畢業(yè)設計原件

1、5 工程布置及建筑物5.1 設計依據(jù)5.1.1 工程等別及建筑物級別 老龍口水利樞紐工程位于琿春河干流上，距琿春市區(qū)約30km。工程任務是以防洪、供水為主，結(jié)合灌溉，兼顧發(fā)電等綜合利用的水利樞紐工程，水庫正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水位分別為109.0m、115.94m和119.21m，水庫總庫容為3.674108m3，電站裝機容量為19.2Mw，年發(fā)電量為5199.1104kwh。 根據(jù)水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000）的規(guī)定及防洪標準（GB50201-94）的有關規(guī)定，并結(jié)合水利水電規(guī)劃設計總院對本工程可行性研究報告的審查意見，確定本工程為等工程。土壩、溢洪道、魚道及

2、引水發(fā)電洞的進水口為2級建筑物，防洪標準按100年一遇洪水設計，2000年一遇洪水校核。溢洪道下游消能防沖部分按50年一遇洪水設計，引水發(fā)電隧洞及電站廠房為3級建筑物，按100年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。5.1.2 設計基本資料5.1.2.1 水庫主要特征水位 水庫主要特征水位及相應的庫容、溢洪道泄量及下游水位見表5.1.1。水庫主要特征值表表5.1.1名稱特征水位水 位（m）庫 容（108m3）泄流量（m3/s）下游水位（m）校核洪水位（P=0.05%）119.213.6748122.4487.65P=0.5%洪水位116.316033.6586.7設計洪水位（P=1%）115.9

3、42.8955778.6486.6正常蓄水位109.001.387死水位99.000.673電站最低尾水位80.5(一臺小機發(fā)電)淤積高程87.14裝機容量19.2Mw5.1.2.2 氣象資料 有關氣象資料見表5.1.2。表5.1.2名 稱單 位數(shù) 量備 注最大風速m/s21WNW最大凍土深度m1.55最大冰層厚度m0.80極端最高溫度36.3極端最低溫度-32.5多年平均溫度5.75.1.2.3 地震基本烈度 根據(jù)中國地震烈度區(qū)劃圖（1990），確定本工程所在地區(qū)的地震基本烈度為度，依據(jù)水工建筑物抗震設計規(guī)范（SL203-97）的有關規(guī)定，結(jié)合本工程的工程規(guī)模及水利部專家組對可行性研究報告的

4、審查意見，確定本工程抗震設計烈度為地震基本烈度，即度，不進行抗震穩(wěn)定復核。5.1.2.4 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) a) 壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 正常運用情況：k=1.35； 非常運用情況：k=1.25。 采用不計條塊間作用力的瑞典圓弧法計算壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)時，應乘以0.92的系數(shù)。 b) 溢洪道閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)（按抗剪斷的計算公式） 基本組合：k=3.0； 特殊組合：k=2.5。 c) 擋土墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 基本組合：k=1.05； 特殊組合：k=1.005.1.2.5 地質(zhì)參數(shù) 有關地質(zhì)參數(shù)見表5.1.3、5.1.4、5.1.5。5-66樞紐建筑物基礎建議設計指標表表5.1.3指標巖性名稱

5、及層號容 重滲透系數(shù)允許滲透比降彈性模量壓縮模量泊桑比壓縮系數(shù)混凝土與巖體摩擦系數(shù)抗剪強度抗剪斷強度允許承載力不沖刷流 速沖刷系數(shù)開挖邊坡濕干巖/巖(峰值)砼/巖(峰值)永 久臨 時水上水下水上水下dKJ水平ZEoa1-2fcccRc1:1KN/m3cm/sMPaMPa-1KPaMPaMPam/s1：i碎石含粘性土2-219-20210-30.1520-303000.302.02. 51.52.0砂壤土3-215.714.8110-30.3010185壤 土3-318.315.6510-51.50.51510中 砂3-515.314.6310-30.1520250卵礫石3-620.620.28

6、.810-30.1540-50330.5礫質(zhì)壤土3-719.014.8110-42.02015碎石含粘性土5-119-21110-30.230-40280.3壤 土5-218.315.6510-51.50.51510礫質(zhì)壤土6-119.716.6110-53.0200.3017100.8卵礫石含少量粘性土6-221.419.3110-30.30402800.5角礫凝灰?guī)rC(全風化)20.0510-40.51000.33270.250.81.00.751.0C(強風化)24.8510-40.11040.320.520.70.30.80.31.001.60.50.750.50.75C(片理化)23

7、.0110-40.31040.30.550.80.40.70.42.01.3B(弱風化)25.7110-40.41040.300.600.90.60.90.72.501.20.40.50.40.5B(微風化)25.7510-5101040.260.651.01.01.11.14.001.10.50.40.5花崗閃長巖C(全風化)23.5410-30.50.5104150.32280.250.810.75C(強風化)26.0410-351040.300.550.600.70.80.70.31.001.50.50.750.50.75A(弱風化)26260.671.01.

