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水利工程施工,绪论,水利工程施工,一门专业课有些院校的一个专业，设计院的一个专业，专门的施工单位一个学科施工技术（方法、步骤、材料、机械），施工组织和管理,施工的定义,在特定的空间，组织、使用资源，按照规定的方法和步骤，形成符合要求的建筑物,一、水利工程施工的任务和特点,水利工程施工的主要任务(1) 编制施工组织设计(2) 组织有序的施工(3) 开展观测、试验和研究针对新问题找出新的解决办法,水利工程施工的特点,最突出的是水流控制投资规模大、关系国计民生质量责任重大 涉及面广，影响部门多偏远的野外作业施工组织难度大 安全、环保的压力大,二、我国水利工程施工的成就与展望,成就（1）施工水流控制,（2）土石方工程,（3）基础处理工程,（4）土石坝工程,(5) 混凝土工程,关于成就,空白多，欠帐多国情，实际需要得益于材料、机械科学的发展,展望,中国的水电开发利用程度比较低水电施工在我国有巨大的发展空间需要解决的问题非常多情况非常复杂难度非常大跨流域调水是将来的重点,第一章,施工水流控制,在江河上修建水工建筑物必须解决的问题,怎样才能进入河道进行施工如何避免洪水对施工的威胁如何减少施工对其他部门的影响如何让工程尽快发挥效益解决这些问题需要对江河水流进行控制,施工水流控制,水利水电工程整个施工过程中的水流控制简称为施工水流控制，又称施工导流可以概括为：采取“导、截、拦、蓄、泄”等工程措施，来解决施工和水流蓄泄之间的矛盾，避免水流对水工建筑物施工的不利影响，把水流全部或部分导向下游或拦蓄起来，以保证水工建筑物的干地施工和在施工期内不影响或尽可能少影响水资源的综合利用,施工水流控制,措施：“导、截、拦、蓄、泄”等目的：干地施工减少影响时间整个施工过程常用称谓：施工导流、导流,第一节,施工导流方式与泄水建筑物,导流一般需要修筑围堰围堰在导流中具有重要作用围护基坑把水流导向预定的泄水通道下泄导流和围堰是往往是分不开的，可以根据围堰的修筑和使用方式对导流进行分类,导流方式分类,导流方式分类,根据围堰的修筑和使用方式，导流分为三类分段围堰法导流全段围堰法导流淹没基坑法导流,基坑和围堰,1、基坑一般工程基础开挖后形成的从建基面到原地面的施工工作空间水电工程除了开挖形成的基坑外，把围堰围护范围内的施工工作空间也称作基坑2、围堰 围堰就是围护基坑的临时构筑物,一、分段围堰法导流,分段围堰法导流：用围堰把水工建筑物分段，分期围护起来进行施工的方法也称分期围堰法,分段和分期,分段： 在空间上用围堰将建筑物分为若干施工段分期： 在时间上将导流分为若干时期,常见的导流分期、围堰分段方法,段数和期数可以不同安排不同的段在不同的期内施工,两段两期,三段两期,三段三期,三段三期,分段围堰法导流的关键问题,前期围堰束窄了原河床前期水流通过束窄河床下泄关键问题纵向围堰位置的确定河床的束窄程度的选择,纵向围堰位置及河床束窄程度的选择,充分利用河心洲、河心岛考虑利用永久建筑物的导墙、隔墙考虑允许流速限制通航筏运安全围堰河床抗冲安全各段工程量、施工强度均衡便于布置后期导流泄水建筑物避免后期围堰过高或截流落差过大,分段围堰法导流的适用情况,河床宽、流量大、工期长的工程一般是混凝土重力坝工程通航的河流冰凌严重的河流,分段围堰法后期泄水通道,导流底孔底孔导流坝体缺口缺口导流导流明渠明渠导流,1.底孔导流,事先在混凝土坝体内修建临时或永久底孔 让全部或部分流量通过底孔宣泄到下游坝上工程继续施工临时底孔使用完毕需要封堵混凝土坝分段分期导流的最普遍方式,2.坝体缺口导流,混凝土坝汛期部分坝段过流，其他坝段继续施工汛期过后，缺口坝段再恢复施工,3.明渠导流,在第一期围堰围护下先修建导流明渠河水由束窄河床下泄导流明渠河床侧的边墙用作第二期的纵向围堰第二期水流经由导流明渠下泄,明渠导流,分期围堰法后期导流方式的特点,三种方式均为河床内过流方式最适合用于混凝土重力坝土石坝、拱坝采用分段围堰法，后期导流应采用河床外过流方式导流隧洞、河床外的导流明渠,二、全段围堰法导流,用围堰一次拦断河床把河床部位全部围护起来同时施工水流经河床以外的泄水建筑物下泄 永久临时使用完毕封堵,全段围堰法导流泄水建筑物类型,导流隧洞隧洞导流导流明渠明渠导流导流涵管涵管导流,1.