河岸開敞式溢洪道設(shè)計大綱范本 4 4 5 6 7 20 20 工程位于，是以為主，等綜合利用的水利水電樞紐工程。正常蓄水位m，最大壩高m，總庫容億m3，電站總裝機(jī)容量MW，保證出力本工程可行性研究報告于年月審查通過，選定壩址為，壩線為，m，相應(yīng)進(jìn)口高程m、m、m。2.1有關(guān)本工程的文件(1)工程可行性研究報告；(2)工程可行性研究報告審批文件；(3)技術(shù)設(shè)計任務(wù)書；(4)可行性研究階段中間報告及審批文件；(5)專題報告。2.2主要設(shè)計規(guī)范(2)SDJ217—87(3)GB50201-94(4)SDJ341-89(5)SDJ20-78①(10)SL46-94(11)(88)水規(guī)設(shè)字第8號文水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充規(guī)定(山區(qū)、丘陵區(qū)部分)(試行)；水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(平原、濱海部分)(試行)；防洪標(biāo)準(zhǔn)；溢洪道設(shè)計規(guī)范；水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(試行)；水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范；水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范(試行)；水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范；水利水電地下工程錨噴支護(hù)施工技術(shù)規(guī)范；水工預(yù)應(yīng)力錨固施工規(guī)范；水利水電工程設(shè)計工程量計算規(guī)定(試行)。3.1溢洪道控制點(diǎn)座標(biāo)和軸線方位角可行性研究階段，選定的溢洪道控制點(diǎn)座標(biāo)為X＝m，Y＝m；溢洪道軸線方位角為。3.2工程等級及建筑物級別根據(jù)可行性研究成果，本工程為等工程，溢洪道為級建筑物。3.3設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)及入庫洪峰流量設(shè)計洪水重現(xiàn)期a，入庫洪峰流量Q＝m3/s。校核洪水重現(xiàn)期a，入庫洪峰流量Q＝m3/s。3.4溢流堰型式、堰頂高程及寬度、反弧末端高程及縱坡根據(jù)可行性研究成果，溢流堰為堰，堰頂高程為m，堰頂寬度為m，反弧末端高程m，縱坡i＝%。3.5下泄流量及相應(yīng)上、下游水位根據(jù)可行性研究階段調(diào)洪演算資料：設(shè)計下泄流量Q＝m3/s，相應(yīng)庫水位m，相應(yīng)下游水位m；校核下泄流量Q＝m3/s，相應(yīng)庫水位m，相應(yīng)下游水位m。提示：泄洪建筑物的尺寸、堰頂高程，應(yīng)通過樞紐布置和技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，調(diào)3.6壩址區(qū)地形、地質(zhì)資料(1)壩址區(qū)地形圖(1/1000～1/2000)。(2)壩址區(qū)地質(zhì)平、剖面圖(1/1000～1/500)。(3)溢洪道軸線地質(zhì)縱、橫剖面圖(1/1000～1/500)。(4)溢洪道工程地質(zhì)報告。(5)溢洪道基礎(chǔ)巖石物理力學(xué)指標(biāo)：1)基巖容重kN/m3；2)允許抗壓強(qiáng)度MPa；3)允許抗拉強(qiáng)度MPa；4)弱風(fēng)化巖體：變形模量MPa；彈性模量MPa；泊桑比；5)溢洪道基礎(chǔ)巖體的單位吸水量Lu；滲透系數(shù)m/d；6)基巖物理力學(xué)指標(biāo)，見表1；7)軟弱夾層和裂隙、斷層的分布；8)河床巖體抗沖流速m/s。