【正文】 順場灘水利樞紐工程設計畢業(yè)論文目 錄1 前 言 1 面板堆石壩的發(fā)展 1 面板堆石壩的主要特點 1 1 2 2 本設計的主要研究內(nèi)容、思路及方法 2 2 32 工程概況 4 樞紐位置及任務 4 地形條件 4 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 4 水文氣象 5 5 5 6 施工條件 6 6 63 水文水利計算 7 工程等別及建筑物級別 7 7 8 9 水文計算 9 9 10 水利計算 11 11 11 114 樞紐布置及壩型論證 16 樞 紐 布 置 16 16 16 16 壩 型 選 擇 175 面板堆石壩設計 18 18 18 19 筑壩材料及壩體分區(qū) 19 21 21 21 22 22 趾板的布置 23 趾板結構設計 23 趾板分縫及配筋 23 24 24 24 25 27 27 27 296 重力壩設計 31 31 31 31 31 31 33 33 33 33 34 34 36 36 37 417 方案比較 428 面板堆石壩深入設計 43 43 44參考文獻 45結束語 46III1 前 言 面板堆石壩的發(fā)展堆石壩從公元前兩百多年的四川都江堰水利工程到現(xiàn)代的各水利樞紐都以“可充分利用當?shù)靥烊徊牧?、能適應不同的地質(zhì)條件、施工方法比較簡便”等優(yōu)點著稱。在相當長的一段時間內(nèi)，堆石主要采用碼砌或自高處向下拋填，再輔以壓力水沖實的方法施工，著名的有四川獅子灘水電站大壩。20世紀60年代以后，壩體堆石的施工薄層填筑碾壓代替了拋石填筑，其中混凝土面板堆石壩發(fā)展最為迅速，其中著名的有是墨西哥187m 的阿瓜米爾帕壩和中國178m 的天生橋一級壩。中國的混凝土面板堆石壩起步較晚，建成于1982年，為方格式面板，但運用情況良好。中國156座面板堆石壩中，已建最高壩為233m水布埡壩。我國面板堆石壩發(fā)展過程中形成以下特點：①嚴格滲流控制②面板滲流量小及盡量減小面板裂縫③施工設備不斷改進④止水材料的研制⑤建立起復合中國特點的導流設計⑥碾壓砂漿護坡⑦堆石預沉降時間。在“八五”期間，我國在高堆石壩方面解決幾個關鍵的技術問題。如高堆石壩技術優(yōu)化設計軟件系統(tǒng)。 利用寬級配礫石土作高堆石壩防滲體的成套技術。 砼面板抗烈措施和接縫止水結構的合理形式。 土工離心模型試驗技術。 堆石壩壩體堆石料供應規(guī)劃仿真模擬軟件系統(tǒng)和填筑壓實質(zhì)量無損檢測技術。在堆石壩材料方面，我國在利用寬級配土料作防滲體方面也已取得重大進展，如四川境內(nèi)大渡河上瀑布溝水電站，利用附近料場的寬級配礫石土作防滲土料。此外我國在混凝土面板施工工藝與高堆合壩離心模型試驗研究上都有一定的成就。國外研究方面，巴西的伊塔壩引入了一種改進型的混凝土路緣碾壓機，可降低成本, 加快堆石表面的鋪筑以便混凝土面板的澆筑。各國之間相互取長補短，共同促進著堆石壩的向前發(fā)展。 面板堆石壩的主要特點 從面板壩的結構上來分析，壩體堆石全部在面板下游，水荷載作用于面板，整個堆石體重量及面板上部水重均在抵抗因水荷載作用所引起的水平推力。水荷載的水平推力大致為堆石體及部分水重的七分之一左右，而水荷載的合力在壩軸線以上傳到地基中，有利于壩體的穩(wěn)定。另一方面，分層碾壓的堆石具有較高的密實度，從而提高了堆石的抗剪強度。再者，堆石具有較好的透水性，壩體堆石幾乎不受滲流力的影響。