目錄

第一章設(shè)計(jì)基本資料——————————————————1

第二章工程等別及建筑物級(jí)別——————————————2

第三章壩型選擇及樞紐布置———————————————2

第四章大壩設(shè)計(jì)————————————————————3

第五章泄水建筑物設(shè)計(jì)—————————————————10

第六章取水建筑物設(shè)計(jì)—————————————————12

第七章工程造價(jià)分析——————————————————13

第一章設(shè)計(jì)基本資料

一、設(shè)計(jì)資料朝陽水庫工程位于開縣趙家鎮(zhèn)朝陽村境內(nèi)，屬長(zhǎng)江上游小江水系浦里河朝陽溝支流。水庫距離開縣縣城28.7km。

（一）、工程任務(wù)及規(guī)劃數(shù)據(jù)本水利樞紐以灌溉為主，兼顧防洪。設(shè)計(jì)灌溉面積為0.85萬畝，設(shè)計(jì)放水流量0.6m3/s。

根據(jù)興利及調(diào)洪演算，確定出該水庫規(guī)劃指標(biāo)為：水庫正常蓄水位378.00m時(shí)相應(yīng)有效庫容186.48萬m3；30年一遇設(shè)計(jì)洪水位379.18m（溢洪道最大下泄流量約為20m3/s）；300年一遇校核洪水位379.63m時(shí)相應(yīng)總庫容218.44萬m3（溢洪道最大下泄流量32m3/s）；水庫死水位362.00m。

（二）、地形地質(zhì)條件

壩址處河谷斷面河床寬度約為20?30m,兩岸岸坡基本對(duì)稱，坡角約為35°。河床基巖高程350m，巖基為弱風(fēng)化巖層，k=10-6cm/s。地基表面高程355m，高程350?355m為沙礫石覆蓋層。地形地質(zhì)情況詳見圖紙。

（三）、水文氣象

水庫集雨面積為3.67km2，流域?qū)儆趤啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。多年平均降雨量1236.4mm，多年平均徑流深590.0mm。

庫區(qū)汛期多年平均最大風(fēng)速10.5m/s，方向垂直壩面，水庫吹程0.3km。

（四）、天然建筑材料工程區(qū)附近土料及天然沙礫石、塊石、石渣料均較為豐富。上游1?1.5km范

圍內(nèi)可供開采的土料，主要為棕紅色砂質(zhì)粘土，粘性很強(qiáng)，是很好的防滲材料，總儲(chǔ)量約9萬m3；壩址下游1?2km范圍內(nèi)有約6萬m3的石料可供開采，該石料主要為石英砂巖；在壩址下游2?2.5km范圍內(nèi)有豐富的石渣料，儲(chǔ)量約10萬m3.砂礫石覆蓋層及天然材料物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

表1天然材料物理性質(zhì)表

^材料

濕容重

（KN/m3）

飽和容重

（KN/m3）

浮容重

（KN/m3）

滲透系數(shù)

（cm/s）

非飽和固結(jié)快剪

飽和固結(jié)快剪

C(KPa)

0(°)

C(KPa)

?(°)

砂礫

石覆

蓋層

1&8

20.0

10.0

1.6X10-2

/

32.2

/

30.2

粘土

20.0

20.2

10.2

4.73X

10-6

22.3

17.6

18.4

15.7

石渣

料

20.5

21.4

11.4

7.2X10-4

29.8

31?6

25.6

29.4

塊石

體

18.1

20.2

10.2

8.0X10-2

/

36

/

34

五）、其他資料

當(dāng)?shù)赜休^豐富的土石壩施工經(jīng)驗(yàn)，缺少混凝土壩施工經(jīng)驗(yàn)。

工程單價(jià)可按下式估算：粘土填筑35元/m3；干砌塊石48元/m3；石渣料填筑25元/m3；土石方開挖15元/m3。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)提供的設(shè)計(jì)資料和圖紙，確定較為合理可行的樞紐布置，即確定大壩、泄水建筑物、取水建筑物等樞紐建筑物的位置。大壩選定為土石壩，在此基礎(chǔ)上確定泄水建筑物、取水建筑物的位置及形式及基本尺寸。

