授课教案及板书 主讲：颜宏亮 山东农业大学水利土木学院 二 00 八年八月

1. 授课教案及板书 主讲：颜宏亮 山东农业大学水利土木学院 二00八年八月 水利工程施工

2. 绪论 第一章 施工导流 第二章 爆破工程 第三章 基础地基工程 第四章 土石坝工程 第五章 砼坝工程 第六章 地下建筑工程 第七章 施工总组织 第八章 经营管理 水利工程施工

3. ？水利—①利用水资源，防止水灾害；②指水利工程，如兴修水利；？水利—①利用水资源，防止水灾害；②指水利工程，如兴修水利； ？工程—土木建筑或其他生产制造部门用较大而复杂的设备来建造的工作。 ？水利工程—兴水利（修水害）所修建的工程。（包括设施和措施） 设施：为满足某种需要而建立起来的机构、 系统、组织、建筑。 措施：针对某种情况采取的处理办法。 ？施工—按照设计的规格和要求建造工程的过程。 绪论

4. 绪论 ？水利工程施工—建造水利工程的过程：

5. ？施工的目的——以设计的实现和运用的需要为目的。？施工的目的——以设计的实现和运用的需要为目的。 ？施工的依据——规划设计的成果。 ？施工的特征：（包括实践性和综合性） 实践性—实践检验—“硬科学” 综合性—综合运用自然科学和社会科学的知识和经验。 ？施工的目标：规范要求—安全经济。表现在： 质量：（1）安全—根本所在 （2）效益—盈利、扩大再生产。 进度：（1）效益—省料、省时 （2）合理—科学又先进。 绪论

6. 一、任务和特点 1．主要任务P1 （1）编制施工组织设计； （2）科学地使用人力、物力、财力； （3）开采观测、试验和研究工作。 2．特点：P1—P2 二、成就——举世瞩目、世界最大的的水利枢纽为代表。 河南范县在山东境内，为了由金堤河引黄。 展望——水的危机摆在全世界的面前、水利工程只有国家来控制，而且难管，如全国水利有“二台”，一是台湾，二是台前。 绪论

7. 三、施工组织与管理的基本原则p2~p3(1)~(5) 四、课程内容和特点：前面讲的过程中包括了。 教材在内容编排上，运用矛盾论的哲学思想，按先共性后个性的顺序解决问题。P3。 绪论

8. 第一章 施工导流 ——为避开水流对施工的不利影响而采取的“导、截、拦、蓄、泄”的工程措施。 施工导流设计的主要任务：P4

9. §1—1施工导流的基本方法 §1—2围堰工程 §1—3导流设计流量的确定 §1—4导流方案的选择 §1—5截流工程 §1—6拦洪渡风（略） §1—7蓄水计划与封堵技术（略） §1—8 基坑排水 第一章 施工导流

10. §1—1施工导流的基本方法 （有分段围坝法和全段围坝法） 一、分段围堰法导流（图1—1） 将建筑物分段、分期的围护起来进行施工。 分段——空间上分成若干期 分期——时间上分成若干期（图1—2） （一）前期都是利用束窄的原河道导流 1．关键问题——河床束窄程度（纵向围坝位置）的选择。

11. （1—2） §1—1施工导流的基本方法 （1）束容河床的平均流量 （2）束窄度 K=A2/A1×100% （1—1） K=40%~70%≤围坝及河床的[V冲]并满足通流要求的V（流速）、J（比降）和h（水深）、B（河宽） 2．各段的各程量，施工强度比较均衡； 3．适用：P6（图1—3右侧）

12. §1—1施工导流的基本方法 （二）后期则要通过修建的泄水道导流 （有河床内泄水道或河床外泄水道） 1．河床内泄水道——适用于重力式砼坝。 （1）底孔导流（图1—1C）—分段分期修建砼坝时 1.临时底孔—后封堵 2. 结合永久底孔 P7上优点： 缺点： （2）坝体缺口导流（图1—1b）—河水暴涨暴落，其他导流量不足的砼坝。

13. §1—1施工导流的基本方法 （3）明槽导流（图1—4）——河水较深，河床履盖层较厚，修纵向围堰困难的砼坝工程，河床内较高部位处。 注意问题： （1）明槽糙率，别取小了，用模型试验验证 （2）出口消能妥善——安全 （3）永久性给合永久建筑物——费用降低， （图1—5）P9

14. §1—1施工导流的基本方法 2．河床外泄水道—适用于土石坝和非重力试验坝。 （1）隧洞导流（在全段围堰法中讲） （2）明渠导流—河床外的明渠（如三峡，在全段围堰法中讲） 二、全段围堰法导流（适用于导流流量小的情况） （一）河床外泄水道导流： 1．隧洞导流（图1—6）河谷狭窄、山岩坚实的、造价高、复杂。 布置要求：见《水工》中，若结合永久隧洞最好。（图1—7）

