清水江水利樞紐建設(shè)工程設(shè)計(jì)方案

清水江是沅水的上游主流河段，沅水是洞庭湖水系四水之中水能資源最豐富的河流。流域大致呈東西長、南北短的長方形。流域地勢西南高而東北低，海拔高程在后納諸河后至湖南省境內(nèi)，與渠水匯合后稱沅水。主流河長485km，流域平均寬度約相對濕度%該水電站壩址河段無實(shí)測徑流資料，壩址徑流采用上下游、干支流控制水文站徑流表1－2壩址各頻率年最大洪水成果表PP(%)1Q表1-3巖體物理力學(xué)指標(biāo)建議值度3～75～9斷斷C′1~C′1~1~0．9~10．9~11~0．8~00．9~111坡度為30°~40°,右岸地形較左岸要陡，右壩肩上下游側(cè)分布2條深切的沖溝(⑧、狀為N45°~70°E，SE∠35°~65°,傾向上游微偏右岸，屬橫向谷；下游側(cè)巖層產(chǎn)狀為N70°~85°E，NW∠17°~25°,傾向下游，屬橫向谷。代表壩線位于坪內(nèi)背斜較右岸相對發(fā)育。但由于巖層橫切河床，傾向上游，傾角35°~65°,因此壩基軟弱夾四段（Ptbn2L4）的長石石英砂巖夾細(xì)砂巖、砂板巖，巖層產(chǎn)狀為N65°~85°E，NW∠15°~25°,單斜地層，傾向下游偏右岸，屬斜向谷；巖體中發(fā)育一些軟弱夾層和層間由于巖層傾向下游，巖層及夾層傾角為15°~25°,因此壩基存在淺層抗滑穩(wěn)定問題。輸條件便利，運(yùn)距較短。表1-5壩址水位流量關(guān)系高程系統(tǒng)：黃海廠房設(shè)計(jì)洪水位（P＝1%)洪峰流量（P＝1%)保證出力（P＝90%)3壓應(yīng)力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。重力壩之所以得到廣泛應(yīng)用，是因?yàn)槠渚哂幸韵聨讉€(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：置泄水孔，一般不需要另設(shè)溢洪道或泄水隧洞，樞紐布置緊湊。（5）施工方便。大體積混凝土可以采用機(jī)械化施工，在放樣、立模和混凝土澆筑4、寬縫重力壩具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：充分利用了混凝土的抗壓強(qiáng)度；揚(yáng)壓力顯著降樞紐由以下部分組成：溢流壩段、非溢流壩段、廠房、通航建筑物。在進(jìn)行水利樞mzh——安全超高，查《水工建筑物》有：該樞紐的安全級別為Ⅱ級，所以c0020-—2v20hz2=lLL常z2l0∶∶Φ2、基本剖面之所以采用三角形剖面，主要是根據(jù)重力壩的工作原理：依靠壩體自風(fēng)化中部基巖，根據(jù)地質(zhì)條件，將開挖線高程定為224m,既滿足穩(wěn)定要求又使施工面進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定校核。混凝土重力壩在體型上應(yīng)力求簡單，便于施工，上游壩坡結(jié)合其防滲結(jié)構(gòu)型式進(jìn)混凝土重力壩下游壩坡可按常態(tài)混凝土重力壩斷面的選擇進(jìn)行優(yōu)選，按設(shè)計(jì)情況、校核情況分別計(jì)算荷載作用的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值（設(shè)計(jì)值=標(biāo)準(zhǔn)值×分項(xiàng)系壩體自重W(kN)的計(jì)算公式：c3。c表3-1荷載作用的分項(xiàng)系數(shù)序號作用類別揚(yáng)壓力（可變作用）未規(guī)定的永久作用對結(jié)構(gòu)不利未規(guī)定的不可控制可變作用4淤沙壓力（永久作用）未規(guī)定的可控制可變作用未規(guī)定的永久作用對結(jié)構(gòu)有利水壓力（可變作用）浪壓力冰壓力土壓力作用類別分項(xiàng)系數(shù)序號wHP)ssl-L浪壓力對壩底中點(diǎn)的力矩M為:Ly=H-3；y荷載作用荷載作用地震浪壓力冰壓力力正常蓄水位情況設(shè)計(jì)洪水位情況冰凍情況校核洪水位情況地震情況設(shè)計(jì)情況+++++++++++++++++00+000+揚(yáng)壓力土壓力+++++++++++++00+注1）應(yīng)根據(jù)各種作用同時(shí)發(fā)生的實(shí)際可能性，選擇計(jì)算中的最2，f,=00Y0Yd0YΣWΣMTRRRR42c2R4T2)R0ΣWΣMT R2，f,=0Y0Yd0YΣWΣMT 22RRRR42cR2RdR4T2)R0R2，f,=01Y0Y0YΣWΣMT2222RRRR42c2R4T2)R0ΣWΣMT R2，f,=.)