通過壩型方案比較，確定推薦壩型，并對(duì)推薦壩型進(jìn)行計(jì)算分析和詳細(xì)設(shè)計(jì)。

三、參考資料

本設(shè)計(jì)主要參考以下資料：SL252—2000《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，SL274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL189—96《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》以及教材《水工建筑物》。

第二章工程等別及建筑物級(jí)別

根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分依據(jù)，綜合考慮水庫的總庫容、防洪庫容、灌溉面積、電站的裝機(jī)容量等，工程規(guī)模有庫容決定，此水庫工程的正常蓄水位時(shí)有效庫容186.48萬m3,校核洪水位時(shí)相應(yīng)總庫容186.48萬m3,灌溉面積為0.85萬畝，故查參考資料可得其工程等別為W,工程規(guī)模為?。?）型。又由水工建筑物的級(jí)別劃分依據(jù)得知，該類?。?）型的主要水工建筑物為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí),臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

第三章壩型選擇及樞紐布置

一、壩型選擇

（一）壩型選擇論證所選的壩軸線處河床沖積層較深,兩岸風(fēng)化巖石透水性大,基巖為弱風(fēng)化巖

層,強(qiáng)度較低,地基到地表為砂礫石覆蓋層,地基不完整。從地質(zhì)條件看不宜建拱壩。較高的混凝土重力壩要求修建在巖石基礎(chǔ)上,且當(dāng)?shù)厝鄙倩炷翂问┕そ?jīng)驗(yàn),因此也是不可行的。而土石壩適應(yīng)地基變形能力較強(qiáng),對(duì)地基的要求較低；從當(dāng)?shù)氐牟牧蟻砜赐潦牧媳容^豐富,況且土石壩有就地取材特點(diǎn)；當(dāng)?shù)赜休^豐富的土石壩施工經(jīng)驗(yàn),為修建土石壩提供了施工基礎(chǔ)。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。

（二）、樞紐組成建筑物

1、擋水建筑物。土石壩。

2、取水建筑物。取水隧洞。

3、泄水建筑物。該工程兼顧防洪,故其包括泄洪隧洞和沖沙放空洞,均與導(dǎo)流隧洞結(jié)合。

二、樞紐總體布置

1、擋水建筑物一土石壩

擋水建筑物按直線布置,壩布置在河彎地段上。

2、取水建筑物—取水隧洞

進(jìn)行灌溉的取水采用隧洞形式，取水口布置在凸岸，隧洞出口與總干渠相連接。

3、泄水建筑物—泄洪隧洞泄洪采用隧洞方案，為縮短長(zhǎng)度、減小工程量，泄洪隧洞布置在凸岸，這樣對(duì)流態(tài)也較為有利，考慮到引水發(fā)電隧洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為宜。

綜合考慮各方面因素，最后決定樞紐布置如地形圖所示。

第四章大壩設(shè)計(jì)

一、土石壩壩型的選型

影響土石壩壩型選擇因素很多，最主要的乃至起決定性的是附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)行比較工程量、工期、造價(jià)、最后選定技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本設(shè)計(jì)限于資料只作定性的分析來確定土石壩壩型的選擇。

均質(zhì)壩材料比較單一，施工簡(jiǎn)單，但壩身粘性較大，斷面大，用料多，填筑施工易受將于和冰凍的影響。除此之外，該壩址處無足夠適宜的土料來作均質(zhì)壩（壩址附近可筑壩的土料只有9萬m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求），因此均質(zhì)壩方案不可行。

堆石壩壩坡較陡，工程量減小。堆石壩施工干擾相對(duì)較小。壩址附近有儲(chǔ)量為6萬m3的石料，其主要為石英砂巖，開采條件較好，可作為堆石壩石料，從材料角度可以考慮堆石壩方案。但是由于河床地質(zhì)條件較差，巖基為弱風(fēng)化巖層，如果用堆石壩可能導(dǎo)致大量的開挖，此方案不予考慮。