8、01.00.73.001.20.40.50.40.5A(微風化)27200.701.21.51.21.04.001.0土料建議設計指標表表5.1.4料場類別料場編號巖性名稱控 制比重滲透系數(shù)飽和直 剪三 軸允 許滲透比降干密度含水量壓縮系數(shù)飽、固、快飽不固、快飽和、固結(jié)、不排水剪凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角總應力有效應力凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角dWGSKvA100-300CCCcIg/cm3%-Cm/sMPa-1KpaKPaKPaKPa-防滲料A1-1粘土1.5523.52.710.5810-70.10723102052310.515185（接觸3.04.0）A

9、1-1.5723.72.7164.910-70.07691012.5205.52310.51216.0A21.6021.02.7028.410-70.118910112062011.511.518.0壩殼料建議設計指標表表5.1.5料場類別料場編號巖性名稱控 制比重滲透系數(shù)飽和壓縮系 數(shù)直 剪三 軸允許滲透比降干密度含水量飽、固、快飽不固、快飽和、固結(jié)、不排不剪凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角總應力有效應力凝聚力內(nèi)摩擦角凝聚力內(nèi)摩擦角dwGSKva100-300CCCcIg/cm3%-Cm/sMPa-1KpaKPaKPaKPa-壩殼料B1、B4、C1、C2卵石1.982.67810-20.09水上

10、33水下310.205.1.2.6 采用的設計規(guī)范及準則 a) 水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準（SL252-2000）； b) 防洪標準（GB50201-94）； c) 水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程（DL5021-93）； d) 土石壩瀝青砼面板和心墻設計準則（SDJ01-88）； e) 碾壓式土石壩設計規(guī)范（SL274-2001）； f) 溢洪道設計規(guī)范（SL253-2000）； g) 水電站廠房設計規(guī)范（SL266-2001）； h) 水電站調(diào)壓室設計規(guī)范（DL/T5058-1996）； i) 水工隧洞設計規(guī)范（SL279-2002）； j) 水工建筑物抗冰凍設計規(guī)范（SL2119

11、8）； k) 水工建筑物抗荷載設計規(guī)范（DL50771997）5.2 設計方案比選5.2.1 壩軸線選擇 根據(jù)可行性研究設計審批意見，老龍口水利樞紐工程初步設計壩軸線選定可研設計壩軸線，其控制點總座標為： 右岸A點，座標為X=4760163.117m，Y=44387674.721m。左岸B點，座標為X=4761016.134m，Y=44388007.662m。 在該軸線上游約300m處有琿春河支流二道溝匯入，上移壩軸線將減少入庫水量；在該壩軸線的下游，河床開闊，下移壩軸線將使壩的長度增加較多，不經(jīng)濟。壩軸線上、下移動的可能性不大，所以壩軸線不再選擇進行比較。5.2.2 壩型比選 老龍口水利樞紐

12、工程地處高寒山區(qū)，庫區(qū)附近塊石料、砂礫石以及粘土料儲量豐富，適宜修建當?shù)夭牧蠅?。在初步設計階段仍選擇砂礫石壩殼的心墻壩。根據(jù)可行性研究報告審查意見，對心墻防滲材料擬定了瀝青混凝土心墻砂礫石壩和粘土心墻砂礫石壩進行比較。 壩基表部的砂壤土、中砂和壤土清除后，一般壩基座落在其下部的卵礫石層上。兩種壩型巖基的防滲處理措施均采用垂直帷幕灌漿。 a) 澆注式瀝青混凝土心墻壩 澆注式瀝青混凝土心墻壩的壩頂高程為120.65m，壩頂寬6.0m，壩頂設防浪墻，墻高1.2m，墻頂高程121.85m。上、下游壩坡在高程101.04m處分別設2.0m寬的馬道，馬道以上壩坡均為1:2.25，馬道以下壩坡均為1:2.5

13、。 瀝青混凝土心墻的混凝土底板建在強風化巖石上，混凝土底板寬5.0m，厚0.8m，澆注式瀝青混凝土心墻厚度在高程101.04m以上為0.3m，以下為0.4m，與底板連接處擴大連接面積，連接寬度為1.6m，心墻兩側(cè)是厚度為0.15m的油砌混凝土預制塊，以保護心墻并做為心墻施工的模板，混凝土砌塊外側(cè)是厚度為3.0m的碎石過渡層，以連接心墻與壩體砂礫石。 壩體下游側(cè)設貼坡排水，有上壩道路部分水平方向的厚度為4.0m，無上壩道路部分水平厚度為2.0m，貼坡排水的頂部高程為88.65m，比校核尾水位高1.0m。 心墻底部的基巖設帷幕灌漿，灌漿孔距2.5m，深度8.012.0m。 壩體上、下游護坡均采用干

14、砌塊石，上游護坡干砌塊石厚0.45m，下墊0.20m的砂礫石墊層，下游護坡干砌塊石厚0.3m。 b) 粘土心墻壩 粘土心墻壩的壩頂高程為120.50m，壩頂寬6.0m，壩頂設防浪墻，墻高1.2m，墻頂高程121.70m。上、下游壩坡在高程101.04m處分別設2.0m寬的馬道，上游壩坡馬道以上為1:2.5，馬道以下為1:2.75。下游壩坡馬道以上為1:2.25，馬道以下為1:2.5。 粘土心墻頂寬3.0m，心墻頂高程為118.90m，心墻兩側(cè)邊坡為1：0.3，上游側(cè)設厚2.0m的過渡層，下游側(cè)設厚2.5m的過渡層。心墻底部設粘土截水槽，基礎坐落在弱風化巖石上，截水槽底寬12.0m，截水槽下設混

