重力壩廠房設計設計說明

1、- 1 - / 81中中文文摘摘要要沙溪口水電站計劃建在福建省市上游的西溪上，是閩江流域的一個梯級電站，屬于河床式水電站。本電站主要組成建筑物有溢流壩、非溢流壩、廠房和船閘。壩體型式為混凝土重力壩，溢流壩段布置于河床中部，廠房布置在河床右岸，船閘布置在左岸。非溢流壩壩頂高程 93m，上游面坡度為 1:0.2，下游面坡度 1:0.80，溢流壩堰頂高程 82.78m。溢流壩段全長 340m，設有 18 孔溢流孔，每孔凈寬取為17.0 m，沿主河槽宣泄絕大部分洪水。水庫正常蓄水位為 88.00m，設計洪水位為 90.00m，校核洪水位為91.00m，死水位為 84.00m。電站設計水頭為 10.3m

2、，總裝機容量為 320MW，安裝有 4 臺軸流式水輪發(fā)電機組，每臺裝機容量為 8MW。水輪機型號均為 ZZ560-LH-850，轉輪直徑為 8.5m，水輪機安裝高程 66.47m，發(fā)電機層高程 86.005m，取安裝場高程與發(fā)電機層同高。下游校核洪水位 81.50m，主廠房頂高程為108.00 m，廠房總長 148.2m，寬 74m。220kV 與 110kV 開關站布置在尾水平臺右側。船閘閘室 100m20m2.5m（長寬最小水深） ，位于溢流壩左側。沙溪口水電站具備發(fā)電，航運，過木等的綜合效益，是福建電網(wǎng)的骨干電廠。關鍵詞關鍵詞沙溪口水電站、河床式廠房、重力壩、溢流壩、水輪機、發(fā)電機、抗滑

3、穩(wěn)定性、揚壓力、軸流式水輪機、發(fā)電機層結構設計A Ab bs st tr ra ac ct tShaxikou Hydropower Station is prepared to built at Xixi stream, upstream the city of Nanping in Fujian Province.It is one of the cascade development in the Minjiang river basin.It is a powerhouse in river channel.The main structures of Shaxikou Hydropo

4、wer Station is consist of overflow spillway dam, non-overflow spillway dam, powerhouse and lock. The dams are concrete gravity dams. The overflow spillway dam lies in the centre of the riverbed. The powerhouse lies on the right, and the lock is located on the left. The top of the non-spillway dam is

5、 at an elevation of 93 meters. The upstream of the dam is vertical, the lower slope degree is 1:0.2,and the upper slope degree is 1:0.80. the crest of the weir is at an elevation of 82.78 meters. The overflow spillway dam is about 340 meters long in total, with 18 openings each of 17 meters wide, di

6、scharging most of the flood flow along the main river channel.The normal water lever of the reservoir is 88.00 meters,while the design flood water level of the reservoir reaches at 90.00 meters. The checking flood water level is about 91 meters. And the dead water level is only 84.00 meters.The desi

7、gn cross-head is10.3 meters. The project has a total installed capacity of 320MW. It houses four axial-flow turbines coupled with generators 8MW each. The type of the turbine is ZZ560-LH-850. The diameter of the turbine is 8.50 meters. The runner setting is at an elevation of 66.47 meters. The gener

8、ator floor is at an elevation of 86.005 meters. And it is the same with the service or erection bay. However, the checking tailwater lever is 81.5 meters. The top of the powerhouse is at an elevation of 108 meters. And the powerhouse is about 146.2 meters long and 74.0 meters wide. 220KV anf 110KVsw

9、itchyard is located on the platform at the right side of downstream tailrace.The lock with the dimension of 100m20m2.5m(LWMin.water depth) is located on the left side of the spillway.- 3 - / 81Shaxikou Hydropower Station has the comprehensive benefits of generating electricity,shipping transportatio

10、n， navigation afloating woods and etc. It has a very important position in the electricity network of Fujian Province.KEYWORDSKEYWORDSShaxikou Hydropowerstation， power house in river channel， concrete gravity dam， over flow dam， combinatory， hydro-generator， stability against sliding， uplift pressur

11、e，axial flow type turbine， structure design of generator floor， 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文） ，是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導教師簽名： 日期：使用授

12、權說明使用授權說明本人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳?。作者簽名： 日 期：學位論文原創(chuàng)性聲明學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本

13、人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文使用授權書學位論文使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位論文的全部或部分容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。- 5 - / 81作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日目目錄錄中文摘要- 1 -ABSTRACT- 2 -目錄- 4 -1.1 流域概況- 6 -1.2 水文氣象條件- 6 -1.3 水

14、庫地質- 9 -1.4 壩址工程地質條件與壩軸線選定- 10 -1.5 建筑材料- 13 -1.6 綜合利用- 13 -1.7 樞紐布置- 14 -第二章重力壩擋水壩段設計- 15 -21剖面設計- 15 -211壩頂高程- 15 -21剖面設計- 16 -211壩頂高程- 16 -212壩頂寬度- 17 -213廊道的布置- 18 -214剖面形態(tài)- 18 -22壩體穩(wěn)定分析和應力校核- 19 -221設計洪水位時- 19 -222校核洪水位時- 23 -第三章重力壩溢流壩段設計- 28 -31溢流壩段孔口尺寸擬定- 28 -32溢流壩段剖面設計- 28 -321堰頂高程- 29 -322堰

