畢業(yè)設(shè)計(jì)大壩樞紐的設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文本科畢業(yè)論文 題 目 高陽(yáng)鎮(zhèn)大壩樞紐的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 工學(xué)院 專 業(yè) 水利水電 畢業(yè)屆別 2012 姓 名 123456 指導(dǎo)教師 654321 職 稱 助 教 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制 二一二年五月 目 錄 摘要: .1 關(guān)鍵詞: .1 abstract： .1 key words .1 前沿 .2 1.設(shè)計(jì)基本資料 .4 1.1.樞紐任務(wù).4 1.1.1. 流域概況.4 1.2.2 氣候特征 .4 1.2.3 水文特征 .4 2.工程等別及建筑物的級(jí)別 .6 3.水文水利計(jì)算 .7 3.1 水文計(jì)算 .7 3.1.1 點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率曲線 .7 3.2 用三點(diǎn)法計(jì)算算需要的統(tǒng)計(jì)參數(shù) .9

2、 3.3 選配理論頻率曲線 .10 3.4 推求 50 年一遇的設(shè)計(jì)洪峰流量 .11 3.5 推求設(shè)計(jì)洪水過(guò)程 .12 3.6 水利計(jì)算 .14 3.6.1 防洪限制水位的選擇 .14 4.壩型選擇及樞紐布置 .14 4.1 壩型的選擇 .14 4.2 壩型的比較 .14 4.3 泄水建筑物的選擇。 .15 5.非溢流壩段的設(shè)計(jì) .16 5.1 壩頂寬度的確定 .16 5.2 壩頂高程的確定 .16 5.3 壩體斷面設(shè)計(jì) .18 6.穩(wěn)定分析的基本原理和計(jì)算法 .18 6.1 非溢流壩分析計(jì)算 .18 6.1.1 設(shè)計(jì)洪水情況下的荷載計(jì)算 .18 6.1.2 設(shè)計(jì)洪水情況下的穩(wěn)定及應(yīng)力分析 .

3、20 6.1.3 校核洪水情況下的荷載計(jì)算 .20 6.1.4 校核洪水情況下的穩(wěn)定應(yīng)力分析 .22 7.溢流壩的設(shè)計(jì) .23 7.1 溢流壩的布置與構(gòu)造設(shè)計(jì) .23 7.1.1 溢流壩形式的選擇 .23 7.1.2 頂部曲線段的設(shè)計(jì) .23 7.1.3 中間直線段的設(shè)計(jì) .24 7.1.4 反弧段的設(shè)計(jì) .24 7.2 下游曲線段消能設(shè)計(jì) .24 7.3 消能工的水利計(jì)算 .25 7.3.1 設(shè)計(jì)流量情況下 .25 7.3.2 校核流量情況下 .26 7.3.3 計(jì)算消力池池深 .27 7.3.4 計(jì)算消力池池長(zhǎng)。 .28 7.3.5 消力池構(gòu)造設(shè)計(jì) .28 7.3.6 海漫設(shè)計(jì) .28 7

4、.3.7 放沖槽 .29 7.3.8 計(jì)算堰頂高程.29 8.壩體細(xì)部構(gòu)造 .31 8.1 非溢流壩頂構(gòu)造 .31 8.2 溢流壩頂構(gòu)造 .31 9.壩體分縫及止水 .31 9.1 壩體分縫的目的 .31 9.2 壩體分縫及止水設(shè)計(jì) .32 9.2.1 橫縫及止水 .32 9.2.2 縱縫及止水 .33 9.3 廊道系統(tǒng) .33 9.3.1 基礎(chǔ)灌漿廊道 .33 9.3.2 檢查排水廊道 .34 9.4 壩體排水 .34 10.壩體材料分區(qū) .35 11.基礎(chǔ)處理 .35 11.1 地基開(kāi)挖與清理 .36 11.2 固結(jié)灌漿 .36 11.3 帷幕灌漿 .37 11.3.1 帷幕的深度設(shè)計(jì) .

5、37 11.3.2 帷幕厚度的確定 .37 11.3.3 帷幕伸入到兩岸的范圍 .38 11.4 壩基排水 .38 參考文獻(xiàn) .40 致 謝 .41 附表 1.42 附圖 1.43 高陽(yáng)鎮(zhèn)大壩樞紐的設(shè)計(jì) 王多平 （甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 08 水利水電工程） 摘要摘要:高陽(yáng)鎮(zhèn)位于湖北省宜昌市興山縣中的南部、長(zhǎng)江一支流香溪河中游，屬于三峽庫(kù)區(qū)移民搬遷鎮(zhèn)。 本設(shè)計(jì)根據(jù)防洪要求，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定壩頂高程及泄洪建筑物尺寸；通過(guò)分析，對(duì)可 能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物的形式、輪廓尺寸及水利樞紐布置方案；詳細(xì)做出大壩設(shè)計(jì)， 通過(guò)比較，確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案與壩身構(gòu)造，

6、進(jìn)行應(yīng)力分析，穩(wěn)定計(jì)算， 對(duì)泄水建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇建筑物的形式，輪廓尺寸，確定布置方案，擬定細(xì)部構(gòu)造，進(jìn)行應(yīng)力， 穩(wěn)定計(jì)算；水庫(kù)正常蓄水位為 162m，建成后可以提高高陽(yáng)鎮(zhèn)河段的水位，使消落區(qū)水位變化產(chǎn)生的一 些環(huán)境問(wèn)題得到有效的改善，并配合一些綠化等綜合環(huán)境工程措施，該河段逐步形成山清水秀，適于 居住、休閑和旅游的環(huán)境，為高陽(yáng)鎮(zhèn)發(fā)展商貿(mào)旅游經(jīng)濟(jì)提供支持。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:高陽(yáng)鎮(zhèn)水利樞紐；重力壩；溢流壩；非溢流壩；應(yīng)力穩(wěn)定分析 gao yang town water control project design wang duo ping (gansu agricultural univers