塑性斜墻壩（用沙礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻，見《水工建筑物》P127，圖3—2d，e）的斜墻與壩殼兩者施工的干擾較小，壩體可以先行施工，上升速度快，不會(huì)因冬季、雨季不宜施工等影響整個(gè)壩體的施工進(jìn)度，但對(duì)壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫；塑性心墻（以砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)置在壩剖面的中部作心墻，見《水工建筑物》P127，圖3—2b,c）與斜墻壩相比工程量相對(duì)較小，適應(yīng)不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼沙礫料同時(shí)上升，施工干擾大，工期長(zhǎng)。從筑壩材料來看，由于壩址上游1?1.5km內(nèi)有可供開采的筑壩的土料9萬m3，其粘性很強(qiáng)，是很好的防滲材料，可作防滲體之用；又壩址下游1~2km范圍內(nèi)有約6萬m3的石英砂巖和10萬m3的石渣料作為壩殼，由此可知心墻壩與斜墻壩都是可行的。從施工及氣候條件看，流域處于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，為了提高施工進(jìn)度，故宜采用斜墻壩。

斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)缺點(diǎn)：心墻有足夠的斜度，壩殼對(duì)心墻的拱效應(yīng)作用減弱；斜心墻壩對(duì)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，因而最終采用斜心墻壩的方案。

二、大壩輪廓尺寸的擬定

大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程，壩頂寬度、上下游壩坡、防滲體等排水設(shè)備。

1、坡頂高程壩頂高程分別按設(shè)計(jì)工況、校核工況計(jì)算大壩的高程，最后計(jì)算出數(shù)據(jù)取最大值，同時(shí)并保留一定的沉降值。壩頂高程在水庫正常運(yùn)用和非常一運(yùn)用期間的靜水位以上應(yīng)該有足夠的超高，以保證水庫不漫頂，其超高值y按下式而定：y=R＋e＋hc

式中R波浪在壩坡上的設(shè)計(jì)爬高（m）；e最大風(fēng)壅水面高度；

hc—安全加高（m），根據(jù)壩的等級(jí)及運(yùn)用情況按下表選用土石壩壩頂?shù)陌踩咧?/p>

運(yùn)用情況

壩的級(jí)別

I

II

III

W、V

設(shè)計(jì)

1.5

1.0

0.7

0.5

校核（山區(qū)丘陵區(qū)）

0.7

0.5

0.4

0.3

最大風(fēng)雍水面高度按下式計(jì)算e二K0cos0

2gH

m

式中K—綜合摩阻系數(shù)，取3.6X10-6v—為計(jì)算風(fēng)速（m/s）,本設(shè)計(jì)為多

0

年平均最大風(fēng)速10.5m/s；D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度（m）,D=0.3km=300m；0—風(fēng)向與壩

軸線的法線方向所成的夾角，因風(fēng)向垂直于壩面，故0=0°；H—壩前水域的m

平均水深，可查地形剖面圖得。

平均波浪爬高Rm可按下述公式計(jì)算：

R

m

式中：K壩坡的糙率滲透性系數(shù)，塊石為0.75?0.8；K—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按《水

Av

工建筑物》P129表3—2取值，此處取1.0。h,L——平均波高與平均波長(zhǎng)，選用

129mm

教材第一章第二節(jié)公式計(jì)算可得；m—邊坡系數(shù)，據(jù)經(jīng)驗(yàn)取2.5。壩頂高程結(jié)果取兩者之大者，并預(yù)留一定的沉降值.結(jié)果見下表，設(shè)計(jì)竣工時(shí)壩頂高程為380.22m.

坡頂高程計(jì)算成果表

算情況

計(jì)算項(xiàng)目~~~

設(shè)計(jì)情況

校核情況

上游靜水位（m）

379.18

379.63

河地高程（m）

350

壩前水深Hm（m）

379.18—355=24.18

379.63—355=24.63

風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度D（m）

300

風(fēng)向與壩軸線夾角0

0°

風(fēng)浪引起壩前雍?jiǎn)Je（m）

0.00047

0.00021

風(fēng)速v(m/s)

0

1.5X10.5=15.75

10.5

平均波高h(yuǎn)(m)

m

0.18

0.11

平均波長(zhǎng)L(m)

m

4.49

3.0

護(hù)坡粗糙系數(shù)

0.8

上游邊坡系數(shù)

2.5

波浪沿壩坡爬高(m)