已建造的面板壩，大多數(shù)設計時不作穩(wěn)定分析，而是按照已建工程用類比法選定壩體坡度，基于上述原因，面板壩具有良好的穩(wěn)定性。堆石體填筑一般采用“進占法”施工，即將料卸在已鋪好的層面上，然后用推土機朝卸料前進方向推平，此時，大塊石跌落在每層底部，而小塊石及細料則滯留在每層的上部，充填表面坑洼及堆石體的空隙。每層石料出現(xiàn)分離，形成層狀堆石。這種成層堆石除表面平整，有利于施工外，還具有較好的透水性，因為通過堆石體的滲流在水平方向比垂直方向容易，使堆石體不被水飽和，當施工期面板未被澆筑前壩體擋水時，可增強壩體的穩(wěn)定性。成層堆石在通過振動碾壓實以后，由于石塊之間的相互擠壓作用，石塊之間緊密接觸，形成一種骨架，承受堆石體的重量。組成骨架的堆石間相互接觸面積小，產(chǎn)生很高的接觸應力，從而使對時間產(chǎn)生很大的摩阻力，阻止骨架中的任一塊巖石對其周圍巖石作相對運動。這種使巖塊保持穩(wěn)定的摩阻力要比在滲流作用下、孔隙內(nèi)水流的拖拽力大得多，即使存在于堆石體孔隙中而沒有參與形成骨架的小石塊、細粒及土狀巖屑，可能會被滲透水流帶走，但不會引起附加沉降。這種細粒碎屑被水流帶走，下游壩趾暫時滲出渾水，但很快就會變清。這說明壩體堆石料在滲流作用下能保持良好的穩(wěn)定性。面板壩就抵抗地震而言，具有很高的安全性。這是因為：①面板壩的堆石體具有良好的排水性能，整個堆石體一般處于無水的狀態(tài)，不可能因地震而形成孔隙水壓力，因而也就不存在堆石體強度降低的趨勢而造成堆石體液化和壩坡失穩(wěn)。由于堆石體已壓實到密實狀態(tài)，地震也只能使壩體產(chǎn)生一些微小的變形。②經(jīng)過幾次地震，混凝土面板壩也可以產(chǎn)生裂縫，引起漏水量增加，但這種漏水不會威脅壩體總的穩(wěn)定性，因為滲過面板裂縫的漏水量因墊層反濾作用很容易得到控制，從而安全地滲過堆石體。 本設計的主要研究內(nèi)容、思路及方法（1）了解熟悉灘水利樞紐工程基本資料，借閱相關資料文獻；（2）水文水利計算：確定樞紐的等別、建筑物級別、以及洪水標準，計算繪制洪水過程線 ，水庫的特征水位和特征高程。（3）樞紐布置：進行樞紐的布置及壩型的論證，確定壩體、泄水建筑物的位置，在地形圖上繪出樞紐布置方案草圖；（4）深入細部設計：對堆石壩的趾板、周邊縫、垂直縫、各止水結構進行仔細設計；（5）施工設計：導截流方式及導截流建筑物的初步。首先，根據(jù)所給資料及國家標準，確定樞紐的等別、建筑物級別以及洪水標準。通過水文水利計算，推求設計和校核兩種工況下的洪水過程線。利用程序進行調(diào)洪演算，確定水庫的各種特征水位、泄洪方案以及泄洪建筑物的尺寸。然后，通過對工程基本資料包括樞紐位置處的地形條件、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、水文氣象、壩址處筑壩材料及施工條件等進行認真研讀，對本工程所選取的堆石壩進行論證。然后再根據(jù)規(guī)范和已建工程確定各主要建筑物的剖面形式和具體位置。 其次，通過翻閱教材和向指導老師請教，對壩體及溢洪道進行細致深入設計，對大壩進行穩(wěn)定滲流分析。最后，參考國內(nèi)外一些規(guī)模相近的工程，對大壩進行初步的施工設計。主要包括導截流方案、導截流時間的初步選擇、圍堰的選擇以及施工總進度計劃的初步擬定。2 工程概況 樞紐位置及任務 順場灘水利樞紐位于順河中游。上距白龍縣城20km，下距全明鎮(zhèn)約10km，均有公路相通。順場灘樞紐是一座以灌溉為主，兼以發(fā)電的綜合利用水庫。