畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

本文格式為Word版，下載可任意編輯——畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

E江水利樞紐系防洪、發(fā)電、澆灌、漁業(yè)等綜合利用的水利工程，該水利樞紐工程由土石壩、泄洪隧洞、沖沙放空洞、引水隧洞、發(fā)電站等建筑物組成。

該工程建成以后，可減輕洪水對下游城鎮(zhèn)、廠礦和農(nóng)村的要挾，根據(jù)下游防洪要求，設(shè)計(jì)洪水時(shí)最大下泄流量限制為900m3/s，本次經(jīng)調(diào)洪計(jì)算100年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，下泄洪峰流量為672.6m3/s。原100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為1680m3/s，水庫消減洪峰流量1007.4m3/s；其發(fā)電站裝機(jī)為3×8000kw，共2.4×104kw；建成水庫增加保灌面積10萬畝，正常蓄水位時(shí)，水庫面積為15.16km2，為發(fā)展養(yǎng)殖創(chuàng)造了有利條件。

綜上該工程建成后發(fā)揮效益顯著。

1.1工程等別及建筑物級別

根據(jù)SDJ12-1978《水利水電樞紐工程等級劃分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（山區(qū)，丘陵區(qū)部分）》之規(guī)定，水利水電樞紐工程根據(jù)其工程規(guī)模﹑效益及在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性劃分為五類，綜合考慮水庫的總庫容、防洪庫容、澆灌面積、電站的裝機(jī)容量等，工程規(guī)模由庫容決定，由于該工程正常蓄水位為2821.4m，相應(yīng)興利庫容約為3.85億m3，估計(jì)校核狀況下的庫容不會超過10億m3，故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（SDJ12-1978），該工程等別為二等，工程規(guī)模屬于大（2）型，主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時(shí)性建筑物級別為4級。

1.2洪水調(diào)理計(jì)算

該工程主要建筑物級別為2級，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）規(guī)定2級建筑物土壩堆石壩的防洪標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇設(shè)計(jì)，2000年一遇校核，水電站廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇設(shè)計(jì)，500年一遇校核。臨時(shí)性建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)分析得100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為Q設(shè)=1680m3/s（p=1%），2000年一遇校核洪峰流量為Q校=2320m3/s，（p?0.05%）。

根據(jù)選定的方案調(diào)洪演算的設(shè)計(jì)洪水位2822.60m，校核洪水位2823.58m，設(shè)計(jì)泄洪流量672.6m3/s,校核泄洪流量753.7m3/s。

1.3壩型選擇與樞紐布置

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通過各種不同的壩型進(jìn)行定性的分析比較，綜合考慮地形條件、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選擇土石壩的方案。

根據(jù)工程功能以及滿足正常運(yùn)行管理要求，該樞紐由土石壩、泄洪隧洞、沖沙放空洞、水電站（包括：引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站）等建筑物組成。

本次根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)性、正常運(yùn)行安全穩(wěn)定性以及地形地質(zhì)條件等各方面因素要求，并且將沖沙放空洞和泄洪隧洞與施工導(dǎo)流隧洞相結(jié)合對樞紐建筑物進(jìn)行了布置。

1.4大壩設(shè)計(jì)

根據(jù)方案比較分析，斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點(diǎn)，斜心墻有足夠的斜度，能減弱壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用；斜心墻壩對下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻壩的應(yīng)力狀態(tài)較好，本次設(shè)計(jì)大壩壩型采用粘土斜心墻壩。

根據(jù)計(jì)算大壩壩頂高程由校核狀況控制為2825.17m，取2825.2m。最大壩高為75.2m，大于70m，屬高壩，故綜合各方面因素可取該土石壩壩頂寬度為10m。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，上游壩坡坡比上部取2.5，下部取3.0，下游壩坡坡比自上而下均取2.50，上游壩坡在2787.6m高程、下游壩坡在2800m及2775m高程處均設(shè)置1.5～2m寬的馬道（戧道）以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時(shí)兼作交通、觀測、檢修之用，綜合上述等各方面因素其寬度取為2.0m。

本次設(shè)計(jì)，大壩壩腳排水體采用棱體排水措施，按規(guī)范棱體頂面高程高出下游最高水位1m為原則，校核洪水時(shí)下游水位可由壩址流量水位曲線查得為2755.22m，最終取棱體頂面高程為2756.3m，堆石棱體內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:2.0，頂寬2.0m，下游水位以上用貼坡排水。

大壩壩體防滲采用粘土斜心墻，壩基采用混凝土防滲墻。

1.5泄水建筑物設(shè)計(jì)

壩址地帶河谷較窄，山坡陡峻，山脊高，經(jīng)過比較樞紐布置于河彎地段。由于兩岸山坡陡峻，無自然埡口如采取明挖溢洪道的泄洪方案，開挖量大，造價(jià)較高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置于岸（右岸），采取“龍?zhí)ь^〞無壓泄洪的型式與施工導(dǎo)流洞結(jié)合。為滿足水庫放空水位2770.0m的要求，還與導(dǎo)流洞結(jié)

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合設(shè)置了放空洞。

根據(jù)調(diào)洪演算和計(jì)算比選確定溢流孔口尺寸7m×15.5m，洞身尺寸為7m?11.0m，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)溢流孔口后以1:1坡度連接，反弧段以60.0m半徑圓弧相連接。

1.6施工組織設(shè)計(jì)

本工程擬定2023年開工，從截流開始到大壩填筑完畢計(jì)4年，在現(xiàn)有施工能力及保證質(zhì)量的前提下，盡可能縮短工期，提早發(fā)揮效益。

（1）截流和攔洪日期。針對該河流的水文特性，11月開始流量明顯下降，此時(shí)水深只有1.0m左右，因此，設(shè)計(jì)截止日期定為2023年11月1～15日，實(shí)際施工中，根據(jù)當(dāng)時(shí)的水文、氣象條件及實(shí)際水情進(jìn)行調(diào)整。

2023年5月洪水期開始，圍堰開始攔洪，圍堰上升速度應(yīng)以搶修到攔洪水位以上為原則。

（2）封孔及發(fā)電日期。鑒于流量資料不足，為安全起見在大壩上升至泄洪隧洞進(jìn)口高程以后進(jìn)行封孔。斜心墻壩填筑要求粘土與砂礫同時(shí)上升，施工進(jìn)度由粘土上升速度控制。按4m/月的速度上升，至泄洪洞高程（2810m）需15月，即到2023年7月。因此定在2023年8月1日進(jìn)行封孔蓄水。

水庫蓄水過程一般按80%～90%的保證率的流量過程線來預(yù)計(jì)。初始發(fā)電水位為70%工作水深，即2808.5m。根據(jù)計(jì)算從8月1日封孔蓄水，到9月底即可蓄到初始發(fā)電水位，因此第一臺機(jī)組發(fā)電日期定為2023年10月1日。實(shí)際發(fā)電日期根據(jù)當(dāng)時(shí)水文、氣象條件及水情進(jìn)行調(diào)整。

