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水工建筑物實訓(xùn) 學(xué)校名稱： 專業(yè)名稱： 姓 名： 學(xué) 號： 導(dǎo)師姓名： 職稱 導(dǎo)師簽名： 2016年10月12日 水工建筑物實訓(xùn)設(shè)計一、設(shè)計目的和要求水工建筑物課程設(shè)計的目的，在于訓(xùn)練初步掌握水工建筑物的設(shè)計及計算方法，提高繪圖及編寫說明書技能，并通過設(shè)計鞏固所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)獨立解決實際工程問題的能力。本課程設(shè)計系在水庫已完成水利規(guī)劃的基礎(chǔ)上，進行布置和建筑物設(shè)計工作。在設(shè)計中要求學(xué)生根據(jù)樞紐任務(wù)和樞紐的自然條件等，做出技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理、施工運用上安全可靠的布置方案和建筑物的初步設(shè)計。 2、 設(shè)計內(nèi)容與步驟1、 確定組成根據(jù)流域規(guī)劃對水庫提出的任務(wù)，并根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、氣象、建筑材料、交通運輸、施工和運用條件等，確定樞紐中應(yīng)包括的主要建筑物，以及各主要建筑物的型式和布置。2、 調(diào)洪演算根據(jù)河道相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計洪水過程線和校核洪水過程線進行調(diào)洪演算，以確定泄洪建筑物尺寸和調(diào)洪庫容（其相應(yīng)的水位即為設(shè)計洪水位及校核洪水位）。3、 建筑物設(shè)計（1） 土壩 壩型選擇 根據(jù)土料的種類、儲量和分布位置，并考慮施工條件、工程量等因素選擇出最優(yōu)壩型。擬定主要尺寸及構(gòu)造 包括壩頂高程，壩頂寬，上、下游壩坡，防滲排水設(shè)施的型式及尺寸等。滲流及穩(wěn)定計算 本次設(shè)計僅進行上游為正常蓄水位條件下的浸潤線計算和滲流量計算，并于下游壩坡取一個滑弧進行穩(wěn)定計算。細部設(shè)計 包括壩頂，上、下游護坡，壩面排水，防滲設(shè)施與壩體及壩基的連接，反濾層布置等。（2） 溢洪道 溢洪道型式及主要尺寸擬定 根據(jù)地形地質(zhì)條件、水流條件、工程量大小及下泄洪水安全歸河等因素，確定溢洪道的型式及主要尺寸。泄水渠水面線計算及出口消能計算 確定邊墻（或襯砌）高度及消能設(shè)施尺寸。構(gòu)造設(shè)計 擬定邊墻、護底防滲排水等各部分的構(gòu)造尺寸。（3） 涵管型式選擇 選擇進口控制建筑物、管身斷面及出口消能設(shè)施的型式，并確定涵管進出口高程。涵管水力計算 包括過水能力計算及出口水流銜接計算。 干支渠渠道防滲技術(shù)及其發(fā)展趨勢近年來我國隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國家對農(nóng)業(yè)重視，農(nóng)業(yè)用水量隨之上升，水利技術(shù)水越來越的到人們的重視。本文將農(nóng)三師四十四團中干渠渠道防滲技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合小海子水庫實際工程，對渠道防滲技術(shù)、防滲效果以及經(jīng)濟效益進行分析，并提出目前渠道防滲技術(shù)難點，以及可實施的解決方案。渠道防滲是我國目前農(nóng)田灌溉節(jié)水措施中最為經(jīng)濟而且易于實施的節(jié)水措施之一，是我國目前最優(yōu)先使用的也是使用范圍最為廣泛的節(jié)水技術(shù)措施。