2F311010 水利水电工程建筑物的类型及组成

1页2F310000水利水电工程技术本章围绕水利水电工程建筑物的主要类型，阐述水利水电工程专业技术知识，包括水利水电工程建筑物及建筑材料、施工导流、主体工程施工等三节。其中“水利水电工程建筑物及建筑材料”概述了水利水电工程施工的相关基础知识，包括水利水电工程建筑物的类型及组成、水利水电工程勘察与测量、水利水电工程建筑材料等；“水利水电工程施工导流”分导流和截流两部分进行阐述；“水利水电工程主体工程施工”对土石方开挖工程、地基与基础工程、土石坝和堤防工程、混凝土工程及机电设备和金属结构安装工程等分别阐述其基本知识、施工内容和技术要求，同时介绍了施工安全技术方面的有关知识。本章的重点是水利水电工程等级划分，施工导流标准与导流方法，围堰、截流的基本方法，土石方开挖技术，土石坝和堤防施工技术，混凝土的生产与运输、浇筑与养护以及钢筋、模板的制作安装、施工安全技术等。通过对本章的学习，要求应试者全面了解水利水电工程的类型、功能及其组成以及水工建筑材料的类型及其应用、施工测量的仪器及其使用；掌握水利水电工程施工的内容、方法、技术、设备，以及工程质量控制和安全控制要点。2F311000水利水电工程建筑物及建筑材料2F311010水利水电工程建筑物的类型及组成2F311011掌握水利水电工程等级划分及特征水位一、水工建筑物等级划分（每年必考）（一）水利水电工程等级划分根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，水利水电工程根据其工程规模、效益以及在国民经济中的重要性，划分为I、II、III、IV、V五等，适用于不同地区、不同条件下建设的防洪、灌溉、发电、供水和治涝等水利水电工程，见表2F311011-1。水利水电工程分等指标表2F311011-12页对于综合利用的水利水电工程，当按各分项利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别应按其中的最高等别确定。（二）水工建筑物的级别划分水利水电工程中水工建筑物的级别，反映了工程对水工建筑物的技术要求和安全要求。应根据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定。1．永久性水工建筑物级别水利水电工程的永久性水工建筑物的级别应根据建筑物所在工程的等别，以及建筑物的重要性确定为五级，分别为1、2、3、4、5级，见表2F311011-2永久性水工建筑物级别表2F311011-2堤防工程的级别应按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）确定。堤防工程的防洪标准主要由防洪对象的防洪要求而定。堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定，见表2F311011-3。堤防工程的级别表2F311011-3防洪标准（重现期，年）≥100100，且≥5050，且≥3030，且≥2020，且≥10堤防工程的级别12345穿堤水工建筑物的级别，按所在堤防工程的级别和与建筑物规模相应的级别中的最高级别确定。2．临时性水工建筑物级别3页对于临时性水工建筑物的级别，按表2F311011-4确定。对于同时分属于不同级别的临时性水工建筑物，其级别应按照其中最高级别确定。但对于3级临时性水工建筑物，符合该级别规定的指标不得少于两项。临时性水工建筑物级别表2F311011-4二、水工建筑物的分类及作用水利上为满足防洪、发电、灌溉、航运等兴利除害的要求，通常要建造控制水位、调节流量等作用的水工建筑物。水工建筑物一般按其作用、用途和使用时间等进行分类。（一）按作用分类水工建筑物按其作用可分为挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、整治建筑物以及专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。1．挡水建筑物，是用来拦截水流、抬高水位及调蓄水量的建筑物，如各种坝和水闸以及沿江河海岸修建的堤防、海塘等。2．泄水建筑物，是用于宣泄水库、渠道及压力前池的多余洪水、排放泥沙和冰凌，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物。如各种溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道等。3．输水建筑物，是为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物，如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。