7、ity ，linstitute of water conservation and hydropower engineering，grade 2008,no2008162036) abstract：gaoyang town is located in the city of yichang in hubei province in central of southern china，which reaches of the yangtze river a tributary of the xiang river，the town belongs to the relocation of thr

8、ee gorges area，according to the flood control requirements of the design of reservoirs for flood adjustment calculation to the determine analysis，in the from of hub and outline the size and layout of water control program；the design of the discharge structure，choose the form of buildings，determine t

9、he layout of the program，develop the structure in details. the reservoir normal water level is 1 62m. the project will promote the water level of gaoyang town，the fluctuating water level change some of the environmental issues effectively，and it will promote the gaoyang town to be a beautiful town.

10、key words：gaoyang town gravity dam； hydro project deign； calculation of non-spillway 前沿 高陽(yáng)鎮(zhèn)位于湖北省宜昌市興山縣中的南部、長(zhǎng)江一支流香溪河中游，屬于三峽庫(kù)區(qū) 移民搬遷鎮(zhèn)。該鎮(zhèn)處于三峽水庫(kù)汛期 145m 水位的回水末端，每年經(jīng)歷水位 175m145m175m 的變動(dòng)，其消落區(qū)出露時(shí)間長(zhǎng)，水位變幅大，消落區(qū)污染物滯留累積 并且在高溫下會(huì)成為細(xì)菌、病毒、蚊蠅衍生源，易誘發(fā)原有疾病的爆發(fā)流行或產(chǎn)生新的 流行性疾病，嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)氐木用癍h(huán)境。根據(jù)河流規(guī)劃擬建一座水庫(kù)，本設(shè)計(jì)的任務(wù)是 進(jìn)行水庫(kù)樞紐的的設(shè)計(jì)。水庫(kù)正常蓄

11、水位為 162m。建成后可以提高高陽(yáng)鎮(zhèn)河段的水位， 使消落區(qū)水位變化產(chǎn)生的一些環(huán)境問(wèn)題得到有效的改善，并配合一些綠化等綜合環(huán)境工 程措施，使該河段逐步形成山清水秀，適于居住、休閑和旅游的環(huán)境，為高陽(yáng)鎮(zhèn)發(fā)展商 貿(mào)旅游經(jīng)濟(jì)提供支持。 高陽(yáng)鎮(zhèn)水利樞紐工程由擋水建筑物和泄水建筑物兩部分構(gòu)成，大壩為混凝土實(shí)體重力壩。 大壩壩頂高程為（168.94m，壩頂寬 6m，最大壩高 23.94m） 。 經(jīng)對(duì)所給流域概況，地形地質(zhì)條件、水文、氣候和庫(kù)區(qū)建筑材料進(jìn)行分析，高陽(yáng)鎮(zhèn)水利 樞紐工程設(shè)計(jì)報(bào)告分 5 部分。 1. 工程等級(jí)及建筑物的級(jí)別的確定。工程等級(jí)及建筑物的級(jí)別的確定。分析工程級(jí)別的 確定因素，確定本工程等

12、別擬定為等，工程規(guī)模為中型，其主要擋水建筑物，泄水 建筑物級(jí)別為 3。 2. 水文水利計(jì)算。根據(jù)適線法、三點(diǎn)法、同倍比放大法，推求出理論頻率曲線和典型洪 水過(guò)程線。 3. 壩型選擇和水利樞紐布置。分析壩址區(qū)地形、地址條件和壩址區(qū)的建筑材料。綜合考 慮壩型確定為實(shí)體重力壩。定性分析各種壩的優(yōu)缺點(diǎn)，選定混凝土重力壩作為本設(shè)計(jì) 的大壩形式。 4. 水利樞紐布置。對(duì)擋水建筑物非溢流壩和溢流壩段的穩(wěn)定分析，在根據(jù)地形地質(zhì)條件 做出總體布置。 5. 壩基處理方案。根據(jù)壩址地質(zhì)條件，對(duì)不同地質(zhì)條件的壩基，采取相應(yīng)的處理方案， 最后在進(jìn)行一些細(xì)部構(gòu)造的處理。 根據(jù)李建中.水力學(xué)m.陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002

13、；林繼庸.水工建筑物第五 版m.中國(guó)水利水電出版社，2010 年 5；祁慶合. 水工建筑物m.北京：中國(guó)水利水電 出版社，2004.等教材和參考資料，在老師的精心修改下，最終完成了高陽(yáng)鎮(zhèn)水利樞紐 工程設(shè)計(jì)任務(wù) 。 1.設(shè)計(jì)基本資料 1.1.樞紐任務(wù) 高陽(yáng)鎮(zhèn)位于湖北省宜昌市興山縣中的南部、長(zhǎng)江一支流香溪河中游，屬于三峽庫(kù)區(qū) 移民搬遷鎮(zhèn)。該鎮(zhèn)處于三峽水庫(kù)汛期 145m 水位的回水末端，每年經(jīng)歷水位 175m145m175m 的變動(dòng)，其消落區(qū)出露時(shí)間長(zhǎng)，水位變幅大，消落區(qū)污染物滯留累積 并且在高溫下會(huì)成為細(xì)菌、病毒、蚊蠅衍生源，易誘發(fā)原有疾病的爆發(fā)流行或產(chǎn)生新的 流行性疾病，嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)氐木用癍h(huán)境。