15、凝土蓋板。 壩體下游側(cè)設貼坡排水，有上壩道路部分水平方向的厚度為4.0m，無上壩道路部分水平厚度為2.0m，頂部高程為88.65m，比校核尾水位高1.0m。 壩體護坡及壩基巖層的防滲型式同澆注式瀝青混凝土心墻壩。 土壩壩型比選工程量及投資估算列于表5.2.1。土壩壩型比選工程量及投資估算表表5.2.1項目單位粘土心墻澆注式瀝青混凝土心墻壩體砂礫石m315390301866254干砌石m37270172896砂礫石墊層m31423713078壩體碴石m3380000380000防浪墻m3989989石方開挖m32660625936土方開挖m3112893117887清基m318602616619

16、1瀝青心墻m310757粘土心墻m3383166心墻砼砌塊m38870左壩端旋噴灌漿m32363236過渡層m3140834116605壩頂砼路面m354475447帷幕灌漿m78037803鋼筋t4545投資萬元939910468投資差值萬元1069 從上表可以看出，粘土心墻壩較瀝青混凝土心墻壩節(jié)省投資1069萬元。 瀝青混凝土心墻的優(yōu)點在于心墻與壩基、岸坡的連接較容易；壩體的沉陷變形對心墻的影響較小，心墻適應變形能力強；心墻的澆注不受氣候的影響，施工速度較快。其缺點在于澆注式心墻施工工藝要求較高，施工控制較為困難；心墻出現(xiàn)隱患時，不易發(fā)現(xiàn)部位，維修困難；對于砂礫石壩殼料來說，如果考慮壩體過

17、水導流則需要的防護費用較高，在導流工程方面不能明顯的節(jié)約投資。 粘土心墻壩的優(yōu)點是投資省、就地取材、施工簡單，其防滲可靠性優(yōu)于澆注式瀝青混凝土心墻。但缺點在于心墻的施工受氣候的影響較多，施工速度相對較慢。 因此，綜上所述在當?shù)夭牧铣渥?、投資節(jié)約1069萬元以及施工導流多方面的考慮，本次初步設計推薦粘土心墻加垂直帷幕灌漿方案為選定方案。5.2.3 引水隧洞軸線的確定 初步設計階段經(jīng)詳細的地質(zhì)勘察，原廠房軸線處廠房基礎為強風化的片理化安山巖，巖石破碎，強度較低，基礎存在沉陷及變形問題，將給廠房的建基和開挖造成難度，并且此處的廠房后邊坡較陡，廠房開挖容易導致山坡上的覆蓋層松散體失去自然穩(wěn)定狀態(tài)而產(chǎn)生

18、滑坡，需要增加臨時支護措施及開挖后的相應處理措施。 鑒于以上的工程地質(zhì)情況，本次初步設計階段將可研階段擬定的廠房位置向遠離壩腳方向做了適當?shù)恼{(diào)整，調(diào)整后的廠房位置距離壩腳約75m。廠房基礎坐落于弱風化安山巖中，滿足廠房的建基要求。并且廠房后邊坡相對原位置較緩，相應的臨時處理措施較為容易。因此，初步設計階段在擬定此廠房位置的情況下，相應對發(fā)電洞的軸線亦進行了調(diào)整，調(diào)整后的隧洞全長350m，比原隧洞長了98m。5.2.4 引水隧洞洞徑的確定 可研階段引水洞的投資為1335萬元，其中調(diào)壓井的投資為278萬元，占整個引水洞投資的20%。由于本工程的引水隧洞洞線較短，因此本階段考慮不設置調(diào)壓井，經(jīng)過多方

19、案的調(diào)節(jié)保證計算，采用一些其它的工程措施，當隧洞直徑在6.7m以上時，可以不設置調(diào)壓井。雖然引水洞洞徑較設置調(diào)壓井的6.0m增加了0.7m，但投資減少了約200萬元。并且降低了施工難度縮短了工期。因此，初步設計階段擬定引水隧洞洞徑為6.7m.。 5.2.5 溢洪道軸線比選 根據(jù)可行性研究設計審查意見和地形、地質(zhì)情況，溢洪道布置在河床左岸，為岸坡式溢洪道，溢洪道軸線共擬定了二條。溢洪道方案的軸線位于壩軸線0+094m處，溢洪道方案的軸線位于壩軸線0+148m處，兩方案相距54.0m。 兩個溢洪道的布置型式相同，即均由引渠段、閘段、陡槽段、挑流段和尾渠段組成。 引渠段，底高程為97.50m，長65

