水利工程施工课件.ppt

绪论,即按照水利工程设计内容和要求进行的建筑与安装工程。其全过程都直接与水密切相关联其与当地的地形、地质、水文、气象、施工环境等密切相关,水利工程施工（construction of hydro-project）：,三峡水利工程全景,长江三峡水利枢纽，是当今世界上最大的水利枢纽工程。它位于长江西陵峡中段，坝址在湖北省宜昌市三斗坪,并和其下游不远的葛洲坝水电站形成梯级调度电站。,绪论,三峡水利枢纽布置 从左岸至右岸：左岸非溢流坝段2、五级船闸坝段、左岸非溢流坝段1、升船机坝段、左岸电站坝段、左导墙坝段、泄洪坝段、右岸电站坝段、纵向围堰坝段（右导墙坝段）、右岸非溢流坝段、右岸地下厂房（山体内）。,绪论,绪论,（三峡水利工程）一期工程利用中堡岛修建一期土石围堰围护右岸叉河。一期基坑内修建导流明渠和混凝土纵向围堰。同时，在左岸岸坡修建临时船闸、左岸电站一期。江水及船舶仍从主河槽通过。,左岸电站一期工程破土动工,左岸电站建设过程中,左岸电站基坑开挖,绪论,1997年11月8日，大江截流成功。截流前夜 大江截流（稳步推进）大江截流（龙口合龙在望）,绪论,（三峡水利工程）二期工程修建二期上下游横向围堰，与混凝土纵向围堰形成二期基坑。进行河床泄洪坝段、左岸电站坝段和左岸电站的建设。同时，在左岸修建永久通航建筑物。二期导流期间，江水经导流明渠下泄，船舶经导流明渠或临时船闸通行。,导流明渠截流后全景,导流明渠截流过程,2002年5月1日，三峡二期工程上游围堰破堰进水。2002年10月26日，三峡二期大坝全线封顶。2002年11月6日，三峡工程导流明渠截流成功。,绪论,2004年7月8日，双线五级船闸通过验收，正式通航。2005年9月16日，左岸电站9号机组并网发电。2006年5月20日，大坝全线建成，达到海拔185m设计高程。2006年6月6日，三期上游碾压混凝土围堰爆破拆除，三峡工程全线挡水蓄水（天下第一爆）。爆破瞬间 围堰倒塌瞬间,（三峡水利工程）三期工程修建三期碾压混凝土围堰，拦断导流明渠。三期围堰与混凝土纵向围堰形成三期基坑。基坑内修建右岸大坝和电站。三期导流期间，江水经由泄洪坝段的永久深孔和22个临时导流底孔下泄，船舶经永久船闸通行。,绪论,三峡工程的分阶段蓄水 三峡库区水位的变化可划分为四个阶段：第一阶段：1997年11月，大江首次截流，长江水位将逐步上升至66m高程，江水沿导流明渠下泄。第二阶段：2002年11月导流明渠截流后，大坝开始挡水，水库将逐步蓄水，水位逐步提高到135米高程。此阶段通过导流底孔泄水。第三阶段：2005年10月，导流底孔封堵，大坝全面挡水，水位将逐步提高到150米高程。第四阶段：2009年，工程全面完工，经过20至30年的运行，其蓄水水位最终达到175米，每年将有近30米的变幅。,绪论,位于黄河干流最后一个峡谷出口处，上距三门峡水利枢纽130公里，下距黄河花园口128公里，可控制黄河92.3%的流域面积、90%的水量和近100%的泥沙。其是黄河治理的最关键性工程。小浪底工程1994年主体工程动工，2001年工程竣工。,小浪底水利枢纽,绪论,小浪底水利枢纽由大坝、泄洪排沙建筑物系统、引水发电建筑物系统等组成。,小浪底水利枢纽全景,绪论,小浪底水库大坝拦河坝为“壤土斜心墙堆石坝”。最大坝高160m，坝顶长1667m，坝体方量5185万m3。大坝防渗系统以坝基垂直混凝土防渗墙为主要防渗帷幕；利用黄河泥沙淤积形成上游天然铺盖，作为辅助防渗防线。,绪论,泄洪排沙建筑物系统 包括10座进水塔、3条导流洞改造而成的孔板泄洪洞、3条排沙洞、3条明流泄洪洞、1条溢洪道、1条灌溉洞和3个两级出水消力塘。