14、根據(jù)河流規(guī)劃擬建一座水庫(kù)，本設(shè)計(jì)的任務(wù)是 進(jìn)行水庫(kù)樞紐的的設(shè)計(jì)。水庫(kù)正常蓄水位為 162m。建成后可以提高高陽(yáng)鎮(zhèn)河段的水位， 使消落區(qū)水位變化產(chǎn)生的一些環(huán)境問(wèn)題得到有效的改善，并配合一些綠化等綜合環(huán)境工 程措施，使該河段逐步形成山清水秀，適于居住、休閑和旅游的環(huán)境，為高陽(yáng)鎮(zhèn)發(fā)展商 貿(mào)旅游經(jīng)濟(jì)提供支持。 1.2.自然地理與水文氣候特征 1.1.1. 流域概況 陽(yáng)鎮(zhèn)位于湖北省宜昌市興山縣中的南部、長(zhǎng)江一支流香溪河中游，屬于三峽庫(kù)區(qū)移 民搬遷鎮(zhèn)。香溪河是長(zhǎng)江一級(jí)支流，發(fā)源于鄂西的大神農(nóng)架群山中，與長(zhǎng)江北岸的西陵 峽口匯入長(zhǎng)江。河道全長(zhǎng) 103km，流域面積 3102km2，年平均徑流量 19.56

15、億 m3，入江口 距離重慶市 572km，香溪河兩岸青山環(huán)繞，四季花果飄香，溪水四季常綠，清澈見(jiàn)底。 本流域大部分為山嶺地帶，境內(nèi)山巒疊嶂，溝壑縱橫，具有溪河 156 條，人口密度 80 人/km2。地質(zhì)屬于三疊系侏羅系地層組成的單斜構(gòu)造，地層完整有序，沒(méi)有大的斷 層和地層明顯有缺失與重復(fù)，構(gòu)造條件比較簡(jiǎn)單。 1.2.2 氣候特征 香溪河流域?qū)儆趤啛釒Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)， 夏長(zhǎng)冬短，四季分明。春季冷暖多變， 雨水多；夏季雨量集中；秋季多陰雨。年平均氣溫 17.1oc，年平均降雨量 984mm，降雨多 集中在 410 月，約占全年降雨量的 88%。全年總?cè)照諗?shù) 1577.9h，盛行風(fēng)向西南，最大

16、風(fēng)速 22m/s，24h 最大降雨量為 190.1mm。 1.2.3 水文特征 香溪河是常年徑流的河流，但是其枯、洪水位變幅大，汛期最大洪峰流量可達(dá)到 2700m3/s，最枯流量?jī)H僅 7.73m3/s。香溪河屬于山溪型河流，集中時(shí)間短，匯流快，洪峰 持續(xù)時(shí)間一般在一天左右。 壩址下游約 330m 處有興山水文站，水文站控制面積 1900，占全流域面積的 61.3%。 因?yàn)閴沃放c站址之間沒(méi)有支流加入，可直接應(yīng)用興山水文站的資料進(jìn)行壩址設(shè)計(jì)水位的 計(jì)算。今有洪峰流量資料見(jiàn)附表 1，該站典型年年徑流量月份分配見(jiàn)附表 2。自 1830 年 興山水文站有記錄以來(lái)，1935 年發(fā)生的第一次洪水洪峰流量為

17、2720 m3/s，1945 年發(fā)生 的第二次洪水洪峰流量為 2590m3/s，1951 年發(fā)生的第三次洪水洪峰流量為 2410 m3/s（作 為最大處理） ，可以為組成不連續(xù)序列的資料，推求理論頻率曲線參數(shù)。 水文站的一次洪水過(guò)程，與其控制流域內(nèi)的降雨強(qiáng)度級(jí)降雨歷時(shí)有關(guān)。在興山水文實(shí) 測(cè)的洪峰流量序列中，1982 年位于第四，但是洪水總量較大（排位第二） 。從水庫(kù)安全角 度考慮，選擇 1982 年實(shí)測(cè)洪水過(guò)程線作為高陽(yáng)鎮(zhèn)水位調(diào)節(jié)壩的設(shè)計(jì)洪水典型。 表表 1-11-1 19821982 年洪水流量過(guò)程資料年洪水流量過(guò)程資料 時(shí)段（小時(shí)） 16121824303642 典型洪量（m3/s） 0.

18、75 7.50 52.50 178.50 85.50 57.00 42.90 33.30 時(shí)段（小時(shí)） 4854606672788490 典型洪量（m3/s） 24.00 19.50 14.25 10.50 7.35 4.95 1.80 0.90 1.3.地質(zhì)地貌 壩址區(qū)香溪河呈近南北流向，河谷寬 170m，河底高程 145m 左右，左側(cè)稍高，在枯水 期存在河漫灘。地貌上處在不對(duì)稱的寬谷與“v”字型河谷之間過(guò)度型河段，總體左岸稍 陡于右岸。左岸自然邊坡的坡度在 35o左右，右岸邊坡的坡度在 30o左右。 壩址河段，因巖層走向與河流走向呈斜交，為斜向谷，左岸斜順向破，右岸屬于斜 逆向坡。其岸坡形