計算面抗剪指標(biāo)抗剪強(qiáng)度抗剪斷強(qiáng)度彈性模量泊桑比建基面強(qiáng)風(fēng)化巖石f2=f1=，c=MpaE=Gpa弱風(fēng)化巖石f2=f1=，c=MpaE=Gpa基巖節(jié)理面強(qiáng)風(fēng)化巖石f2=f1=，c=MpaE=Gpa弱風(fēng)化巖石f2=f1=，c=MpaE=Gpa軟弱結(jié)構(gòu)面f2=f1=，c=MpaE=Gpa(6)本工程設(shè)計地震烈度為度。3.7有關(guān)閘門門槽及啟閉機(jī)布置和荷載資料3.8水流泥沙(1)年均輸沙量萬t，含沙量kN/m3；(2)推移質(zhì)含量%，懸移質(zhì)含量%；(3)泥沙容重kN/m3，干容重kN/m3；(4)泥沙顆粒級配曲線；(5)礦物成分。3.9建筑材料3.9.1混凝土(2)容重kN/m3；(3)線膨脹系數(shù)℃-1；(4)允許抗壓強(qiáng)度MPa；(5)允許抗拉強(qiáng)度MPa；(7)彈性模量MPa；(8)抗?jié)B標(biāo)號S；(9)抗凍標(biāo)號D；(10)抗磨損強(qiáng)度kg/(m2·h)①;(11)抗空蝕強(qiáng)度kg/(m2·h)①。3.9.2鋼筋(1)鋼筋品種；(2)彈性模量MPa；(3)抗拉強(qiáng)度MPa。3.10可行性研究階段水工模型試驗(yàn)資料(1)樞紐整體水工模型試驗(yàn)報告；(2)溢洪道水工模型試驗(yàn)報告。4.1設(shè)計原則(1)復(fù)核可行性研究階段的設(shè)計成果。(2)河岸開敞陡槽式溢洪道除執(zhí)行本《大綱》外，還應(yīng)符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求。(3)溢洪道為水利水電樞紐工程渲泄洪水之永久建筑物，應(yīng)充分考慮其頻繁運(yùn)行的特殊性和維護(hù)檢修的可能性。(4)設(shè)計前應(yīng)注重深入現(xiàn)場，調(diào)查研究，認(rèn)真收集和分析研究有關(guān)水文、泥沙、地形地貌、地質(zhì)、施工條件等設(shè)計資料。(5)大型或水力條件較復(fù)雜的中型溢洪道，應(yīng)做整體水工模型試驗(yàn)，以論證其布置及水力設(shè)計的合理性。4.2設(shè)計假定(1)溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計，一般情況按平面問題考慮，并應(yīng)以建基面的抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力條件確定。如溢洪道深層基礎(chǔ)有影響溢洪道穩(wěn)定的軟弱結(jié)構(gòu)面，應(yīng)復(fù)核其深層抗滑穩(wěn)定性。(2)溢洪道斷面應(yīng)由基本荷載組合控制，由特殊荷載組合復(fù)核。(3)溢洪道抗滑穩(wěn)定按剛體極限平衡法抗剪斷強(qiáng)度或抗剪強(qiáng)度公式計算，斷面應(yīng)力按材料力學(xué)方法計算。(4)根據(jù)溢洪道不同的部位和受力特點(diǎn)，采取不同的計算方法以全面準(zhǔn)確地分析和反映溢洪道的工作性態(tài)。