隧洞导流,在河岸山体中开挖隧洞在基坑上下游修筑围堰水流由隧洞下泄,隧洞导流的适用条件及特点,适用条件狭谷地形，河道狭窄，两岸山体陡峻，山体厚实，具备成洞条件土石坝、拱坝应用较多特点造价昂贵泄水能力有限汛期洪水淹没基坑或与其他导流建筑物联合泄流尽量与泄洪洞、引水洞、尾水洞、放空洞等永久隧洞相结合,三、淹没基坑法导流,采用过水围堰、允许基坑淹没的导流方法洪水来临，围堰过水，基坑被淹没，河床部分停工洪水退落，围堰挡水时再继续施工,淹没基坑法导流的适用条件及特点,适用条件山区河流， 洪水期流量大、历时短，枯水期流量则很小，水位暴涨暴落、变幅很大坝身允许过水混凝土坝或经过防护处理的堆石坝采用过水围堰围堰可以反复过水而不被冲毁，水退后可正常挡水特点在全段围堰法和分段围堰法中均可使用,多种导流方式的灵活运用,多种导流方式在不同的阶段灵活应用，才能合理解决一个工程在整个施工期间的导流问题,第二节,围堰工程,围堰的分类,按筑堰材料分土石围堰、混凝土围堰、草土围堰、钢板桩格形围堰按与水流方向的相对位置分纵向围堰横向围堰上游围堰、下游围堰按基坑过流情况分过水围堰、不过水围堰,围堰的基本要求,满足挡水防渗的基本功能要求安全强度、稳定性、抗冲刷、联结处防集中渗漏廉价就地取材，构造简单，修建、拆除容易,一、围堰的基本型式及构造,重点介绍三种常用型式：不过水土石围堰.过水土石围堰混凝土围堰,1.不过水土石围堰,特点应用最广泛充分利用当地材料或开挖弃渣，构造简单施工方便，适应多种地基条件可以在动水中、深水中、岩基上或有覆盖层的河床上修建工程量大，堰身沉陷变形较大不允许堰顶过水，所以汛期应有防护措施,结构型式选择,斜墙式围堰心墙式围堰,斜墙式围堰,基岩河床或覆盖层厚度不大当地有足够的渗透系数小于10-4cm/s的防渗土料防渗土料为砂壤土或风化砂可直接水下抛填，粘土不适于水下抛填斜墙围堰上游坡比1：3左右，下游坡比1：1.5左右,心墙式围堰,覆盖层较厚的情况覆盖层防渗混凝土防渗墙高喷墙自凝灰浆墙惟幕灌浆,心墙材料与覆盖层相同渗透系数小于10-4cm/s的防渗土料复合土工膜,2.过水土石围堰,围堰堰体允许过水 防渗处理与不过水土石围堰相同采取可靠的加固保护措施 保护的重点：下游堰面下游堰脚主要防护措施混凝土板护面加筋护面钢筋石笼护面,(1)混凝土板护面过水土石围堰,(2)加筋过水土石围堰,下游坡面铺设钢筋网，防止坡面块石被冲走下游侧堰体内埋设水平向主锚筋，防止下游坡连同堰顶一起滑动造价低于混凝土板护面过水土石围堰,3. 混凝土围堰,应用比较广泛常见应用方式拱围堰作横向围堰重力式围堰作纵向围堰,二、围堰的平面布置及堰顶高程,1.围堰的平面布置主要考虑两个方面的问题：基坑的大小要合适围堰距主体建筑物的距离河道水流平顺围堰相对水流的方向,上下游围堰距主体建筑物的距离,基坑坡趾与主体工程轮廓之间的距离，不应小于2030m便于布置排水设施、交通运输道路及堆放材料和模板等。,纵向围堰距主体建筑的距离,根据具体条件、需要来定,上下游围堰相对水流的方向,分段围堰法，上、下游围堰呈梯形布置保证水流顺畅便于运输道路的布置和衔接全段围堰法，上、下游围堰与主河道垂直减少工程量,2.堰顶高程,取决于导流设计流量及围堰的工作条件上下游围堰水位+波浪爬高+安全超高参考教科书、有关规范、手册围堰具备蓄水能力时，水位通过调洪计算来确定纵向围堰根据束窄河段水面曲线确定可按阶梯或斜线布置,三、围堰的接头和防冲,1.围堰的接头处理混凝土（岩石岸坡）和土石围堰接头防止防渗体部位出现集中的接触渗漏接头处理的措施连接部位采用混凝土刺墙连接加大连接部位土石围堰防渗体的宽度,2. 围堰的防冲,防冲刷的重点部位：堰脚及基础,围堰的防冲措施,设置导流墙尽量使水流平顺进出束窄河段局部保护，提高抗冲刷能力护底、护坡和裹头材料大粒径材料：大块石、铅丝笼耐冲材料：柴排,作为临时结构的围堰，需要拆除土石围堰直接机械挖除混凝土围堰爆破拆除需对爆破震动进行控制,四、围堰的拆除,第三节 导流设计流量,导流设计流量,选择导流方案、设计导流建筑物的主要依据需结合导流标准和导流时段的分析来决定,一、导流标准,进行导流设计、选择导流设计流量的标准以洪水重现期表征的施工导流安全防护标准蓄水标准采用来水保证率根据导流阶段和导流工作内容的不同，选择不同的导流标准包含一系列的标准,导流的三个阶段,初（前）期导流建筑物最低部位超出围堰以前中期导流从建筑物最低部位超出围堰到导流泄水建筑物封堵后期导流从导流泄水建筑物封堵到工程完建,不同阶段的导流标准,初期导流标准导流建筑物洪水标准截流标准围堰修筑期防护标准中期导流标准坝体施工期临时渡汛洪水标准后期导流标准导流泄水建筑物封堵标准下闸设计流量标准封堵施工导流标准水库蓄水标准导