19、態(tài)，左岸主要受巖層層面的控制，右岸受順河向反傾長(zhǎng)大裂隙的控制。 因而河床基巖頂面的形態(tài)，左岸的巖層層面大體一致，右岸與較陡反傾裂隙大體一致， 呈現(xiàn)左緩右陡的不對(duì)稱形狀。河槽最深的部位偏向右岸。 壩址區(qū)基巖地層為侏羅紀(jì)中統(tǒng)下沙溪廟組（j2x）下部地層，其巖性為黃色灰綠色 中后層石英長(zhǎng)石砂巖與紫紅色粉質(zhì)泥巖、粉細(xì)砂巖互層。按其抗壓強(qiáng)度分為堅(jiān)硬 半堅(jiān)硬巖類和軟質(zhì)巖類。 沖積（qa1）層，堆積于香溪河河床，其堆積厚度有左岸向右岸逐漸增厚。在左岸厚 5m 至 15m，河床中部級(jí)右岸厚度約為 20m。其巖性為含漂石的砂卵（礫）石，漂石的砂卵 （礫）石成分主要是灰?guī)r、長(zhǎng)石石英砂巖。 壩基上部為河床堆積的砂卵

20、（礫）石和左岸人工雜填的砂礫石及泥巖碎塊石，前者 厚 520m，后者最大厚度 710m。砂卵（礫）石，除表層外為比較密實(shí)，較均一，強(qiáng)度 相對(duì)較高；人工雜填土，較松散，強(qiáng)度低不宜作為壩基。下伏基巖，左岸河段以粉砂質(zhì) 泥巖為主夾砂巖，右岸河段以石英長(zhǎng)石砂巖為主夾粉砂質(zhì)泥巖，中分化、巖體較完整。 壩基巖（土）體中的河床砂卵（礫）層具有強(qiáng)的透水性；下伏基巖左岸河床段，高 程 117m 至 150m 以上巖體，具有中等透水；右岸河段，在基巖頂以下 45m 屬于弱透水。 右岸地基為厚層的石英長(zhǎng)石砂巖，穩(wěn)定，強(qiáng)度高，但右側(cè)高切坡的穩(wěn)定性是其主要 工程地質(zhì)問(wèn)題，邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮一組長(zhǎng)大的外傾結(jié)構(gòu)面。左岸

21、屬于類圍巖， 具有成洞條件，進(jìn)出口地質(zhì)條件相對(duì)較好。 區(qū)內(nèi)地震動(dòng)峰加速度為 0.03g，相應(yīng)的地震基本烈度度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為 0.35s，本工程不作抗震計(jì)算。 1.4.建筑材料 該地區(qū)塊石均為厚層灰?guī)r，儲(chǔ)存豐富，質(zhì)量基本滿足工程要求，開(kāi)采條件較好，運(yùn) 輸方便；天然的砂礫石料，因三峽庫(kù)水淹沒(méi)或移民工程的開(kāi)采利用，基本缺乏，可考慮 人工來(lái)料。 1.5.其他 壩址附近的高陽(yáng)鎮(zhèn)處于昭君文化景點(diǎn)集中的區(qū)域，規(guī)劃定位為旅游商貿(mào)城，并且作 為縣城的交通中轉(zhuǎn)樞紐，所以該區(qū)交通便利。區(qū)內(nèi)有水能、礦產(chǎn)、林特、旅游四大自然 資源，且依托四大資源，不斷探索將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的途徑，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)一 步發(fā)展

22、奠定了基礎(chǔ)。 2.工程等別及建筑物的級(jí)別 根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn) （sl252-2000） ，綜合考慮，水庫(kù)防洪、 治澇、供水等各種效益，本工程等別擬定為等，工程規(guī)模為中型，其主要擋水建筑物、 泄水建筑物的級(jí)別為 3 級(jí)。 表 2-1 水利水電樞紐工程的等別 防洪治澇灌溉供水發(fā)電 治澇 面積 灌溉 面積 供水 對(duì)象 裝機(jī)容量 工 程 等 別 工程規(guī)模水庫(kù)總庫(kù)容 (10 8m3) 保護(hù)城鎮(zhèn)及 工礦企業(yè)的 重要性 保護(hù) 農(nóng)田 (104 畝) (10 4畝)(10 4畝)重要性 (10 4 kw) i 大(1)型 10 特別 重要 500200150 特別 重要 120 大(2)型101

23、.0重要500100206015050重要12030 中型1.00.10中等100306015505中等305 iv 小(1)型0.10.01一般30515350.5一般51 v 小(2)型0.010.001 530.59 時(shí)，海漫長(zhǎng)度計(jì)算公式如下 =8.58.98=77.389.8m。 t h) 5 . 125 . 8(lp 下游水深； t h 所以，海漫長(zhǎng)取 76.3m，采用漿砌石襯砌，厚度為 50cm。 7.3.7 放沖槽 在海漫末端欲留足夠塊徑大于 30cm 的石塊，當(dāng)水流沖刷河床，沖刷坑預(yù)計(jì)的深度逐 漸發(fā)展時(shí)，預(yù)留海漫末端的石塊將沿沖刷坑的斜坡陸續(xù)滾下，散鋪在 沖刷坑上游坡面上， 自

24、動(dòng)形成護(hù)面，使沖刷不在向下游側(cè)擴(kuò)散。參照以往的設(shè)計(jì)，防沖槽大多數(shù)采用寬淺式， 其深度 t 一般取 1.5-2.5m，取 2m；底寬 b 取 2-3 倍的深度，b=22=4m。 7.3.8 計(jì)算堰頂高程 因?yàn)檠唔敻叱倘Q于上游設(shè)計(jì)水位和和設(shè)計(jì)水頭由式（7-2）可得到堰上總水頭 （7- 3/2 0 2 gmb q h 5） 已知設(shè)計(jì)流量，及， 當(dāng)時(shí)，流量系數(shù)smq/ 9 . 2256 3 1 mb60 s hh ，側(cè)收縮系數(shù)與和有關(guān)，先假設(shè)，自由出流，則將數(shù)502 . 0 d mm 0 h9 . 00 . 1 據(jù)帶入上式 mh07 . 7 81 . 9 2600 . 1502 . 0 9 . 0