15、面曲線- 29 -323 消能方式- 30 -33壩體穩(wěn)定分析和應力校核- 32 -331設計洪水位時- 32 -332校核洪水位時- 35 - 7 - / 81第四章水電站建筑物設計- 40 -41 特征水頭的選擇- 40 -42 水電站水輪機組的選型- 41 -4ZZ460 水輪機方案的主要參數(shù)選擇- 42 -4ZZ560 水輪機方案的主要參數(shù)選擇- 45 -4HL310 型水輪機方案的主要參數(shù)選擇- 47 -43 蝸殼和尾水管的計算- 51 -44 發(fā)電機的選擇與尺寸估算- 53 -441 水輪機發(fā)電機主要尺寸估算- 53 -442 發(fā)電機外形平面尺寸估算- 54 -443發(fā)電機外形軸向

16、尺寸計算- 55 -444 發(fā)電機重量估算- 56 -45 調速器與油壓裝置的選擇- 57 -451 調速功計算- 57 -452 接力器的選擇- 57 -453 調速器的選擇- 58 -454 油壓裝置- 59 -46 廠房起吊設備的選擇- 59 -47 主廠房各層高程與長寬尺寸的確定- 60 -471 水輪機組安裝高程- 60 -472 尾水管地板高程和廠房基礎開挖高程- 60 -473 水輪機層地面高程- 61 -474發(fā)電機樓板高程和安裝場高程- 61 -475 吊車梁軌頂高程- 62 -476 屋頂面高程- 62 -477 廠房總高- 62 -478 主廠房平面尺寸的設計- 62 -

17、48 水電站廠房的穩(wěn)定計算- 63 -第五章混凝土蝸殼的結構計算- 67 -5.1 力計算- 67 -5.1.1 荷載與其計算- 67 -5.1.2 載常數(shù)計算- 68 -5.1.3 形常數(shù)計算- 68 -5.1.4 力計算- 69 -5.2 配筋計算- 71 -5.2.1 頂板- 71 -5.2.2 邊墻，按照對稱配筋- 71 -5.3 抗裂計算- 71 -5.3.1 頂板- 72 -5.3.2 邊墻- 73 -參考文獻參考文獻- - 7474 - -后記后記- - 7676 - -1 1. .1 1 流流域域概概況況閩江西溪為福建省最大河流上游的西支，流經(jīng)福建省十四個縣市，與閩江北支建溪匯

18、合于市。西溪全長 349 公里，邵武至順昌段河道坡降 0.9%，已建安沙水電站位于沙溪中游末端，控制集水面積 5184 平方公里。富屯溪干流全長285 公里，邵武至順昌段河道坡降 1.3%。其最大支流為金溪，全長 253 公里，地形更為陡峻，河道坡降高達 1.5%，已建池潭水電站位于金溪中游，控制集水面積為 4766 平方公里。沙溪口水電站位于沙溪和富屯溪匯合口下游 6 公里的西溪上，控制集水面積 25562 平方公里制，占閩江流域總面積的 42%，流域森林茂盛，覆蓋良好，有較好的水土保持條件。1 1. .2 2 水水文文氣氣象象條條件件1.1. 水文氣象情況水文氣象情況西溪的降水量觀測，解放

19、前從 1935 年開始，但站點少，資料斷續(xù)不全，精度較差。1952 年起陸續(xù)增設雨量站，到 1978 年已達 162 處，平均 158 平方公里設有一個雨量站。蒸發(fā)量觀測都是解放后開始，本流域共有 16 個觀測站。樞紐區(qū)所需的氣溫，濕度，水溫，風向，風力等氣象要素的統(tǒng)計，是利用距壩區(qū)下游 14 公里的站。水文測驗：西溪最早于 1938 年 7 月在沙溪的沙縣。永安設站觀測水位和流量，1939 年相繼在寧化清流設水位站。富屯溪以洋口建站最早，于 1944 年 5月設立，其他各站點均在解放前增設。一般都有二十年以上的實測資料。至1978 年沙溪沙縣站已積累三十年資料，富屯溪洋口站也有三四十年的實測

20、資料。西溪的花竹站，距沙溪，富屯溪匯合口下游約 4 公里，1953 年 11 月設站。1957 年停測，1960 年 9 月恢復策流至 1966 年 12 月撤消，1979 年恢復觀測水位，汛期測流。- 9 - / 81花竹站是西溪控制站，是本水電站水文計算的主要依據(jù)站，但僅有 9 年實測流量資料，而沙縣控制站，控制集水面積 9922 平方公里，洋口站控制集水面積 12669 平方公里，兩站總面積已控制壩址總面積的 89%左右，其間無大支流匯入，為花竹站水文資料插補展延提供了良好的條件。天然河道水位流量關系曲線，1979 年 3 月在花竹站下游約 1.5 公里鯉魚洲壩段社壩址上下水尺。同年青洲