20、.0m。閘段長34.0m，堰型為實用堰，堰頂高程為102.00m。陡槽段長129.0m，為等寬泄槽, 底坡i為0.08。挑流段長25.5m，挑流鼻坎高程88.50m，挑射角25，挑流段后接尾水渠與原河道相接。 溢洪道軸線比選的工程量及投資估算見表5.2.2。溢洪道軸線比選工程量及投資估算表表5.2.2項 目單位溢洪道方案溢洪道方案土方開挖m3806797513565石方開挖m3560828375743溢洪道砼m38840092025鋼筋t30943221素砼回填m3180147545固結(jié)灌漿m21532153錨桿根31313131土方回填m35445077623噴砼m313981刺墻砼m324

21、362436草皮護坡m255323173帷幕灌漿m284284投資萬元9011.699185.49投資差值萬元173.80 從上表可以看出，溢洪道方案較溢洪道方案投資省。根據(jù)地質(zhì)報告，溢洪道方案的軸線閘段巖體中有構(gòu)造破碎帶，節(jié)理裂隙發(fā)育，另外約70m長的陡坡段座落于構(gòu)造破碎帶和構(gòu)造影響帶上，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性差，基巖強度低，需要開挖回填混凝土，工程量大。溢洪道方案的軸線閘段巖體完整性好，并且雖然約30m長的陡坡段存在構(gòu)造破碎帶和構(gòu)造影響帶上，但建基高程已經(jīng)把破碎帶全部挖除，開挖回填工程量較小，有利于溢洪道的安全運行，因此設計推薦溢洪道方案為選定方案。5.2.6 溢洪道消能方式比選 在溢洪

22、道消能方式比選過程中，擬定了挑流消能與底流消能兩種消能方式。 a) 挑流消能 (1) 結(jié)構(gòu)布置 溢洪道由引渠段、閘段、陡槽段、挑流段和尾渠段組成。 引渠段，底高程為97.50m，長65.0m。閘段長34.0m，堰型為實用堰，堰頂高程為102.00m，堰凈寬60m。陡槽段長129.0m，為等寬泄槽, 槽寬79.50m，底坡i為0.08。挑流段長25.5m，挑流鼻坎高程88.50m，挑射角25，反弧半徑50.0m。 b) 底流消能 (1) 結(jié)構(gòu)布置 溢洪道由引渠段、閘段、陡槽段、挑流段和尾渠段組成。 引渠段，底高程為97.50m，長65.0m。閘段長34.0m，堰型為實用堰，堰頂高程為102.00

23、m，堰凈寬60m。陡槽段長129.0m，為等寬泄槽, 槽寬79.5m，底坡i為0.08。陡槽段段后接為渥奇段，長38.0m，渥奇段后為消力池段，消力池后為海漫段，海漫后接尾渠。 (2) 水力計算 池深：S=h2-ht-z式中： S池深(m)； 水躍淹沒系數(shù),一般為1.05 h2池中發(fā)生臨界水躍時的躍后水深（m）； ht下游水深(m)； z消力池出口水面落差（m）； 水流自消力池出流的流速系數(shù)，取0.95 b 消力池寬度（m）； 池長：Lk=0.8L 式中：L自由水躍的長度(m)。 經(jīng)計算，消力池深5.5m，消力池長56.0m。溢洪道消能方式比選的工程量及投資估算列于表5.2.3。溢洪道消能方式

24、比選工程量及投資估算表表5.2.3項目單位挑流消能底流消能土方開挖m3427181441791石方開挖m3366084448846混凝土m35702262234鋼筋t14681923石渣回填m32340236010混凝土回填m392989422房屋建筑m28080投資萬元5642.26675.4投資差值萬元1033.2 從上表可以看出，挑流消能的開挖量和混凝土量均較底流消能方案少很多，并且投資省，有利于大壩的安全運行。因此設計推薦溢洪道消能采用挑流消能方式。5.2.7 壩下涵洞 根據(jù)水利水電規(guī)劃總院的審查意見，初步設計階段對壩下涵洞設置的必要性進行了進一步的研究?？裳须A段設置壩下涵洞是為了在發(fā)

25、電引水洞維修時不間斷琿春市的供水。本階段對水文資料結(jié)合必要的調(diào)節(jié)計算以及整個施工過程中的工期安排進行了研究。由于溢洪道的堰頂高程為102.0m，老龍口水庫為不完全年調(diào)節(jié)水庫，枯水年每年只有23月份庫水位低于102.0m，此時不進行引水隧洞的維修，城市供水是可以保證的，引水隧洞如在其他月份維修，城市供水可由溢洪道放水解決，從而取消壩下涵洞可以不影響城市供水，并且節(jié)約投資497萬元，減少了土壩施工過程中壩下涵洞的交叉施工影響，縮短施工工期。 另外，由于壩下涵洞的泄流量按城市供水流量8.92m3/s設計，因此其在施工導流中所起的作用很小。不設置壩下涵洞對于施工導流沒有影響。 綜上所述，本次初步設計階

