春河張谷水利樞紐工程

職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)成果設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱 春河張谷水利樞紐工程姓 名：專 業(yè)：班 級：學(xué) 號：指導(dǎo)老師：任務(wù)下達(dá)日期： 2012年11月26日設(shè)計(jì)完成日期： 2012年12月23日**工程系春河張谷水利樞紐—重力壩設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 ******職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ******摘要：本設(shè)計(jì)對春河張谷水利樞紐進(jìn)行了詳細(xì)的論述和設(shè)計(jì)， 主要有設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)圖紙兩部分。設(shè)計(jì)說明書主要包括：春河張谷流域狀況，樞紐布置，擋水建筑物的設(shè)計(jì)， 泄水建筑物的設(shè)計(jì)，壩體細(xì)部構(gòu)造及地基處理設(shè)計(jì)。本樞紐以防洪和發(fā)電為主，本樞紐屬于大型Ⅰ等工程，永久性建筑物為 1級，按規(guī)范要求，采用,1000年一遇洪水設(shè)計(jì)， 10000一遇洪水校核。水庫正常蓄水位 303.0m，設(shè)計(jì)洪水位305.1m，校核洪水位307.3。其主要建筑物有：非溢流壩、溢流壩、泄水建筑物、消能設(shè)施等。關(guān)鍵詞：水利樞紐；設(shè)計(jì)；重力壩；目 錄第一章基本資料..........................................................11.1工程概況...........................................................................................................................11.2地形地質(zhì)情況...................................................................................................................11.3水文氣象資料...................................................................................................................11.3.1河流特性...............................................................................................................11.3.2氣溫情況...............................................................................................................21.4河流泥沙情況...................................................................................................................21.5交通運(yùn)輸...........................................................................................................................21.6水庫規(guī)劃資料...................................................................................................................21.7特征水位...........................................................................................................................21.8限制條件...........................................................................................................................21.9水電站參數(shù).......................................................................................................................31.10筑壩材料.........................................................................................................................3第二章樞紐布置..........................................................42.1樞紐及建筑物的分等分級...............................................................................................42.2建筑物形式.......................................................................................................................42.2.1工程地質(zhì)...............................................................................................................42.2.2壩型選擇...............................................................................................................42.2.3樞紐建筑物組成...................................................................................................6第三章?lián)跛畨味卧O(shè)計(jì)......................................................73.1擋水壩段尺寸初步擬定...................................................................................................73.1.1壩頂高程的確定...................................................................................................73.1.2計(jì)算過程...............................................................................................................73.2壩頂寬度...........................................................................................................................83.3壩底寬度...........................................