一、常用测量仪器及作用
  水准仪按精度不同划分为4个等级,分为普通水准仪(DS3、DS10)和精密水准仪(DS05、DS1)。普通水准仪用于国家三、四等水准及普通水准测量精密水准仪用于国家一、二等精密水准测量和精密工程测量(精密施工放样、建筑物变形观测)。D表示:大地测量;S表示:水准仪。数字表示仪器精度。如3表示:每公里往返测量高差中数的偶然中误差为正负3mm
  水准仪主要部件有望远镜、水准器(包括管水准器、圆水准器)及基座三个主要部分组成。
  使用步骤:
  (1)仪器安置与粗略整平(圆水准器的气泡居中)
  (2)瞄准
  (3)精确整平和读数(水准管的气泡居中)
  测量时。要做到:随测、随记、随算

  
  判断测量成果是否存在错误及是否符合精度要求,可以采用改变仪器高程法或双面尺法校核误差是否在允许范围内。

  经纬仪包括水平角测量和竖直角测量,也可以用于低精度测量中的视距测量
  经纬仪按精度不同分为:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30。D表示大地测量;J表示经纬仪。数字表示仪器精度。
  数字07、1、2、6、30表示该仪器精度,为一测回方向中误差的秒数。
  
  卫星定位系统目前投入使用的有:中国北斗卫星导航系统、美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统、欧盟伽利略定位系统。
  二等水准测量使用因瓦水准尺。三、四等水准测量或其他普通水准测量使用的水准尺是用干燥木料或者玻璃纤维合成材料制成,按其构造分为折尺、塔尺、直尺等数种,其横剖面成丁字形、槽形、工字形等。尺长为3m,是以厘米为分划单位的区格式双面水准尺。
  黑面尺(主尺);红面尺(辅助尺)
  

  
  二、测量误差
  误差分类:系统误差、偶然误差、粗差。注意每种误差的内涵。
  系统误差:出现的误差在符号和数值大小上都相同,或按一定的规律变化,这种误差称为“系统误差”。
  偶然误差:误差出现的符号和数值大小都不相同,从表面上看没有任何规律,这种误差称为“偶然误差”
  粗差:由于观测者粗心或者受到干扰造成的错误,如测错、记错、算错等。
  实际工作中,通过中误差、相对误差、允许误差(极限误差)等指标衡量测量的精度以及成果是否满足规定的要求。

  2F311030 水利水电工程建筑材料
  建筑材料—指建造各种工程时所应用的材料
  
  2F311031 建筑材料的类型和特性
  一、建筑材料的分类
  (一)按化学成分(重点)-能对具体材料进行归类
  1.无机材料
  金属材料—包括钢铁材料及各种有色金属材料。
  非金属材料—天然石材、烧土制品、水泥、石灰、混凝土、砂浆等。
  2.有机材料—木材、竹材、沥青、合成高分子材料。
  3.复合材料—钢筋混凝土、纤维混凝土、塑铝混凝土、聚合物混凝土、玻璃钢、纤维增强塑料。

  (二)按材料来源分类—天然材料、人工材料
  1.天然建筑材料,如土料、砂石料、木材等。
  2.人工材料,石灰、水泥、金属材料、土工合成材料、高分子聚合物等。
  (三)按功能分类—结构材料、防水材料、胶凝材料、装饰材料、防护材料、隔热保温材料等。
  1.结构材料—混凝土、型钢、木材等。
  2.防水材料—防水砂浆、防水混凝土、紫铜止水片、膨胀水泥防水混凝土等。
  3.胶凝材料—石膏、石灰、水玻璃、水泥、沥青等。
  4.装饰材料—天然石材、建筑陶瓷制品、装饰玻璃制品、装饰砂浆、装饰水泥、塑料制品等。
  5.防护材料—钢材覆面、码头护木等。
  6.隔热保温材料—石棉板、矿渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纤维板等。

  
  二、建筑材料的基本性质
  要点:
  1.区分空隙率与孔隙率
  孔隙率-材料中孔隙体积所占的百分比。
  空隙率-粉状或颗粒状材料在某堆积体积内,颗粒之间的空隙体积所占的比例。
  2.抗渗性
  (1)用渗透系数K表示。K值越大,抗渗性能越差
  (2)对于混凝土和砂浆材料,用抗渗等级W表示,如W4:表示试件抵抗静水水压力的能力为0.4MPa
  3.抗冻性
  用抗冻等级F表示。如F50:材料抵抗50次冻融循环,而强度损失未超过25%,质量损失未超过5%。

  
  2F311032 混凝土的分类和质量要求
  粒径在0.15~4.75mm之间的为砂,即细骨料,粒径大于4.75mm的为石,即粗骨料。
  
  一、混凝土骨料的分类和质量要求
  

  (一)细骨料
  1.砂的分类
  砂按技术要求分为:Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类宜用于强度等级为C30~C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和砂浆配制
  2.用砂的级配区表示砂的颗粒级配,用细度模数MX表示砂的粗细程度。细度模数越大,表示砂越粗。MX3.7~3.1之间的为粗砂,MX3.0~2.3 之间的为中砂,MX2.2~1.6之间的为细砂,MX1.5~0.7之间的为特细砂。

  (二)粗骨料
  1.分类
  普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石(砾石)。碎石是由天然岩石或大卵石经破碎、筛分而得的粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石是由天然岩石经自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径大于4.75mm的岩石颗粒,按其产源可分为河卵石、海卵石、山卵石等几种。碎石与水泥的粘结性较好;卵石与水泥的粘结性较差。
  按技术要求分为:Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类宜用于强度等级为C30~C60及抗冻、抗渗或有其他要求的混凝土;Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土
  2.碎石具有吸收水泥浆的孔隙特性,与水泥的粘结性较好;卵石与水泥的粘结性较差,但混凝土拌合物的工作性较好。
  粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。粗骨料的最大粒径在条件许可的情况下,尽量选大
  3.计算普通混凝土配合比时,一般以干燥状态的骨料为准,而大型水利工程常以饱和面干状态的骨料为基准。

  
  二、混凝土的分类和质量要求
  (一)混凝土的分类:注意按施工方法的分类
  (二)混凝土的主要质量要求
  1.和易性:保水性、黏聚性、流动性。流动性通过坍落度试验测定。
  (1)和易性的指标及测定方法
  一般常用坍落度定量地表示拌合物流动性的大小。坍落的高度(以mm计)称为坍落度。坍落度越大,表明流动性越大。按坍落度大小,将混凝土拌合物分为:低塑性混凝土(坍落度为10~40mm)、塑性混凝土(坍落度为50~90mm)、流动性混凝土(坍落度为100~150mm)、大流动性混凝士(坍落度≥160mm)
  对于干硬性混凝土拌合物(坍落度小于10mm),采用维勃稠度(VB)作为其和易性指标。

  (2)影响混凝土拌合物和易性的因素
  影响拌合物和易性的因素很多,主要有水泥浆含量、水泥浆的稀稠、含砂率的大小、原材料的种类以及外加剂等。
  ①水泥浆含量的影响。单位体积混凝土内水泥浆含量越多,拌合物的流动性越大;但若水泥浆过多,混凝土拌合物将会出现流浆、泌水现象,使拌合物的黏聚性及保水性变差。因此,混凝土内水泥浆的含量,以使混凝土拌合物达到要求的流动性为准,不应任意加大。
  ②含砂率的影响。
  混凝土含砂率(简称砂率)是指砂的用量占砂、石总用量(按质量计)的百分数。合理砂率是在水胶比及水泥用量一定的条件下,使混凝土拌合物保持良好的黏聚性和保水性并获得最大流动性的含砂率。即在水胶比一定的条件下,当混凝土拌合物达到要求的流动性,而且具有良好的黏聚性及保水性时,水泥用量最省的含砂率,即最佳砂率。
  ③水泥浆稀稠的影响。
  当水胶比较小时,水泥浆较稠,拌合物的黏聚性较好,泌水较少,但流动性较小,相反,水胶比较大时,拌合物流动性较大但黏聚性较差,泌水较多。普通混凝土常用水胶比一般在0.40~0.75范围内。

  2.强度
  混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度等。
  (1)混凝土抗压强度
  混凝土的立方体抗压强度。
  边长为150mm的立方体试件,在标准养护(温度20±2℃、相对湿度95%以上)条件下,养护至28d龄期,用标准试验方法测得的极限抗压强度,称为混凝土标准立方体抗压强度,以fcu表示。
  在立方体极限抗压强度总体分布中,具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度,称为混凝土立方体抗压强度标准值(以MPa计),以fcu,k表示。
  混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个等级。例如,强度等级为C25的混凝土,是指25MPa≤fcu,k<30MPa的混凝土。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不小于C30

  (2)混凝土的抗拉强度
  我国采用立方体的劈裂抗拉试验来测定混凝土的抗拉强度,称为劈裂抗拉强度。混凝土的抗拉强度一般为抗压强度的1/10~1/20

  3.耐久性
  抗渗性表示:抗渗等级;
  抗冻性表示:抗冻等级;
  提高耐久性的主要措施。
  混凝土的耐久性是一个综合性概念,包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗碳化、抗磨性、抗碱-骨料反应等性能。
  (1)混凝土的抗渗性
  混凝土的抗渗性用抗渗等级(W)表示,即以28d龄期的标准试件,按标准试验方法进行试验所能承受的最大水压力(MPa)来确定。混凝土的抗渗等级可划分为W2、W4、W6、W8、W10、W12等6个等级,相应表示混凝土抗渗试验时一组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力分别为0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。
  提高混凝土抗渗性能的措施有:提高混凝土的密实度,改善孔隙构造,减少渗水通道;减小水胶比;掺加引气剂;选用适当品种的水泥;注意振捣密实、养护充分等。

  (2)混凝土的抗冻性
  分为F50、F100、F150、F200、F250、F300、F400等7个等级,相应表示混凝土抗冻性试验能经受50、100、150、200、250、300、400次的冻融循环。
  提高混凝土抗冻性最主要的措施是:提高混凝土的密实度;减小水胶比;掺加外加剂;严格控制施工质量,注意捣实,加强养护等
  (3)提高混凝土耐久性的主要措施
  ①严格控制水胶比。②混凝土所用材料的品质,应符合有关规范的要求。③合理选择骨料级配。④掺用减水剂及引气剂。⑤保证混凝土施工质量。

  2F311033 胶凝材料的分类和用途
  一、分类
  按化学组成分为:有机胶凝材料和无机胶凝材料。
  有机胶凝材料常见的如沥青
  无机胶凝材料分为:
  水硬性,如:水泥
  气硬性,如:石灰和水玻璃
  1.石灰可塑性好、强度低、耐水性差、体积收缩大,一般不宜单独使用。
  2.水玻璃俗称“泡花碱”。具有较强的粘结力。
  水玻璃的用途:
  (1)灌浆材料,常用于加固地基。(2)涂料。(3)防水剂。(4)耐酸材料。(5)耐热材料。(6)粘合剂。

  
  二、水泥
  1.通用水泥
  通用水泥是指大量用于一般土木建筑工程的水泥,包括硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。使用最多的为硅酸盐类水泥,如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。
  2.专用水泥
  专用水泥是指有专门用途的水泥。下面介绍水利工程中常用的大坝水泥和低热微膨胀水泥。
  大坝水泥包括中热和低热水泥。低热、中热水泥适用于大坝工程及大型构筑物等大体积混凝土工程。
  低热微膨胀水泥适用于要求低热和补偿收缩的混凝土、大体积混凝土、要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程

  3.特性水泥
  (1)快硬硅酸盐水泥
  快硬水泥是以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料,初凝不得早于45min,终凝不得迟于10h。
  (2)快凝快硬硅酸盐水泥
  双快水泥初凝不得早于10min,终凝不得迟于60min。主要用于紧急抢修工程,以及冬期施工、堵漏等工程。施工时不得与其他水泥混合使用。
  (3)抗硫酸盐硅酸盐水泥
  抗硫酸盐水泥适用于受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下隧涵等工程。
  (4)白色硅酸盐水泥

  (5)铝酸盐水泥
  主要用于紧急抢修和早强要求的特殊工程,适用于冬期施工,主要缺点是后期强度倒缩,在使用3~5年后高铝水泥混凝土的强度只有早期强度的一半左右,抗冻渗和耐蚀等性能亦随之降低。高铝水泥不宜用于结构工程;使用温度不宜超过30℃;不得与其他水泥混合使用
  注意:
  1)低热、中热水泥适用于大坝工程及大型构筑物等大体积混凝土工程。
  2)双快水泥主要用于紧急抢修工程,以及冬期施工、堵漏等工程。施工时不得与其他水泥混合使用。
  3)铝酸盐水泥主要用于紧急抢修工程和有早强要求的特殊工程,适用于冬期施工。缺点是后期强度倒缩。不宜用于结构工程。施工时不得与其他水泥混合使用。

  
  三、灌浆所用水泥的技术要求
  灌浆工程所采用的水泥品种,通常可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐或复合硅酸盐水泥
  灌浆水泥应妥善保存,严格防潮并缩短存放时间;不得使用受潮结块的水泥。
  回填灌浆、固结灌浆和帷幕灌浆所用水泥的强度等级应不低于32.5,坝体接缝灌浆、各类接触灌浆所用水泥的强度等级应不低于42.5
  水泥灌浆宜使用纯水泥浆液。在特殊地质条件下或有特殊要求时,根据需要通过现场灌浆试验论证,可使用下列类型的浆液:细水泥浆液、稳定浆液、水泥基混合浆液、膏状浆液、其他浆液。
  水泥基混合浆液指掺有掺合料的水泥浆液,包括黏土水泥浆、粉煤灰水泥浆、水泥砂浆等。
  根据灌浆需要,可在水泥浆液中加入掺合料:砂、膨润土或黏性土、粉煤灰和水玻璃。

  
  2F311034 外加剂的分类和应用
  一、分类
  1.改善混凝土拌合物流动性能的外加剂:减水剂、引气剂、泵送剂。
  2.调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂:缓凝剂、早强剂、泵送剂。
  3.改善混凝土耐久性的外加剂:引气剂、防水剂、阻锈剂。
  4.改善混凝土其他性能的外加剂:引气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。