≤R(.)0Y0Yd0YΣWΣMT22.22RRRR442cRR2R4T0d2)R0yyΣWTΣMσu=──+uyAIσd，即：y2)'-pd)ΣWTΣMyAIyyudmd-p')m2'd-2)u-m22)d-m2p''2（3-24）（3-25）（3-27）u-σu)md-p'+pd)m2u)--u-σu)m2d-p'+pd)u2du2)uyy'-pd12p、p'——計(jì)算截面在上、下游壩面所承受的水壓力強(qiáng)度（如有淤沙ΣW——計(jì)算截面上全部垂直力之和（包括壩體自重、水重、淤沙）；ΣM計(jì)算截面上全部垂直力及水平力對于計(jì)算截面形心的力矩之和，以使上24udΣWTΣM666944.5yAIdyAIdp')2)u221d-p'+pd)22)22I=4udpupdΣWTΣM604167.873yAIu-σu)上游面水平正應(yīng)力:y1下游面水平正應(yīng)力:-p'+pdu22上游面主應(yīng)力:2u-2)x2u2u下游面主應(yīng)力:2)2I=4udyAIdyAId2σp'2)u22122)m2p'22x22I=4udpupdyAIyAIyAI上游面剪應(yīng)力:dp'd)上游面水平正應(yīng)力:2dp'd)2上游面主應(yīng)力:u)22下游面主應(yīng)力:pd)(2)2pd荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重下游水重浮托力滲透壓力浪壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力表3-3非溢流壩壩基面正常蓄水位荷載計(jì)算表垂直力（kN）水平力（kN）00000070表3-4非溢流壩壩基面正常蓄水位荷載設(shè)計(jì)值荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重下游水重浮托力滲透壓力浪壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力法向力標(biāo)準(zhǔn)值000切向力標(biāo)準(zhǔn)值0分法向力設(shè)計(jì)值切向力設(shè)計(jì)值力矩標(biāo)準(zhǔn)值力矩設(shè)計(jì)值項(xiàng)數(shù)表3-5非溢流壩壩基面校核洪水位荷載計(jì)算表荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重下游水重浮托力滲透壓力浪壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力垂直力水平力偏心距7表3-5非溢流壩壩基面校核洪水位荷載設(shè)計(jì)值荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重下游水重浮托力滲透壓力浪壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力法向力標(biāo)準(zhǔn)值切向力標(biāo)準(zhǔn)值分項(xiàng)系數(shù)1111111111法向力設(shè)計(jì)值切向力設(shè)計(jì)值力矩標(biāo)準(zhǔn)值力矩設(shè)計(jì)值表3-6非溢流壩層面正常蓄水位荷載標(biāo)準(zhǔn)值（高程261m）荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重下游水重浮托力滲透壓力浪壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力垂直力水平力0000000偏心距00000000000000荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重下游水重浮托力滲透壓力浪壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力表3-7非溢流壩層面正常蓄水位荷載設(shè)計(jì)值（高程261m）法向力標(biāo)準(zhǔn)值切向力標(biāo)準(zhǔn)值分法向力設(shè)計(jì)值切向力設(shè)計(jì)值力矩標(biāo)準(zhǔn)值力矩設(shè)計(jì)值項(xiàng)數(shù)表3-8非溢流壩層面校核水位荷載標(biāo)準(zhǔn)值（高程261m）荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重下游水重浮托力滲透壓力浪壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力垂直力水平力000000偏心距000000000000荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重下游水重浮托力滲透壓力浪壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力表3-9非溢流壩層面校核水位荷載設(shè)計(jì)值（高程261m）法向力標(biāo)準(zhǔn)值切向力標(biāo)準(zhǔn)值分法向力設(shè)計(jì)值切向力設(shè)計(jì)值力矩標(biāo)準(zhǔn)值力矩設(shè)計(jì)值項(xiàng)數(shù)也可不設(shè)。