25、9 . 2256 3/2 0 此為的第一次近似值，將和已知的堰流孔數(shù)，按半圓形墩頭和自由出 0 h 0 h6n 流（） 查得閘墩系數(shù)，按照?qǐng)A弧邊墩查得邊墩系數(shù)，75 . 0 0 h hs 45 . 0 0 70 . 0 k 因?yàn)閯t計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)。707 . 0 10 07 . 7 0 b h （7-nb h n k 0 0 ) 1(2 . 01 6） 93 . 0 106 07 . 7 7 . 045 . 0 ) 16(2 . 01 此為的第二次近似值，用以重新計(jì)算，得 0 h mh84 . 6 81 . 9 2600 . 1502 . 0 94 . 0 9 . 2256 3/2 0 （7-

26、g v hhd 2 2 0 0 7） mhd65 . 6 19 . 0 84 . 6 則堰頂高程=上游水位-=165.35-6.65=158.7m。即，然而，要求 d hmzy 7 . 158 正常蓄水位為 162m，則之間的高差，所以需要修建閘門(mén)，為了經(jīng)濟(jì)mh3 . 3 7 . 158162 選用平板剛閘門(mén)，閘門(mén)高預(yù)留一定的超高，最終設(shè)置閘門(mén)高度。mhz5 . 3 2檢驗(yàn)在校核情況下是否滿足要求。 已知校核流量，及， 當(dāng)時(shí)，流量系數(shù)smq/ 5 . 3398 3 2 mb60 s hh ，側(cè)收縮系數(shù)與和有關(guān)，先假設(shè)，自由出流，則將數(shù)502 . 0 d mm 0 h9 . 00 . 1 據(jù)帶入

27、上式 mh29 . 9 81 . 9 2600 . 1502 . 0 9 . 0 5 . 3398 3/2 0 此為的第一次近似值，將和已知的堰流孔數(shù)，按半圓形墩頭和自由出流 0 h 0 h6n （） 查得閘墩系數(shù)，按照?qǐng)A弧邊墩查得邊墩系數(shù)，75 . 0 0 h hs 45 . 0 0 70 . 0 k 因?yàn)閯t計(jì)算側(cè)收縮系數(shù)929 . 0 10 29 . 9 0 b h nb h n k 0 0 ) 1(2 . 01 99 . 0 106 929 . 0 7 . 045 . 0 ) 16(2 . 01 此為的第二次近似值，用以重新計(jì)算，得 0 h mh29 . 9 81 . 9 2600 .

28、1502 . 0 99 . 0 5 . 3398 3/2 0 g v hhd 2 2 0 0 mhd94 . 8 354 . 0 29 . 9 則上游水位=堰頂高程+=158.7+8.94=167.64m， d h 可以得到在校核水位下上游水位 z=167.644168.94， 則設(shè)計(jì)溢流凈寬 b=60m，符合要求 8.壩體細(xì)部構(gòu)造 8.1 非溢流壩頂構(gòu)造 對(duì)于非溢流壩，壩頂高度應(yīng)高出水庫(kù)靜水位，并考 慮浪高和一定的超高；壩頂寬度不考慮實(shí)際的交通要求， 一般不小于 2 米，所以設(shè)壩頂寬度設(shè)為 6 米，計(jì)算得壩 頂高程 168.94 米。波護(hù)墻高度設(shè)為 1.2m，放浪墻寬度 為 30cm，下游設(shè)

29、置防護(hù)欄桿就可以了。 。 壩頂路面應(yīng)有適當(dāng)?shù)臋M向坡度，設(shè)置相應(yīng)的排水管， 并將集水引至上游水庫(kù)或壩體排水管內(nèi)，引水管出口宜 圖 8-1 壩頂細(xì)部構(gòu)造 布置在水位以下，以免污染壩面；壩頂兩側(cè)為人行道，宜高出路面 2030cm。壩頂上游 設(shè)置防護(hù)墻，壩頂下游設(shè)置欄桿。具體的布置如圖 8-1 所示。 8.2 溢流壩頂構(gòu)造 溢流壩頂高程為了保證交通的通暢和非溢流壩保持一致。其寬度主要根據(jù)壩頂?shù)臉?gòu)造 而定。溢流壩頂主要的構(gòu)造有交通橋、工作橋、便橋和人行道。但是該壩為調(diào)節(jié)壩，無(wú) 需修建閘門(mén)，無(wú)需修建閘墩，所以只考慮交通橋。在可能的情況下，可以將工作橋和交 通橋結(jié)合使用。上面所有的構(gòu)造都通過(guò) t 形梁支承在

30、閘墩上，t 形梁要求能夠承載上面所 有的荷載。兩側(cè)同非溢流壩相同的布置人行道和防護(hù)墻和防護(hù)欄桿。 9.壩體分縫及止水 9.1 壩體分縫的目的 為了滿足施工要求（如混凝土澆筑的能力及施工工期的溫度控制）以及為了防止在運(yùn) 行期間由于溫度的變化和地基的不均勻沉降等導(dǎo)致壩體出現(xiàn)裂縫，在壩體內(nèi)分縫。根據(jù) 分縫的布置可以分為橫縫和縱縫。 9.2 壩體分縫及止水設(shè)計(jì) 9.2.1 橫縫及止水 橫縫有永久縫和臨時(shí)縫兩種，臨時(shí)縫一般在壩基條件不好的情況下，為了提高壩體的 整體性而設(shè)置的。本樞紐壩基條件良好，務(wù)須設(shè)臨時(shí)縫。永久縫是為了防止出現(xiàn)由于不 均勻沉降或溫度變化而出現(xiàn)裂縫而設(shè)置的。 橫縫是垂直于壩軸線設(shè)置的，