（3）大壩竣工日期。按4m/月的速度上升，在2023年底實(shí)現(xiàn)大壩填筑完成。

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表1-1E江水利樞紐工程特性表

參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目防洪，發(fā)電，澆灌、漁樞紐任務(wù)業(yè)洪基集水面積年降雨量780km隧1213mm洞本年平均氣溫資地震裂度料最大風(fēng)速吹程巖性壩型最大壩高壩頂高程大壩壩頂寬度正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位校核洪水位死水位興利庫容調(diào)洪庫容死庫容19.1m/s廠15km房玄武巖斜心墻壩75.20m2825.20m10m2821.40m2822.60m2823.58m2796m3.85億m4.25億m1.00億m3332泄溢流方式隧洞溢洪斷面型式進(jìn)口高程洞身尺寸布置方式發(fā)動機(jī)安裝高門洞型2810m7m×11m壩后引水式12.8℃485m/s3月平均流量7度電程站引用流量電站裝機(jī)引水管道主廠房平面尺寸2760m44.1m/s24MW壓力隧洞及鋼管32m×13m3

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2水文

2.1流域概況

樞紐工程所在地E江位于我國西南地區(qū)，流向自東向西北，全長約122km，流域面積2558km2，在壩址以上流域面積為780km2。

本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交織于其間，地形變化猛烈，流域內(nèi)支流好多，但多為小的山區(qū)河流，地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。

本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū)農(nóng)田面積僅占總面積的20%，林木面積約占全區(qū)的30%，其種類有松、杉等。其余為荒山及草皮覆蓋。

2.2氣象及水文特性

2.2.1氣候特性

本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年11月至次年4月特別枯燥，其相對濕度在51～73%之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對濕度隨之增大，一般變化范圍為67～86%。根據(jù)E江氣象站資料統(tǒng)計(jì)，年平均氣溫為12.8℃，最高氣溫30.5℃，發(fā)生在7月份，最低氣溫-5.3℃，發(fā)生在1月份，本區(qū)域各月平均氣溫及平均溫度的天數(shù)詳見表2-1及2-2。該地區(qū)一般1～4月風(fēng)力較大，實(shí)測最大風(fēng)速為19.1m/s，相當(dāng)于8級風(fēng)力，風(fēng)向?yàn)槲鞅逼?，水庫吹程?5km。

本區(qū)域多年平均降雨量為905mm，最大年降雨量達(dá)1213mm，最小年降雨量為617mm，降雨量年內(nèi)分派不均，以7月份為最多，年內(nèi)降水量最大三個(gè)月為6、7、8月，各月降雨天數(shù)詳見表2-3。

表2-1月平均氣溫統(tǒng)計(jì)表單位：℃月份123456789101112月平均12.8氣溫4.88.311.214.816.318.018.818.316.012.48.65.9表2-2平均溫度日數(shù)單位：天月溫度＜00～30＞301625021.226.8030.330.70403005031060300703108031090300100310110300123.127.90

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表2-3各月降雨日數(shù)統(tǒng)計(jì)表月降雨量＜5mm5－10mm10－30mm12.60.30.1234567891011122.44.34.27.08.611.58.59.69.54.84.30.20.21.42.02.42.72.72.62.40.80.10.10.70.52.34.64.93.82.21.30.60.12.2.2水文特性

E江徑流的主要來源于降水，在此山區(qū)流域內(nèi)無湖泊調(diào)理徑流。根據(jù)短期水文氣象資料研究，一般是每年五月底至六月初河水開始上漲，汛期開始，至十月以后洪水下降，則枯水期開始，直至次年五月。

E江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實(shí)測最大流量為700m3/s，而最小流量為0.5m3/s。多年平均流量17m3/s。經(jīng)頻率分析，求得不同頻率的洪峰流量及各月不同頻率的洪峰流量分別見表2-4、2-5。

表2-4多年統(tǒng)計(jì)不同頻率洪峰流量單位：m/s頻率（%）流量0.05232011680214205118010104033

表2-5各月不同頻率洪峰流量單位：m/s月份P1%2%5%10%1463623192191714113121197419151195678910112823161512373328236001240155012106703905301120136010906003104203708501100830760980720480250410210E江為山區(qū)性河流，含沙量大小均隨降水強(qiáng)度及降水量的大小而變化，平均含沙量達(dá)0.5kg/m3?？菟谖⑿。铀宄阂姷?，初步估算30年后壩前淤積高程為2765m。

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3工程地質(zhì)

3.1庫區(qū)工程地質(zhì)條件及評價(jià)

3.1.1庫區(qū)地質(zhì)概況

庫區(qū)內(nèi)出露的地層有石灰?guī)r、玄武巖、火山角礫巖與凝灰?guī)r等。經(jīng)地質(zhì)勘探認(rèn)為庫區(qū)滲漏問題不大，但水庫蓄水后，兩岸的坡積與殘積等物質(zhì)的坍岸是不可避免的，經(jīng)過勘測，估計(jì)可能塌方量約為300萬m3，在考慮水庫淤積問題時(shí)可作為參考。

3.1.2地質(zhì)構(gòu)造

壩址附近無大的斷層，但兩岸露出的巖石、節(jié)理特別發(fā)育，可以分為兩組，一組走向與巖層走向幾乎一致，即北東方向，傾向西北；另一組的走向與巖層傾向大致一致，傾角一般都較大，近于垂直，裂隙明了，且為鈣質(zhì)泥質(zhì)物所充填，節(jié)理間距密者0.5m即有一條，疏者3～5m即有一條，所以沿岸常見有巖塊崩落的現(xiàn)象。上述節(jié)理主要在砂巖、泥灰?guī)r與玄武巖之類的巖石內(nèi)產(chǎn)生。

3.1.3區(qū)域地震烈度

本地區(qū)地震烈度定為7度，基巖與砼之間磨擦系數(shù)取0.65。

3.1.4庫區(qū)水文地質(zhì)條件

本區(qū)地形高差大，表流占去大半，缺乏猛烈透水層，故地下水不甚豐富，對工程比較有利。根據(jù)壓水試驗(yàn)資料，玄武巖中透水性不同，裂隙少且堅(jiān)硬完整的玄武巖為不透水層，其壓水試驗(yàn)的單位吸水量小于0.01l/（min·m）。夾于玄武巖中的凝灰?guī)r，以及裂隙甚少的火山角礫巖都為良好的不透水性巖層，正由于這些隔水的與透水的玄武巖存在逐使玄武巖區(qū)產(chǎn)生大量互不連貫的地下水，一般砂巖也是細(xì)粒至微粒結(jié)構(gòu)，除因構(gòu)造節(jié)理裂隙較發(fā)育，上部裂隙水較多外，深處巖層因隔水層的層次多，難于形成泉水，石灰?guī)r地區(qū)外圍巖石多為不透水層，滲透問題也不存在。

3.2壩址工程地質(zhì)條件及評價(jià)

