三更擋泄水建筑物設(shè)計(jì)

PAGE本科畢業(yè)論文題目三更擋泄水建筑物設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)水利水電工程畢業(yè)屆別姓名指導(dǎo)教師職稱目錄TOC\o"1-2"\h\z\t"標(biāo)題3,3,3,3"摘要 1關(guān)鍵詞 1Abstract 1Keywords 1前言 21.基本資料 11.1地域概況 11.2氣象、水文 11.3泥沙 11.4工程地質(zhì) 31.4.1壩址工程地質(zhì) 31.4.2引水線路工程地質(zhì) 51.5動(dòng)能指標(biāo) 52.建筑物級(jí)別及壩型選擇 62.1水利水電工程分等和水工建筑物分級(jí) 62.2壩軸線的選擇 62.3壩型選擇 82.3.1綜述 82.3.2壩型選擇方案 83樞紐布置 93.1綜述 93.2樞紐布置應(yīng)遵循下原則 113.3各類建筑物樞紐布置的要求 113.3.1擋水壩 113.3.2泄沖閘 113.3.3進(jìn)水口 114.非溢流壩設(shè)計(jì) 124.1剖面設(shè)計(jì) 124.1.1壩頂高程的確定 124.1.2壩頂寬度 144.1.3壩面坡度 144.1.4壩底寬度 144.1.5基礎(chǔ)灌漿廊道尺寸擬定 144.1.6壩基防滲與排水設(shè)施擬定 154.2抗滑穩(wěn)定及壩體應(yīng)力分析 154.2.1荷載計(jì)算及其組合 154.2.2荷載組合及計(jì)算 165泄沖閘設(shè)計(jì) 195.1閘室的結(jié)構(gòu)型式及空口尺寸的確定 195.1.1閘室的結(jié)構(gòu)型式及高程確定 195.1.2擬定閘孔尺寸及閘墩厚度 195.1.3校核泄洪能力 235.2消能防沖設(shè)計(jì) 235.2.1消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況 235.2.2消力池尺寸確定及構(gòu)造 255.2.3海漫設(shè)計(jì) 275.2.4防沖槽設(shè)計(jì) 285.3水閘防滲及排水設(shè)計(jì) 305.3.1閘底輪廓布置 305.4防滲和排水設(shè)計(jì)及滲透壓力計(jì)算 315.4.1滲流計(jì)算的目的 315.4.2計(jì)算方法 315.4.3計(jì)算滲透壓力 315.5排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造 345.5.1.排水設(shè)備的作用 345.5.2.排水設(shè)備的設(shè)計(jì) 345.5.3.止水設(shè)計(jì) 355.6閘室 355.6.1閘室的布置 355.7閘室穩(wěn)定計(jì)算 375.7.1荷載及其組合 375.7.2地基應(yīng)力驗(yàn)算 395.7.3閘室穩(wěn)定驗(yàn)算 40參考文獻(xiàn) 41致謝 42附圖1重力壩剖面及細(xì)部圖 43附圖2水閘縱剖及其它構(gòu)造圖 44附圖3樞紐布置平面圖 45附圖4樞紐下游立視圖 46附圖5三更水里樞紐平面布置圖 47PAGE1 玉榮三更擋泄水建筑物設(shè)計(jì)PAGE42三更擋泄水建筑物設(shè)計(jì)摘要：本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為四川省康定縣孔玉鄉(xiāng)境內(nèi)三更水利樞紐，壩型選擇為混凝土重力壩。整座重力壩共分3個(gè)壩段，主要有兩個(gè)非溢流擋水壩段、水閘段。其中非溢流擋水壩段每壩段寬9米，分布于大壩兩端；水閘段寬10米，布置在靠近右岸的主河床上。擋水壩段最大斷面的底面高程為3215米，壩頂高程為3227.82米，防浪墻高1.2米，最大壩高為12.82m，壩頂寬3米。水閘的閘底板高程為3219.8m。本設(shè)計(jì)為單孔平板閘門，閘門凈寬為3米，閘墩寬度為1.2米。本次設(shè)計(jì)采用底流消能，消力池長21米，深1.5米，為降低底板下部滲透壓力，在水平底板的后半部設(shè)排水孔，孔下鋪反濾層，排水孔徑10cm，間距2m，呈梅花形布置。海漫長總長33米。關(guān)鍵詞：重力壩剖面穩(wěn)定水閘WatchdischargewaterretainingstructuredesignsangengAbstract:thedesigncontentforsichuanKangDingXiankungyutownshipdomesticmidnightwaterconservancyhub,damtypeselectionforconcretegravitydam.Entiredividedinto3gravitydam,havetwomainnotoverflowblockdamsection,sluicessection.Amongthemtheoverflowblockdamsection9metersperno.Sluicessection10meterswide,decorateintherightonriverneartheLord,seelayoutdownstreamsetview.Blockdamsectionbiggestcross-sectionoftheunderside3215elevationisgoverned3227.82elevationisrice,rice,wavescreens1.2meterstall,mostdam12.82m.Minimum3meterswide.Thedamagestothebrakebottomelevationis3219.8m.Thisdesignforsingle-archflatgate,gatefor3meters,banisterscanmeetthefloodgatepillarwidthis1.2meters.ThisdesignUSEStheenergyflow,21meterslong,deepstilling1.5meters,madestillingtoreducethicknessinthelowerinfiltrationpressure,bottomofupperlevelafteraosculum,holeagainstfilterlayer,drainagemaggots10cm,spanof2mdiameter,aplumflowerformlayout.Thesealevel33meterslongpresidents.Keywords:gravitydamsectionstablelocks前言專業(yè)技術(shù)問題的能力及培養(yǎng)自學(xué)能力；以及培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算，編寫說明和繪圖能力，每位學(xué)生自主選擇與自己所學(xué)專業(yè)相關(guān)的課題進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此次設(shè)計(jì)中主要是進(jìn)行對(duì)水庫樞紐的設(shè)計(jì)。工程是單一的防洪、灌溉工程。在設(shè)計(jì)初始階段，首先進(jìn)行對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)、意義和要求的了解。在進(jìn)行方案比較時(shí)，既做出了全面客觀的決定，又防止了主次不分、猶豫不決。最終經(jīng)反復(fù)研究，設(shè)計(jì)出了一套可行的方案，雖然該方案不一定是最優(yōu)方案。