【正文】 ........ 42 十一 壩基面穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì) 工程概況 ........................................................ 57 工程等別和建筑物級別 ............................................ 57 所要分析在四種工況 .............................................. 57 荷載具體計(jì)算 .................................................... 58 穩(wěn)定計(jì)算與分析 .................................................. 68 應(yīng)力計(jì)算與分析 .................................................. 70 十二 防滲及地基處理設(shè)計(jì) 地基開挖 ........................................................ 73 2 壩基的固結(jié)灌漿 .................................................. 73 壩基帷幕灌漿目的和條件 .......................................... 74 壩基排水 ........................................................ 75 斷層破碎帶和軟弱夾層處理 ........................................ 75 謝辭 ............................................................... 77 主要參考文獻(xiàn)及規(guī)范 ................................................. 78 附錄 若水電站上壩線樞紐總布置圖 rs1 若水電站上壩線大壩平面布置圖 rs2 上壩線大壩上、下游立視圖 rs3 閘壩消力池段標(biāo)準(zhǔn)斷面圖 rs4 閘壩護(hù)坦段標(biāo)準(zhǔn)斷面圖 rs5 公路橋結(jié)構(gòu)圖及擋水壩段斷面圖 rs6 消力池 段溢流面鋼筋平面圖 rs7 消力池段溢流面鋼筋剖面圖 rs8 中墩鋼筋圖 rs9 消力池段溢流面鋼筋平面布置圖及中墩鋼筋圖 rs10 3 1 基本資料 概述 工程概況 若水電站位于沅水一級支流巫水下游峽谷河段，下距會同縣若水鄉(xiāng)鎮(zhèn) 2km，距洪江市15km。相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)為： 1）大壩、發(fā)電引水隧洞等永久性主要建筑物的設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為 50 年（ P=2%），校核洪水重現(xiàn)期為 500年（ P=%）。河床基巖裸露，高程 181～ 184m，河床寬 136m，水深 ～ 。壩基巖體透水率小于 5lu占 %，基本屬弱透水巖體；防滲帷幕下限（ q5lu）埋深，左岸 ～ 20m，河床 5～ 7m，右岸 ～ 12m。 據(jù)鉆孔地下水位觀測資料，左壩肩地下水位埋深 ～ 40m （高程 225m 以上），右壩肩地下水位埋深 3 ～ 23m（高程 226m 以上），遠(yuǎn)高于蓄水位。上覆巖體厚 6～ 18m，圍巖為 Zaj 24巖組灰綠色絹云母板巖，劈理發(fā)育，巖層產(chǎn)狀 N20176。 E ， SE∠ 85176。與 洞軸線交角 38176。兩組節(jié)理，面緊密閉合，延伸長 ～ 。劈理較發(fā)育?！?45176。 E， NW∠ 35176。強(qiáng)風(fēng)化帶下限埋深 5～16m。巖層產(chǎn)狀， N15176。）節(jié)理較發(fā)育，且傾向坡外，對廠房開挖邊坡穩(wěn)定不利，建議采取加固處理措施。 砂礫料 共調(diào)查 26 個(gè)料場，總儲量 10 4 m3 ，其中砂約 10 4 m3，礫 10 4 m3，水上 10 4 m3，水下 10 4 m3，主要分布在團(tuán)河、巫水、沅水等河流?；緵]有無用層，開采條件好。表部無用層為風(fēng)化破碎巖石，厚度 0～ 20m。 工程地質(zhì)資料 見前。當(dāng)正常蓄水位 192m時(shí)，河谷寬 232m 。 13 鉆孔 實(shí)驗(yàn) 據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)和地下水觀測資料，壩區(qū)巖體透水性較差，地下水位坡降陡達(dá) 40～ 50%，埋藏較淺，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)正常蓄水位。 