壩址位于E江中游地段的峽谷地帶，河床比較平緩，坡降不太大，兩岸高山聳峙，構(gòu)成高山深谷的地貌特征。

壩址區(qū)地層以玄武巖為主，間有少量火山角礫巖和凝灰?guī)r穿構(gòu)，對其巖性分

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述如下：

（1）玄武巖：一般為深灰色、灰色、有含泥量氣孔，為綠泥石、石英等充填，成為杏仁狀構(gòu)造，并間或有方解石石脈，石英脈等穿其中，這些小脈都是后來沿裂隙充填進(jìn)來的。堅(jiān)硬玄武巖應(yīng)為不透水層，但因節(jié)理裂縫較發(fā)育，透水性也會隨之增加，其礦物成份為普通輝石、檢長石、副成分為綠泥石、石英、方解石等。由于玄武巖成分不甚一致，風(fēng)化程度不同，力學(xué)性質(zhì)亦異，可分為堅(jiān)硬玄武巖、多孔玄武巖，破碎玄武巖、柔弱玄武巖、半風(fēng)化玄武巖和全風(fēng)化玄武巖。其物理力學(xué)性質(zhì)見表3-1、3-2。

表3-1壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表

巖石名稱半風(fēng)化玄武巖破碎玄武巖火山角礫巖柔弱玄武巖堅(jiān)硬玄武巖多氣孔玄武巖比重Δ3.012.952.902.852.962.85容重γ（KN/m）29.629.228.727.029.227.83建議采用抗壓強(qiáng)度（MPa）5050～6035～12010～20100～16070～180表3-2全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表自然含干容γ3水率W%KN/m2.516.3比重Δ2.97液限Wl47.3塑限Wp32.26塑性指數(shù)IP16.9壓縮系數(shù)α浸水固結(jié)塊剪力凝聚力KPa24.00～0.53～4內(nèi)摩擦33cm/KNcm/KN角Φ0.05970.015128.38滲透性：經(jīng)試驗(yàn)得出發(fā)值為4.14～7.36m/d。（2）火山角礫巖：角礫為玄武巖，棱角往往不明顯，直徑為2～15cm，膠結(jié)物仍為玄武巖質(zhì)，膠結(jié)緊湊者抗壓強(qiáng)度與堅(jiān)硬玄武巖無異，其膠結(jié)程度較差者極限抗壓強(qiáng)度低至350㎏/m2。

（3）凝灰?guī)r：成土狀或頁片狀，巖性柔弱，與砂質(zhì)粘土近似，風(fēng)化后成為粘土碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。

（4）河床沖積層：主要為卵礫石類土，砂質(zhì)粘土與砂層均甚少，且多呈透鏡體狀，并有大漂石滲雜其中，卵礫石成分以玄武巖為主，石灰?guī)r和砂巖占極少數(shù)，沿河谷內(nèi)分布。壩基部分沖積層厚度最大為32m，一般為20m左右。靠岸邊最少為幾米。顆粒組成以卵礫石為主，砂粒和細(xì)小顆粒為數(shù)很少。卵石最小直徑一般為10～100mm；礫石直徑一般為2～10mm；砂粒直徑0.05～0.2mm；細(xì)小顆

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粒小于0.1mm。沖積層的滲透性能：經(jīng)抽水試驗(yàn)后得滲透系數(shù)K值為3×102cm/s～1.0×102cm/s。沖積層剪力試驗(yàn)成果見表3-3。

表3-3沖積層剪力試驗(yàn)成果表土壤名稱項(xiàng)目容重（控制）3計(jì)算值KN/m含水量（控制）三軸剪力（塊剪）內(nèi)摩擦角凝聚力KPa837.012.018.2應(yīng)變控制浸水固結(jié)快剪凝聚力內(nèi)摩擦角KPa2232°43′10.517°55′025°25′5.3次數(shù)17128最大值24.38.6647°15′含中量最小值22.24.2735°30′細(xì)粒的平均值23.086.4740°34′礫石小值37°32′0.148平均值三軸剪力土樣控制系篩去大于4mm顆粒后制備的。試驗(yàn)時(shí)土樣的容重為控制容重。備注應(yīng)變控制土樣的容重系篩去大于0.1mm顆粒后制備的。以上兩種試驗(yàn)的土樣系擾動的。（5）坡積層：在水庫區(qū)及壩址區(qū)山麓地帶均可見到，為經(jīng)短距離搬運(yùn)沉積后，形成粘土與碎石的混合物質(zhì)。

3.3建筑材料

3.3.1料場的位置與儲量

各料場的位置與儲量見壩區(qū)地形圖。由于河谷內(nèi)地形平坦，采運(yùn)尚便利。沙礫料料場位于壩址上下游各有四處，總量達(dá)1850萬m3。粘性土料料場于下游有三處，上游兩處，總量190萬m3。料場距壩址2km左右。各砂礫石料場滲透系數(shù)K值為2.0×10－2cm/s。最大孔隙率0.44，最小孔隙率0.27。石料堅(jiān)硬玄武巖可作為堆石壩石料，儲量較豐富，總儲量450萬m3，在壩址附近有石料場一處，覆蓋層淺，開采條件較好。

3.3.2建筑材料的物理力學(xué)性質(zhì)

粘土的物理力學(xué)性質(zhì)見表3-4，砂石料的顆粒級配及物理力學(xué)性質(zhì)分別見表3-5～3-6，各料場的自然休止角見表3-7。

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表3-4粘土的物理力學(xué)性質(zhì)

物理性質(zhì)顆粒級配，稠度自然容重料自然場含水名量稱（%）（kN/m3）mm（%）濕干比重率孔隙和比流限塑限塑性（‰）（%）指數(shù)度2~>2mm0.50.5~0.05~

案進(jìn)行比較，調(diào)洪演算成果見表4-3。

表4-3調(diào)洪演算成果表方案堰頂高程△z（m）洞寬B（m）工況設(shè)計(jì)一2810m7m校核設(shè)計(jì)二2805m7m校核設(shè)計(jì)三2810m6m校核設(shè)計(jì)四2805m6m校核設(shè)計(jì)五2810m3下泄流量3Q（m/s）672.6753.71040.41114.21089.21650.7905.5978.4752.2837.4庫容3V（萬m）41123432163947541200415664389139848418394070442693庫水位Z（m）2822.602823.582821.852822.632822.802823.902822.022822.932822.412823.338m校核注：發(fā)電引水流量Q=44.1m/s，與總泄流量相比較小，調(diào)洪演算時(shí)沒有考慮這部分的影響，

僅作為安全儲存，△Z為正常蓄水位以上超高。

（5）方案選擇

根據(jù)以上方案只有一、五能滿足泄流量Q

水設(shè)施等。

1、壩頂高程

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274—2023）（以下簡稱“規(guī)范〞）規(guī)定，壩頂高程分別依照正常蓄水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、設(shè)計(jì)水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、校核水位加十分運(yùn)用下的壩頂超高進(jìn)行計(jì)算，因該地區(qū)地震烈度為7度，故還需考慮正常蓄水位加十分運(yùn)用時(shí)的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最終取以上四種工況最大值，同時(shí)并保存一定的沉降值。