由于設(shè)計(jì)的時(shí)間短、任務(wù)緊，故本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不可能像真正地設(shè)計(jì)那樣做，難免會(huì)出現(xiàn)考慮不周的地方，敬請(qǐng)各位老師指正。為了把學(xué)生在專業(yè)主要課程內(nèi)容所獲得的知識(shí)加以系統(tǒng)化、鞏固、擴(kuò)大、深入；并且培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決本本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，一定要感謝我的指導(dǎo)教師，薛媛薛老師。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，薛老師給我提出了啟發(fā)性的問題，指出了工作的方法和建議，而且她在百忙之中總是抽空給我答疑解惑，督促我認(rèn)真完成了該設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：基本資料、建筑物級(jí)別及壩型的選擇、樞紐布置、非溢流壩設(shè)計(jì)、泄沖閘水力計(jì)算等。編者2012年5月1基本資料1.1地域概況三更水電站位于四川省康定縣孔玉鄉(xiāng)境內(nèi)三更溝中游，B溝流域河道水流湍急，急灘跌水隨處可見，水力資源較為豐富三更溝屬于B河右側(cè)的一級(jí)小支流，廠址位于三更溝與B溝交匯的兩河口上游900m處，首部樞紐位于廠址以上4.2km的河段上。三更水電站設(shè)計(jì)引用流量1.92m3/s，額定水頭500m，裝機(jī)容量2×4MW。1.2氣象、水文三更溝屬于巴郎溝流域，屬高原溫帶川西山地氣候，主要特點(diǎn)是氣溫低、冬季長、日照豐富、干濕季分明，影響流域降水的主要系統(tǒng)是西太平洋副熱帶高壓。工程區(qū)多年平均氣溫7.1℃，極端最高氣溫和極端最低氣溫分別為28.9℃和-14.7℃，多年平均年降水量為815.7mm，歷年一日最大降水量49.4mm，多年平均蒸發(fā)量1285.5mm（20cm口徑蒸發(fā)皿觀測(cè)值），多年平均相對(duì)濕度73%。多年平均風(fēng)速為3.1m/s，最大風(fēng)速為20.0m/s（相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镋）。多年平均霜日數(shù)為84.9天，最大積雪深度為24cm。壩址多年平均徑流深995mm，多年平均流量1.55m3/s，取水口以上集雨面積49.2km2。表1-1三更溝電站設(shè)計(jì)洪水成果表位置集雨面積(km2)各頻率設(shè)計(jì)值Qp(m3/s)p=0.1%p=0.2%p=0.33%p=0.5%p=1.0%p=2%p=3.3%p=5%p=10%p=20%p=50%壩址49.263.358.354.651.546.441.337.534.429.324.017.1廠址61.073.067.363.059.453.647.643.339.833.827.719.71.3泥沙三更電站壩址處年侵蝕模數(shù)為：63.01t/km2多年平均懸移質(zhì)輸沙量為：0.31萬t懸移質(zhì)多年平均含沙量為：0.063kg/m3汛期（6～9月）懸移質(zhì)平均含沙量為：0.070kg/m3表1-2三更溝電站年最大24、72小時(shí)洪量頻率計(jì)算成果表時(shí)段各頻率設(shè)計(jì)值(108m3)p=0.1%p=0.2%p=0.5%p=1%p=2%p=3.3%24小時(shí)0.0170.0150.0140.0120.0110.01072小時(shí)0.0420.0390.0350.0320.0290.026表1-3三更溝電站閘址分期洪水成果表時(shí)段各頻率設(shè)計(jì)值Qp(m3/s)p=3.33%p=5%p=10%p=20%p=50%1月1.061.020.940.860.732月0.850.820.770.710.613月0.960.900.810.710.574月1.401.321.171.010.775月9.388.607.125.683.596月-9月37.534.429.32417.110月9.809.107.976.684.7711月2.392.262.031.771.3612月1.491.421.301.170.94表1-4三更溝電站廠址分期洪水成果表時(shí)段各頻率設(shè)計(jì)值Qp(m3/s)p=3.33%p=5%p=10%p=20%p=50%1月1.321.261.171.070.902月1.051.010.950.880.763月1.181.121.000.880.714月1.731.631.451.250.965月11.1410.228.466.744.266月-9月43.339.833.827.719.710月11.6410.809.467.945.6611月2.962.802.512.201.6912月1.841.761.611.451.171.4工程地質(zhì)工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，相對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度?；鶐r物理力學(xué)指標(biāo)如下飽和抗壓強(qiáng)度：15～25；抗剪指標(biāo)：f砼/巖=0.6～0.62；抗剪斷指標(biāo)：f′砼/巖=0.7～0.8，c′=0.70。三更溝水電站區(qū)內(nèi)地貌以川西高原山地為主，河谷深切狹窄，兩岸高竣陡峭，谷嶺高差較大。壩址區(qū)、廠區(qū)地質(zhì)物理力學(xué)參數(shù)建議值見表所示。表1-5工程區(qū)覆蓋層物理力學(xué)性建議值表地層代號(hào)地層巖性物理性指標(biāo)承載及變形指標(biāo)抗剪強(qiáng)度滲透及滲透變形指標(biāo)坡比干密度ρdg/cm3密度干密度允許承載力變形摸量凝聚力內(nèi)摩擦角允許比降密度ρρd〔R〕E0CφJ(rèn)ρg/cm3g/cm3MPaMPaMPa°—g/cm3col+dlQ4塊碎石土2.00～2.101.80～2.000.25～0.3025～30025～28塊碎石土2.00～2.101.80～2.00alQ4砂礫（卵）石2.10～2.252.00～2.150.35～0.4030～35030～35砂礫（卵）石2.10～2.252.00～2.151.4.1壩址工程地質(zhì)推薦壩址地處三更溝的中上游，位于山海子支溝口上游25～75m河段，河溝地面高程3219～3225m，該段河床比降較小，水流相對(duì)平緩。本階段在壩址區(qū)河段內(nèi)進(jìn)行了壩線的比選工作，最終確定現(xiàn)壩線為最優(yōu)壩線。若現(xiàn)壩線上移，溝谷變的較開闊；若壩線下移，將丟失水頭壩址區(qū)河段溝谷為早期洪沖積層下切形成的狹窄溝谷，左岸地形坡度15～20°，右岸為45～50°屬不對(duì)稱型“V”形谷，河床水面寬5～8m，水深0.5～1.2m。壩址區(qū)均為第四系洪沖積層與崩坡積層覆蓋，其中洪沖積層厚50～55m，為中粗砂礫(卵)石夾孤塊石、漂石，中粗砂礫(卵)石成份主要為灰?guī)r、玄武巖，礫徑一般1～3cm，含量40～50%，漂石直徑0.4～0.8m，局部孤塊石直徑1.2～3.5m，含量5～10%，該層除表部4～5m結(jié)構(gòu)較松散，以下中等密實(shí)。