【文章內(nèi)容簡介】 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 12 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 經(jīng)以上計(jì)算，將設(shè)計(jì)和校核洪水過程線和下泄流量過程線畫在同一張圖紙上（見圖 26 以及圖 27），可以發(fā)現(xiàn)兩線交點(diǎn)為 qt 曲線的最高點(diǎn)， 此最高點(diǎn)就是 下泄最大流量，依據(jù)此流量在 qz 曲線中查 出 相應(yīng)的水位即為設(shè)計(jì)或校核水位高程。 圖 26 該水庫設(shè)計(jì)洪水過程線于下泄流量過程線 13 圖 27 該水庫校核洪水過程線于下泄流量過程線 在圖 26 和 27 上可以查出： 設(shè)計(jì)狀況下： 最大下泄流量為 qm=1250 m179。/s，對(duì)應(yīng)上游水位 z=。 校核狀況下： 最大下泄流量為 qm=1765 m179。/s，對(duì)應(yīng)上游水位 z=。 方案選取 表 24 對(duì)擬定方案進(jìn)行比較 方案 溢流壩寬度 B 工況 Q（ m3/s） 上游水位高 Z（ m） 超高 △ z（ m） 一 38 設(shè)計(jì) 1250 校核 1750 二 50 設(shè)計(jì) 1310 校核 1851 三 60 設(shè)計(jì) 1370 校核 1950 四 75 設(shè)計(jì) 1427 校核 2020 以上四個(gè)方案都符合要求，由于該方案采用河岸溢洪道泄洪，因此要綜合考慮溢洪道泄洪時(shí)的水流條件、溢洪道開挖量、經(jīng)濟(jì)因素及泄洪時(shí)對(duì)下游的影響。綜合考量之后，我決定選擇方案四。 14 15 第 3 章 壩 址 選擇及樞紐布置 壩址及壩型選擇 壩址選擇 混凝土面板堆石壩的壩軸線選擇，既要考慮壩址的地形地質(zhì)條件，又要考慮面板堆石壩的特點(diǎn)，且有利于其他建筑物的布置。重點(diǎn)是選擇較理想的趾版線位置，使趾版地基盡量置于堅(jiān)硬、非沖蝕性和可灌的巖基上，盡量避開斷 裂發(fā)育、強(qiáng)烈風(fēng)華、夾泥、巖溶等不利地址因素，使趾板開挖量和趾板地基處理工作量減少。另一方面要選擇有利的地形，使壩軸線采用直線形式，并盡可能與直線正交，以節(jié)省壩體工作量和方便施工。 壩型選擇 壩型選擇應(yīng)綜合考慮下列因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定： 1．壩址區(qū)河勢(shì)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(shí)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(duì)滲漏量要求高低，上、下游水位變動(dòng)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)。 所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖透水性深，基巖強(qiáng)度低，且不完整。從地質(zhì)條件看不宜修建拱壩。支墩壩本身應(yīng)力較高，對(duì)地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可行的。較高的混凝土重力壩也要求建在巖石地基上。通過對(duì)各種不同的壩型進(jìn)行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效 益等因素，最終選擇土石壩方案。 樞紐總體布置 樞紐建筑物組成 本設(shè)計(jì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地址以及水文等多方面的因素，最終選定樞紐的建筑物組成為： 1．擋水建筑物：面板堆石壩 2．泄水建筑物： 河岸溢洪道 3．水電站建筑物：包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站等。 樞紐布置 1．擋水建筑物 ——面板堆石壩 16 擋水建筑物按直線布置，壩布置在河灣地段上。 2．泄水建筑物 ——河岸溢洪道 泄洪采用 河岸溢洪道方案，溢洪道布置在大壩右岸。 3．水電站建筑物 引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，由于 風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開挖后的堅(jiān)硬玄武巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊。 土石壩壩型選擇 影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型，擬定剖面輪廓尺寸，進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià)，最后選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本設(shè)計(jì)限于資料只作定性分析確定土石壩壩型選擇。 