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准,教材本节介绍的导流标准其他标准在相应部分提及,导流建筑物洪水标准的确定,导流建筑物挡水建筑物：围堰泄水建筑物：导流洞、导流底孔等首先确定导流建筑物的级别根据级别和类型在规范规定的幅度内选择,导流建筑物的级别,导流建筑物级别划分,导流建筑物洪水标准的选择,根据导流建筑物的级别和类型在下表规定的范围内选择实际是以围堰为主来选择,导流建筑物洪水标准划分,导流标准风险度分析,规范给出了导流建筑物洪水标准的选择范围必须从中确定具体的标准标准太低不能保证工程安全标准太高导流费用增加具体标准可以通过导流风险度分析确定综合考虑风险 (损失)、投资 (费用)与工期三者之间的关系，进行多目标决策分析,选择导流标准需要特别关注的问题,拦洪库容大的不过水高土石围堰失事后果一般比较严重导流标准不宜太低考虑超标准洪水的应急措施教材上龙羊峡工程的例子,二、导流时段,导流时段导流工作的阶段及所处的时间段导流时段划分导流工作的阶段划分导流工作的整个过程可以根据不同的界定标准划分为依次相连的若干导流时段采用不同的界定标准，可以作出不同的导流时段划分，因此导流时段具有多种划分方法导流工作贯穿于整个施工过程，因此施工过程可以根据导流时段进行阶段划分事实上水电工程的施工进度就是以某种导流时段划分为主线来描述的,导流时段与河道流量变化过程的关系,为什么选定了洪水标准，要研究导流时段？因为不同的时段来水不同！,各导流时段导流设计流量的确定,导流标准对应的本时段最大来流量导流标准选定的洪水重现期导流时段处于枯水期选定洪水重现期对应的枯水期最大流量导流时段跨汛期选定洪水重现期对应的全年（汛期）最大流量导流时段处于某月、旬、周选定洪水重现期对应的某月、旬、周最大流量,三、导流设计流量,1.不过水围堰围堰挡水时段跨汛期（挡全年洪水）围堰选定导流标准的年（汛期）最大流量泄水建筑物与围堰相同围堰挡水时段为枯水期（只挡枯水期来水）围堰选定导流标准的枯水期最大来流量泄水建筑物由中期导流的拦洪渡汛标准决定泄水建筑物的工作时段比围堰长，需要跨汛期，在拦洪渡汛时与坝体共同工作,2.过水围堰导流设计流量,过水围堰在汛期过水，非汛期挡水挡水设计流量结合水文特点、施工工期及挡水时段，通过经济技术比较选定主要用于确定堰顶高程、泄水建筑物的规模过水设计流量选定导流标准的年（汛期）最大流量主要用于过水工况下加固保护措施的结构设计和稳定分析校核导流泄水道的过水能力,过水围堰挡水设计流量的确定,挡水标准过高围堰、泄水建筑规模大，费用高有效施工时间长，施工所受影响小挡水标准过低围堰、泄水建筑物规模小，费用低有效施工时间短，施工所受影响大确定方法参考类似工程经验根据工程具体情况通过全面的风险分析确定,第四节,导流方案,导流方案,导流方案在整个施工过程中，各个导流时段所采取的导流方式导流方案的描述一般按照某种导流时段划分的顺序进行描述划分为那几个导流时段每个导流时段处于什么时间每个导流时段的流量标准和设计流量每个导流时段的工作内容：运用那些导流建筑物如何控制水流,教材的导流方案示例,全段围堰法典型导流方案安排,分段围堰法典型导流方案安排,云南省澜沧江糯扎渡水电站导流方案,糯扎渡水电站导流方案,2014年6月2014年10月,导流是设计的一项重要内容,导流设计是由设计院作出的一般由施工处负责施工导流设计的主要任务：编制导流方案施工导流设计的成果详细的导流方案包含在可行性研究报告或初步设计报告的施工组织设计一篇中,编制导流方案的主要工作,选定导流标准划分导流时段确定导流设计流量选择导流建筑物的型式确定导流建筑物的布置设计导流建筑物的结构尺寸拟定各项施工措施或计划截流措施基坑排水措施导流建筑物修建措施拦洪度汛措施下闸封堵措施蓄水发电计划导流建筑物拆除措施以上各项内容的组合构成详细的导流方案,导流方案的选择,仔细研究规范要求完全依据本工程实际情况借鉴其他工程的经验拟定几个可能的方案进行技术经济比较进行合理的风险分析导流方案不存在唯一解导流方案的选择是一个复杂、循环往复的设计论证过程与枢纽设计密切相关,选择导流方案应考虑的主要因素,教材列举了以下因素，自行看书了解1. 水文条件2. 地形条件3. 地质及水文地质条件4. 水工建筑物的形式及其布置5. 施工期间河流的综合利用6. 