21、、萊舟與梯級開發(fā)可能的官蟹，照口設水尺，觀測水位，至 9 月停測。壩址水尺與花竹站相關，青，官蟹兩組水尺和萊舟，照口兩組水尺分別與沙縣站和洋口站相關，高水位歷史洪水資料控制又分別按集水面積比的 0.67 次方作相應水尺的區(qū)間加入水量，接著以史提文撕法外延求得。2.2. 降水特性降水特性福建閩江西溪流域屬亞熱帶季風氣候，雨量充沛，暴雨頻繁，由于地形的影響，富屯溪上游為閩北高雨區(qū)，沙溪屬于閩中低雨區(qū)，金溪與富屯溪中下游為兩者的過渡帶。降雨量地區(qū)分布有自東南向北遞增的趨勢?；ㄖ褚陨狭饔驅崪y最小和最大年降水量在 12362348 毫米之間，多年平均降水量 1776 毫米，六月降水最多，約占全年總降水量

22、 37%左右。高風西風槽和地面鋒系列相伴出現(xiàn)成鋒面雨，是本流域雨季最主要的天氣形勢，也是暴雨的主要成因，一般臺風雨對本流域影響不顯著，但強臺風與其他天氣系統(tǒng)相遇時，容易晾成洪患。3.3. 氣象要素簡述氣象要素簡述（1）氣溫壩區(qū)年平均氣溫為 19.3 度，月平均氣溫在 9 度以上，最高氣溫35.0 度的日數(shù)，全年平均為 40.4 天，其中以七八月份為最多。壩區(qū)最低氣溫0 度的天數(shù)，全年平均為 7.6 天，以一月份出現(xiàn)的機會最多。壩區(qū)極端最高氣溫41.0，出現(xiàn)在 1953 年 8 月 1 日，極端最低氣溫-5.8，發(fā)生在 1955 年 1 月11 日和 1963 年 1 月 8 日。（2）濕度和水

23、溫本流域氣候濕潤，壩區(qū)年平均相對濕度為 79%，月平均最大達 83%，發(fā)生在六月，月平均為 78%，出現(xiàn)在七月。壩區(qū)多年平均水溫為 20.8 度，極端最高水溫達 35 度，極端最低水溫為 5.7 度。（3）蒸發(fā)西溪花竹以上流域蒸發(fā)量以邵武，延寧，將樂，清流，永安，沙縣六站觀測資料為計算的依據(jù)，根據(jù) 19521978 年資料求得，多年平均水面蒸發(fā)量970.3mm，年最大蒸發(fā)量 1092.9mm，年最小蒸發(fā)量 888.6mm，年各月蒸發(fā)量以七月最大，為 144.2mm，二月最小為 38.5mm，陸地蒸發(fā)量按水量平衡原理推求，多年平均為 792.7mm。（4）風向風力壩區(qū)年平均風速僅為 1.0 秒米

24、，全年各月東北風占優(yōu)勢，定時最大風速實測記錄大于 20m/s，出現(xiàn)在 1962 年的 6 月，相應的風向為西南風，發(fā)生大風日數(shù)以 79 月的頻次較多。沙溪口大壩的設計最大風速建議值采用 2530 秒米。4.4. 徑流徑流本流域徑流形成至降水，花竹站具有 19541956 與 19611966 年實測資料，根據(jù)九年實測資料與上下游的沙縣，洋口， ，七里街各站點的流時資料，建立了四種同期上下游年月平均流量的相關圖，經(jīng)比較得選用最大誤差較小，且較為簡單的插補計算花竹站年月日平均流量，并將花竹站查補延伸而得 1939 到1978 年間的 40 年徑流系列?？紤]支池潭徑流系列較短，從 1954 年起才同

25、步，故壩址多年平均流量采用花竹站 19511978 年流量系列計算得為 778 秒立方米，徑流模數(shù)為 30.4 萬立方米/秒平方公里。花竹站徑流年分配很不均勻，從一月遞增，六月最大，占全年流量 24.5%，然后逐月的遞減，最小為 12 月，只占全年流量的 2.7%，最大與最小月份比達 9 倍，花竹徑流年分配可見見表 1。表 1-1 花竹站徑流年分配表名稱一二三四五六七八九十十一十二全年月平均徑流267407618108017302290946606470379288253778占年比例（%）2.864.366.611.018.315.510.148.495.844.805.892.71100花

26、竹站最小流量可以根據(jù)沙縣與洋口站 19501978 年實測資料進行插補計算得，最小值在 1968 年，僅為 78.8m3/s。5.5. 洪水洪水西溪洪水由暴雨形成，特大洪水發(fā)生在 46 月，尤其以六月發(fā)生機會最多，每年五，六月份由于高空西風槽，低渦特別的活躍，地面低壓鋒系出現(xiàn)較為頻繁，西南方向來的暖濕氣流又加強，當兩氣團在流域上空交匯時，將形成靜止鋒，不僅降水持久且強度大，這是造成本流域大圍降水主要的天氣系統(tǒng)，也是洪水主要成因，本流域距臺風源地較遠，東南面受博平等山脈的阻擋，一般臺風對本流域的影響不大，若強臺風與其它天氣系統(tǒng)相遇也將會造成洪災。根據(jù)30 年來的實測資料分析，較大洪水形成原因以與