崩坡積(Qcol-dl)厚35～50m，為塊碎石夾粉質(zhì)壤土。下伏基巖為二迭系下統(tǒng)第3段(P13)淺灰～灰色含泥砂質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r夾蝕變玄武巖、炭硅質(zhì)板巖，和第4段(P14)中～厚層結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾炭質(zhì)板巖。壩址區(qū)附近植被茂盛，無沖溝切割，地形完整，坡體穩(wěn)定，無崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用存在。1.4.2引水線路工程地質(zhì)明渠與前池基本沿3223m等高線布置，該段地形為三更左岸斜坡，地面坡度35～45°，壓力管道順溝鋪設(shè)，總體傾斜度為7～8°，所經(jīng)地貌單元主要為溝谷內(nèi)側(cè)山坡坡腳、河漫灘。沿線基巖出露在兩岸岸坡較高處，主要為二迭系下統(tǒng)第3段(P13)淺灰～灰色含泥砂質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r夾蝕變玄武巖、炭硅質(zhì)板巖，和第4段(P14)中～厚層結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾炭質(zhì)板巖。線路地基主要為崩坡積為塊碎石夾粉質(zhì)壤土及洪沖積中粗砂礫(卵)石夾孤塊石、漂石。線路經(jīng)過地段地形較為完整，植被茂盛，無大的沖溝切割，但局部地段存在岸坡巖土體的淺部滑移和垮塌現(xiàn)象。線路區(qū)的地下水為第四系松散堆積物孔隙水，受大氣降水補(bǔ)給，向河床排泄。沿線地下水埋藏較淺，對(duì)普通混凝土無腐蝕性。壓力管道所經(jīng)地貌單元主要為溝谷內(nèi)側(cè)山坡坡腳、河漫灘。各鎮(zhèn)支墩地基主要為崩坡積塊碎石夾粉質(zhì)壤土，這些土體地面以下3m中等密實(shí)，承載力和變形指標(biāo)可滿足設(shè)計(jì)要求，但存在側(cè)向邊坡穩(wěn)定和地下水豐富等問題，建議施工過程中加強(qiáng)基坑臨時(shí)支護(hù)和排水措施，另外，為避免岸坡巖土體崩塌掉塊危及管道安全，建議采用埋管處理，管頂埋深大于2m。1.5動(dòng)能指標(biāo)正常蓄水位3224.03m電站裝機(jī)容量（臺(tái)數(shù)×單機(jī)容量）2×4MW發(fā)電引用流量1.92m3/s最大水頭507.07m最小水頭500.05m額定水頭500m保證出力(有調(diào)節(jié))2.161MW年利用小時(shí)數(shù)5338h圖1-1三更電站廠房水位流量曲線圖1-2三更電站壩址水位流量曲線2建筑物級(jí)別及壩型選擇壩址、壩型選擇和樞紐布置是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，三者相互聯(lián)系。在選擇壩址/壩型和樞紐布置時(shí)，不僅要研究樞紐附近的自然條件,而且需要考慮樞紐的施工條件，運(yùn)行條件，綜合效益，投資指標(biāo)以及遠(yuǎn)景規(guī)劃等，這是水利樞紐設(shè)計(jì)中貫穿在各個(gè)階段的一個(gè)十分重要的問題。不同的壩址適用于不同的壩型和樞紐布置，所以選擇壩址、壩型要同時(shí)做出樞紐布置。針對(duì)不同壩址做出不同壩型的各種樞紐布置方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后選定較為理想的壩軸線位置及相應(yīng)的壩型和樞紐布置。2.1水利水電工程分等和水工建筑物分級(jí)由裝機(jī)容量為8MW查水利水電工程分等指標(biāo)得，此工程等別為Ⅴ級(jí)，工程規(guī)模為?。?）型。水工建筑物的結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅲ級(jí)，永久性重要建筑物為3級(jí)，按規(guī)范要求，采用30年一遇洪水設(shè)計(jì)，100年一遇洪水校核。查相應(yīng)的水位流量曲線得上游設(shè)計(jì)洪水位為3225.68m，校核洪水位3226m。下游設(shè)計(jì)洪水位為3221.61m，校核洪水位3221.77m。2.2壩軸線的選擇壩址和軸線的選擇是根據(jù)地形、地質(zhì)、河流走勢(shì)等條件綜合考慮決定的。就地形而言，壩址一般以選在狹窄河谷處，節(jié)省工程量；但對(duì)于一個(gè)具體的樞紐來說，必須從各個(gè)方面綜合考慮：是否便于布置泄洪、發(fā)電建筑物，是否便于施工導(dǎo)流，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理等綜合衡量。壩址地質(zhì)條件是水利樞紐設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，對(duì)壩型的選擇和樞紐的布置起著決定性作用。壩址最好的地質(zhì)條件是強(qiáng)度高、透水性小、不易風(fēng)化、沒有構(gòu)造缺陷的巖基。但理想的天然地基很少，因而在選擇壩址時(shí)應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，針對(duì)不同的情況采取不同的地基處理方式，來滿足工程需要。亦可通過選擇不同的壩型或?qū)屋S線轉(zhuǎn)折以適應(yīng)地質(zhì)條件，同時(shí)應(yīng)考慮兩岸的地質(zhì)因素，使庫區(qū)及兩岸邊坡有足夠的穩(wěn)定性，以防止因蓄水而引起的滑坡現(xiàn)象。就河勢(shì)來說，壩址要選在河流順直段，靠近壩址上、下游河流如有急灣最不利，應(yīng)予避免；樞紐兩岸壩肩的山體要較雄厚，并盡可能離上下游兩岸的沖溝遠(yuǎn)一些；水庫周緣應(yīng)沒有難處理的缺口。由基本資料分析得，選擇的壩址地處三更溝的中上游，位于山海子支溝口上游25～75m河段，河溝地面高程3219～3225m，該段河床比降較小，水流相對(duì)平緩。本階段在壩址區(qū)河段內(nèi)進(jìn)行了壩線的比選工作，最終確定現(xiàn)壩線為最優(yōu)壩線。若現(xiàn)壩線上移，溝谷變的較開闊；若壩線下移，將丟失水頭壩址區(qū)河段溝谷為早期洪沖積層下切形成的狹窄溝谷，左岸地形坡度15～20°，右岸為45～50°屬不對(duì)稱型“V”形谷，河床水面寬5～8m，水深0.5～1.2m。壩址區(qū)均為第四系洪沖積層與崩坡積層覆蓋，其中洪沖積層厚50～55m，為中粗砂礫(卵)石夾孤塊石、漂石，中粗砂礫(卵)石成份主要為灰?guī)r、玄武巖，礫徑一般1～3cm，含量40～50%，漂石直徑0.4～0.8m，局部孤塊石直徑1.2～3.5m，含量5～10%，該層除表部4～5m結(jié)構(gòu)較松散，以下中等密實(shí)。崩坡積(Qcol-dl)厚35～50m，為塊碎石夾粉質(zhì)壤土。下伏基巖為二迭系下統(tǒng)第3段(P13)淺灰～灰色含泥砂質(zhì)結(jié)晶灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r夾蝕變玄武巖、炭硅質(zhì)板巖，和第4段(P14)中～厚層結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r夾炭質(zhì)板巖。