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1、第14章 水利工程图14.1 概 述表达水利水电工程建筑物的图样称为水利工程图，简称水工图。由于水工建筑物的种类繁多，而且水利工程涉及的专业面较广，因此初学者需要对水工建筑物及其结构特点有所了解。本节对此作简要介绍。14.1.1水工建筑物图14.1葛洲坝水利工程为利用或调节水资源为目的修建的工程设施称为水工建筑物。从综合利用水资源出发，集中修建的互相协调使用的若干个水工建筑物的综合体，称为水利枢纽。图14.1所示为长江干流上著名的葛洲坝水利工程全貌。该水利枢纽横跨长江，兼有水力发电、航运及调节上游水位的综合功能。主要由拦河坝、水电站、船闸、泄水闸、冲沙闸等建筑物组成。图中所示建筑物的编号分别是
2、：拦河坝挡水建筑物，用以拦截河流，抬高上游水位，形成水库和水位落差。水电站利用上、下游水位差和水流流量进行发电的建筑物。船闸用以克服水位差产生的船舶通航障碍的建筑物。泄水闸用以排放上游水流，进行水位和流量调节的建筑物。冲砂闸用以排放水库泥沙的建筑物。14.1.2水工建筑物中常见结构及其作用水闸是最常见、结构较典型性的水工建筑物，各种过水建筑物（如涵洞、船闸、溢洪道等）的结构组成与水闸有许多相似之处，图14.2是一种较常见的水闸结构沿纵轴线剖开后的轴测图，它反映了一般过水建筑物的结构特点。从水工建筑物的工作、使用以及建造要求出发，在水工建筑物中常常设置以下一些结构：1上、下游翼墙过水建筑物的进出
3、口处两侧的导水墙，在工程中称为翼墙。其上游翼墙的作用是引导水流平顺地进入闸室，下游翼墙的作用是将出闸的水流均匀地扩散，使水流平稳地进入下游河渠，减少冲刷。常见的翼墙形式有：圆弧式翼墙（如图14.2中的上游翼墙）、扭曲面翼墙（如图14.2中的下游翼墙）和斜墙式翼墙（又称八字墙，如图8.32所示）。图14.2水闸轴测图2 铺盖如图14.2所示，铺盖是铺设在上游河床上面的（一般用浆砌块石铺设的）一层防冲、防渗层，它紧靠闸室或坝体，其作用是减少水流渗透，保护上游河床和闸室、坝基础，提高闸、坝的稳定性。3闸室如图14.2所示，闸室是过水建筑物中用于控制水流和连接两岸的结构物，主体结构由闸墙（墩）、底板构
4、成，闸门和胸墙用以挡水，同时还设置有工作桥用以安装和操作闸门启闭设备和交通桥用以连接两岸交通。4 护坦及消力池经闸、坝下泄的水流具有很大的冲击力，为防止水流对下游河床的冲刷，在紧接闸、坝的下游侧，常设置有钢筋混凝土（或浆砌块石）消力池。如图14.2所示，下泄水流在消力坎的作用下，产生水跃，消耗水流能量。消力池的底板称为护坦，上设排水孔，用以排出闸、坝基础的渗透水，降低底板所承受的渗透压力。5 海漫及防冲槽（或防冲齿坎）经消力池消能的水流仍保持有一定的能量，因此常在消力池下游的河床上再铺设一段块石护底，以保护河床并消除水流余能，这段护底称为海漫，如图14.2所示。海漫末端常设有干砌块石防冲槽或防
5、冲齿坎，以防止海漫与河床交接处的冲刷破坏。6 廊道廊道是在混凝土坝或船闸闸首中，为了灌浆、排水、输水、观测、检查及交通等需要而设置的结构，如图14.3所示。7 分缝对于较长的或大体积的混凝土建筑物，为防止因温度变化或地基不均匀沉陷而引起的裂缝和断裂现象，一般需要人为地设置结构分缝（伸缩缝或沉陷缝），图14.4所示为混凝土大坝的分缝。 图14.3廊道断面图 图14.4坝体分缝8分缝中的止水为防止水流的渗漏，在水工建筑物的分缝处一般都设置有止水结构，其材料有金属止水片、油毛毡、沥青、麻丝和沥青芦席等。图14.5所示为常见的几种止水结构的做法。(d) (e)图14.5分缝止水结构做法14.1.3 水