15. §1—1施工导流的基本方法 二、全段围堰法导流（适用于导流流量小的情况） （一）河床外泄水道导流： 1．隧洞导流（图1—6）河谷狭窄、山岩坚实的、造价高、复杂。 布置要求：见《水工》中，若结合永久隧洞最好。（图1—7）

16. §1—1施工导流的基本方法 （二）河床内泄水道导流 1．涵管导流——土石坝坝下埋管，可结合放 水洞，经济、可靠、但流量小。 2．底孔导流 3．坝体缺口导流 4．电站厂房导流 5．船闸闸室导流 6．基坑上导流渡槽导流

17. §1—2围堰工程 ——导流中的临时挡水物 作用：围护基坑干地施工，妨碍永久运行的还要拆除。 一、围堰的种类 1．按材料分，土石~、草土~、板桩~、砼~ 2．按与水流方向的相对位置分：横向~、纵向~ 3．按基坑是否允许淹没分：过水~，不过水~。

18. §1—2围堰工程 二、选型原则： 1．具有足够的稳定性、防渗性、抗冲性和强度。 2．就地取材，造价便宜、构造简单、建、拆方便。 3．布置上力求导流平顺，不严重冲刷。 4．防止接头处集中渗漏。

19. §1—2围堰工程 三、基本型式及构造 1．土石围堰 材料：当地土石料 结构：支承体加防渗体 （1）河床透水覆盖浅的—水下抛填，做过水侧斜墙及铺盖 壤土1：6~1：7 风化砂1：1.7~1：2.0 粘土更缓，不宜用 （2）河床透水覆盖深的——在围堰中间部位做 ①垂直防渗墙—土基中；②灌浆帷幕—透水岩中

20. §1—2围堰工程 主要特点：类似于土石坝（简易），堰高较大。 2．草土围堰 材料：①草捆（麦草或稻草）单个长1.5m左右，直径0.5m. ②细土：黄土、粉土、细土 草土围堰施工顺序示意图配合图（1—12，1—13）①压草——逐层排草捆接茬错塔1/3~1/2，开始为便于向前进占飘浮状态，草绳定位。②铺散草—捆叠高2m，铺一层0.25~0.3m厚散草。③铺土：撒草上，人工踏实。 主要特点：宜用于水深〈6~8m，V〈3~5m/s的场合。

21. §1—2围堰工程 3．钢板状格形围堰——工厂产品 材料：轧制钢型材（①刚度要求EJ；图1—14圆形、扇形、花辨形；图1—15圆筒形；②稳定要求——内充填透水砂石。） 结构：带锁口，相互联结固结于地基中的悬臂梁。 施工：打柱船（机） 图1—17程序 主要特点：快！挡水高度〈15~18m，顶部可过水，回收率〉70%。

22. §1—2围堰工程 4．砼围堰：类似于砼挡水坝 （1）图1—18拱型； （2）图1—20重力式①实体式②空心式] 主要特点：后期作为永久建筑物的一部分（1）隔墙—泄洪与发电般之间（2）导墙——船闸进出口，溢洪闸边的。

23. §1—2围堰工程 5．过水土石围堰 结构：类似于土石围堰，但要解决堰顶和下游坡过水问题。 防冲措施： （1）砼板护面图1—21 （2）钢筋网护面图1—24主锚筋提前埋入堰体。

24. §1—2围堰工程 四、围堰的防渗和防冲——关键 1．防渗——同一般挡水建筑物，按前挡后排原则；属于水下修筑防渗体，水下施工质量是关键。 2.接头——防止集中渗透变形——降低J（刺墙延长渗径） 刺墙（图1—25木板的、砼的） 3．防冲 因为断面降低，所以流速提高，转角处底部涡流——抛石护底辅以上下游导流墙。

25. §1—2围堰工程 五、围堰的折除 1．要干净：保证二期导流顺畅；保证永久物运用。 2．拆除顺序：自背水坡分层拆（图1—28 ），保证挡水稳定。 3．方法： 土石——挖土机和爆破、水冲 草土——人挖缺口+水冲或爆破+水冲 钢板桩——拔桩机 砼——爆破

26. §1—2围堰工程 五、围堰的折除 1．要干净：保证二期导流顺畅；保证永久物运用。 2．拆除顺序：自背水坡分层拆（图1—28 ），保证挡水稳定。 3．方法： 土石——挖土机和爆破、水冲 草土——人挖缺口+水冲或爆破+水冲 钢板桩——拔桩机 砼——爆破