27、歷史特大洪水大部分均屬與鋒雨造成。- 11 - / 81本流域洪水歷時一次可達 5 至 10 天，一般 5 至 7 天可以包括最大洪量，鋒型以 C 復峰與多峰居多。對于入庫的洪水，通過計算入庫洪峰與天然洪峰的相對增值在 0.25%至 1%之間，可見影響非常小，建議本水電站直接采用壩址設計洪水。壩址洪水過程線，考慮將沙溪與富屯溪的洪水相組合。6.6. 泥沙泥沙壩址沒有實測的資料，考慮采用洋口與沙縣兩站實測懸移質輸沙率多年平均值，經(jīng)過年徑流比推算，以洋口與沙縣兩站多年平均侵蝕模數(shù)綜合分析的成果比較推得壩址懸移質年輸沙量約為 0.094 公斤/立方米。推移質由于閩北地區(qū)無實測資料，可參照新安江羅桐埠

28、站的分析成果，按懸移質的 30%進行估計，推得多年平均總輸沙量為 302 萬噸。1 1. .3 3 水水庫庫地地質質庫區(qū)位于閩西北的華夏地區(qū)，地層以前震旦第建歐群一變質巖和燕山花崗巖體為主。庫區(qū)地層褶皺多呈復式，以向半構造為主習峰期褶皺形態(tài)較復雜，次數(shù)褶皺較發(fā)育，華力近即光期屬于燕山期，大體可分成北東北北東向。北西向和南北向三組，北東向斷層多屬壓性，但也有彈性的，北西向斷層多屬性。南北向斷層，則是以壓性為主。電站所在地區(qū)地震基本烈度定位 6 度。滲漏：庫區(qū)群山環(huán)抱，地下分水嶺高于水庫設計蓄水位。庫岔中無碳酸鹽類巖石分布，故無滲漏之慮。礦產(chǎn)淹沒：未發(fā)現(xiàn)有工業(yè)價值的礦產(chǎn)，因此不會影響水庫的興建。庫

29、岸穩(wěn)定：已查明，不穩(wěn)定或滑塊體有沙溪口公路上游 600 米右岸與沙溪口公路橋上游的一塊，規(guī)模估計總計約數(shù)萬立方米。此兩處距壩址約為 7 公里，縱使坍滑對電站也無影響。在綠水坑上游側 2200 米處，巖層有侏羅系有順坡向斷層構成滑動面。經(jīng)推算，認為不論是現(xiàn)在或蓄水以后都應該是穩(wěn)定的。原上壩址右岸距電站廠房約為 500 米，邊坡地形較平緩，120 米高程以上坡積層經(jīng)過多次滑動，已經(jīng)趨于穩(wěn)定，下部巖體風化較發(fā)育，T4 和附近巖體開松弛，拉裂，T4 的緩傾角結構面末出坡腳，高程 80 米以下的基巖出露與河庫風華巖無露頭，片理結構均可延續(xù)，邊坡下部不存在滑裂面，蓄水后不可能在坡腳長生脆性破裂，釀成嚴重滑

30、坡。1 1. .4 4 壩壩址址工工程程地地質質條條件件與與壩壩軸軸線線選選定定1 1 壩址選擇壩址選擇在西溪的花竹，鯉魚河段選定兩個比較壩址，相距約 500 米，稱為上下壩址，選壩會議認為：從地質條件上比較，上下壩址無質的差別，均可修建 50 米左右混凝土重力壩，相對下壩址好。并要求對下壩址兩岸壩頭穩(wěn)定條件與河庫傾角軟弱夾層分布和力學性質作進一步查明，以分析其對壩基穩(wěn)定的影響。綜合其它條件，選定下壩址作為沙溪口水電站的壩址。2 2 選定壩址的工程地質條件選定壩址的工程地質條件壩址地層是由石英片巖、長英片巖和云母片巖所組成，左岸、左河床由石英片巖與云母長英片巖組成。河床礁灘部分與右岸則為云母長

31、英片巖，夾石英片巖和云母片巖。巖性以石英片巖最為堅硬，長英片巖次之，云母片巖最軟，但其抗壓強度一般也有 500kg/cm2。巖層走向為北東向，傾向下游偏右岸。壩址位于鯉魚洲向斜的西北翼，構造線以北東北北東為主，被向斜構造多呈小型復式褶皺，背斜較緊密，向斜較舒緩。揉褶多發(fā)育在云母片巖之中，斷裂以北東北東向較為發(fā)育，北北東，北西，北西西次之，斷層寬度在 0.133.0米，規(guī)模最大的北西，北西西向 F50 斷層通過左河槽，寬為 1015 米。斷層帶由膠結角礫巖壓碎巖組成，對工程地質條件影響不大。F50 斷層寬 30 米，需作防滲處理。左右岸均無深層滑動可能，左岸控制其過坡穩(wěn)定的滑動面的為片理面，在壩

32、肩開挖后，壩肩上下游局部地區(qū)片理面和順層撞壓帶，可能會引起邊坡失穩(wěn)。左岸各種巖面的穩(wěn)定坡角若坡高為 2030 米，可用 4560。右岸大部由全風化和強風化所組成，其穩(wěn)定坡角建議為 4045。壩基下游不存在臨空地形條件，也沒有發(fā)現(xiàn)有較緩傾角泥化層和貫穿河床的緩傾角結構面，可以認為基礎是穩(wěn)定的。壩基巖面屬于裂隙性的含水層，受構造斷裂影響，方向性明顯，局部斷裂帶和斷裂影響帶為較嚴重的透水帶，經(jīng)推算得繞壩滲漏和壩基滲漏量約為 500立方米/一晝夜，相對降水層的埋深不大。綜上所述，可認為本壩址對于徑流式水電站來說是比較理想的壩址。3 3 壩軸線選定壩軸線選定選定壩址后，對于原擬訂三條勘探線的勘 1，因上