0.27

0.17

安全超咼A(m)

0.5

0.3

壩頂高程(m)

379.95

380.10

壩頂高程加0.4%沉陷(m)

380.07

380.22

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、防震等特殊需要。壩頂?shù)淖钚挾劝聪旅娴姆椒ù_定：當(dāng)壩高H小于lOOm時(shí)，壩頂最小寬度Bmin取為H/10，并不小于3m；本設(shè)計(jì)壩高約為379.63—355=24.63m，故擬定壩頂寬度為5.0m。

3、壩坡設(shè)計(jì)土石壩的壩面坡度取決于壩高、筑壩材料性質(zhì)、運(yùn)用情況、地基條件、施工

方法及壩型等因素。其范圍大致在1：2~1：4之間。當(dāng)壩較高時(shí)，可每隔8-15m變一次坡，相鄰坡率差取0.25-0.5，變坡處下游通常設(shè)置1.5—2.0m寬的馬道。設(shè)計(jì)壩坡時(shí)，可參照已建工程進(jìn)行類比，初擬一個(gè)壩坡，再通過計(jì)算分析，逐步修改確定。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減小壩體工程量。根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實(shí)際結(jié)合，上游坡率取3.0。此壩高度不大，可僅在下游設(shè)置變坡，下游上部坡度2.5，下部坡率3.0。

在下游壩坡改變處，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(cè)、檢修之用，考慮這些因素其寬度取為2.0m。

4、壩體排水

本設(shè)計(jì)的壩體浸潤(rùn)線位置不高，沒有必要降低壩體浸潤(rùn)線，故采用貼坡排水。此種排水形式石料用量少，施工方便，便于檢修。排水層厚度取為0.5m，頂部按規(guī)范要求高出浸潤(rùn)線逸出點(diǎn)1.5m。

5、大壩防滲體大壩防滲體的設(shè)計(jì)主要包括壩體防滲和壩基防滲兩個(gè)方面.

、壩體的防滲

壩體防滲的結(jié)構(gòu)和尺寸必須滿足減小滲透流量、降低浸潤(rùn)線控制滲透坡降的要求，同時(shí)還要滿足構(gòu)造、施工、防裂、穩(wěn)定等方面的要求.該壩體采用粘土斜心墻，其底部最小厚度由粘土的允許坡降而定，本設(shè)計(jì)土料為粘土，由粘土的性質(zhì)可知其滲透變形的形式主要為流土破壞，查教材P134知允許滲透坡降[J]=6,上游校核洪水時(shí)承受的最大水頭為24.63m,墻的厚度B>25.63F6=4.3m。參考以往工程的經(jīng)驗(yàn)，斜心墻的頂部寬度取為4m(滿足大于3m機(jī)械化施工要求)，粘土斜心墻的上游壩坡的坡度為1:0.4?1:1.0之間，本設(shè)計(jì)取為1:2.75，下游坡

度取為1:2.5，底寬為24.7x2.75-(24.7x2.5)+4=10.15m，大于4.3m。粘土斜心墻的頂部高程以設(shè)計(jì)水位加一定的超高(超高0.6m)并高于校核洪水位為原則,最終取其墻頂高程為379.78m(>379.63m),墻頂?shù)纳喜款A(yù)留有0.44m的保護(hù)層，并將粘土斜心墻稍斜向上游。

(2)、壩基防滲體壩址河床的砂礫石層深度不是很大，垂直防滲設(shè)置截水槽。截水槽貫穿整個(gè)河床并延伸至兩岸。截水槽底寬由回填土料(與大壩防滲體相同)的允許滲透坡降(粘土為5?10，本設(shè)計(jì)取6)確定。則底寬為25.63/6=4.3m，取為5.0m(大于機(jī)械施工的最小寬度3.0m)，邊坡坡度選為1：1.2。

三、滲流計(jì)算土石壩的滲流計(jì)算主要確定壩體的浸潤(rùn)線的位置，為壩體的穩(wěn)定分析和布置觀測(cè)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。