筑壩材料和水文氣象在對該工程的影響也較小，上、下壩線區(qū)別不大。但也存在著壩袋材料容易老化，耐久性和堅(jiān)固性差，檢修管理困難等缺點(diǎn) ： 14 土石壩壩體龐大，筑壩材料用量多，且材料運(yùn)距遠(yuǎn)，工程造價(jià)高。使工程投資得到補(bǔ)償。 不同型式閘門功能比較表 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 平面閘門 1. 可封閉大面積孔口 2. 占順?biāo)鞣较虻目臻g較小 3. 門葉可移出孔口，檢修方便 4. 門葉可在孔口間互換 5. 門葉可沿高度分成數(shù)段，便于組裝 6. 對移動式起閉機(jī)的適用性較好 1. 需要較高的機(jī)架橋和較厚的閘墩 2. 具有影響水流的門槽，容引起空蝕現(xiàn)象 3. 埋設(shè)件數(shù)量較多 4. 起門力較大 16 弧形閘門 1. 可封閉大面積孔口 2. 機(jī)架橋 的高度和閘墩的厚度較小 3. 沒有影響水流流態(tài)的門槽 4. 起門力較小，且摩擦阻力對起門力的影響較小 5. 埋設(shè)件的較少 1. 需要較長的閘墩 2. 門葉占據(jù)的空間位置較大 3. 不能提出孔口以外進(jìn)行檢修維護(hù)，不能在孔口之間互換 4. 門葉承受的總水壓力集中與鉸處，傳遞給土建結(jié)構(gòu)時(shí)需作特別處理 翻板 閘門 1. 可利用水重自動操作 2. 便于泄洪排沙 3. 閘門便于安裝，不需起閉設(shè)備，比較經(jīng)濟(jì) 1. 只能在少數(shù)一、二種水位組合下動作，不能任意調(diào)節(jié)水位或流量 2. 開門（多孔）時(shí)，下泄流量激增，河床和岸坡沖刷嚴(yán)重 3. 門葉長期處于水下，檢修維護(hù)困難 4. 占閘首空間位置較長 注：其他（ 如人字閘門、橫拉閘門、三角閘門、浮箱閘門等）不做比較。 使水流能較平順的流入，流出。 3= 校核洪水位時(shí) 5 / 4 1 / V D? = ^(5/4) 3^(1/3)= ( )lLh? = ^= 2 2lz h Hh cthLL? ??=( ^2cth2 )/3= 設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的壩頂高程 壩頂高程 =設(shè)計(jì)洪水位 +超高值 =+++= 校核洪水位的壩頂高程 壩頂高程 =校核洪水位 +超高值 =+++= 壩頂高程取校核洪水位時(shí)的壩頂高程 取 31 7 消能工的設(shè)計(jì) 對于平原地區(qū)的水閘或山區(qū)低水頭電站，由于水頭低，下游水位變幅大，一般都采用底流式消能。 （《水力計(jì)算手冊》 P193 頁） q 收縮斷面處單寬流量 消能工計(jì)算與分析 根據(jù)初步設(shè)計(jì)的堰頂高程計(jì)算不同閘孔開口數(shù)或開度下的泄流量 Q，確定下游水深 th ， 用 Excel 試算 20 222c cqEh gh???，確定收縮水深 hc(躍前水深 )，再按 2( 1 8 1)2cc rchhF? ? ?，rc ccqF h gh?，確定共扼水深 ch （躍后水深），比較 ch 和 th 的大小， ch th 要建消力池， ch th不需要建消力池，只要做護(hù)坦就可以了，根據(jù) ()ctS h h Z?? ? ? ?確定消力池的池深 S， ? ：保證水躍淹沒的安全系數(shù)，取 ? =~ ， Z? ：出池水流的落差， 222 2 222tcqqZ g h gh?? ? ?，? 取 ，根據(jù) (0. 7 ~ 0. 8)kjLL? 確定消力池的池長 kL ，水躍躍長 ( 1)j r cL F h? ? ?，（ rF ） ； 39。 08 0= 839。39。 在消力池與閘室底板、翼墻之間，均設(shè)置有沉降縫。要求適用，具備足夠的承載能力，保證行車安全，暢通。 橋下凈空 不論有無通航要求，閘上公路橋都要留有一定的凈空。 結(jié)構(gòu)形式 及結(jié)構(gòu)圖 目前，閘壩上的公路橋設(shè)計(jì)受水閘閘門尺寸和起閉條件的限制，閘孔寬度多在 10m 左右，多屬中小橋跨結(jié)構(gòu)，常采用拱式橋或 預(yù)制裝配式橋。在板梁和橋臺，相臨的板梁與板梁之間應(yīng)設(shè)置伸縮縫，以適應(yīng)溫度的變化。 閘門形式 當(dāng)采用弧形閘門的水閘，閘門下游的閘室空間比較大，可將公路橋布置在閘門下游；當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)的平板翻轉(zhuǎn)閘門時(shí)，閘室上游空間大，公路橋布置在上游。比單獨(dú)建橋 節(jié)省了材料和投資，既經(jīng)濟(jì)又合理。 