4．取（进）水建筑物，是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的扬水站等。5．整治建筑物，是用以改善河流的水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道以及为防护河流、水4页库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如顺坝、丁坝、导流堤、护底和护岸等。6．专门建筑物，是为灌溉、发电、过坝等需要兴建的建筑物。如专为发电用的引水管道、压力前池、调压室、电站厂房；专为灌溉用的沉砂池、冲砂闸；专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。（二）按用途分类水工建筑物按其用途可分为一般性建筑物和专门性建筑物。1．一般性水工建筑物具有通用性，如挡水坝、溢洪道、水闸等。2．专门性水工建筑物，只实现其特定的用途。专门性水工建筑物又分为水电站建筑物、水运建筑物、农田水利建筑物、给水排水建筑物、过鱼建筑物等。（三）按使用时间的长短分类水工建筑物按其使用时间的长短分为永久性建筑物和临时性建筑物。1．永久性建筑物是指工程运行期间长期使用的水工建筑物。根据其重要性又分为主要建筑物和次要建筑物。2．临时性建筑物是指工程施工期间暂时使用的建筑物，如施工导流明渠、围堰等。主要作用是为永久性建筑物的施工创造必要的条件。三、水库与堤防的特征水位（一）水库的特征水位1．校核洪水位。水库遇大坝的校核洪水时在坝前达到的最高水位。2．设计洪水位。水库遇大坝的设计洪水时在坝前达到的最高水位。3．防洪高水位。水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位。4．正常蓄水位（正常高水位、设计蓄水位、兴利水位）。水库在正常运用的情况下，为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水位。5．防洪限制水位（汛前限制水位）。水库在汛期允许兴利的上限水位，也是水库汛期防洪运用时的起调水位。6．死水位。水库在正常运用的情况下，允许消落到的最低水位。它在取水口之上并保证取水口有一定的淹没深度。保证取水口有一定的淹没深度。（二）堤防工程特征水位1．设防（防汛）水位。开始组织人员防汛的水位。2．警戒水位。当水位达到设防水位后继续上升到某一水位时，防洪堤随时可能出险，防汛人员必须5页迅速开赴防汛前线，准备抢险，这一水位称警戒水位。3．保证水位。即堤防的设计洪水位，河流遇堤防的设计洪水时在堤前达到的最高水位。例：1．水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位称（D）。A．校核洪水位B．兴利水位C．防洪限制水位D．防洪高水位2．水库在正常运用情况下，为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水称（B）。A．校核洪水位B．兴利水位C．防洪限制水位D．防洪高水位3.根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，某泵站工程等别为Ⅱ等，其次要建筑物级别应为(B)级。A．2B．3C．4D．54．根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)的规定，小(1)型水库的总库容是(B)×106m3。A．10～100；B．1—10；C．0．1～1；6页D．0．01～0．12F311012掌握土石坝与堤防的构造及作用一、土石坝的类型土石坝常按坝高、施工方法或筑坝材料分类。（一）按坝高分类土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝。我国《碾压式土石坝设计规范》（SL274一2001）规定：高度在30m以下的为低坝；高度在30一70m之向的为中坝；高度超过70m的为高坝。（二）按施工方法分类按土石坝施工方法可分为碾压式土石坝、水力冲填坝、定向爆破堆石坝等。其中碾压式土石坝最常见，它是用适当的土料分层堆筑，并逐层加以压实（碾压）而成的坝。它又可分为三种：1．均质坝。坝体断面不分防渗体和坝壳，坝体基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成，如图2F311012-1(a）。2．土质防渗体分区坝。包括黏土心墙坝和黏土斜墙坝，即用透水性较大的土料作坝的主体，用透水性极小的黏土作防渗体的坝。防渗体设在坝体中央的或稍向上游且略为倾斜的称为黏土心墙，防渗体设在坝体上游部位且倾斜的称为黏土斜墙坝，是高、中坝中最常用的坝型，如图2F311012-1(b）、（c）、（d）。