【文章內(nèi)容簡介】 下游塌滑體對工程施工不利 。 16 方案 因素 上壩線 下壩線 樞紐布置 導(dǎo)流泄洪洞、溢洪道均布置在左岸單薄分水嶺，灌溉發(fā)電洞則布置在左岸東凹溝附近三級階地上。 溢洪道堰頂高程757m，沿建筑物軸線巖層傾向下游。巖性主要為堅(jiān)硬的細(xì)砂巖，其中軟弱層多為透鏡體，溢洪道各部分的抗滑穩(wěn)定條件是好的，灌溉發(fā)電洞沿線基巖以厚層粉砂巖為主，巖石完整，透水性不大，洞頂以上巖層厚度較小 溢洪道可布置在右岸 Z溝，灌溉發(fā)電洞移至上壩線溢洪道軸線西側(cè) 40m 左右，導(dǎo)流泄洪洞位置與上壩線位置相同。 溢洪道堰頂高程 750m?；A(chǔ)以下 10m 左右為砂質(zhì)葉巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風(fēng)化嚴(yán)重，透水性大，對建 筑物安全不利。灌溉發(fā)電洞沿線全為基巖，工程安全比較可靠。 比較結(jié)果 采用上壩線 不采用 由以上各個方面的比較，上、下游壩線雖然各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，但經(jīng)過綜合比較及分析，最后選擇上壩線作為壩軸線。 17 第二節(jié) 樞紐布置 樞紐組成 樞紐建筑物以土石壩為主體，并包括有泄洪建筑物、發(fā)電引水建筑物、水電廠房、排砂建筑物、工業(yè)用水引水建筑物、放空水庫的泄水建筑物及施工導(dǎo)流建筑物等，其中這些建筑物有的可以合并結(jié)合使用，如發(fā)電引水和灌溉引水建筑物可合并或部分合并。有的可以分開，如泄洪建筑物可分為溢洪道和泄洪洞。 本工程計(jì)劃設(shè)置的建筑物為土石壩、導(dǎo)流泄洪洞、 溢洪道、灌溉發(fā)電洞 及發(fā)電廠房等。 樞紐布置原則 樞紐布置應(yīng)做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工互不干擾、管理運(yùn)行方便。應(yīng)選擇多種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從而選出最優(yōu)方案。應(yīng)服從以下原則： （ 1）樞紐中的泄水建筑物應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的運(yùn)用條件和要求； （ 2）泄洪建筑物形式選擇時，宜優(yōu)先考慮采用開敞式溢洪道為主要泄洪建筑物，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定； （ 3）泄水引水建筑物進(jìn)口附近的岸坡 應(yīng)有可靠的防護(hù)措施，當(dāng)有平等壩坡方向的水流可能會沖刷壩坡時，壩坡也應(yīng)有防護(hù)措施； （ 4）應(yīng)確保泄 水引水建筑物進(jìn)口附近的岸坡的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性； （ 5）當(dāng)泄水建筑物出口消能后的水流沖刷下游壩坡腳時，應(yīng)比較采用尾水渠或采取工程措施保護(hù)壩坡腳的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，可采取其中一種措施，也可同時采用兩種措施； （ 6）對于多泥沙河流，應(yīng)考慮布置排砂建筑物，并在進(jìn)水口采取防淤措施； （ 7）高、中壩和地震區(qū)的壩，不得采用布置在非巖石地基上的壩下埋管形式。低壩采用非巖石地基上的壩下埋管時，必須對埋管周圍填土的壓實(shí)方法、可能達(dá)到的壓實(shí)密度及其抵抗?jié)B透破壞的能力能否滿足要求進(jìn)行論證； （ 8）樞紐布置應(yīng)考慮建筑物開挖料的利 用。 樞紐布置 根據(jù)以上選定的壩軸線從地形、地質(zhì)、施工、運(yùn)用等方面大致確定了 建筑物（包括大壩、導(dǎo)流泄洪洞、 溢洪道、灌溉發(fā)電洞等）的相對位置和建筑物形式，并定性分析和論述，確定了樞紐工程的等級及建筑物等級。 18 導(dǎo)流泄洪洞：其布置主要考慮地質(zhì)情況，避開可能的塌滑體，并保證出口和進(jìn)口的穩(wěn)定以及洞身圍巖的穩(wěn)定，此外還應(yīng)考慮巖體的破碎程度及其對巖體滲漏的影響。