均布置在左岸。其特点为水工建筑物布置集中，形成蜂窝状断面，地质条件复杂，混凝土浇筑量占工程总量的90%，施工中大规模采用新技术、新工艺和先进设备。引水发电建筑物系统 也布置在枢纽左岸。包括6条发电引水洞、地下厂房、主变室、闸门室和3条尾水隧洞。厂房内安装6台30万kW混流式水轮发电机组，总装机容量180万kW，,绪论,1994年9月12日，开工炮响起，小浪底水利枢纽主体工程正式开工建设。,绪论,1996年发电厂地下厂房开挖时的情景。,绪论,1997年10月28日上午10时28分，小浪底水利枢纽截流顺利实现围堰合龙。,绪论,1999年7月12日，第1台30万kW发电机定子吊装。,绪论,2001年12月27日，6台机组全部投产发电。,绪论,2001年12月27日小浪底水利枢纽主体工程全部完工。,绪论,小浪底工程的挑战性施工技术（1）施工机械由于国际承包商的参与，在施工中选用了大量国际最先进的施工机械设备，如：65吨世界顶级自卸卡车、10立方米装载机和6立方米挖掘机、罗泰克塔带机等，推动了国内施工技术的进步和施工机械的发展。罗泰克塔带机,绪论,（2）导流洞衬砌施工小浪底导流洞采用了目前世界上最先进的双圈环绕无粘结预应力锚索技术，成功地解决了薄覆盖层的地下洞室群密集分布与高水头压力对洞室承压要求的矛盾，填补了国内空白。导流洞完成使命后，改为永久性排沙泄洪洞。3条直径为14.5m的导流洞混凝土衬砌 导流洞衬砌钢筋台车 安装现场，采用先进的钢筋台车、钢模台车长龙施工,绪论,（3）预应力锚索岩体加固为把破碎的岩层和“千层饼”一样的地质结构，像“纳鞋底”一样加固起来。工程一共安装2550m长的预应力锚索1290根，创下锚索使用量国内工程之最。排沙洞锚索张拉施工 洞群出水口高边坡锚索施工,绪论,（4）岩壁吊车梁地下厂房布置2台500T、最大轮压80T的桥吊。使用岩锚吊车梁技术，梁长220m，梁宽1.85m，梁高2.53m。在如此破碎岩体中使用大吨位岩锚吊车梁在国内尚属首例。,绪论,绪论,1、悠久的历史和成就公元前250多年修建的都江堰黄河大堤、钱塘江海塘等 特点：人力施工,一、水利工程施工技术的发展和展望,不仅在规划设计取得成就，在施工技术方面也有创造，如鱼嘴与飞沙堰的卵石砌护，该施工方法沿用至今。,绪论,原因：科学技术的发展，新型建筑材料的出现，大型专用施工机械的研制与改进 特点：由传统的人力施工转向机械化施工 时间：工业发达的国家从20世纪30年代，而我国从50年代以开始,2、成果累累的现代,绪论,（1）施工导流工程各种大流量条件下导流建筑物（围堰、明渠、导流洞、底孔等）的修建、拆除与封堵。施工期通航 当今世界上最大规模的中国三峡水利枢纽导流明渠（长3410m，宽350m）导流设计流量83700m3/s 二滩水电站最大过流段面17.5m23m的导流洞,2、成果累累的现代（续）,绪论,开挖强度大幅提高各种复杂的、高陡边坡治理问题 复杂地质条件下的大型地下厂房开挖与衬砌支护,（2）土石方工程,中国三峡水利枢纽土石方年最大开挖强度高达4400万m3,这些问题的解决，除高施工机械化程度和水平外，还采用了许多新技术：如在爆破方面，经常采用预裂爆破，光面爆破等；在岩石支护方面，广泛采用锚洞、锚杆、锚桩、预应力锚固等,绪论,中国高压水泥灌浆技术的成功运用 各类防渗墙技术发展也很快 世界上最深的防渗墙已达131m。小浪底施工中的混凝土防渗墙深度达82m。