3．非土料防渗体坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料（如土工膜）建成的坝。按其位置也可分为心墙坝和面板坝两种，如图2F311012-1(e）、（f）。7页二、土石坝的构造及作用土石坝的基本剖面是梯形，主要由坝顶构造、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等细部构造组成。（一）坝顶构造（图2F311012一2)1．坝顶宽度。坝顶宽度应根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。如无特殊要求，高坝可选用10一15m,中、低坝可选用5一10m。同时，坝顶宽度必须充分考虑心墙或斜墙顶部及反滤层、保护层的构造需要。2．护面。护面的材料可采用碎石、砌石、沥青或混凝土，IV级以下的坝下游也可以采用草皮护面。如有公路交通要求，还应满足公路路面的有关规定。作用是保护坝顶不受破坏。为了排除雨水，坝顶应做成向一侧或两侧倾斜的横向坡度，坡度宜采用2％一3％。对于有防浪墙的坝顶，则宜采用单向向下游倾斜的横坡。3．防浪墙、坝顶上游侧常设混凝土或浆砌石修建的不透水的防浪墙，墙基要与坝体防渗体可靠地连接起来，以防高水位时漏水，防浪墙的高度一般为1.0一1.2m。（二）防渗体土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等，设置防渗设施的作用是：减少通过坝体和坝基的渗流量；降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性；降低渗透坡降，防止渗透变形。1．均质坝。整个坝体就是一个大的防渗体，它由透水性较小的黏性土筑成。2．黏性土心墙和斜墙。心墙一般布置在坝体中部，有时稍偏上游并略为倾斜；斜墙布置在坝体的上游，以便于和上游铺盖及坝顶的防浪墙相连接。黏性心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于3m，以便于机械化施工。防渗体顶与坝顶之间应设有保护层，厚度不小于该地区的冰冻或干燥深度，同时按结构要求不宜小于1m。3．非土料防渗体。非土料防渗体有钢筋混凝土、沥青混凝土、木板、钢板、浆砌块石和塑料薄膜等，8页较常用的是沥青混凝土和钢筋混凝土。（三）土石坝的护坡与坝坡排水1．护坡。土石坝的护坡形式有：草皮、抛石、干砌石、浆砌石、混凝土或钢筋混凝土、沥青混凝土或水泥土等。作用是防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式的破坏。2．坝坡排水。除干砌石或堆石护面外，均必须设坝面排水。为了防止雨水冲刷下游坝坡，常设纵横向连通的排水沟。与岸坡的结合处，也应设置排水沟以拦截山坡上的雨水。坝面上的纵向排水沟沿马道内侧布置，用浆砌石或混凝土板铺设成矩形或梯形。坝较长时，则应沿坝轴线方向每隔50一100m左右设一横向排水沟，以便排除雨水。（四）土石坝的排水设施1．排水设施。形式有贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水和综合式排水。坝体排水的作用是降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止坝坡土冻胀破坏。在排水设施与坝体、土基接合处，都应设置反滤层。其中贴坡排水和棱体排水最常用。(1）贴坡排水。紧贴下游坝坡的表面设置，它由1一2层堆石或砌石筑成，如图2F311012一3所示。贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点，保证坝体浸润线位于冰冻深度以下。贴坡排水构造简单、节省材料、便于维修，但不能降低浸润线，且易因冰冻而失效，常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝。(2）棱体排水。在下游坝脚处用块石堆成棱体，顶部高程应超出下游最高水位，超出高度应大于波浪沿坡面的爬高，并使坝体浸润线距坝坡的距离大于冰冻深度。应避免棱体排水上游坡脚出现锐角，顶宽应根据施工条件及检查观测需要确定，但不得小于1.0m,如图2F311012一4所示。棱体排水可降低浸润线，防止坝坡冻胀和渗透变形，保护下游坝脚不受尾水淘刷，多用于河床部分（有水）的下游坝脚处。2．反滤层。为避免因渗透系数和材料级配的突变而引起渗透变形，在防渗体与坝壳、坝壳与排水体9页之间都要设置2一3层粒径不同的砂石料作为反滤层。材料粒径沿渗流方向由小到大排列。三、堤防的构造与作用土质堤防的构造与作用和土石坝类似，包括坝顶、防渗体、护坡