  
  二、常用外加剂
  早强剂:加速混凝土早期强度发展的外加剂。
  引气剂:改善混凝土拌合物的和易性,显著提高混凝土的抗渗性、抗冻性,但混凝土强度略有降低。不宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土。
  缓凝剂:主要适用于大体积混凝土、炎热气候下施工的混凝土,以及需长时间停放或长距离运输的混凝土;不宜用在日最低温5℃以下施工的混凝土,也不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。
  
  三、外加剂使用
  1.一般不能直接加入混凝土搅拌机内。
  2.为保证减水剂的减水效果,有同掺法、后掺法、分次掺入三种方法。

  
  2F311035 钢材的分类和应用
  一、分类
  1.按化学成分分为:碳素结构钢、普通低合金钢。
  碳素结构钢根据含碳量的不同又分为低碳钢(含碳量小于0.25%),中碳钢(含碳量0.25%~0.60%);高碳钢(含碳量0.60%~1.40%)
  普通低合金钢(合金元素总含量小于5%)
  2.钢筋按生产工艺分类
  分为热轧钢筋、热处理钢筋、冷拉钢筋、钢丝(直径不大于5mm)。
  热轧钢筋按强度分为:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。随着级别增大,钢筋强度提高,塑性降低
  3.钢筋按外形分类
  分为光面钢筋(直径不小于6mm)和变形钢筋(直径不小于10mm)。
  4.钢筋按力学性能分类
  可分为有物理屈服点的钢筋和无物理屈服点的钢筋。前者包括热轧钢筋和冷拉热轧钢筋;后者包括钢丝和热处理钢筋。

  
  二、钢筋的主要力学性能
  有物理屈服点的钢筋的屈服强度是钢筋强度的设计依据。
  反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能
  热处理钢筋和钢丝无物理屈服点,热轧钢筋和冷拉热轧钢筋有物理屈服点。
  屈服强度、极限强度、伸长率和冷弯性能是有物理屈服点钢筋进行质量检验的四项主要指标,而对无物理屈服点的钢筋则只测定后三项
  
  三、注意热轧钢筋的牌号含义和选用要求
  如:HRB335表示热轧带肋钢筋,屈服强度为335MPa。
  冷拉I级钢筋适用于非预应力受拉钢筋。
  冷拉钢筋不宜用于负温度、受冲击或重复荷载作用的结构。
  高强钢筋:光圆钢筋、带肋钢筋、扭转钢筋。

  
  2F311036 土工合成材料的分类和应用
  我国把土工合成材料分为:土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料四大类。
  土工膜是透水性极低的土工合成材料。
  土工复合材料:复合土工膜、塑料排水带、软式排水管。
  土工特种材料:土工格栅、土工网、土工模袋、土工格室、土工管、土工包、土工合成材料黏土垫层。
  土工合成材料主要功能:反滤、排水、隔离、防渗、防护和加筋

  内容体系(以某一水闸施工为例)

  导流内容体系

  
  2F312000 水利水电工程施工导流
  重点:导流方案选择(导流方法及适用),围堰堰顶高程
  土石围堰施工、抢险技术

  
  2F312010 导流
  2F312011 导流标准
  在河流上修建水工建筑物,施工期间往往与通航、筏运、渔业、灌溉或水电站运行等水资源综合利用的要求发生矛盾。
  在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进行施工,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。


  一、导流标准-选定导流设计流量的标准。导流设计流量是选择导流方案、确定导流建筑物的主要依据。
  导流标准确定:依据:1)导流建筑物级别,2)导流建筑物类型,3)风险度分析。
  
  二、导流时段-按照导流的各个施工的阶段划分的延续时间。
  
  三、导流设计流量
  依据导流标准、导流时段来确定
  1.土坝、堆石坝、支墩坝等在洪水来临前不能完建时,围堰的导流时段一般以全年为标准,导流设计流量按导流标准选择相应洪水重现期的最大流量。
  2.若洪水来临前坝身能起拦洪作用,则围堰的导流时段为洪水来临前的施工时段(枯水期挡水),导流设计流量为该时段内按导流标准选择相应洪水重现期的最大流量。

  2F312012 导流方法
  施工导流的基本方法可分为分期围堰法导流和一次拦断河床围堰导流两类。
  
  一、分期围堰法导流
  分期围堰法导流,就是用围堰将水工建筑物所在的河段分段分期围护起来的施工方法。河水通过束窄河床、坝体缺口、坝体底孔等下泄。
  施工导流的基本方法可分为分期围堰法导流和一次拦断河床围堰导流两类。
  学习要点:方法的内涵、适用 

  分期围堰法
  

  1.束窄河床导流
  束窄河床导流,是通过束窄后的河床泄流,通常用于分期导流的前期阶段,特别是一期导流
  2.通过已完建或未完建的永久建筑物导流
  通过建筑物导流的主要方式包括设置在混凝土坝体中的底孔导流,混凝土坝体上预留缺口导流、梳齿孔导流,平原河道上的低水头河床式径流电站可采用厂房导流,个别高、中水头坝后式厂房,也有通过厂房导流的。这种方式多用于分期导流的后期阶段。
  分期导流一般适用于下列情况(水文、地形、地质):
  ①导流流量大,河床宽,有条件布置纵向围堰;
  ②河床中永久建筑物便于布置导流泄水建筑物;
  ③河床覆盖层不厚。
  挡水建筑物:上下游围堰、纵向围堰。
  泄水建筑物:束窄原河床,混凝土坝的坝体预留缺口、坝体底孔,明槽,平原河道低水头河床径流电站的厂房等。
  典型适用:流量较大的平原河道或河谷较宽的山区河流上修建混凝土坝枢纽时较为常用。

  
  二、一次拦断河床围堰导流
  一次拦断河床围堰导流是指在河床内距主体工程轴线(如大坝、水闸等)上下游一定的距离,修筑围堰,一次性截断河道,使河道中的水流经河床外修建的临时泄水道或永久泄水建筑物下泄,故又称河床外导流。一次拦断河床围堰导流一般适用于枯水期流量不大且河道狭窄的河流,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。在实际工程中也采用明渠隧洞等组合方式导流。

  挡水建筑物:上下游围堰
  泄水建筑物:明渠导流;隧洞导流;涵管导流。
  (一)明渠导流
  明渠导流是在河岸或河滩上开挖渠道,在基坑的上下游修筑横向围堰,河道的水流经渠道下泄。

  1.布置
  1)明渠进出口应同上下游水流相连,与主河道的交角以30°为宜;
  2)明渠进出口应与上下游围堰相隔适当距离,一般以50~100米为宜;
  3)明渠离基坑应有相当距离;
  4)明渠应尽可能与永久建筑物相结合。
  2.适用
  岸坡平缓或有一岸具有较宽的台地、垭口或古河道的地形
  (二)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,水流由隧洞下泄。
  1.布置
  1)隧洞进出口应同上下游水流相连,与主河道的交角以30°为宜;
  2)隧洞进出口应与上下游围堰相隔适当距离,一般大于50米;
  3)导流隧洞应尽可能与永久建筑物相结合。
  2.适用
  河谷狭窄、两岸地形陡峻、山岩坚实的山区河流
  3.工程实例
  龙羊峡水电站导流
  
  图 青海省龙羊峡水电站隧洞导流
  1-混凝土坝;2-上游围堰;3-下游围堰;4-导流隧道;5-临时溢洪道
  毛家村水库导流
  
  图 毛家村水库导流隧洞与永久隧洞结合布置
  1-永久隧洞;2-导流隧洞;3-混凝土堵头

  (三)涵管导流
  涵管导流是利用涵管进行导流,适用于导流流量较小的河流或只用来担负枯水期的导流。一般在修筑土坝、堆石坝等工程中采用。由于涵管过多对坝身结构不利,且使大坝施工受到干扰,因此坝下埋管不宜过多,单管尺寸也不宜过大。涵管应在干地施工,通常涵管布置在河滩上,滩地高程在枯水位以上。

  三峡一期导流布置图
  三峡导流示例
  

  三峡一期导流布置图
  

  三峡二期导流布置图
  

  案例考点:
  1.导流方案选择
  要点:依据导流方法适用性选择或判断。
  2.依据导流思想的排序
  要点:以疏为核心,先:临时(或永久)泄流建筑物,后挡(围堰)。如:某年考题:某加固工程包括:新建深孔闸、老闸加固、新建船闸、上下游围堰修建、上下游围堰拆除,请排序。

  案例
  某水利枢纽加固改造工程包括以下工程项目:
  (1)浅孔节制闸加固。主要内容包括:底板及闸墩加固、公路桥及以上部分拆除重建等。浅孔闸设计洪水位29.5m;
  (2)新建深孔节制闸。主要内容包括:闸室、公路桥、新挖上、下游河道等。深孔闸位于浅孔闸右侧(地面高程35.0m左右);
  (3)新建一座船闸。主要内容包括:闸室、公路桥、新挖上、下游航道等;

  (4)上、下游围堰填筑;
  (5)上、下游围堰拆除。
  有关施工基本要求有:
  施工导流采用深孔闸与浅孔闸互为导流。深孔闸在浅孔闸施工期内能满足非汛期十年一遇的导流标准。枢纽所处河道的汛期为每年的6、7、8三个月。
  2005年汛期枢纽工程基本具备设计排洪条件。
  

  【问题】
  指出枢纽加固改造工程项目中哪些是控制枢纽工程加固改造工期的关键项目,并简要说明合理的工程项目建设安排顺序。
  新建深孔闸(含新挖上、下游河道)、上下游围堰填筑、浅孔闸加固、上下游围堰拆除。
  第一步施工新建深孔闸(含新挖上下游河道)使之在2004年汛后尽早具备导流条件;
  第二步随后实施上下游围堰填筑;
  第三步再实施浅孔闸加固工作;
  第四步实施上下游围堰拆除,2005年汛前枢纽工程基本具备设计排洪条件。
  新建船闸(含新挖上下游航道)均无度汛要求,可作为深、浅孔闸工程的调剂工作面。

  案例小结:
  排序:单项或单位工程(可施工性)、分部工程(水闸施工)、工序
  关键项目:施工(重要结构或部位、难度大)、影响工期(关键线路)、安全(P226)、度汛(挡、泄)

  2F312013 围堰的类型及施工要求
  土石围堰
  
  草土围堰
  
  混凝土围堰
  
  汾河二库横向围堰
  
  万家寨碾压混凝土围堰
  
  三峡纵向围堰
  

  
  一、围堰的类型
  围堰按材料分土石围堰、混凝土围堰、草土围堰、木笼围堰、竹笼围堰、钢板桩格形围堰等。按围堰与水流方向的相对位置分横向围堰、纵向围堰。按导流期间基坑淹没条件分过水围堰、不过水围堰。过水围堰除需要满足一般围堰的基本要求外,还要满足堰顶过水要求。
  1.土石围堰
  土石围堰由土石填筑而成,多用作上下游横向围堰。它能充分利用当地材料,对基础适应性强,施工工艺简单。土石围堰可做成过水围堰,允许汛期围堰过水,但需做好溢流面、堰址下游基础和两岸接头的防冲保护。土石围堰的防渗结构形式有土质心墙和斜墙、混凝土心墙和斜墙、钢板桩心墙及其他防渗墙结构。

  

  2.混凝土围堰
  混凝土围堰是用常态混凝土或碾压混凝土建筑而成。混凝土围堰宜建在岩石地基上。混凝土围堰的特点是挡水水头高,底宽小,抗冲能力大,堰顶可溢流。尤其是在分段围堰法导流施工中,用混凝土浇筑的纵向围堰可以两面挡水,而且可与永久建筑物相结合作为坝体或闸室体的一部分。混凝土围堰结构形式有重力式、拱型等形式。

  3.草土围堰
  草土围堰是一种草土混合结构。草土围堰能就地取材,结构简单,施工方便,造价低,防渗性能好,适应能力强,便于拆除,施工速度快。但草土围堰不能承受较大的水头,一般适用于水深不大于6~8m,流速小于3~5m/s的中、小型水利工程
  4.竹笼围堰
  竹笼围堰是用内填块石的竹笼堆叠而成的挡水建筑物,在迎水面一般用木板、混凝土面板或填黏土阻水。采用木面板或混凝土面板阻水时,迎水面直立;用黏土防渗时,迎水面为斜墙。竹笼围堰的使用年限一般为1~2年,最大高度约为15m

  5.钢板桩格形围堰
  钢板桩格形围堰是由一系列彼此相连的格体形成外壳,然后在内填以土料或砂料构成。格体是土或砂料和钢板桩的组合结构,由横向拉力强的钢板桩连锁围成一定几何形状的封闭系统。钢板桩格形围堰按挡水高度不同,其平面形式有圆筒形格体、扇形格体、花瓣形格体,应用较多的是圆筒形格体。圆筒形格体钢板桩围堰,一般适用的挡水高度小于15~18m,可以建在岩基或非岩基上,也可作过水围堰用。


  二、选择围堰类型的基本要求
  
  三、围堰堰顶高程的确定(案例点)
  纵向围堰堰顶高程要与束窄河段宣泄导流设计流量时的水面曲线相适应。纵向围堰的顶面常做成阶梯状或倾斜状,上游部分与上游围堰同高,下游部分与下游围堰同高。
  下游围堰的堰顶高程由式(2F312013-1):
  Hd=hd+ha
  上游围堰的堰顶高程由式(2F312013-2):
  Hu=hd+z+ha

  
  四、围堰施工
  1.土石围堰的施工(案例)
  围堰的施工有水上、水下两部分。水上部分的施工与一般土石坝相同,采用分层填筑,碾压施工,并适时安排防渗墙施工;水下部分的施工,土料、石渣、堆石体的填筑可采用进占法,也可采用各种驳船拋填水下材料。1)土石围堰与岸坡的接头,主要通过扩大接触面和嵌入岸坡的方法,以延长塑性防渗体的接触范围,防止集中绕渗破坏

  2)与纵向围堰接头处理
  土石围堰与混凝土纵向围堰的接头,通常采用刺墙形式插入土石围堰的塑性防渗体中,并将接头的防渗体断面扩大,以保证在任一高程处均能满足渗径长度要求。
  3)围堰拆除(时间、顺序、方法):围堰拆除一般是在使用期的最后一个汛期过后,随上游水位的下降,逐层拆除围堰背水坡和水上部分。土石围堰的拆除可用挖掘机开挖、爆破、挖泥船开挖或人工开挖等。