6、工图的分类水利工程的设计一般需要经过预可行性研究、可行性研究、招标设计和施工设计几个阶段。各研究和设计阶段的要求和重点不同，因此各阶段的图样表达的详尽程度和重点不尽相同。根据图样表达的侧重点和内容的区别，水工图一般可分为：工程位置图（包括灌溉区规划图）、枢纽布置图（或总体布置图）、建筑物结构图和施工图等。在工程完建后，按实际建造情况画出的图样称为竣工图（竣工图主要如实反映工程建造过程中的更改情况）。1工程位置图工程位置图主要表示：水利枢纽所在的地理位置、朝向；与枢纽有关的河流、公路、铁路的走向；重要建筑物和居民点的分布情况等。其特点是：（1）图示的范围大，绘图比例小，一般比例为1:5000 1
7、:10000，甚至更小；（2）建筑物采用图例表示。图14.6所示是江苏省引江工程枢纽位置示意图。从图中可以看出，该枢纽的主干河流南北走向，与东西向的支流构成河网。枢纽布置以江都抽水站为中心，通过分布在各河流上的节制闸调节各干流的流量，船舶的通航经南北向的芒稻船闸或东西向的仙女庙船闸进入各干流。2枢纽布置图枢纽布置图主要表示整个水利枢纽在平面和立面的布置情况，如图14.30、图14.35所示为枢纽布置图。枢纽布置图一般包括以下的内容：（1）水利枢纽所在地区的地形、河流及流向、地理方位（指北针）等；（2）各建筑物的相互位置关系；（3）建筑物与地面的交线、填挖方边坡线；（4）铁路、公路、居民点及有关
8、的重要建筑物；（5）建筑物的主要高程、定位点（轴线）和主要轮廓尺寸。枢纽布置图有以下特点： （1）枢纽平面布置图必须画在地形图上。在一般情况下，枢纽平面布置图画在立面图的下方，有时也可以画在立面图的上方或单独画在一张图纸上。图14.6 工程位置图 （2）为了突出建筑物主体，一般只画出建筑物的主要结构轮廓线，而次要轮廓线和细部构造省略不画或用示意图表示这些构造的位置、种类和作用。（3）图中一般只标注建筑物的外形轮廓尺寸及定位尺寸、主要部位的高程、填挖方坡度等。3建筑物结构图结构图以表达枢纽中个体建筑物的结构布置为主，一般包括结构布置图、分部和细部构造图以及钢筋混凝土结构（或钢结构）图等，这类图通
9、常数量较多。表达的内容如下：（1） 建筑物的结构形状、尺寸及材料；（2） 建筑物各构件的构造及分部、细部的构造、尺寸及材料；（3） 工程地质情况，地基处理方案及建筑物与地基的连接方式；（4） 相邻建筑物之间的连接方式；（5） 附属设备的位置；（6） 建筑物的工作条件，如上、下游各种设计水位、水面曲线等。结构图必须把建筑物的结构形状、尺寸大小、材料及相邻结构的连接方式等等都表达清楚。因此，视图所选用的绘图比例较大，一般为1:5 1:200（在表达清楚的前提下，应尽量选用比较小的比例，以减小图纸幅面）。钢筋混凝土结构图、钢结构图的内容详见第15章。4施工图施工图是表达水利工程施工组织和施工方法等的
10、图样，例如：反映施工场地布置的施工总平面布置图；反映施工导流方法的施工导流布置图；反映建筑物基础开挖和料场开挖的开挖图；反映混凝土分期分块的浇筑图；反映建筑物施工方法和流程的施工进程图等等。14.2水工图的表达方法14.2.1视图配置及名称在水工图中，俯视图称为平面图，主视图和左（右）视图称为立面图。人站在上游，面向建筑物作投射，所得的视图称为上游立面图；站在下游，面向建筑物作投射，所得的视图称为下游立面图。当面向下游站立时，人的左手侧称为左岸，右手侧称为右岸。因此有时也用左右岸命名视图。沿建筑物纵轴线方向称为纵向，垂直于纵轴线方向称为横向。图14.7 陡坡结构图由于水工建筑物在工作状态时，许