壩頂高程在水庫正常運(yùn)用和十分運(yùn)用期間的靜水位以上應(yīng)當(dāng)有足夠的超高，以保證水庫不漫頂，其超高值y按下式計(jì)算：

y=R+e+A（5-1）

式中：

R——最大波浪在壩坡上的爬高，m；e——最大風(fēng)壅水面高度，m；

A——安全加高，m，根據(jù)壩的等級，設(shè)計(jì)運(yùn)用條件時(shí)取1.0m，十分運(yùn)用條件是取0.5m；

根據(jù)“規(guī)范〞，計(jì)算大壩波浪爬高時(shí)，所采用設(shè)計(jì)風(fēng)速：正常運(yùn)用條件下為多年平均最大風(fēng)速的1.6倍，十分運(yùn)用條件下，采用多年平均最大風(fēng)速，根據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)，E江水庫多年平均最大風(fēng)速為15.0m/s，最大吹程為12km。

平均波高及平均波長按下式計(jì)算：

gD0.450.0018(2)ghmgHm0.7W=0.13th[0.7()]th{}gHm0.7W2W20.13th[0.7(2)]W（5-2）

0.5Tm=4.438hm（5-3）

2gTmLm=2π（5-4）

式中：

hm——平均波高，m；

21

Tm——平均周期，s；W——計(jì)算風(fēng)速，m/s；D——風(fēng)區(qū)長度，m；Hm——水域平均水深，m；g——重力加速度，取9.81m/s2；Lm——平均波長，m。

平均波浪爬高Rm參照“規(guī)范〞附錄A.1.12計(jì)算，初步擬定水庫大壩上游壩坡為m=2.5，故波浪平均爬高按“規(guī)范〞附錄A.1.12式計(jì)算：

KKR??wm1?m2式中：

hLmm（5-5）

K?——斜坡的糙率滲透性系數(shù)，護(hù)面類型為砌石護(hù)面確定K?=0.75；

Kw——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由風(fēng)速W、坡前水深H、重力加速度g所組成的無維量

W/gH，查表A.1.12-2得設(shè)計(jì)條件：Kw=1.00；校核條件：Kw=1.00；

m——斜坡的坡度系數(shù)。

最大波浪在壩坡上的爬高設(shè)計(jì)值R按2級土石壩取累積概率P=1%爬高值R1%計(jì)算。根據(jù)計(jì)算該水庫在設(shè)計(jì)條件下和校核條件下的累積概率P=1%的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)Kp值為2.23。

風(fēng)浪壅高按下式計(jì)算：

KW2De?cos?2gHm（5-6）

式中：

K——綜合摩阻系數(shù)，計(jì)算時(shí)一般采用K=3.6×10-6；β——風(fēng)向與水域中線的夾角；其他符號同前。

根據(jù)以上公式及參數(shù)，壩頂超高計(jì)算成果見表5-1。

22

表5-1壩頂超高計(jì)算成果表

水位(m)設(shè)計(jì)平均風(fēng)速波長(m/s)(m)7.57平均平均波風(fēng)浪壅波高浪爬高高(m)(m)（m）0.250.380.380.59設(shè)計(jì)爬高(m)安全加高(m)1.00.5壩頂超高(m)1.881.84工況設(shè)計(jì)(P=1%)2822.4124.00.0320.850.0121.32校核2823.3315.011.81(P=0.05%)由于水庫所在地區(qū)地震基本烈度7度，按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL293—97），水工建筑物抗震計(jì)算的上游水位可采用正常最高蓄水位，地震區(qū)的地震涌浪高度，可根據(jù)設(shè)計(jì)烈度和壩前水深，一般涌浪高度為0.5m～1.5m，該水庫地震涌浪高度取用1.0m，不考慮地震作用的附加沉陷計(jì)算。

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2023）第5.3.3條規(guī)定，壩頂高程分別按以下運(yùn)用狀況計(jì)算，取其最大值：

（1）設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用狀況的壩頂超高：2822.41+1.88＝2824.29m；（2）正常蓄水位加正常運(yùn)用狀況的壩頂超高：2821.4+1.88=2823.28m；（3）校核洪水位加十分運(yùn)用狀況的壩頂超高：2823.33+1.84=2825.17m；（4）正常蓄水位加十分運(yùn)用條件的壩頂超高，再加地震安全加高：

2821.4+1.84+1.0=2824.24m。

經(jīng)計(jì)算可以看出該大壩壩頂高程由校核狀況控制為2825.17m，取2825.2m。2、壩頂寬度

壩頂寬度主要取決于交通需要、構(gòu)造要求和施工條件，同時(shí)還要考慮防汛搶險(xiǎn)、防空、防震等特別需要。根據(jù)“規(guī)范〞規(guī)定，壩頂無特別要求時(shí)，高壩的頂部寬度可選用10～15m，中低壩可選用5～10m。該水庫擋水大壩壩基高程為2750，根據(jù)計(jì)算壩高為75.2m，大于70m，屬高壩，故綜合各方面因素可取該土石壩壩頂寬度為10m。

3、壩坡與戧道

上游考慮在一半壩高附近變坡一次，上部坡率取2.5，下部坡率取3.0，變坡處設(shè)戧道。下游每隔25m設(shè)一戧道，坡率自下而上依次為2.50、2.50、2.50。

設(shè)置戧道有利壩坡穩(wěn)定，便于觀測和檢修、設(shè)置排水設(shè)施，也可作為交通之用，考慮這些因素其寬取2.0m。

23

4、壩體排水

本地區(qū)石料比較豐富，采用堆石棱體排水比較適合。根據(jù)規(guī)范要求，2級壩棱體頂面高程應(yīng)高出下游最高水位不小于1.0m為原則（本次設(shè)計(jì)取1.0m）?？捎蓧沃妨髁克磺€查得為2755.22m，最終取棱體頂面高程為2756.3m，參考以往工程，排水棱體頂寬為2.0m，堆石棱體內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:2.0，頂寬2.0m。下游水位以上用貼坡排水。

5、防滲體

（1）壩身防滲體。防滲體的尺寸以滿足構(gòu)造、施工以及防止開裂等要求為原則，也要滿足穩(wěn)定要求。壩的防滲體為粘土斜心墻，其最小厚度（底部）由粘土的允許滲透坡降面定。本設(shè)計(jì)粘土允許坡取[J]=5，承受最大水頭73.33m，墻厚B﹥73.33/5=14.67ｍ。參考以往工程，斜心墻頂寬度取5m（滿足大于3m機(jī)械化施工要求），上游坡率m1=0.6,下游坡率m2=0.2，底寬34.33m大于14.67m。斜心墻頂高程以設(shè)計(jì)水位加0.6m超高并高于校核水為原則，最終取2823.4m，墻頂?shù)纳喜苛粲?.8m的保護(hù)層，并粘土斜心墻頂部向下游傾斜。

（2）壩基防滲體。由壩址處地質(zhì)剖面圖，可知該壩基為砂礫石地基，對砂礫石地基防滲措施主要有開挖截水槽回填粘土、混凝土防滲墻、帷幕灌漿等措施。

從建筑材料來看，由于附近粘土材料儲量較少，故不適合采用粘土截水槽；根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274——2023）“80m以內(nèi)的砂礫石地基可采用混凝土防滲墻〞，壩址處地質(zhì)剖面圖顯示，該壩基河槽段砂礫石最大層厚為32m，因此該壩基河床中部及兩岸坡均采用混凝土防滲墻，根據(jù)水工建筑物教材，厚度取0.8m，防滲墻伸入心墻的長度由接觸面允許滲透坡降而定，上下游最大水頭差為69.2m（正常水位時(shí)），取[J]=5.0，則l=67.3/5=13.84m。設(shè)計(jì)伸7.5m，這樣接觸面長度為2×7.5+0.9=15.9m，防滲墻位置在心墻底面中心中部偏上。根據(jù)“規(guī)范〞規(guī)定墻體底部應(yīng)深入巖基0.5～1.0m，本次設(shè)計(jì)取0.5m，岸坡混凝土防滲墻底高程沿岸坡厚度逐漸變化。