壩址區(qū)附近植被茂盛，無沖溝切割，地形完整，坡體穩(wěn)定，無崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用存在。2.3壩型選擇2.3.1綜述壩型選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、地形條件，施工條件，建筑材料，綜合效益，宣泄洪水能力，以及抗震性等特點(diǎn)，通過定性分析，初步選擇兩種壩型進(jìn)行較詳細(xì)的技術(shù)比較，選取既滿足工程要求，又比較經(jīng)濟(jì)的壩型，經(jīng)濟(jì)比較只要求對(duì)壩體的砼方量及三材用量作粗略的計(jì)算和比較。以下分別就各種壩型進(jìn)行比較分析。2.3.2壩型選擇方案2.3.2.1土石壩土石壩又稱當(dāng)?shù)夭牧蠅危菤v史最為悠久的一種壩型。土石壩主要分為：均質(zhì)壩、心（斜）墻壩、土石混合（堆石壩）壩等。（1)土石壩優(yōu)點(diǎn)①可以就地、就近取材，節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運(yùn)輸量，幾乎任何土石料均可筑壩。②能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。任何不良的壩址地基，經(jīng)處理后均可筑壩。③大容量、多功能、高效率施工機(jī)械的發(fā)展，提高了土石壩的施工質(zhì)量，加快了進(jìn)度，降低了造價(jià)，促進(jìn)了高土石壩的發(fā)展。④由于巖土力學(xué)理論、試驗(yàn)手段和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，提高了大壩分析計(jì)算的水平，加快了設(shè)計(jì)進(jìn)度，進(jìn)一步保障了大壩設(shè)計(jì)的安全可靠性。⑤土石壩適應(yīng)地基變形，施工方便，而且我國擁有豐富的建壩經(jīng)驗(yàn)。土石壩與砼壩相比，其造價(jià)為砼壩的1/10，工程量為砼壩的4倍，由此可見土石壩經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于混凝土壩。（2)缺點(diǎn)由所給三更水電站基本資料可知，壩址區(qū)均為第四系洪沖積層與崩坡積層覆蓋，其中洪沖積層厚50～55m，為中粗砂礫(卵)石夾孤塊石、漂石，中粗砂礫(卵)石成份主要為灰?guī)r、玄武巖，且儲(chǔ)量足以建壩，各料場(chǎng)的物理性質(zhì)、試驗(yàn)指標(biāo)，基本滿足技術(shù)要求，可作為大壩混凝土骨料使用。從材料方面看可以建土石壩。但土石壩有它本身的特點(diǎn)，就是壩身不能過水，泄水建筑物需另設(shè)溢洪道。由本樞紐基本資料知，三更溝水電站區(qū)內(nèi)地貌以川西高原山地為主，河谷深切狹窄，兩岸高竣陡峭，谷嶺高差較大，沒有合適地形布置溢洪道，因此，從這方面看，不宜建土石壩。由于壩址附近無大量的粘性土及砂壤土料，只可供應(yīng)圍堰防滲材料之用。不能滿足土石壩所需的大量粘性土和砂壤土料，因此，從這方面考慮，此處建設(shè)土石壩條件不足。綜合上述優(yōu)缺點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)不采用土石壩，而采用混凝土壩。2.3.2.2混凝土壩如果選擇砼壩應(yīng)考慮采用拱壩還是重力壩，（1)拱壩優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：拱壩是高次超凈定空間整體結(jié)構(gòu)，壩體的穩(wěn)定性主要依靠兩岸拱端山體反力作用來維持，并不全靠壩體自重來維持。由于拱是一種主要承受軸向壓力的推力結(jié)構(gòu)，拱內(nèi)彎矩較小，應(yīng)力分布較均勻，有利于發(fā)揮材料的強(qiáng)度，從而壩體厚度可以減薄，節(jié)省工程量。拱壩的體積比同一高度的重力壩大約可節(jié)省1/3～2/3，從經(jīng)濟(jì)意義上講，拱壩是一種很優(yōu)越的壩型。且較好的超載能力可達(dá)設(shè)計(jì)荷載的5～11倍，具有很強(qiáng)的抗震能力。缺點(diǎn)：理想的拱壩地形應(yīng)是左右岸對(duì)稱，岸坡平順無突變，在平面上向下游收縮的峽谷段。而此壩址屬不對(duì)稱型“V”形谷，不適合建拱壩。綜合上述，本壩址處不適宜建混凝土拱壩。（2)重力壩重力壩壩身可以過水，對(duì)地形地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，樞紐泄洪問題容易解決，可以大型機(jī)械化施工，施工速度快，故本樞紐選擇重力壩壩型。重力壩又分為寬縫重力壩、空腹重力壩、實(shí)體重力壩。需對(duì)三種壩型進(jìn)行比較做出結(jié)論：（1）寬縫重力壩優(yōu)缺點(diǎn)：寬縫重力壩，壩體設(shè)置寬縫后，壩基的滲透水可自寬縫排出，減小了滲透壓力，但寬縫壩增加了模板用量，立模也較復(fù)雜，分期導(dǎo)流不便，而且由資料可知當(dāng)?shù)厝鼫蠈儆诎屠蓽狭饔?，屬高原溫帶川西山地氣候，主要特點(diǎn)是氣溫低、冬季長，對(duì)寬縫壩需要采取保溫措施，工程造價(jià)大大增加且不能大型機(jī)械化施工，工期較長，因此不宜選用寬縫重力壩。（2）空腹重力壩優(yōu)缺點(diǎn)：空腹壩與實(shí)體壩相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①由于空腹下部設(shè)底板，減小了壩底面上的揚(yáng)壓力，可節(jié)省壩體砼方量20%左右；②減小了壩基開挖量；③壩體前后腿嵌固于巖體內(nèi)，有利于壩體的抗滑穩(wěn)定；④前后腿應(yīng)力分布均勻，壩踵壓應(yīng)力較大；⑤便于砼散熱；⑥壩體施工可不設(shè)縱縫；⑦便于監(jiān)測(cè)和維修；⑧空腹內(nèi)可以布置水電站廠房。缺點(diǎn)有：①施工復(fù)雜；②鋼筋用量大；因此不適宜建空腹重力壩。（3）結(jié)論實(shí)體重力壩由于結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，樞紐泄洪問題容易解決，便于施工導(dǎo)流，可以大型機(jī)械化施工，施工方便且速度快，結(jié)構(gòu)作用明確，適合建高壩。基于以上各種壩型的比較分析，本水庫采用混凝土重力壩較為合理。3樞紐布置首先根據(jù)樞紐的任務(wù)及要求確定樞紐建筑物的組成，然后根據(jù)地質(zhì)、地形等條件，通過定性分析確定較合理的樞紐方案。水利樞紐布置的任務(wù)是合理地確定樞紐中各組成建筑物之間的相互位置。3.1綜述三更水利樞紐的主要任務(wù)是調(diào)節(jié)水量，兼顧防洪。包括擋水壩段和泄洪閘段；擋水壩段在河的兩岸，中間設(shè)置泄洪閘。根據(jù)樞紐功能需要，工程具有擋水壩段、泄洪閘段等建筑物。樞紐布置主要應(yīng)考慮：水閘段，擋水壩段的布置。3.2樞紐布置應(yīng)遵循下原則①壩址、壩段及其他主要建筑物的形式選擇和樞紐布置要做到施工方便，工期短，造價(jià)低。②樞布置應(yīng)當(dāng)滿足各個(gè)建筑物在布置上的要求，各建筑物之間能協(xié)調(diào)、無干擾地工作，保證其他任何工作條件下都能正常工作，滿足樞紐運(yùn)用管理的要求。③在滿足建筑物強(qiáng)度和穩(wěn)定的條件下，降低樞紐總造價(jià)和年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。