工程建成后，可以灌溉下游8萬多畝田地。發(fā)電站裝機容量為4000KW，電能主要為附近城鎮(zhèn)的工農(nóng)業(yè)及農(nóng)村產(chǎn)品加工業(yè)提供能源。 地形條件 順河發(fā)源于南嶺山脈的南側，河流上游兩岸山勢陡峻，河床比降較大。中游如潭家場以上一帶，雖然山勢雄偉，但是相對上游而言較為開闊，河床比降顯著減小，并有小河灣存在，是水庫的主要蓄水區(qū)；在潭家場以下河段，地勢明顯開闊，左岸較陡，右岸相對較緩，是農(nóng)田主要分布區(qū)域。 樞紐壩址河谷呈“U’型。谷底寬約30m，在470m高程處寬約300m，兩岸不甚對稱。在右岸431m高程左右，分布有一寬約10m，長約40m的一級階地。河床左岸平均坡度為30176。，右岸平均坡度為23176。主河槽偏向左岸，但是流經(jīng)潭家場后偏向右岸，致使右岸坡變陡，左岸形成一沖積臺地。壩址上游左右兩岸有小山彎地形，下游潭家場附近有一較大的沖積地形，詳見地形圖示。由于壩址區(qū)段地形條件的限制，壩軸線只可能在小范圍內(nèi)變動。 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 經(jīng)勘察及區(qū)域地質(zhì)構造分析，庫區(qū)出露地層主要為下白堊系地層和中生代上侏羅紀系砂頁巖互層。砂巖中節(jié)理裂隙較發(fā)育，但是無大的斷裂構造切割，庫岸穩(wěn)定，地下水主要向庫內(nèi)補給，不存在向鄰谷和下游滲流的問題。 根據(jù)省地震局有關資料及《中國地震烈度區(qū)劃圖》綜合分析，該區(qū)地震活動較弱，屬相對穩(wěn)定區(qū)。流域地震烈度為5度。壩址河谷谷底以下為厚約30m以上的巨厚層石英砂巖，為大壩的主要持力層；中部為厚3m的砂質(zhì)粘土巖，下部為厚30m厚的石英砂巖，中夾有薄層砂質(zhì)粘土巖，兩岸以石英砂巖為主，中夾有砂質(zhì)粘土巖，石英砂巖巖質(zhì)堅硬，抗壓、抗拉及抗剪強度較高，但是其表層節(jié)理裂隙發(fā)育特別是左岸更甚。： 壩基巖體物理力學特性序號 力學參數(shù)巖類巖體容重R（t/m3）變形模量E（kg/cm2）抗壓強度Rc（kg/cm2）泊桑比1石英砂巖1048002砂質(zhì)粘土巖104190 水文氣象順河流域?qū)賮啛釒夂?，由于受太平洋低壓槽影響，本區(qū)雨量較為充沛。根據(jù)壩址下游5km處的桑坪水文站實測資料分析，多年平均降雨量為1020mm，雨量多集中在6～9月，占全年降雨量的80%。雨量年內(nèi)分配不均，多年平均降雨數(shù)152天，多年平均氣溫15℃，極端最高氣溫36℃，極端最低氣溫5℃，分別發(fā)生在7月和1月份，全年無霜期289天。多年平均相對濕度80%。根據(jù)當?shù)貧庀笳?957～1986年的實測風速資料，，風向為西北風，與水庫吹程方向近乎一致，水庫吹程2km。根據(jù)桑坪水文站1967～1986年完整的水文資料分析，實測最大洪峰流量為1600 m3/s，： 實測洪峰流量年 份1967196819691970197119721973197419751976洪峰流量（m3/s）1240590640795101091070016001120570年 份1977197819791980198119821983198419851986洪峰流量（m3/s）106072582093013806301430680860770本河段曾進行多次洪水調(diào)查，： 歷史洪水流量年份歷史洪水量（m3/s）1957年23001899年2040 各月和各時段的施工洪水流量 月份頻率1月2月3月4月5月10月11月12月全年10%5029135%20593817順河發(fā)源于南嶺山脈南側，由于受太平洋低壓槽影響，流域氣候溫和，相對濕度較大，適宜植物生長。