5.1溢洪道泄量復(fù)核計算開敞式冪曲線實(shí)用堰的泄流能力可按公式(1)計算：m式中：Q——流量，m3/s；B——溢流堰總寬度，m；H0——計入行進(jìn)流速的堰頂水頭，m，對高堰H0=H；對低堰H0=H+α0·V02/2g；V0——行進(jìn)流速，m/s；0——動能修正系數(shù)，可近似地取為1；H——堰上水頭，m，計算斷面可取在堰前(3～6)H0處；g——重力加速度，m/s2；m——流量系數(shù)，可根據(jù)試驗(yàn)提供或參照《溢洪道設(shè)計規(guī)范》附表1—3選用；C——上游面坡度影響修正系數(shù)，可參照《溢洪道設(shè)計規(guī)范》附表1—4選用；當(dāng)上游面為鉛直時，C=1.0；ε——收縮影響系數(shù)，根據(jù)閘墩墩頭形狀及位置、閘墩寬度，閘孔數(shù)目，堰上水頭及相對堰高等因素選定；m——淹沒系數(shù)，視泄流的淹沒程度參照有關(guān)水力計算手冊等選用，不淹沒時σm=1。提示：對于不同的堰型，可參照《溢洪道設(shè)計規(guī)范》采用不同的泄流5.2泄槽段水面線復(fù)核計算5.2.1泄槽段起始斷面水深計算計算泄槽水面線時，應(yīng)從漸變流起始斷面算起。當(dāng)泄槽與上游實(shí)用堰采用反圓弧曲線連接時，則從反弧末端收縮斷面算起；當(dāng)泄槽與寬頂堰連接時，可近似從連接點(diǎn)以下3hk(hk為臨界水深)處算起。起始斷面水深h1可按公式(2)計算：式中：q——計算斷面單寬流量，m3/(s·m)；H0——計算斷面渠底以上的總水頭，m；φ——考慮從進(jìn)口到計算起始斷面間沿程和局部阻力損失的流速系數(shù)。5.2.2泄槽段沿程水面線的計算(1)泄槽段沿程水深計算泄槽段沿程水面線可按公式(3)進(jìn)行計算：sd-Esu)/(i-J)式中：ΔS——計算流段長度，m；Esd——ΔS流段的下游斷面的斷面比能，m；Esu——ΔS流段的上游斷面的斷面比能，m；J——流段的平均水力坡度；i——泄槽段縱坡。(2)泄槽段沿程波動及摻氣水深計算波動及摻氣水深可按公式(4)進(jìn)行計算：hb式中：h——不計入波動及摻氣的水深，m；hb——計入波動及摻氣的水深，m；V——不計入波動及摻氣的計算斷面上的平均流速，m/s；ζ——修正系數(shù)，一般為1.0～1.4，視流速和斷面收縮情況而定，當(dāng)流速大于20m/s時，宜采用較大值。提示：當(dāng)槽身邊墻收縮或槽身在平面上轉(zhuǎn)彎時，應(yīng)相應(yīng)計算邊墻收縮產(chǎn)生的沖(3)沿程水面線計算成果表，見表2計算斷面不計入波動及摻氣的水深h，m5.2.3消能防沖的計算(1)消能防沖標(biāo)準(zhǔn)(P＝%)：相應(yīng)溢洪道泄量Q＝m3/s，下游水位為m。(2)消能型式一般采用挑流消能，并選擇合適的挑流鼻坎的型式，以減少沖刷深度。提示：可采用有關(guān)公式近似計算水舌挑距和沖坑最大深度；或采用模型試驗(yàn)所(3)當(dāng)消能型式適合采用底流消能時，消力池長度應(yīng)按下列公式計算：式中：Fr——水流沸汝德數(shù)；V′——躍前平均流速，m/s；h′——躍前水深，m；g——重力加速度，m/s2。當(dāng)Fr≥4.5，護(hù)坦上不設(shè)輔助消能工時，消力池長度L為：式中：h″──躍后共扼水深，m。當(dāng)Fr>4.5，消力池首斷面V′<16m/s～18m/s，護(hù)坦上可設(shè)梳流坎、消力墩及尾坎時：當(dāng)Fr>4.5，消力池首斷面V′>16m/s～18m/s，護(hù)坦上可設(shè)梳流坎及尾坎，不設(shè)消力墩5.3水流空化數(shù)計算水流空化數(shù)可按公式(9)進(jìn)行計算：式中：σ——水流空化數(shù)；h0——計算斷面處的時均動水壓力水柱高，m；ha——計算斷面處的大氣壓力水柱高，m；對不同高程按(10.33-Z/900)估算，Z為海平面以上高度；hv——水的汽化壓力水柱高，m；可參照SDJ341-89附錄二附表2-1數(shù)值采用；V20/2g——計算斷面的平均流速水頭，m。設(shè)計。