................................................................................83.4壩面坡度...........................................................................................................................93.5排水管及灌漿廊道...........................................................................................................93.6重力壩的荷載及組合.......................................................................................................93.6.1自重.......................................................................................................................93.6.2靜水壓力.............................................................................................................103.6.3揚(yáng)壓力.................................................................................................................113.6.4淤沙壓力.............................................................................................................123.6.5浪壓力.................................................................................................................123.7壩體穩(wěn)定計(jì)算.................................................................................................................133.7.1壩基邊緣應(yīng)力計(jì)算.............................................................................................143.7.2垂直正應(yīng)力計(jì)算.................................................................................................14第四章溢流壩段設(shè)計(jì).....................................................174.1溢流壩剖面形狀.............................................................................................................174.1.1泄水方式的選擇.................................................................................................174.1.2孔口凈寬的擬定.................................................................................................174.2初步擬定堰頂高程.........................................................................................................184.3堰頂?shù)男问?....................................................................................................................184.4消能設(shè)計(jì).........................................................................................................................204.4.1消能方式.............................................................................................................204.4.2反弧半徑及挑射角.............................................................................................214.4.3消能驗(yàn)算.............................................................................................................224.5閘門、閘墩及導(dǎo)墻設(shè)計(jì).................................................................................................234.5.1閘門形式的型式選擇及高度.............................................................................234.5.2閘墩形狀及厚度.................................................................................................244.6導(dǎo)水墻的尺寸擬定.........................................................................................................25第五章壩體細(xì)部構(gòu)造及地基處理設(shè)計(jì).....................................265.1壩頂構(gòu)造.........................................................................................................................265.2廊道、分縫、止排水設(shè)計(jì).............................................................................................265.2.1基礎(chǔ)廊道.............................................................................................................265.2.2壩體廊道.............................................................................................................265.2.3壩體排水.............................................