大壩典型剖面設(shè)計(jì)圖見圖5-3。

24

1128020234001000630020232502023142.52023260正常蓄水位2821.4設(shè)計(jì)洪水位2822.4泥結(jié)石路面漿砌石封頂校核洪水位2823.33混凝土樁25×25@10002825.22823.4心墻頂高程500碎石護(hù)坡厚20cm1:2干砌塊石護(hù)坡厚50cm碎石墊層厚20cm1:2.5.5橫向排水溝縱向排水溝2800.0死水位2796.0漿砌石壓腳1:0.62787.6壩殼填土1:3.01:0.4反濾層粘土斜心墻1:2.5壩殼填土漿砌石隔埂2775.01:2.5反濾層2756.302750.0干砌塊石排水棱體2750.0反濾層河床沖積層2718.0巖基層混凝土防滲墻（厚80cm）深入巖基50cm5-3大壩典型剖面設(shè)計(jì)圖（高程單位m，尺寸單位cm）

25

5.3土料設(shè)計(jì)

筑壩材料的設(shè)計(jì)與土壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案以及工程造價(jià)有關(guān)，一般力求壩體內(nèi)材料分區(qū)簡單，就地、就近取材，因材設(shè)計(jì)。土料設(shè)計(jì)主要任務(wù)是確定粘壤土的填筑干容重、含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相對密度和干容重等指標(biāo)。

5.4.1粘性土料設(shè)計(jì)

1、計(jì)算公式

粘壤土用南京水利科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀做擊實(shí)試驗(yàn)求最大干容重、最優(yōu)含水量（一般采用25擊，其擊實(shí)功能為86.3t·m/m3）。由于最優(yōu)含水量隨落實(shí)功能的大小而變，故在土料的設(shè)計(jì)中常根據(jù)土料的實(shí)際施工機(jī)具的落實(shí)功能，選擇相應(yīng)的最優(yōu)含水量作為填筑土料的含水量。根據(jù)國內(nèi)外的筑壩經(jīng)驗(yàn)，常將粘土的填筑含水量控制在最優(yōu)含水量的附近，其上下偏離最優(yōu)含水量控制2%～3%。根據(jù)以上的擊實(shí)次數(shù)和擊實(shí)功能，得出多組平均最大干容重?含水量W0。

設(shè)計(jì)干容重為

max

和平均最優(yōu)

?d?m?max（5-7）

式中：?d為設(shè)計(jì)干容重；m為施工條件系數(shù)，或稱落實(shí)度，m值對于一二級壩或高壩采用0.96～0.99，三四級壩或低壩采用0.93～0.96。本設(shè)計(jì)的m=0.98。

粘性土的填筑含水量Ｗ為：

Ｗ=ＷP＋B·IP（5-8）

式中：ＷP為土的塑限，IP為土的塑性指數(shù)，B為稠度系數(shù)，對高壩可取-0.1～0.1之間，低壩可取0.1～0.2之間，本設(shè)計(jì)取B=0.07。

設(shè)計(jì)最優(yōu)含水量為

W0?W0（5-9）

用以下公式計(jì)算設(shè)計(jì)干容重作為校核參考：

?max??s(1?Va)（5-10）

1??sW式中：△S為土粒比重；W為填筑含水量，以小數(shù)計(jì)（W=Wp+Il，液性指數(shù)I=0.07～0.10）；Va為落實(shí)土的含氣量（粘土Va=0.05，砂質(zhì)粘土Va=0.04，砂質(zhì)

26

壤土Va=0.03）。

還應(yīng)當(dāng)用下式作校核

?d≥1.02～1.12（?d）0（5-11）

式中：（?d）0為土場自然干容重。

對于一二級壩，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)，以便復(fù)核，并據(jù)以選定施工碾壓數(shù)度。

2、計(jì)算成果

粘土料設(shè)計(jì)成果見表5-2。

表5-2粘性土料設(shè)計(jì)成果表

料場比重△s最優(yōu)含水量設(shè)計(jì)干密度(g/cm)塑限含水量Wp填筑含水量w自然含水量%塑性指數(shù)孔隙此e濕密度ρ(g/cm)浮密度ρ(g/cm)內(nèi)摩擦角Φ粘聚力(kpa)滲透系數(shù)k（10cm/s）-63331#下2.6722.071.61.56821.7821.7824.819.460.70335.7160.98124.67o4.3172#下2.6721.021.651.61720.6821.7924.221.70.65136.8481.01125.50o4.81#上2.6522.31.561.528823.2822.3025.624.570.73335.6170.95223.17o1.92#上2.7423.81.541.509224.6623.7226.323.50.81637.3000.95821.5o3.963#下2.716.91.81.76419.0218.8815.9140.53135.0681.11128o3.03、土料的選用

已經(jīng)探明上下游共有5個(gè)粘土料場，總儲量為190萬m3，因地理位置不同，各料場的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好〞為原則。根據(jù)上述土料物理力學(xué)性質(zhì)從滲透系數(shù)的角度來看均滿足規(guī)范要求，由于根據(jù)筑壩材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，滲透系數(shù)一般對均質(zhì)壩要求不大于1?10-4cm3/s，對心墻或斜墻不大于1?10-5cm3/s。1#下和3#下料場的塑性指數(shù)小于20，從壓的角度宜采用1#下和3#下料場的粘土料，所以可將1#下和3#下料場作為主料場，其余幾個(gè)料場作為輔助料場。

27

5.3.2壩殼砂礫料設(shè)計(jì)

1、計(jì)算公式

壩殼砂礫填筑的設(shè)計(jì)指標(biāo)以相對密實(shí)度表示如下：

emax?eDr?emax?emin或Dr?（5-12）

(rd?rmin)rmax(rmax?rmin)rdmin

（5-13）

式中：emax為最大孔隙比，emax=△s/?-1；e為填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、

max

砂卵石的孔隙比，e=△s/?d-1；△s為砂粒比重；?、?min

為最大、最小干容重，

由試驗(yàn)求得；?d為填筑的砂、砂卵石或地基原狀砂、砂卵石的干容重。

設(shè)計(jì)相對密實(shí)度要求不低于0.70～0.75，地震區(qū)為防震動液化，浸潤線以下部分土體設(shè)計(jì)密實(shí)度大小不低于0.75～0.85。