26、段取消可研階段壩下涵洞的設置。5.3 樞紐工程總布置 老龍口水利樞紐工程主要由土石壩、岸邊溢洪道、引水隧洞、電站廠房及魚道組成。根據(jù)壩址處地形地質(zhì)條件，右岸山體陡峭，成洞條件較好，適合布置引水隧洞，溢洪道布置在左岸二級階地上，結(jié)合溢洪道開挖并利用其邊墻來布置魚道，可以大大節(jié)省工程的投資，溢洪道軸線與壩軸線相交，交點在壩樁號0+094.00m處；引水隧洞后接地面式電站廠房；魚道軸線與溢洪道軸線基本平行，位于溢洪道右側(cè)。5.3.1 擋水建筑物設計 根據(jù)壩型方案比選結(jié)果，本工程擋水建筑物的結(jié)構(gòu)型式采用粘土心墻土石壩，位于主河床上。5.3.1.1 結(jié)構(gòu)布置設計 土石壩位于樁號壩0+131.25m壩0+

27、888.00m，壩長為756.75m，最大壩高44.50m。壩頂高程為120.50m，壩頂寬度為6.0m。上、下游壩坡在高程101.04m處分別設2.0m寬的馬道，上游壩坡馬道以上為1：2.50，馬道以下為1：2.75。下游壩坡馬道以上為1：2.25，馬道以下為1：2.50。 壩頂設“L”鋼筋砼防浪墻和路燈，有燈桿部分防浪墻厚度為0.40m，無燈桿部分防浪墻厚度為0.25m，防浪墻高3.10m，其中壩頂以上墻高1.20m，墻底高程為118.60m，墻頂高程為121.70m。壩頂下游側(cè)設置0.4m0.6m1.0m的路緣石，壩頂路面采用0.20m厚的砼路面，下墊0.15m厚的砂礫石墊層，壩頂路面向

28、下游排水坡度為i=0.02，在溢洪道左側(cè)設回車場。 大壩上、下游均采用干砌石護坡型式，其中上游干砌石護坡厚度為0.45m，下為0.2m厚的砂礫石墊層，上部護至壩頂，下部護至死水位以下2.0m，即97.0m高程。下游干砌石護坡厚度為0.3m，壩體下游設貼坡排水，有上壩道路部分水平方向的厚度為4.0m，無上壩道路部分水平厚度為2.0m，頂部高程為88.65m，比校核尾水位高1.0m。 為方便壩上、下交通，在下游壩坡適當位置設置上壩臺階，其中樁號壩0+680.00m和0+360.00m處的上壩臺階寬度為4.8m，其余兩個寬度為1.20m。 粘土心墻頂寬為3.0m，心墻頂高程為118.90m，心墻兩側(cè)

29、邊坡為1：0.3，上游側(cè)設厚為2.0m的過渡層，下游側(cè)設厚2.5m的過渡層。心墻底部設粘土截水槽，截水槽底寬為12.0m。心墻與溢洪道的連接采用刺墻的方式，刺墻插入心墻的長度為14.0m。5.3.1.2 建筑材料 壩體心墻填筑土料：粘性土料共勘察了2個料場，即A1、A2料場， A1料場位于紅旗河五隊西側(cè)的琿春河左岸的二級基座階地上，地面高程115.0m132.0m，料場巖性為粘土，粘粒含量變化大，粘土為膨脹土，不宜做心墻料，同時場區(qū)3/4面積覆蓋著人工林和次生林，其他是耕地，存在占地問題，有用層厚度為2.033.51m，無用層厚度為0.42m0.43m，未見有害夾層存在，料場儲量26.4104

30、m3，適合機械開采和人工開采，料場距壩址1.8km2.7km，需修建施工道路，根據(jù)試驗成果和規(guī)范質(zhì)量技術要求，料場粘粒含量及塑性指數(shù)偏高，其它試驗指標滿足SL252-2000規(guī)程規(guī)定。 A2料場位于上壩址上游琿春河右岸老龍口屯東二級基座階地上，巖性為第四系上更新統(tǒng)粘土，分布高程為110.0m140.0m，距壩址2.5km2.9km，場區(qū)耕地約為3/4，其余為次生林，巖性由上至下依次為沖積堆積的粘土層和砂礫石層，粘土層中局部含礫，有用層平均厚度為5.1m，無用層平均厚度為0.58m，料場有用層儲量為74.11104m3，未見有害夾層分布，適合機械開采和人工開采，料場與壩址間有公路，運輸條件好，根

31、據(jù)試驗成果與規(guī)范質(zhì)量技術指標，試驗指標滿足規(guī)程SL252-2000規(guī)程規(guī)定。綜上所述，A2粘土料場的質(zhì)量和自然條件均優(yōu)于A1粘土料場，A2粘土料場儲量為設計需用量的1.96倍，基本滿足設計需用，所以設計粘土心墻采用A2料場的土料，設計干密度1.6g/cm3，含水量21%。 壩體反濾料、過渡料及砼粗細骨料：共勘察了四個料場，即B1、B2、B3、和B4料場，其中B1砂礫料場位于一松亭屯南，呈條帶狀分布在琿春河右岸的高漫灘上，場區(qū)內(nèi)2/3的面積為次生林，其它部分為耕地，巖性主要為沖積堆積的砂礫卵石，局部夾有砂壤土、細砂等有害層，距壩址0.7km1.9km，料場與壩址有公路相通，開采、運輸條件好，有用