詳細(xì)構(gòu)造見下圖： 砼高標(biāo)號砼 消力池構(gòu)造圖 護(hù)坦構(gòu)造設(shè)計(jì) 該工程為了防止空蝕、漂流物的撞擊及泥沙磨損的原因的破壞，消力池底板采用標(biāo)號較高的 C25 砼澆筑，砼厚 150cm，并配置 10200? 的一級鋼筋作構(gòu)造鋼筋，為了增強(qiáng)護(hù)坦板的抗滑穩(wěn)定性，在消力池的末端設(shè)置齒墻，墻深 ，為了減小作用在護(hù)坦底板上的揚(yáng)壓力，在護(hù)坦上設(shè)置排水孔，并在該部位的底面鋪設(shè)反濾層，排水孔孔徑為 20cm，間距為 2m，呈梅花狀排列。 . 12c? ? 消力池的長度計(jì)算 11 39。39。 本電站定型設(shè)計(jì)水頭 15m屬于低水頭電站，采用底 流消能方式。 泄流量允許差值為 5%（《水工設(shè)計(jì)手冊》 P610） 溢流壩段長 度 L0 0 ( 1 ) 2 7 12 ( 7 1 ) 3 2 2 106L nb n d t m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期 50年（ P=2%）， 下泄流量 5220m3/s，相應(yīng)上游水位為 ，尾水位為 。 （計(jì)算見 WES堰的尺寸擬定及水面線的確定） 閘孔單孔凈寬（ b0）、閘墩型式和厚度 擬定 根據(jù)閘門型式、起閉能力、施工條件和地質(zhì)情況綜合比較，查《水工設(shè)計(jì)手冊》 P69 （閘孔凈寬（ b0） 參考表），弧形閘門露頂 b0常用值 6～ 18m，本工程初步擬定 b0=12m。 寬頂堰與實(shí)用堰堰型比較表 比較 堰型 寬頂堰 實(shí)用堰 優(yōu)點(diǎn) 1. 構(gòu)造簡單，施工方便 2. 自由泄流范圍較大，泄流能力比較穩(wěn)定 3. 堰頂高程相同時(shí)，地基開挖量較小 1. 自由泄流時(shí)，流量系數(shù)較大 2. 選取適合的堰面曲線，可以消除波狀水躍 3. 堰高較大時(shí)，可采用較小斷面，水流條件好 缺點(diǎn) 1. 自由泄流時(shí)，流量系數(shù)較小 2. 下游產(chǎn)生波狀水躍的可能性大 1. 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，施工較困難 2. 淹沒度增加時(shí)，泄流能力降低很快 門葉選擇 本大壩設(shè)計(jì)洪水泄量大，閘孔數(shù)量多，擋水面積大。寬縫重力壩體型復(fù)雜，模板用量多，應(yīng)力分布復(fù)雜，鋼筋用量也多，施工困難，工期長。壩高一般為２～５米，適宜建在水庫的溢洪道、溢流壩和水流平穩(wěn)、泥砂、漂浮物少、無推移質(zhì)的河道或渠道上。 施工條件方面： 由于該工程工程量不大，施工強(qiáng)度也較小，對施工場地要求不高，上、下壩址均能滿足施工場地要求。 地 層 巖 性 壩址區(qū)除兩岸均分布有寬度較窄，厚 3～ 4m沖積階地堆積及左岸分布厚 1～ 3m 殘積堆積外，基巖大部分裸露，出露的主要巖性為砂質(zhì)板巖、絹云母板巖夾長石砂巖、厚層長石砂巖、含礫砂巖、含礫砂質(zhì)板巖 壩區(qū)除少部分為第四系松散堆積物覆蓋外，基巖大部分裸露，出露的主要巖性有絹云母板巖夾中薄層長石砂巖 水文 條件 上壩線離河彎較遠(yuǎn)，受彎道水流影響比較小 下壩線河床比較寬，水流流速比較小 巖石 風(fēng)化 情況 壩區(qū)巖石風(fēng)化受巖性與地形等因素影響，長石砂巖抗風(fēng)化能力較 強(qiáng)，風(fēng)化較淺；板巖、絹云母板巖抗風(fēng)化能力較弱，風(fēng)化深度較大，兩岸山頂受地形切割呈弧立小山包，則強(qiáng)風(fēng)化深達(dá) 25～ 36m。壩軸線上游 100～ 350m，河床深槽較發(fā)育，一般槽寬 20～ 40m，槽深 11～ 。 (1) 《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL25220xx (2) 《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 DL51081999 (3) 《水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》 SD33589 (4) 《水電站進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》 SD30388 (5) 《水利水電工程可行性研究報(bào)告編制規(guī) 程》 DL502093 (6) 《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》 SD13484 (7) 《水電站調(diào)壓室設(shè)計(jì)規(guī)范》 DL/T50581996 (8) 《水利水電工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 SDJ27890 (9) 《水工設(shè)計(jì)手冊》