不設(shè)閘門時(shí)，堰頂高程等于水庫的正常高水位，泄洪時(shí)庫水位壅高，從而加大了淹沒損失，但結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，適用于泄洪量不大、淹沒損失小的中小型工程；設(shè)置閘門的溢流壩，閘門頂高程大致與正常高水位齊平，堰頂高程較低，可利用閘門的開啟高度調(diào)節(jié)庫水位和下泄流量，適用soo3/sS有利于樞紐的布置，但增加了下游消能的困難，下游局部沖刷可能更嚴(yán)重，反之，個(gè)經(jīng)濟(jì)而又安全的單寬流量，必須綜合地質(zhì)條件，下游水深，樞紐布置，消能等諸而工程實(shí)踐證明，溢流壩單寬流量宜采用如下數(shù)據(jù)值：對軟弱巖石或裂隙發(fā)育qsHw=(Hw=(2222設(shè)校已知n、b、堰上水頭，先計(jì)算ε、m，然后根據(jù)堰流公式計(jì)算Q,若滿足QH kH/H與m/m關(guān)系HH/HsQQ表4—2泄流能力表Q0hh=-（4—5）H—庫水位至坎頂高差，m；0012上游最高水位θ下游最高水位12kkkkH220.25k0.25kk全的。不能滿足時(shí)，可通過模型試驗(yàn)，結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行論證。設(shè)計(jì)中k另外，為了避免小流量時(shí)產(chǎn)生貼面流，淘刷壩腳，可在挑流鼻坎后面做一短段護(hù)ss2Cssx2(bH－y)2x2(bH－y)2nsSS—xCCxnXY閘墩的厚度與閘門形式有關(guān)，工作閘門采用的是弧形閘門，閘墩的最小厚度為1.5~2.0m，所以擬定中墩厚度為3m，邊墩厚度為4m，工作閘門前設(shè)置檢修閘門，初計(jì)算公式參照《水工鋼結(jié)構(gòu)》附錄十一KZ——閘門行走支承系數(shù)；對滑動(dòng)支承KZ=0.81；對于滾動(dòng)式支承KZZcgggZCZcZC12TGGj12重固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)時(shí)，梁肋中距應(yīng)與啟閉機(jī)基礎(chǔ)螺栓位置相吻合，橋面總寬為3.5~單位：厘米橫梁與立柱的節(jié)點(diǎn)采用剛性聯(lián)結(jié)，為了提高橫梁的抗剪能力和減少節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中，R20Y0Yd0YΣWΣMT2222RRRRRR2cR2RR2RRR0d0dRciii2)(R0表4-4溢流壩壩基面荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算表（偶然組合）荷載自重上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重浮托力滲透壓力動(dòng)水壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力垂直力(kN)水平力(kN)偏心距07表4-5溢流壩壩基面荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算表（偶然組合）荷載上游水平水壓力下游水平水壓力上游水重浮托力滲透壓力動(dòng)水壓力水平泥沙壓力垂直泥沙壓力法向力標(biāo)準(zhǔn)值切向力標(biāo)準(zhǔn)值分項(xiàng)系數(shù)11111111111111法向力設(shè)計(jì)值切向力設(shè)計(jì)值力矩標(biāo)準(zhǔn)值力矩設(shè)計(jì)值邊閘墩末導(dǎo)水墻高度的計(jì)算0.5水片為紫銅片，第二道止水片可采用塑料或橡膠止水片。）；水片伸至溢流壩頂后，順溢流壩頂延伸至下游鼻坎。在本設(shè)計(jì)中，采用尺寸為2.5m×3.0m(寬×高)上圓下方的標(biāo)準(zhǔn)廊道，廊道底高程的角度為0°~10°。