5.4繪制庫水位與下泄流量關(guān)系曲線6.1一般規(guī)定(1)溢洪道的結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)布置、水力設(shè)計、地基及運(yùn)用條件，結(jié)合防滲、排水、止水及錨固等工程措施，保證工程安全，選用經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)型式及尺寸。(2)進(jìn)水渠底板、泄槽底板、挑流鼻坎、護(hù)坦及貼坡式邊墻等，必要時可按彈性地基上的板或梁進(jìn)行內(nèi)力計算，根據(jù)SDJ20-78并參照類似工程經(jīng)驗(yàn)配筋。(3)溢洪道建筑物設(shè)置錨筋時，錨筋孔一般按梅花型布置，孔距、孔深及抗拔力應(yīng)經(jīng)計算并參照類似工程的經(jīng)驗(yàn)確定，必要時應(yīng)進(jìn)行錨筋抗拔試驗(yàn)。(4)溢洪道的混凝土結(jié)構(gòu)計算不考慮溫度應(yīng)力，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地基約束等因素，采取必要的結(jié)構(gòu)措施和施工措施。6.2荷載及荷載組合提示：根據(jù)溢洪道的不同部位，取可能同時作用的各種荷載，選擇計算中6.2.1基本荷載(1)結(jié)構(gòu)自重；(2)正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的水壓力；(3)正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的揚(yáng)壓力；(4)正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的浪壓力；(5)設(shè)計洪水位時的動水壓力；(6)設(shè)計洪水位時的水流離心力；(7)泥沙壓力；6.2.2特殊荷載(1)校核洪水位時的水壓力；(2)校核洪水位時的揚(yáng)壓力；(3)校核洪水位時的浪壓力；(4)校核洪水位時的動水壓力；(5)校核洪水位時的水流離心力；(7)地震荷載。6.2.3基本荷載組合(1)設(shè)計洪水位情況：結(jié)構(gòu)自重＋正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的水壓力＋正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的揚(yáng)壓力＋泥沙壓力＋正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的浪壓力＋設(shè)計洪水位時的動水壓力＋設(shè)計洪水位時的水流離心力＋土壓力(2)冰凍情況：結(jié)構(gòu)自重＋正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的水壓力＋正常蓄水位或設(shè)計洪水位時的揚(yáng)壓力＋泥沙壓力＋冰壓力(水壓力和揚(yáng)壓力按相應(yīng)冬季庫水位計算)＋土壓力6.2.4特殊荷載組合(1)校核洪水位情況：結(jié)構(gòu)自重＋校核洪水位時的水壓力＋校核洪水位時的揚(yáng)壓力＋泥沙壓力＋校核洪水位時的浪壓力＋校核洪水位時的動水壓力＋校核洪水位時的水流離心力＋土壓力(2)地震情況：結(jié)構(gòu)自重＋正常蓄水位時的水壓力＋正常蓄水位時的揚(yáng)壓力＋泥沙壓力+正常蓄水位時的浪壓力＋土壓力＋地震荷載6.3抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算(1)對大、中型工程中的堰(閘)基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，按抗剪斷強(qiáng