................................................................265.2.4壩體分縫止水.....................................................................................................265.3壩體混凝土的強(qiáng)度等級.................................................................................................275.4地基處理.........................................................................................................................295.4.1地基開挖與清理.................................................................................................295.4.2地基開挖的形狀及坡度.....................................................................................295.4.3基坑的清理.........................................................................................................295.4.4壩基的帷幕灌漿.................................................................................................295.4.5壩基排水.............................................................................................................315.4.6壩基的固結(jié)灌漿.................................................................................................315.4.7壩基斷層破碎帶的處理.....................................................................................32致謝.......................................................................33參考文獻(xiàn)..................................................................34***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)第一章 基本資料1.1工程概況春河屬于山區(qū)河道，流域內(nèi)多高山峽谷，平原范圍甚小，流域內(nèi)山區(qū)占 70％，墾地占30％。張谷以上河床平均坡度為1/600，以下平均坡度為1/1000。坡陡流急，暴雨急流時(shí)間甚短，每逢暴雨，山洪暴發(fā)，易泛濫成災(zāi)，下游農(nóng)田受到洪水威脅。本樞紐位于春河上游山區(qū)，壩址選定在張谷，主要任務(wù)是防洪發(fā)電。1.2地形地質(zhì)情況張谷壩址右岸高山重疊，交通不便。左岸地勢較平坦，小丘陵綿延。在張谷上游地8 ３形開闊，可以蓄水，水庫庫容約 13.5×10m。張谷是一個(gè)峽谷，兩岸懸崖陡壁，十分險(xiǎn)要，河岸狹窄，寬僅一百余米，是理想的筑壩地點(diǎn)。壩址地質(zhì)為青灰色的石灰?guī)r，為整體巖石，石質(zhì)堅(jiān)硬。右岸山崗覆有薄層黃土。在壩軸線上，右岸山崗沙壤土覆蓋層最厚的為５米，巖石風(fēng)化厚度為３米。左岸巖石露頭，節(jié)理不多，風(fēng)化層有３米多厚。經(jīng)過調(diào)查研究，已查明壩址附近無斷層。壩址基礎(chǔ)石英巖的抗壓強(qiáng)度為 1000—1200公斤／平方厘米，摩擦系數(shù)為0.65?？辜魯嗄Σ料禂?shù)為 1.0 ，抗剪斷凝聚力為 1.0MPa。本地區(qū)曾發(fā)生過輕微地震，據(jù)分析地震烈度為 4級。1.3水文氣象資料1.3.1河流特性降雨為形成春河洪水的原因,本流域水災(zāi)多由暴雨產(chǎn)生。洪水一般出現(xiàn)在７～10月份，因坡陡流急，洪峰漲落時(shí)間很短，一般為２～３天。表1.1各種頻率下的最大洪峰流量（米3／秒）頻率（％）0.010.020.10.512510夏秋季1110010060902077007300675060005400冬春季3503302851***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)1.3.2 氣溫情況本流域氣候溫和，年平均溫度約為 17℃，最低月平均溫度為 4.6℃，極少冰凍現(xiàn)象，最高月平均溫度為 33.9℃，故夏季亦不太熱，一年四季都可以施工。1.4河流泥沙情況泥沙大部分是頁巖風(fēng)化的產(chǎn)物，顆粒很細(xì)。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均輸沙總量為 185萬立方米。每立方米淤積泥沙單位重為 1.32噸／立方米。在預(yù)留淤沙庫容時(shí)，水土保持有效年限估計(jì)為 30年。其它水庫最大吹程為 19.5公里，多年平均最大風(fēng)速為 14米／秒。1.5交通運(yùn)輸春河灘多流急，航行不便，故暫可不考慮航運(yùn)問題。春河左岸有公路干線通過，公路干線距壩址左岸 2公里，交通較便，右岸則僅有山區(qū)小道。本工程壩頂無交通要求。1.6水庫規(guī)劃資料規(guī)劃部門根據(jù)滿足各水利專業(yè)部門的需要，提出了下列數(shù)據(jù)，可作為設(shè)計(jì)水工建筑物的依據(jù)。1.7特征水位水電站正常高水位：303米最有利工作深度：41米設(shè)計(jì)洪水位：千年一遇（P=0.1%）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)洪水位305.1米，相應(yīng)下泄流量5350米3／秒，相應(yīng)下游水位213.2米。校核洪水位：萬年一遇（P=0.01%）校核標(biāo)準(zhǔn)，校核洪水位307.3米，相應(yīng)下泄流量6700米3／秒，相應(yīng)下游水位214.5米。1.8限制條件汛前水位：299米水庫最高水位不得超過： 308米2***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)1.9水電站參數(shù)電站裝機(jī)容量：105000千瓦機(jī)組數(shù)目：3臺３電站最大引用流量：140米／秒1.10 筑壩材料石料——距壩址上游一公里處，兩岸石英巖及頁巖可大量開采，而且石質(zhì)良好。在25次凍融之后，抗壓強(qiáng)度為 900公斤／平方厘米。砂料——距壩址上游三公里處，灘地有堅(jiān)硬的礫石和粗砂，蘊(yùn)藏量約有四十萬立方米，砂為石英顆粒，是風(fēng)化產(chǎn)物。土料——距壩址上游五公里處有粘壤土，蘊(yùn)藏量約為20萬方，其內(nèi)摩擦角為20°(飽和的)，天然干容重γ=1.6噸／米3，滲透系數(shù)Ｋ值為４ⅹ１０ˉ７厘米／秒。木材——可自距壩址15公里的深山內(nèi)取得。水泥、鋼材—可由公路自離壩址 60公里處的龍城運(yùn)來。3***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)第二章 樞紐布置2.1樞紐及建筑物的分等分級8 ３根據(jù)項(xiàng)目資料，在張谷上游地形開闊，可以蓄水，水庫庫容約13.5×10m，查表（課本P7表1-1）可判斷該工程為大（1）型Ⅰ級工程；由電站裝機(jī)容量為105000kw可判斷為中型Ⅲ級工程。