【正文】 放棄土心墻堆石壩方案。初選重力壩、土石壩、堆石壩三種壩型進(jìn)行比較。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求，即技術(shù)上安全可靠。大多數(shù)情況下水利樞紐都是多目標(biāo)的綜合利用樞紐。 求得設(shè)計(jì)洪水過程線及下泄流量過程曲線如圖 32 所示。 2q 和 2V 作為下一時(shí)段的起始條件，重復(fù)上述試算過程，最后即可得到出庫下泄流量過程線 ??qt 。調(diào)洪計(jì)算就是從起調(diào)開始，逐時(shí)段連續(xù)求解這兩個(gè)方程。對于有閘溢洪道，盡管增加了泄洪設(shè)施的投資和操作管理工作，但能夠比較靈活地按需求控制流量和泄水時(shí)間，對大中型水庫的防洪效果和樞紐的綜合利用有較大的好處。由理論頻率曲線查得 P=1%和 P=%對應(yīng)的流量分別為 Q 設(shè) =2341m3/s 和 Q 校 =3234m3/s 。 本設(shè)計(jì)采用同倍比放大法。 表 永久性水工建筑物級別 工程等別 主要建筑物 次要建筑物 Ⅰ 1 3 Ⅱ 2 3 Ⅲ 3 4 Ⅳ 4 5 Ⅴ 5 5 表 臨時(shí)性水工建筑級別 級別 保護(hù)對象 失事后果 使用年限(年 ) 臨時(shí)性水工建筑物規(guī)模 高度（ m） 庫容（ 108m3） 3 有特殊要求的 1級永久性水工建筑物 淹沒重要城鎮(zhèn)、工礦 企業(yè)、交通干線或推遲總工期及第一臺（批）機(jī)組發(fā)電，造成重大災(zāi)害和損失 3 50 4 2級永久性水工建筑物 淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)或推遲總工期及第一臺（批）機(jī)組發(fā)電，造成較大經(jīng)濟(jì)損失 3~ 50~15 ~ 四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 9 頁 5 4級永久性水工建筑物 淹沒基坑，但對總工期及第一臺（批）機(jī)組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟(jì)損失較小 15 注： 當(dāng)臨時(shí)性水工建筑物根據(jù)上表指標(biāo)分屬不同級別時(shí)，其級別應(yīng)按其中最高級別確定，但對 3級臨時(shí)建筑物，符合該級別規(guī)定的指標(biāo)不得少于兩項(xiàng)。 四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 8 頁 （ 2） 電站裝機(jī)： 根據(jù)已給資料，發(fā)電站裝機(jī)容量為 4000kW， 根據(jù)表 可查得 本工程等別為 Ⅴ 等，工程規(guī)模為 小 （ 2）型。 其建筑用料的物理力學(xué)特性 詳 見表 、表 ： 表 砌體與混凝土的物理力學(xué)特性 力學(xué)特性 名 稱 容重 （ t/m3） 彈性模量 E （ kg/cm2） 容許抗壓強(qiáng)度 （ kg/cm2） 容許抗拉強(qiáng)度 （ kg/cm2） 漿砌塊石 104 148 混凝土 18104 漿砌條 石（ ） 104 180 交通及施工場地 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。多年平均相對濕度 80%。 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 經(jīng)勘察及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)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(jì)系砂頁巖互層。 樞紐壩址河谷呈 “U’型。主要包括導(dǎo)截流方案、導(dǎo)截流時(shí)間的初步選擇、圍堰的選擇以及施工總進(jìn)度計(jì)劃的初步擬定。 （ 3）樞紐布置：進(jìn)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(xì)部設(shè)計(jì) ： 對堆石壩的趾板、周邊縫、垂直縫、各止水結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計(jì) ； 四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 3 頁 （ 5）施工設(shè)計(jì)：導(dǎo)截流 方式及導(dǎo)截流建筑物的初步。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(xì)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。另一方面，分層碾壓的堆石具有較高的密實(shí)度，從而提高了堆石的抗剪強(qiáng)度。 土工離心模型試驗(yàn)技術(shù) 。 20 世紀(jì) 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。依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和已建工程經(jīng)驗(yàn)完成樞紐布置、壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、泄水建筑物設(shè)計(jì)。 水庫正常蓄水位為 ，灌溉面積為 8萬多畝，電站 裝機(jī)容量為 4000KW。