33、游臨近左河床深潭，潭底最底高程為 44.0 米，同時 1，2 勘線之間河床深槽存在 F50，F(xiàn)6 等斷裂聚匯帶；3 勘線下游右岸靠近沖溝。為此放棄勘 2 線的上游和勘 1 線的下游作為壩軸線比較圍。將壩軸線比較圍限在勘 2 線勘 1 線之間，且增設 4 線加密勘探，結果認為 4 勘線兩岸新鮮基巖利用面較高，尤其右岸在 4 線附近的巖體新鮮堅硬完整，可作為齒墻基礎，因此從地質條件分析，認為勘 4 線作為壩軸線是最合適的。4 4 巖石物理力學性質巖石物理力學性質- 13 - / 81壩基各類巖石的室物理性能實驗成果見表 12表 1-2 巖石室物理性能的實驗成果容重（g /cm3）近似垂直面抗壓強度

34、（kg/cm2）巖石名稱數(shù)量干濕比重吸水率（%）孔隙率（%）干濕軟化系數(shù)實驗組數(shù)石英片巖最大值最小值平均值2.742.722.732.742.732.742.782.762.770.240.110.170.810.720.531992717.21478.81358611.91078.20.860.610.768云母長英片巖最大值最小值平均值2.732.692.712.742.702.722.82.762.780.240.200.220.240.810.521428.11157.71261.2993.2762.2909.40.780.660.727云母片巖最大值最小值平均值2.742.682.7

35、12.752.72.742.842.832.840.560.250.390.30.520.411680.5925.81303.2519.9511.2515.60.550.310.422注：1.石英片巖近似平行于理面的兩組干抗壓強度平均值為 841.2 公斤/平方厘米。2. 云母片近似平行于理面的一組干抗壓強度值為 296.7 公斤/平方厘米。壩基是由三種巖性所組成的。在壩體結構與裂隙發(fā)育程度并考慮軟化系數(shù)較低情況建議利用區(qū)巖石抗壓強度 1/10，其值可表 13。巖石與巖石，巖石與混凝土之間抗剪強度實驗，選取河床微風化新鮮巖石，制備 202020 厘米試樣確定，其成果可見表 14。根據(jù)室單點法實

36、驗組，結合壩基得地形地質條件分析，摩擦系數(shù)可采用算術平均值，乘上折減系數(shù) 0.85，粘聚力建議可采用算術平均值的 1/5，見表15。建筑物部位的分段混凝土/巖摩擦系數(shù)建議值 右岸擋水段 f =0.5 船閘 f=0.45 溢流段 f=0.51 廠房段 f=0.50各類巖石變形的模具量建議值如下： 新鮮石英片巖 20104公斤/厘米2新鮮云母長英片巖 15104公斤/厘米2新鮮云母片巖 10104公斤/厘米2表 1-3 壩基巖石承載能力列舉數(shù)值建議數(shù)據(jù)（公斤/厘米2）巖 性垂直片理巖平面片理巖微風化新鮮的石英片巖10055微風化新鮮的云母長英片巖9045微風化新鮮的云母片巖5010表 1-4 巖石

37、室實驗成果表抗 剪算術平均值圖解法最小二乘法巖性實驗條件tgYCtgYCtgYC組數(shù)巖/巖0.511.020.512.050.482.2718云母片巖混/巖0.572.720.553.10.513.429巖/巖0.532.700.532.770.513.1411云母長英片巖混/巖0.553.02石英片巖混/巖0.582.820.563.16備注分析中舍去少數(shù)偏大的成果表 1-5 巖石抗剪強度指標建議值- 15 - / 81 建 議 值巖石名稱邊界條件摩擦系數(shù)粘聚力（C）公斤/厘米2云母片巖巖/巖0.430.38云母長英片巖巖/巖0.450.54云母片巖混/巖0.480.54云母長英片巖混/巖0

38、.500.6長英片巖混/巖0.550.6F4 巖/巖巖/巖混/巖0.40/1 1. .5 5 建建筑筑材材料料在壩址附近缺少沙石料。土料在壩址的上下游圍均有分布。1. 涉沙凈沙料場，沙的質量良好，初步估計儲量約為 1520 萬立方米，運輸條件較好，可供工程前期施工時使用。2. 二公里半道口采石場巖石為燕山早期花崗巖，無論質量儲量均可滿足要求，唯需人工沙作實驗論證。3. 土料最優(yōu)開采地段為下壩址的右岸，高程在 120170 米左右，儲量為5060 萬立方米以上，質量可滿足圍堰施工強度要求。1 1. .6 6 綜綜合合利利用用本工程以發(fā)電為站為主兼顧航運過木，投產(chǎn)后將接入福建省點系統(tǒng)運行。開發(fā)本電