④樞紐中各建筑物緊湊，盡量將同一工種的建筑物布置在一起，以減少聯(lián)結(jié)建筑。⑤盡可能使樞紐中的部分建筑早期投產(chǎn)，提前發(fā)揮效益。⑥樞紐的外觀應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，在可能條件下注意美觀。3.3各類建筑物樞紐布置的要求3.3.1擋水壩攔截水流，形成水庫，將其布置在河岸的兩邊。通常布置成直線，這樣壩軸線較短，壩身體積小，對(duì)建筑物的受力狀態(tài)有利，并便于與相鄰建筑物的聯(lián)結(jié)。3.3.2泄沖閘泄洪閘起泄洪作用，前緣應(yīng)正對(duì)上游來水的河流主流方向，下游出口方向最好與主河槽水流方向一致。本樞紐中，泄洪閘的尺寸大概如下：本次設(shè)計(jì)為單孔門，閘門凈寬為3m。閘墩厚取1.2m?？傞l段長為5.4m。3.3.3進(jìn)水口工程上常將開敞式進(jìn)水口布置在河道主流比較集中，河床穩(wěn)定，河岸堅(jiān)固的河段上，防止因主流左右擺動(dòng)影響取水，進(jìn)水口中心線與河道交角30°～45°。從防沙考慮，將進(jìn)水口設(shè)在河道凹岸。這樣布置可以利用河灣處的橫向環(huán)流，使進(jìn)水口引進(jìn)表層較清的水，而底沙則由底流帶向突岸。在選擇進(jìn)水口時(shí)，還應(yīng)避開上游有淺灘、急灘的地點(diǎn)，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀讛嚋喌咨澈托纬杀?。本次設(shè)計(jì)將進(jìn)水口設(shè)在壩體上游左岸。將擋水壩段設(shè)在左右兩岸，中間段設(shè)置泄水閘。具體布置如圖3-1所示。圖3-1樞紐布置圖圖3-1樞紐布置圖4非溢流壩設(shè)計(jì)4.1剖面設(shè)計(jì)4.1.1壩頂高程的確定波浪要素按官廳水庫公式計(jì)算為計(jì)算風(fēng)速，。設(shè)計(jì)洪水位時(shí)宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速的1.5-2.0倍；校核洪水位時(shí)宜用相應(yīng)洪水期多年平均最大風(fēng)速，；-吹程，Km;-波長，m;-累計(jì)頻率為波高，m;-波浪中心線高于靜水面的高度，m;-壩前水深，m;取較大值表4-1防浪墻高程計(jì)算表基本情況水位高程防浪墻高程設(shè)計(jì)洪水位3225.683031.6815.752.080.860.43.343229.02校核洪水位32263.130.101.650.120.030.30.453226.45為保證大壩的安全運(yùn)行，應(yīng)該選用其中的較大值▽壩頂3229.02m，當(dāng)壩頂設(shè)置有與壩體連成整體的防浪墻（取1.2m）時(shí)，可降低壩頂?shù)母叱?，所以取壩頂高程為?227.82m。建基面最低開挖高程為▽3215m，則最大壩高為12.82m，屬于低壩。4.1.2壩頂寬度考慮交通要求，壩頂寬度取3m。4.1.3壩面坡度上游壩坡宜采用n＝0-0.2，取n＝0；，下游壩坡宜采用m＝0.6-0.8，取m＝0.7。4.1.4壩底寬度由上、下游的高程、坡度、壩頂寬度等幾何關(guān)系可以求得壩底寬度為9.00m。4.1.5基礎(chǔ)灌漿廊道尺寸擬定基礎(chǔ)灌漿廊道的斷面尺寸，應(yīng)根據(jù)澆灌機(jī)具尺寸即工作要求確定，為了保證完成其功能且可以自由通行的尺寸，本次設(shè)計(jì)基礎(chǔ)灌漿廊道斷面取2.0×1.6m，形狀采用城門洞型。廊道的上游壁離上游側(cè)面的距離應(yīng)滿足防滲要求，在壩踵附近距上游壩面0.05～0.1倍作用水頭，本次設(shè)計(jì)取2m，為滿足壓力灌漿，基礎(chǔ)灌漿廊道距基底為2m。擋水壩段剖面擬定如圖4-1所示：圖4－1擋水壩段剖面圖4.1.6壩基防滲與排水設(shè)施擬定由于防滲的需要，壩基面須設(shè)置防滲帷幕，其中心線在壩基面處距離壩踵分別為2m。4.2抗滑穩(wěn)定及壩體應(yīng)力分析4.2.1荷載計(jì)算及其組合荷載組合可分為基本組合與特殊組合兩類?；窘M合屬于設(shè)計(jì)情況或正常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載組成。特殊組合屬校核情況或非常情況，由同時(shí)出現(xiàn)的基本荷載和一種或幾種特殊荷載組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從這兩類組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的組合情況進(jìn)行計(jì)算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。4.2.1.1設(shè)計(jì)洪水位情況①壩體自重②水平水壓力③垂直水壓力下游垂直水壓力：④揚(yáng)壓力排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)：⑤浪壓力由前面計(jì)算的波長防洪高水位時(shí)風(fēng)速采用50年一遇的最大風(fēng)速，即：,。各波浪要素計(jì)算如下：圖4－2揚(yáng)壓力計(jì)算簡圖壩前水深:又因?yàn)樵O(shè)計(jì)洪水位情況下，半個(gè)波長則浪壓力按深水波計(jì)算：⑥泥沙壓力式中：——泥沙的浮重度；——泥沙的淤積厚度；——泥沙的內(nèi)摩擦角。4.2.1.2校核洪位情況①壩體自重②水平水壓力③垂直水壓力下游垂直水壓力：④排水處揚(yáng)壓力折減系數(shù)：⑤浪壓力由前面計(jì)算的波長防洪高水位時(shí)風(fēng)速采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值，即：,。各波浪要素計(jì)算如下：壩前水深:又因?yàn)樵O(shè)計(jì)混水位情況下，半個(gè)波長則浪壓力按深水波計(jì)算：⑥泥沙壓力水平泥沙壓力：式中：——泥沙的浮重度；——泥沙的淤積厚度；——泥沙的內(nèi)摩擦角。4.2.2荷載組合及計(jì)算選取兩種荷載組合進(jìn)行計(jì)算，分別為基本組合對(duì)應(yīng)的是設(shè)計(jì)洪水位、偶然組合對(duì)應(yīng)的是校核洪水位。荷載計(jì)算表如見表4-2,4-3。由于壩體混凝土與巖基接觸良好，所以采用單一系數(shù)法。①設(shè)計(jì)洪水位情況抗剪斷公式圖4－3揚(yáng)壓力計(jì)算簡圖=>3.0②核洪水位情況=>2.5滿足要求關(guān)于安全系數(shù)，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，不分工程級(jí)別，基本荷載組合時(shí)，采用3.0；特殊荷載組合（1），采用2.5；特殊荷載組合（2），不小于2.3。4.2.2.1邊緣應(yīng)力的計(jì)算在一般情況下，壩體的最大和最小應(yīng)力都出現(xiàn)在壩面，所以，所以在重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，首先應(yīng)校核壩體邊緣應(yīng)力是否滿足強(qiáng)度要求。4.2.2.2設(shè)計(jì)洪水位情況=>0>-100滿足要求4.2.2.3校核洪水情況=>0>-100滿足要求表4-2設(shè)計(jì)洪水位情況下荷載計(jì)算表（力的單位：kN，力矩的單位：kN·m）作用值作用力臂力矩值水平力垂直力荷載→←↓↑↙↘壩體自重W1967.383．