水利施工组织毕业设计——计算书.doc

毕 业 设 计 计算书 设计题目：水利枢纽施工组织设计 及主体工程施工设计目 录1导流方案水力计算11.1全段围堰法，遂洞导流11.1.1全段围堰法，粘土斜墙带水平铺盖围堰，遂洞导流11.1.2全段围堰法，塑料斜墙带水平铺盖围堰，遂洞导流51.1.3全段围堰法，混凝土心墙围堰，遂洞导流81.2分段围堰法导流计算111.2.1围堰堰顶高程以上的超高d计算111.2.2一期围堰尺寸计算121.2.3分段导流法，二期梳齿导流142.土石方量和费用计算172.1 一期土方量172.2 二期土方量182.3 土工布用量计算192.3.1 一期导流土工布用量192.3.2二期导流土工布用量192.4 过水围堰损失费用203、围堰的稳定分析213.1 一期围堰稳定分析213.1.1 一期上游围堰213.1.2 一期下游围堰213.1.3 一期纵向围堰223.2 二期围堰稳定分析233.2.1 二期上游围堰233.2.2 二期下游围堰243.2.3 二期纵向围堰244主体工程施工254.1 柳村电站混凝土工程量254.2 拌和站的确定254.3运输汽车的确定254.4混凝土水灰比261导流方案水力计算1.1全段围堰法，遂洞导流1.1.1全段围堰法，粘土斜墙带水平铺盖围堰，遂洞导流（1）围堰的各个参数如下：围堰顶宽为五米；上游边坡为1：2.5，下游边坡为1：1.5；护坡厚度为0.5米，下设0.3米的垫层；塑料斜墙1.6mm，宽度为1.4米；保护层为砂砾石，厚度为1.5米；斜墙长度取4倍水头，接头处取3米；反滤层，取为1米；（2）隧洞各个参数如下:洞轴线长l=331.266m；隧洞进口与主河流交角为=34°；隧洞出口与主河流交角为=30°；隧洞转弯半径=100m；隧洞转角=35°；进口直线段长158.72米；出口直线段长111.46米；曲线段长61.086米；合计知道洞轴线长l=331.266米，隧洞糙率初步选用n=0.018；圆形截面。（3）洞径与堆石体方量之间的关系程序： （4）洞径与黏土方量之间的关系程序：（5）下游围堰造价计算程序运行结果为（6）下游围堰方量计算程序2905.11（7）洞径与不包括下游围堰在内的总造价之间的关系程序（8）运行以上各个程序，得出结果汇总如下（不包括下游围堰）：表1-1黏土斜墙工程量及造价表洞径m堆石体方量m3黏土方量m3衬砌混凝土m3隧洞挖方 m3总造价(元)2.01998.152039.782.22487432164.662341.582.4930322331.172664.202.641507.52497.693007.632.853853.121586.92664.23371.683.030965.1127872830.713756.943.219905.384372997.224162.813.414023.46077.63163.744589.503.610636.74695.423330.255037.003.88555.233833.623497.765505.224.07205.743268.253663.275994.454.26291.692881.63829.796504.394.45649.892607.983996.37035.154.65185.62408.784162.817586.724.84841.232260.274329.328159.115.04850.392147.314495.848752.315.24379.232509.94662.359366.335.44221.661991.244828.8610001.205.64096.571936.64995.3710656.85.83966.081982.635161.8911333.36.03914.491856.875328.412030.56.23847.631827.535494.9112748.66.43792.371803.255661.4213487.56.63746.341783.015827.9414247.26.83707.631766.015994.4515027.77.03675.141751.666160.9615829.18.03507.931705.76993.5220148.09.03515.51682.997826.0924987.3103491.731670.718656.6530346.9综合以上可以看出，随着隧洞直径的增加，围堰体的堆石体方量，和黏土方量一直在减小，而隧洞的趁砌方量和隧洞挖方量一直在增加，而总造价先减小，而后逐渐增加，当隧洞半径等于4.0时，造价最小，为267.63.4万元，这里不包括下游的围堰造价，此时的上游围堰高为6.69362米，这里取6.7米，而总堆石体方量为2905.11+7205.74=9930.85立方米，而总的黏土方量为1391.48+3268.25=4659.73 立方米,下游围堰造价为11.4372万元,故总造价最小值为279.0712万元。