均質(zhì)壩材料單一，施工簡單，但壩身粘性較大，冬雨季施工較為不便，且無足夠適宜的土料來作均質(zhì)壩，故均質(zhì)壩方案不可行。 塑性斜墻壩（用砂礫料作為壩殼 ，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對(duì)較小，工期較短，但對(duì)壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫；塑性心墻壩（用砂礫料作為壩殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩剖面的中部做心墻）與斜墻壩相比工程量相對(duì)較小，適應(yīng)不均勻變形，抗震性能較好，但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時(shí)上升，施工干擾大、工期長。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，故本設(shè)計(jì)中不考慮。 鑒于 該河流 本流域大部分為山嶺地帶，山脈、盆地相互交錯(cuò)于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)河流， 地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流含沙量較大，沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。堆石壩壩坡較陡，工程量較小，施工干擾相對(duì)較小且對(duì)不同壩址氣候條件和地形地質(zhì)條件都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；又為利用當(dāng)?shù)氐奶烊唤ㄖ牧系扔行зY源，減少外來建筑材料的供應(yīng)，故本工程采用面板堆石壩壩型的設(shè)計(jì)。 大壩輪廓擬定 大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、 面板和趾板設(shè)計(jì)等。 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL274—2021）（以下簡稱 “規(guī)范 ”）規(guī)定，壩頂高程 分別按照 :① 正常蓄水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、 ② 設(shè)計(jì)水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、 ③ 校核水位加非常運(yùn)用下的壩頂超高進(jìn)行計(jì)算，因該地區(qū)地震烈度為 7，故還需考慮正常蓄水位加非常運(yùn)用時(shí)的壩頂超高再加上地震涌浪高度，最后取以上四種工況最大值，同時(shí)并保留一定的沉降值。涉及的壩頂高程是針對(duì)壩沉降以后的情況而言的，因此，竣工時(shí)的壩頂高程應(yīng)預(yù)留足夠的沉降量。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，土石壩預(yù)留沉降量一般為壩高的 %。 17 壩頂高程在水庫正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用期間的靜水位以上應(yīng)當(dāng)有足夠的超高，以保證水庫不漫頂，其超高值 △ h 由下式而定： h=R+e+A? （ 31） 式中： △ h——壩頂在水庫靜水位以上的超高， m； R——最大波浪在壩坡上的爬高， m； e——最大風(fēng)浪引起壩前壅高， m； A——安全超高， m。 （ 1）最大波浪爬高 R 由官廳水庫公式： 131 1 2022021 .0 0 7 6g h g DVVV???? ???? （ 32） 1 3 . 7 51 2 . 1 5022021 .3 3 1mgL gDVVV???? ???? （ 33） %1%1 hKKKKR RV?? ? （ 34） 式中： ?V —— 該流域最大風(fēng)速，取 18m/s； D —— 該流域最大吹程，取 15km； ?K —— 波浪入射角的折減系數(shù)取 ； ?K —— 混凝土護(hù)面取 ； VK —— 查表得取 。 RK —— RK 的表達(dá)式如下： QNMthK R )()( ??? （ 35） 2/12/1%121 ??????????????????mmm LHthhLmM ? （ 36） 18 ??????????????mmmmmmLHshLHLHthN???44 （ 37） 擬取定 m=，經(jīng)計(jì)算得?VgD =453，則取累積頻率 10%的波高。 由 45 至 47 計(jì)算得 RK =， %1 ?????? m， mgHDWe os200 2 ?? ? 由于該壩級(jí)別為 3 級(jí)，正常運(yùn)用情況下的安全加高 A=，非常情況下的安全加高 A=。 壩頂高程的計(jì)算： ： h??? 設(shè)hH =+++= ： hhH ??? =270+++= 位加非正常運(yùn)用情況的壩頂超高： h??? 