某重力壩工程的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u16026某重力壩工程的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)計(jì)算案例 16794第一章基本資料 112471.1流域概況 2214111.2水文資料 2259811.2.1徑流資料 2325551.2.2洪水資料 2100791.2.3泥沙資料 2261731.2.4冰情資料 2321591.2.5水位-流量關(guān)系 231241.3工程地質(zhì)資料 4123421.2.1區(qū)域地質(zhì) 4110401.2.2庫(kù)區(qū)地質(zhì) 4171541.2.3壩址區(qū)工程地質(zhì) 5269291.4工程地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)與建議 5220351.4.1建基面的選擇 5139021.4.2壩基抗滑穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 544571.4.3壩基滲漏 5315871.4.4左壩段分析 6162581.4.5右壩段分析 6207881.4.6泄洪排沙底孔設(shè)計(jì) 65474第二章細(xì)部構(gòu)造 8252702.1壩頂設(shè)計(jì) 8235672.2壩體混凝土分區(qū) 8325702.3地基處理 937162.3.1地基處理 9171392.3.2固結(jié)灌漿 9227022.3.3大壩主體與兩岸連接處理 9124412.4壩體分縫 1017822.4.1橫縫 10115752.4.2縱縫 10131462.4.3水平施工縫 1059962.5橫縫止水布置 1092652.6監(jiān)測(cè)布置 11第一章基本資料1.1流域概況本次設(shè)計(jì)的供水工程壩址位于LJX鄉(xiāng)，在黃河干流水溫控制站所在河流的上游，其面積大約為九百平方公里。該工程的修建目的是為了給LJX鄉(xiāng)供水。1.2水文資料通過(guò)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)LJX鄉(xiāng)存在有四十一年的徑流數(shù)據(jù)，其時(shí)間段為一九七零年至二零一零年。1.2.1徑流資料LJX鄉(xiāng)有一個(gè)水文觀測(cè)站，經(jīng)過(guò)調(diào)查及整理該水文站收集的觀測(cè)數(shù)據(jù)（具體數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄），發(fā)現(xiàn)LJX鄉(xiāng)年均徑流量約為兩千八百萬(wàn)立方米，年均自然徑流量約為兩千九百萬(wàn)立方米，年均入庫(kù)徑流量約為兩千六百萬(wàn)立方米。1.2.2洪水資料LJX鄉(xiāng)在1888年、1969年與1977年發(fā)生過(guò)三次特大洪水，其中1888年的洪水總量最多。經(jīng)過(guò)計(jì)算，專家確認(rèn)，1888年特大洪水的重現(xiàn)期大約為一百三十年。經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)量，LJX屈產(chǎn)河的多年平均洪峰流量為582m3/s。具體資料見(jiàn)附錄1表3。1.2.3泥沙資料經(jīng)過(guò)對(duì)收集的基本資料進(jìn)行研究分析（附錄1表4），發(fā)現(xiàn)LJX多年平均輸沙量為793萬(wàn)t。其中，1977年LJX鄉(xiāng)的輸沙量為5020萬(wàn)噸，懸移質(zhì)的平均輸沙量為661萬(wàn)噸，推移質(zhì)按照百分之二十計(jì)算為132萬(wàn)t。通過(guò)對(duì)比LJX多年泥沙資料，確定1977年是LJX輸沙量最大的一年。1.2.4冰情資料經(jīng)過(guò)對(duì)LJX觀測(cè)站收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)其并無(wú)實(shí)際測(cè)量的冰情資料。于是我們對(duì)LJX進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，通過(guò)對(duì)河流實(shí)際情況的調(diào)查以及對(duì)當(dāng)?shù)孛癖娺M(jìn)行的走訪，發(fā)現(xiàn)LJX鄉(xiāng)的結(jié)冰期一般為當(dāng)年十一月到次年三月。