53385.83W2996.570.5498.29水壓力（水平）Pwh1570.3153.62030.3Pwh2124.521.65205.46水壓力（垂直）PwV10000PwV2153.022.96452.94浪壓力PL1115.764.5520.92PL2109.874.5494.42泥沙壓力PsH1052224.06PsV107.654.7505.9滲透壓力U1361.031.93696.79U2370.222.61966.27小計(jì)791.075234.32224．62731.25189.97表4-3校核洪水位情況下荷載計(jì)算表（力的單位：kN，力矩的單位：kN·m）作用值作用力臂力矩值水平力垂直力荷載→←↓↑↙↘壩體自重W1967.383.53385.83W2996.570.5498.29水壓力（水平）Pwh16053.672218.3Pwh2130.621.69220.75.75水壓力（垂直）PwV1000PwV2187.91556.21浪壓力PL10.6194.52.78PL20.6144.52.76泥沙壓力PsH112.032224.06PsV107.654.7505.96滲透壓力U1361.032.57938.64U2370.222.1795.44小計(jì)717.65131.2342259.51731.2528.445泄沖閘設(shè)計(jì)5.1閘室的結(jié)構(gòu)型式及空口尺寸的確定5.1.1閘室的結(jié)構(gòu)型式及高程確定本工程的主要任務(wù)是攔河截水,以利灌溉。由于是建于狹窄溝谷的泄水閘，應(yīng)具有較大的超泄能力，并利于排除漂浮物，因此采用不設(shè)胸墻的開敞式水閘。閘底板可定在▽3219.8m，根據(jù)規(guī)定及已建工程的經(jīng)驗(yàn)，一般取閘地板高程較河底低0.20m。5.1.2擬定閘孔尺寸及閘墩厚度由于已知上、下游水位，可推算上游水頭及下游水深表5—1上游水頭計(jì)算流量Q（m3/s）下游水深hs(m)上游水深H0（m）過水?dāng)嗝娣e（m2）行近流速V0（m3/s）=Q/AV02/2g上游水頭H0設(shè)計(jì)35.585．785.88137.310.270.0045.88校核49.586.056.21470.350.0066.3注：考慮壅高10～15cm閘門全開泄洪時(shí)，為平底板寬頂堰堰流，判斷其是否淹沒出流。表5—2淹沒出流判別計(jì)算計(jì)算情況Q(m3/s)下游水深hs(m)上游水頭H0(m)h與0.8H0流態(tài)設(shè)計(jì)水位5.785.885.78＞4.7淹沒出流校核水位6.056.26.2＞5.0淹沒出流按照閘門總凈寬計(jì)算公式根據(jù)設(shè)計(jì)洪水和校核洪水兩種情況分別計(jì)算，其中堰流側(cè)收縮系數(shù)ε=0.91，堰流流量系數(shù)m=0.385。閘孔總凈寬計(jì)算見表5-3。根據(jù)《閘門設(shè)計(jì)規(guī)范》中閘孔尺寸和水頭系列標(biāo)準(zhǔn)，選單孔凈寬B=3m，為單孔閘門，邊墩1.2m。如圖5—1所示。閘孔總寬度為：表5-3閘孔總凈寬計(jì)算流量Q(m3/s)下游水深hs（m）上游水頭H0(m)hs/H0淹沒系數(shù)бsB0(m)設(shè)計(jì)35.585.785.880.9830.473.42校核49.586.056.20.9760.553.77圖5-1閘孔尺寸布置圖5.1.3校核泄洪能力根據(jù)孔口與閘墩的尺寸可計(jì)算的收縮系數(shù),查《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（規(guī)范表2-2），結(jié)果如下所示：得所以與假定接近，根據(jù)選定的孔口尺寸與上、下游水位，進(jìn)一步換算流量如表5-4所示。表5-4過流能力校核計(jì)算計(jì)算情況（m3/s）堰上水頭H0（m）Hs/H0σsεQ校核過流能力設(shè)計(jì)流量35.585.780.9830.470.9137.712.9%校核流量49.586.050.9760.550.9151.191.2%設(shè)計(jì)情況和校核情況均未超過規(guī)定的5%的要求，說明孔口尺寸符合設(shè)計(jì)要求。故L=5.4m即為所求。5.2消能防沖設(shè)計(jì)5.2.1消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況由于本閘位于狹窄溝谷，河床的抗沖刷能力較低，所以采用底流式消能。設(shè)計(jì)水位或校核水位時(shí)閘門全開宣泄洪水，為淹沒出流，無須消能。為了保證無論何種開啟高度的情況下均能發(fā)生淹沒式水躍消能，采用閘前水深H=5.78m,閘門局部開啟情況，作為消能防沖設(shè)計(jì)的控制情況。為了降低工程造價(jià)，確保水閘安全運(yùn)行，可以規(guī)定閘門的操作規(guī)程，對(duì)不同開啟高度進(jìn)行組合計(jì)算，找出消力池池深和池長的控制條件。見表5-5。表5-5消力池池長池深估算表開啟孔數(shù)n開啟高度e（m）收縮系數(shù)流量Q()單寬流量（）收縮水深（m）躍后水深(m)出池河床水深(m)判別流態(tài)Z(m)池深d(m)池長(m)水躍長(m)10.80.61615.735.240.503.111.55淹沒0.431.2917.7718.011.50.61919.766.590.623.471.660.621.3619.2119.673.50.61923.717.900.743.771.74自由0.821.420.1820.9150.62329.839.940.934.231.761.351.3321.2222.77按以下公式計(jì)算：孔口出流流量：消力池池深：挖池前收縮水挖池后收縮水深：躍后水深：出池落差：消力池長：水躍長度：其中：結(jié)論：通過計(jì)算，為節(jié)省工程造價(jià)，防止消力池過深，對(duì)閘門開啟高度為1.5m限開，得出閘門開啟高度為1.2m的消力池池深為控制條件。5.2.2消力池尺寸確定及構(gòu)造①消力池深度計(jì)算根據(jù)所選擇的控制條件，估算池深為1.5m,用以上公式計(jì)算挖池后的收縮水深hc和相應(yīng)的出池落差及躍后水深,驗(yàn)算水躍淹沒系數(shù)是否符合在1.05-1.10之間。屬于淹沒水躍②消力池池長確定消力池池長根據(jù)池深1.5m，確定消力池長為21m。③消力池的構(gòu)造采用挖深式消力池。為了便于施工，消力池的底板做成等厚，為降低底板下部滲透壓力，在水平底板的前半部設(shè)排水孔，孔下鋪反濾層，根據(jù)規(guī)范，一般排水孔徑取5-25cm，在此取為10cm，間距一般取1-3m，在此取為2m，呈梅花形布置。按抗沖要求，根據(jù)式計(jì)算消力池底板厚度。由于是按設(shè)計(jì)水位差計(jì)算的，其中k1為消力池底板計(jì)算系數(shù)，一般為0.15-0.20，在此取為0.2；q為確定池深時(shí)的過閘單寬流量；△H為相應(yīng)于單寬流量的上，下游水位差。取t=0.8m。5.2.3海漫設(shè)計(jì)①海漫長度計(jì)算按公式計(jì)算海漫長度，Ks為海漫長度計(jì)算系數(shù)，根據(jù)閘基土質(zhì)為中粗沙礫粉質(zhì)壤土則選Ks=11，取計(jì)算表中的大值，確定海漫長度為33m。見表5-6。