2、計(jì)算成果

砂礫料的設(shè)計(jì)成果見表5-3。

表5-3砂礫料設(shè)計(jì)成果表

料場不均勻系數(shù)大于5mm礫石含量%比重△s設(shè)計(jì)干容重ra設(shè)計(jì)孔隙比e保持含水量%濕容重rw浮容重rb內(nèi)摩檫角粘聚力滲透系數(shù)10cm/s-24#上43450.751.86590.473851.961.1936o30′021#上45482.751.86590.473851.961.1935o10′022#下45462.751.86590.473851.961.1935o20′023#下34422.731.85240.473851.951.17436o40′02（3）砂礫料的選用除3#上料場砂礫料的不均勻系數(shù)不滿足要求外（?=28＜30）其余幾個(gè)料場，滲透系數(shù)、礫石含量、不均系數(shù)均能滿足要求，故而都可作為筑壩的砂礫料。施工時(shí)可考慮上游料填在壩的上游側(cè)，這樣有利于施工，減小相對干擾。從顆粒級配曲線可以看出4#上、1#下料場砂礫料的顆粒級配明顯較好，物理力學(xué)指標(biāo)也

28

較高，設(shè)計(jì)中優(yōu)先采用。

砂礫料場上下游共8處，總量為1850萬m3，大壩工程在400萬m3左右，用兩個(gè)料場可能數(shù)量不足，可以1#上、2#下料場砂礫料作為輔助之用。

5.4滲流計(jì)算

土石壩的滲流計(jì)算主要確定壩體的浸潤線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測設(shè)備提供依據(jù)；同時(shí)確定壩體與壩基的滲透流量，以估算水庫的滲漏損失，而且還要確定壩體和壩基滲流區(qū)的滲透坡降，檢查產(chǎn)生滲透變形的可能性，以便取適合的控制措施。

5.4.1計(jì)算方法

選擇水力學(xué)方法解土壩滲流問題。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定理近視解土壩滲流問題，計(jì)算假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)滲透坡降均相等，大壩縱斷面地質(zhì)剖面圖見圖5-4，各斷面滲流計(jì)算簡圖如下圖所示。

5-4大壩縱斷面地質(zhì)剖面圖

29

正常蓄水位：2821.4m設(shè)計(jì)洪水位：2822.41m壩頂高程：2825.20m1：1：2.52.522800.20m1：2.521：32壩基防滲墻頂高程2757.5m壩基：2750.0m2875.20m1：2.522756.3m2755.22m巖基：2715.0mI—I斷面正常蓄水位：2821.4m設(shè)計(jì)洪水位：2822.41m壩頂高程：2825.20m1：1：2.52.521：2800.20m2.5巖基：2715.0m2巖基：2715.0mII—II斷面正常蓄水位：2821.4m設(shè)計(jì)洪水位：2822.41m壩頂高程：2825.20m1：1：2.52.521：巖基：2715.0m2800.20m2.5巖基：2715.0mIII—III斷面

30

通過防滲體神流量：

k(H2?H1)K2(H1?T1)q1??T2Bsin?D（5-14）

通過防滲體后滲流量：

2k(H?T1)KT(H1?T1)q2?11?T2L1L?0.44T（5-15）

其中：

K——防滲體滲透系數(shù)，4.317×10-8m/s；H——上游水深；H1——逸出水深；B——防滲體有效厚度；α——防滲體等效和傾角；

K2——混凝土防滲墻滲透系數(shù)，1.5×10-11m/s；T1——下游水深；

T——沖積層厚度，取最大值35m；D——防滲墻厚度；

K1——防滲體后滲透系數(shù)，2×10-4m/s；KT——沖積層滲透系數(shù)，2×10-4m/s；

假設(shè)：①不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用；

②由于沙礫料滲透系數(shù)較大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出水位與下游水位相差不是很大，認(rèn)為不會形成逸出高度；

③對于岸坡斷面，下游水位在壩底以下，水流從上往下流時(shí)由于橫向落差，此時(shí)實(shí)際上不是平面滲流，但計(jì)算仍按平面滲流計(jì)算，近似認(rèn)為下游水位為零。

由于河床沖積層的作用，岸坡實(shí)際不會形成逸出點(diǎn)，計(jì)算時(shí)假定浸潤線末端即為壩趾。

225.4.2計(jì)算斷面及計(jì)算狀況的選擇

對河床中休止面I—I及左右對稱的兩典型斷面II—II、III—III進(jìn)行滲流計(jì)算，計(jì)算主要針對正常蓄水及設(shè)計(jì)洪水的工況進(jìn)行。

5.4.3計(jì)算結(jié)果

31

滲流計(jì)算結(jié)果見表5-4。

5-4滲流計(jì)算成果表計(jì)算狀況計(jì)算項(xiàng)目上游水深H（m）下游水深t(m)逸出水深H1(m)滲流量-43q（10M/s.m）3正常蓄水位71.434.032.02.20002.21080.16590.16259.303.032.751.387設(shè)計(jì)洪水位72.635.233.25.06005.06480.17180.16879.583.252.961.442Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢⅠ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢⅠ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢⅠ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-Ⅲ總滲流量Q（萬m/d）5.4.4滲透穩(wěn)定驗(yàn)算

斜心墻之后的壩殼，由于水頭大部分在防滲體損耗了壩殼滲透坡降及滲透速度甚小，發(fā)生滲透破壞的可能性不大，而在防滲墻與粘土斜墻的接觸面按允許坡降設(shè)計(jì)估計(jì)問題也不大。在斜墻逸出點(diǎn)滲透坡降較大，予以驗(yàn)算。

滲透坡降的計(jì)算公式：

?HJ?B式中：

（5-16）

??──上游水深減逸出水深；

?──防滲體的平均厚度.

計(jì)算成果見表5-5

表5-5各種工況滲流逸出點(diǎn)坡降

斷面計(jì)算狀況坡降JⅠ—Ⅰ正常6.04設(shè)計(jì)6.09Ⅱ—Ⅱ正常4.07設(shè)計(jì)4.26Ⅲ—Ⅲ正常3.92設(shè)計(jì)4.11填筑土料的安全坡降，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)一般為5～10，故而認(rèn)為滲透坡降滿足

32

要求，加上粘土斜心墻有反濾層，故而認(rèn)為不會發(fā)生滲透破壞。

5.4.5成果分析與結(jié)論

以斜心墻、混凝土防滲墻與兩岸壩肩開挖風(fēng)化巖填以粘土形成粘土截水墻的垂直防滲帶作為防滲措施?？倽B流在正常蓄水時(shí)為0.161m3/s，設(shè)計(jì)洪水時(shí)為0.167m3/s，與同類工程相比顯然是很小的。在計(jì)算中并考慮繞壩滲流及巖基透水，混凝土防滲墻的滲透系數(shù)應(yīng)取較大值，K2=1.5×10-9m/s，這樣取值估計(jì)的滲流量可能大于實(shí)際滲流量，但壩的滲透坡降仍滿足設(shè)計(jì)要求，說明取值合理。

5.5穩(wěn)定計(jì)算

5.5.1計(jì)算方法

按施工期、穩(wěn)定滲流期、庫水位下降期三個(gè)控制時(shí)期核算土石壩的穩(wěn)定。心（斜心）墻壩的上下游壩坡滑動時(shí)形成折線滑動面.部分浸水的非粘土壩坡，由于水位上下的土料容重不同，有水時(shí)?、C值也有所降低，此時(shí)壩坡失穩(wěn)時(shí)最可能的滑動面近乎折線。