11、多结构被土层覆盖，而内部结构较复杂，所以应用剖视图、断面图表达较多。图14.7所示为一陡坡结构图，采用了平面图和AA、BB两个剖视图才能表达清楚，AA剖视图也称为纵剖视图。视图应尽可能按投影关系配置，并且习惯上使水流方向由左向右或由后向前布置图形。为了便于看图，每个视图都应标注图名，图名统一标注在视图的下方（或上方）中间，并且水平注写。如图14.8中的平面图，前后对称，按局部视图规定可以只画一半，对称面以点画线表示，并在点画线两端标上对称符号（）。有时为了图面布置合理和美观，也可将两个对称的视图各画一半合并在一起，对称面以点画线表示，标以对称符号，并分别标注相应的图名，如图14.8所示的上游立
12、面图和下游立面图。图14.8水闸结构布置图图14.9闸墩结构大样图14.2.2其它表达方式1详图图14.10土坝结构图当物体的局部结构由于图形的比例较小而表示不清楚或不便于注写尺寸时，将这些局部结构用较大的比例画出，所得的视图称为详图，如图14.9、图14.10所示。详图需要标注，标注的方法是：在原图形需要放大的部位用细实线圆圈出，用引出符号标注详图的编号（分子）和详图所在图纸的编号（分母），如图14.10中的；若详图画在本张图纸内，则分母用“”表示，如图14.10中的 和 ；详图的下方（或上方）应标注图名和绘图比例，图名用粗实线圆（直径为14mm）和详图编号表示，如图14.10中的1：50
13、、1：50 。有时也采用注写名称的方法标注，如图14.10中的详图，也可标注为“上游坝脚详图”，这时原图形上不再需要标注。2 展开视图图14.11码头结构图如图14.11所示，在码头平面图中，码头右侧前沿线与正立面倾斜，为了在正立面图上反映出这部分结构的真实形状，可以假想将倾斜部分展开到与正立面平行之后再作投射，画出视图，所得的视图称为展开视图。标注时在图名后注写“（展开）”。3展开剖视图如图14.12所示，当建筑物的轴线是曲线或折线时，可以沿轴线剖切并向剖切面投射，然后将所得的剖视图展开在一个平面上，所得的视图称为展开剖视图。标注时在图名后注写“（展开）”。在图14.12中，因为干渠的中心线
14、为圆弧，所以用沿中心线的圆柱面AA作为剖切面。作AA剖视图时，剖面区域的图形按真实形状展开，未剖切到的结构按法线方向向剖切面投射后再展开。如平面图中支渠闸墩中心线的点M，它向剖切面的投射位置是m；岸墙上的点N，它向剖切面上的投射位置是n。把mn展开，就可得到mn在展开剖视图中的投影mn，mn= mn MN。但为了看图和画图的方便，支渠闸墩和闸孔的宽度仍按实际宽度画出。4复合剖视图图14.12干渠布置图 图14.13廊道结构图用几个剖切面剖开物体所得的剖视图称为复合剖视图，如图14.13所示的22剖视图。复合剖视图的剖切面的起讫和转折处都应进行标注。5分层画法当建筑物的结构变化具有层次时，为了比
15、较简洁地表达出各层的结构，可以采用分层画法，即在同一视图上按其结构层次分段绘制，如图14.14所示。分层画法的相邻结构层用波图14.14 码头平面图浪线分界，并用文字注写各层结构的名称。6拆卸画法当所要表达的结构被装配式部件或附属设备遮挡时，可假想将其拆去，把其余部分作投射，这种画法称为拆卸画法。如图14.15所示，水闸前后对称，平面图中闸室前半部采用拆卸画法，将工作桥和公路桥拆去，闸室岸墙的门槽成为可见。岸墙背面、一字墙、下游翼墙背面被土层覆盖，为了清楚地表达这部分结构，可以假想将覆盖层掀开再作投射，使得这部分结构可见，这种画法也称为掀开画法。7假想画法 图14.15水闸平面图 图14.16水电站厂房剖视图为了表示活动部件的运动范围，或者为了表示相邻结构的轮廓，可以采用假想画法，即用双点画线表示假想结构物的投影。如图14.16所示的水电站厂房剖视图中，发电机转子和水轮机的吊