渠道防滲的作用不僅可以顯著減少水的滲漏，提高渠系水利用系數(shù)，而且可以提高輸水、輸沙能力，水在防滲渠道中的流速一般較土渠高30%左右，引水能力比土渠增加50%左右，同時渠道防滲還有調(diào)控地下水水位、防止土壤鹽堿化、沼澤化，改良生態(tài)環(huán)境和降低渠道管理養(yǎng)護費用以及減小渠道尺寸等作用，正是由于渠道防滲有著如此經(jīng)濟且顯著的使用效果才使得進一步發(fā)展和優(yōu)化渠道防滲技術(shù)具有了重要的意義。一、土料防滲土料防滲就是將渠基土夯實或者在渠床表面鋪筑一層夯實的土料防滲層，包括壓實素土、粘砂混合土、三合土、四合土、灰土等。（1)特點和適用條件土料防滲具有一定的防滲效果0.070.17m3/（m2 /天），能就地取材，造價低廉，技術(shù)簡單，群眾容易掌握，但允許流速小，抗凍耐久性差，故土料防滲適用于氣候溫和地區(qū)流速較小的中、小型渠道，當(dāng)?shù)貞?yīng)有豐富的土料資源。若防滲要求高，當(dāng)?shù)厣笆先狈?，難以采用后述的襯砌方法時，可利用土壤固化劑（如GA劑）對土料進行固結(jié)處理。(2)防滲結(jié)構(gòu)和材料土料防滲，一般由等厚的土料防滲層構(gòu)成。如用于寒冷地區(qū)，則應(yīng)根據(jù)冰凍情況，加設(shè)3050厘米的保護層，土料防滲層的厚度可參考表1選用。為了防止三合土、四合土、灰土等混合土料防滲層由于溫度變化等原因引起裂縫，可每隔35米設(shè)一條伸縮縫。為了提高土料防滲層的表面強度，可用水泥砂漿抹面1厘米，亦可在灰土、三合土和四合土防滲層表面，涂刷一層1：101：15的硫酸亞鐵溶液。素土的選用和混合土料的配合比，應(yīng)通過試驗確定最大干容重和最佳含水率，按照強度最大、滲透系數(shù)最小的原則選用防滲土料。素土和粘砂混合土應(yīng)進行泡水試驗。若發(fā)現(xiàn)試件崩解，或呈渾濁液時，應(yīng)改換素土和調(diào)整粘砂混合土的配合比。(3)施工要點土料防滲要做到“六防”即“防滲、防凍脹、防濕脹、防干縮、防滑坡和防沖刷”。除了必須有合理的設(shè)計外，施工質(zhì)量直接影響其效果和壽命。因此，施工時必須掌握好削坡清淤、配料、拌和、鋪料、錘實和養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)。主要應(yīng)注意如下幾點：土料的原材料應(yīng)粉碎、過篩，素土粒徑不應(yīng)大于2.0厘米，石灰不應(yīng)大于0.5厘米。施工中應(yīng)嚴格控制配合比和含水率，拌和后含水率與最佳含水率的偏差值不大于1?；旌贤亮弦讼雀砂韬鬂癜?。鋪筑順序是三合土、四合土、灰土先渠坡后渠底；素土、粘砂混合土先渠底后渠坡。防滲層厚度大于15厘米時，應(yīng)分層鋪筑。鋪筑時應(yīng)邊鋪筑，邊夯實，夯實后土料的干容重不得小于設(shè)計容重。二、水泥土防滲1、特點和適用條件。水泥土防滲分為干硬性水泥土和塑性水泥土兩種，北方多用前者，南方多用后者。水泥土具有較好的防滲效果0.060.17m3/（m2 /天），能就地取材，造價低，技術(shù)簡單，群眾容易掌握，其水泥用量與低標(biāo)號混凝土的水泥用量相當(dāng)，允許流速小，抗凍性差。適用于溫和地區(qū)，且附近有砂土和砂壤土而缺乏砂石料的渠道。2、施工要點 （1）水泥土所用土料應(yīng)風(fēng)干、粉碎、過5毫米篩。 （2）水泥土鋪筑應(yīng)做到配料準(zhǔn)確，拌和均勻、攤鋪平整、澆搗密實。拌和水泥土?xí)r先干拌后濕拌，鋪筑水泥土前，應(yīng)灑水潤濕渠基。半小時左右，將拌好的水泥土，按先渠坡后渠底的順序均勻地鋪筑。