在滑動面上抗剪強(qiáng)度的發(fā)揮是一樣的，安全系數(shù)的表示方式為

tg?1?tg(?3)tg(?1)tg(?2)tg?2?tg?3?Kc；Kc；Kc；（5-17）

式中：?1、?2、?3為試驗(yàn)得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。

5.5.2上下游壩坡折線滑動法計(jì)算

上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果見表5-6。

表5-6大壩上下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果表部位計(jì)算工況施工期1/3壩高穩(wěn)定滲流期水位下降期正常蓄水位+地震穩(wěn)定滲流期（正常）穩(wěn)定滲流期（設(shè)計(jì)）穩(wěn)定滲流期（校核）正常蓄水位+地震上游水位（m）27752821.42823.58~27962821.42821.42822.602823.582821.4下游水位（m）2752.202755.06——2752.202752.202755.062755.222752.20最小安全系數(shù)（Kmin）1.431.421.391.261.581.581.521.41規(guī)范值1.351.351.251.151.351.351.251.15上游坡下游坡33

5.5.3穩(wěn)定成果分析

根據(jù)計(jì)算成果表可看出大壩上下游坡穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求，由于上游壩坡較緩，穩(wěn)定滲流期以及庫水位降低期，不考慮地震時(shí)，Kmin=1.42，考慮地震時(shí)，Kmin=1.26；下游坡狀況也類似，正常狀況Kmin=1.58，十分狀況Kmin1.52，壩的穩(wěn)定安全系數(shù)偏大，就此而言，可考慮加陡壩坡以減小工程量.鑒于各種因素考慮不全，實(shí)際安全系數(shù)可能要小些，故而不改變壩坡，維持原擬訂的剖面。

5.6基礎(chǔ)處理

5.6.1河床部分

1、滲流控制方案。條件允許時(shí)優(yōu)先考慮垂直防滲方案。在透水層較淺（10～15m以下）時(shí)，可采用回填粘土截水槽方案，由于壩址處河床沖積層平均深20m，最大達(dá)32m，施工比較困難而不予采用。又由于河床有孤石，采用鋼板也比較困難，造價(jià)也高。帷幕灌漿在此地存在可灌性問題。混凝土防滲墻方案，施工快、材料省、防滲效果好，對于這種深度透水層是比較適合的，決定采用這種方案。按混凝土的允許坡降及水頭定出厚度為0.90m。

防滲墻深入河床沖積層，底部嵌入基巖，上部則與斜心墻連接。由于防滲墻兩側(cè)沖積層易沉陷，引起防滲墻頂部粘土心墻與兩側(cè)粘土心墻的不均勻沉陷而導(dǎo)致裂縫，為此防滲墻頂部作成尖劈狀，兩側(cè)以高塑性粘土填筑，伸入斜心墻的深度已經(jīng)確定為7m，底部深入基巖0.5m，尖劈頂寬0.25m。

2、防滲墻的型式、材料及布置。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，對于透水層厚度為30～60m的狀況，采用槽板式混凝土防滲墻比較適合，設(shè)計(jì)中采用這種型式。

混凝土防滲墻要求材料有足夠的抗?jié)B能力及耐久性，能防止環(huán)境水的侵蝕和溶蝕；有一定的強(qiáng)度，滿足壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪應(yīng)力等各項(xiàng)強(qiáng)度要求有良好的滾動性、和易性以便在運(yùn)輸中不發(fā)生離折現(xiàn)象，而且能在水下施工。

防滲墻布置于斜心墻之下，從防滲角度來看偏上游為好，但從防裂角度看偏下游一點(diǎn)好，綜合考慮布置于心墻底面中心偏上。

5.6.2壩肩處理

壩肩兩岸為覆蓋層及全風(fēng)化巖石，深約20m，性質(zhì)較差，為良好的透水料，底部為半風(fēng)化巖石，性質(zhì)較好，但由于節(jié)理的作用，透水性也較強(qiáng)。針對以上情

34

況作以下處理：挖粘土截水槽至半風(fēng)化巖基，基巖與粘土接觸面設(shè)置混凝土齒墻，齒墻與河床部分防滲墻相連，在齒墻下設(shè)置灌漿孔，詳見細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)。

5.7細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)

1、大壩的防滲體設(shè)計(jì)

壩體防滲體為粘土斜心墻，心墻上下游均設(shè)置反濾層；壩基防滲體為混凝土防滲墻和粘土截水墻（具體根據(jù)各壩段地質(zhì)狀況確定方案）。

2、護(hù)坡設(shè)計(jì)

為防止壩身受風(fēng)浪淘刷及雨水沖刷，同時(shí)考慮到當(dāng)?shù)厥祥_采運(yùn)輸比較便利，且石料儲量豐富，本次設(shè)計(jì)對上游壩坡擬采用干砌石進(jìn)行護(hù)砌、下游壩坡擬采用碎石護(hù)坡。

護(hù)坡的覆蓋范圍：考慮到工程施工實(shí)際狀況，設(shè)計(jì)上游壩坡于高程2787.6m起坡護(hù)砌至壩頂，護(hù)坡底部采用漿砌石壓腳；下游壩坡由排水棱體頂護(hù)至壩頂。

結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，確定上游壩坡塊石護(hù)坡厚度為0.50m，護(hù)坡下部設(shè)0.20m厚碎石墊層；下游壩坡碎石護(hù)坡厚度為0.2m。

在坡腳、坡頂以及壩坡與岸坡的接合部，均設(shè)置漿砌石結(jié)構(gòu)壓頂或隔埂，結(jié)構(gòu)尺寸寬×高為0.4×0.6m。

3、壩面排水設(shè)計(jì)

為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡上設(shè)置縱、橫排水溝，橫向排水溝斷面尺寸0.3×0.2m，縱向排水溝斷面尺寸0.4×0.3m，均為漿砌石結(jié)構(gòu)。橫向排水溝垂直壩軸線方向布置于下游壩面，壩面設(shè)置2條橫向排水溝，結(jié)合踏步布置，大壩下游坡面與兩岸交接處各設(shè)一條岸坡排水溝；縱向排水溝在下游坡戧道上游處各布置一條?？v、橫向排水溝相互連通成為整體。具體布置見大壩設(shè)計(jì)圖紙。

4、上、下游壩坡人行踏步

為便利對大壩進(jìn)行巡查和觀測，在上、下游壩坡增設(shè)漿砌石人行踏步，踏步位置根據(jù)工程需要和實(shí)際狀況，上下游坡各布置兩道，具體布置狀況可詳見大壩設(shè)計(jì)圖紙。踏步寬2.0m，臺階寬×高為0.15im×0.25m，漿砌石結(jié)構(gòu)。

5、壩體排水

采用棱體排水，在排水體與壩體、壩基之間設(shè)置反濾層；排水棱體頂寬為2.0m，頂部高程為2756.3m，堆石棱體內(nèi)坡取1:1.5，外坡取1:2.0，頂寬2.0m。