施工进度、施工方法及施工场地布置,导流程序中的关键控制工期,导流建筑物完工时间截流时间达到拦洪高程的时间下闸蓄水时间蓄水位达到第一台机组发电的时间,第五节,截流工程,截 流,截断原河床水流，把河水引向导流建筑物下泄的施工,截流的过程,进占合龙闭气,进 占,从河床一侧或两侧向河床中填筑截流戗堤戗堤：截流过程中填筑的堤坝叫戗堤戗堤将河床束窄到一定程度，形成流速较大的龙口,合龙,封堵龙口的工作叫合龙合龙前防冲刷措施龙口河床护底、戗堤端部裹头,闭气,在戗堤全线设置防渗体的工作叫闭气截流后，对戗堤加高培厚，最终形成围堰与戗堤结合的土石围堰，截流是围堰修筑工作的一部分,截流对水电工程的意义,截流是大型水电工程建设中的关键环节截流在施工导流中占有重要地位截流日期是施工总进度的重要里程碑不能按时截流，会延误河床部分建筑物的开工日期总是在关键路线上截流在技术上、施工组织上是比较艰巨和复杂的,一、截流的基本方法,两种基本方法：立堵法平堵法其他方法立平堵法平立堵法下闸截流定向爆破,1.立堵法,从龙口一端向另一端，或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦断自卸汽车戗堤端部直接卸料入水，或推土机推入水中,2. 平堵法,在龙口上架设浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口全线在桥上均匀、逐层抛填截流材料，直至断流,二、截流日期及截流流量,截流日期年份根据总进度的安排确定时段多选在枯水期初流量已有明显下降，截流风险小不一定选在流量最小的时刻为后续基坑工作和主体建筑物施工留充足的时间具体日期根据当时的实际水情及预报确定,截流流量,截流时段重现期510年的月或旬平均流量资料不足，通过短期观测或参照类似工程确定截流时根据实际流量和水文气象预报进行修正,三、龙口的位置和宽度,龙口的位置和宽度综合考虑多种因素确定河床地形地质条件航运的具体要求料场的位置等最主要是为了解决龙口的抗冲问题可以采取保护措施提高龙口的抗冲能力护底、裹头大粒径材料或组合抗冲材料保护措施增加了龙口位置、宽度选择的灵活性,四、截流水力计算,目的求解龙口水力参数的变化过程单宽流量q落差z流速V用龙口水力参数选择截流材料参数尺寸（单重）形状数量,截流水力计算原理,水量平衡,Q0截流设计流量，m3/sQ1泄水建筑物泄流量，m3/sQ2龙口泄流量，可按宽顶堰计算，m3/s,截流水力计算图解法,龙口水力参数变化规律,v,z,q,龙口宽B,q、z、v,q单宽流量z落差V流速,五、截流材料和备料量,1.截流材料尺寸用龙口流速查下表确定单重和尺寸或采用经验公式计算大中型工程进行模型试验参照类似的工程,截流材料的适用流速,2.截流材料类型,基本材料是块石水力条件较差使用人工块体各种物料一般比例大石占20%，中石占60%小石、石渣占15%混凝土块体或大石串占5%,3.备料量,戗堤体积再加一定裕度裕度：堆存、运输中的损失水流冲失戗堤沉陷可能的不利水力条件预留备用量等不可能估计准确人工块体的数量需要严格控制,我国截流工程实践,最大截流流量：11600m3/s三峡；最大水深：60米（平抛后27米）三峡；最大落差：5.3米李家峡；,第六节,拦洪渡汛,中后期导流坝体已经超出围堰汛期需要坝体拦蓄洪水渡汛坝体并不是在施工完毕才挡水施工过程中就需要参与防汛挡水,拦洪渡汛,一、坝体拦洪标准,泄水建筑物封堵前的标准泄水建筑物封堵后的标准,泄水建筑物封堵前的标准,实际是中期导流的洪水标准规范上的叫法：,0.1,1.00.1,1.0,2010,5020,50,混凝土坝,5020,10050,100,土石坝,洪水重现期（年）,拦洪库容(亿立方米),坝型,坝体施工期临时渡汛洪水标准,泄水建筑物封堵后的标准,实际是后期导流的洪水标准规范上的叫法：,200100,500200,1000500,校核,10050,200100,500200,设计,土石,10050,200100,500200,校核,5020,10050,200100,设计,混凝土,洪水重现期（年）,大坝级别,大坝类型,导流泄水建筑物封堵后坝体渡汛洪水标准,中后期导流的洪水标准比初期有很大提高因为：坝高了，拦蓄能力有了很大提高一方面工程具备了更大的防护能力还不能达到设计的标准另一方面工程失事也会造成更大的后果毕竟工程尚未完工,汛期坝体高程和上游洪水水位,根据选定的洪水标准由调洪演算确定,二、渡汛措施,1.混凝土坝的渡汛措施2.土坝、堆石坝的渡汛措施,1.混凝土坝的渡汛措施,预留缺口渡汛（缺口导流）临时断面挡水,临时断面挡水,重力坝设纵缝的情况需要进行验算和论证，采取必要的措施保证临时断面的稳定，避免产生超标拉应力,2.