因此導(dǎo)流泄洪洞布置在左岸單薄分水嶺，由于出口段節(jié)理發(fā)育，為保證出口段巖體穩(wěn)定，免除由內(nèi)水壓力引起的后果，出口段將修建為無壓洞。 溢洪道：其主要考慮地質(zhì)情況和水 流情況，不僅保證建筑物的安全，而且還盡量減小開挖施工的工程量。溢洪道布置在左岸分水嶺，堰頂高程 757m，沿建筑物軸線巖層傾向下游。巖性主要為堅(jiān)硬的細(xì)砂巖，其中軟弱層多為透鏡體，各部分的抗滑穩(wěn)定條件非常好。 灌溉發(fā)電洞及樞紐電站：其布置原則與導(dǎo)流泄洪洞相同，其布置在左岸東凹溝附近三級階地上，沿線以厚層粉砂為主，巖石完整，透水性不大，洞頂以上巖層厚度較小。而電站廠房處巖石風(fēng)化層厚度約 5～ 6m，對其產(chǎn)生的滲漏及土體坍塌采取必要的處理措施。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，參照《水利水電樞紐工程等級劃分》 SL2522021 的規(guī) 定，本工程等別為 II 等工程。 建筑物級別 則 根據(jù)本工程的等別及水工建筑物級別劃分的規(guī)定知，永久性主要建筑物為 2 級建筑物 ，如土石壩。 永久性次要建筑物為 3 級建筑物 ，如溢洪道、灌溉發(fā)電洞、樞紐電站等。 臨時建筑物為 4 級建筑物 ，如導(dǎo)流泄洪洞、導(dǎo)流圍堰等。 19 第三節(jié) 壩型選擇 壩型及影響選擇的因素 碾壓式土石壩可分為均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和非土質(zhì)材料防滲體壩三種基本型式。壩型選擇應(yīng)綜合考慮以下因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 （ 1）壩址區(qū)河勢地形、壩址基巖、覆蓋層特征及地震烈度等地形地質(zhì)條件； （ 2）筑壩材料的 種類、性質(zhì)、數(shù)量、位置和運(yùn)輸條件； （ 3）施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、填筑強(qiáng)度、氣象條件、施工場地、運(yùn)輸條件和初期度汛等施工條件； （ 4）壩高：高壩多采用土質(zhì)防滲體分區(qū)壩，低壩多采用均質(zhì) 壩，條件合適時宜采用混凝土面板堆石壩； （ 5）樞紐布置、壩基處理以及壩體與泄水、引水建筑物等的連接； （ 6）運(yùn)行條件：如對滲漏量要求高低，上、下游水位變動情況，分期建設(shè)等； （ 7）壩及樞紐的總工程量、總工期和總造價(jià)。 壩型選擇 根據(jù)所給出的基本資料， 在壩址附近有豐富的土料，且大部分為重、中粉質(zhì)壤土，可作為防滲材料。壩址上、 下游及兩岸灘地又有大量的砂礫料，可作為壩殼材料，同時其它開挖棄料亦可作為壩殼材料。因此 大壩壩型將選用土石壩。 根據(jù)防滲結(jié)構(gòu)的類型 ，常見的形式有心墻土石壩、斜墻土石壩、斜心墻土石壩、面板堆石壩及均質(zhì)壩。 從建筑材料上來看，土石壩的形式采用心墻壩、斜墻壩及斜心墻壩均可以。 心墻壩是指心墻設(shè)在壩的中部，施工時要求心墻與壩體大體同時填筑，因而相互干擾大，影響施工進(jìn)度。 同時心墻可能產(chǎn)生拱效應(yīng)。斜墻壩指防滲體設(shè)在壩體上游面或接近上游面，同心墻相比，斜墻在施工時與壩體的相互干擾小，壩體上升速度快，但斜墻上游坡緩，填筑工程量 比心墻大；此外，由于斜墻斜躺在壩體上，對壩體沉降變形的影響較敏感，易產(chǎn)生裂縫，抗震性能亦不如心墻。斜心墻是指心墻設(shè)在壩體中央向上游傾斜，斜心墻即克服了心墻壩的施工干擾大 和可能產(chǎn)生的拱效應(yīng)；又克服了斜墻壩對變形敏感等問題。 通過以上各方面的比較，選定斜心墻作為此工程的大壩 的防滲體 。 20 第三章 壩工設(shè)計(jì) 第一節(jié) 土石壩 斷面設(shè)計(jì) 土石壩斷面設(shè)計(jì)的基本尺寸主要包括：壩頂高程、壩頂寬、上下游坡度、防滲結(jié)構(gòu)、排水設(shè)備的形式及基本尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求及參照已建工程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并考慮本工程的具體情況，對本工程的 各項(xiàng)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)如下。 