對于綜合利用的水利水電工程，其工程等別應(yīng)按其中最高等別確定，所以該工程為大型Ⅰ級工程。我們所設(shè)計(jì)的建筑物為大壩，屬永久性水工建筑物，查表（課本P8表1-2）可得該大壩工程等級屬于 1級，該工程次要建筑物等級屬于 3級。2.2建筑物形式2.2.1 工程地質(zhì)壩址地質(zhì)為青灰色的石灰?guī)r，為整體巖石， 石質(zhì)堅(jiān)硬。右岸山崗覆有薄層黃土。在壩軸線上，右岸山崗沙壤土覆蓋層最厚的為５米，巖石風(fēng)化厚度為３米。左岸巖石露頭，節(jié)理不多，風(fēng)化層有３米多厚。經(jīng)過調(diào)查研究，已查明壩址附近無斷層。壩址基礎(chǔ)石英巖的抗壓強(qiáng)度為1000—1200公斤／平方厘米，摩擦系數(shù)為 0.65?？辜魯嗄Σ料禂?shù)為 1.0 ，抗剪斷凝聚力為1.0MPa。本地區(qū)曾發(fā)生過輕微地震，據(jù)分析地震烈度為 4級。綜上，壩址地址結(jié)構(gòu)良好，覆蓋層較薄，開挖工程量小，且河流流向與壩軸線大致垂直，對河流兩岸的沖刷損害小。2.2.2 壩型選擇目前，應(yīng)用比較多的壩型有重力壩、拱壩和土石壩。在選擇壩型時(shí)，要根據(jù)壩區(qū)的地質(zhì)、地形條件、筑壩材料、施工技術(shù)、施工條件、施工導(dǎo)流等眾多因素來定。拱壩理想的地形是壩址上游較為寬闊， 左右岸對稱，岸坡平順無突變在平面4***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)上向下游收縮的峽谷段，因此綜合地形因素本壩址不適合拱壩的修筑，重力壩和土石壩在考慮范圍之內(nèi)。對這兩種壩型進(jìn)行比較后再作選擇?？紤]到本樞紐主要承擔(dān)了發(fā)電、防洪任務(wù)，而且在校核洪水位時(shí)的流量和泄流量都較大，需要開敞式的壩體泄流樞紐，由于土石壩自身不能在壩頂溢流的缺點(diǎn)，不能夠滿足防洪時(shí)泄流的需要，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)、建筑材料等因素，故選用混凝土重力壩作為壩型。重力壩主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求；同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生的壓應(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)：1）安全可靠。重力壩剖面尺寸大，壩內(nèi)應(yīng)力較低，筑壩材料強(qiáng)度高，耐久性好，因而抵抗洪水漫頂、滲漏、地震和戰(zhàn)爭破壞的能力都比較強(qiáng)。2）任何形狀的河谷都可以修建重力壩。3）樞紐泄洪問題容易解決。重力壩可以做成溢流的，也可以在壩內(nèi)不同高程設(shè)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。4）便于施工導(dǎo)流。在施工期可以利用壩體導(dǎo)流，一般不需要另設(shè)導(dǎo)流隧洞。5）施工方便。大體積混凝土可以采用機(jī)械化施工，在放樣、立模和混凝土澆筑方面都比較簡單，并且加強(qiáng)、修復(fù)、維護(hù)或擴(kuò)建也比較方便。重力壩的缺點(diǎn)主要是壩體剖面尺寸大，材料用量多，把體應(yīng)力較低，材料的強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，而且需要嚴(yán)格的溫度控制措施，壩體與地基的接觸面積大，相應(yīng)的壩體揚(yáng)壓力大，對穩(wěn)定不利。重力壩的形式比較多，主要可分為實(shí)體重力壩、碾壓混凝土重力壩、漿砌石重力壩、寬縫重力壩、空腹重力壩等。下面介紹比較常用的幾種壩型，它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：1）碾壓混凝土重力壩與常態(tài)混凝土重力壩相比，具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：工藝程序簡單，可快速施工，縮短工期，提前發(fā)揮工程效益；膠凝材料用量少，特別是水泥用量減少；由于水泥用量減少，結(jié)合薄層大倉面澆筑，壩體內(nèi)部混凝土的水化熱溫升可大大降低，從而簡化了溫控措施；不設(shè)縱縫，節(jié)省了模板和灌漿等費(fèi)用；可使用大型施工機(jī)械設(shè)備，提高混凝土運(yùn)輸和填筑的工效。但也有一定缺點(diǎn)，如：壩體混凝土分區(qū)；各區(qū)域內(nèi)混凝土的級別。5***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)2）實(shí)體重力壩的主要優(yōu)點(diǎn)就是，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，施工比較方便，并且有豐富的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，施工過程中質(zhì)量容易控制。其不足之處就是壩體體積較大，揚(yáng)壓力也比較大，施工時(shí)不利于混凝土的散熱。3）漿砌石重力壩具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：便于就地取材，節(jié)省水泥；節(jié)省模板，減少腳手架，因而減少木材用量，同時(shí)減少施工干擾；施工技術(shù)容易掌握。但也有不少缺點(diǎn)，如：砌體質(zhì)量不易均勻；不易采用機(jī)械化施工，需要大量勞動力；砌體本身防滲性能差，需另作防滲處理。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)壓力顯著降低；節(jié)省混凝土方量。但也有一些缺點(diǎn)，如：增加了模板用量，立模也較復(fù)雜；分期導(dǎo)流不便；在嚴(yán)寒地區(qū)，對寬縫需要采取保溫措施。綜合以上內(nèi)容，結(jié)合工程中有豐富的砂石料場、地質(zhì)、地形條件等因素，采用混凝土實(shí)體重力壩作為壩型。2.2.3 樞紐建筑物組成本樞紐建筑類型主要由擋水建筑物、泄水建筑物、發(fā)電建筑物組成。擋水建筑物采用混凝土實(shí)體重力壩， 泄水建筑物采用溢流壩，泄水方式采用開敞溢流式，閘門采用弧形鋼閘門。電站廠房采用壩后式，布置在泄洪壩段的右側(cè)。6***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)第三章 擋水壩段設(shè)計(jì)3.1擋水壩段尺寸初步擬定3.1.1 壩頂高程的確定波浪要素按官廳水庫公式計(jì)算：hl=0.0166V5/4D1/3（m）；L10.40.8hl（m）；hzhl2coth2H（m）；（一般峽谷水庫因HL，所以：hzhl2）；LL2Lhhlhzhc其中：V0為計(jì)算風(fēng)速，m/s。正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，宜采用相應(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)，宜采用相應(yīng)洪水期最大風(fēng)速的多年平均值。D—吹程，m；L—波長，m；hl—波浪高度，m；hz—波浪中心線高于靜水位的高度， m；H—壩前水深，m；h—超高，m；hc—安全加高（根據(jù)建筑物的安全級別可查表 2-2，課本P16，由于該工程的結(jié)構(gòu)安全級別為Ⅰ級，故查得 hc設(shè)=0.7，hc,校=0.5）。3.1.2 計(jì)算過程設(shè)計(jì)：V0=21m/s,hl=0.0166×V5/4×D1/3=0.0166×215/4×19.51/3=2.01m校核:V0=14m/s,hl=0.0166×V5/4×D1/3=0.0166×145/4×19.51/3=1.21m7***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì):L=10.4×(hl)0.8=10.4×2.010.8=18.18m校核:L=10.4×(hl)0.8=10.4×1.210.8=12.11m設(shè)計(jì)：hz=0.70×1.00=0.70m校核：hz=0.40×1.00=0.40mhc——安全超高，根據(jù)壩的等級為Ⅰ等：校核時(shí)，hc=0.7m；設(shè)計(jì)時(shí)，hc=0.5m。