土坝、堆石坝的渡汛措施,降低溢洪道高程、设置临时溢洪道临时断面挡水临时坝面保护措施过水,土坝、堆石坝临时断面挡水,临时断面挡水局部填高，超过上游最大洪水水位必须经过专门设计抗滑稳定防护措施,土坝、堆石坝临时坝面保护措施过水,采取保护措施，汛期坝面过水保护措施主要是采用加筋护面加筋的布置，参阅加筋过水土石围堰部分澳大利亚有较多堆石坝的成功实例,第七节,封堵蓄水,封堵蓄水要具备的主要条件,封堵蓄水封堵封堵临时泄水建筑物一般称为“下闸蓄水”具备的条件坝体达到预定高程帷幕灌浆、纵缝灌浆到达预定高程完成库区清理和库岸处理永久底孔、中孔、隧洞的闸门安好,一、蓄水计划,制订蓄水计划的目的确定下闸封堵日期确定水库达到最低发电水位的日期（发电日期）实际应为“工程具备正式发挥效益条件”的日期工程具备正式发挥效益条件，一般指：达到最低发电水位达到航运最低水位达到灌溉最低水位等不包括具备防洪条件,蓄水计划的制定,(1)推求可能的蓄水过程发电最低水位可以看作是确定的技术指标选定保证率为7585的月平均流量过程线确定蓄水期间下游的供水要求进行多个方案的从封堵日期到发电日期的调洪演算最终确定：合适的封堵日期工程进展刚好具备封堵条件处于枯水期合适的发电日期发电机组刚好安装调试完毕来水保证过程线选定保证率的月平均流量过程对应的水库蓄水高程与历时关系曲线,封堵日期,(2)大坝施工的安全性校核,用5（20年一遇）的月平均流量过程线、蓄水期间要求泄流过程线从确定的封堵日期开始调洪演算推求蓄水期间的洪水控制过程线5月平均流量过程对应的水库洪水高程与历时关系曲线与大坝施工的计划进度过程线比较浇筑高程过程线灌浆高程过程线等如果计划进度过程线不能包络洪水控制过程线调整施工进度计划修正蓄水计划最终确定可行的蓄水计划,蓄水计划,二、导流泄水建筑物的封堵,封堵的标准下闸标准下闸时段510年重现期的月或旬平均流量封堵施工标准封堵施工时段520年重现期的最大流量,下闸封堵的过程,下闸：断流封堵：堵头混凝土浇筑,堵头混凝土,导流底孔堵头坝体混凝土一部分，必须全部封堵导流隧洞堵头封堵一定长度，不必全部封堵,导流隧洞堵头砼,封堵的最小长度可采用极限平衡公式计算参考教材或手册大体积混凝土，存在温控问题需要重视下闸后渗水的封堵,第八节,基坑排水,基坑排水分类,初期排水 截流后基坑开挖前的首次排水经常性排水（开挖、浇筑过程中） 围堰、基坑渗水降水施工清洗及养护用水,一、初期排水,初期排水一定占用总工期的时间总是在网络图的关键路线上初期排水的开始时间一般在戗堤闭气后,初期排水时间,大型基坑57d，中型基坑不超过35d排水方法大型水泵管道虹吸,二、经常性排水,集水井、排水沟、水泵构成排水系统,三、人工降低地下水位,管井法井点法,第二章,爆破工程,爆 破,利用炸药爆炸的能量破坏介质的原有形态达到预定的工程目的,爆破技术的应用,广泛应用于各种开挖施工岩石基础开挖地下洞室开挖石料场开采建筑物拆除,第一节,爆破器材与起爆方法,爆破器材炸药起爆器材雷管、导火索是其中的两种,一、炸药和起爆器材,(一)炸药1.炸药的性能指标(1)威力(2)敏感度(3)氧平衡(4)安定性(5)殉爆距离(6)最佳密度课后阅读教材了解,(5)殉爆距离,药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离,2.常用的工业炸药,(1)TNT(三硝基甲苯)(2)胶质炸药 (硝化甘油炸药)(3)铵梯炸药(4)铵油炸药(5)浆状炸药(6)乳化炸药课后阅读教材了解,水电工程中最常用的炸药,2号岩石铵梯炸药我国药量计算的标准炸药爆力为320ml猛度为12mm殉爆距离5cm临界直径18-20mm直径为32-35mm最佳密度时的药卷爆速约3600m/s贮存有效期6个月,(二)起爆器材,1.火雷管2.导火索3.电雷管4.导爆索5.导爆管6.导爆雷管作用：引爆炸药引爆器材间互相引爆传递爆轰波,1.火雷管,用什么引爆：导火索作用：引爆炸药引爆导爆管引爆导爆索起爆方式即发,2.导火索,用什么引燃（起爆）：火花作用：引爆火雷管,3.电雷管,用什么引爆电流作用引爆炸药起爆方式即发起爆秒延迟毫秒延迟,4.导爆索,用什么引爆各种雷管作用引爆炸药-软雷管传递爆轰波组成非电起爆网络爆速大于6500m/s起爆方式即发起爆,5.导爆管,用什么引爆：各种雷管、导爆枪、导爆索作用：引爆导爆雷管传递爆轰波组成非电起爆网络爆速大于16002000m/s,6.导爆雷管,用什么引爆导爆管作用引爆炸药起爆方式即发起爆毫秒延迟,二、起爆方法和起爆网路,1.