39、站主要目的是適應福建省工農用電需要。沙溪口水電站位于閩北電網(wǎng)中心，電站開發(fā)主要是向福， ，等地區(qū)供電，其圍主要在閩北，參加全省電力平衡，考慮水口電站投產(chǎn)后，福建華東聯(lián)網(wǎng)，本電站負擔適當?shù)恼{峰任務。有通航要求，估計近期過壩貨運量為 3060 萬噸。木材過壩量 1990 年為20 萬立方米，2000 年為 50 萬立方米。毛竹 500600 萬株。要求樞紐設置船閘，滿足過木與通航要求。樞紐建成后，因水庫小無力承擔下游防洪任務，下游無灌溉要求。1 1. .7 7 樞樞紐紐布布置置由沙溪口的水文地質資料可知，壩址位置設計洪水位 90.00m ，對應下游水位可由下泄流量在流量與下游水位關系曲線查得 79

40、.7.00m ,水頭為 10.m 。校核洪水位 91.00m ,同理可查得下游水位 81.50m ，水頭為 9.50m ，汛期限制水位 88.00 m ，設計低水位 84.00m。本電站水頭不高，水深較小，水頭在20m 左右，水深不足 40m，初步設計選擇采用河床式廠房發(fā)電；洪水期下泄流量較大，河床較寬，可以選擇溢流壩表孔泄洪；兩岸山體不高，地質狀況一般，選擇重力壩擋水；考慮通航過木過竹需要，設置較高通航能力的船閘?？紤]河床式水電站樞紐布置特點，為保證洪水季節(jié)泄水安全迅速，保證水流流態(tài)平穩(wěn)，防止產(chǎn)生回流，初步將泄水建筑物即溢流壩布置在河床中間。經(jīng)綜合分析，確定了().左岸船閘河床中部溢流壩右岸

41、廠房布置方案，和().左岸廠房河床中部溢流壩右岸船閘布置方案進行比選。().左岸船閘中部溢流壩右岸廠房布置方案考慮主河槽位于左河床靠近左岸 3050m 之間，開挖至弱風化巖層需至 48.00m 高程左右，初步設計布置船閘易于通航需求；沿壩軸線自此至右岸 500600m 之間，開挖至弱風化巖層需至57.00m 高程左右，初步設計選擇布置溢流壩和河床式廠房，考慮溢流壩洪水期泄洪不對電廠發(fā)電造成影響，其間用重力擋水壩銜接；考慮河流右岸交通便利，山坡較緩，易于出線進廠布置，而將河床式廠房置于右岸，且右岸現(xiàn)有鐵路線沿河岸通過壩址，將廠房布置在右岸有利于利用鐵路在工程施工時建筑材料的轉運與機電設備安裝時機

42、電設備的運輸。樞紐布置沿壩軸線從左岸至右岸的水工建筑物依次為：重力擋水壩、船閘、溢流壩、重力擋水壩、河床式廠房，開關站初步布置于河道右岸裝配廠下游。().左岸廠房中部溢流壩右岸船閘布置方案由于廠房布置在左岸原主河槽處，廠房施工時需開挖土石方較第一種方案小，相對節(jié)省工程投資。但由于開關站布置在河岸處，需要大量塊石護岸，所以廠房施工開挖所產(chǎn)生的石料可用于開關站地基鋪填，因此，在開挖問題上兩種方案實際工程費用相差不大。綜上，初步設計采用().方案，即左岸船閘河床中部溢流壩右岸廠房方案，并采用重力壩擋水，溢流壩泄洪，底流消能。本工程按水利水電樞紐工程等級劃分設計標準，確定工程等別為二等，主要建筑物級別

43、二級，次要建筑物級別三級，臨時建筑物級別為四級。- 17 - / 81第第二二章章重重力力壩壩擋擋水水壩壩段段設設計計沙溪口水利樞紐河床較寬，初步選擇用重力壩擋水，由于重力壩壩體與地基的接觸面積大，受揚壓力的影響也大。揚壓力的作用會抵消部分壩體重量的有效壓力，對壩的穩(wěn)定和應力情況不利，故需采取各種有效的防滲排水措施，以消減揚壓力，節(jié)省工程量。沙溪口水利樞紐在洪水季節(jié)上下游水位均較高揚壓力較大，初步設計壩型不能采用基本壩型剖面，需做一定調整。此外，沙溪口壩址處巖石抗剪性能較差，應注意大壩的抗滑穩(wěn)定分析的研究?；驹O計參數(shù)基本設計參數(shù)：a).a).水位。水位。上游設計洪水位：90.00m； 校核洪

44、水位：91.00m；正常蓄水位（汛期限制水位）88.00m；下游設計洪水位：79.7m；下游校核洪水位：81.50m；正常蓄水位（一臺機組發(fā)電）：64.67m。b).b).壩底高程。壩底高程。壩底高程取未風化巖石邊界開挖線 49.00m。c).c).材料重度。材料重度。混凝土重度可由水工建筑物荷載設計規(guī)取大體積混凝土結構 =24.0 KN/, 水的重度取 =9.81 KN/。13m03md).d).巖石抗剪強度。巖石抗剪強度。由沙溪口水電站基本情況簡要說明中表 7 得巖石抗剪強度指標建議值知，云母長英片巖與混凝土邊界摩擦系數(shù) f=0.5，粘聚力 c=0.6kg/c，K=3.0，K=1.052