②海漫構(gòu)造因?yàn)閷?duì)海漫要求有一定的粗糙度，以便進(jìn)一步消除余能，有一定的透水性和柔性所以在海漫的起始段一般設(shè)為5-10m漿砌石水平段，在此取為11m，后22m做成坡度為1：15的干砌石段，以使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。海漫厚度一般為0.4-0.6m，在此取為0.6m,下設(shè)0.15m的砂墊層。表5-6海漫長度計(jì)算表流量(m3/s)上游水深(m)下游hs＇(m)qs(m3/s.m)ΔH＇(m)Lp(m)55.781.050.634.7312.88105.781.281.254.5017.91155.781.411.884.3721.81205.781.522.54.2624.98255.781.623.124.1627.75305.781.703.754.0830.27355.781.804.373.9832.485.2.4防沖槽設(shè)計(jì)沖刷坑深度按公式計(jì)算，其中［］為河床土質(zhì)的不沖流速。取為1m/s。按不同的情況計(jì)算如表5-7所示：表5-7海漫沖刷坑深度計(jì)算計(jì)算情況q＇［m3/（s·m）］[V0](m/s)t＂(m)t＂(m)設(shè)計(jì)4.4513.281.62校核4.9513.442.00根據(jù)計(jì)算確定防沖槽的深度為2m，采用寬淺式，底寬取4m，上游坡率為2，下游坡率為3，出槽后做成坡率為5的斜坡與下游河床相連。如圖5-2所示。2222圖5-2海漫防沖槽構(gòu)造圖（單位m）5.3水閘防滲及排水設(shè)計(jì)5.3.1閘底輪廓布置5.3.1.1地下輪廓線布置防滲設(shè)計(jì)的目的是防止閘基滲透變形；減小閘基滲透壓力；減少水量損失；合理選用底下輪廓尺寸。防滲設(shè)計(jì)一般都采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位側(cè)采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，是地下滲水盡快排出以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。(1)基防滲長度的確定滲徑長度應(yīng)能滿足水閘上下游水位差最大的防滲要求，故按上下游水位差最大的情況來確定。上下游水位差最大的情況為閘身穩(wěn)定計(jì)算中的校核情況，相應(yīng)的上游水位為3226米，下游水位為，最大水位差：。根據(jù)公式，因?yàn)榈鼗翞橹写稚车[，所以C取7，則。(2)防滲設(shè)備由于閘基土質(zhì)為中粗沙礫，設(shè)置反濾層，防滲設(shè)備采用黏土鋪蓋與懸掛式板樁相結(jié)合，閘底板上、下游設(shè)置齒墻。(3)防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造閘底板順?biāo)鞣较蜷L度，據(jù)閘基土為沙礫石地基，可取（1.5～2.5）A取2.0，綜合考濾上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定閘底板長10m。①閘底板厚度為：，取t=0.6m。②為了增強(qiáng)閘室的抗滑穩(wěn)定，延長滲徑而設(shè)置齒墻，其具體尺寸如圖5-3所示：圖5-3閘底板尺寸圖③鋪蓋長度鋪蓋長度取3—5倍的上下游水位差，確定為17m，為方便施工，鋪蓋厚度上游端取0.6m，末端為1.5m，以便和底板連接。為了防止水流沖刷及施工時(shí)破壞黏土鋪蓋，在鋪蓋上設(shè)置30cm厚的漿砌石保護(hù)層，10cm厚的砂墊層。④核地下輪廓線的長度。根據(jù)以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際的地下輪廓線布置長度應(yīng)大于理論的地下輪廓線長度，通過校核。鋪蓋長度+閘底板長度+齒墻長度=1+0.71+10+0.5+0.5++17++0.5+1=31.99(m)>L=29.6(m)，滿足要求。⑤樁。由于本設(shè)計(jì)為沙礫石土地基，采用鋼筋混凝土板樁，厚度為10—15cm，寬度50—60cm，長12—15m。本設(shè)計(jì)取寬度為15cm，厚度為50cm，長為12m。5.4防滲和排水設(shè)計(jì)及滲透壓力計(jì)算5.4.1滲流計(jì)算的目的計(jì)算閘底版各點(diǎn)滲透壓力，滲流坡降，滲流流速及滲流量；演算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。5.4.2計(jì)算方法計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)系數(shù)法，由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，故采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。5.4.3計(jì)算滲透壓力①地基有效深度的計(jì)算判斷地基有效深度Tc為計(jì)算值大于實(shí)際的地基透水層深度10米所以取小值為10米。②分段阻力系數(shù)的計(jì)算通過地下輪廓的各角點(diǎn)和尖端將滲流區(qū)域分成9個(gè)典型段，如圖5-4所示：其中：1、9段為進(jìn)出口段，用公式計(jì)算阻力系數(shù)，3、5、7段為內(nèi)部垂直段，用公式計(jì)算其阻力系數(shù)，2、4、6、8段為水平段，用公式計(jì)算其阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用公式計(jì)算。不透水層不透水層圖5-4滲流區(qū)域分段圖（單位：m）S：板樁或齒墻的入土深度（m）T:地基的透水層深度（m）：進(jìn)出口的段的阻力系數(shù)：水平段的阻力系數(shù)：豎直段的阻力系數(shù),：進(jìn)出口段板樁或齒墻的入土深度（m）：水平段長度（m）進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正用公式，阻力修正系數(shù)修正后的進(jìn)、出口段水頭損失將減小Δh，計(jì)算結(jié)果見表5-8：表5-8各段滲透壓力水頭損失分段編號(hào)分段名稱SS1S2TLξihih0＇①進(jìn)口0.5－－10－0.460.30810.308②水平－009.5171.791.19911.199③垂直1.5－－9－2.521.68811.688④水平－30910.120.08010.080⑤垂直0.5－－9.5－0.620.41510.415⑥水平－009.580.840.56310.563⑦垂直0.5－－9.5－0.620.41510.415⑧水平－0091.00.110.07410.074⑨出口1.0－1.09－0.500.33510.335合計(jì)6.04H=5.08H=5.08表5-9進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正表段別S＇T＇h0＇Δhhx＇進(jìn)口段0.624.40.30800.308出口段1.022.50.33500.335③各角點(diǎn)的滲透壓力值.用上表計(jì)算的各段的水頭損失進(jìn)行計(jì)算,總的水頭差為正常擋水期的上、下游水頭差5.08m。各段后角點(diǎn)滲壓水頭=該段前角點(diǎn)滲壓水頭－此段的水頭損失值，結(jié)果列入表5-10。