  2.混凝土围堰的施工
  混凝土围堰多为重力式。狭窄河床的上游围堰,在堰肩地质条件允许的情况下,也可采用拱形结构。混凝土围堰的施工与混凝土坝相似。混凝土围堰一般需在低土石围堰保护下干地施工,但也可创造条件在水下浇筑混凝土或预填骨料灌浆。
  混凝土围堰的拆除,一般只能用爆破法炸除,但应注意,必须使主体建筑物或其他设施不受爆破危害。

  3.钢板桩格形围堰施工
  钢板桩格形围堰的修建和拆除机械化程度高,钢板桩回收可达70%,边坡垂直、断面小、占地少,安全可靠。钢板桩格形围堰修建工序:定位、打设模架支柱、模架就位、安插打设钢板桩、安装围檩和拉杆、拆除支柱和模架、填充砂砾料至设计高度
  钢板桩围堰的拆除。工程完工后,基坑充水使围堰的两侧水位平衡,围堰内的砂砾料分层挖除,拆除钢拉杆和围檩,用振动锤拔除钢板桩。

  
  2F312014 汛期施工险情判断与抢险技术
  常见险情:漏洞、管涌、漫溢。
  
  一、漏洞
  (一)原因:填土质量不好、有架空。
  (二)特征:贯穿堰身,通过孔洞直接流向围堰背水侧。出口一般在背水坡或堰脚附近
  (三)探测:水面观察、潜水探漏、投放颜料观察水色
  (四)抢险(针对漏洞进口处理)(案例)
  1.塞堵漏洞:塞堵漏洞进口是最有效最常用的方法。先塞堵,再封堵闭气,直至完全断流。适用于漏洞单一,但流量大的情况。

  2.盖堵漏洞
  (1)复合土工膜排体或篷布盖堵。适用于洞口多且集中的情况。
  (2)就地取材盖堵。适用于洞口附近流速小,土质松软或洞口周围已有许多裂缝时,可用该法。
  注意点:洞口覆盖后,必须立即封严四周(避免四周进水)。
  3.戗堤法:临水坡漏洞多而小,范围较大时,抛黏土填筑前戗或临水筑子堤
  考核点:给出工程具体情况,请考生选择抢险方法。

  
  二、管涌(一般出现在渗流出口处,为非粘性土的特性)堵出口
  (一)抢险原则:制止涌水带砂留有渗水出路
  (二)方法
  1.反滤围井
  适用于单个管涌或管涌数目多且集中的情况,围井内必须用透水料铺填切忌用不透水材料

  (1)砂石反滤围井
  (2)土工织物反滤围井
  土工织物铺设一定要形成封闭的反滤层,土工织物周围应嵌入土中,土工织物之间用线缝合。再在土工织物上面用块石等强透水材料压盖,加压顺序为先四周后中间,最终中间高、四周低,最后在管涌区四周用土袋修筑围井。围井修筑方法和井内水位控制与砂石反滤围井相同。(3)梢料反滤围井
  2.反滤层压盖
  适用于大面积管涌或管涌群。反滤层压盖必须用透水性好的砂石、土工织物、梢料等材料,切忌使用不透水材料

  
  三、漫溢
  措施:在堰顶上加筑子堤

  
  2F312020 截流
  2F312021 截流方法
  一、截流的基本方法
  1.在导流泄水建筑物接近完工时,即以进占方式自两岸或一岸建筑戗堤形成龙口,并将龙口防护起来,待导流泄水建筑物完工以后,在有利时机,以最短时间将龙口堵住,截断河流。
  2.截流过程
  “戗堤”—为了截流,先在河床的一侧或两侧向河床中筑堤,该堤称为戗堤;
  过程:进占—龙口范围加固—合龙—闭气

  3.截流的基本方法
  (1)基本方法
  抛投块料截流、爆破截流、下闸截流、其它(木笼、钢板桩、草土、杩槎堰、水力冲填法截流等)。
  1)抛投块料截流
  在龙口抛投石块或人工块体截断水流,迫使河水经导流建筑物下泄。(特别适用于大流量、大落差的河道上的截流)。
  采用抛投块料截流,按不同的抛投合龙方法可分为平堵、立堵、混合堵三种。

  平堵(图示)
  (1)先在龙口建造浮桥或栈桥,由自卸汽车或其他运输工具运来抛投料,沿龙口前沿投抛。
  (2)适用于易冲刷的地基上截流
  立堵(图示)
  (1)用自卸汽车或其他运输工具运来抛投料,以端进法抛投(从龙口两端或一端下料)进占戗堤,逐束窄龙口,直到全部拦断。
  (2)适用于大流量、岩基和覆盖层较薄的岩基河床
  (3)截流落差不超过3.5m时,宜选择单戗立堵截流。截流流量大且落差大于3.5m时,宜选择双戗或多戗立堵截流

  混合堵
  有先平堵后立堵和先立堵后平堵两种。
  2)爆破截流
  在坝址处于峡谷地区、岩石坚硬、岸坡陡峻、交通不便或缺乏运输设备时,可采用定向爆破截流。
  3)下闸截流
  在泄水道中预先修建闸墩,最后下闸截断水流。
  (3)工程实例(图示)
  立堵法
  
  立堵法截流
  (a)双向进占;(b)单项进占
  1-截流戗堤;2-龙口
  平堵法
  
  平堵法截流
  (a)立面图;(b)横断面图
  1-截流戗堤;2-龙口;3-覆盖层;4-浮桥;5-截流体

  
  2F312022 龙口布置和截流材料的选择
  一、龙口位置的选择
  1.一般来说,龙口应设置在河床主流部位,方向力求与主流顺直,使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。
  2.龙口应选择在耐冲河床上,以免截流时因流速增大,引起过分冲刷。如果龙口河床覆盖层较薄,则应清除;否则,应进行护底防冲。
  3.龙口附近应有较宽阔的场地,以便布置截流运输路线和制作、堆放截流材料。

  
  二、龙口宽度的确定
  1.尽可能窄些
  2.龙口保护包括:护底和裹头
  3.龙口宽度及防护措施根据:流量、龙口的抗冲流速确定。
  
  三、截流材料尺寸的确定
  在截流中,合理选择截流材料的尺寸或重量,对于截流的成败和节省截流费用具有很大意义。尺寸或重量取决于龙口流速

  
  四、截流材料数量的确定
  (一)不同粒径材料数量的确定
  立堵截流时,最大粒径材料数量,常按困难区段抛投总量的1/3考虑。
  (二)备料量
  截流备料总量根据截流物料堆存条件、运输条件、可能流失量及戗堤沉陷等因素综合分析,并留适当备用量,一般备用系数可取1.2~1.3
  葛洲坝截流
  
  
  三峡截流
  
  
  
  小浪底峡截流
  
  万家寨截流
  
  飞来峡截流
  
  四川大桥截流
  
  珊溪截流
  
  西藏乌鲁瓦提截流
  

  2F313000 水利水电工程主体工程施工
  2F313010 土石方开挖工程
  2F313011 土方开挖技术
  一、土的工程分类(开挖方法、开挖难易)
  1.土的分级(开挖方法)
  分为4级
  土的工程分类 表2F313011

  开挖方法上,用铁锹或略加脚踩开挖的土为Ⅰ类;用铁锹,且需用脚踩开挖的土为Ⅱ类;用镐、三齿耙开挖或用锹需要力加脚踩开挖的土为Ⅲ类;用镐、三齿耙等开挖的土为IV类。见表2F313011。
  重点掌握如何依据开挖方法来进行土的分级。

  二、开挖方式
  自上而下开挖;上下结合开挖;先岸坡后槽河开挖;分期分段开挖
  三、开挖方法
  机械开挖、人工开挖
  1.机械开挖(挖掘机、推土机、装载机、铲运机)
  注意不同机械各自的适用性
  正铲:适用于停机面以上的土方。
  正铲挖掘机。正铲挖掘机是土方开挖中常用的一种机械。它具有稳定性好、挖掘力大、生产率高等优点。适用于I~IV类土及爆破石渣的挖掘。

  正铲挖掘机的挖土特点是:向前向上,强制切土,主要挖掘停机面以上的掌子。按其与运输工具相对停留位置的不同,有侧向开挖和正向开挖两种方式(如图2F313011-1所示),采用侧向开挖时,挖掘机回转角度小,生产效率高。
  
  反铲:主要挖掘停机面以下的掌子,多用于开挖深度不大的基槽和水下石渣
  索铲:适用于停机面以下的掌子,多用于开挖深度较大的基槽,沟渠和水下土石
  抓铲:抓铲挖掘机可以挖掘停机面以上及以下的掌子。水利水电工程中常用于开挖土质比较松软(I~II类土)施工面狭窄而深的集水井、深井及挖掘深水中的物料,其挖掘深度可达30m以上
  多斗挖掘机。多斗挖掘机是一种连续工作的挖掘机械,从构造上可以分为链斗式、斗轮式、滚切式等三种。

  链斗式挖掘机的主要特点是挖斗连接在挠性构件(斗链)上,通过斗链带动斗的运动,把挖掘的土壤带出掌子面。斗轮式挖掘机的主要特点是挖斗固定在刚性构件(斗轮)上,通过轮斗带动挖斗运动,把挖掘的土壤带出掌子面。滚切式挖掘机可通过刀齿对土壤的铣切挖出成型断面的沟槽,这种挖掘机在水电工程中很少使用。
  由于连续作业式挖掘机装有多只挖斗,土壤不断被挖取并不断被带出掌子面,因此它的作业过程是连续进行的。它与单斗挖掘机相比,具有下列特点:
  ①连续作业式挖掘机的作业过程是连续进行的,运行不另占时间。
  ②连续作业式挖掘机在作业时,工作装置在掌子面中作均匀而连续的运动,其所承受的静载荷和动载荷比单斗挖掘机小,因此,它的质量轻,在同样生产率情况下,连续作业式挖掘机的自重只有单斗挖掘机的50%~60%。
  ③连续作业式挖掘机的动力消耗少,生产率高,在同样功率装备下,连续作业式挖掘机的生产率是单斗挖掘机的1.5~2.5倍。
  ④连续作业式挖掘机能够一次挖到很大的深度或高度,而且掌子面形状比较规整,一般不需要再进行人工修整。
  ⑤连续作业式挖掘机操纵比较简单,装载时对车辆造成的冲击小。
  但是,连续作业式挖掘机也有一些缺点,主要是挖掘能力小,不能挖掘硬土、岩石或冻土;只能挖掘不夹杂大块(尺寸大于斗宽的0.2倍)的I~Ⅲ级土壤,或十分均匀而没有夹杂物的IV级土壤。同时连续作业式挖掘机是专用性机器,通用性差。这些缺点就限制了它的应用范围。

  推土机:是一种在拖拉机上安装有推土工作装置(推土铲)的常用的土方工程机械。它可以独立完成推土、运土及卸土三种作业。在水利水电工程中,它主要用于平整场地,开挖基坑,推平填方及压实,堆积土石料及回填沟槽等作业,宜用于100m以内运距I~Ⅲ类土的挖运,但挖深不宜大于1.5~2.0m,填高不宜大于2~3m

  铲运机:综合完成铲土、装土、运土、卸土。它适用于IV级以下的土壤工作。一般拖式铲运机(用履带式机械牵引)的经济运距为500m以内,自行式轮胎铲运机的经济运距为800~1500m
  按铲运机的卸土方式可分为强制式、半强制式和自由式三种。
  按铲运机的装载方式分为普通式和链板式两种。

  装载机:装载松散物料的工程机械。不仅可以对堆积的松散物料进行装、运、卸作业和短距离的运土。也可以对岩石、硬土进行轻度挖掘和推土作业,还可以进行清理,刮平场地,起重、牵引等作业。装载机按行走装置分为轮式和履带式两种。按卸载方式可分为前卸式、后卸式、侧卸式和回转式四种。按额定载重量可分为小型(<1t)、轻型(1~3t)、中型(4~8t)、重型(>lOt)四种。
  2.人工开挖
  不具备机械开挖条件时或机械设备不足时采用人工开挖。
  (1)地下水位较高时,注意排水。具体:先挖出排水沟,再分层下挖。
  (2)临近设计高程时,留:0.2~0.3m的保护层。
  (3)线状布置的工程(溢洪道、渠道),采用分段施工的平行流水作业组织方式。
  (4)开挖坚实黏性土和冻土时,采用爆破松土与人工、推土机、装载机等开挖方式配合来提高开挖效率。

  四、土方开挖一般要求
  注意:合理布置开挖工作面和出土路线。合理选择和布置出土地点和弃土地点,做好挖填方平衡。开挖边坡,要防止塌滑。地下水位以下土方的开挖,做好排水工作。

  五、渠道开挖
  人工开挖、机械开挖
  1.人工开挖
  (1)干地开挖渠道—自中心向外,分层下挖
  (2)受地下水影响渠道—一次到底法、分层下挖法(中心排水沟法、翻滚排水沟法)(见教材P67图例)
  

  2.机械开挖
  (1)推土机开挖:挖深不易超过1.5~2.0米,填筑堤顶高度不易超过2~3米,坡度不易陡于1:2
  (2)铲运机开挖:半挖半填渠道或全挖方渠道就近弃土。
  铲运机开挖渠道:铲运机开挖渠道的开行方式有环形开行和“8”字形开行
  a.横向环形开行—渠道开挖宽度大于铲土长度,而填土或弃土又大于卸土长度;反之采用纵向环形开行
  b.8字形开行—工作前线较长,填挖高差较大时采用。

  
  2F313012 石方开挖技术
  一、岩石分类按形成条件分类:火成岩(岩浆岩)、水成岩、变质岩
  火成岩:主要包括花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩等。
  水成岩:主要包括石灰岩和砂岩
  变质岩:主要包括片麻岩、大理岩和石英岩
  岩石的分级依据坚固系数分级。注意根据坚固系数的具体分级。
  岩石根据坚固系数的大小分级,前10级(V~XIV)的坚固系数在1.5~20之间,除V级的坚固系数在1.5~2.0之间外,其余以2为级差。坚固系数在20~25之间,为XV级;坚固系数在25以上,为XVI级。 