27. §1—2围堰工程 六、围堰的平面布置与堰顶高程P20 1．平面布置 （1）按导流方案（取决于主体工程轮廓） ①全段围堰法—上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓≮20~30m、梯形布置； ②分段围堰法 a. 上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓≮20~30m、梯形布置； b.纵向围堰上下游围堰基坑坡趾距主体工程轮廓≯2m。

28. §1—2围堰工程 （2）尽量利用有利地形，减少围堰长度、高度，有利导流。 2.堰顶高程（取决于导流设计流量及围堰工作条件） 下游围堰堰顶高程Hd=下游水位高程h­d +波浪爬高ha+围堰超高δ 上游围堰堰顶高程H­d = h­d + ha+δ+上下游水位差Z δ见表1—3 由下游围堰、下游河道断面向上游推：

29. §1—2围堰工程 （1）先判断流态 急流——用水力指数法，分段求和法推水位。 缓流——用图解法，试算法推水位 （2）再算束窄段的水位，束窄段进口处的水深h （3）上游水位差 Z=h-hd 所以上游 Hd =下游Hd +Z

30. §1—3导流设计流量的确定 导流建筑物的供水标准是以供水期来表示。 一、导流标准——按《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ338-89 1.先定导流建筑物的级别（III～V级） 根据表1—4导流标准所保护对象的级别的级别 导流物失事后果 导流物使用年限 围堰的工程规模 注：表1—4下

31. （1—6） §1—3导流设计流量的确定 2．再根据导流物的种类确定洪水重现期表1－5 T－年注：最优的洪水重观期其相应的导流物造价与风险损失费用之和应最小。 所以风险度（R）洪水重观期（T）及导流建筑物使用（L）年限等有关。

32. §1—3导流设计流量的确定 二、导流时段的划分（相当于围堰导流法的分期）——按导流程需序所划分的各个施工阶段的延续时间。不同导流方法组合的顺序。（导流方案P24） 导流（T）标准已定，看导流的时段在 （1）枯水期——Q小，导流物工程量小； （2）中水期——确定相应导流流量（设计） （3）洪水期——Q大，导流物工程量大。

33. §1—3导流设计流量的确定 所以合理划分导流时段，是既安全又经济地完成导流任务的基本要求。 导流设计流量为该时段内洪水重现期的最大流量。 一个建筑物的导流标准是什么，导流流量与导流时段数相对应。其中最大的称为导流设计流量。

34. §1—4导流方案的选择 ——不同导流时段不同导流方法的组合，如表1—6 要求：研究水文、地形、地质、施工枢纽布置和河道通行因素。 拟定若干个导流方案，进行技术经济比较，选取优。

35. §1—5截流工程 ——在河床中全面开展主体建筑物的施工前夕，截断原河采水流。 一、截流方法： 1．戗堤进占——双向或单向河床中填筑戗堤（围堰）束窄河床成龙口，图1—35 2．龙口加固——为提高龙口的抗冲能力，减少合龙工程量，对龙口加以保护护底、裹头P33

36. §1—5截流工程 3．合龙——封堵龙口 （1）立堵法——适用广、采用多图1—35 （2）平堵法——适于软床，采用少图1—36 4．闭气——创堤全线堵漏防渗。 5．加高培厚——形成围堰 二、截流日期——尽量提前在枯水期初，不在洪水期，对航运影响小时。 截流流量——截流时期内10%~20%频率的旬或月平均流量，以当时水文气象预报修正。

37. §1—5截流工程 三、截流的重要性 1．施工进度的关键：截流失败可能拖到来年。 2．技术复杂——慎密的设计龙口位置和宽度截流水力计算。截流材料图1—37及备料量。甚至水工模型试验，倒下被冲走。 3．组织要严密——合龙几小时到几天必须完成，封堵强度很大。

38. 包括：1.开挖前的初期排水 2.开挖及施工中的经常性排水 一、初期排水 围堰内基坑上的积水包括降水（主要）和渗水 排水流量 取决于排水时间T T取决于围观及基坑边坡的稳定，不能下降过快（非稳定渗流造成失稳）。 §1—8 基坑排水

39. §1—8 基坑排水 边坡的稳定取决于土质（tgφ和c）。 一般控制水面下降速度（0.5～1.5m/天） 根据Q选择数台离心式水泵，便于试抽、水位 （1）降得快—关部分 （2）降得慢—加台数 水泵站布置p42图1—46适应泵的吸水高度和扬程。

40. §1—8 基坑排水 二、经常性排水（渗水—主要；降水；施工废水） 1．系统布置（排水沟 集水井） （1）开挖过程中的——不防碍开挖和运输为原则，基坑中部； （2）修建筑物时的——不影响建筑为原则——基坑四周；p43图1-47 2．排水量计算 水力学、水文地质 （本科教材P165《施工》）