成的帷幕，其中一排鉆孔必須達(dá)到設(shè)計(jì)深度，其余各排的孔深為設(shè)計(jì)深度的(1/2～1/3)排防滲帷幕，鉆孔斜向上游，傾角控制在5o以內(nèi)（和垂直夾角）。帷幕厚度灌漿壓力以不掀動(dòng)基巖為原則應(yīng)盡量取較大值，一般無混凝土蓋重時(shí)為0.2~54船閘中心線298987根據(jù)船閘線數(shù)，可分為單線船閘和多線船閘。船閘線數(shù)的確定，取決于貨運(yùn)量與水平年內(nèi)不能滿足運(yùn)量的需要時(shí)，或船閘所處河段的航運(yùn)對國民經(jīng)濟(jì)具有特殊重要意xcfc最大船隊(duì)、船舶的長度；當(dāng)一次過閘有兩個(gè)或多船隊(duì)船舶縱向排列過閘時(shí)，為各設(shè)計(jì)最大船隊(duì)、船舶的長度之和加上各船隊(duì)、船舶間的停泊間隔長度。ccffcxcf是指閘室兩側(cè)墻面間的最小凈寬度。當(dāng)閘室墻底設(shè)置護(hù)角在閘室有效寬度內(nèi)的高xcfccfcfcfcxcfη=-Ω2x2；項(xiàng)目閘室長度閘室有效寬度閘室檻上水深閘室斷面系數(shù)項(xiàng)目閘室長度閘室有效寬度閘室檻上水深閘室斷面系數(shù)D0.33（7-5）ww表7-2船舶空載干舷高度表駁船噸級（駁船噸級（t）空載干舷高度（m）表7-3船閘各部分高程計(jì)算結(jié)果表m序序號計(jì)算結(jié)果1上閘門門頂高程≥上游設(shè)計(jì)最高水位+安全超高+浪高2≥上游設(shè)計(jì)最高水位+安全超高+浪高3下閘門門頂高程≥中閘室設(shè)計(jì)最高通航水位+安全超高4上閘首墻頂高程≥上閘門門頂高程+設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)高度5≥中閘門門頂高程+設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)高度6下閘首墻頂高程≥下閘門門頂高程+設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)高度≥下閘室墻頂高程7上閘室墻頂高程≥上游設(shè)計(jì)最高水位+空載干舷高度3058下閘室墻頂高程≥中閘室設(shè)計(jì)最高通航水位+空載干舷高度9上閘首門檻頂高程≤上游設(shè)計(jì)最低通航水位—門檻水深293.211下閘首門檻頂高程≤下游設(shè)計(jì)最低通航水位—門13下游引航道底高程≤下游設(shè)計(jì)最低通航水位—引航道最小深≤中閘室設(shè)計(jì)最低通航水位—門檻水深≤≤下游設(shè)計(jì)最低通航水位—門檻水深≤下游門檻高程上游導(dǎo)航及靠船建筑物頂高程下游導(dǎo)航及靠船建筑物頂高程111欄桿爬梯系船鉤浮式系船柱欄桿爬梯系船鉤浮式系船柱2kkk23oooo333kkoknC門扇高度h4mm支持段底板厚度4m支持段4mm底板厚度支持段對稱式引航道軸線與船閘軸線重合，等待過閘的船舶（隊(duì)）?？吭谝降酪粋?cè)的靠船建筑物旁，船舶（隊(duì)）沿曲線行駛，出閘可以沿直線。船閘速度快，船閘的通過能力較大。當(dāng)引航道的寬度較小時(shí)，采用候過閘的船舶需停泊在閘首以外一定的距離處，船舶進(jìn)出閘均沿都是直線，另一個(gè)方向的船舶進(jìn)出閘按曲線行駛。這類引航道一般適用于岸上牽引過閘，或有明顯的單向貨流的情況。有時(shí)受地形或樞紐布置限制，引航道只能向同引航道的直線段應(yīng)平行于船閘軸線，它由導(dǎo)航段L、調(diào)順段L及停泊段L等三段11LLc123LL。取L=70m3D過渡段L4：當(dāng)引航道的寬度與航道寬度不一致的時(shí)候，需用漸變的方法將其連44E制動(dòng)段L5oB—設(shè)計(jì)最低通航水位時(shí)，設(shè)計(jì)最大船舶、船隊(duì)滿載吃水船底處的引航道寬度ocb—一側(cè)等候過閘船舶、船隊(duì)的總寬度(m)。c），2oHToo負(fù)Ω2；Bm=26.2mBn=16.75mBo=22.75mT=0.7mT=1.3mc表7-7上游引航道基本尺度表導(dǎo)航段調(diào)順段停泊段過渡段制動(dòng)段總長和過渡段重最小水深引航道寬度彎曲半徑彎道加寬值斷面系數(shù)口門寬度度表7-8下游引航道基本尺度表段m最小水深值—8段過渡段水面寬度數(shù)度段調(diào)順段底寬導(dǎo)航段70572調(diào)順段140停泊段7053過渡段（上游200）cc導(dǎo)航建筑物平面圖11c12過閘方式過閘方式船隊(duì)排筏（拖輪牽引）機(jī)動(dòng)單船雙向雙向12