起爆方法 电力起爆电雷管炸药非电起爆火花起爆导火索火雷管炸药导爆管起爆导爆管导爆雷管炸药导爆索起爆各种雷管导爆索炸药齐发起爆,2.起爆网路,爆破时把起爆器材联结在一起，形成的网路例外：火花起爆不成网路为什么需要起爆网路与节日放鞭炮类似工程爆破的药包在空间上分散布置相互之间超过殉爆距离不允许多次点火起爆，只能一次点火全部起爆起爆顺序和间隔时间有严格要求起爆网路的作用一次点火起爆所有药包控制药包的起爆顺序和间隔时间达到预定的爆破效果，控制爆破震动,起爆网路分类,电力起爆网路齐发起爆网路延迟起爆网路非电起爆网路导爆索起爆网路导爆管起爆网路混合起爆网路,齐发起爆网路延迟起爆网路其他起爆网路双复式交叉起爆网路孔间微差顺序起爆网路,（1）电力起爆网路,准爆性可以检查用于准爆性要求高的场合没有起爆后网路超前破坏电流同时到达所有雷管没有爆轰波传递过程，非接力起爆可进行齐爆或延迟起爆（采用延迟雷管）容易受外电场的干扰需要起爆设备和布置起爆电力线路网路设计需要复杂的电路计算消耗有色金属，成本高,电力起爆网路的基本形式,串连法并联法串并联法并串连法并串并联法延迟起爆网路的主要组网方法,(2)导爆管起爆网路,从起爆网路连接和爆轰波传递路线来分1.簇并联网路2.并并联网路3.串并联网路4.分段并串联网路,爆轰波依次向前传递，到达所有药包接力起爆不受外电场干扰，比较安全准爆性无法检查灵活多样，组网方便价格适中水电施工中最主要的起爆网路,导爆管起爆网路特点,(3)导爆索起爆网路,雷管用量少，安全性高网路成本高准爆性无法检查传爆速度快，网路齐爆性好主要用于光面爆破和预裂爆破等齐爆性要求高的部位一般和导爆管网路结合组成混合网路,混合网路,导爆管、导爆索混合使用导爆索用于光面爆破孔或预裂爆破孔,非电起爆网路特点,准爆性不可以检查起爆后可能产生网路超前破坏接力起爆起爆过程是爆轰波传递过程网路超前破坏先爆炸的药包破坏爆轰波尚未传到的部分网路可进行齐爆或延迟起爆主要是进行延迟起爆利用导爆雷管的延迟特性分若干段，1段为即发，以后各段延迟不同的毫秒数参考具体生产厂家的产品参数或手册,(4)延迟起爆网路,具备延迟起爆功能的导爆管网路或混合网路基本型式孔内延迟网路孔外延迟网路孔内外延迟网路,炮孔分组同组用同段雷管,孔内延迟网路,孔外延迟网路,激发,孔内外延迟网路,延迟起爆网路特点,起爆方式：炮孔分组起爆同组齐发起爆瞬间起爆药量网路中同一时刻齐发起爆的所有药包药量总和组间延迟起爆延迟单位：毫秒目的按设计的分组、顺序、间隔时间起爆药包增强爆破效果控制震动强度,(5)其他起爆网路,导爆管毫秒雷管双复式交叉接力网路目的在于达到极高的准保率孔间微差顺序起爆网路炮孔不分组，按排、列顺序微差起爆深孔台阶爆破控制破碎块度控制震动损伤范围基础保护层开挖,第二节,爆破的基本原理及药量计算,一、爆破机理,二、爆破漏斗,半无限体表面，有临空面爆破形成爆破漏斗,爆破分类,n=1标准抛掷爆破 n1加强抛掷爆破 0.75n1减弱抛掷爆破 n0.75松动爆破,水电工程爆破多为松动爆破,三、药包种类和装药量计算的基本方法,药包种类集中药包延长药包水电工程多为钻孔爆破，为延长药包,L/a4,延长药包,L/a4,集中药包,钻孔爆破药量计算,QqVV 爆落的方量，m3q 单位耗药量，kg/m3一般给出标准炸药值非标准炸药需要进行换算参考教材和相关手册,第三节,爆破的基本方法,一、钻孔爆破二、洞室爆破三、预裂爆破和光面爆破,浅孔爆破孔径小于75mm，孔深小于5m中小型规模的开挖深孔爆破孔径大于75mm，孔深超过5m大规模、高强度开挖,一、钻孔爆破,钻孔爆破的工作面布置,形成台阶式开挖作业面又称：阶梯式爆破或称：梯段爆破阶梯工作面+延迟网络分段爆破,钻孔机具小型潜孔钻手风钻钻孔机具多以压缩空气（压风）为动力（风动）为什么需要设固定式、移动式空压机供风,（一）浅孔爆破,1.炮孔布置参数,长度方向分段宽度方向布34排炮孔炮孔一般采用梅花型布置需要确定的参数：,炮孔参数的确定,(1)最小抵抗线WKwdKw为岩质系数，一般取1530，坚硬岩石取小值，松软岩石取大值 (2)台阶高度H (1.22.0)W (3)炮孔深度L(0.851.15)H(4)孔距和排距a=(1.02.0)W b=(0.81.0)W(5)堵塞长度L10.5L,2.装药量计算,单孔药量 QqaWHq浅孔台阶爆破单耗，0.20.6kg/m3a炮孔间距W最小抵抗线H台阶高度aWH实际为单孔爆落岩石体积,3.