45、21 1剖剖面面設設計計2 21 11 1壩頂高程壩頂高程壩頂高程由靜水位+相應情況下的風浪涌高和安全超高。即：壩頂高程=靜水位+h （2-1）式中：h=hl%+hz+hc式中：hl%累積頻率為 1%的波浪高度，m；hz波浪中心線高出靜水位的高度，可用 hz=計算，m；mmLHcthLh22%1hc取決于壩的級別和計算情況的安全超高，m；波浪要素 hl%由官廳水庫公式計算，得3120121020m)vgD(v0076. 0vgh75. 312015. 21020m)vgD(v331. 0vgL式中：hm波浪高，當=20250 時，為累計頻率 5%的波高；當20vgD=2501000 時，為累計

46、頻率 10%的波高；20vgDV0計算風速，m/s； D風區(qū)長度，即吹程，可由壩前水域形狀確定，m；2 21 1剖剖面面設設計計2 21 11 1壩頂高程壩頂高程壩頂高程由靜水位+相應情況下的風浪涌高和安全超高。即：壩頂高程=靜水位+h （2-1）式中：h=hl%+hz+hc （2-2）式中：hl%累積頻率為 1%的波浪高度，m；hz波浪中心線高出靜水位的高度，可用 hz=計算，m；mmLHcthLh22%1hc取決于壩的級別和計算情況的安全超高，m；波浪要素 hl%由官廳水庫公式計算，得 （2-3） 3120121020m)vgD(v0076. 0vgh （2-4）75. 312015. 2

47、1020m)vgD(v331. 0vgL式中：hm波浪高，當=20250 時，為累計頻率 5%的波高；當20vgD=2501000 時，為累計頻率 10%的波高；20vgDV0計算風速，m/s； D風區(qū)長度，即吹程，m；a).a).設計洪水位情況設計洪水位情況：計算風速 v0取為 20m/s；設計洪水位下吹程 D 為 3. 00km；- 19 - / 81得 h5%=m01. 181. 920)20300081. 9(200076. 02312121Lm=m54.1081. 920)20300081. 9(30331. 0275. 31215. 21由荷載設計規(guī)查表得 h5%/ hm=1.95

48、, h1%/ hm=2.42，所以 h1%=2.42/1.95h5%=1.26mhz= （2-5）mmLHcthLh22%1=999. 02 .1426. 114. 32=0.473m hc=0.5m則 h=h1%+hz+hc=1.26+0.473+0.5=2.233m壩頂高程=正常蓄水位+h=85.5+2.998=92.233mb).b).校核洪水情況校核洪水情況：計算風速 v0取為 16m/s；校核洪水位下吹程 D 為 3. 00km；得 hm=765m. 081. 916)16300081. 9(160076. 02312121Lm=m43. 881. 916)16300081. 9(1

49、6331. 0275. 31215. 21由荷載設計規(guī)查表得 hp5%/ hm=1.95, hp1%/ hm=2.42 所以 h1%=2.42/1.95h5%=2.89/1.92hm=0.95mhz= hc=0.4mmmLHcthLh22%1m336. 0999. 043. 895. 014. 32則 h=h1%+hz+hc=0.95+0.336+0.4=1.686m壩頂高程=正常蓄水位+h=91.00+1.686=92.686m壩頂橋梁采用裝配式鋼筋混凝土結構，橋下會有過流，為使工作橋與水流保持一定距離。并考慮其他因素，取重力壩壩頂高程取 93.00m2 21 12 2壩頂寬度壩頂寬度非溢流

50、壩的壩頂寬度一般可取為壩高的 8%10%（即 2.723.4） ，且不小于3m。由本水利樞紐非溢流壩壩高=93.00-49=44m 可初步取壩頂寬度為 4m，為了滿足設備布置和雙線交通的要求，最終選定壩頂寬度為 10m。2 21 13 3廊道的布置廊道的布置壩體灌漿廊道上游壁到上游壩面的距離應不小于 0.050.10 倍水頭，且不小于 45m，取 4m，寬度 2.53m，取 2.5m。高度 34m，取 3m。壩體縱向排水檢查廊道考慮壩高較小，只設基礎排水廊道，高取 2m，寬取 1.5m。灌漿廊道距離基巖面距離不宜小于 1.5 倍底寬，即 1.52.5=3.75m，取 4m。2 21 14 4剖

51、面形態(tài)剖面形態(tài)因本水利樞紐壩址摩擦系數(shù)較小，所以不能按常規(guī)壩體設計。1. 按應力條件確定壩底最小底寬（取=0.125）mHBc14.3025. 0)125. 02(125. 0)125. 01 (81. 92444)2()1 (10 （2-6）其中，30/81. 9mKN3/24mKNC25. 01河床底高程 49m，H=93-49=44m2. 按穩(wěn)定條件確定壩底最小底寬（2-7）mfKHBc8 .3925. 0125. 081. 9245 . 04405. 110其中，K=1.05，f=0.5,其余同上。取壩底寬度 40m。取上游折坡點為 69.0m。 上游坡 n=0.2，下游坡 m=0.8

52、- 21 - / 81圖 2-1 擋水壩段剖面圖2 22 2壩壩體體穩(wěn)穩(wěn)定定分分析析和和應應力力校校核核2 22 21 1設計洪水位時（設計洪水位時（）mHm7 .30,41H212 22 21 11 1荷載計算荷載計算自重自重順時針逆時針逆時針mKNMmKNMmKNMKNwKNwKNw.51840.152064.1856086408 . 0/24)1640(5 . 012672241244960242045 . 03212321水壓力水壓力上游水壓力逆時針逆時針順時針mKNMmKNMmKmMKNpKNpKNHpyyxyyx.08.1648.6 .8109.835.1268504.82481.