校hH =+++= 由以上可得壩頂高程為 。由平面布置圖可知壩址處河床高程為 216m,向下開挖 6m 清除砂卵石覆蓋層，則壩高為 +6= 考慮到要預(yù)留 %的沉降，則壩高為 ?（ 1+%） =，取最大壩高為 ，壩頂高程為 ，壩高為 +6=。 2. 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。當(dāng)無特殊要求時(shí)，對(duì)高壩壩頂最小寬度可選用 8m，對(duì)中低壩可選用 8m。當(dāng)壩頂有交通要求時(shí)，其寬度應(yīng)按照道路等級(jí)要求遵照交通部門的有關(guān)規(guī)定來確定。又壩高大于 70 米，屬于 中 高壩。綜合考慮各因素，本設(shè)計(jì)方案壩頂寬度采用8m。 土石壩壩坡的陡緩直接影響著工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性，因而在選擇時(shí)應(yīng)特別重視。壩坡的確定，常需綜合考慮壩型、壩高、壩的等級(jí)、壩體及壩基材料的性質(zhì)、所承受的荷載、施工和運(yùn)用條件等因素。一般 19 參照已建成類似工程經(jīng)驗(yàn)擬定壩坡，再經(jīng)過計(jì)算分析逐步 修改確定。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減少壩體工程量。土石壩上游壩坡長期浸泡于水中，土的抗剪強(qiáng)度下降，會(huì)降低壩體的穩(wěn)定性。所以當(dāng)材料相同時(shí)，上游坡常比下游坡緩，對(duì)于同一側(cè)的壩坡，水下部分常比水上部分緩，鋼筋混凝土面板堆石壩比土壩陡。 本設(shè)計(jì)中，上游坡率取 ；下游坡率為 ,下游每隔 30m 設(shè)置馬道。設(shè)置馬道有利于壩坡穩(wěn)定，防止壩面沖刷，便于觀測(cè)和檢修、設(shè)置排水設(shè)備，也可作為交通之用，考慮這些因素其寬度取為 。 壩體分區(qū)設(shè)計(jì) 混凝土面板堆石壩以堆石體為支承結(jié)構(gòu)，采用混凝土 面板作為壩的防滲體，并將其設(shè)置在堆石體上游面，它由防滲系統(tǒng)、墊層、過渡層、主堆石體、次堆石體等組成。 一、壩體材料分區(qū)原則 壩體中應(yīng)有暢通的排水通道且壩料之間應(yīng)滿足水力過渡的要求，各區(qū)壩料的透水性宜按水力過渡要求從上游向下游增加，下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制；壩軸線上游側(cè)壩料應(yīng)具有較大的變形模量且從上游到下游壩料變形模量可遞減，以保證蓄水后壩體變形協(xié)調(diào)，盡可能減小對(duì)面板變形的影響，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性；充分合理利用樞紐的開挖料，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。 二、壩體分區(qū)設(shè)計(jì) 根據(jù)分區(qū) 原則，壩體從上游向下游依次分為：混凝土面板 （ F） 、墊層區(qū)（ 2A）、過渡區(qū)（ 3A）、主堆石區(qū)（ 3BⅠ、 3BⅡ）、下游次堆石區(qū)（ 3C）及下游護(hù)坡（ 3D）。 三、壩體填料設(shè)計(jì) （ 1A）（細(xì)粉砂鋪蓋區(qū)） 面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求 100m 以上的高混凝土面板堆石壩，在面板下部的上游側(cè)設(shè)置上游鋪蓋區(qū)， 而本設(shè)計(jì)壩體高度為 73m 屬于中壩，因此不需設(shè)專門的上游鋪蓋區(qū)。 （ 2A） 墊層區(qū)位于混凝土面板的底部，主要為混凝土面板提供一個(gè)均勻的、穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，將作用于面板上的庫水壓力較均勻的傳遞 給下游的過渡區(qū)和堆石區(qū)，同時(shí)又緩和下游堆石體變形對(duì)面板的影響，改善面板應(yīng)力狀態(tài)，因此，墊層應(yīng)為高密實(shí)度而又具有一定塑性的堆石層。同時(shí)，墊層與面板直接接觸，墊層本身在水壓力作用下產(chǎn)生的變形對(duì)面板影響更大，故還應(yīng)具有盡可能大的變形模量；為使墊層具有一定程度的臨時(shí)面板作用，以擋汛期洪水，還需有低透水性。有時(shí)也作為壩體防滲的第二道防線，是最為重要的一個(gè)區(qū)。 墊層料由壩址上游 約 200m處 正開采的新鮮灰?guī)r巖料和碎石加工而成。設(shè)計(jì)要求最大粒徑為 80 mm，小于 5 mm 的顆粒含量為 40%50%，小于 mm 的顆粒 含量為 ＜ 10%，級(jí)配連續(xù)。設(shè)計(jì)干密度 g／cm3，孔隙率 1520%，滲透系數(shù) K=1104cm／ s，允許滲透坡降 J＞ 70。上下游水平寬度均為 3m，墊層施工的每層鋪筑厚度 ，用 10t 振動(dòng)碾壓 4遍以上。為了改善壩體與岸坡的連接，在壩基部位墊層向下游延伸 H（ H 為該處作用水頭）。