1.1.2全段围堰法，塑料斜墙带水平铺盖围堰，遂洞导流（1）围堰的各个参数如下：围堰顶宽为五米；上游边坡为1：2.5，下游边坡为1：1.5；护坡厚度为0.5米，下设0.3米的垫层；塑料斜墙1.6mm，宽度为1.4米；保护层为砂砾石，厚度为1.5米；斜墙长度取4倍水头，接头处取3米；反滤层，取为1米。（2）隧洞各个参数如下洞轴线长l=331.266m；隧洞进口与主河流交角为=34°；隧洞出口与主河流交角为=30°；隧洞转弯半径=100m；隧洞转角=35°；进口直线段长158.72米；出口直线段长111.46米；曲线段长61.086米；合计知道洞轴线长l=331.266米，隧洞糙率初步选用n=0.018；圆形截面。（3）洞径与堆石体方量之间的关系程序：（4）洞径与塑料斜墙用量之间的关系程序（5）下游围堰造价计算程序（6）洞径与不包括下游围堰在内的总造价之间的关系程序 ；（7）运行以上各个程序，得出结果汇总如下（这里的总造价没有包括下游围堰）：表1-2黏土斜墙工程量及造价表洞径m堆石体方量m3塑料用量m2衬砌混凝土m3隧洞挖方 m3总造价(元)2.071192.41998.152039.782.231344.52164.662341.582.415674.42331.172664.202.68787.922497.693007.632.866713.95453.822664.23371.683.037835.53697.922830.713756.943.224016.92703.662997.224162.813.416733.42104.83163.744589.503.612572.51724.783330.255037.003.810032.41472.813497.765505.224.08394.791299.53663.275994.454.27290.811176.53829.796504.394.46158.631087.033996.37035.154.65961.781020.374162.817586.724.85549.84969.7944329.328159.115.05238.46930.7744495.848752.315.24998.75900.2354662.359366.335.44811.26876.0274828.8610001.205.64662.58856.6214995.3710656.85.84543.26840.9055161.8911333.36.04446.47828.0615328.412030.56.24367.2817.4765494.9112748.66.44301.71808.6885661.4213487.56.64247.2801.3395827.9414247.26.84201.5795.1565994.4515027.77.04162.93789.9216160.9615829.18.04039.69773.0926993.5220148.09.03987.92764.7357826.0924987.3103946.11760.2068656.6530346.9综合以上可以看出，随着隧洞直径的增加，围堰体的堆石体方量，和黏土方量一直在减小，而隧洞的趁砌方量和隧洞挖方量一直在增加，而总造价先减小，而后逐渐增加，当隧洞半径等于4.2时，造价最小，为267.056万元，这里不包括下游的围堰造价，此时的上游围堰高为6.38895米，这里取6.4米，而总堆石体方量为3281.13+8394.79=11675.92m3，下游围堰高为4.2米,总的塑料面积为1229.5+683.873=1913.373m2,下游围堰造价为11.4642万元,故总造价最小值为270.6182万元。1.1.3全段围堰法，混凝土心墙围堰，遂洞导流（1）围堰的各个参数如下：围堰顶宽为5米(有行车要求)；上游边坡为1：2.0，下游边坡为1：1.8；混凝土心墙顶部厚度取0.5米；断面为梯形，两边坡度相同取30：1；底部厚度取1/6堰高（2）隧洞各个参数如下:洞轴线长l=331.266m；隧洞进口与主河流交角为=34°；隧洞出口与主河流交角为=30°；隧洞转弯半径=100m；隧洞转角=35°；进口直线段长158.72米；出口直线段长111.46米；曲线段长61.086米；合计知道洞轴线长l=331.266米，隧洞糙率初步选用n=0.018；圆形截面。