  二、开挖方法(露天石方开挖、地下工程开挖)
  (一)露天石方开挖的方法(爆破法)
  1.开挖方法:钻孔爆破松动、挖掘机或装载机配合自卸汽车出渣
  2.常用爆破方法:浅孔爆破、深孔爆破、洞室爆破、预裂爆破。
  3.爆破方法基本工序:钻孔-装药-起爆-挖装-运卸
  4.露天石方(岩基)爆破开挖的技术要求。如:岩基上部除结构要求外均应按梯段爆破方式开挖。
  (二)地下工程开挖方法
  钻爆法(以此为主)、机械开挖(掘进机、顶管法、盾构法)
  三、爆破技术:浅孔爆破;深孔爆破;洞室爆破;预裂爆破;光面爆破。

  (一)孔眼爆破(炮孔布置原则,布孔的技术参数,药量计算,堵塞长度验算)
  根据孔径的大小和孔眼的深度可分为浅孔爆破法和深孔爆破法。
  浅孔爆破法:孔径小于等于75mm、深度小于5m。适用于小规模爆破,适应性较强,有利于控制开挖面的形状和规格,使用的钻孔机具简单易操作;但生产效率低。
  水利水电建设中,浅孔爆破广泛用于基坑、渠道、隧洞的开挖和采石场作业等。
  深孔爆破法:孔径大于75mm,孔深大于5m。适用于大规模、高强度爆破,如大型基坑开挖和大型采石场开采
  上述两种爆破方法可以起到互补的作用。

  炮孔布置原则
  1)炮孔方向不宜与最小抵抗线方向重合;
  2)充分利用有利地形,尽量利用和创造自由面;
  3)一般应将炮孔与层面、节理等垂直或斜交;不宜穿过较宽的裂隙;
  4)当布置有几排炮孔时,应交错布置成梅花形;
  5)浅孔爆破法常采用阶梯开挖法。

  浅孔、深孔适用性
  浅孔:广泛用于基坑、渠道、隧洞的开挖和采石场作业。
  深孔:大型基坑开挖和大型采石场开采的主要方法。
  浅、深孔相比较:后者单位体积岩石所需的钻孔工作量较小,单位耗药量低。
  炮孔布置参数示意图
  

  深孔爆破的主要参数有:梯段高度H、底盘抵抗线ωp、炮孔间距a和排距b、超钻深度h、钻孔深度L、堵塞长度L2及单孔装药量Q等。
  提高深孔爆破质量的措施:多排孔微差爆破;挤压爆破;合理装药结构;倾斜孔爆破

  (二)洞室爆破
  (三)预裂爆破法
  预裂爆破是沿设计开挖轮廓钻一排预裂炮孔,在开挖区未爆之前先行爆破,从而获得一条预裂缝,利用这条预裂缝,在开挖区爆破时切断爆区裂缝向保留岩体发展,防止或减弱爆破震动向开挖轮廓以外岩体的传播,达到保护保留岩体或邻近建筑物免受爆破破坏的目的。
  预裂炮孔的角度应与开挖轮廓边坡坡度一致,宜一次钻到设计深度。如果基础不允许产生裂缝,则预裂炮孔至设计开挖面应预留一定距离。
  (四)光面爆破法
  光面爆破是利用布置在设计开挖轮廓线上的光面爆破炮孔,将作为围岩保护层的“光爆层”爆除,从而获得一个平整的洞室开挖壁面的一种控制爆破方式。

  2F313020 地基与基础工程
  2F313021 地基开挖与清理
  一、土坝地基的开挖与清理
  (一)土基开挖与清理
  注意点:
  1.坝体断面范围内的低强度、高压缩性软土及地震时易液化的土层应清除或处理。
  2.开挖的岸坡应大致平顺,不应成台阶状、反坡或突然变坡,岸坡上缓下陡时,变坡角应小于20度,岸坡不宜陡于1:1.5
  3.应留有0.2~0.3m保护层,待填土前进行人工开
  (二)岩基开挖与清理
  岩石岸坡一般不陡于1:0.5

  二、混凝土坝地基的开挖与清理
  高坝:应挖至新鲜或微风化基岩;中坝宜挖至微风化或弱风化基岩。
  开挖过程注意事项(此处可能出现多选)
  (1)坝段的基础面上下游高差不宜过大,并尽可能开挖成大台阶状
  (2)两岸岸坡坝段基岩面,尽量开挖成有足够宽度的台阶状,以确保向上游倾斜;若基岩面高差过大或向下游倾斜,宜开挖成大台阶状,保持坝体的侧向稳定。对于靠近坝基面的缓倾角软弱夹层,埋藏不深的溶洞、溶蚀面应尽量挖除。
  (3)开挖至距离基岩面0.5~1.0m时,应采用手风钻钻孔,小药量爆破,以免造成基岩产生或增大裂隙。
  (4)遇到易风化的页岩、黏土岩时,应留有0.2~0.3m的保护层,待浇筑混凝土前再挖除。

  
  2F313022 地基处理技术
  一、地基处理的基本方法
  (一)灌浆
  按目的分为:
  固结灌浆—改善岩基的力学性能减少基础变形和不均匀沉陷。灌浆面积大、深度较浅、压力较小。
  帷幕灌浆—形成一道防渗帷幕,截断基础渗流,降低扬压力。灌浆深度较深、压力较大。

  接触灌浆—加强建筑物和岩石之间的结合程度
  化学灌浆-能灌入微细裂缝
  高压喷射灌浆
  高压喷射灌浆是采用钻孔将装上特制合金喷嘴的注浆管下到预定位置,然后用高压泵将浆液通过喷嘴喷射出来,冲击破坏土体,使土粒在喷射流束的冲击力、离心力和重力等综合作用下,与浆液搅拌混合。待浆液凝固以后,在土内就形成一定形状的固结体。  

  (二)防渗墙
  防渗墙是使用专用机具钻凿圆孔或直接开挖槽孔,孔内浇灌混凝土、回填黏土或其他防渗材料等或安装预制混凝土构件形成连续的地下墙体。也可用板桩、灌注桩、旋喷桩或定喷桩等各类桩体连续形成防渗墙。较浅的透水地基用黏土截水槽,下游设反滤层;较深的透水地基用槽孔型和桩柱体防渗墙,槽孔型防渗墙由一段段槽孔套接而成,桩柱体防渗墙由一个个桩柱套接而成。

  (三)置换法
  置换法是将建筑物基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去,换填无侵蚀性及低压缩性的散粒材料,从而加速软土固结、提高地基承载力的一种方法。
  (四)排水法
  排水法是采取相应措施如砂垫层、排水井、塑料多孔排水板,使软基表层或内部形成水平或垂直排水通道,然后在土壤自重或外荷压载作用下,加速土壤中水分的排除,使土壤固结的一种方法。

  (五)挤实法
  挤实法是将某些填料如砂、碎石或生石灰等用冲击、振动或两者兼而有之的方法压入土中,形成一个个的柱体,将原土层挤实,从而增加地基强度的一种方法。
  (六)桩基础
  端承装、摩擦桩、振冲砂(或碎石)桩、高速旋喷桩。

  二、不同地基处理的适用方法(单选、多选)
  1.岩基处理适用方法:灌浆、局部开挖回填等。
  2.砂砾石地基处理适用方法:开挖、防渗墙、帷幕灌浆、设水平铺盖等。
  3.软土地基处理的适用方法:开挖、桩基础、置换法、排水法、挤实法等。
  4.湿陷性黄土地基处理的适用方法有土或灰土垫层、砂或砂垫层、强夯法、重锤夯实法、桩基础、预浸法等。
  5.膨胀土地基处理的适用方法有换填、土性改良、预浸水等。
  6.岩溶地段地基处理的适用方法有回填碎石(片石)、(帷幕)灌浆等。
  7.冻土地基处理的适用方法有基底换填碎石垫层、铺设复合土工膜、设置渗水暗沟,填方设隔热板等。

  
  2F313023 灌浆技术
  一、灌浆材料
  灌浆材料可分为两大类,一类是用固体颗粒的灌浆材料(如水泥、黏土或膨润土、砂等)制成的浆液;另一类是用化学灌浆材料(如硅酸盐、环氧树脂、聚氨酯、丙凝等)制成的浆液。水利水电工程中大量常用的浆液主要有水泥浆、水泥黏土浆、黏土浆、水泥黏土砂浆等。
  

  二、灌浆方式
  1.按浆液的灌注流动方式,分为纯压式和循环式
  (1)纯压式是一次把浆液压入钻孔中,扩散到地基缝隙中,灌注过程中,浆液单向从灌浆机向钻孔流动的一种灌浆方式。
  (2)循环式是灌浆时浆液进入钻孔,一部分被压入地基缝隙中,另一部分由回浆管路返回拌浆筒中的一种灌浆方式。
  2.按灌浆孔中灌浆程序,分为一次灌浆和分段灌浆
  (1)一次灌浆是将孔一次钻完,全孔段一次灌浆。在灌浆深度不大,孔内岩性基本不变,裂隙不大而岩层又比较坚固等情况下可采用该方法。
  (2)分段灌浆是将灌浆孔划分为几段,采用自下而上或自上而下的方式进行灌浆。适用于灌浆孔深度较大,孔内岩性又有一定变化而裂隙又大的情况,此外,裂隙大且吸浆量大,灌浆泵不易达到冲洗和灌浆所需的压力等情况下也可采用该方法。

  三、灌浆工艺与技术要求
  (一)固结灌浆
  1.灌浆工艺
  施工程序。固结灌浆施工程序依次是钻孔、压水试验、灌浆(分序施工)、封孔和质量检查等。
  压水试验。灌浆前进行简易压水试验,采用单点法,试验孔数一般不宜少于总孔数的5%
  2.主要技术要求
  (1)固结灌浆孔应按分序加密,浆液应按先稀后浓的原则进行。
  (2)固结灌浆压力一般控制在0.3~0.5MPa
  3.施工顺序
  有盖重的坝基固结灌浆应在混凝土达到要求强度后进行。基础灌浆宜按照先固结、后帷幕的顺序进行。水工隧洞中的灌浆宜按照先回填灌浆、后固结灌浆、再接缝灌浆的顺序进行。

  (二)帷幕灌浆
  1.主要参数
  帷幕灌浆主要参数有防渗标准、深度、厚度、灌浆孔排数和灌浆压力等。
  2.技术要求
  回填封孔有机械回填法和人工回填法。
  (三)化学灌浆
  化学浆液的特性。
  适用于灌注和加固混凝土结构的细微裂隙、基岩的细裂隙和断层破碎带等低渗透性地层,低温、动水状况下可固化,凝结时间可控、凝结过程不受水和空气干扰等情况下的灌浆作业。
  按浆液的混合方式分单液法灌浆和双液法灌浆两种。
  化学灌浆都采用纯压式灌浆。化学灌浆压送浆液的方式有两种:一是气压法;二是泵压法

  2F313030 土石坝和堤防工程
  北京密云水库
  

  毛家村土坝
  

  飞来峡副坝
  

  
  2F313031 料场规划
  料场规划的基本内容包括空间规划、时间规划和质与量的规划。
  
  一、空间规划
  指对料场的位置、高程的恰当选择,合理布置。
  运距短(不能因为料场的开采影响坝体的稳定、防渗);
  重车下坡,轻车上坡;
  左右岸、上下游;
  高料高用,低料低用;
  料场爆破的震动影响。
  土石料的上坝运距应尽可能短。高程上有利于重车下坡,减少运输机械功率的消耗。坝的上下游、左右岸最好都选有料场,这样有利于上下游左右岸同时供料,减少施工干扰,保证坝体均衡上升。用料时原则上应低料低用,高料高用,当高料场储量有富余时,亦可高料低用。同时料场的位置应有利于布置开采设备、交通及排水通畅。对石料场尚应考虑与重要建筑物、构筑物、机械设备等保持足够的防爆、防震安全距离。

  
  二、时间规划
  根据施工强度和坝体填筑部位变化选择料场使用时机和填料数量
  上坝强度高用近料场,上坝强度低用远料场;
  上游易淹的料场先用,下游不易淹的料场后用;
  含水量高的料场旱季用,含水量低的料场雨季用

  
  三、质的规划
  在选择和规划使用料场时,应对料场的地质成因、产状、埋深、储量以及各种物理力学指标进行全面勘探和试验。
  ·天然土石料应满足上坝料的要求;
  ·质量好的土石料用于主要部位,质量差的土石料用于次要部位;
  ·充分考虑人工筛分的可能性,即把超径的骨料留下来做坝壳的填充料。

  
  四、量的规划
  储量在任何时候都应满足上坝强度;充分利用开挖料。在考虑料场实际可开采量时,应考虑料场勘测的精度、天然料容重和坝体压实料容重的差异,以及开挖运输、坝面清理、返工削坡的损失。
  不仅应使料场的总储量满足坝体总方量的要求,而且应满足施工各个阶段最大筑坝强度的要求。
  土石坝施工分期

  土石坝主要施工过程排序
  a.封孔 b.截流 c.导流洞施工 d.基坑排水 e.围堰填筑 f.围堰拆除 g.坝基处理 h.坝体填筑
  c→b→e→d→g→h→f→a

  
  五、料场规划的基本要求
  料场规划应对主要料场和备用料场分别加以考虑。前者要求质好、量大、运距近,且有利于常年开采;后者通常在淹没区外,当前者被淹没或因库区水位抬高,土料过湿或其他原因中断使用时,则用备用料场保证坝体填筑不致中断。
  实际可开采量与坝体填筑量的比为:
  土料:2~2.5;砂砾料:1.5~2;
  水下砂砾料:2~3;石料:1.5~2;
  反滤料应根据筛后有效方量确定,一般不宜小于3。

  2F313032 土方填筑技术
  

  
  一、土方填筑压实机械
  压实机械设备的作用有3种类型:静压碾压,振动碾压、夯击
  压实机械及压实方法
  1.羊脚碾(用于黏性土)
  2.气胎碾(用于黏性土和非黏性土)
  3.振动碾(用于非黏性土)
  4.夯板(羊脚夯、振动夯)(用于黏性土和非黏性土)
  碾压的作用力为静压力,其大小不随时间变化。
  夯击的作用力为瞬间动压力,其大小随时间和落高变化。
  震动的作用力为周期性的重复动压力,其大小随时间周期变化。
  羊脚碾在压实过程中,还能对表层土进行刨毛。
  压实方法有进退错距法和圈转套压法。