另外沉井、抗滑桩和振冲加固技术的运用也用于一些特殊要求的地基处理,（3）地基处理工程,为高坝水库防渗、高压输水道围岩的结构稳定和渗流稳定提供了保证,绪论,人工砂石料系统逐步取代天然砂石料系统，并不断发展混凝土综合机械化施工水平不断提高混凝土碾压筑坝技术不断发展,（4）混凝土工程,70年代，乌江渡、灰岩80年代，二滩、正长岩90年代，三峡：花岗岩，规模最大人工砂石料系统,80年代开始，大渡河上的铜街子用在围堰上；86年坑口大坝运用取得成功，逐步得以运用。至2001年我国开工的龙滩碾压混凝土坝初期达192m高，后期建成坝高已达216.5m。,绪论,施工工期缩短质量逐步提高 二滩水电站（拱坝高240m，大型地下厂房装机3300MW，地形险峻，地质复杂，施工难度大）：1991年11月主体工程开工，1998年8月11月第一批2台机组相继并网发电，工程质量优良。,（5）快速施工与质量控制,绪论,1980年前：100万kw水电站仅一座（刘家峡）2000年前：100万kw水电站18座（二滩330Mw）2005年前：建成100m以上大坝约84座 2005年后：已开工100m以上大坝24座（如下表1统计）,3、水利水电工程施工的进展与展望,2005年后建成100m以上大坝 库容（108m3）；装机容量（万kw）,2005年后建成100m以上大坝（续）库容（108m3）；装机容量（万kw）,绪论,随着科学技术的发展，水利工程建设中的新设备、新的施工方法、新工艺、新材料等不断出现和更新施工经验的日益积累施工管理体制的进一步改革 为水利工程施工展示了广阔的前景,总之，,绪论,1、施工特点,二、水利工程施工特点及内容,（1）需采取专门的施工方法和措施,（2）需采取专门的地基处理措施,（3）多要求进行施工导流、截流或水下作业,水利工程承担挡水、蓄水和泄水等任务，因而对水工建筑物的稳定、承压、防渗、抗冲、耐磨、抗腐蚀等性能都有特殊要求，需按照水利施工的技术规范，需采取专门的施工方法和措施，确保工程质量。,水利工程对地基的要求比较严格，工程又常处于地质条件比较复杂的地区和部位，处理不当留下隐患，难于补救，需采取专门的地基处理措施。,水利工程多在河道、湖泊及其他水域施工，需根据水流的自然条件及工程建设的要求进行施工导流、截流或水下作业。,绪论,1、施工特点（续）,（4）施工受自然条件的影响较大,水文、气象、地形、地质、水文地质：影响施工难易程度、施工方案 例如：广西红水河龙滩水电站：碾压混凝土重力坝最大坝高216.5m，是迄今尚未有过的最高最大的碾压混凝土重力坝。该地区多年平均气温为20，59月的月平均气温高于24，7月份极端最高气温达38.9，高温季节长达35个月。该地区日降雨量为0.610mm的多年平均天数为84d，降雨量大于10.1mm的多年平均天数为41d，且降雨天数多集中在58月份，占全年降雨天数的69%；全年的最大风速发生在69月份，最大风速达14m/s。也就是说，碾压混凝土在夏季施工中，将遭遇到高气温、降雨及大风环境的不利影响。为了满足施工进度计划的要求使工程发挥效益，在保证施工质量的前提下，使工程在高气温及多雨环境条件下连续施工就具有特别重要的意义。这就要求采取各种行之有效、简便易行的综合处理措施。,绪论,1、施工特点（续）,（5）综合利用制约因素多,通航、灌溉、供水、漂木、过鱼：使施工组织复杂化 例如：三峡施工期的通航问题及解决措施 时 段：1997年11月大江截流2004年6月永久船闸通航 通航任务：2000年下水过坝预测值，货运量1550万t/年，客运250万人次/年 临时通航设施：导流明渠、临时船闸 通航阶段：1）1997.111998.4 明渠通航，流量45000m3/s断航 2)1998.52002.10 明渠和临时船闸通航，流量45000m3/s、临时船闸单独通航时存在碍航 3）2002.112003.1 三期截流后，临时船闸通航 4）2003.25 隔流堤回填及临时船闸通航封堵施工，断航 5）15：水库蓄水，断航 6）以后：永久船闸通航 施工期断航：224天，断航期间货运量120万t，客运100万人次。