由以上可得壩頂超高為：設(shè)計(jì)時(shí) h=h1+hz+hc=2.01+0.7+0.7=3.41m校核時(shí) h=h1+hz+hc=1.21+0.4+0.5=2.11m則確定壩頂高程為：設(shè)計(jì)時(shí)Z壩頂=305.1+3.41=308.51m校核時(shí)Z壩頂=307.3+2.11=309.41m取其中大者即309.41m,作為壩頂高程表3.1 壩頂高程計(jì)算表計(jì)算水位水庫水位計(jì)算風(fēng)速吹程h1hzhc計(jì)算壩頂高程設(shè)計(jì)洪水位305.12119.52.010.70.7308.51校核洪水位307.31419.51.210.40.5309.413.2壩頂寬度壩頂寬度一般情況采用壩高的8%～10%，且不小于3m,當(dāng)壩頂布置移動式啟閉機(jī)時(shí)，壩頂寬度要滿足安裝門機(jī)軌道要求，本次設(shè)計(jì)根據(jù)工程情況，壩頂寬度取10m3.3壩底寬度根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，壩底寬度一般為0.7～0.9倍的壩高。取底寬與壩高比為 0.8：此時(shí)壩底寬BB=0.8×（309.41-199）=88.33m則大壩壩底寬取88.33m。8***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)3.4 壩面坡度上游壩坡取0.2，折坡點(diǎn)位于1/3壩高處，則折坡點(diǎn)高程為235.80m。下游坡面采用基本三角形頂點(diǎn)與校核洪水位齊平的剖面形式，則折坡處向上延伸與校核洪水位相交。根據(jù)幾何關(guān)系，可得坡度為1:0.75，下游折坡點(diǎn)高程為293.93m。3.5排水管及灌漿廊道大壩在靠近上游壩面設(shè)置排水管幕，以減小壩體滲透壓力。排水管幕距上游壩面距離為5m,排水管采用無砂混凝土管，間距為3m,管徑為20cm,沿壩軸線一字排開，管徑鉛直，與縱向排水、檢查廊道相通，上下端與壩頂和廊道直通，便于清洗和排水。壩基灌漿廊道沿縱向布設(shè)在壩踵處，距上游壩面為11m,廊道底距基巖面 4m,在兩岸沿岸坡布置,尺寸采用4×5m。圖3.1 壩體主要尺寸（標(biāo)注單位： cm）3.6重力壩的荷載及組合3.6.1 自重壩體自重W(kN)的計(jì)算公式：9***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)W=γcA式中：3A—壩體橫剖面面積，m；c—壩體混凝土的重度，一般取 23.5～24.0kN/m3。則,取混凝土重度為23.5W=23.5×4607.926=108286.26KN3.6.2靜水壓力靜水壓力是作用在上下游壩面的主要荷載，計(jì)算時(shí)常分解為水平水壓力PH和垂直水壓力Pv兩種。PH1(kN)計(jì)算公式為：P=AVPH=1wH22H11(H2h2)2式中：H—計(jì)算點(diǎn)處的作用水頭，m?！闹囟龋Ｈ?.81kN/m3。2A—壩踵處所作的垂線與上游水面和上游壩面所圍成圖形的面積， m。h—堰頂溢流水深，m。則水平水壓力：PH1=0.5×9.81×（307.3-199）2=57530.205KNPH2=0.5×9.81×（214.5-199）2=1177.225KNPH=57530.205-1177.225=56352.98KN垂直水壓力：①上游PV1=661.664×9.81=6490.924KN②下游PV2=89.811×9.81=881.046KNPV=6490.924+881.046=7371.97KN10***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)3.6.3 揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力包括滲透壓力和浮托力兩部分。 滲透壓力是由上下游水位差產(chǎn)生的滲流在壩體內(nèi)或壩基面上形成的水壓力； 浮托力是由下游面淹沒計(jì)算截面而產(chǎn)生向上的水壓力。揚(yáng)壓力的分布與壩體結(jié)構(gòu)、上下游水位、防滲排水等因素有關(guān)。本工程在壩基處設(shè)有排水管孔，上游壩坡為 0.2，排水孔中心線與壩底相交點(diǎn)距壩踵處距離 T1=,12.36m,距壩趾處距離 T2=88.33-12.36=75.97m。壩底寬度T=88.33m。浮托力按矩形分布計(jì)算，壓力強(qiáng)度為 γH2；滲透壓力呈折線分布，在壩踵處為全水頭γ水H，在排水孔中心線與壩底相交點(diǎn)處為 αγ水H，α為揚(yáng)壓力折減系數(shù)，可取α=0.2。校核情況下的揚(yáng)壓力校核情況下，H1=307.3-199=108.3mH2=214.5-199=15.5mH=H1-H2=108.3-15.5=92.8mU1=γ水H2T=9.8×15.5×88.33=13417.33KNU2=αγ水HT2/2=0.2×9.8×92.8×75.97/2=6909.02KNU3=(αγ水H+γ水H)T1/2=(0.2×9.8×92.8+9.8×92.8)×12.36/2=6744.41KN校核情況下?lián)P壓力U校=U1+U2+U3=13417.33+6909.02+6744.41=27070.8KN11***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)3.6.4 淤沙壓力入庫水流攜帶的泥沙在水庫中淤積，淤積在壩前的泥沙對壩面產(chǎn)生的壓力叫淤沙壓力。淤積的規(guī)律是從庫首至壩前， 隨水深的增加而流速減小，沉積的粒徑由粗到細(xì)，一般計(jì)算年限取 50～100年。泥沙對壩體某點(diǎn)在鉛直面的壓力強(qiáng)度為 rhtg (45°-ψ/2)泥沙顆粒內(nèi)摩擦角ψ=20°空隙率n=0.4其浮容重R=r-(1-n)r=6.8KN/mP=6.8×36.8×tg 30=144.47KN=0.5×6.8×9.8×36.8=1226.18KN3.6.5浪壓力水庫水面在風(fēng)的作用下生成風(fēng)浪，對壩面產(chǎn)生浪壓力。波浪的三要素與風(fēng)速、吹程和水深有關(guān)。風(fēng)速越大，吹程越長，激起的波浪越大，先判斷水波是深水波、淺水波還是破碎波。壩前為校核水位時(shí) H=307.3-199=108.3L=12.11臨界水深：Hcr=LL2h1%=1.415InL2h1%4則H≥L/2≥Hcr為深水波P=r L*(h +h)/4=47.77KN12***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)圖3.2 主要荷載示意圖綜上，校核情況下荷載組合見下表表3.2荷載組合表荷載類別自重靜水壓力揚(yáng)壓力浪壓力淤沙壓力大?。↘N）108286.26水平：56352.9827070.847.77水平：144.47垂直：7371.97垂直：1226.183.7壩體穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)抗剪斷強(qiáng)度公式分別計(jì)算校核情況下重力壩的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) KK式中：