（3）洞径与堆石体方量之间的关系程序：（4）洞径与混凝土心墙用量之间的关系程序（5）下游围堰造价计算程序（6）洞径与不包括下游围堰在内的总造价之间的关系程序（7）运行以上各个程序，得出结果汇总如下（这里的总造价没有包括下游围堰）：表1-3混凝土心墙工程量及造价表洞径m堆石体方量m3心墙混凝土m3衬砌混凝土m3隧洞挖方 m3总造价(元)2.01998.152039.782.237277.82164.662341.582.423415.42331.172664.202.615746.22497.693007.632.862832.96870.642664.23371.683.035573.94638.112830.713756.943.222545.73045.772997.224162.813.415686.2232.3043163.744589.503.611776.4152.6003330.255037.003.89383.451422.56203497.765505.224.07845.11371.44103663.275994.454.26808.61923.39303829.796504.394.46083.99889.72713996.37035.154.65561.65761.41454162.817586.724.85175.37647.40714329.328159.115.04883.46533.72814495.848752.315.24658.79483.28554662.359366.335.44483.09415.06944828.8610001.205.64343.79358.55114995.3710656.85.84232.01303.31855161.8911333.36.04141.34299.07155328.412030.56.24067.09225.59115494.9112748.66.44005.76192.71625661.4213487.56.63954.71190.32215827.9414247.26.83911.9188.31515994.4515027.77.03875.79188.62146160.9615829.18.03760.39181.20526993.5220148.09.03703.5178.53417826.0924987.3103672.78177.09478656.6530346.9综合以上可以看出，随着隧洞直径的增加，围堰体的堆石体方量，和黏土方量一直在减小，而隧洞的趁砌方量和隧洞挖方量一直在增加，而总造价先减小，而后逐渐增加，当隧洞半径等于3.8时，造价最小，为元，这里不包括下游的围堰造价，此时的上游围堰高为6.90145米，取为6.9米,围堰用混凝土总方量为422.5620+396.374=818.936立方米,围堰总堆石方量为9383.45+4698.7=14801.086立方米,下游围堰高为4.2米,下游围堰造价为13.5866万元,总造价最小值为284.7366万1.2分段围堰法导流计算1.2.1围堰堰顶高程以上的超高d计算土石围堰堰顶在设计洪水静水位以上应有一段超高，其高度应当避免顶溢流的一切可能性。查指南P24，设计洪水位以上的堰顶超高按下式确定：式中：土石围堰在静水位以上的超高，m;堰前因风吹而使静水位超出库水位的壅水高度，m（取0.05m）；波浪在堰坡上的爬高，m；波浪以上的安全超高（查指南P11表3-5，级围堰对应的 取0.5m），m。经计算结合工程经验取超高d=1.2米。1.2.2一期围堰尺寸计算因纵向长度大于100米，查规范可以采用明渠均匀流进行计算。由工程已知资料，表214 上坝址流量关系成果表，取一组数据Z=3693.7m h=0.8m B=31.25m A=19.76mX=31.35m R=0.63m C=23.15 Q=25.68由曼宁公式 ：C= 代入数据得：23.15=得：河道粗糙系数n=0.04再由明渠均匀流公式：代入数据 25.68=得：底坡i=0.0041.2.2.1一期上游围堰高度确定按过流断面左边坡为1：0.5，右边坡为1.2 河道粗糙系数 n=0.04 底坡 i=0.0004纵向围堰的坡比 1：0.5 进行水力试算：(1) 设围堰高为4.5米，则上游水深h=4.5-1.2=3.3米过流断面底宽b=17-(4.5/2+3+4.5/2)=9.5m水面宽=3.3/2+9.5+6.6=17.75m20.57由明渠均匀流公式：Q=<49.36 固假设不符，再重新假设。 (2)设围堰高为5米，则上游水深h=5-1.2=3.8米过流梯形断面底宽b=17-(5/2+3+5/2)=9m水面宽=3.8/2+9+3.82=18.5m X=9+3.8()21.75 Q=<49.36固假设不符，再重新假设。