措施：分流、调度、转运、停运,绪论,1、施工特点（续）,（6）工程量巨大,土石方工程：1）三峡二期上下游围堰土石方工程量1032万m3；2）水布垭开挖总量2653万m3，填方总量1800万m3；,（7）工程质量要求高,百年、千年大计，关系下游人民生命财产的安全。例如：三峡、溪洛渡水电站进行了溃坝、堰计算。,（9）其它,（8）工程地点偏僻,交通不便、人烟稀少。常需修建对外专用公路、场内交通道路、临时施工工厂、生活、办公、福利等设施。工期较长、投资较大与此有关。,政治、环保、移民问题日渐突出,绪论,以上特点，反映出水利水电工程建设的 复杂性、系统性，必须以质量、工期、投资为目标，科学地进行施工。,1、施工特点（续S）,绪论,施工技术、施工机械的使用和施工组织与管理等,（2）施工内容,一般可分为9个方面，如下：,施工准备工程：包括施工交通、水工供水、施工供电、施工 通信、施工供风及施工临时设施等。,土石方施工：包括土石方开挖、土石方运输、土石方填筑等,地基处理：包括桩工、防渗墙、灌浆、沉井、沉箱以及喷锚等,施工导流工程：包括导流、截流、围堰及度汛、临时孔洞封 堵与初期蓄水等,绪论,（2）施工内容（续）,混凝土施工：包括混凝土原材料制备、储存，混凝土制备、运输、浇筑、养护，模板制作、安装，钢筋加工、安装，埋设件加工、安装等,施工机械：包括挖掘机械、铲土运输机械、凿岩机械、土石方 压实机械、混凝土施工机械、起重输运系统等。,金属结构安装：包括闸门安装、起闭机安装、钢管安装等,水电站机电设备安装：包括水轮机安装、水轮发电机安装、变压器安装、断路器安装以及水电站辅助设备安装等。,施工组织与管理：包括施工组织、监督、协调、指挥和控制。全面实施项目法人制、招标承包制、建设监理制。,绪论,多快好省的原则按基本建设程序办事按系统工程原则组织施工尊重施工的科学规律，实施科学管理,三、水利水电工程施工组织与管理的基本原则,勘测、规划、设计、施工 实行招标投标制、工程建设监理制,施工管理在80年代，云南鲁布革开始的，避免了“大工程，大业主”，到现在的“大工程，小业主”。,明确目标，注意协调、配合，使总体达到最优。,绪论,（1）课程体系,三、水利工程施工课程体系和特点,（1）施工组织与管理：从整体、全局、全过程研究最合理的 组织与管理方法（2）施工技术：研究单项工程中的组织、技术问题 单项工程（能独自发挥效益的系统，如引水工程、拦河坝工程、发电 厂房工程等）单位工程（按性质、能否分离施工，如将引水工程分为进水口、引水 隧洞、调压井、压力管道；引水隧洞中又分为建筑工程与 安装工程）分部（按工种，如建筑工程又细分为土方工程、石方工程、混凝土工程等）分项工程（按结构部位，混凝土工程又细分为隧洞底板、边墙、顶拱等）（3）施工经济：工程方案的经济分析、评价；概预算（4）施工机械：大型、新型施工机械；配套问题,绪论,三、水利工程施工课程体系和特点,（2）课程特点专业性综合性实践性,本课程着重阐述水利工程中常见的、有代表性的水工建筑物施工方案、施工方法、施工机械和组织管理等。,对于某一工种的施工，可以有不同的施工设备及施工方案，本课程对其进行归类比较分析，有选择地应用，以理论联系实际，进行施工的方案优化。,绪论,（1）理论基础（2）基本概念、理论、方法、技术（3）工程经验的积累,五、学习、研究方法,12节课 stop,