1、計(jì)算方法選擇水力學(xué)法解土壩滲流問題。假定滲透水流為漸變流，過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)滲透坡降和滲透流速都是相等的，將壩體分為若干段，根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點(diǎn)，應(yīng)用達(dá)西定律近視解土壩滲流問題。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖：通過防滲體流量：

,H2-h27(H-h)T

q=ki+k

126sina26

1通過防滲體后滲流量：

h2-H2(h-H)T

q=k2+k2—

32(L-mH)4L+0.44T

1221

其中k——防滲體滲透系數(shù)，4.73X10-8m/s；H——上游水深；h——

11

逸出水深；6——防滲體有效厚度；a——防滲體等效傾角；k——截水槽滲

2

透系數(shù)，跟防滲體滲透系數(shù)相同；T――沖積層厚度，由地形剖面圖可以得知最

大深度為5m；6——防滲體底寬；k——防滲體后的滲透系數(shù)，7.2X10-6m/s；13

H――下游水深；L――防滲體后的滲透長(zhǎng)度；m――下游邊坡系數(shù)；k――

2124

沖積層的滲透系數(shù)，1.6X10-4。

假設(shè)：

.不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用；

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

.對(duì)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，近視認(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(huì)形成逸出點(diǎn)，計(jì)算時(shí)假定浸潤(rùn)線末端即為壩址。

2、計(jì)算斷面及計(jì)算情況的選擇

對(duì)河床中間斷面I—I,及左右岸壩肩處的兩典型特殊斷面11—11、III—III進(jìn)行滲流計(jì)算，計(jì)算主要針對(duì)正常蓄水及設(shè)計(jì)洪水時(shí)進(jìn)行。

3、計(jì)算結(jié)果：滲流計(jì)算結(jié)果匯于下表

滲流計(jì)算結(jié)果表

算情況計(jì)算項(xiàng)目一

正常情況

設(shè)計(jì)情況

上游水深H1

I-I

28

29.18

II-II

17.8

18.98

III-III

6.6

7.78

下游水深H2(m)

I-I

0.1

0.2

II-II

0

0

III-III

0

0

逸出水深h(m)

I-I

7.98

8.30

II-II

5.176

5.506

III-III

1.960

2.305

滲流量q(m3/d.m)

I-I

0.148

0.161

II-II

0.059

0.067

III-III

0.008

0.011

總滲流量Q(m3/d)

10.03

11.15

4、滲透穩(wěn)定演算

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：

j=^H

B

式中AH——上游水深減逸出水深；

B——防滲體的平均厚度。

計(jì)算成果見下表

各種工況滲流逸出點(diǎn)坡降

斷面

I—I

II—II

III—III

計(jì)算情況

正常

設(shè)計(jì)

正常

設(shè)計(jì)

正常

設(shè)計(jì)

坡降J

1.91

2.0

1.20

1.29

0.95

1.02

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

要求，加上粘土斜心墻有反濾層，故而認(rèn)為不會(huì)發(fā)生滲透破壞。

5、成果分析與結(jié)論以斜心墻、截水槽與兩岸壩肩開挖風(fēng)化巖填以粘土形成粘土斜墻的垂直防滲

帶作為防滲措施?？倽B流在正常蓄水時(shí)為10.03m3/d，設(shè)計(jì)洪水時(shí)為11.15m3/d,

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，截水槽的滲透系數(shù)應(yīng)取較大值，4.73X10-8m/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。

五、穩(wěn)定分析計(jì)算

1、計(jì)算方法在正常水位工況時(shí)（穩(wěn)定滲流期）取下游壩坡的一個(gè)滑移面核算土石壩的穩(wěn)定。斜心墻壩的下游壩坡滑動(dòng)時(shí)形成近于圓弧形滑動(dòng)面。運(yùn)用瑞典圓弧法（不考慮土條間的作用力）計(jì)算土坡出最小安全系數(shù)，并據(jù)此確定出土壩的滑移面。

下游壩坡圓弧滑動(dòng)面計(jì)算結(jié)果如下圖所示。

且計(jì)算所得滑動(dòng)安全系數(shù)K=1.528，大于1.25，故其正常水位工況時(shí)安全系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。