f(W U) cAHf′—抗剪斷摩擦系數(shù)。本工程中 f=1.0。22。c′—抗剪斷凝聚力，KN/m。本工程中c=1000KN/m—滑動面面積?！芖—作用于滑動面以上壩體的力在鉛直方向投影的代數(shù)和?！艸—用于滑動面以上壩體的力在水平方向投影的代數(shù)和。U—作用于滑動面上的揚(yáng)壓力。則：13***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)W=108286.26+7371.97+1226.18=116884.41∑H=56545.22KN代入公式得安全系數(shù)K正=1.0 (93143.152) 88.33 1000=3.209＞3.056545.22安全3.7.1 壩基邊緣應(yīng)力計(jì)算根據(jù)材料力學(xué)法計(jì)算正常高水位 +揚(yáng)壓力情況下的邊緣應(yīng)力，分別要計(jì)算垂直正應(yīng)力σY，水平正應(yīng)力 σＸ，剪應(yīng)力τ和主應(yīng)力σＰ。3.7.2 垂直正應(yīng)力計(jì)算Yu=Ｘｄ=式中：ΣW—作用在計(jì)算截面以上壩體的全部荷載的垂直分力的總和（包括揚(yáng)壓力），以向下為正。ΣM—作用在計(jì)算截面以上壩體的全部荷載對截面形心的力矩總和以使上游產(chǎn)生壓應(yīng)力為正。T—壩體計(jì)算截面沿上游方向的長度，T=88.33m∑W=∑V-U=116884.41-27070.8=89813.61KN（1）壩體重力對截面形心的力矩 M1=G1l1+G2l2+G3l3l1、l2、l3分別為力G1、G2、G3到截面形心的力臂l1=39.3ml2=31.8ml3=3.2m壩體重力對截面形心的力矩：14***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)M1=G1l1+G2l2+G3l3=3182.46×39.3+25946.35×31.85+79157.45×3.2=1204765.766KM·m（2）鉛直方向靜水壓力對截面形心的力矩M=Wl1+Wl1+Wl12112233l11、l21、l31分別為力W、W、W到截面形心的力臂1231l1=40.49ml21=41.71ml31=40.30m鉛直方向靜水壓力對截面形心的力矩：M2=W1l11+W2l21+W3l31=5314.76×40.49+1327.155×41.71-881.04×40.30=235044.36KM·m（3）水平方向靜水壓力對截面形心的力矩M=-Pl11+Pl1131122l111、l211分別為力P1、P2到截面形心的力臂l111=34.3ml211=2.83m水平方向靜水壓力對截面形心的力矩：M3=-P1l111+P2l211=-57530.205×36.8+1177.23×10.3=-2104986.08KM·m（4）泥沙壓力對截面形心的力矩 M4=-Xlx+Ylylx、ly分別為力X、Y到截面形心的力臂lx=24.53mly=41.71m泥沙壓力對截面形心的力矩 :M4=-Xlx+Yly-144.47×24.53+1226.18×41.71=-47600.12KN·m（5）揚(yáng)壓力對截面形心的力矩 M5=U1l1111-U2l2111-U3l311115***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)l1111、l2111、l3111分別為力U1、U2、U3到截面形心的力臂l1111=0ml2111=40.05ml3111 =5.45m揚(yáng)壓力對截面形心的力矩 :M5=U1l1111-U2l2111-U3l31110-6909.02×40.05-6744.41×5.45=-239949.22KM·m（6）浪壓力對截面形心的力矩 M=P×y2(L1)2/4]*L1/12[r(L1/2h1h0）yh1)/46.85L1((h0M=47.77×6.85=327.23KN.m所以ΣM=M1+M2+M3+M4+M51204765.766+235044.36-2104986.08-47600.12-239949.22-952725.30KM?m代入公式得σYu=89813.611036952725.30103=0.255Mpa83.3383.332σYｄ=89813.611036952725.30103=1.901Mpa83.3383.332與規(guī)范比較，以上計(jì)算的應(yīng)力滿足要求。16***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)第四章 溢流壩段設(shè)計(jì)4.1溢流壩剖面形狀4.1.1 泄水方式的選擇重力壩的泄水方式主要有開敞式溢流和孔口式溢流，前者除泄洪外還可以排除冰凌或其他漂浮物；設(shè)置閘門時(shí)，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)水位和下泄流量，適用于大中型工程，采用開敞式溢流水庫有較大的泄洪能力，本設(shè)計(jì)采用開敞式溢流。4.1.2 孔口凈寬的擬定孔口凈寬按以下公式計(jì)算：B其中Q溢—下泄流量；Q—單寬流量

Q溢q由水庫規(guī)劃資料可知設(shè)計(jì)洪水位達(dá) 305.1m，相應(yīng)下泄流量為 5350m3/s ；3校核洪水位307.3m，相應(yīng)下泄流量為 6700m/s。q＝100～150m/s。分別計(jì)算設(shè)計(jì)水位和校核水位情況下溢洪道所需的孔口寬度如下表表4.1孔口凈寬計(jì)算表計(jì)算情況流量單寬流量孔口凈寬33B(m)Q(m/s)q(m/s)設(shè)計(jì)水位5350100～15053.5～35.7校核水位6700100～15067.0～44.7根據(jù)以上計(jì)算，取孔口凈寬B=42m，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)單寬流量為119m/s,取：每孔凈寬b=7m，孔數(shù)n=6。根據(jù)閘門的形式取閘墩厚度d＝3.5m，邊墩取2.5m，由上述計(jì)算每孔凈寬b＝7m。則溢流前緣總長L為：017***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)L0＝nb+(n-1)d+2t=6 ×7+(6-1)×3.5+2×2.5=64.5m。4.2初步擬定堰頂高程由公式可確定堰上水頭 H0，公式為Q溢 mB2gH03/2其中—閘墩側(cè)收縮系數(shù)，與墩頭形式有關(guān)，取 =0.92；m—流量系數(shù)，按WES溢流面曲線查武漢大學(xué)出版社出版《水力學(xué)》得m=0.502；g—重力加速度，g=9.8m/s。當(dāng)設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，Q溢=5350m3/s,B=42m,即H0=15.00驗(yàn)算：當(dāng)校核洪水位時(shí)，泄流量Q溢3/s，代入公式求得為6700mH0=15m,孔口凈寬B為56.38m,對應(yīng)的校核水位單寬流量q為118.84m/s，不大于設(shè)計(jì)水位的單寬流量119m/s，滿足條件，說明設(shè)計(jì)合理。所以取溢流壩段堰上水頭 H0=15m,堰頂高程為:308-15=293m。4.3堰頂?shù)男问揭缌鲏雾斆媲€可以采用克—奧Ⅰ型曲線和WES曲線兩種型式。采用克—奧Ⅰ型曲線時(shí)，溢流壩剖面往往超過穩(wěn)定和強(qiáng)度要求，其曲線的表達(dá)采用坐標(biāo)形式，坐標(biāo)內(nèi)插煩瑣且施工放樣不便。采用WES冪曲線，具有較大的流量系數(shù)，溢流壩剖面較小，便于施工放樣。WES堰頂曲線的表達(dá)式為：xn KHdn1yHd—剖—面定型設(shè)計(jì)水頭，按堰頂最大作用水頭 Hmax的75%～95%選取。K，n—與上游面坡度有關(guān)的參數(shù)，當(dāng)上游壩面傾斜時(shí)， K=1.936，n=1.836。則上游壩面的設(shè)計(jì)水頭Hd=0.75～0.95Hmax,其中Hmax=307.3-293=14.3米，18***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)所以Hd的取值范圍為10.73～13.59米，可取Hd=12米，堰的曲線部分的輪廓是根據(jù)Hd的大小決定的。經(jīng)計(jì)算，R1=6米，C1=2.1米，a1=0.3792米；R2=2.4米，C2=3.312米，a2=1.3836米；R3=0.48米，C3=3.378米，a3=1.512米；取堰頂最高點(diǎn)處為坐標(biāo)原點(diǎn)， R1、R2、R3對應(yīng)的圓心坐標(biāo)分別為O1(0,-6),O2(-1.26,-2.627),O 3(-2.9016,-1.6319) 。堰頂下游曲線方程為ｘ1.836=1.936Hd0.836ｙ。堰下游斜面坡度與非溢流壩段坡度相同，將上式左右兩邊對x求導(dǎo)可得1.836x0.8360.836，即0.7476×1.836ｘ=1.936Hd0.836=1.936Hd0.836。求得斜面與堰頂下游曲線的切點(diǎn)坐標(biāo)為（ 18.107，13.192）。下游曲線的坐標(biāo)如下表：表4.2堰面曲線坐標(biāo)表x02468101214161818.11y00.20.821.742.944.446.208.2310.5113.0413.20C3C2C1 堰頂坐標(biāo)原點(diǎn)aa3 aR2=0.2HdR3=0.04HdO3x3=-0.2915Hd