31、將壩體分為若干段。橫縫間距一般為 1220 米。本樞紐在 各壩段間均設(shè)置橫縫。 橫縫內(nèi)需要設(shè)置專門(mén)的止水。 永久性橫縫面常為平面，不設(shè)鍵槽，不進(jìn)行灌漿，不用預(yù)留縫寬。 止水片。 第一道止水：一般以紫銅片為材料，厚度 1.01.5mm，距離上游壩面 1m 左右，伸入 混凝土中的長(zhǎng)度為 2025cm，具體尺寸參見(jiàn)圖 9-1（a） （b） 。 第二道止水：材料為不銹鋼片，尺寸和上面一樣，距離上一止水 0.8m。 止水片的底部必須與基巖連接好，止水片應(yīng)埋入基巖內(nèi)，深度為 3050m，取 50cm， 在基巖內(nèi)挖方形坑后插入止水片，再回填瀝青，如圖 9-1(c)所示。 瀝青井，是止水的輔助設(shè)施，在低壩中可

32、簡(jiǎn)略，但須確保前面的止水片的止水質(zhì)量。 排水井，直徑 40cm，距第二止水 0.8m，通至廊道。 檢查井，會(huì)給施工帶來(lái)極大的不便，不于設(shè)置。 由于壩的下游有水，在下游最高尾水位以下的壩面以內(nèi)也需設(shè)置止水，一般只需設(shè)置 一道。 圖 9-1 止水示意圖 9.2.2 縱縫及止水 重力壩縱縫的方向與壩軸線平行?？p面能傳遞壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，故對(duì)臨時(shí)施工縱縫必 須灌漿以保障壩體的整體工作。 規(guī)范中規(guī)定，縱縫間距一般為 1530m。擬訂設(shè)置的 縱縫如圖 9-2（a）所示。 由于溢流壩在壩基曲線段附出現(xiàn)拉應(yīng)力和較大的剪應(yīng)力，需在此設(shè)置永久縱縫，以減 小拉應(yīng)力和剪應(yīng)力?？v縫設(shè)置在基本三角形的頂點(diǎn)處，即如圖 9-2

33、（a）所示的位置。由 于在曲線段，有下泄水流，需在此設(shè)置止水。止水設(shè)置參見(jiàn)上面橫縫的止水設(shè)置。 縱縫面應(yīng)設(shè)水平方向鍵槽，因?yàn)殒I槽承受壓力和剪力，所以鍵槽應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以 免被破壞。一般縱縫鍵槽為斜三角形，上斜面和第一主應(yīng)力正交，下斜面和第二主應(yīng)力 正交。具體的鍵槽形式如圖 9-2（b）所示。 圖 9-2 縱縫及鍵槽示意圖 9.3 廊道系統(tǒng) 在混凝土壩中，為了灌漿、排水、觀測(cè)、檢查及交通要求，必須在壩體內(nèi)設(shè)置各種 廊道，這些廊道在壩體內(nèi)互相連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。 9.3.1 基礎(chǔ)灌漿廊道 帷幕灌漿需要在壩體澆筑到一定高度后進(jìn)行，以便利用混凝土壓重提高灌漿壓力， 保證灌漿質(zhì)量，并加強(qiáng)壩基接觸面上的

34、抗?jié)B和抗剪能力。因此，常需在壩內(nèi)靠近上游壩 踵處設(shè)置一個(gè)專門(mén)的基礎(chǔ)灌漿廊道。其上游距壩面 0.050.1 倍的水頭，且不小于 45 米，也不宜距壩踵過(guò)遠(yuǎn)，以免降低較小揚(yáng)壓力的作用。取 l1=（166.45-150） 0.1=1.65m 取 l1 =3m。即在壩踵附近距上游面 3m 出設(shè)置灌漿廊道，如圖 9-3 所示。 灌漿廊道的斷面一般采用上圓下方的城門(mén)洞的型式，寬度約為 2.02.5 米。高度為 2.23.5 米，則取寬為 2m，高為 4m。以滿足鉆孔、灌漿工作空間的需要，具體設(shè)計(jì)的尺 寸如圖 9-4(b)。廊道與基巖應(yīng)保持一定的距離，而且最好不要小于 1.5 倍的廊道寬度， 取底面距基巖面

35、 4m。在廊道下游側(cè)應(yīng)能鉆孔設(shè)排水及揚(yáng)壓力觀測(cè)孔?；A(chǔ)灌漿廊道是沿 地形向兩岸逐漸提高的。兩岸斜坡段的坡度不宜大于 4045，以便于轉(zhuǎn)孔、灌漿操 作和搬運(yùn)操作。灌漿廊道應(yīng)由設(shè)在兩岸設(shè)置的橫向廊道接出壩外。 灌漿廊道兼有排水作用，需要在其上游側(cè)設(shè)排水溝、下游側(cè)設(shè)壩基排水孔幕及揚(yáng)壓 力觀測(cè)孔，并在靠近廊道的最低處設(shè)置集水井，匯集從壩基和壩體的滲水，然后，井橫 向排水管自流或由水泵抽水排至下游壩外。廊道位于左岸的出口高程為 150m，位于右岸 的出口高程為 150m。 圖 9-3 壩基灌漿廊道示意圖 9.3.2 檢查排水廊道 為了便于巡視，常在靠近壩體上游面處每隔 1520m 高程設(shè)置一個(gè)檢查廊道，