施工初步設(shè)計(jì)確定了導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量，選取了導(dǎo)流方案，確定了導(dǎo)流建筑物的型式和位置。我國面板堆石壩發(fā)展過程中形成以下特點(diǎn)：①嚴(yán)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(shè)備不斷改進(jìn)④止水材料的研制⑤建立起復(fù)合中國特點(diǎn)的導(dǎo)流設(shè)計(jì)⑥碾壓砂漿護(hù)坡⑦堆石預(yù)沉降時(shí)間。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(yàn)研究上都有一定的成就。 堆石壩具有良好的滲流穩(wěn)定性 堆石體填筑一般采用“進(jìn)占法” 施工，即將料卸在已鋪好的層面上，然后用推土機(jī)朝卸料前進(jìn)方向推平，此時(shí)，大塊石跌落在每層底部，而小塊石及細(xì)料則滯留在每層的上部，充填表面坑洼及堆石體的空隙。 面板壩具有良好的抗震性 面板壩就抵抗地震而言，具有很高的安全性。利用程序進(jìn)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。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。河床左岸平均坡度為30176。流域地震烈度為 5 度。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)。 四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 7 頁 3 水文水利計(jì)算 工程等別及建筑物級別 工程規(guī)模和工程等別 水利工程對社會經(jīng)濟(jì)的影響巨大，因 此，應(yīng)從社會經(jīng)濟(jì)全局的利益出發(fā)，將工程安全性與經(jīng)濟(jì)合理性統(tǒng)一考慮，進(jìn)一步將樞紐中的建筑物進(jìn)行分級。 由《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL2522021）可知，對綜合利用的水利水電工程，當(dāng)按各綜合利用項(xiàng)目的分等指標(biāo)確定的等別不同時(shí)，其工程等別應(yīng)按其中最高等別確定。結(jié)合本工程基本資料，順場灘 水利樞紐為山區(qū)、丘陵區(qū)水利水電工程，所以永久性水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)按表 確定。因此，方法的關(guān)鍵在于確定以誰為主的放大倍比值。 圖 31 洪水過程線 mmpQ K ?tWtpW WK ?四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 11 頁 水利計(jì)算 泄洪方式的選擇 泄水建筑物是水利水電樞紐工程中的重要組成部分，其型式的選擇與具體布置，需結(jié)合具體的水文、地形、地質(zhì)、施工等條件及運(yùn)用要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，從各種可行方案中，本著既安全又經(jīng)濟(jì)的原則選定。 泄洪建筑物的孔口尺寸 在確定泄洪建筑物孔口尺寸的時(shí)候，需要考慮以下幾方面因素： （ 1）泄洪要求：為了維持 一定的庫水位 ,在汛期泄洪建筑物要有一定的泄洪能力； （ 2）閘門和啟閉機(jī)：啟閉力越大，工作橋的跨度相應(yīng)地也就越大； （ 3）樞紐布置：孔口高度越大，單寬流量就越大，溢流 堰寬度 也就越 小 ；孔口寬度越小，孔數(shù)就越多，閘敦?cái)?shù)也越多，溢流 堰 總長度也就相應(yīng)增大。陡漲陡落的， △t 取短些。 mq 查 ~qV曲線，得到最高洪水位時(shí)的總庫容 mV ，從中減去堰頂以下的庫容，得到調(diào)洪庫容 V調(diào) 。 表 調(diào)洪演算結(jié)果 序 號 方案類型 （孔數(shù)單寬） 設(shè)計(jì)工況 校核工況 最大泄流 qm （ m3/s） 水位 Zm （ m） 最大泄流 qm （ m3/s） 水位 Zm （ m） 1 5 8m 2 5 10m 已知堰頂高 程為 ，正常蓄水位為 ，則閘門高度至少為 8m。 樞紐布置的任務(wù)概括地說就是分析某一具體水利樞紐的地形、地質(zhì)、施工等條件，選擇合適的水工建筑物的形式并明確各水工建筑 物的位置。 （ 5）要充分考慮運(yùn)行管理的便利和施工的方便，樞紐的外觀與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，在可能的情況下盡量考慮美學(xué)要求。 (3)堆石壩比土石壩的抗震性能好、地震變形小，不易因地震而產(chǎn)生孔隙水壓力。 四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 18 頁 5 面板堆石壩設(shè)計(jì) 壩頂高程設(shè)計(jì) 壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)分別按以下運(yùn)用情況計(jì)算，取其最大值： ①正常蓄水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超 高； ②設(shè)計(jì)洪水加正常運(yùn)用情況的壩頂超高； ③校核洪水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高； ④正常蓄水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高 。