)度公式(10)計算1式中：K1——按抗剪斷強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f1——結(jié)構(gòu)與基巖接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù)；c——結(jié)構(gòu)與基巖接觸面的抗剪斷凝聚力；∑W——作用于結(jié)構(gòu)上的全部荷載對計算滑動面的法向分量；∑P——作用于結(jié)構(gòu)上的全部荷載對計算滑動面的切向分量；A——結(jié)構(gòu)與基巖接觸面的截面積。(2)對中型工程中的中低堰(閘)和小型工程的堰(閘)，其基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按抗剪強(qiáng)度公式(11)計算2式中：K2——按抗剪強(qiáng)度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f2——結(jié)構(gòu)與基巖接觸面的抗剪摩擦系數(shù)；∑W——作用于結(jié)構(gòu)上的全部荷載對計算滑動面的法向分量；∑P——作用于結(jié)構(gòu)上的全部荷載對計算滑動面的切向分量。(3)當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)存在不利的軟弱結(jié)構(gòu)面時，其抗滑穩(wěn)定需作專門研究。(4)對于分離式底板，應(yīng)校核其抗浮穩(wěn)定性，必要時應(yīng)采取加強(qiáng)排水和錨固等措施，以保證其穩(wěn)定。6.4結(jié)構(gòu)計算提示：溢洪道的應(yīng)力分析，應(yīng)根據(jù)其規(guī)模、型式和地基條件，可采用材料力學(xué)法、彈性6.5配筋計算(1)各段根據(jù)不同的應(yīng)力(或內(nèi)力)計算方法相應(yīng)計算出鋼筋量，成果匯于表3；(2)必須時，按閘墩預(yù)應(yīng)力錨索設(shè)計。6.6高速水流區(qū)的抗磨損、防空蝕設(shè)計提示：可根據(jù)水流空化數(shù)并結(jié)合模型試驗(yàn)成果考慮是否設(shè)置摻氣設(shè)施及過水面6.7消力池護(hù)坦設(shè)計(1)護(hù)坦的抗浮穩(wěn)定按公式(12)計算：式中：Kf——安全系數(shù)為1.0～1.2，應(yīng)根據(jù)工程等級、樞紐布置、地基特性、計算情況等選用(校核情況下Kf值取下限)；P1——護(hù)坦自重，按混凝土密度計算；P2——護(hù)坦頂面上的時均壓力；P3——當(dāng)采用錨固措施時，地基的有效重量可參照SDJ341-89附錄三公式計算；Q1——護(hù)坦頂面上的脈動壓力，可參照SDJ341-89)附錄一公式計算；Q2——護(hù)坦底面的揚(yáng)壓力。(2)選定護(hù)坦厚度時，還應(yīng)參照已建類似工程的經(jīng)驗(yàn)。(3)對設(shè)有消力齒、消力墩或尾檻的護(hù)坦，尚應(yīng)進(jìn)行抗傾及抗滑穩(wěn)定復(fù)核。采用抽排降壓的護(hù)坦，應(yīng)復(fù)核地基的滲透穩(wěn)定。(4)護(hù)坦穩(wěn)定的計算情況：1)設(shè)計情況：泄洪消能防沖的設(shè)計流量或小于該流量的控制流量。2)校核情況：當(dāng)需要進(jìn)行校核時，采用泄洪消能防沖的校核流量。3)檢修情況：消力池排水檢修。4)尚應(yīng)根據(jù)具體條件分析閘門突然啟閉的不利情況，復(fù)核護(hù)坦的穩(wěn)定。5)必要時，應(yīng)考慮排水設(shè)施局部或全部失效，作為校核情況復(fù)核護(hù)坦的穩(wěn)定。