(3) 设围堰高为5.1米，则上游水深h=5.1-1.2=3.9米过流梯形断面底宽b=17-(5.1/2+3+5.1/2)=8.9m水面宽=3.9/2+8.9+3.92=18.65m X=8.9+3.9()21.98m m Q=<49.36固假设不符，再重新假设。 (4) 设围堰高为5.2米，则上游水深h=5.2-1.2=4米过流梯形断面底宽b=17-(5.2/2+3+5.2/2)=8.8m水面宽=4/2+8.8+42=18.8m X=8.8+4()22.22m mQ=Q=50.63接近设计流量49.36且稍大一点点。固上游围堰高位5.2m,上游水深4m.。1.2.2.2一期下游围堰高度确定 当Q=49.36，由已知资料表2-14内差计算水深，Q=49.36介于Q=25.68 h=1.2m与Q=54.83 ，h=0.8m之间 。则： h=m所以下游水深1.12 m,下游围堰高为1.12+1.2=2.32m1.2.3分段导流法，二期梳齿导流 二期梳齿导流，设两孔，孔口宽b=5m，B=nb=10m，坝基到缺口的距离P1=2m，梳齿间距t=3m，梳齿到边界的距离b=2m，t=4m。查施工组织手册采用公式：Q=mB(2g)1/2H03/2（1）假设H=5m P1/H=2/5=0.4c = =0.925= =0.941=0.933m =0.34+0.01×(4- P1/H)/(0.89+2.24 P1/H)=0.34+0.01×(4-0.4)/ (0.89+2.24 ×0.4)=0.36Q=mB(2g)1/2H03/249.36=0.933×0.349×10×(2×9.8)1/2 H03/2由此可推出H0=2.23m与假设不符，固重新假定。（2）假设H=2m P1/H=2/2=1c = =0.94= =0.95=0.945m =0.34+0.01×(4- P1/H)/(0.46+0.75 P1/H)=0.34+0.01×(4-1)/ (0.46+0.75 ×1)=0.3565Q=mB(2g)1/2H03/249.36=0.945×0.3565×10×(2×9.8)1/2 H03/2由此可推出H0=2.31m与假设不符，固重新假设。（3）假设H=2.2m 则P1/H=2/2.2=0.909c = =0.94= =0.95=0.945m =0.34+0.01×(4- P1/H)/(0.89+2.24 P1/H)=0.34+0.01×(4-0.909)/ (0.89+2.24 ×0.909)=0.35Q=mB(2g)1/2H03/249.36=0.945×0.33×10×(2×9.8)1/2 H03/2由此可推出H0=2.338m与假设不符，固重新假定。（4）假设H=2.3m 则P1/H=2/2.3=0.870c = =0.938= =0.951=0.945m =0.34+0.01×(4- P1/H)/(0.89+2.24 P1/H)=0.34+0.01×(4-0.87)/ (0.89+2.24 ×0.87)=0.351Q=mB(2g)1/2H03/249.36=0.945×0.351×10×(2×9.8)1/2 H03/2由此可推出H0=2.25m与假设吻合，取H=2.3m 则二期上游围堰高度为2.3+2+1.2=5.5m二期下游围堰高度确定和一期下游围堰高度的计算确定一样，设计流量也一样。固二期下游围堰高度和一期下游围堰高度一样，H=1.12+1.2=2.32m2.土石方量和费用计算2.1 一期土方量（1）在AutoCAD图中布置围堰轴线，分别量出上游围堰长35m,下游围堰长59.3m,纵向围堰长216m.（2）计算各段方量：上游围堰：由上述我们已知一期上游围堰断面面积为S上=42.64m2,则上游围堰方量为：V上=S上×L上=42.64×35=1492.4m3下游围堰：由上述我们已知一期下游围堰断面面积为S下=12.34m2,则下游围堰方量为：V下=S下×L下=12.34×59.3=731.76 m3纵向围堰：纵向围堰为一不规则体，其体积计算过程如下，如图：G=216my=(5.22+2.62)1/2=(27.04+6.76) 1/2=5.81ma=(2.322+1.162)1/2=(5.38+1.35) 1/2=2.59md=5.81-2.59=3.22m则：d/216=y/k即 3.22/216=5.81/k 推得出k=389.74mH=(k2-2.62)1/2=(389.742-2.62)1/2=389.73m则:x=k-216=389.74-216=173.74mh=(x2-1.162)1/2=(173.742-1.162)1/2=173.74mV大=5.2×2.6×1/2×389.73×1/3×2+5.2×3×389.73×1/2=1756.38+3039.89=4796.27m3V小=2.32×1.16×1/2×173.74×1/3×2+2.32×3×173.74×1/2=155.86+604.62=760.48 m3V纵= V大- V小=4796.27-760.48=4035.79m3则一期总方量：V一总= V上+ V下+ V纵=1492.4+731.76+4035.79=6259.95 m32.2 二期土方量（1）在AutoCAD图中布置围堰轴线，分别量出上游围堰长46m,下游围堰长25m,纵向围堰长205m.