壩坡 壩坡的確定應(yīng)根據(jù)壩型、壩高、壩的等級、壩體和壩基材料的性質(zhì)、壩所承受以及施工和運(yùn)用條件等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 根據(jù)給定的基本資料及參照已建壩的經(jīng)驗(yàn)和資料，選定上、下游壩坡如下： 上游壩坡從上而下為： 1: 1: 下游壩坡從上而下為： 1: 1: 1: 壩頂寬度 壩頂寬度主要取決于交通、運(yùn)行、施工、構(gòu)造、抗震、防汛及其他特殊要求，由于在本工程大壩上無特殊要求，因此只要滿足高壩的最小壩頂寬度要求： B＞Bmin=10m，取 B=12m。 壩頂高程 由于土石壩是不允許漫項(xiàng)溢流的，因此壩頂高程由水庫靜水位加上風(fēng)浪壅水增加高度、壩面波浪爬高及安全超高確定 ，同時壩頂高程的計(jì)算，應(yīng)同時考慮以下 3種情況： （ 1）設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用情況的壩頂超高； （ 2）校核洪水位加非常運(yùn)用 情況的壩頂超高； （ 3）正常高水位加非常運(yùn)用情況的壩頂超高再加地震區(qū)安全超高。 壩頂超高按下式計(jì)算： Y=R+e+A 式中： Y— 壩頂在水庫靜水位以上的超高； R— 最大波浪在壩坡上的爬高 e— 最大風(fēng)壅水面高度； 21 A— 安全加高 根據(jù)本工程給定的基本資料，按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī) 范》 SL2742021 中關(guān)于以上各項(xiàng)的 規(guī)定及說明進(jìn)行計(jì)算取值，使得壩頂高程能夠滿足規(guī)定條件 壩頂高程的計(jì)算成果見表 31 表 31 壩頂高程計(jì)算表 運(yùn)用情況 靜水位 波浪爬高 R 風(fēng)壅水面 高度 e 安全加高 A 壩項(xiàng)超高 Y 壩頂高程 設(shè)計(jì) +正常 校核 +非常 正常 +非常 +地震 +(地震 ) 為了減 少 施工工程量，在大壩上游設(shè)置防浪墻，墻高 取 ， 大壩 壩頂高程 設(shè)計(jì)為 。 驗(yàn)算：壩頂高程（ ）＞設(shè)計(jì)洪水位 +，（ +=） ＞校核洪水位（ ） 滿足了壩頂高程的規(guī)范要求，因此取壩頂高程 為 。 馬道設(shè)置 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL2742021）的要求 ，土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和均質(zhì)壩上游壩坡宜少設(shè)馬道；且馬道寬度應(yīng)根據(jù)用途確定，但最小寬度不宜小于。 根據(jù)以上要求， 上游壩坡在上游壩坡變坡處設(shè)置 1 道馬道 ，高程設(shè)在 740m處。下游壩坡 4 道馬道， 分別在高程 755m、 740m、 725m、 710m 處 ，且在 高程 755m、740m上 的 2 處 馬道處變坡。馬道的寬度設(shè)置為 2m。 防滲體設(shè)計(jì) 壩的防滲體應(yīng)滿足將滲透坡降、下游壩體浸潤線及滲流量降低到允許范圍內(nèi)，還要滿足結(jié)構(gòu)和施工的要求。作為為壩的防滲體的材料有土質(zhì)防滲體和人工材料防滲體，其中用的最多的是土質(zhì)防滲體。 土質(zhì)防滲體分區(qū)壩的防滲體斷面尺寸應(yīng)根據(jù)防滲土料的質(zhì)量（如允許滲透比 22 降、塑性、抗裂性能等），防滲土料的數(shù)量和施工難易程度，防滲體下面壩基的性質(zhì)及處理措施，防滲土料與壩殼材料單價(jià) 比值等因素研究確定。設(shè)計(jì)地震烈度 8 度、9 度的地區(qū)可適當(dāng)加厚。 土質(zhì)防滲體斷面應(yīng)滿足 滲透比降、下游浸潤線和滲透流量的要求，應(yīng)自上而下逐漸加厚，頂部的水平寬度不宜小于 ；底部厚度，斜墻不宜小于水頭的 1/5，心墻不宜小于水頭的 1/4。 土質(zhì)防滲體頂部在正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位以上的超高，斜墻為 ～ ，心墻為 ～ 。