32、層儲量81.37104m3，細骨料儲量為27.68104m3，做砼細骨料有三項指標不合格（堆積密度、孔隙率和含泥量），其它各項指標滿足規(guī)范要求，可做砼細骨料的主要料場；粗骨料儲量為53.7104m3，做砼粗骨料僅有（5mm10mm）軟弱顆粒含量指標不合格，其它各項指標滿足規(guī)范要求，可做砼粗骨料的主要料場；做反濾料有三項指標不合格（不均勻系數(shù)、顆粒形狀和含泥量），其它指標滿足規(guī)范要求，但經(jīng)過篩選后可做反濾料和過渡料，料場儲量滿足設計要求。B2和B3各項指標與B1料場相近，但B2料場位于庫區(qū)內(nèi)，B3料場有用層厚度不穩(wěn)定，無用層局部厚度較厚，局部見有害砂壤土夾層，B4料場局部見有害薄夾層細砂、砂壤土

33、、淤泥質(zhì)砂壤土等，施工時需要修路1.5km，運輸條件不好。綜上所述，所以心墻反濾料采用經(jīng)過篩選的B1料場的土料，砼粗細骨料采用B1料場的土料。 壩殼填筑料：共勘察了三個料場即C1、C2、和C3料場，其中C1料場位于壩上游琿春河床上，料場巖性為砂礫卵石，距壩址3.55km6.65km，為金礦采金棄料，有用層較厚，未見有害夾層分布，有用層平均厚度為3.74m，儲量為1160104m3，有公路通往壩址，運輸條件好，產(chǎn)地開闊，經(jīng)取樣試驗，該料場做壩殼料各項指標滿足要求，適宜機械開采，作為主要料場。C2料場位于壩下游右岸平安鄉(xiāng)東南，為琿春河河漫灘，部分占用耕地和次生林，距壩址6.5km8.5km，巖性為

34、沖積、堆積的砂礫卵石，局部見有害細砂、砂壤土薄夾層，無用層較厚，巖性為砂壤土，平均厚度為1.10m，有用層平均厚度為1.99m，有用層儲量為96.15104m3，有公路通往壩址，運輸條件較好，適合機械開采，但料場存在占耕地和林地問題，所以未將其作為壩殼料的料場。C3料場位于壩下游一松亭，占用耕地及少量灌木叢，距壩址0.7km1.9km，為沖積堆積的植土、砂壤土、中細砂和砂礫卵石，有用層薄，無用層厚，有效層和無效層相互間隔，開采條件差，有用層儲量為93.3104m3，有公路通往壩址，運輸條件好，作為備用料場。所以設計上、下游壩殼料采用C1、C3料場的土料，由于本工程溢洪道開挖棄料較多，弱風化巖石

35、可以作為下游壩坡的回填料，為節(jié)省工程投資，在下游壩坡98.0m高程以上采用溢洪道開挖的部分石碴料。5.3.1.3 壩基處理設計 1） 基礎開挖 壩基表部的砂壤土、中砂和壤土層分布不連續(xù)，厚度不均勻，強度較低，大壩持力層產(chǎn)生不均勻沉陷并存在滑動穩(wěn)定問題，下部卵礫石層分布廣，厚度穩(wěn)定，做一般壩基承載力滿足要求，不存在沉陷穩(wěn)定問題，所以壩基清基平均厚度為0.50m，清除壩基表部分布不連續(xù)的砂壤土、中砂和壤土層以及植土、樹根、人工堆土等，壩基坐落在砂卵礫石上。河床內(nèi)人工堆積土層和樁號0+278m0+303m、樁號0+564m0+839.5m段卵礫石層，厚度為25m，由于裸露，表部松動，存在不均勻沉陷問

36、題，在挖除上部部分卵礫石后，采取振密措施后，作為土壩壩基，振密厚度為1.0m左右。心墻基礎坐在基巖上，下設砼蓋板厚1.0m。 2） 斷層處理 壩基風化厚度較薄，構(gòu)造斷層中等發(fā)育，斷層規(guī)模較小，采用深挖斷層回填混凝土塞的方法處理，開挖深度等于斷層寬度，心墻底板局部加寬，即將底板向上游加寬2倍斷層寬度。 3） 防滲帷幕 根據(jù)樞紐布置和地質(zhì)條件，為有效控制壩基滲流，降低壩基揚壓力，減少壩基及壩肩繞壩滲漏，增強基巖和壩肩的滲透穩(wěn)定性，對壩基和壩肩進行帷幕防滲處理，設計標準為：帷幕透水率為3.0Lu。帷幕上設砼蓋板，寬度為12.0m，厚度為1.0m，基礎坐落在弱風化巖石上，強度滿足要求。依據(jù)本工程的實際