（2）计算各段方量：上游围堰：由上述我们已知二期上游围堰断面面积为S上=46.75m2,则上游围堰方量为：V上=S上×L上=46.75×46=2150.5m3下游围堰：由上述我们已知一期下游围堰断面面积为S下=12.344m2,则下游围堰方量为：V下=S下×L下=12.34×25= 308.5 m3纵向围堰：纵向围堰为一不规则体，在坝前部分为一规则的棱柱体，其长为L=69m。 其面积为：A=(3+2.75×2+3)×5.5×1/2=31.625 m3则其体积为：V=A×L=31.625×69=2182.125 m3其在坝后部分为一不规则的棱柱体， G=136my=(5.52+2.752)1/2=(30.25+7.5625) 1/2=6.15ma=(2.322+1.162)1/2=(5.38+1.35) 1/2=2.59md=6.15-2.59=3.56则：d/G=y/k即 3.56/136=6.15/k 推得出k=234.94mH=(k2-2.752)1/2=(234.942-2.752)1/2=234.93m则:x=k-G=234.94-136=98.94mh=(x2-1.162)1/2=(98.9412-1.162)1/2=98.93mV大=5.5×2.75×1/2×234.939×1/3×2+5.5×3×234.93×1/2=1184.44+1938.17=3122.61m3V小=2.32×1.16×1/2×98.94×1/3×2+2.32×3×98.94×1/2=88.76+344.31=433.07 m3V纵= V大- V小=3122.61-433.07=2689.54 m3则二期总方量：V二总= V上+ V下+ V纵=2150.5+308.5+2689.54=5148.54 m3综上可知，导流围堰需要的总方量为：V总= V一总+ V二总=6259.95+5148.54=11408.49 m3草土袋单价为65元/方（按郑州市价计）则围堰总费用为：11408.49×65=.85元=74.155（万元）2.3 土工布用量计算2.3.1 一期导流土工布用量 （1）上游围堰：A1=(5.22+5.22) 1/2+1=8.35mS1=A1×L1=8.35×35=292.25m2（2）下游围堰：A2=(2.322+2.322) 1/2+1=4.28mS2=A2×L2=4.28×59.3=253.804m2（3）纵向围堰:S3=(8.35+4.28)×216/2=1364.04m2一期土工布用量：S= S1+ S2+ S3=292.25+253.804+1364.04=1910.09 m22.3.2二期导流土工布用量（1）上游围堰：A1=(5.52+5.52) 1/2+1=8.78mS1=A1×L1=8.78×46=403.88m2（2）下游围堰：A2=(2.322+2.322) 1/2+1=4.28mS2=A2×L2=4.28×25=107m2（3）纵向围堰:S3=(8.78+4.28)×205/2=1338.65m2二期土工布用量：S= S1+ S2+ S3=403.88+107+1338.65=1849.53 m2综上所述可知土工布总用量为：S总= S+ S=1910.09+1849.53=3759.62 m2土工布总造价为：F=3759.62×25=93990.5=9.4(万元)则导流建筑物总费用为：74.155+9.4=83.555（万元）2.4 过水围堰损失费用因为设计流量采用平水年平均流量，查柳村电站平水年逐日平均流量表知有近2月的日流量大于设计流量，所以必然要在汛期不施工，这期间带来的其它损失费用如下：（1）基坑清理：基坑清理包括排水清理与清淤，共计50万元.（2）人.机器损失费（2个月，按100人计）：总计：1500×100×2=元=30万元（4）抢险损失费、因效率降低而造成的损失费，共计30万元。