非常運(yùn)用條件下，防滲體頂部不應(yīng)低于 非常運(yùn)用條件的靜水位，并應(yīng)核處風(fēng)浪爬高。但當(dāng)防滲體頂部設(shè)有防浪墻時，防滲體頂部調(diào)和可不受上述限制，但不得低于正常運(yùn)用的靜水位。 土質(zhì)防滲體頂部和 土質(zhì)斜墻上游應(yīng)設(shè)保護(hù)層，且保護(hù)層厚度應(yīng)不小于該地區(qū)的凍結(jié)和干燥深度，還應(yīng)滿足施工需要。斜墻上游保護(hù)層的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)和壩體相同，其坡度應(yīng)滿足穩(wěn)定要求。 根據(jù)以上要求及本工程的具體情況，防滲尺寸設(shè)計(jì)的具體情況如下： 防滲體采用斜心墻，斜心墻的上游坡度設(shè)為 1:，下游坡度設(shè)為 1:。 防滲墻的頂部高程，由于大壩壩頂設(shè)有防浪墻時，防滲體頂部高程不得低于正常運(yùn)用的靜水位。因此防滲墻的頂部高程設(shè)為 。 防滲墻的斷面設(shè)計(jì)為自上而下逐漸加厚，頂部的水平寬度設(shè)為 4m，底部厚度18m。 同時防滲墻上游保護(hù)層厚度 設(shè)為 。 地基處理 對于表層的腐殖土，以及可能造成集中滲流和可能發(fā)生滑動的表層土石，如草皮、稀泥等先行清理。 由于 地基 存在沖洪積之砂卵礫石層，故采用混凝土防滲墻。墻厚 ，嵌入基巖 ， 頂部插入斜 心 墻 。由于防滲墻兩側(cè)沖擊層有沉陷，易引起防滲墻頂部心墻與兩側(cè)斜 心 墻的不均勻沉陷，故混凝土防滲墻頂部做成楔形體。同時由于有一部分巖基具有中等透水帶，因此需對此巖基做帷幕灌漿，灌漿深度深入巖基中等透水帶下限 。 以滿足地基的滲漏要求。 排水設(shè)計(jì) （ 1）排水形式的選擇 23 排水形式的選擇必須結(jié)合壩基 排水的需要及形式，同時根據(jù)下列情況，以技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定： 1）壩型、壩體填土和壩基土的性質(zhì)，以及壩基的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件； 2）下游有水、無水、下游水位高低和持續(xù)時間，以及泥沙淤積影響； 3）施工情況及排水設(shè)備的材料； 4）筑壩地區(qū)的氣候條件。 均質(zhì)壩和下游壩殼用弱透水材料填筑的土石壩，宜優(yōu)先選用豎式排水，基底部可用褥墊排水將滲水引出。若需要降低壩體內(nèi)的孔隙壓力 ，可在上、下游坡不同高度設(shè)置壩體水平排水層。 由于壩體排水有多種形式，結(jié)合本工程的特點(diǎn)及基本情況，選定棱體排水為壩體排水的形式。它的主要作用為能 夠降低壩體浸潤線防止?jié)B透變形，而且還可以支撐壩體，增加壩體的穩(wěn)定性和保護(hù)下游壩腳免遭淘刷。 （ 2）棱體排水的構(gòu)造要求 棱體排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下列規(guī)定： 1）頂部高程應(yīng)超出下游最高水位，超過的高度， 1 級、 2 級壩應(yīng)不小于 ，3 級、 4 級和 5 級壩應(yīng)不小于 ，并超過波浪沿坡面的爬高； 2）頂部高程應(yīng)使壩體滑潤線距壩面的距離大于該地區(qū)的凍結(jié)深度； 3）頂部寬度應(yīng)根據(jù)施工條件及檢查觀測需要確定，但不宜小于 ； 4）應(yīng)避免在棱體上游坡腳處出現(xiàn)銳角。 根據(jù)以上條件及本工程的實(shí)際工程情況，棱體排水的斷面尺寸如下： 頂部寬度為 ， 頂部高程為 710m， 棱體的邊坡設(shè)為 1:。 24 第二節(jié) 壩體的滲流 分析 一、壩體滲透計(jì)算 滲流分析的主要目的 （ 1）確定壩體浸潤線和下游出逸點(diǎn)的位置，以便在不同部位正確采用土壤的容重、抗剪強(qiáng)度等物理、力學(xué)指標(biāo)，為壩體穩(wěn)定、應(yīng)力與變形的計(jì)算和排水設(shè)備的選擇提供依據(jù)，也為水上、水下分區(qū)設(shè)置土料提供依據(jù)。 （ 2）確定壩體與壩基的滲流量，以便估計(jì)水庫滲漏損失和確定壩體排水設(shè)備