堰頂中心線y3=0.1260Hd R1=0.5HdO2x2=-0.105Hdy2=0.219HdO1x1=0.000Hdy1=0.500Hd圖4.1 堰面曲線19***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)4.4消能設(shè)計(jì)4.4.1 消能方式通過溢流壩頂下泄的水流，具有很大的能量，必須采取有效地消能措施，保護(hù)下游河床免受沖刷。消能設(shè)計(jì)的原則是：消能效果好，結(jié)構(gòu)可靠，防止空蝕和磨損，以保證壩體和有關(guān)建筑物的安全。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)壩址地形，地質(zhì)條件，樞紐布置，壩高，下泄流量等綜合考慮。消能形式及原理：重力壩的下泄水流具有很大的能量，如不能妥善的消除水流的能量，將沖刷建筑物及河床基巖，危及建筑物的安全。常用的消能形式有底流消能、挑流消能、面流消能和消力戽消能等，他們的比較列于下表。表4.3消能形式及其比較消能形式原理及其特點(diǎn)適用情況基本原理是使水流產(chǎn)生臨界水躍，通過底流消能表層旋滾消能；它常需要護(hù)坦，消力池常用于水閘。等措施，對于基巖往往不夠經(jīng)濟(jì)。挑流消能，利用鼻坎將自溢流面下泄的高速水流向空中拋射，使水流擴(kuò)散并卷入大量的空氣，然后落入下游河床它一般適用于基巖上挑流消能的水墊中。水流在同空氣摩擦的過程的水工建筑物，特別中，消耗了約20%的能量。拋射到下游是高水頭、大流量的河床水墊后，形成強(qiáng)烈的旋滾區(qū)，沖刷泄水建筑物。河床形成沖坑，同時(shí)消耗掉大部分的能量。面流消能的原理是將高速水流挑至尾水它適用于下游尾水較面，在標(biāo)成主流和河床之間形成逆流漩深，流量變化范圍面流消能渦和躍波，通過旋渦和主流擴(kuò)散而消小，水位變幅不大的能。水流在表面可減輕對壩下河床的沖情況，由于表層水流刷，但是可能水滾裹挾石塊，磨損壩腳速很大，對下游的電地基。站和航運(yùn)有影響。20***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)它將鼻坎設(shè)置在水下，不形成自由水它一般適用于尾水較舌，水流在戶戽產(chǎn)生旋滾，經(jīng)鼻坎將高深，變幅較小，無航消力戽消能速主流挑射至水流表面，消耗大量動運(yùn)要求，切地基條件能。比較好的情況。4.4.2反弧半徑及挑射角根據(jù)地形地質(zhì)條件，工程規(guī)模要求，選用挑流消能。根據(jù)已建工程經(jīng)驗(yàn)， 挑射=25°。根據(jù)下泄水流應(yīng)該在高于下游最高水位大約1～2m處將水流挑出，鼻坎高程可選用校核洪水位作為最高下游水位，則鼻坎高程為：214.5+1.5=216m可按下式求得反弧段的半徑v2gHh1QBv—堰面流速系數(shù)，取 0.96H—庫水位至坎頂高差，H=305.1-216=89.1m故算出V=0.96×41.78=40.12m3/sQ—校核洪水時(shí)溢流壩下泄流量， (6700m3/s)B—鼻坎處水面寬度，此處 B=單孔凈寬 +2×邊墩厚度B=78-2×2.5=73mQ6700h12.29mBV40.1273R=（4～10）hR=9.16～22.9（m）21***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取R=21（m）此時(shí)反弧最低點(diǎn)高程：h=216+16×0.91-16=214.56m4.4.3 消能驗(yàn)算連續(xù)式挑流鼻坎的水舌挑距 L按水舌外緣計(jì)算，如圖 4.1，其估算公式為：L 1v12sin cos v1cos v12sin2 2g(h1 h2)g式中：L—水舌挑距，mv1—坎頂水面流速，，按鼻坎處平均流速 v的1.1倍計(jì)h1—坎頂垂直方向水深，m,h1 hcosh2—坎頂至河床面高差，m上游最高水位θ下游最高水位圖4.2 挑流消能要素示意圖h1 hcos =2.29×cos25o=2.075mh2=216-190=26mL1[40.122sin25cos2540.12cos259.8140.122sin22529.81(2.07526)]166.93m最大沖坑水墊厚度估算公式：tkq0.5H0.25tkq0.5H0.25H222***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)式中：tk—水墊厚度，自水面算至坑底tk—沖坑深度—單寬流量—上下游水位差H2—下游水深—沖坑系數(shù)，堅(jiān)硬完整的基巖 =0.9～1.2，堅(jiān)硬但完整性較差的基巖=1.2～1.5，軟弱破碎、裂隙發(fā)育的基巖=1.5～2.0取=0.9tk0.91190.5(307.3214.5)0.2530.47mtk0.91190.5(307.3214.5)0.25(214.5190)5.97m為了保證大壩的安全，挑距應(yīng)有足夠的長度。一般當(dāng)L/tk>2.5～5.0時(shí)，認(rèn)為是安全的。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L/tk' 97.04/5.97 16.25符合要求，所以安全。4.5閘門、閘墩及導(dǎo)墻設(shè)計(jì)4.5.1 閘門形式的型式選擇及高度比較常見的閘門形式是平板和弧形門。平板直升閘門能滿足各種類型的泄水孔道的要求，所以他是應(yīng)用最為廣泛的一種閘門形式：弧形門也是一種應(yīng)用十分廣泛的門型，它一般可用于泄洪道和無壓泄水孔的泄水形勢。二者具有特性如下表所示：表4.4 閘門形式及其優(yōu)缺點(diǎn)閘門形式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)平板門 1、可封閉相當(dāng)大面積的空口；

1、需要較高和較厚的閘23***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)2、建筑物順流方向尺寸較??；3、閘門結(jié)構(gòu)簡單，其制造、安裝和運(yùn)輸工作相對來說比較簡單方便；4、門頁可以出孔口；5、門頁可以在孔口見互用；6、門頁可為數(shù)段，有利于泄洪和排沙；7、閘門啟閉設(shè)備比較簡單，對對移動式起門機(jī)適應(yīng)性較好。