37、地質(zhì)情況，壩基和壩肩基巖設一排帷幕灌漿，帷幕灌漿孔距2.5m，帷幕灌漿深度按提供的地質(zhì)剖面確定，一般深度為8.012.0m。灌漿材料以水泥漿為主。 4） 壩肩處理 左壩肩為二級基座階地前緣，上部為碎石含粘性土，下伏強風化巖體，存在繞壩滲漏問題，本次設計結(jié)合溢洪道邊墻的開挖和回填對左壩肩進行封閉，采用高壓旋噴灌漿方案，灌漿設計為兩排孔，孔距1.0m，排距1.0m，灌漿頂高程為119.21m（校核洪水位），底部伸入強風化巖石0.5m。旋噴灌漿的處理范圍為樁號壩0+036.60m壩0-078.00m，長度為114.60m。在高壓旋噴板強下進行帷幕灌漿處理，并與壩基帷幕連接成一整體，壩基帷幕灌漿范圍為

38、0-078.00m0+913.93m。 右壩肩基礎表層為碎石含粘性土層，松散，不宜做壩基，基巖為花崗閃長巖，壩肩無大的不利結(jié)構(gòu)面和不利組合巖體，自然邊坡基本穩(wěn)定，存在繞壩滲漏問題，清除表層松散土層，將壩基座在強風化巖上，對斷層進行深挖回填砼塞，基巖做砼蓋板，進行帷幕灌漿處理，并與壩基帷幕連接成一整體。壩頂高程以上進行開挖削坡處理，削坡的坡度為1：0.50。5.3.1.4 設計計算 (1) 壩頂高程計算 根據(jù)碾壓式土石壩設計規(guī)范（SL274-2001）的規(guī)定以及本次調(diào)洪成果對壩頂高程進行了計算。 采用的風速、吹程： 根據(jù)吉林省琿春市測站的氣象資料，經(jīng)統(tǒng)計分析，采用的風速及相應的吹程見表5.3.1

39、。風速、吹程統(tǒng)計表表5.3.1計算情況計算風速吹程單 位m/sm正常蓄水位29.754620P=1%設計洪水位26.254630P=0.05%校核洪水位15.004640計算公式：風浪要素計算方法采用莆田試驗站公式進行計算，計算公式為：式中： hm平均波高，m； Tm平均波周期，s； v計算風速，m/s； D風區(qū)長度，m； Hm水域平均水深，m； 平均波長按下式進行計算，計算公式為： Lm平均波長，m； H壩迎水面前水深，m。 平均波浪爬高計算公式為：式中： Rm平均波浪爬高，m； m迎水面壩坡系數(shù)，m=2.50； K斜坡的糙率滲透性系數(shù)，K=0.80； Kw經(jīng)驗系數(shù)。 計算情況：校核洪水位、

40、設計洪水位和正常蓄水位情況下的壩頂高程計算。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定，壩頂高程為水庫靜水位與超高之和，超高由下式計算： y壩頂超高，m； R波浪在壩坡上的最大爬高，m； e最大風壅水面高度，m； A安全加高，m；2級建筑物：正常運用情況：A=1.0m 非常運用情況：A=0.5m； K綜合摩阻系數(shù)，取K=3.610-6； 計算風速與壩軸線法線的夾角。 計算結(jié)果見表5.3.2壩頂高程計算成果表表5.3.2項 目正常蓄水位設計洪水位（P=1%）校核洪水位（P=0.05%）水庫水位109115.94119.21風浪爬高3.622.780.91安全加高1.01.00.5風浪壅高0.020.010.01各水位計算下

41、的壩頂高程113.64119.73121.63防滲體頂高程118.90壩頂高程120.50防浪墻頂高程121.70 (2) 壩坡穩(wěn)定計算 計算斷面：計算斷面選取斷面0+285.0m和0+400m進行計算。根據(jù)規(guī)范對土石壩在正常運用情況和非常運用情況的壩坡穩(wěn)定進行了計算分析，計算采用土石壩邊坡穩(wěn)定分析程序進行計算，穩(wěn)定滲流期采用有效應力法，施工期和庫水位驟降期采用有效應力法和總應力法，以較小的安全系數(shù)為準，設計采用的指標見表5.1.35。經(jīng)抗滑穩(wěn)定計算，結(jié)果滿足規(guī)范要求。計算結(jié)果見表5.3.3、5.3.4，其靜力計算最危險滑裂面的位置見圖一、圖二。土石壩抗滑穩(wěn)定計算成果表表5.3.3樁 號壩 坡

42、計算情況安全系數(shù)規(guī)范允許值0+285上游坡圓弧滑裂面（瑞典圓弧法）正常蓄水位1.5081.242最不利水位1.5541.15設計洪水位1.4721.15施工期1.6271.242水位驟降1.4841.15下游坡設計洪水位1.3821.150+400上游坡圓弧滑裂面（瑞典圓弧法）正常蓄水位1.5081.242最不利水位1.6081.15設計洪水位1.4731.15施工期1.6271.242水位驟降1.5731.15下游坡設計洪水位1.3971.15土石壩抗滑穩(wěn)定計算成果表表5.3.4樁 號壩 坡計算情況安全系數(shù)規(guī)范允許值0+285上游坡圓弧滑裂面（畢肖普法）正常蓄水位1.521.35最不利水位1