36、一般還 兼做排水廊道。該廊道也多用上圓下方的型式，最小寬度為 1.2 米，最小高度為 2.2 米。 照此形式設(shè)計(jì)如圖 11-2 所示。 9.4 壩體排水 在壩體各種接縫面內(nèi)雖已經(jīng)設(shè)置了止水系統(tǒng)，但滲水仍再所難免。為了減小滲水對(duì)壩 體的不利影響，在靠近壩體上游面設(shè)排水管幕，排水管用預(yù)制多孔混凝土管，壩體排水 管的間距一般為 23 米；管內(nèi)徑為 1220cm,管徑太小排水減壓效果差，且容易堵塞。 則取管間距 3m，內(nèi)徑 20cm，滲水由排水管進(jìn)入廊道，然后通過(guò)排水溝再由通向下游的排 水管將滲水排出壩外，排水管與廊道的連通采用直通式，所以該重力壩采用壩體排水管。 壩身排水管應(yīng)該靠近上游面，以便及早排

37、除滲水，但與壩面距離一般不得小于壩前水 深的 1/101/20，以免滲透坡降過(guò)大，導(dǎo)致壩面混凝土溶濾破壞。排水管和廊道的連通 形式如圖 9-3 所示。 10.壩體材料分區(qū) 重力壩的建筑材料主要是混凝土，水工的混凝土要求具有一定的抗?jié)B、抗凍、抗沖 刷、抗侵蝕、低熱、抗裂等性能。應(yīng)符合混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定?；炷?的強(qiáng)度隨著齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，因此，在規(guī)定設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)時(shí)應(yīng)同時(shí)規(guī)定設(shè)計(jì)齡期。壩體混 凝土的強(qiáng)度一般采用 90 天齡期，對(duì)于有其他要求的混凝土的齡期，可根據(jù)需要需要確定。 壩體各部位工作條件不同。為了節(jié)約和合理利用水泥，通常將壩體混凝土按不同部位 和不同工作條件分區(qū)，采用不同標(biāo)號(hào)，一般可

38、分為下列各分區(qū)（如圖 10-1 所示）： 圖 10-1 混凝土分區(qū) 區(qū)上下游水位以上壩體外部表面混凝土； 區(qū)上下游水位變化區(qū)的壩體外表面混凝土； 區(qū)上下游水位以下壩體外部表面混凝土； 區(qū)基礎(chǔ)混凝土； 區(qū)壩體內(nèi)部混凝土； 區(qū)抗沖刷的混凝土（例如溢流面、泄水孔和閘墩等） 。 選定各區(qū)混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)，除應(yīng)滿足所在部位的應(yīng)力要求外，為了防止施工期間發(fā)生 溫度裂縫，還應(yīng)減少整個(gè)水利樞紐中不同混凝土標(biāo)號(hào)的類別，這樣也便于施工。相鄰區(qū) 的混凝土的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)不宜超過(guò)兩級(jí)，以避免引起壩內(nèi)應(yīng)力重分布或產(chǎn)生裂縫。分區(qū)的厚 度一般不得小于 2 米。 11.基礎(chǔ)處理 重力壩的壩基應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和承載能力。但地基總是存在

39、著種種的缺陷，為了 能在具有某些缺陷的的巖基上修建重力壩，應(yīng)對(duì)基巖進(jìn)行必要的處理，以保證大壩的安 全。 壩基處理的目的在于提高其強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久性和抗?jié)B能力，具體的措施通常包括 開(kāi)挖、清理、灌漿、排水和特殊軟弱地帶的處理等。 11.1 地基開(kāi)挖與清理 壩基的開(kāi)挖就是把覆蓋層緩和風(fēng)化破碎的巖石、砂卵石層和強(qiáng)風(fēng)化巖體挖掉，使大壩 直接建筑在堅(jiān)實(shí)的巖石上。重力壩地基的開(kāi)挖深度，一般應(yīng)根據(jù)巖石強(qiáng)度及完整性，并 結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求來(lái)確定。對(duì)于本樞紐的低壩(50m)來(lái)說(shuō)，宜挖到弱風(fēng)化層的 上部的基巖。開(kāi)挖的邊坡必須穩(wěn)定。各壩段的地基面上下游高差不宜過(guò)大。兩岸岸坡壩 段的地基開(kāi)挖面形狀，在平行壩軸線

40、方向上，如岸坡平緩則開(kāi)挖要求與河床壩段相同， 如岸坡較陡，因壩段有側(cè)向穩(wěn)定的問(wèn)題，宜開(kāi)挖成有足夠?qū)挾鹊呐_(tái)階狀。 基巖開(kāi)挖后，在澆注混凝土前，需進(jìn)行徹底的清理和沖洗，包括：清除一切松動(dòng)的巖 塊，打掉突出的尖角，基坑中原有的勘探鉆井、孔、洞等均應(yīng)回填封堵。開(kāi)挖爆破不能 損害設(shè)計(jì)開(kāi)挖線以下基巖的質(zhì)量；當(dāng)基巖為易風(fēng)化的巖石，如頁(yè)巖、粘土巖等時(shí)，在設(shè) 計(jì)開(kāi)挖線或邊線以上宜留有保護(hù)層 0.20.3 米，待混凝土澆注時(shí)才隨挖注澆。 11.2 固結(jié)灌漿 固結(jié)灌漿的目的是：1，膠結(jié)壩基巖石裂隙；2，填實(shí)基巖下埋藏的溶洞、溶槽等用 混凝土回填后，其頂部及周圍與巖石間裂隙，提高基巖承載能力，減少不均勻沉陷；3， 增