53、 9)6990(44 .39281. 92045 . 0305.8245)4990(81. 95 . 0212121221下游水壓力順時針逆時針）（mKNMmKNMKNpKNHpyxyx.65.251086.79.7473073.3369881. 9.8049.7795 . 01.94622)49.779(81. 95 . 0212222揚壓力揚壓力 由于揚壓力較大，壩體設有防滲帷幕和上下游主副排水系統(tǒng)，由規(guī)DL5077-1997，壩基面滲透壓力揚壓力強度系數(shù)為： =0.25 =0.20 =0.50012圖 2-2 設計洪水位時揚壓力分布圖- 23 - / 81順時針順時針順時針mKNMmKN

54、MmKNMMKNuKNuKNuKNu.388.909.494.5860.02.33550694.45481. 9575. 2365 . 0129.30381. 98)575. 23 .10(5 . 039.18681. 9575. 28348.1325181. 9447 .3043214321浪壓力浪壓力圖 2-3 設計洪水位時浪壓力分布圖壩前水深 Hm=41mLm/2=5.27m，為深水波PL=r0（LL+2hL+h0）LL/2- r0（Lm/2）2 =9.81(5.27+1.26+0.473)5.27/2+9.815.27/227. 5 =181.03-136.23=44.80kN M=1

55、81.03順時針mKN.193.1783809.5106002.689049.3723.13606.382 22 21 12 2擋水重力壩的穩(wěn)定擋水重力壩的穩(wěn)定分析分析表 2-1 設計洪水時壩基面上荷載計算作用力作用力引起的彎矩抗滑穩(wěn)定計算抗滑穩(wěn)定計算1)抗剪強度 05. 177. 1)(195.3667209.12991KPUWfKKNPKNUW2)抗剪斷強度公式 345.1144106 . 0209.129912 . 1)(3KPPACUWfK所以滿足抗滑穩(wěn)定。分項系數(shù)法進行擋水壩段穩(wěn)定分析分項系數(shù)法進行擋水壩段穩(wěn)定分析S(*)=8245.305-4622.91+1.2(181.03-13

56、6.23)=3676.155KN960+12672+8640+392.4+824.04+3698.33-13251.4-186.391.1-W作用方向計算結果單位作用方向力作用點計算結果 單位1960+19.318560212672+121520641自重38640+651840KN.m水平向8245.30+137112685.8豎直向 1392.4+20.78109.62上游側靜水壓力豎直向 2824.04+2016480.8KN.m水平向4622.91-10.2 47307.783下游側靜水壓力堅直向3698.33+ 13.81 51086.3KN.m113251.4-002186.39-

57、183355.023303.129-19.35860.54揚壓力4454.694-2909.4KN.m浪壓力 1181.03+ 38.06 6890.0025浪壓力 2136.23KN- 37.49 5106.81KN.m- 25 - / 81303.1291.1-454.694!.2=12851.32KNR(*)=KNACcWffRR82.1374244360032.128513 . 15 . 0KNRd35.11452(*)35.3492155.367695. 010滿足壩段穩(wěn)定。水平截面上的邊緣正應力水平截面上的邊緣正應力=12991.209kNmM=15001.984kN B=44mW

58、上游面垂直正應力=026BMBWy75.34144209.12991644984.1500122/mkN下游面垂直正應力=02 6BMBWy22/755.24844209.12991644984.15001mkN邊緣為壓應力，所以也是穩(wěn)定。2 22 22 2 校核洪水位時校核洪水位時（）mHmH5 .32,42212 22 22 21 1荷載計算荷載計算自重自重順時針逆時針逆時針mKNMmKNMmKNMKNwKNwKNw.51840.152064.1856086408 . 0/24)1640(5 . 012672241244960242045 . 03212321水壓力水壓力上游水壓力逆時針逆

59、時針順時針mKNMmKNMmKNMKNpKNpKNHpyyxyyx.6 .17265.68.8122.88.12113328.86381. 9)6991(44 .39281. 92045 . 042.8652)4991(81. 95 . 0212121221下游水壓力順時針逆時針）（mKNMmKNMKNpKNHpyxyx.55263.48.56126725.414481. 9.80495 .815 . 091.5180)495 .81(81. 95 . 0212222揚壓力揚壓力 由于揚壓力較大，壩體設有防滲帷幕和上下游主副排水系統(tǒng)，由規(guī)DL5077-1997，壩基面滲透壓力揚壓力強度系數(shù)為：

60、 =0.25 =0.20 =0.50012圖 2-3 校核洪水位時揚壓力分布圖- 27 - / 81順時針順時針順時針mKNMmKNMmKNMMKNuKNuKNuKNu.755.838.99.5395.02.33550378.41981. 9375. 2365 . 0585.27981. 98)375. 25 . 9(5 . 039.18681. 9375. 283 .1402881. 9445 .3243214321浪壓力浪壓力圖圖 2-42-4 校核洪水位時浪壓力分布圖壩前水深 Hm=42mLm/2=4.22m，為深水波PL=r0（LL+2hL+h0）LL/2- r0（Lm/2）2 =9.