初步抹平后，宜在表面撒一層厚2毫米的水泥，隨即揉壓抹光。應(yīng)連續(xù)鋪筑，每次抹和料從加水至鋪筑宜在1.5小時內(nèi)完成。（3）設(shè)置保護層的塑性水泥土，其保護層應(yīng)在塑性水泥土初凝前鋪設(shè)完畢。當(dāng)保護層為水泥砂漿時，應(yīng)在水泥砂漿上刷一層水泥漿，用鋼板壓光，并且養(yǎng)護兩周以上。三、混凝土防滲1、特點和適用范圍 混凝土襯砌渠道具有防滲抗沖效果好，輸水能力大，經(jīng)久耐用，便于管理等特點。因而，適用于各種地形、氣候和運行條件的大、中、小型渠道，附近應(yīng)有骨料來源。2、施工技術(shù) 混凝土襯砌按施工方法分為現(xiàn)澆和預(yù)制兩種。現(xiàn)澆混凝土防滲層時，除了有分塊的兩側(cè)擋板和伸縮縫成型夾板外，還應(yīng)有外模板，否則施工質(zhì)量不易保證。為節(jié)約模板、提高質(zhì)量、降低成本，可采用活動模板和分塊跳倉法、滑模振搗器法施工。近十幾年來使用襯砌機澆注U型混凝土渠道，在土基梯形和U形渠道上采用噴射混凝土以及對塑料養(yǎng)護劑的試驗應(yīng)用是混凝土襯砌施工技術(shù)的重要發(fā)展；現(xiàn)澆完畢后，應(yīng)及時收面，及時養(yǎng)護。 混凝土預(yù)制板初凝后即可拆模；強度達到設(shè)計強度的70方可運輸；安砌應(yīng)平穩(wěn)、堅固；砌縫應(yīng)用水泥砂漿填滿、壓平、抹光。四、膜料防滲1、特點和適用條件 膜料防滲是用塑料薄膜或瀝青玻璃纖維布油氈或者復(fù)合類膜料作防滲層，其上設(shè)保護層的防滲方法。膜料防滲性能好，適應(yīng)變形能力強，南北方均可采用，特別是北方凍脹變形較大的地區(qū)，效果理想。2、施工技術(shù) 膜料防滲的施工程序為渠道基槽開挖整平、薄膜加工及鋪襯、保護層回填夯實三個步驟。膜料防滲施工質(zhì)量的核心問題，是在施工過程中保持膜層的完整和土保護層的邊坡穩(wěn)定。土渠層的鋪膜基槽可采用梯形、臺階形、五邊形和鋸齒形等斷面形式，當(dāng)渠槽開挖整平后，首先進行滅草處理，然后根據(jù)渠道大小將膜料加工成大幅，自渠道下游向上游，由渠道一岸向另一岸鋪設(shè)膜料，膜料應(yīng)留有小褶，并平貼渠基。 保護層的回填夯實，直接影響保護層的穩(wěn)定和襯砌的防滲效果。土保護層可用壓實法或浸水泡實法填筑，剛性材料保護層的施工方法與相同材料防滲層施工方法相同。塑料薄膜渠道防滲技術(shù),顧名思義,就是在渠道內(nèi)鋪設(shè)塑料薄膜來防止?jié)B漏的方法。與用混凝土、漿砌石、磚砌等渠道相比,塑料薄膜渠道有不少優(yōu)點。它不但大大提高了渠道水的利用系數(shù),而且造價低、運料方便、施工簡單,防滲效果比較理想。另外這種渠道柔性好,有一定防凍脹能力,適合寒區(qū)采用。據(jù)有關(guān)資料表明,塑料薄膜防滲有效期,在南方可達1015年,東北寒地也可在912年。經(jīng)實際核算,用塑料薄膜防滲的費用僅為混凝土襯砌的1/8。五、瀝青混凝土防滲1、特點和適用條件瀝青混凝土襯砌屬于柔性結(jié)構(gòu)，其防滲能力強，適應(yīng)變形性能好，造價與混凝土相近，適用于凍害地區(qū)，且附近有瀝青料源的渠道。2、瀝青混凝土襯砌分有、無整平膠結(jié)層兩種。 一般巖石地基的渠道才考慮使用整平膠結(jié)層。為提高瀝青混凝土的防滲效果，防止瀝青老化，在瀝青混凝土表面涂刷瀝青瑪蹄脂封閉層。涂刷的瀝青瑪蹄脂，必須滿足在高溫下不流淌，在低溫下不脆裂，具有較好的熱穩(wěn)定性和變形性能。瀝青混凝土襯砌每隔46米應(yīng)設(shè)置橫向伸縮縫，以適應(yīng)外界溫度變化對襯砌的影響。瀝青混凝土防滲一般采用等厚斷面，中小型渠道為56厘米，大型渠道為810厘米。