1.2.5水位-流量關(guān)系通過(guò)對(duì)LJX觀測(cè)站收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析，總結(jié)出了LJX的水位、流量等資料。數(shù)據(jù)如下：表1.1LJX水文控制站流量Q～A?3通過(guò)上表，我們發(fā)現(xiàn)LJX的流量Q與A?3R圖1.1LJX流量Q～A?在此基礎(chǔ)上，我們利用LJX流量Q～A?3圖1.2壩下斷面水位～流量關(guān)系曲線表1.2壩下斷面水位～流量關(guān)系表1.3工程地質(zhì)資料1.2.1區(qū)域地質(zhì)LJX鄉(xiāng)位于秦嶺的中南部，地勢(shì)不平，且其水文情況與其巖石性質(zhì)密不可分。此區(qū)域的地震烈度經(jīng)過(guò)測(cè)量大約為I=6，且這一片區(qū)域的地下水主要是以降雨的形式進(jìn)行補(bǔ)給。1.2.2庫(kù)區(qū)地質(zhì)該壩建成后，庫(kù)區(qū)回水長(zhǎng)度約為3公里。該壩河床和谷底為弱透水層，沒(méi)有貫通斷層，因此大壩建成后的滲漏問(wèn)題比較少。兩岸巖石整體穩(wěn)定性較好，但結(jié)構(gòu)較差。土層厚度約為2m，不利于水庫(kù)的正常運(yùn)行。經(jīng)過(guò)研究，我們發(fā)現(xiàn)，大壩建成投產(chǎn)后，其兩邊的土石坡有隨著時(shí)間的推移會(huì)逐漸掉落，坍落寬度預(yù)計(jì)為34.4-37.4米。此外，由于此庫(kù)區(qū)位于山區(qū)河谷段，兩岸有大面積高于正常水位的基巖裸露，因此該庫(kù)區(qū)在進(jìn)行蓄水后可能由于泥沙的堆積而造成一些功能的性能下降。1.2.3壩址區(qū)工程地質(zhì)經(jīng)過(guò)對(duì)資料的整理、分析，我們總結(jié)出了所設(shè)計(jì)大壩壩址的一系列地質(zhì)數(shù)據(jù)：LJX大壩壩址所在河谷的寬度大約有三十米，河谷的底部海拔約為八百零九米，其斷面的形狀從遠(yuǎn)處看類(lèi)似于U。除此之外，我們還發(fā)現(xiàn)LJX大壩存在有2組節(jié)理裂隙，但并沒(méi)有斷層。1.4工程地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)與建議1.4.1建基面的選擇通過(guò)研究課本，我們發(fā)現(xiàn)：建基面指的是混凝土與混凝土之間或者混凝土與其他相關(guān)設(shè)備連接處的起始面。在水電工程中，建基面主要有四種：絕對(duì)基面、假定基面、測(cè)站基面以及凍結(jié)基面。在本設(shè)計(jì)中，將基礎(chǔ)平面放在T2er-3組弱風(fēng)化砂巖上。第三巖組(T2er-3)弱風(fēng)化砂巖承載力為1~1.2MPa。1.4.2壩基抗滑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)LJX所在壩址的巖體還是比較穩(wěn)定的，其抗剪強(qiáng)度經(jīng)過(guò)分析計(jì)算為f=0.45，由于大壩基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，建議對(duì)T2er-3砂巖、泥巖進(jìn)行基底面下深度為5m左右的固結(jié)灌漿。1.4.3壩基滲漏壩基滲漏是設(shè)計(jì)大壩時(shí)經(jīng)常需要考慮的一種可能性風(fēng)險(xiǎn)，其具體是指：由于大壩上下游存在水位差，且由于壩體本身材料存在的一定滲水性，在大壩蓄水放水時(shí)，水流通過(guò)壩體往外或往內(nèi)滲漏的現(xiàn)象。壩基滲漏很明顯會(huì)降低水庫(kù)利用水的效率，此外還有可能增大水流對(duì)大壩底部的揚(yáng)壓力，還會(huì)不停侵蝕大壩壩基的巖土從而導(dǎo)致壩基失穩(wěn)。壩基滲漏主要可以分為孔隙性滲漏、裂隙性滲漏以及管道式滲漏。對(duì)于控制滲漏的方法，主要有減少滲漏量和減小揚(yáng)壓力兩種方向。對(duì)于減少壩基滲漏量這個(gè)方向，我們可以利用防滲墻、帷幕灌漿以及堵塞溶洞措施來(lái)防止；對(duì)于減小揚(yáng)壓力這個(gè)方向，我們可以利用增設(shè)排水孔、排水廊道等工程部件來(lái)防止。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，通常會(huì)綜合考慮壩址所在位置的地質(zhì)數(shù)據(jù)以及觀測(cè)的滲漏嚴(yán)重情況選取一種防滲方法或多種防滲措施結(jié)合，以期獲得可執(zhí)行范圍內(nèi)最好的的防滲效率。在本設(shè)計(jì)中，鑒于基面滲漏嚴(yán)重，應(yīng)采取工程措施防止?jié)B漏，深度為T(mén)2er-2泥巖的2~4m左右。