因此沿河兩岸植被良好，無大面積固體徑流來源，所以沙量變化較平穩(wěn)。經(jīng)分析。 t/m3，內(nèi)摩擦角13176。 施工條件順河流域地處山區(qū)，壩址上下游蘊藏有豐富的石英砂巖，表面覆蓋較薄，易于開采，運輸距離較近。混凝土及砂漿用的砂石料主要由壩址下游10km處的沙灣一帶采集，水泥由地區(qū)水泥廠供給（400水泥），鋼材由縣物資局統(tǒng)一調(diào)撥，流域土料缺乏，雖有農(nóng)田覆蓋，但是多為沙壤土，貯量小，土質(zhì)差。、： 砌體與混凝土的物理力學特性 力學特性名 稱容重（t/m3）彈性模量E（kg/cm2）容許抗壓強度（kg/cm2）容許抗拉強度（kg/cm2）漿砌塊石104148混凝土18104漿砌條石（）104180樞紐左岸有公路自潭家場經(jīng)壩頭通至縣城，右岸有公路通至全明鎮(zhèn)，并可以通往縣城，交通較為方便。以上公路除了個別地段加寬外，可以滿足施工運輸要求。壩址上下游兩岸的開闊地形，特別是潭家場附近一帶，均可以布置施工場地，而且有部分拆遷后的民房可供利用。3 水文水利計算 工程等別及建筑物級別水利工程對社會經(jīng)濟的影響巨大，因此，應從社會經(jīng)濟全局的利益出發(fā)，將工程安全性與經(jīng)濟合理性統(tǒng)一考慮，進一步將樞紐中的建筑物進行分級。水利水電工程的等別，應根據(jù)其工程規(guī)模、效益及在國民經(jīng)濟中的重要性，按中華人民共和國行業(yè)標準《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL2522000）（）進行確定。 水利水電工程分等指標工程等別工程規(guī)模水庫總庫容（億m179。）防 洪治澇灌溉供水發(fā)電保護城鎮(zhèn)及工礦企業(yè)的重要性保護農(nóng)田（萬畝）治澇面積（萬畝）灌溉面積（萬畝）供水對象重要性裝機容量（萬kW）Ⅰ大（1）型≥10特別重要≥500≥200≥150特別重要≥120Ⅱ大（2）型10～重要500～100200～60150～50重要120～30Ⅲ中 型～中等100～3060～1550～5中等30～5Ⅳ小（1）型～一般30～515～35～一般5～1Ⅴ?。?）型～531注：； 。工程分等指標：（1）水庫總庫容：，根據(jù)水位—庫容曲線，可以得知本工程總庫容為3640萬m3，1億m3，Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。（2）電站裝機：根據(jù)已給資料，發(fā)電站裝機容量為4000kW，Ⅴ等，工程規(guī)模為?。?）型。（3）灌溉：順場灘樞紐是以灌溉為主，工程建成后，可以灌溉下游8萬多畝田地。Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。由《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL2522000）可知，對綜合利用的水利水電工程，當按各綜合利用項目的分等指標確定的等別不同時，其工程等別應按其中最高等別確定。故由以上幾個判