  
  二、土料压实标准
  对黏性土用干密度ρd来控制,对非黏性土用相对密度Dr来控制。
  在现场用相对密度来控制施工质量不大方便,通常将其转换成对应的干密度来控制。其换算公式为:
  式中,r1.r2——分别为土料极松散和极密实时的干密度。

  
  三、压实参数的确定
  压实参数包括:碾压机具的重量、含水量、碾压遍数、铺土厚度,振动碾还应包括:振动频率及行走速率

  
  

  
  不同铺土厚度、不同压实遍数土料
  含水量和干容重的关系曲线

  
  铺土厚度、压实遍数、最优含水量、最大干密度的关系曲线

  

  试验成果整理
  以单位压实遍数的压实厚度最大者,即在满足设计干密度的条件下,压实厚度同压实遍数的比值最大者视为最经济合理的组合。
  小结:
  土料的压实标准:
  对黏性土用干密度来控制,对非黏性土用相对密度Dr来控制。
  压实参数的确定:
  (压实参数包括:碾压机具的重量、含水量、碾压遍数、铺土厚度,振动碾还应包括:振动频率及行走速率)
  含水量的参考取值
  黏性土料试验压实含水量可取:
   ω1=ωp+2%、 ω2=ωp、ω3=ωp-2%
   ωp为土料塑限。
  对非黏性土料的试验,只需作铺土厚度、压实遍数和干密度的关系曲线。
  以单位压实遍数的压实厚度最大者,即在满足设计干密度的条件下,压实厚度同压实遍数的比值最大者视为最经济合理的组合。

  四、土石坝、堤防填筑施工
  根据施工方法的不同,土石坝分为干填碾压(碾压式)、水中填土、水力冲填(包括水坠坝)等类型。堤防的施工方法与土石坝基本一致。其中,碾压式土石坝最为普遍。这里只介绍碾压土石坝的施工。
  
  (一)作业内容
  碾压土石坝的施工作业,包括准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业
  (1)准备作业包括:“一平四通”即平整场地、通车、通水、通电、通信,修建生产、生活福利、行政办公用房以及排水清基等项工作。
  (2)基本作业包括:料场土石料开采,挖、装、运、卸以及坝面铺平、压实、质检等项作业。
  (3)辅助作业是保证准备作业及基本作业顺利进行,创造良好工作条件的作业,包括清除施工场地及料场的覆盖层,从上坝土石料中剔除超径石块、杂物,坝面排水,层间刨毛和加水等。
  (4)附加作业是保证坝体长期安全运行的防护及修整工作,包括坝坡修整、铺砌护面块石及铺植草皮等。

  (二)坝面作业
  基础开挖和基础处理基本完成后,就可以进行坝体的铺筑和压实。
  坝面作业施工包括铺土、平土、洒水或晾晒(控制含水量)、土料压实(对于黏性土采用平碾,压实后尚须刨毛以保证层间结合的质量)、修整边坡、铺筑反滤层、排水体及护坡、质检等工序。

  要点:
  1.坝面作业可分为:铺料、整平、压实三个主要工序。
  2.铺料宜平行坝轴线进行;进入防渗体铺料,自卸汽车卸料宜用进占法(在松铺层上)倒退卸料;一般采用带式运输机或自卸汽车上坝卸料,采用推土机或平土机散料平土。
  

  3.黏性土料含水量偏低,主要在料场加水,若需坝面加水要做到:少、勤、匀;对非黏性土,加水主要在坝面进行。
  4.对于黏性土,压实作用外力应克服其粘结力。对于非黏性土(砂土、砾石),压实作用外力应克服其内摩擦力

  5.碾压机械的开行方式有:圈转套压、进退错距
  进退错距法操作简便,碾压、铺土和质检等工序协调,便于分段流水作业,压实质量容易保证,其开行方式如下图(a)所示。用这种开行方式,为避免漏压,可在碾压带的两侧先往复压够遍数后,再进行错距碾压。错距宽度b(单位:m)按式计算:
  
  b=B/n
  式中B——碾滚净宽(m);
  n——设计碾压遍数。
  圈转套压法要求开行的工作面较大,适合多碾滚组合碾压。对于堤防工程只能采用进退错距。

  6.接头处理(案例点)
  (1)在坝体填筑中,层与层之间分段接头应错开一定距离,同时分段条带应与坝轴线平行布置,各分段之间不应形成过大的高差。接坡坡比一般缓于1∶3。
  (2)坝体填筑中,为了保护黏土心墙或黏土斜墙不致长时间暴露在大气中遭受影响,一般都采用土、砂平起的施工方法,其分为两种:一是先土后砂法,即先填土料后填砂砾反滤料;另一种是先砂后土法,即先填砂砾料后填土料。
  无论是先砂后土法或先土后砂法,土料边仍有一定宽度未被压实合格。当采用羊脚碾与气胎碾联合作业时,土砂结合部可用气胎碾进行压实。无此条件时可采用夯实机具。在夯实土砂结合部时,宜先夯土边一侧,等合格后再夯反滤料,不得交替夯实,影响质量。
  (3)对于坝身与混凝土结构物(如涵管、刺墙等)的连接,靠近混凝土结构物部位不能采用大型机械压实时,可采用小型机械夯或人工夯实。填土碾压时,要注意混凝土结构物两侧均衡填料压实,以免对其产生过大的侧向压力,影响其安全。

  
  五、土方填筑质量控制
  施工的质量检查和质量控制是土石坝安全的重要保证。
  施工的质量检查和质量控制贯穿于土石坝施工的各个环节和全过程。
  土石坝施工质量控制主要包括:料场的质量检查和控制、坝面的质量检查和控制。
  料场的质量检查和控制指土质情况、土块大小、杂质含量和含水量是否符合规定。其中含水量是最重要的。控制措施为:
  1.含水量太高:排水、挡雨、翻晒、轮换掌子面、机械烘干;
  2.含水量太低:加水(灌水浸、畦埂、轮换取土、洒水);
  3.含水量不均匀:堆筑大土堆,待水分扩散均匀再使用。

  在坝面作业中,应对铺土厚度、土块大小、含水量、压实后的干密度等进行检查,并提出质量控制措施。对黏性土,含水量的检测是关键,可用含水量测定仪测定。干密度的测定,黏性土一般可用体积为200~500cm3的环刀测定砂可用体积为500cm3的环刀测定砾质土、砂砾料、反滤料用灌水法或灌砂法测定;堆石因其空隙大,一般用灌水法测定。当砂砾料因缺乏细料而架空时,也用灌水法测定。
  据地形、地质、坝料特性等因素,在施工特征部位和防渗体中,选定一些固定取样断面,沿坝高5~10m,取代表性试样(总数不宜少于30个)进行室内物理力学性能试验,作为核对设计及工程管理之根据。此外,还须对坝面、坝基、削坡、坝肩接合部、与刚性建筑物连接处以及各种土料的过渡带进行检查。对土层层间结合处是否出现光面和剪力破坏应引起足够重视,认真检查。对施工中发现的可疑问题,如上坝土料的土质、含水量不符合要求,漏压或碾压遍数不够,超压或碾压遍数过多,铺土厚度不均匀及坑洼部位等,应进行重点抽查,不合格的应进行返工。
  对于反滤层、过渡层、坝壳等非黏性土的填筑,主要应控制压实参数。在填筑排水反滤层过程中,每层在25m×25m的面积内取样1~2个;对条形反滤层,每隔50m设一取样断面,每个取样断面每层取样不得少于4个,均匀分布在断面的不同部位,且层间取样位置应彼此对应。对于反滤层铺填的厚度、是否混有杂物、填料的质量及颗粒级配等应全面检查。通过颗粒分析,查明反滤层的层间系数(D50/d50)和每层的颗粒不均匀系数(d60/d10)是否符合设计要求。如不符要求,应重新筛选,重新铺填。
  土坝的堆石棱体与堆石体的质量检查大体相同。主要应检查上坝石料的质量、风化程度、石块的重量、尺寸、形状、堆筑过程有误离析架空现象发生。对堆石的级配、孔隙率大小,应分层分段取样,检查是否符合规范要求。

  2F313033 石方填筑技术
  一、堆石坝坝体材料分区
  自上游防渗面板向下依次为:垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区(次堆石区)。
  
  图 堆石坝坝体分区
  1A-上游铺盖区;1B-压重区;2-垫层区;
  3A-过渡区;3B-主堆石区;3C-下游堆石区;4-主堆石区和下游堆石区的可变界限;5-下游护坡;6-混凝土面板

  
  二、填筑工艺要点
  1.垫层料的摊铺多用后退法(在压实层面上行驶)
  2.垫层料铺筑上游边线水平超宽一般为20~30cm
  3.坝料填筑宜采用进占法卸料(在松铺层面上行驶)

  
  三、堆石体的压实参数和质量控制要点
  1.一般堆石体最大粒径不应超过层厚的2/3
  2.堆石压实的质量指标,用压实重度换算的孔隙率n表示,现场堆石密实度检测主要采取试坑法
  3.垫层料(包括周边反滤料)需作颗分、密度、渗透性、及内部渗透稳定性检查,检查稳定性的颗分取样部位为界面处
  4.垫层料、反滤料级配控制的重点是控制加工产品的级配

  
  2F313034 防渗加固技术
  基本原则:上截下排-上游迎水面阻截渗水,下游背水面设排水和导渗
  
  一、上游截渗法
  黏土斜墙法、抛土和放淤法、灌浆法、防渗墙法、截水墙(槽)法

 
  二、下游排水导渗法
  导渗沟法、贴坡排水法、排渗沟法。
  排渗沟分为明沟和暗沟两种。
  辽宁大伙房水库
  
  位于辽宁抚顺浑河,控制流域面积5437平方公里,坝型为黏土心墙土坝,最大坝高52米,地面厂房,装机容量3.2万千瓦。
  1954年4月开工,1959年5月开始发电,1959年5月竣工。
  北京密云水库
  
  位于北京潮白河,控制流域面积15788平方公里,
  坝型为斜墙土坝,最大坝高66米,地面厂房,装机容量8.8万千瓦。
  1958年9月开工,1960年11月开始发电,1976年竣工。
  毛家村土坝
  
  位于云南以礼河(梯级开发第一级),总库容5.53亿立方米,
  坝型为粘土心墙土坝,最大坝高82.5米,地下式厂房,装机容量8.8万千瓦。
  1958年开工,1971年竣工。
  以礼河梯级开发
  
  一级毛家村水电站,二级水槽子水电站,
  三级盐水沟水电站,四级小江水电站。
  以礼河是金沙江的支流,天然落差约2000米。
  甘肃碧口土石坝
  
  位于甘肃文县白龙江,坝型为壤土心墙土石混合坝,
  最大坝高101.8米,地面厂房,装机容量30万千瓦。
  1969年4月开工,1976年3月开始发电,1977年竣工。
  飞来峡副坝
  
  正向铲自卸汽车装土
  
  卸土
  
  铺土碾压
  
  挖掘机
  
  斗轮式挖掘机
  
  图 斗轮式挖掘机
  1-斗轮;2-机房;3-履带行驶机构;4-臂式带式运输机;5-卸料装置
  推土机
  
  图 国产移山-120(马力)型推土机(单位:mm)
  1-刀片;2-推土器;3-切土碾压装置;4-拖拉机
  推土机
  
  铲运机
  
  自卸汽车(2)
  
  自卸汽车(3)
  
  带式运输机
  
  砂石料系统
  
  装载机
  
  图 ZL-40型装载机外形尺寸图(单位:mm)
  1-装载斗;2-活动臂;3-臂杆油缸;4-操作台
  装载机运土
  
  正向铲自卸汽车
  
  铺土
  
  碾压
  
  坝面作业流水作业
  
  图 坝面流水作业图
  a-铺土;b-平土洒水;c-压实;d-刨毛质监
  土料压实外力作用示意图
  
  图 土料压实作用外力示意图
  (a)碾压;(b)夯击;(c)震动
  碾压的作用力为静压力,其大小不随时间变化。
  夯击的作用力为瞬间动压力,其大小随时间和落高变化。
  震动的作用力为周期性的重复动压力,其大小随时间周期变化。
  羊脚碾外形图
  
  图 羊角辗外形图
  1-羊角;2-加载孔;3-碾滚筒;4-杠辕框架
  羊脚碾
  
  羊脚对土料的作用
  
  图 羊角对土料的正压力和侧压力
  1-碾滚;2-侧压力;3-正压力
  压实方法
  
  图 碾压机械开行方式
  (a)进退错距法;(b)圈转套压法
  气胎碾
  
  图 拖行单轴式气胎碾
  1-金属车厢;2-充气轮胎;3-千斤顶;4-牵挂杠辕
  气胎碾压实应力
  
  图 气胎碾压实压力分布图
  夯板
  
  图 夯板及其工作示意图
  1-夯板;2-提升索;3-操纵索;4-机房;5-支杆
  坝体取样要求

  2F313040 混凝土工程
  混凝土坝在高坝中占很大比例,特别是重力坝、拱坝应用最普遍。
  通航、发电以及当地材料坝枢纽工程的导流、泄洪、输水建筑物大多数也采用混凝土结构。
  混凝土浇筑
  混凝土浇筑分现场浇筑和预制装配
  现场浇筑分传统的分层分块浇筑和薄层碾压浇筑

  混凝土坝施工工艺
  
  图 混凝土坝的施工工艺流程图
  
  本节内容
  2F313041 模板制作与安装
  2F313042 钢筋制作与安装
  2F313043 混凝土拌合与运输
  2F313044 混凝土浇筑与温度控制
  2F313045 分缝与止水的施工要求
  2F313046 混凝土工程加固技术

  
  2F313041 模板制作与安装
  一、模板的作用是对新浇筑的混凝土起成型和支撑作用,同时还具有保护和改善混凝土表面质量的作用。
  
  二、按制作材料,可分为木模板、钢模板、混凝土和钢筋混凝土预制模板。
  按架立和工作特征,可分为固定式模板、拆移式模板、移动式模板和滑动式模板。
  固定式模板多用于起伏的基础部位或特殊的异形结构如蜗壳或扭曲面,因大小不等,形状各异,难以重复使用。
  模板的基本要求
  就成型而言,拼装严密,不漏浆,表面平整。
  就支撑作用而言,要有足够的强度、刚度和稳定性
  就施工而言,要便于安装、拆除,尽量标准化、系列化。