整平膠結(jié)層應(yīng)能填平巖石基面。瀝青瑪蹄脂的厚度一般為23毫米。凍脂性土基，渠坡采用楔形斷面時，坡頂厚度一般為56厘米，坡度厚度810厘米。3、施工技術(shù) 瀝青混凝土襯砌正式施工前，必須首先進行試鋪筑，以確定瀝青混合料的配合比、攤鋪厚度、施工溫度、碾壓遍數(shù)等工藝參數(shù)。 瀝青混凝土襯砌施工工序是：鋪筑整平膠結(jié)層鋪筑防滲層涂刷封閉層。碾壓是瀝青混凝土襯砌施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，按選定的攤鋪厚度均勻攤鋪后，先靜壓12遍，再振動壓實。壓實渠坡時，上行振動，下行靜壓。壓實過程中應(yīng)嚴格控制施工溫度和碾壓遍數(shù)。六、我國渠道防滲發(fā)展趨勢進二十年來，我國渠道防滲技術(shù)得到很高的重視，發(fā)展也相當(dāng)快，從最初簡單的土料防滲到最新高分子防滲材料的使用，我國在渠道防滲工程方面走出了一條符合我國國情、逐步走向高效的經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展路線。由于受到我國目前經(jīng)濟實力的限制，科研經(jīng)費投入有限，一些深層次的問題還沒有得到很好的解決，特別是成套的防滲技術(shù)方案和防滲施工的機械化、自動化還沒有實現(xiàn)，目前主要還是簡單的靠人力，使用簡單的防滲技術(shù)進行防滲處理，致使一些防滲工程耐久性差、易損壞、返修多。要進一步提高防滲水平，節(jié)約成本、提高水利用率，這些都是需要解決的問題。1、渠道防滲發(fā)展難點：(1)在我國北方地區(qū)冬季寒冷，渠道防滲工程存在相當(dāng)嚴重的凍脹問題。我國目前采取的渠道防滲防凍脹措施大致可歸納為兩種：一是進行土的置換或是強夯處理；二是在襯砌的結(jié)構(gòu)上選擇合理的襯砌結(jié)構(gòu)和斷面形式。為減少基土凍脹作用對渠道防滲工程的破壞,標(biāo)準(zhǔn)凍深大于10cm的季節(jié)凍土地區(qū)襯砌渠道,必須進行防凍脹設(shè)計：做好渠道沿線土質(zhì)、地下水位、凍深的調(diào)查，因地制宜，不同的凍脹情況做好不同的處理方法，并選擇有代表性的區(qū)段進行試驗觀測和計算。(2)特種土基渠道防滲技術(shù)。特種土基渠道,指渠床土是濕陷性黃土、鹽漬土、軟弱土、膨脹土、凍脹土的渠道。在這類渠道上修建防滲工程,應(yīng)先采取措施,對渠床土進行處理,然后再根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件,選用常用的防滲方法,并注意設(shè)置排水設(shè)施。(3)施工機械化及施工工藝的改進。與發(fā)達國家機械化施工為主相比，我國目前仍然以人工施工為主，但也在逐步朝機械化方向發(fā)展。機械化施工能更加快速、高質(zhì)量的完成渠道防滲施工，耐久性好、返修率低、水利用率高。七、發(fā)展和推廣防滲工程新技術(shù)的對策(1)渠道防滲工程,雖然形式簡單,但各項技術(shù)復(fù)雜,應(yīng)加強設(shè)計與施技術(shù)培訓(xùn),建立完善的工程設(shè)計審查和評議以及工程施工的監(jiān)理和監(jiān)測制度。(2)增加科研投入力度,增加跨行業(yè)合作,在工程材料、設(shè)計方法、施工技術(shù)和施工機械、等方面增加創(chuàng)新進行深化研究。(3)倡導(dǎo)就地材料的利用,以降低工程造價，減少周圍生態(tài)環(huán)境的擾動，保護和改善生態(tài)環(huán)境。(4)結(jié)合節(jié)水重點縣建設(shè),選擇幾個具有代表性的的地區(qū),建立綜合性高技術(shù)示范工程,以促進渠道防滲工程技術(shù)的發(fā)