1.4.4左壩段分析左壩肩約2~3m寬，低液限淤泥厚2~3m。左橋臺(tái)所在區(qū)域有接縫，造成裂縫，建議全部挖出來(lái)。此處應(yīng)采取帷幕灌漿措施，深度2~4m，寬度40~50m。1.4.5右壩段分析右壩肩強(qiáng)分化層經(jīng)過(guò)測(cè)試，其硬度是比較高的，且厚度約為兩米；但其泥巖較為柔軟，其厚度大約有四米。另外通過(guò)綜合分析發(fā)現(xiàn)，其土石坡的結(jié)構(gòu)松散，不能滿足右壩肩穩(wěn)定要求，建議全部挖除。水庫(kù)正常蓄水時(shí)，要給右壩肩采取深度為T(mén)2er-2泥巖2～4m的帷幕灌漿。通過(guò)對(duì)基本資料進(jìn)行分析概括，我們總結(jié)出了以下內(nèi)容：LJX大壩所在位置的地形地質(zhì)條件整體趨于穩(wěn)定，但同時(shí)也存在一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。我們經(jīng)過(guò)分析、測(cè)試與研究，提出以下建議：LJX大壩的建基面可以考慮放置在T2er-3這一巖組的弱風(fēng)化砂巖上，并且要挖除所有的強(qiáng)風(fēng)化巖石與卵石混合土。同時(shí)，因?yàn)閴误w與地基接觸面的強(qiáng)度并不是很高，且其完整性也不是很好，可以考慮對(duì)LJX所在位置的基巖采取固結(jié)灌漿；此外，由于LJX大壩存在壩基滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，我們可以對(duì)LJX大壩的壩基進(jìn)行深入泥巖巖體2～4m的帷幕灌漿，左右壩肩同上。除此之外，考慮到施工的復(fù)雜度，為了消除可能影響或破壞施工的不利因素，應(yīng)在開(kāi)工前清除左右壩肩的松散堆積物、強(qiáng)風(fēng)化巖體及危石。同時(shí)，我們應(yīng)該在LJX大壩的泄流段設(shè)置一些消能組件以防止因?yàn)樗鞯那治g而造成的坑的進(jìn)一步的發(fā)展與擴(kuò)大，以防其影響LJX大壩的壩基的穩(wěn)定性。此外，考慮到大壩泄流有可能對(duì)LJX大壩所在位置的左右岸岸坡進(jìn)行一定程度上的侵蝕，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行防護(hù)以確保LJX大壩兩岸地質(zhì)的穩(wěn)定性。1.4.6泄洪排沙底孔設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)研究，我們認(rèn)為L(zhǎng)JX大壩有必要在其非溢流段添置底孔壩段，且需要設(shè)置兩個(gè)泄洪底孔，其具體位置為L(zhǎng)JX大壩壩址的主河床。經(jīng)過(guò)勘察，我們發(fā)主河床地勢(shì)不平，海拔大約處于808~814m的范圍中。其砂巖層約2m，泥巖斷續(xù)分布，強(qiáng)風(fēng)化層厚3~5m，地下水位埋深0~2m。此外，這里需要布置一些減排措施以對(duì)應(yīng)基坑突水。

第二章細(xì)部構(gòu)造2.1壩頂設(shè)計(jì)通過(guò)查閱課本及相關(guān)資料，我們了解到，大壩的壩頂通常包括五個(gè)部分。對(duì)于壩頂寬度，其通常需要考慮到洪水的影響，需要盡量降低洪水的破壞度，經(jīng)過(guò)分析參考文獻(xiàn)可知，其值一般要大于三米。在LJX大壩的設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)研究，我們認(rèn)為其非溢流壩段壩頂高程應(yīng)設(shè)置為八百三十九點(diǎn)五米，壩頂寬度應(yīng)設(shè)置為五米。2.2壩體混凝土分區(qū)重力壩的建筑材料以混凝土為主，一些中小型工程也采用砂漿砌筑。由于混凝土重力壩各部分在一定程度上存在著并不相同的工作環(huán)境與受力情況，因此，大壩的各個(gè)部分對(duì)混凝土材料的要求是存在差異的。通常強(qiáng)況下，混凝土材料的選擇需要照顧壩體各個(gè)部分的要求，同時(shí)還需要考慮到施工成本，設(shè)計(jì)者需要將這兩者統(tǒng)一起來(lái)，分不同工作區(qū)域分別選用不同的混凝土材料。按照規(guī)范，混凝土強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)規(guī)范可以定為十一級(jí)。圖2.1壩體混凝土分區(qū)2.3地基處理2.3.1地基處理在LJX大壩設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)分析研究，我們?nèi)蝿?wù)其地基深入地下的深度設(shè)置為七米較為合適，地基高程設(shè)置為八百零二米較為有利。