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6、壩頂布置

設(shè)計(jì)壩頂高程為2825.2m，壩頂寬10.0m，壩頂總長約500m。為防止雨水對壩頂沖刷，本次設(shè)計(jì)在壩頂修建泥結(jié)碎石道路，考慮與排水溝、護(hù)坡封頂銜接，路面寬取9.0m，兩側(cè)設(shè)高×寬為1.0×0.5m的混凝土路緣石，壩頂?shù)缆仿访娼Y(jié)構(gòu)從下向上依次為0.20m厚手?jǐn)[塊石基層、0.15m厚泥結(jié)碎石路面。壩頂路面向上、下游分別傾斜2%。為改善大壩防汛交通條件，結(jié)合水庫的運(yùn)行管理要求，壩面上游側(cè)每50m設(shè)置一照明燈具。

7、反濾層設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對于被保護(hù)土的第一層反濾料，考慮安全系數(shù)為1.5～2.0，按太少基準(zhǔn)則確定，即

D15/d85≤4～5（5-18）D15/d15≥5（5-19）

式中：D15為反濾料粒徑，小于該粒徑土占總土重的15%；d85為被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的85%；d15為被保護(hù)土粒徑，小于該粒徑的土占總土重的15%。

其次、三層反濾料的選擇也按上述方法進(jìn)行。

按此標(biāo)準(zhǔn)自然砂礫料不能滿足要求，須對土料進(jìn)行篩選。（2）設(shè)計(jì)結(jié)果：

粘土（防滲體周邊）部位：第一層d50=0.45mm厚20cm

其次層d50=2.0mm厚30cm

排水部位：第一層d50=30mm厚20cm

其次層d50=90mm厚60cm

8、細(xì)部構(gòu)造圖細(xì)部構(gòu)造見圖5-5。

2030202320cm厚碎石墊層90橫向排水溝

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1000500砼路緣石50×100干砌塊石護(hù)坡厚50cm碎石墊層厚20cm50015cm厚泥結(jié)石路面20cm厚手?jǐn)[塊石基層混凝土樁25×25@1000碎石護(hù)坡厚20cm1:2.5205002%.51:2橫向排水溝粘土斜墻d50=2mm30cm厚d50=0.45mm20cm厚壩頂布置

1:2.520230402023cm厚碎石墊層2030漿砌石縱向排水溝

203005020cm厚碎石墊層20cm厚漿砌石排水溝壩體50岸坡岸坡排水溝

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15i漿砌石邊墻厚20cm20漿砌石基礎(chǔ)1:i2023漿砌石踏步

漿砌石踏步5050cm厚干砌塊石護(hù)坡20.51:2200上游戧道100M10漿砌塊石20cm厚碎石墊層1001:111:

漿砌石壓腳

400600

漿砌石壓頂及隔埂

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1:2.520002756.301:2.051.:1干砌塊石排水棱體2750.01:d50=90mm60cm厚d50=30mm20cm厚1:21:1柔性薄鋼板1:1瀝青充填750900750

防滲墻與斜心墻連接

50300250500灌漿1002023:高塑性粘土1:125050050011

排水棱體

32525

截水墻與基巖連接

5-5大壩細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)圖

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6泄水建筑物設(shè)計(jì)

6.1泄水方案選擇

壩址地帶河谷較窄、山坡陡峻、山脊高，經(jīng)過比較樞紐布置于河彎地段。由于兩岸山坡陡峻，無自然埡口，如采取明挖溢洪道的泄洪方案，開挖量大，造價(jià)較高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置于凸岸（右岸）采取“龍?zhí)ь^〞無壓泄洪的型式與施工導(dǎo)流洞結(jié)合。為滿足水庫放空水位放至2770.0m高程要求還與導(dǎo)流洞結(jié)合設(shè)置了放空洞。

6.2隧洞選線與布置

樞紐布置于河彎地段，從地形來看隧洞當(dāng)應(yīng)布置于凸岸，這樣不僅工程量省，而且水力條件也較好。從地質(zhì)來看這個(gè)山梁除表面有一層較深的風(fēng)化巖外，下部大部分耿堅(jiān)硬玄武巖，強(qiáng)度較高，巖體中夾雜著幾條破碎帶，但走向大都與隧洞軸線成較大的角度。因此將泄洪洞、放空洞連同引水發(fā)電隧洞均布置于右岸凸出的山梁里面，平面布置見圖5-2。

6.3隧洞的體型設(shè)計(jì)

6.3.1進(jìn)口建筑物

由于進(jìn)口岸坡地質(zhì)條件較差，覆蓋層較厚，因而采用塔式進(jìn)口，塔頂設(shè)置操作平臺。

1、進(jìn)口喇叭口。

平面上不擴(kuò)散，而立面上洞頂以橢圓方程

y2x2?2?12Lb0（6-1）

連接。

L—漸變段的長度；

b0—進(jìn)口洞頂?shù)剿矶错數(shù)母叱滩睢?/p>

由規(guī)范可知L取隧洞本身體寬度的2～3倍，結(jié)合本工程L取16米，b0取4米，最終橢圓方程為：

y2x2?2?12164

40

2、進(jìn)口堰面曲線。

采用WES-Ⅰ型堰面曲線，方程x1.85?2.0Hd0.85y。為不影響泄流能力，堰高取10m，則定型設(shè)計(jì)水頭：

Hd=Hmax×88100=11.95

取Hd=13.58m。所以曲線方程為：

y=11.850.85x2×11.95。

堰頂上游段為橢圓曲線：

?bHd?y?x2??122(aHd)?bHd?（6-2）

2a?0.28～0.30，取a?0.30

a?0.87?3ab（6-3）

取b=0.1695。所以橢圓曲線方程為：

x2(2.03-y)2+=13.5922.032

3、閘門型式及尺寸。

工作及檢修閘門均采用平板門，設(shè)在進(jìn)口處，閘門寬7m，高為12.5m（正常水位減堰頂高程加浪高）。

6.3.2洞身斷面型式和尺寸

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，本無壓隧洞采用門洞型斷面。

調(diào)洪演算時(shí)已經(jīng)擬定溢流孔口尺寸7m×15.5m（為保證無壓泄流，由校核洪水位減堰頂高程加相應(yīng)浪高而得，13.58+1.84=15.42m，取15.5m），由于水流經(jīng)堰頂馬上跌落，所擬洞寬不變，而高度則以斜段為1:1坡按cos45°折減，則洞身尺寸為7m?11.0m。具體通過水面典線計(jì)算以后確定.進(jìn)口以后與斜洞連接，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)以1:1坡度連接，反弧段以60.0m半徑圓弧相連接。

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6.3.3出口消能段

隧洞出口高程定為2750.0m，由于下游出口離電站和大壩較遠(yuǎn)，較大的沖坑不致影響大壩及電站的安全，且地質(zhì)條件容許，因此采用挑流消能。由于隧洞出口寬度小，單寬流量集中，因而在出口設(shè)置擴(kuò)散段。

挑流參數(shù)鼻坎高程按高于下游最高水位1.0m，定為2756.0m；根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)挑角取θ=25°；因出口為平段，為了水流能平順挑出采用了較大的反弧半徑R=60m。

6.4隧洞的水力計(jì)算

水力計(jì)算包括洞內(nèi)水面線及出口消能計(jì)算兩部分。1、設(shè)計(jì)條件

設(shè)計(jì)洪水位：2822.6m，下泄流量：672.6m3/s；校