6.8細(xì)部設(shè)計提示：包括門槽二期砼、啟閉排架、交通橋、工作橋、通氣孔、檢修平臺、樓件、欄桿、照明、電氣設(shè)備與電纜的基礎(chǔ)、埋管以及閘門和啟閉機(jī)運(yùn)輸、安裝時對結(jié)構(gòu)7.1地基開挖7.2固結(jié)灌漿一般在堰(閘)及消能建筑物的地基范圍內(nèi)進(jìn)行?？咨钜话銥?當(dāng)無混凝土蓋重時灌漿壓力一般為0.1MPa～0.3MPa；當(dāng)有混凝土蓋重時為0.3MPa~7.3地基的防滲和排水7.3.1防滲和排水設(shè)施及布設(shè)應(yīng)滿足下列要求(1)減少堰(閘)基的滲漏和繞滲；(2)防止在軟弱夾層、斷層破碎帶、裂隙軟弱充填物及抗水性能差的巖層中產(chǎn)生管涌；(3)降低建筑物基底面的揚(yáng)壓力；(4)具有可靠的連續(xù)性和足夠的耐久性；(5)防滲帷幕不得設(shè)置在建筑物基底面的拉力區(qū)；(6)在嚴(yán)寒地區(qū)，排水設(shè)施宜考慮凍害的影響。7.3.2地基的防滲7.3.3地基的排水與帷幕灌漿孔的間距在基底面不宜小于2.0m。必要時增設(shè)輔助排水孔和排水溝3)主排水孔的孔距一般為2m～3m，孔深一般為帷幕深度的0.6～0.2)縱、橫排水溝(管)的間距一般與底板縱橫縫相3)為保證排水效果，宜在側(cè)墻基礎(chǔ)或底板下設(shè)置(4)挑流鼻坎坎基有自流排滲條件時，其排水設(shè)施一般與泄槽底板下的排水系統(tǒng)相應(yīng)布設(shè)，并與其縱橫排水溝(管)或廊道連通，經(jīng)鼻伸入基巖一定深度的排水孔。當(dāng)下游水位較高且消力池護(hù)坦需要采用抽排降壓措施當(dāng)位置設(shè)置低于排水系統(tǒng)的集水井和可靠自動抽水設(shè)備；當(dāng)下游水位較高且歷時較長，必要時宜設(shè)置阻截尾水回滲的設(shè)施，加深截水墻、灌漿帷7.3.4溢洪道岸坡應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，以排除地表水和岸坡滲水提示：對于地表水，可沿岸坡走向和順坡設(shè)置明排水溝排除，并應(yīng)注意對岸坡提示：對于地表水，可沿岸坡走向和順坡設(shè)置明排水溝排除，并應(yīng)注意對岸坡于岸坡的滲水，一般可設(shè)置排水隧洞(廊道)、排水溝(管)或鉆設(shè)排水孔等排除。當(dāng)需要降低溢洪道所在山體的地下水位時，可在適當(dāng)部位設(shè)置排水隧洞，并在排水隧洞內(nèi)布設(shè)7.4斷層、軟弱夾層及巖溶處理7.4.1斷層、軟弱夾層的處理7.4.2巖溶的處理填物的物理力學(xué)性質(zhì)及對建筑物的影響等，可采用挖除、灌漿或灌注混凝土等處理7.5邊坡開挖及處理7.5.1邊坡開挖7.5.2邊坡處理灌漿、抗滑擋墻、抗滑樁、塞(鍵)、錨洞8.1一般原則變動范圍。必要時根據(jù)工程具體情況，對某些項(xiàng)目8.2一般性觀測8.3專門性觀測參照下列內(nèi)容確定：水力觀測；堰(閘)應(yīng)力、應(yīng)變8.4水力觀測設(shè)計8.4.1水位及水面線觀測溢流堰前3～6倍堰上水頭處；下游水位測點(diǎn)應(yīng)設(shè)在較順直河段、無較大影響水流障8.4.2動水壓力觀測4)一般沿閘孔中心線、閘墩后中心線選擇若在安裝和埋設(shè)時應(yīng)保證不變形和不損壞。測壓管口應(yīng)與水面齊平，并設(shè)管帽以防堵電纜，電纜引至觀測室。并應(yīng)注意以下事項(xiàng)：電纜埋設(shè)應(yīng)在建筑物施工期進(jìn)行；電纜宜置于埋設(shè)在混凝土中的導(dǎo)管內(nèi)；通用底座的型式與尺寸選擇應(yīng)考慮一座多用的原則；底座表面應(yīng)與溢流面齊平；電纜接頭應(yīng)用硫化處理，以防損壞或受潮；電纜