41、強(qiáng)帷幕部位的基巖以提高帷幕灌漿壓力；4，固結(jié)基巖與壩體混凝土的接觸面，提高接 觸面抗剪強(qiáng)度。5，斷層破碎帶及兩側(cè)影響帶固結(jié)灌漿提高其承載能力，減少沉陷。6， 提高基巖的整體性和彈性模量，減少基巖受力后的變形，提高基巖的抗壓、抗剪強(qiáng)度， 降低壩基的滲透性。 固結(jié)灌漿一般布置在壩基受力較大的部位和強(qiáng)度較低的部位以及對(duì)改善壩體應(yīng)力有利 的部位。通常以布置在壩趾附近為宜。一方面能加固受力較大的壩趾附近巖體；另一方 面可以改善壩踵應(yīng)力，使之不出現(xiàn)或少出現(xiàn)拉應(yīng)力。至于壩踵附近，在帷幕灌漿和防滲 要求允許的情況下，從改善和壩踵應(yīng)力考慮，以不布置或少布置固結(jié)灌漿為宜。 灌漿范圍從壩踵上游 0.10.15 倍壩

42、高開(kāi)始，到壩趾 0.150.2 倍壩高為止。按照該 要求從壩踵前 3m 開(kāi)始到壩趾下游 4 米結(jié)束。灌漿孔常布置成梅花形或井字形?？拙鄰?1020m 開(kāi)始，采用內(nèi)插逐步加密，最終孔距 24 米?？咨钜话銥?515 米，應(yīng)根據(jù)地 質(zhì)情況并參照灌漿實(shí)驗(yàn)確定?？讖揭话銥?1538mm。具體尺寸參見(jiàn)圖 11-1。 圖 11-1 固結(jié)灌漿孔的布置 11.3 帷幕灌漿 帷幕灌漿的重要目的是降低壩底滲透壓力，也有利于壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌，即 防止基巖裂隙中的填充物被帶走或溶濾，減少壩基滲透流量等。帷幕灌漿最常用的是水 泥漿，有時(shí)也用化學(xué)灌漿。 帷幕灌漿常在灌漿廊道內(nèi)進(jìn)行，一般先進(jìn)行固結(jié)灌漿，并利用已澆注

43、混凝土壩塊的壓 重，采用分級(jí)灌注法，即自上而下鉆進(jìn)一段，灌注一段，灌好后再鉆深一段，如此繼續(xù) 加深，直到必要的深度為止。 帷幕灌漿的設(shè)計(jì)，主要是確定帷幕的深度、厚度、伸入岸坡的范圍。 11.3.1 帷幕的深度設(shè)計(jì) 如果不透水層基巖面不深，則帷幕灌漿應(yīng)鉆灌到不透水層。如果不透水層很深可將帷 幕伸入相對(duì)隔水層內(nèi) 35 米。如果相對(duì)隔水層很深，帷幕深度可根據(jù)降低滲透壓力、防 止管涌等設(shè)計(jì)要求來(lái)確定，一般可在（0.30.7）倍的壩高范圍內(nèi)選擇。 由于樞紐處主要巖層為為侏羅紀(jì)中統(tǒng)下沙溪廟組（j2x）下部地層，其巖性為黃色灰綠色 中后層石英長(zhǎng)石砂巖與紫紅色粉質(zhì)泥巖、粉細(xì)砂巖互層。按其抗壓強(qiáng)度分為堅(jiān)硬 半堅(jiān)

44、硬巖類和軟質(zhì)巖類。確定灌漿深度在，mhh 7 . 162 . 794.237 . 03 . 0)7 . 03 . 0(）（ 所以，取 h=15m 的深度。 11.3.2 帷幕厚度的確定 對(duì)于中低壩只需設(shè)置一排的帷幕灌漿就可以了，則對(duì)一排的灌漿來(lái)說(shuō)其厚度 l4=(0.70.8)c （11-1） 式中：c孔距，一般為 1.54 米，最好由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定，此處取 3 米 則厚度為l4=0.7c=0.73=2.1m 11.3.3 帷幕伸入到兩岸的范圍 防滲帷幕伸入岸坡的范圍、深度及帷幕軸線的方向，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件 確定，并應(yīng)與河床部位的帷幕保持連續(xù)。當(dāng)不透水層或相對(duì)不透水層距地面不遠(yuǎn)時(shí)，帷

45、幕可與不透水層或相對(duì)不透水層銜接。當(dāng)帷幕需要深入很長(zhǎng)才能和不透水層或相對(duì)不透 水層相銜接時(shí)，可以伸到原來(lái)地下水位線與最高庫(kù)水位的交點(diǎn)。 11.4 壩基排水 帷幕灌漿不能完全截?cái)酀B流。為了進(jìn)一步的降低壩底滲透壓力，常要設(shè)置壩基排水設(shè) 施。 壩基排水設(shè)施一般包括：排水孔和壩基面排水。一般在帷幕灌漿完成以后，在灌漿廊 道內(nèi)鉆設(shè)排水管，形成排水管幕。排水管距帷幕孔的距離不小于 2 米。必須注意排水孔 不得穿過(guò)帷幕，一般略向下游傾斜，與帷幕成 1015交角。排水孔距為 23 米，擬 訂為 3 米?？讖綖?100150mm，不宜過(guò)小以防堵塞，擬訂 150mm?？丈顬獒∧簧畹?4060%，高中壩的孔深不宜小于 10 米，擬訂 50%21.6=10.8 米。排水孔通過(guò)壩內(nèi)預(yù)埋 鋼管引至廊道邊