  
  三、基本荷载:
  (1)模板自身重力。
  (2)新浇混凝土的重力。通常可按24~25kN/m3计算。
  (3)钢筋和预埋件的重力。
  (4)工作人员及仓面机具的重力。
  (5)振捣混凝土产生的荷载。可按1kN/m2计。
  (6)新浇混凝土的侧压力。与混凝土初凝前的浇筑速度、捣实方法、凝固速度、坍落度及浇筑块的平面尺寸等因素有关,以前三个因素关系最密切。
  (7)新浇混凝土的浮托力。
  (8)混凝土卸料时产生的荷载

  特殊荷载:风荷载;其他荷载。
  基本荷载组合
  抗倾稳定系数应大于1.4,当承重模板的跨度大于4m时,其设计起拱值通常取跨度的0.3%左右
  各种模板结构的基本荷载组合

  模板的制作
  模板制作的允许偏差

  
  四、模板的安装
  支架必须支撑在稳固的地基或已经凝固的混凝土上,并有足够的支撑面积。
  支架的立柱必须在两个互相垂直的方向上用撑拉杆固定。
  对于大体积混凝土浇筑块,成型后的偏差不应超过木模安装允许偏差的50%~100%。
  五、模板的拆除
  施工规范规定,非承重侧面模板,混凝土强度应达到25×105Pa以上,其表面和棱角不因拆模而损坏时方可拆除。一般情况,夏天需2~4d,冬天需5~7d。混凝土表面质量要求高的部位,拆模时间宜晚一些。
  承重板,见下表。

  
  2F313042 钢筋制作与安装
  一、钢筋图
  (一) 普通钢筋符号
  —— HPB300 热轧钢筋;
  —— HRB335 热轧钢筋;
  —— HRB400 热轧钢筋;
  —— RRB400 热轧钢筋。

  (二) 土建图
  1.钢筋用粗实线表示,钢筋截面用小黑圆点表示,钢筋采用编号进行分类;结构轮廓应用细实线表示。
  
  3.钢筋图中标注结构的主要尺寸。
  
  4.箍筋尺寸为内皮尺寸,弯起钢筋的弯起高度为外皮尺寸,单根钢筋的长度应为钢筋中心线的长度。
  
  5.平面图中配置双层钢筋底层钢筋向上或向左弯折,顶层钢筋向下或向右弯折。配有双层钢筋的墙体钢筋立面图中,远面钢筋的弯折向上或向左,近面钢筋的弯折向下或向右。
  

  
  二、钢筋配料
  1.下料长度计算
  量度差值:外包尺寸与中心线长度之间的差值。
  直钢筋:构件长度-保护层厚度+弯钩增加长度;
  弯起钢筋:直段长度+斜段长度-弯曲调整值+弯钩增加长度
  箍筋:箍筋周长+箍筋调整值。
  上述钢筋若需要连接,还应加钢筋连接长度。
  2.钢筋代换:
  等强度代换—构件设计按强度控制。
  等面积代换—构件按最小配筋率配筋。
  钢筋受裂缝开展宽度或挠度控制时,代换后还应进行裂缝或挠度验算。

  
  三、钢筋加工
  1.包括:调直、去锈、切断、弯曲、连接等工序。
  2.钢筋连接常用的方法有:焊接连接、机械连接、绑扎连接。
  3.接头的分布要求
  钢筋接头应分散布置。配置在同一截面内的下述受力钢筋,其接头的截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率,应符合下列规定:
  (1)焊接接头,在受弯构件的受拉区,不宜超过50%;受压区不受限制。
  (2)绑扎接头,在受弯构件的受拉区,不宜超过25%;受压区不宜超过50%
  (3)机械连接接头,其接头分布应按设计规定执行,当设计没有要求时,在受拉区不宜超过50%;在受压区或装配式构件中钢筋受力较小部位,A级接头不受限制。
  (4)焊接与绑扎接头距离钢筋弯头起点不得小于10d,也不应位于最大弯矩处。
  (5)若两根相邻的钢筋接头中距在500mm以内或两绑扎接头的中距在绑扎搭接长度以内,均作为同一截面处理。

  
  四、钢筋安装
  钢筋的安装可采用散装和整装两种方式。

  2F313043 混凝土拌合与运输
  一、拌合方式
  1.一次投料法(常用方法)。
  2.二次投料法:预拌水泥砂浆预拌水泥净浆法。与一次投料法相比强度可提高15%节约水泥15%~20%
  3.水泥裹砂法
  ①砂子先经砂处理机,使表面含水率保持在2%左右;
  ②向拌合机加入砂和石子,加入一部分拌合水;
  ③加入水泥,开始拌合,在砂石表面裹上一层水泥浆膜,其水灰比控制在0.15~0.35范围内;
  ④最后加入剩余的拌合水和高效减水剂,直至拌合成均匀混凝土。
  与一次投料法相比,强度可提高20%~30%,混凝土不易产生离析现象,泌水少,工作性好。

  
  二、拌合设备生产能力的确定
  拌合设备生产能力主要取决于设备容量、台数与生产率等因素。
  (1)每台拌合机的小时生产率可用每台拌合机每小时平均拌合次数与拌合机出料容量的乘积来计算确定。
  (2)拌合设备的小时生产能力可按混凝土月高峰强度计算确定。
  (3)确定混凝土拌合设备容量和台数,还应满足如下要求:
  ①能满足同时拌制不同强度等级的混凝土;
  ②拌合机的容量与骨料最大粒径相适应;
  ③考虑拌合、加水和掺合料以及生产干硬性或低坍落度混凝土对生产能力的影响;
  ④拌合机的容量与运载重量和装料容器的大小相匹配;
  ⑤适应施工进度,有利于分批安装,分批投产,分批拆除转移。

  
  三、混凝土运输设备
  水平运输设备主要有有轨和无轨运输两种;垂直运输设备主要有门式起重机、塔式起重机、缆式起重机和履带式起重机
  从混凝土出机到浇筑仓前,主要是水平运输;从浇筑仓前到仓里,主要是垂直运输。
  使用的运输设备,应使混凝土在运输过程中不致发生分离、漏浆、严重泌水、过多温度回升和坍落度损失。混凝土在运输过程中,应尽量缩短运输时间和转运次数。掺普通减水剂的混凝土运输时间不宜超过下表的规定。因故停歇过久,混凝土已初凝或已失去塑性时,应作废料处理严禁在运输途中和卸料时加水
  混凝土运输时间

  有轨运输:用轨距762mm或1000mm的窄轨机车拖运平台车,平台车上放置混凝土立罐。
  无轨运输:自卸汽车直接装运混凝土,或卸入与起重机不脱钩的卧罐,或直接卸入仓内,或卸至皮带机上;汽车车箱上放置混凝土立罐。

  平板车
  
  图 大型平板车载运混凝土立罐(单位:mm)
  混凝土立罐
  
  图 混凝土立罐
  结构图(单位:mm)
  1-吊环;2-吊梁;3-操作杆;4-罐臂;5-贮气罐;6-斗门;7-支架
  混凝土卧罐
  
  图 混凝土卧罐
  1-盛料斗;2-滑架;3-斗门;4-吊梁;5-平卧状态
  
  门式起重机
  
  图 10/20t 门式起重机(单位:m)
  1-行驶装置;2-门架;3-机房;4-活动平衡重;5-起重臂

  高架门机
  
  图 10/30t 高架门机(单位:m)
  1-门架;2-高架塔身;3-回转盘;4-机房;5-平衡重;6-操纵台;7-起重臂
  

  塔式起重机
  
  图 10/25t 塔式起重机(单位:m)
  1-行驶装置;2-门架;3-塔身;4-起重臂
  
  缆机高程计算
  
  图 缆机控制高程计算图
  缆机与卸料小车
  
  图 东风电站卸料小车
  1-运料小车;2-卸料滑槽;3-起重钩;4-装料料罐
  
  
  
  

  
  四、混凝土运输方案
  门、塔机运输方案;
  缆机运输方案;
  辅助运输方案。
  (一) 门、塔机栈桥运输浇筑方案
  栈桥可以平行于坝轴线布置一条、两条或三条;可以布置在同一高程,也可以布置在不同高程;可以通向一岸,也可以通向两岸。
  工作栈桥示意图
  
  图 门机和塔机的工作栈桥示意图
  (a)栈桥上部结构;(b)混合式桥墩结构
  1-钢筋混凝土桥墩;2-桥面;3-起重机轨道;4-运输轨道;5-栏杆;6-可拆除的钢架
  

  (二)缆机运输方案
  缆机的塔架安设于河谷两岸,通常布置在所浇建筑物外,故可以提前安装。
  (三)辅助运输浇筑方案
  1.履带式起重机浇筑方案
  2.汽车运输浇筑方案
  3.皮带运输机浇筑方案
  4.混凝土输送泵浇筑方案等
  其中,混凝土输送泵因其高性能、使用方便等优点,在混凝土坝之外的水利工程中往往作为混凝土的主要运输方案。
  履带起重机
  
  图 履带式起重机浇筑主体工程基础部分
  1-自卸汽车;2-卧罐;3-履带式起重机;4-浇筑仓位
  汽车栈桥
  
  图 汽车栈桥浇筑混凝土
  皮带运输机
  
  图 皮带运输机浇筑方案
  1-进料皮带;2-粉料小车;3-横向分料皮带机;4-卸料括板;5-挡板;6-卸料溜筒;7-钢筋骨架柱;8-溜管;9-拉绳

  (四)选择混凝土运输浇筑方案的原则
  1.运输效率高,成本低,运转次数少,不易分离,质量容易保证。
  2.起重设备能控制整个建筑物的浇筑部位;
  3.主要设备型号要少,性能良好;
  4.能满足高峰浇筑强度的要求;
  5.能承担模板、钢筋、金属结构及小型机具的吊运;
  6.连续工作,设备利用率高。
  对于高大建筑物,垂直运输应以门、塔机栈桥运输浇筑方案和缆机方案为主要考虑方案。门、塔机方案适合河谷较宽的坝址,而狭窄河谷首先考虑缆机方案。对高度低的建筑物或零散的小型工程常以履带式起重机、汽车、皮带机为主要浇筑方案。
  对于大型建筑物,应根据不同的部位,不同的施工阶段,采用不同的运输浇筑方案。

  2F313044 混凝土浇筑与温度控制
  1.分缝分块
  
  2.(仓)浇筑
  

  
  一、混凝土浇筑与养护
  混凝土浇筑的施工过程包括:浇筑前的准备作业,浇筑时入仓铺料、平仓振捣以及浇筑后的养护
  (一)浇筑前的准备作业
  浇筑前的准备作业包括基础面的处理、施工缝处理、模板、钢筋及预埋件安设、开仓前全面检查等。
  1.基础面的处理
  砂砾地基:清除杂物,整平建基面,浇一层厚10~20cm的低强度混凝土
  土基:先铺碎石,再铺湿砂,压实后再浇混凝土;
  岩基:爆破后用人工清除表面松软的岩石、棱角和反坡,用高压水冲洗,直到洁净为止
  2.施工缝处理:施工缝是指浇筑块间临时的水平和垂直结合缝,也是新老混凝土的结合面。处理方法为高压水冲毛,高压风砂枪冲毛。凿毛或冲毛后,将表面残渣清洗干净。
  3.模板、钢筋和预埋件安设。
  4.开仓前的全面检查:风、水、电、照明。
  开仓后连续浇筑,防止冷缝。

  (二)入仓铺料
  1.混凝土浇筑入仓铺料多用平浇法。
  平浇法示意图
  
  冷缝 ①原因
     ②后果
     ③避免
        

  2.层间间歇超过混凝土冷凝时间,会出现冷缝,使层间的抗渗、抗剪和抗拉能力明显降低。比较层间的间歇时间和允许的间隔时间,如果前者小于后者,采取平行法浇筑:反之,则会出现冷缝。
  3.分块尺寸和铺层厚度受混凝土运输浇筑能力的限制,若分块尺寸和铺层厚度已定,要使层间不出现冷缝,应采取措施增大运输浇筑能力。倘设备能力难以增加,则应考虑改变浇筑方法,将平浇法改变为斜层浇筑或台阶浇筑,以避免出现冷缝。为避免砂浆流失、骨料分离,此时宜采用低坍落度混凝土。
  
  图 斜层浇筑法和阶梯浇筑法(单位:m)
  (a)斜层浇筑法;(b)阶梯浇筑法
  1、2、3……为阶梯浇筑顺序

  (三)平仓与振捣
  卸入仓内成堆的混凝土料,按规定要求均匀铺平称为平仓。平仓可用插入式振捣器,也可用平仓振捣机进行平仓振捣。
  振捣是保证混凝土密实的关键。为了避免漏振,应使振点均匀排列,有序进行振捣。并使振捣器插入下层混凝土约5cm,以利上下层结合。
  平仓振捣机
  
  图 平仓振捣机
  1-振捣器;2-起吊架;3-臂杆;4-司机台;5-活塞缸;6-推土刀片
  振捣器
  
  图 电动硬轴插入式振捣器(单位:m)
  1-振动棒外壳;2-偏心块;3-电动机定子;4-电动机转子;5-橡皮弹性联接器;6-电动机开关;7-把手;8-外接电缆
  

  (四)混凝土养护
  ●养护是保证混凝土强度增长,不发生开裂的必要措施。
  ●洒水或安管喷雾养护。
  ●模板对混凝土表面有保护作用,合理掌握拆模时间。
  ●拆模后的混凝土表面应覆盖草垫等。
  ●养护时间和水泥发热特性、混凝土配比和浇筑结构特征有关。
  ●正常养护约2~3周

  
  二、大体积混凝土的温度控制
  混凝土在凝固过程中,由于水泥水化,释放大量水化热,使混凝土内部温度上升。对于大体积混凝土,混凝土导热性能随热传导距离呈非线性衰减,大部分水化热积聚在浇筑块内,使块内温度达30~50℃。
  由于内外温差的存在,随着时间的推移,坝内温度逐渐下降,趋于稳定,与多年平均气温接近。
  混凝土的温度变化过程
  大体积混凝土的温度变化过程,可分为3个阶段:温升期,降温期(冷却期),和稳定期。
  