為了排除雨水，壩頂面向下游側(cè)傾 斜，做成 2%的坡度。防浪墻底高程 ，頂高程 。填筑料的分區(qū)原則如下： ①各分區(qū)壩料的透水性宜滿足水力過渡的要求，從上游到下游，壩料的滲透系數(shù)遞增四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 20 頁 （軟巖除外），下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制。 規(guī)范規(guī)定：墊層區(qū)的水平寬度應(yīng)由壩高、地形、施工工藝和經(jīng)濟(jì)比較確定。 規(guī)范規(guī)定：硬巖堆石料作主堆石區(qū)時(shí)，它與墊層區(qū)之間應(yīng)設(shè)過渡區(qū)，為方便施工過渡區(qū)的水平寬度不宜小于 3m。該區(qū)可充分利用料場中開挖出來的較次石料或者樞紐建 筑物的開挖石料，但下游水位以下應(yīng)設(shè)立專門的水下堆石區(qū)，其基本要求是級配良好，抗沖蝕性好，滲透系數(shù)大。 面板分縫 隨著建壩地區(qū)的氣候條件、地基類型、施工條件的不同，在 面板內(nèi)部及其周邊上將產(chǎn)生不同的溫度應(yīng)力的沉降變形應(yīng)力。該設(shè)計(jì)的最大壩高為 ，故除在底部設(shè)止水外，在頂部設(shè)柔性填料止水，并在周邊縫下設(shè)特俗墊層區(qū)，用瀝青砂填筑，以易于邊角處填筑密實(shí)，減少周邊縫的相對變形。鋼筋宜布置于面板截面中部，每項(xiàng)配筋率為 %~%，水平向配筋率可低于豎向配筋率。 趾板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 巖石地基上的趾板寬度按容許水力梯度確定。 趾板僅需要配置溫度筋和灌漿蓋板的鋼筋，采 用單層鋼筋，各向鋼筋量為設(shè)計(jì)厚度的%，保護(hù)層厚度采用 10cm，止水附近局部增加構(gòu)造鋼筋。如需設(shè)置彎道，其軸線轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于 4 倍渠底寬度，流速越大，轉(zhuǎn)彎半徑也應(yīng)越大。溢洪道的布置和形式選擇應(yīng)該根據(jù)水庫水文，壩址地形地質(zhì)水流條件，樞紐布置，施工，管理?xiàng)l件以及造價(jià)等因素決定。本設(shè)計(jì)趾板厚度取 。趾板還是面板的四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 23 頁 底座，其作用是保證面板與河床及岸坡間的不透水連接，同時(shí)也作為滑模施工的起始工作面。本工程壩頂長 336m，參照已建工程，右岸設(shè)總長度為80m的張性縫（ A 縫），縫間距為 8m，左岸設(shè)總長度為 64m 的張性縫，縫間距為 8m；面板中部設(shè)總長度為 192m的壓性縫，間距為 12m。周邊縫兩側(cè)變形的不連續(xù)性，導(dǎo)致其變形差遠(yuǎn)大于其他接縫。 面板厚度 面板的 厚度和它的應(yīng)力關(guān)系很小，主要由下列要求確定： ① 施工要求，應(yīng)有足夠的厚度，以滿足施工方便和保證質(zhì)量的需要； ② 結(jié)構(gòu)要求，所采用的厚度應(yīng)能便于在其內(nèi)布置鋼筋和止水； ③ 耐久性要求，應(yīng)有足夠厚度，以控制面板滲透水力比降低于滿足耐久性的允許值。堆石壩的力學(xué)性質(zhì)在很大程度上四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 21 頁 取決于壩料的級配，開挖料的級配與母巖巖性、巖層產(chǎn)狀和構(gòu)造以及爆破工藝等因素相關(guān)。壓實(shí)后墊層的滲透系數(shù)取 104m/s。 參見已建工程，在本工程建坡度為 1： 的黏土鋪蓋區(qū)和坡度為 1:2 的石渣壓重區(qū)。 本工程筑壩材料為砂巖，參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，滿足規(guī)范要求，擬定上游壩坡為 1： ，下游壩坡 1： 。防浪墻立墻上游的底板上，宜設(shè)寬度 ~。故最后確定壩頂高程為 ，防浪墻頂高程為 ，防浪墻墻高為 4m。 堆石壩分為面板堆石壩和土心墻堆石壩，二者對壩址地質(zhì)、地形條件的適應(yīng)性都比較強(qiáng)，但是順場灘水利樞紐壩址處缺少土心墻料，且面板堆石壩工期比土心墻堆石壩短得多，這是由于壩體填筑與基礎(chǔ)灌漿互 不干擾，面板堆石壩的填筑不受下雨天氣影響，壩體體積較小，壩體分期靈活，墊層料可以擋施工期洪水，部分堆石的填筑可以在導(dǎo)流前進(jìn)行。本工程壩址區(qū)河谷呈“ U”型，谷底寬約 30m，在 470m高程處寬約 300m，兩岸不甚對稱，因此本工程不適合修建拱壩。 （ 3）各個(gè)水工建筑物單獨(dú)使用或聯(lián)合使用的水流條件良好，上下游的河道沖淤變化不影響或少影響樞紐的安全運(yùn)行。 水利樞紐按承擔(dān)的任務(wù)不同可分為防洪樞紐、灌溉（或供水）樞紐、發(fā)電樞紐、航運(yùn)樞紐等。 以設(shè)計(jì)洪水情況為例，計(jì)算結(jié)果為： 溢洪道最大下泄流量 qm=1986m3/s，相應(yīng)總庫容 Vm= 萬 m3； 堰頂高程以下的庫容得 V 設(shè) = 萬 m3； 由 Z~V曲線查得 Z 設(shè) =。 第一時(shí)段開始調(diào)洪，由起調(diào)水位（即汛前水位）查 ~ZV及 ~qV關(guān)系曲線得到水量平衡方程中的 1V 和 1q ；由入庫洪水過程線 ?