则过水围堰损失费用总计：50+30+30=110（万元）分段围堰法导流总费用（人民币）：83.555+.6（万元）3、围堰的稳定分析3.1 一期围堰稳定分析3.1.1 一期上游围堰（1）自重（取一米单宽作为计算单元） G上1= V单×r砂=×5.2×16=682.24KN（2）静水压力 则水平静水压力P上1=1/2×r水×H2 =1/2×9.8×42 =78.4 KN（3）在堰体斜边上的水重 W上1=V× r水 =4×4×1×1/2×9.8 =78.4KN（4）作用在堰体的扬压力U= r水×H×B=9.8×4×13.4×1/2=262.64则 1.3 所以围堰满足稳定要求3.1.2 一期下游围堰（1） 自重（取一米单宽作为计算单元） G下1= V单×r砂=×16=197.48 KN（2） 静水压力 则水平静水压力P下1=1/2×r水×H2 =1/2×9.8×1.122 =6.15KN（3） 作用在堰体斜边上的水重 W下1=V× r水 =1.12×1.12×1/2×1×9.8 =6.15KN（4） 作用在堰体的扬压力U= r水×H×B=9.8×1.12×7.64×1/2=41.93则 >1.3 所以围堰满足稳定要求3.1.3 一期纵向围堰一期纵向围堰为一不规则体，上游与上游横向围堰连接，下游与下游横向围堰连接，其高程取上下游横向围堰高程，在此取纵向围堰的上游段与下游段分别进行检验。3.1.3.1 上游段（1） 自重（取一米单宽作为计算单元） G纵上1= V单×r砂=×16=465.92KN（2） 静水压力 则水平静水压力P纵上1=1/2×r水×H2 =1/2×9.8×42 =78.4 KN作用在堰体斜边上的水重 W纵上1=V× r水 =4×4/2×1/2×1×9.8 =39.2KN作用在堰体的扬压力U= r水×H×B=9.8×4×8.2×1/2=160.72 则 >1.3 所以围堰满足稳定要求3.1.3.2 下游段（1） 自重（取一米单宽作为计算单元） S纵下1=（3+3+2.32）×2.32×1/2=9.65m2 则 V单= S纵下1×1=9.65 m3 G纵下1= V单×r砂=9.65×16=154.42KN（2） 静水压力 则水平静水压力P纵下1=1/2×r水×H2 =1/2×9.8×1.122 =6.15 KN（3） 作用在堰体斜边上的水重 W纵下1=V× r水 =1.12×1.12/2×1/2×1×9.8 =3.07KN（4） 作用在堰体的扬压力U= r水×H×B=9.8×1.12×(3+2.32)×1/2=29.2 KN则 >1.3 所以围堰满足稳定要求所以纵向围堰满足稳定要求。3.2 二期围堰稳定分析3.2.1 二期上游围堰（1）自重（取一米单宽作为计算单元） G上2= V单×r砂=×5.5×16=748KN（2）水压力 则水平静水压力P上2=1/2×r水×H2 =1/2×9.8×4.32 =90.6 KN（3） 作用在堰体斜边上的水重 W上2=V× r水 =4.3×4.3×1/2×1×9.8 =90.6KN（4） 作用在堰体的扬压力U= r水×H×B=9.8×4.3×(5.5+3+5.5)×1/2=294.98围堰的受力图可参考一期。则 >1.3 所以围堰满足稳定要求3.2.2 二期下游围堰二期下游围堰与一期下游围堰尺寸相同，水位亦相等，由前述可知围堰满足稳定要求。3.2.3 二期纵向围堰3.2.3.1 上游段（1）自重（取一米单宽作为计算单元） G纵上2= V单×r砂=×16=506KN（2）静水压力 水平静水压力P纵上2 =1/2×r水×H2 =1/2×9.8×4.32 =90.6KN（3）作用在堰体斜边上的水重 W纵上2=V× r水 =4.3×4.3/2×1/2×1×9.8 =45.3KN（4） 作用在堰体的扬压力U= r水×H×B=9.8×4.3×8.5×1/2=179.1N围堰的受力图可参考一期。则 >1.3 所以围堰满足稳定要求。3.2.3.2 下游段下游段与一期纵向围堰下游段尺寸相同，水位亦相等，由前述可知围堰满足稳定要求综上所述可知整个围堰满足稳定要求。4主体工程施工4.1 柳村电站混凝土工程量部位方量（）历时（月）施工历时（年月）强度（/月）一期防渗帷幕5660.506.12.1-06.12.51132防渗墙5500.506.12.15-06.12.311100厂房下部混凝土900107.4.15-07.5.15900厂房上部混凝土730107.6.15-07.7.15730一期溢流坝段混凝土底板3300107.2.15-07.3.153300混凝土溢流面2400207.9.1-07.10.301200混凝土面板1000207.6.15-07.8.15500二期防渗帷幕566107.11.1-07.11.30566防渗墙550107.11.1-07.11.30550二期溢流坝段混凝土底板17003.807.11.20-08.3.15448混凝土溢流面1100208.5.15-08.7.15550混凝土面板