  混凝土的温度裂缝
  大体积混凝土的温度变化必然引起温度变形,温度变形若受到约束,势必产生温度应力。由于混凝土的抗拉强度较小,混凝土常因抗拉强度不足而产生裂缝。
  大体积混凝土温度裂缝有表面裂缝、贯穿裂缝和深层裂缝
  表面裂缝
  混凝土浇筑后,内部由于水化热温升,体积膨胀。如遇寒潮,气温骤降,表层收缩。在混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表层的拉应力超过混凝土的抗拉强度时,则产生表面裂缝。
  贯穿裂缝和深层裂缝
  人们不仅把基岩视为刚性基础,也把已凝固的、弹模较大的老混凝土视为刚性基础。基础对新浇混凝土产生的温度变形所施加的约束,称为基础约束。
  这种约束在混凝土升温时,引起压应力;降温时,引起拉应力。拉应力超过混凝土的抗拉强度时,则产生裂缝,称为基础约束裂缝。基础约束裂缝可能是贯穿裂缝或深层裂缝。
  大体积混凝土温度控制措施

  (一)原材料和配合比优化,降低水化热温升
  1.减少每立方米混凝土的水泥用量
  (1)依据坝体的应力场及结构设计要求对坝体进行分区,不同分区采用不同强度等级的混凝土;
  (2)采用低流态或无坍落度干硬性贫混凝土;
  (3)改善骨料级配,增大骨料粒径;
  (4)大量掺粉煤灰;
  (5)采用高效减水剂。
  2.用低发热量的水泥
  (二)降低混凝土的入仓温度
  1.合理安排浇筑时间:安排春秋多浇,夏季早晚浇,正午不浇。
  2.采用加冰或加冰水拌合。
  3.对骨料进行预冷。
  (1)水冷;
  (2)风冷;
  (3)真空汽化冷却。
  (三)加速混凝土的散热
  1.确定合理的混凝土浇筑层厚和间歇期。
  2.混凝土内预埋水管通水冷却。
  (四)合理分缝分块。控制相邻坝块,坝段高度。
  (五)混凝土表面保温与养护。

  
  2F313045 分缝与止水的施工要求
  常用沉陷缝取代温度缝作用。
  (一)填料的施工
  沉陷缝的填充材料,常用的有沥青油毛毡、沥青杉木板及泡沫板等多种。其安装方法有先装法和后装法两种。
  1.先装法是将填充材料用铁钉固定在模板内侧后,再浇混凝土,这样拆模后填充材料即可贴在混凝土上,然后立沉陷缝的另一侧模板和浇混凝土,具体过程见下图。
  
      立模         浇筑          拆模
  图 先装法施工
  1—模板;2—填料;3—铁钉
  如果沉陷缝两侧的结构需要同时浇灌,则沉陷缝的填充材料在安装时要竖立平直,浇筑时沉陷缝两侧流态混凝土的上升高度要一致。
  2.后装法是先在缝的一侧立模浇混凝土,并在模板内侧预先钉好安装填充材料的长铁钉数排,并使铁钉的1/3留在混凝土外面,然后安装填料、敲弯铁尖,使填料固定在混凝土面上,再立另一侧模板和浇混凝土,具体过程见下图。
  
     立模          浇筑            拆模
  图 后装法施工
  1—模板;2—填料;3—铁钉

  (二)止水的施工
  凡是位于防渗范围内的缝,都有止水设施,止水包括水平止水和垂直止水。
  1.水平止水
  水平止水大都采用塑料(或橡胶)止水带,其安装与填料的安装方法一样,具体见下图。
  
  图 水平止水安装示意图
  (a)后装法;(b)先装法
  1-模板;2-填料;3-嵌钉;4-止水带
  2.垂直止水
  止水部分的金属片,重要部分用紫铜片,一般用铝片、镀锌铁皮或镀铜铁皮等。
  3.接缝交叉的处理
  止水交叉有两类:一是铅直交叉,二是水平交叉。铅直交叉常用柔性连接,而水平交叉则多用刚性连接

  (三)止水缝部位的混凝土浇筑
  浇筑止水缝部位混凝土的注意事项包括:
  1.水平止水片应在浇筑层的中间,在止水片高程处,不得设置施工缝。
  2.浇筑混凝土时,不得冲撞止水片,当混凝土将要淹没止水片时,应再次清除其表面污垢。
  3.振捣器不得触及止水片。
  4.嵌固止水片的模板应适当推迟拆模时间。

  (四)混凝土面板堆石坝面板混凝土分缝及止水施工
  混凝土面板纵缝的间距决定了面板的宽度,由于面板通常采用滑模连续浇筑,因此,面板的宽度决定了混凝土浇筑能力,也决定了钢模的尺寸及其提升设备的能力。垂直缝砂浆条一般宽50cm,是控制面板体型的关键。一般采用人工抹平,其平整度要求较高,砂浆铺设完成后,再在其上铺设止水,架立侧模
  接缝止水结构是面板堆石坝安全运行的关键问题之一,面板坝接缝包括趾板缝、周边缝、垂直缝(张性和压性缝)、防浪墙体缝、防浪墙底缝以及施工缝(水平缝)等,接缝止水材料包括金属止水片、塑料止水带、缝面嵌缝材料及保护膜等。

  (五)混凝土坝分缝及止水施工
  混凝土坝的分缝分块,坝段之间的缝称为横缝。重力坝的横缝一般是不需要进行接缝灌浆的,故称为永久缝,如下图所示。
  
  图 重力坝横缝形式
  拱坝的横缝由于有传递应力的要求,需要进行接缝灌浆处理,称为临时缝。纵缝包括竖缝、斜缝、错缝等形式,通仓浇筑指整个坝段不再分缝。如下图所示。
  
  图 重力坝分缝分块
  (a)竖缝分块;(b)错缝分块;
  (c)斜缝分块;(d)通仓分块

  1.分缝的形式
  纵缝形式主要有竖缝、斜缝及错缝等。
  (1)横缝分段
  ①横缝一般是自地基垂直贯穿至坝顶,在上、下游坝面附近设置止水系统
  ②有灌浆要求的横缝,缝面一般设置竖向梯形键槽。
  ③不灌浆的横缝,接缝之间通常采用沥青杉木板、泡沫塑料板或沥青填充。
  (2)竖缝分块
  为了恢复因纵缝而破坏的坝体整体性,纵缝须要设置键槽,并进行接缝灌浆处理,或设置宽缝回填膨胀混凝土。
  浇块高度一般在3m以内。
  (3)斜缝分块
  斜缝分块,是大致沿坝体两组主应力之一的轨迹面设置斜缝。
  斜缝分块的缝面上出现的剪应力很小,使坝体能保持较好的整体性,因此,斜缝可以不进行接缝灌浆
  斜缝不能直通到坝的上游面,以避免库水渗入缝内。
  斜缝分块,坝块浇筑的先后程序,有一定的限制,必须是上游块先浇,下游块后浇,不如纵缝分块在浇筑先后程序上的机动灵活。
  (4)错缝分块
  缝面一般不灌浆,但在重要部位如水轮机蜗壳等重要部位需要骑缝钢筋,垂直缝和水平施工缝上必要时需设置键槽。

  
  2F313046 混凝土工程加固技术
  混凝土普遍存在的质量问题有:混凝土表面损坏、混凝土裂缝、结构渗漏、结构失稳等。
  
  一、混凝土表层损坏
  混凝土表层损坏的加固
  在混凝土表层损坏的加固之前,不论采用什么办法,均应先凿除已损坏的混凝土,并对修补面进行凿毛和清洗,然后再进行修补加固。
  在混凝土表层损坏的加固之前,不论采用什么办法,均应先凿除已损坏的混凝土,并对修补面进行凿毛和清洗,然后再进行修补加固
  混凝土表层加固,有以下几种常用方法。
  1.水泥砂浆修补法。
  2.预缩砂浆修补法。
  3.喷浆修补法。
  4.喷混凝土修补法。
  5.钢纤维喷射混凝土修补法:在施工中采用以下投料顺序:砂、石、钢纤维、水泥、外加剂、水。采用强制式搅拌机拌合。
  6.压浆混凝土修补法。
  7.环氧材料修补法。

  
  二、混凝土裂缝
  (一)混凝土工程裂缝的类型
  沉降缝、干缩缝、温度缝、应力缝和施工缝(竖向为主)。
  (二)裂缝处理目的和要求
  1.裂缝处理目的:恢复其整体性,保持混凝土强度、耐久性和抗渗性。
  2.裂缝处理一般要求
  (1)一般裂缝宜在低水头或地下水位较低时修补,而且要在适宜于修补材料凝固的温度或干燥条件下进行;
  (3)对受气温影响的裂缝,宜在低温季节裂缝开度较大的情况下修补;对不受气温影响的裂缝,宜在裂缝已经稳定的情况下选择适当的方法修补。
  (三)裂缝修补的方法
  1.龟裂缝或开度小于0.5mm的裂缝。表面涂抹环氧砂浆或表面贴条状砂浆;表面凿嵌补沥青砂浆或者喷浆。
  2.渗漏裂缝。在渗水出口处进行表面凿槽嵌补水泥砂浆或环氧材料,有此需要进行钻孔灌浆处理。
  3.沉陷缝和温度缝。可用环氧砂浆贴橡皮等柔性材料修补,也可用钻孔灌浆或表面凿槽嵌补沥表砂浆或者环氧砂浆等方法。
  4.施工(冷)缝。一般采用钻孔灌浆处理,也可采用喷浆或表面凿槽嵌补。

  
  三、混凝土结构失稳
  加固方法:外粘钢板加固法、粘贴纤维复合材料加固法等。
  1.外粘钢板加固法
  加压顺序:由钢板一段向另外一段,由钢板中间向两端,不得由两端向中间加压。

  2F313050 水利水电工程机电设备及金属结构安装工程
  2F313051 机电设备分类及安装要求
  水利水电工程机电设备的种类
  水利水电工程中机电设备主要有水泵及其动力设备、水轮发电机组及接力器等。
  1.水泵机组类型
  水泵机组包括水泵、动力机和传动设备。它是泵站工程的主要设备,又称主机组。
  水泵按工作原理分主要有叶片泵、容积泵和其他类型泵。泵站工程中常用的水泵类型是叶片泵,属这一类有离心泵、轴流泵和混流泵
  水泵按泵轴安装形式分为卧式、立式和斜式;按电机是否能在水下运行分为常规泵机组和潜水泵机组等。
  2.水轮机类型
  水轮机按水流能量的转换特征分为反击式和冲击式。反击式水轮机按转轮区内水流相对于主轴流动方向的不同分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。冲击式水轮机按射流冲击转轮的方向不同分为水斗式、斜击式和双击式

  
  2F313052 金属结构分类及安装要求
  一、水利水电工程中的金属结构的类型
  水利水电工程的金属结构的类型主要有闸门、阀门、拦污栅、压力钢管、启闭机和清污机等。主要钢材有碳素结构钢和低合金结构钢等。
  1.闸门分类
  作用:工作闸门、事故闸门、检修闸门、露顶闸门、潜孔闸门。
  结构形式:平面闸门(按行走支承方式和运行轨迹不同可分平面定轮闸门、平面滑动闸门、平面链轮闸门、升卧式平面闸门、横拉式闸门和反钩式闸门等);
  弧形闸门(又分为竖轴弧形闸门、反向弧形闸门、偏心铰弧形闸门、充压式弧形闸门);
  人字闸门、一字闸门、圆筒闸门、环形闸门、浮箱闸门等。

  2.启闭机分类
  启闭机按结构形式:固定卷扬式启闭机、液压启闭机、螺杆式启闭机、轮盘式启闭机、移动式启闭机(包括门式启闭机、桥式启闭机和台车式启闭机)等。
  

  
  

  
  二、金属结构安装的基本要求
  (一)平面闸门的安装
  平面闸门安装的顺序是:闸门放到门底坎;按照预埋件调配止水和支承导向部件;安装闸门拉杆;在门槽内试验闸门的提升和关闭;将闸门处于试验水头并投入试运行
  (二)闸门预埋件的安装
  闸门预埋件有如下两种安装方法;在预留二期混凝土块的安装方法和不设二期混凝土块的安装方法。宜采用预留二期混凝土块的安装方法。
  埋件安装
  闸门埋件包括主轨、反轨、侧轨、门楣、底坎、铰座基础螺栓架、铰座钢梁及混凝土棱角保护装置等。
  埋件安装前应完成以下工作:
  (1)埋件检查和变形校正,校正一般有两种方法:一种用油压机或千斤顶借外力来矫正;另一种用氧气乙炔火焰加热。
  (2)门槽一期混凝土凿毛,调整预埋插筋或基础螺栓。
  (3)清除门槽内渣土、积水。
  (4)设置孔口中心、高程及里程测量控制点,用红铅油标示。控制点是闸门安装的基准点,控制点应设的可靠牢固。
  (5)搭设脚手架及安全防护设施。
  (6)清理埋件堆放场地。
  (7)布置电焊机、起吊设备及作业室。
  (8)配合吊装用的锚栓应在一期混凝土浇筑时预埋。
  埋件安装的主要内容有基础螺栓调整、埋件就位、调整、固定、检查、验收、接头焊接、磨平、复测等;埋件安装完,经检查合格,应在5~7d内浇筑二期混凝土。
  埋件的二期混凝土拆模后,应对埋件进行复测,并做好记录;同时检查混凝土结构尺寸,清除遗留的钢筋和杂物,以免影响闸门启闭。

  (三)启闭机的安装
  主要介绍固定式启闭机安装,包括卷扬式启闭机和螺杆式启闭机。
  1.安装前应具备的条件
  (1)启闭机安装位置的土建工作应全部结束,排架混凝土达到允许承受荷载的强度。
  (2)应有出厂验收资料;启闭机产品合格证。
  (3)应有制造正式图样、安装图样和技术文件、产品使用和维护说明书。
  (4)应有产品发货清单。
  2.卷扬式启闭机安装
  卷扬式启闭机一般由起升机构、机架及电气控制系统组成。安装按以下顺序进行:
  (1)在水工建筑物混凝土浇筑时埋入机架基础螺栓和支承垫板,在支承垫板上放置调整用楔形板;保证基础螺栓埋设位置及螺栓伸出部分的长度满足安装要求。
  (2)安装机架。按闸门实际起吊中心线找正机架的中心、水平、高程,拧紧计处螺母,浇筑基础二期混凝土,固定机架。
  (3)在机架上安装、调试传动装置,包括:电动机、弹性联轴器、制动器、减速器、传动轴、齿轮联轴器、开式齿轮、轴承、卷筒等。
  安装完成的启闭机,在试验前要检查启闭机在混凝土上或其他基础上的安装与固定的质量,以及启闭机械润滑、行程开关和制动器的调整情况。
  3.螺杆式启闭机安装
  螺杆式启闭机一般由起重螺杆、承重螺母、传动机构、机架及安全保护装置等部分组成。
  安装过程包括基础埋件的安装、启闭机安装和启闭机负荷试验。