3、穩(wěn)定成果分析

由于下游坡較緩，正常情況K=1.528，壩的穩(wěn)定安全系數(shù)偏大，就此而言，min可以考慮加陡壩坡以減小工程量。但鑒于各種因素考慮不全，比如下游浸潤(rùn)線實(shí)際上可能比計(jì)算的要高些，故實(shí)際安全系數(shù)可能要小些，因此不改變壩坡，維持原擬訂的剖面。

六、基礎(chǔ)處理部分

1、河床部分砂礫石地基主要是解決滲流問題?？煞譃榇怪狈罎B和水平防滲。

（1）垂直防滲控制方案。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。截水槽貫穿整個(gè)河床并延伸至兩岸。槽中回填與大壩防滲體相同的土料，并分層壓實(shí)。底寬為24.63/6=4.3m，取為5.0m（大于3.0m），邊坡坡度選為1：1.2。不透水層為巖基，為了防止槽底的接觸面發(fā)生集中滲流而造成沖刷破壞，在巖基上建混凝土齒墻。

（2）水平防滲控制方案。由于站址處粘土的滲透系數(shù)為4.73X10-6cm/s,大于鋪蓋填土要求的滲透系數(shù)1.0X10-6cm/s,故不能使用該地材料進(jìn)行鋪蓋防滲?？梢钥紤]在壩前使用混凝土進(jìn)行滲流控制。

2、壩肩處理

壩肩兩岸為覆蓋層及弱風(fēng)化巖層，深約4m,承載力較好，但是透水性較差，故壩肩處理的主要任務(wù)也是防滲?？梢圆捎冕∧还酀{提高巖層的不透水性，減少壩基的滲漏量。

七、細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)

1、壩的防滲體，排水設(shè)備

壩體防滲體內(nèi)斜心墻，斜心墻上下游設(shè)置反濾層；壩基防滲體為粘土截水槽；壩體排水為貼坡排水。在排水體與壩體、壩基之間設(shè)置反濾層；下游戧道設(shè)置排水溝，并在壩坡設(shè)置橫向排水溝以匯集雨水，岸坡與壩坡交接處也設(shè)置排水溝，以匯集岸坡雨水，防止雨水淘刷壩坡，見細(xì)部構(gòu)造詳圖。

2．反濾層設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).對(duì)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，按太沙基準(zhǔn)確定，即

式中，D為濾料粒徑，小于該粒經(jīng)土占總土重的15%,d為被保護(hù)土粒徑，小

15；5

于該粒徑的土占總土重的；5%,d15為保護(hù)土粒徑,小于該粒徑的土占總土重的15%。

第二層反濾料的選擇也按上述辦法進(jìn)行。按此標(biāo)準(zhǔn)天然砂礫料不能滿足要求,須對(duì)土料進(jìn)行篩選。

3、護(hù)坡設(shè)計(jì)上游護(hù)坡用于砌石因其抵御風(fēng)浪的能力較強(qiáng),下游壩面直接鋪上20cm的石料作為護(hù)坡。上游護(hù)坡上做至壩頂,下做至死水位以下（加設(shè)計(jì)浪高）,為方便起見做至361.0m高程,見細(xì)部構(gòu)造詳圖。

4．壩頂布置壩頂設(shè)置碎石路面,壩頂向下游設(shè)1%橫坡以便匯集雨水,并設(shè)置縱向排水溝,

經(jīng)坡面排水排至下游,壩頂設(shè)置攔桿以策安全,見細(xì)部構(gòu)造詳圖。

壩頂布置圖

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第五章泄水建筑物設(shè)計(jì)

一、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，無天然埡口。如采取明挖溢洪道的泄洪方案，開挖量較大，造價(jià)較高，故采用了隧洞泄洪方案。隧洞布置于凸岸（左岸）。

二、隧洞選擇與布置

樞紐布置于河彎地段。從地形上來看隧洞應(yīng)當(dāng)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)此處除表面有一層弱風(fēng)化巖外，.下部大部分為堅(jiān)硬的巖石，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。因此將泄洪洞布置于右岸凸出的山梁里面，見圖。

三、隧洞的體型設(shè)計(jì)