2.3.2固結(jié)灌漿經(jīng)過(guò)多次演算，我們認(rèn)為在LJX大壩中，其灌漿深度值設(shè)計(jì)為五米，排距設(shè)置為兩米，孔距設(shè)置為四米較為合適。此外，LJX大壩壩體中間的孔距應(yīng)以錯(cuò)位的形式分布，且其深度為六米。具體設(shè)計(jì)如下所示：圖2.2LJX大壩固結(jié)灌漿孔的布置2.3.3大壩主體與兩岸連接處理對(duì)于大壩與兩邊壩岸的連接，通過(guò)查閱資料我們了解到，它們之間的連接處的混凝土一定要十分緊密，只有這樣才能最大限度避免沿基面的滲漏風(fēng)險(xiǎn)，而滲漏在一定程度上會(huì)影響大壩的安全性以及穩(wěn)定性。通過(guò)分析文獻(xiàn)資料，我們發(fā)現(xiàn)，一般情況下，當(dāng)大壩建基面傾斜度應(yīng)小于一比二，若其大于這個(gè)傾斜度，設(shè)計(jì)者應(yīng)該添置止水措施，例如挖槽，將止水片的一邊用混凝土埋進(jìn)去固定；若其傾斜度大于一比一，通常況下是要將其當(dāng)做臨時(shí)橫縫來(lái)進(jìn)行處理，例如在其周?chē)胖靡恍┲節(jié){片，或者將灌漿系統(tǒng)設(shè)置在壩基面上等等。對(duì)于LJX大壩的處理，我們需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行決定。2.4壩體分縫2.4.1橫縫橫縫有永久性和臨時(shí)性兩種，其布置根據(jù)不同的壩段分為不同的寬度。在本設(shè)計(jì)中，非溢流壩段的每個(gè)橋墩上應(yīng)鋪設(shè)一個(gè)間距為15m的橫向接縫。2.4.2縱縫縱縫按其分布形式大致可分為錯(cuò)縫、斜縫和縱向豎縫。其中應(yīng)用最廣泛的是縱向豎縫。在LJX大壩設(shè)計(jì)中，綜合考慮其實(shí)際情況，我們認(rèn)為將其縱縫定為鉛直縱縫更為有利，且將它們之間的距離設(shè)計(jì)為十五米。2.4.3水平施工縫通過(guò)查閱相關(guān)資料我們發(fā)現(xiàn)，大壩的水平施工縫通常來(lái)說(shuō)是新舊混凝土的結(jié)合痕跡，一般情況下設(shè)計(jì)者會(huì)把大壩相鄰的兩個(gè)澆筑層之間的距離設(shè)計(jì)為三到七倍，且將澆筑塊的厚度的取值范圍設(shè)計(jì)為一點(diǎn)五米到四米之間。在LJX大壩的設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算與驗(yàn)證，我們認(rèn)為將LJX大壩的每個(gè)澆筑塊的厚度設(shè)計(jì)為三米較為合適。除此之外，對(duì)于縱向接縫相鄰的大壩，一般情況下認(rèn)為它的水平施工縫不能被設(shè)計(jì)在同一高度，因?yàn)檫@有很大的可能性減少大壩本身的抗剪強(qiáng)度，對(duì)于大壩安全性能有一定影響。因此，考慮到這種潛在風(fēng)險(xiǎn)，在LJX大壩設(shè)計(jì)中，我們將其水平施工縫進(jìn)行錯(cuò)開(kāi)設(shè)計(jì)。2.5橫縫止水布置通過(guò)研究先前類(lèi)似工程設(shè)計(jì)，我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)大壩設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都會(huì)把大壩的橫縫傾斜度設(shè)計(jì)為九十度，且不設(shè)計(jì)鍵槽，也不在其里面設(shè)置灌漿的工程措施，這樣一來(lái)，大壩的各個(gè)壩段便可以互相脫離，獨(dú)立工作，這對(duì)于提高大壩整體效率有很大幫助。此外，為了便于大壩的水情觀測(cè)站更方便地觀察大壩所在地區(qū)環(huán)境的溫度變化以及大壩壩址地基的地質(zhì)變化等，設(shè)計(jì)者通常會(huì)在大壩的各個(gè)壩段的間隙添置幾條縫，并在其內(nèi)部添置防水措施，其長(zhǎng)度多在一到兩厘米這個(gè)范圍之中。在LJX大壩的設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)過(guò)多方考慮，最終決定將LJX大壩中第一道止水線與上游面之間的距離設(shè)計(jì)為兩米，且其預(yù)制塊的尺寸為長(zhǎng)一點(diǎn)五米，厚十厘米。此外，經(jīng)過(guò)分析研究我們認(rèn)為，LJX大壩的瀝青井的形狀設(shè)計(jì)為正方形比較有利，且將其尺寸設(shè)計(jì)為長(zhǎng)寬均為二十厘米，將LJX大壩的止水片以及瀝