起爆网路,一般采用导爆管起爆网路，进行微差延迟起爆梯段爆破常用的微差延迟起爆方法排间微差V形起爆炮孔数量很少，可采用火花起爆火花起爆是相同孔径中爆破振动最小的起爆方式振动大小完全由炮孔直径决定,钻孔机具大型自行式潜孔钻多为风动，或以柴油为动力,(二)深孔爆破,钻孔方式,垂直孔倾斜孔倾斜孔优点大于缺点，常用,1.炮孔布置参数,(1)台阶高度H 616m(2)钻孔直径d 主爆孔150mm,轮廓孔110mm (3)底盘抵抗线Wd =HDd/150D岩石硬度影响系数，0.460.56台阶高度影响系数，查表2-1确定(4)超钻深度H (0.150.35)Wd(5)孔长L（H+ H）/sin为钻孔倾斜角(6）孔距a和排距ba=(1.02.0)Wdb=(0.81.0)Wd(7)堵塞长度L1 L10.75Wd L1(2030)d L1(0.20.4)L,2.装药量计算,前排炮孔的单孔药量QqaWdH后排炮孔的单孔药量QqabHq 深孔台阶爆破单耗软岩0.150.3kg/m3中硬岩0.30.45kg/m3硬岩0.450.6kg/m3,对爆破效果的基本要求,岩块均匀，大块率低台阶面平整，不留残埂较高的钻孔延米爆落量较低的炸药单耗,3.改善深孔爆破效果的技术措施,(1)合理利用或创造人工自由面(2)改善装药结构分段装药混合装药空气间隔装药(3)优化起爆网路 (4)采用微差挤压爆破爆破工作面前留有渣堆的微差爆破(5)保证堵塞长度和堵塞质量,二、洞室爆破,自行看书了解,三、预裂爆破和光面爆破,预裂爆破轮廓孔先爆形成预裂面再爆主炮孔光面爆破先爆主炮孔后爆轮廓孔形成光爆面预裂爆破和光面爆破齐爆性要求高所有预裂孔或光爆孔同一瞬时起爆一般采用导爆索网络起爆,应用部位,广泛应用于坝基边坡开挖地下洞室开挖,(一)成缝机理,(二)质量控制标准,(1)开挖壁面岩石的完整性半孔率（炮孔痕迹总长与炮孔总长的百分比率）节理裂隙极发育的岩体10%50%节理裂隙中等发育50%80%节理裂隙不发育者80%以上围岩壁面不应有明显的爆生裂隙(2)围岩壁面不平整度（起伏差）允许值为15cm(3)在临空面上，预裂缝宽度一般不宜小于1cm质量控制的重点爆破参数钻孔精度,(三)参数设计,1预裂爆破参数(1)孔径d明挖70105mm隧洞开挖4090mm大型地下厂房50110mm(2)孔距a712倍的孔径d (3)装药不偶合系数r/d 25(4)线装药密度Qx经验公式估算，参考有关手册一般200一500g/m孔底段加大到25倍。,2.光面爆破参数,(1)光爆层厚度W1020倍炮孔直径 (2)孔距a(0.750.90) W(3)钻孔直径同预裂爆破(4)装药不偶合系数同预裂爆破(4)线装药密度Qx =qaW q为松动爆破单耗，kg/m3,要求药卷置于炮孔中心中心定位器竹片绑扎,（四）装药结构与起爆,L孔长L1堵塞长度L2装药长度L0均匀装药段长度Ld孔底加强段长度,第四节,水利水电工程中的岩石开挖爆破技术,一、水工建筑物岩石基础的开挖,遵循自上而下分层开挖的原则广泛运用深孔台阶爆破方法设计边坡轮廓面采用预裂爆破或光面爆破在建基面以上一定范围预留保护层,1基础保护层以上的岩体开挖,岸坡开挖,主要采用以毫秒爆破技术为主的深孔台阶爆破方法常用爆破方式齐发爆破微差爆破微差顺序爆破微差挤压爆破小抵抗线宽孔距爆破控制指标主体建筑物部位的钻孔直径110mm最大一段起爆药量500kg,2.水平建基面上保护层开挖,保护层厚度H由梯段爆破孔底以下的破坏深度爆破试验确定类比法：2540倍梯段炮孔底部装药直径开挖规范规定分三层开挖第一层H1.5m,d40mm,单响药量300kg,炮孔不过层底线第二层1.50.5（软弱岩石0.7）m, d32mm,炮孔倾角60。,单孔起爆,炮孔不过层底线第三层软弱岩石0.70.2m,同第二层，留0.2m人工撬挖其他岩石0.50m,同第二层,炮孔不过层底线,水平建基面上保护层快速开挖方法,保护层的一次爆除技术孔底具有柔性垫层的小梯段孔间微差顺序起爆水平光面爆破法一次爆除保护层不留保护层一次爆破到位取消保护层的水平预裂爆破技术,二、岩石高边坡爆破开挖,需要解决的关键问题控制钻孔爆破对边坡岩体的影响确保边坡在施工期和运行期的稳定性解决问题的措施预裂爆破光面爆破缓冲爆破深孔梯段微差爆破,三、定向爆破筑坝,一般了解,四、岩塞爆破,一般了解,五、面板堆石坝填筑石料的开采,对开挖石料有一定的颗粒级配要求为了达到要求的压实效果主要采用深孔台阶爆破法微差挤压爆破小抵抗线宽孔距爆破现场爆破试验确定最优参数,六、围堰和岩坎的拆除爆破,防止爆破破坏临近的永久建筑物特别对于水下爆破保证水下爆破的准爆率塑料导爆管双复式交叉接力起爆网路电力起爆网路,第五节 