1、進(jìn)口建筑物

由于進(jìn)口岸坡地質(zhì)條件較好，巖體完整，岸坡穩(wěn)定，堅(jiān)固，因而采用豎井式進(jìn)口，井底設(shè)置閘門，頂部安裝啟閉設(shè)備。

（1）進(jìn)口喇叭口

AB段：平面上不擴(kuò)散，而立面上洞頂以橢圓方程竺+y2二1連接。

D2（D/3）2

dt矩形孔口的高度或?qū)挾取?.0m。橢圓方程為：I+瑩=1。

BC段：B點(diǎn)的位置由下式確定

12)-X2

1

x2y2

+

(kh)2(kh/3)2

11

式中：J]—切線BC的坡度，一般取1：4.5?1：6.5，取1：5.0。解得B（4.63，2.57）。

（2）事故檢修門槽段：門槽前有一條空口，寬為5倍止水寬度，點(diǎn)C與E在同一高程。

（3）壓坡段：為了使壓坡段不產(chǎn)生負(fù)壓，其坡頂?shù)钠露壬远赣贐C段的頂坡。坡度取為1：4.5。

（4）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3m，高為4.5m。

2、洞身斷面型式和尺寸根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，本無壓隧洞采用城門洞型斷面。

水流流經(jīng)進(jìn)口段后擬定洞寬不變，高度漸變?yōu)?.0m，漸變段長(zhǎng)度為3m。圓拱中心角選180°，半徑取1.5m，直墻高度為2.5m。

3、出口消能段。

隧洞出口高程定為365.0m，由于下游出口離大壩較遠(yuǎn)，較大的沖坑不致影響壩的安全，下游也沒有需要特別保護(hù)的建筑物，且地質(zhì)條件容許。因而采用挑流消能。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。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)挑角取0二25。，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=50m。

四、隧洞水力計(jì)算水利計(jì)算包括洞內(nèi)水面曲線及出口消能計(jì)算兩部分。

1、設(shè)計(jì)條件

設(shè)計(jì)洪水位：379.18m；下泄流量：20m3/s；校核洪水位：379.63m；下泄流量：32m3/s。

因在宣泄校核洪水時(shí)也要滿足各項(xiàng)要求。因而對(duì)校核情況進(jìn)行水力計(jì)算。

2、平洞段底坡的確定

計(jì)算得到臨界坡降i二丄1=0.055。為不影響遂洞的泄流能力，隧洞應(yīng)做成陡坡。k200

坡度太大施工不便，底坡取i=0.06。

五、隧洞的細(xì)部構(gòu)造

1、洞身襯砌

（1）襯砌型式。本工程無壓泄洪隧洞采用城門洞形斷面，整體式單層混凝土襯砌。

（2）襯砌厚度。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，取1/12洞徑，最后取0.2m。

2、襯砌分縫、止水為適應(yīng)施工能力、防止混凝土干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫，沿洞軸線方向設(shè)置永久性橫向伸縮縫，分縫間距為10.0m，縫間設(shè)止水，詳見細(xì)部構(gòu)造圖。為防止不均勻沉陷而開裂，襯砌突變處設(shè)橫向沉降縫。

3、灌漿洞頂部進(jìn)行回填灌漿，充填圍巖與襯砌的空隙，使之緊密結(jié)合，共同工作，改善傳力條件和減少滲漏.對(duì)圍巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，提高其整體性，保證圍巖的彈性抗力，減少滲漏?；靥罟酀{與固結(jié)灌漿孔間隔布置\。

4、摻氣槽在反弧段前沿及其后設(shè)置摻氣槽，向水流邊界通氣，提高低壓區(qū)的壓力，緩沖氣泡潰滅時(shí)的破壞作用。

第六章取水建筑物設(shè)計(jì)

一、取水方案的選擇與布置

觀察地形圖可知，左岸山體坡度陡峭，地質(zhì)條件穩(wěn)定，可以采用隧洞取水方案。為了節(jié)省工程量，縮短隧洞長(zhǎng)度，故將其布置在凸岸。工作閘門設(shè)置在進(jìn)水口處。

二、隧洞的體型設(shè)計(jì)

1、型式

引水流量為0.6m3/s,仍做為豎井式無壓隧洞，洞身仍采用城門洞型斷面。

2、尺寸確定