墩；2、具有影響水流的門槽，特別是在水頭較高的情況，門槽會帶來很多的麻煩；3、需要啟閉力較大，故需選用超大的門機(jī)。1、需要較長的閘墩；1、可封閉相當(dāng)大面積的空口；2、閘門所占空間比較2、所需閘墩高度和厚度較??；大；弧形門3、沒有影響水流流態(tài)的門槽；3、不能提出孔口以外進(jìn)行維修；4、所需的啟閉力較小；4、閘門所承受的總水壓5、埋件數(shù)量少。力較大，不能在孔口間互換。根據(jù)工程基本情況，采用平板閘門門高=正常高水位-堰頂高程+超高（0.1~0.2）門高=305.1-293+0.1=12.2m取13m4.5.2 閘墩形狀及厚度閘墩的墩頭形狀為上游采用半圓形，下游采用流線型。其上游布置工作橋，24***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)頂部高程取非溢流壩壩頂高程即 309.41m。中墩厚度為3.5m，邊墩厚度為2.5m，溢流壩的分縫設(shè)在閘孔中間，故沒有縫墩。工作閘門槽深 1m，寬1m，檢修閘門槽深0.5m，寬0.5m。如圖所示。圖4.3 中墩及閘門槽尺寸圖4.4 邊墩及閘門槽尺寸4.6導(dǎo)水墻的尺寸擬定邊墩向下游延伸成導(dǎo)水墻，其長度延伸到挑流鼻坎的末端。平直段摻氣后水深估算公式為：hb h(1 v/100)式中：h、hb—摻氣前、后的水深，mv—摻氣前計(jì)算斷面的平均流速， m/sξ—修正系數(shù)，一般為 1.0～1.4m/s，v＞20m/s時(shí)，取較大值代入數(shù)據(jù)得hb=2.5×(1+1.4×40.12/100)=3.9m，則導(dǎo)水墻高度為3.9+0.6=4.5m，導(dǎo)水墻需分縫，間距為21m，其橫斷面為梯形，頂寬取0.7m。25***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)第五章 壩體細(xì)部構(gòu)造及地基處理設(shè)計(jì)5.1壩頂構(gòu)造壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻，采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水。墻高為 1.2m，厚度為15cm，以滿足運(yùn)用安全的要求。，下游側(cè)設(shè)置欄桿、燈柱間距為 1.5m，保護(hù)行人和行車安全。壩頂路面橫向坡度 2%，設(shè)置有排水設(shè)施，排除路面雨水。路面排水與壩體內(nèi)排水連通或直接排入壩體內(nèi)。；路面設(shè)有人行道，高出壩頂路面 20～30cm。5.2廊道、分縫、止排水設(shè)計(jì)5.2.1 基礎(chǔ)廊道廊道底部距壩基面 4m，廊道底部高程為 203m，上游側(cè)(中心點(diǎn))距上游壩面7m；形狀為城門洞形，底寬 4m，高5m，內(nèi)部上游側(cè)設(shè)排水溝，并在最低處設(shè)集水井。平行于壩軸線方向廊道向兩岸沿地形逐漸升高，坡度不大于 405.2.2 壩體廊道自基礎(chǔ)廊道沿壩高每隔 20m設(shè)置一層廊道，共設(shè)4層。底部高程分別為223m、243m、263m、283m形狀為城門洞形，其上游側(cè)(中心點(diǎn))距上游壩面5m，底寬2m，高2.5m，兩岸各有一個(gè)出口。5.2.3壩體排水距離壩的上游面5m沿壩軸線方向設(shè)一排豎向排水管幕。管內(nèi)徑為 20cm，間距為3m，上端通至壩頂，下端通至廊道，垂直布置。排水管采用無砂混凝土管。5.2.4 壩體分縫止水為了防止壩體因溫度變化和地基不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫， 滿足施工（混凝土的澆筑能力和施工期的溫控）的需要，壩體需要分縫。常見的縫有：橫縫、縱縫、水平施工縫。橫縫。垂直于壩軸線，將壩體分成若干個(gè)壩段。間距（一般是相等的）為26***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)12～20m,縫寬1～2cm。橫縫一般為永久性縫，縫面為平面，縫內(nèi)設(shè)置止水?？紤]溢流壩段分縫與溢流孔口相適應(yīng)，且橫縫設(shè)在溢流孔跨中，故取間距為 20m,橫縫寬度為2cm?？v縫。一般為豎縫形式，縫面應(yīng)設(shè)置鍵槽，并埋設(shè)灌漿系統(tǒng)，并在蓄水前進(jìn)行灌漿?？v縫與壩面應(yīng)垂直相交，避免澆筑塊有尖角。間距為 15～30m,深孔壩段、寒冷地區(qū)、宜選用較小的間距。本設(shè)計(jì)中，縱縫間距采用 20m。水平施工縫。壩體上下層澆筑塊之間的結(jié)合面稱水平施工縫。一般澆筑塊厚1.5～4m,靠近基巖面層厚為1.5～2m，同一壩段相鄰澆筑塊水平施工縫的高程應(yīng)錯(cuò)開。止水與壩的級別和高度有關(guān)。高壩：止水采用兩道止水片，止水片間設(shè)瀝青井，兩道止水片均為紫銅片，厚度為1.0～1.6mm。中低壩的止水可適當(dāng)簡化，中壩第一道止水片為紫銅片，第二道止水片可采用塑料或橡膠止水片。橫縫止水必須與基巖妥善連接，止水片一般埋入基巖內(nèi)的深度為30～50cm，瀝青井也埋入基巖內(nèi)。橫縫止水，上游設(shè)兩道止水片和一道防滲瀝青井。止水片采用1.0mm厚的紫銅片，第一道止水片距上游壩面1.0m。兩道止水片間距為1m，中間設(shè)有直徑為20cm的瀝青井，止水片的下部深入基巖30cm，并與混凝土緊密嵌固，上部伸到壩頂。在溢流壩頂?shù)谝坏乐顾c閘門底部止水接觸（要分叉接在檢修門和工作門底止水處）；第二道止水片伸至溢流壩頂后，順溢流壩頂延伸至下游鼻坎。5.3壩體混凝土的強(qiáng)度等級壩體混凝土應(yīng)滿足強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗沖刷、低熱、抗裂、硬化時(shí)體積變小等性能的要求。為了合理使用材料，壩體混凝土可按不同部位、 不同工作條件采用不同的強(qiáng)度等級?；炷练謪^(qū)的尺寸：一般外部 (Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū))混凝土各區(qū)厚度最小 2～3m，上游面的厚度比下游面大，基礎(chǔ)混凝土 (Ⅳ區(qū))厚度為0.1B(B為壩體底寬)，并不小于3.9m，不同強(qiáng)度等級混凝土之間要有良好的接觸帶。壩體分區(qū)圖如下圖所示其中，壩體各個(gè)區(qū)域表示的含義如下：27***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)Ⅰ區(qū)：上下游最高水位以上壩體外部表層混凝土厚度為 3m；Ⅱ區(qū)：上下游水位變化范圍內(nèi)壩體外部表層混凝土厚度為 4.5m；Ⅲ區(qū)：上下游最低水位以下壩體外部表層混凝土厚度為 4.5m；Ⅳ區(qū)：壩體基礎(chǔ)混凝土厚度為 5m；Ⅴ區(qū)：壩體內(nèi)部混凝土；Ⅵ區(qū)：抗沖刷部位混凝土。非溢流壩最高水位Ⅵ最低水位ⅥⅡⅢⅤ1：0.21：0.75最高水位ⅢⅣ最低水位溢流壩圖5.1 混凝土壩區(qū)分區(qū)示意圖28***職業(yè)技術(shù)學(xué)院 春河張谷水利樞紐工程設(shè)計(jì)5.4地基處理天然地基常存在著不同程度的缺陷， 必須經(jīng)過處理才可作為壩基礎(chǔ)。 常用的處理方法有：開挖與清理、加固處理、壩基帷幕灌漿、基礎(chǔ)排水等方法。5.4.1 地基開挖與清理地基開挖是將天然基巖上的覆蓋層及承載力、抗剪強(qiáng)度不能滿足要求的巖石挖除。地基開挖的深度：根據(jù)壩基應(yīng)力、巖石強(qiáng)度、完整性、上部結(jié)構(gòu)等對地基要求綜合確定。一般低壩只需挖除表層風(fēng)化破碎巖石；中壩宜挖到微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖，高壩應(yīng)挖到新鮮或微風(fēng)化下部的基巖。岸坡地形較高的壩段，利用基巖的標(biāo)準(zhǔn)比河床部位適當(dāng)放寬。5.4.2 地基開挖的形狀及坡度地基開挖是將天然基巖上的覆蓋層及承載力、 抗剪強(qiáng)度不能滿足要求的巖石挖除。由于本設(shè)計(jì)為中壩，挖到微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部的基巖即可。順河流方向宜開挖成略向上游傾斜的鋸齒狀（坡度 1：0.5～1.1）。平行于壩軸線方向應(yīng)盡量開挖成有足夠?qū)挾龋ㄒ话銥閴味伍L度的 30%～50%）的分級平臺，以利于壩的側(cè)向穩(wěn)定。此時(shí)應(yīng)注意，壩體橫縫應(yīng)位于平臺上，以不開挖成銳角為準(zhǔn)。另外，相鄰臺階的高差不宜過大，一般不大于 10m。本工程設(shè)計(jì)中，由于右岸山崗覆蓋有 5米的沙壤土，巖石風(fēng)化厚度為 3米，左岸巖石露頭，風(fēng)化層有3米，地基開挖時(shí)應(yīng)將其挖除，將壩底面最低處設(shè)置在為188m高程處，順?biāo)鞣较蜷_挖成鋸齒狀。5.4.3基坑的清理在澆筑前必須清除碎渣、松動巖塊，打掉突出的尖角，并用高壓水壓水槍沖洗干凈，原有的鉆孔、探井、槽洞等也應(yīng)回填、封堵。5.4.4 壩基的帷幕灌漿帷幕灌漿的目的：降低壩底的滲透壓力，減少繞壩滲漏，