爆破公害及安全控制,爆破公害爆破飞石地震波空气冲击波噪音粉尘有毒气体,一、爆破地震的控制,控制最大瞬间起爆药量Q瞬间起爆药量爆破网路中同一时刻齐发起爆的所有药包药量总和教材称为：单响段药量使用公式：,V 保护对象的允许质点峰值震动速度Q 最大瞬间起爆药量R 爆源中心到建筑物测点距离,二、爆炸空气冲击波和水中冲击波控制,控制最大瞬间起爆药量Q确定最小安全距离 按有关经验公式计算根据有关规范确定,三、爆破飞石的防护,设置最小安全距离按有关经验公式计算根据有关规范确定,第三章,基础处理工程,基础分类,岩基软基土基砂砾石地基,地基可能存在某些天然缺陷,基础处理,减少、消除天然缺陷改善、提高物理力学性能强度整体性抗渗性稳定性保证工程的安全,最通用可靠的基础处理方法,基础开挖把不符合要求的地层挖除形成设计要求的建基面开挖深度有限不能清除深层的缺陷,基础处理工程分类,灌浆岩基、软基防渗墙软基桩基软基预应力锚固岩基局部开挖置换回填岩基,本章内容涉及范围其中的一部分,第一节,坝基岩石灌浆,岩石灌浆的方法和目的,方法：配制浆液，钻孔注入岩层孔隙浆液硬化胶结形成结石目的：提高强度与整体性，改善抗渗性,一、基岩灌浆的分类,帷幕灌浆 固结灌浆接触灌浆其他灌浆水工隧洞衬砌回填围岩固结超前支护混凝土坝体接缝构筑物补强、堵漏,二、灌浆的材料,水泥浆液最普遍的灌浆材料水泥：水1：n水泥品种要求标号C45或以上的普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥水泥细度要求帷幕灌浆80m方孔筛的筛余量不大于5颗粒越细越好裂隙宽度小于200m，超细水泥灌浆，平均粒径约4m,水泥浆液中的辅助材料,外加剂 速凝剂、减水剂、早强剂、稳定剂等填充材料粘土、砂、粉煤灰作用保证浆液的性能用于特定的场合,化学灌浆材料,环氧树脂、聚氨酯、甲凝等主要用于补强堵漏,三、水泥灌浆的施工,(一)钻孔(二)钻孔(裂隙)冲洗(三)压水试验(四)灌浆的方法与工艺(五)灌浆的质量检查,(一)钻孔,钻孔机具回转式钻机硬质合金钻头金刚石钻头钻粒钻头都可以取芯回转冲击式钻机无法取芯,钻机选用,帷幕灌浆宜采用回转式钻机、金刚石钻头或硬质合金钻头钻孔的直径一般7591mm固结灌浆可采用各种钻机与钻头,钻孔的质量要求,孔深、孔向、孔位的偏差小于允许值孔径上下均一、孔壁平顺灌浆栓塞能够卡紧卡牢，灌浆时不致产生返浆产生的岩粉细屑较少钻孔的岩粉细屑容易堵塞孔壁的缝隙，影响灌浆质量,(二)钻孔(裂隙)冲洗,钻孔冲洗清除岩粉铁屑防止堵塞缝隙岩层裂隙冲洗清除充填物为浆液腾出空间冲洗的质量对灌浆效果影响很大,冲洗方法（1）,冲洗方法（2）,不同情况的岩层裂隙冲洗方法,单孔冲洗高压压水冲洗高压脉动冲洗扬水冲洗岩层完整，裂隙较少群孔冲洗岩层破碎，节理裂隙发育，钻孔之间串通,(三)压水试验,方法往钻孔里按规定的方法压水目的测定地层渗透特性，检查灌浆实际效果成果透水率q单位时间、单位长度、单位压力下压入的水量q=Q/PLq单位 Lu-吕容(升/Mpa m min）Q压水注入流量，升/minP作用于试验段内的全压力，MPaL压水试验段的长度，m,吕容值,(四)灌浆的方法与工艺,1钻孔灌浆的次序遵循分序加密的原则,帷幕灌浆钻灌次序,单排帷幕按序孔、序孔、序孔、序孔的次序逐渐加密双排帷幕先灌下游排，后灌上游排（15m高差）排内按次序加密，一般三序多排帷幕先灌边排，后灌中间排排内按次序加密，边排三序，中间排二序,固结灌浆钻灌次序,两序孔岩层比较完整、孔深5m左右的浅孔固结灌浆三序孔孔深5m以上的中深孔固结灌浆孔距和排距与基岩地质情况及应力条件等有关最后一个序孔36m,2注浆方式,纯压式循环式帷幕灌浆优先采用,纯压式灌浆,特点设备简单操作方便浆液容易沉淀适用条件大裂隙地层吸浆量大孔深小于1215m,循环式灌浆,解决浆液沉淀问题，保证灌浆质量可以掌握灌浆进程,3钻灌方法,全孔一次钻灌全孔分段钻灌,全孔一次钻灌,施工简便适用条件孔深小于6m，地质条件良好，基岩比较完整,全孔分段钻灌,自上而下法自下而上法综合灌浆法孔口封闭法,(1)自上而下分段钻灌法,优点：压力逐段提高，质量逐段提高，成果精度高缺点钻、灌交替，设备频繁移动，施工进度慢,(2)自下而上分段钻灌法,优缺点与自上而下法相反多用于岩层比较完整或基岩上部己有足够压重不致引起地面抬动的情况,(3)综合钻灌法,深孔灌浆采用上部孔段采用自上而下法下部孔段则用自下而上法,(4)孔口封闭灌