表5-10閘基各角點(diǎn)滲透壓力值H1H2H3H4H5H6H7H8H9H105.084.773.571.881.801.390.820.410.340④算滲流逸出坡降。出口段的逸出坡降:，小于中粗沙礫地基出口段允許滲流坡降值［Ｊ］＝0.45-0.50（查表得）,滿足要求.閘底板的滲透壓力分布如圖5-5所示：圖5-5閘底板下滲透壓力分布圖5.5排水設(shè)備的細(xì)部構(gòu)造5.5.1.排水設(shè)備的作用采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到既減少滲壓又避免滲透變形。5.5.2.排水設(shè)備的設(shè)計(jì)①水平排水。水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。排水反濾層一般是由2-3層不同粒徑的砂和砂礫石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直，各層次的粒徑則按滲流方向逐層增大。反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足：被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過反濾層；各層次的粒不得發(fā)生移動(dòng)；相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗一層的空隙；反濾層不能被阻塞，應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水暢通；同時(shí)還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時(shí)間的推移和環(huán)境的改變而變差。本次設(shè)計(jì)中的反濾層有碎石、中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。如圖5-6所示：②鉛直排水設(shè)計(jì)。本工程在消力池水平段的前部設(shè)排水孔，孔距為2m，孔徑為10cm，呈梅花形布置，孔下設(shè)反濾層。③側(cè)向排水設(shè)計(jì)。側(cè)向排水布置應(yīng)根據(jù)上、下游水位、墻體材料和墻后土質(zhì)以及地下水位變化等情況綜合考慮，并應(yīng)與閘基排水布置相適應(yīng)，在空間上形成防滲整體。5.5.3.止水設(shè)計(jì)凡具有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直止水和止水止水兩種。前者設(shè)在翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在黏土鋪蓋保護(hù)層上的溫度沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、翼墻和消力池本身的溫度沉陷縫內(nèi)。在黏土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)置瀝青麻袋止水。其構(gòu)造如圖5-7：。圖5-7止水詳圖圖5-6反濾層構(gòu)造圖5.6閘室圖5-7止水詳圖圖5-6反濾層構(gòu)造圖5.6.1閘室的布置5.6.1.1.閘室尺寸的擬定 5.6.1.1.1閘底板的設(shè)計(jì)①作用。閘底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，并均勻的傳給地基，還有防沖，防滲等作用。②形式。常用的有平底板和鉆孔灌注樁底板。，采用整體式平底板，沉陷縫設(shè)在閘墩中間。③長度。根據(jù)前面設(shè)計(jì)，已知閘底板長度為10m。④厚度。根據(jù)前面設(shè)計(jì)，已知閘底板厚度為0.6m。5.6.1.1.2閘墩設(shè)計(jì)①作用。分隔閘孔并支撐閘門，工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流順利地通過閘室。②外形輪廓。應(yīng)能滿足過閘水流平順，側(cè)向收縮小，過流能力大的要求。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用半圓形。其長度采用與閘底板同長，為10m。③厚度。邊墩1.2m。平面閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定，檢修閘門槽深0.20m寬0.20m，主門槽深0.3m寬0.8m。如圖5-8：④高度。采用三種計(jì)算方法，取最大值。根據(jù)計(jì)算墩高最大值為6.6mH墩=校核洪水位時(shí)水深+安全超高=6.2+0.4=6.6（m）H墩=設(shè)計(jì)洪水位水深+安全超高=5.88+0.3=6.18（m）H墩=正常擋水位水深+Δh=4.23+0.86+0.03=5.12m，取閘門高度為6.6m。式中Δh為波浪高度。圖5-8閘墩尺寸圖（單位：cm）5.6.1.1.3工作橋及檢修橋尺寸擬訂①工作橋：工作橋是為拉安裝啟閉機(jī)和便于工作人員的操作而設(shè)的橋。若工作橋較高可在閘墩上部設(shè)排架支承。工作橋設(shè)置的高程與閘門尺寸及形式有關(guān)。由于是平面鋼閘門，采用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)，閘門提升后不能影響瀉放最大流量，并留有一定的富裕度。根據(jù)工作需要和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)在工作閘門的正上方，用排架支承工作橋，橋上設(shè)置啟閉機(jī)房。工作橋總寬為4m。由于工作橋在排架上，確定排架的高度即可得到工作橋高程。排架高度=閘門高+安全超高+吊耳高度=5+0.4+0.5=6（m），工作橋高程=閘墩高程+排架高+T型梁高=3227.82+6+1=3234.82（m）。工作橋細(xì)部構(gòu)造如圖5-9所示：②交通橋：交通橋的作用是連接兩岸交通，供車輛和人通行。由于是小跨閘9（3m～6m）采用板式橋。交通橋的位置應(yīng)根據(jù)閘室穩(wěn)定及兩岸連接條件確定，布置在下游。根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》工作橋橋面總寬度：本設(shè)計(jì)取4.5m。如圖5-10所示：③檢修橋：檢修橋的作用為放置檢修閘門，觀測(cè)上游水流情況，設(shè)置在閘墩的上游端，采用預(yù)制T型梁式和活蓋板形式。橋面總寬度取1.5m。圖5-9工作橋細(xì)部構(gòu)造圖（單位：cm）圖5-10交通橋的細(xì)部構(gòu)造（單位：cm）5.6.1.2閘門和啟閉機(jī)5.6.1.2.1閘門按工作性質(zhì)分為工作閘門，事故閘門和檢修閘門；按材料分鋼閘門，鋼筋混凝土閘門和鋼絲網(wǎng)水泥閘門；按結(jié)構(gòu)分為平面閘門，弧形閘門等。①工作閘門：高6.6m，寬3.6m，采用鋼筋混凝土平板閘門，雙吊點(diǎn)，滾輪支承。②檢修閘門：閘門槽深200mm，寬為200mm。③啟閉機(jī)選型根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》，平面直升鋼閘門結(jié)構(gòu)活動(dòng)部分重量公式，經(jīng)過計(jì)算得2.61t，考慮其他因素取閘門自重30kN。④閘門自重：取自重30kN。⑤初估閘門的啟門力和閉門力：平面閘門的總水壓力：啟門力：閉門力：<0由于閘門關(guān)閉擋水時(shí)，水壓力