  
  2F313060 水利水电工程
  施工安全技术
  本节内容非常重要,在案例及客观题中出现的几率都比较大。建议考生能多看几遍。尽可能记住一些重要的规定。

  
  2F313061 施工现场安全要求
  一、施工道路及交通
  1.施工生产区路面宽度不得小于车辆宽度的1.5倍,双车道路面宽度不宜窄于7.0m,单车道不宜窄于4.0m
  2.施工现场临时性桥梁宽度不小于施工车辆最大宽度的1.5倍,人行道宽度应不小于1.0m,并应设置防护栏杆。
  3.施工现场架设临时性跨越沟槽的便桥和边坡栈桥,应符合以下要求:
  (1)基础稳固、平坦畅通;
  (2)人行便桥、栈桥宽度不得小于1.2m;
  (3)手推车便桥、栈桥宽度不得小于1.5m;
  (4)机动翻斗车便桥、栈桥,应根据荷载进行设计施工,其最小宽度不得小于2.5m
  (5)设有防护栏杆
  4.施工现场工作面等处应设置宽度不小于0.6m的人行通道。

  
  二、消防
  注意相关尺寸的要求:
  1.根据施工生产防火安全的需要,合理布置消防通道和各种防火标志,消防通道应保持通畅,宽度不得小于3.5m
  2.闪点在45℃以下的桶装、灌装易燃液体不得露天存放,存放处应有防护栅栏,通风良好。
  3.施工生产作业区与建筑物之间的防火安全距离,应遵守下列规定;
  (1)用火作业区距所建的建筑物和其他区域不得小于25m
  (2)仓库区、易燃、可燃材料堆积场距所建的建筑物和其他区域不小于20m
  (3)易燃品集中站距所建的建筑物和其他区域不小于30m
  4.加油站、油库应遵守的规定。
  独立建筑,与其他设施、建筑之间的防火安全距离应不小于50m
  周围应设有高度不低于2.0m的围墙、栅栏;
  罐体应装有呼吸阀、阻火器等防火安全装置;
  应配备相应数量的泡沫、干粉灭火器和砂土等灭火器材。
  5.木材加工厂(场、车间)应遵守下列规定:
  独立建筑,与周围其他设施、建筑之间的安全防火距离不小于20m;
  木屑、刨花、边角料等弃物及时清除,严禁置留在场内,保持场内整洁;
  作业场所内禁止使用明火和吸烟;
  明显位置设置醒目的禁火警示标志及安全防火规定标识。

  
  三、季节施工
  昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于-3℃,应编制冬期施工作业计划,并应制定防寒、防毒、防滑、防冻、防火、防爆等安全措施。

  四、施工排水
  1.土质料场的排水宜采取截、排结合,以截为主的排水措施。

  
  2F313062 施工用电要求
  主要知识点:
  
  一、基本规定
  1.施工单位应编制施工用电方案及安全技术措施。
  2.从事电气作业的人员,应持证上岗非电工及无证人员禁止从事电气作业
  3.上、下脚手架的斜道严禁搭设在有外电线路的一侧。

  4.在建工程(含脚手架)的外侧边缘与外电架空线路的边线之间应保持安全操作距离。最小安全操作距离应不小于下表的规定。
  注:上、下脚手架的斜道严禁搭设在有外电线路的一侧。

  5.施工现场的机动车道和外电架空线路交叉时的最小处之距离为6m(<1kV)。
  6.机械最高点与高压线间的最小垂直距离为1.5m(<1kV)。
  旋转臂架式起重机的任何部位或被吊物边缘与10kV以下的架空线路边线最小水平距离不得小于2m。
  7.对达不到规定的最小距离的部位,应采取停电作业或增设屏障、遮拦、围栏、保护网等安全防护措施,并悬挂醒目的警示标志牌
  8.用电场所电器灭火应选择适用于电气的灭火器材,不得使用泡沫灭火器和水

  
  二、现场临时变压器安装
  1.变压器的引线应采用绝缘导线

  
  三、施工照明
  1.照明器具和器材的质量均应符合有关标准、规范的规定,不得使用绝缘老化或破损的器具和器材。
  2.地下工程,有高温、导电灰尘,且灯具离地面高度低于2.5m等场所的照明电源电压应不大于36V
  3.潮湿和易触及带电体场所的照明电源电压不得大于24V
  4.在特别潮湿的场所、导电良好的地面、锅炉或金属容器内工作的照明电源电压不得大于12V
  5.使用行灯应遵守下列规定:
  ①电源电压不超过36V
  ②灯体与手柄连接坚固、绝缘良好并耐热耐潮湿;
  ③灯头与灯体结合牢固,灯头无开关;
  ④灯泡外部有金属保护网;
  ⑤金属网、反光罩、悬吊挂钩固定在灯具的绝缘部位上。
  6.照明变压器应使用双绕组型,严禁使用自耦变压器。

  2F313063 高空作业要求
  主要知识点:
  
  一、基本要求
  (一)高处作业的标准
  1.凡在坠落高度基准面2m和2m以上有可能坠落的高处进行作业,均称为高处作业。高处作业的级别:高度2~5m时称为一级高处作业;高度5~15m时,称为二级高处作业;高度15~30m时,称为三级高处作业;高度30m以上时,称为特级高处作业。
  2.高处作业的种类分为一般高处作业和特殊作业两种。特殊包括:强风、异温、雪天、雨天、夜间、带电、悬空、抢救高处作业等。

  (二)安全防护措施(14条,仔细研读)
  1.高处作业下方或附近有煤气、烟尘及其他有害气体,应采取排除或隔离等措施,否则不得施工。
  2.高处作业前,应检查排架、脚手板、通道、马道、梯子和防护设施,符合安全要求方可作业。高处作业使用的脚手架平台,应铺设固定脚手板,临空边缘应设高度不低于1.2m的防护栏杆
  3.在坝顶、陡坡、屋顶、悬崖、杆塔、吊桥、脚手架以及其他危险边沿进行悬空处作业时,临空面应搭设安全网或防护栏杆
  4.安全网应随着建筑物升高而提高,安全网距离工作面的最大高度不超过3m。安全网搭设外侧比内侧高0.5m,长面拉直拴牢在固定的架子或固定环上。

  5.在带电体附近进行高处作业时,距带电体的最小安全距离,应满足下表的规定,如遇特殊情况,应采取可靠的安全措施。
  高处作业时与带电体的安全距离

  6.在2m以下高度进行工作时,可使用牢固的梯子、高凳或设置临时小平台,禁止站在不牢固的物件(如箱子、铁桶、砖堆等物)上进行工作。

  7.从事高处作业时,作业人员应系安全带。高处作业的下方,应设置警戒线或隔离防护棚等安全措施。
  8.上下脚手架、攀登高层构筑物,应走斜马道或梯子,不得沿绳、立杆或栏杆攀爬。
  9.高处作业时,不得坐在平台、孔洞、井口边缘,不得骑坐在脚手架栏杆、躺在脚手板上或安全网内休息,不得站在栏杆外的探头板上工作和凭借栏杆起吊物件。
  10.特殊高处作业,应有专人监护,并有与地面联系信号或可靠的通信装置。
  11.在石棉瓦、木板条等轻型或简易结构上施工及进行修补、拆装作业时。应采取可靠的防止滑倒、踩空或因材料折断而坠落的防护措施。
  12.高处作业周围的沟道、孔洞井口等,应用固定盖板盖牢或设围栏。
  13.遇有六级及以上的大风,禁止从事高处作业。
  14.进行三级、特级、悬空高处作业,应事先制订专项安全技术措施。施工前,应向所有施工人员进行技术交底。

  
  二、脚手架
  1.脚手架应根据施工荷载经设计确定,施工常规负荷量不得超过3.0kPa。脚手架搭成后,须经施工及使用单位技术、质检、安全部门按设计和规范检查验收合格,方准投入使用。
  2.高度超过25m和特殊部位使用的脚手架,应专门设计报建设单位(监理)审核、批准,并进行技术交底后,方可搭设和使用。
  3.钢管材料脚手架应符合下列要求:
  (1)钢管外径应为48~51mm,壁厚3~3.5mm,有严重锈蚀、弯曲或裂纹的钢管不得使用;
  (2)扣件应有出厂合格证明,脆裂、气孔、变形滑丝的扣件不得使用。
  4.脚手架安装搭设应严格按设计图纸实施,遵循自下而上、逐层搭设、逐层加固、逐层上升的原则。
  (1)脚手架底脚扫地杆、水平横杆离地面距离为20~30cm。
  5.脚手架的立杆、大横杆及小横杆的间距不得大于下表的规定。
  脚手架各杆的间距(m)

  6.脚手架的外侧、斜道和平台,应搭设防护栏杆、挡脚板或防护立网。在洞口、牛腿、挑檐等悬臂结构搭设挑架(外伸脚手架)时,斜面与墙面夹角不宜大于30°,并应支撑在建筑物的牢固部分,不得支撑在窗台板、窗檐、线脚等地方。
  7.斜道板、跳板的坡度不得大于1∶3,宽度不得小于1.5m,防滑条的间距不得大于0.3m
  8.井架、门架和烟囱、水塔等的脚手架,凡高度10~15m的要设一组缆风绳(4~6根),每增高10m加设一组。在搭设时应先设临时缆风绳,待固定缆风绳设置稳妥后,再拆除临时缆风绳。缆风绳与地面的角度应为45°~60°,要单独牢固地拴在地锚上,并用花篮螺栓调节松紧,调节时应对角交错进行。缆风绳禁止拴在树木或电杆等物上。
  9.平台脚手板铺设,应遵守下列规定:
  脚手板应满铺,与墙面距离不得大于20cm,不得有空隙和探头板。
  脚手板搭接长度不得小于20cm。
  10.拆除架子前,应将电气设备和其他管、线路,机械设备等拆除或加以保护。
  11.拆除架子时,应统一指挥,按顺序自上而下地进行,严禁上下层同时拆除或自下而上地进行严禁用将整个脚手架推倒的方法进行拆除。
  12.拆下的材料,禁止往下抛掷,应用绳索捆牢,用滑车卷扬等方法慢慢放下,集中堆放在指定地点。
  13.三级、特级及悬空高处作业使用的脚手架拆除时,应事先制定出安全可靠的措施才能进行拆除。
  14.拆除脚手架的区域内,无关人员禁止逗留和通过,在交通要道应设专人警戒。

  
  三、常用安全工具
  1.安全帽、安全带、安全网等安全防护用具,应具有厂家安全生产许可证、产品合格证和安全鉴定合格证书
  2.作业人员使用的安全带严禁低挂高用。拴安全带用安全绳,不宜超过3m
  3.常用安全用具的试验周期

  
  2F313064 土建工种安全操作要求
  一、爆破作业
  (一)爆破器材的运输
  (1)气温低于10℃运输易冻的硝化甘油炸药时,应采取防冻措施;气温低于-15℃运输难冻硝化甘油炸药时,也应采取防冻措施;
  (2)禁止用翻斗车、自卸汽车、拖车、机动三轮车、人力三轮车、摩托车和自行车等运输爆破器材; 
  (3)运输炸药雷管时,装车高度要低于车厢10cm。车厢、船底应加软垫。雷管箱不许倒放或立放,层间也应垫软垫
  (4)水路运输爆破器材,停泊地点距岸上建筑物不得小于250m;
  (5)汽车运输爆破器材,汽车的排气管宜设在车前下侧,并应设置防火罩装置。

  (二)爆破
  1.明挖爆破音响信号规定如下:
  (1)预告信号:间断鸣三次长声(30s),此时现场停止作业,人员班速撤离。
  (2)准备信号: 间断鸣一长(20s)、一短三次(10s)
  (3)起爆信号:连续三短声(10s)。
  (4)解除信号: 一次长声(60s);检查人员确认安全后,由爆破作业负责人通知警报房发出解除信号。
  2.装药和堵塞应使用木、竹制做的炮棍。严禁使用金属棍棒装填。
  3.火花起爆,应遵守下列规定:
  (1)深孔、竖井、倾角大于30°的斜井、有瓦斯和粉尘爆炸危险等工作面的爆破,禁止采用火花起爆
  (2)当信号炮响后,全部人员应立即撤出炮区。迅速到安全地点掩蔽;
  (3)点燃导火索应使用香或专门点火工具,禁止使用火柴、香烟和打火机

  4.电力起爆,应遵守下列规定:
  (1)用于同一爆破网路内的电雷管,电阻值应相同。康铜桥丝雷管的电阻极差不得超过0.25Ω,镍铬桥丝雷管的电阻极差不得超过0.5Ω。
  (3)装炮前工作面一切电源应切除,照明至少设于距工作面30m以外,只有确认炮区无漏电、感应电后,才可装炮。
  (5)供给每个电雷管的实际电流应大于准爆电流,具体要求是:
  ①直流电源:一般爆破不小于2.5A ;对于洞室爆破或大规模爆破不小于3A;
  ②交流电源:一般爆破不小于3A ;对于洞室爆破或大规模爆破不小于4A。
  (7)测量电阻只许使用经过检查的专用爆破测试仪表或线路电桥。严禁使用其他电气仪表进行量测。
  (8)通电后若发生拒爆,应立即切断母线电源,将母线两端拧在一起,锁上电源开关箱进行检查;进行检查的时间:对于即发电雷管,至少在10min以后;对于延发电雷管,至少在15min以后。
  5.导爆索起爆,应遵守下列规定:
  导爆索只准用快刀切割,不得用剪刀剪断导火索
  6.导爆管起爆,应遵守下列规定:
  禁止导爆管打结,禁止在药包上缠绕;网路的连接处应牢固,两元件应相距2m;敷设后应严加保护,防止冲击或损坏。

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      第1页

2F310000 水利水电工程技术

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