41. （7—12） §1—8 基坑排水 围堰的——按土石坝渗透计算方法 基坑倒向的 H——含水层厚度m K——围堰和透水层的透水系数m h——基坑内水深m R——地下水位下降曲线的影响半径m r——（m） F——基坑平面面积m2 基坑倒向的

42. §1—8 基坑排水 基坑度部的q=每米水头每平方米基坑面积的渗流量m3/h（表7—4值）×H×A 三、人工降低地下水位——将渗水在进入基坑前排出，在基坑周围钻井，渗水入井，水泵抽出。 1．管井法，适于K=10~250m/d的土层（K=1×10-4~3×10-3m/s 86400 s /d） φ20~40cm钢或无砂砼管、每井一台潜水泵或深井泵布置在基坑内坡中部、井距15~25m，可分层图1—49 井管包括滤水管、外围滤料、封底填料图1—48

43. §1—8 基坑排水 成井方法：射水法，振动射水法和钻井法。 先下套管，再下井管，边填反滤料，边抠出套管。 井管随水枪冲孔面下沉到位，射水减压，填反滤料满时停射。 2.井点法——既利用重力，又利用其他作用加速排水。

44. 类型 图示 原理 设备 降水深度 轻型井点 1-51 穴压真空法 井点管及滤水管、集水总管、离心泵、真空泵、和集水箱 每层设备4米 喷射井点 1-52 射流真空法 进水和出水井管及滤水器扬水器高压水泵及进水总管，出水总管 8~20米K=3~50m/d 压气扬水 1-53 射流真空法 进气和出水井管及扬水器、高压气泵、进气总管、出水总管 40米 电渗井点 1-54 电渗真空法 轻型或喷射在井点设备上，井管作阴极再对称布置阳极通电（直流发电机），I=0.5~1A/ m2 更快更深 §1—8 基坑排水

45. §2—1 爆破原理及药量计算 §2—2 外破的基本方法（孔眼、调量、药壶表面） §2—3 特种爆破技术——控制爆破 §2—4 钻孔机具和外爆器材 §2—5 爆破安全控制 第二章 爆破工程

46. §2—1 爆破原理及药量计算 一、爆破作用 （一）原理： 生成大量气体——极高的膨胀压力104Mpa级 指放很大热能——很高的温度1000-4500℃ 强烈化学反应——冲击波传播形成拉原力破坏。 冲击波传播及作用：（1）在空气中冲击波越过临空面时，形成拉力波，引起弧向裂缝 （2）在岩土中，压力波，其波阵面产生切向拉应力，引起径向裂缝。

47. §2—1 爆破原理及药量计算 （二）影响作用范围（无明显界限） （1）压缩圈——紧邻药包介质为塑性体，将受到压缩 （粉碎圈）——紧邻药包介质为脆性体，将被粉碎（半径为Rc，压缩或粉碎半径） （2）抛掷圈——介质被破坏并抛掷（半径为R，抛掷半径） （3）松动圈——塑性介质 破裂圈——脆性介质（相应半径为Rp,松动破裂） （4）震动圈——松动 （圈外的部分介质发生震动）

48. §2—1 爆破原理及药量计算 二、爆破漏斗——当药包能量使部分介质抛向临空面外，往往形成一个倒立圆锥形爆破坑，如图2—2（W<r­­­­的爆破坑）其几何特征参看：P49。 爆破作用指数N=r/W（r—爆破漏斗底半径；W——最小抵抗线长度） 爆破设计的最主要参数。 几何意义：表明了漏斗的张开程度 物理意义：显示了抛掷强烈程度

49. §2—1 爆破原理及药量计算 当 n=1即r=w时，标准抛掷外破——爆破试验确定单位体积介质的炸药消耗量。 当n>1即r>w时，加强抛掷爆破用于定向剥层、扬弃、掏槽等爆破。 当0.75〈n〈1时，减弱抛掷爆破，用于采石、堵坑、掌子面拆除等。 当0.33〈n≤0.75时，松动爆破—用于开挖前的预松。 当n<0.33时，隐藏式（内部）爆破—同于炸胀药壶,炸扩桩孔成型。 抛掷爆破 可见漏斗深厚P=CW(2n-1) (2—1)

50. §2—1 爆破原理及药量计算 抛掷距离（抛距）L=5nw （2—2） 三、炸药包种类及重量。 1．按形状分类： （1）集中药包 最长边L/最短边a≤4；Φ≥0.41 （2）延长药包 L/a>4；Φ<0.41 2．药包质量计算 单个集中药包 （2-4）P50 延长药包 Q-P52 (2-16)