43、.631.25設計洪水位1.4841.25施工期1.651.35水位驟降1.5121.25下游坡設計洪水位1.4581.250+400上游坡圓弧滑裂面（畢肖普法）正常蓄水位1.531.35最不利水位1.691.25設計洪水位1.4891.25施工期1.6531.35水位驟降1.601.25下游坡設計洪水位1.4621.25 (3) 滲透穩(wěn)定及滲漏量計算 本次滲透穩(wěn)定及滲漏量計算采用了兩種計算方法進行，分別采用經(jīng)驗公式解析法和平面二維有限元數(shù)值分析法進行計算。 1）經(jīng)驗公式解析法 壩體和壩基滲流計算，忽略上游砂礫石壩殼的水頭損失，將滲透系數(shù)為K1的三角形土料化引為滲透系數(shù)為K0的心墻土料，將壩基

44、滲透系數(shù)為K3的卵礫石層化引為滲透系數(shù)為K1的下游壩殼料。通過壩體及壩基的滲漏量計算公式如下：式中： q1通過粘土心墻和截水槽單寬滲流量，m3/s； q2通過下游壩殼的單寬滲流量，m3/s； q3通過下游壩基的單寬滲流量，m3/s； q4通過防滲帷幕下基巖的單寬滲流量，m3/s； 第一類橢圓積分模數(shù)； H1壩上游水頭，m； H2壩下游水頭，m； h2防滲體后水頭，m； S防滲心墻滲徑，m； Les粘土截水槽計算滲徑，m； L下游壩殼滲徑，m； k1下游壩殼的滲透系數(shù)，m/s； k0粘土心墻和截水槽滲透系數(shù)，k0=0.5810-9m/s； k2下游巖基的滲透系數(shù)，m/s； 經(jīng)計算，壩體及壩基的年

45、滲漏量為1.1106m3，占水庫多年平均年徑流量10.53108m3的0.104%。心墻的滲透比降為0.87，心墻與砼蓋板的接觸比降為1.32.08，砼蓋板與帷幕的接觸比降為0.203，壩體下游的滲透比降為0.003，均小于其允許值，所以壩體的滲透穩(wěn)定是安全的。 2）平面二維有限元數(shù)值分析法 此外，設計亦采用有限元法進行了分析計算，壩體及壩基流網(wǎng)圖、水平方向水頭梯度計算值及各點比降計算值見圖3、圖4、圖5。圖3 流網(wǎng)圖圖4 水平方向水頭梯度計算值圖5 各點比降計算值 經(jīng)有限元分析計算，壩體及壩基的年滲漏量為0.65106m3，占水庫多年平均年徑流量10.53108m3的0.06%。心墻的最大滲

46、透比降為1.76，心墻與砼蓋板的最大接觸比降為1.52，砼蓋板與帷幕的最大接觸比降為0.44，壩體下游的滲透比降為0.01，均小于其允許值，所以壩體的滲透穩(wěn)定是安全的。 (4) 上游干砌石護坡厚度計算 最大局部浪壓力作用下的干砌石護坡直徑計算公式為： 由于Lm/hp=15.7715，所以護坡厚度計算公式為：式中： D石塊的換算球形直徑，m； D50石塊的平均粒徑，m； t護坡厚度，m； Kt隨坡率變化的系數(shù)，取Kt=1.30； k塊石密度，取2.5t/m3； w水密度，取1.0t/m3； hp累計頻率為5%的波高，m。 經(jīng)計算，干砌石護坡厚度由浪壓力控制，計算的護坡厚度為0.426m，本次設計

47、采用的干砌石護坡厚度為0.45m。 (5) 壩體沉降量計算 壩體和壩基的竣工沉降量和最終沉降量計算采用分層總和法，平均分層厚度為5.0m，共選擇3個計算斷面，分別為樁號壩0+285.0m、壩0+600.0m和壩0+790.0m，心墻沉降量的計算公式為：式中： Si竣工時和最終的壩體和壩基總沉降量，m； ei0第i層的起始孔隙比； eit第i層相應于竣工時或最終的豎向有效應力作用下的孔隙比； hi第i層土層的厚度，m； n土層分層數(shù)。 壩體的沉降量計算公式為：式中： S壩體或壩基的最終沉降量，m； pi第i計算土層由壩體荷載產(chǎn)生的豎向應力； Ei第i計算土層的變形模量。 經(jīng)計算，壩體和壩基的竣工時沉降量及最終沉降量見表5.3.5。壩體及壩基沉降量計算成果表表5.3.5項 目單位0+2850+6000+790壩體竣工時沉降量m1.811.721.79壩體最終沉降量m2.212.12.175.3.2 泄水建筑物結(jié)構(gòu)設計根據(jù)本工程實際的地質(zhì)地形條件和樞紐總布置情況，本工程泄水建筑物型式為岸邊式溢洪道，位于樁號壩0+057.60m壩0+130.40m，由引渠段、閘段、陡槽段挑流段和尾渠段組成。 5.3.2.1 溢洪道結(jié)構(gòu)設計樁號溢0-093.00m溢0-028.00m為引渠段，長度為65.0m，為一漸變斷面，平坡彎道，底高程為97.50m，兩側(cè)擋土墻為鋼筋砼衡重式擋土墻，頂寬為0.