【文章內(nèi)容簡介】 高； R—最大波浪在壩坡上的爬高，按h1%算； A—安全超高，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2742001），本壩按照正常使用情況下的三級(jí)壩取：安全超高A=L型防浪墻頂高程=max （411）計(jì)算結(jié)果 正常蓄水位+正常運(yùn)用情況：H頂=H正常+y正常=+=設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用情況：H頂=H設(shè)計(jì)+y設(shè)計(jì)=+=校核洪水位+非常運(yùn)用情況： H頂=H校核+y校核=+=，考慮施工方便和施工的精度，選取L型擋墻頂高程為281m。根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL22898）要求，防浪墻頂要高出壩頂1~，,。第5章 主要建筑物型式選擇及樞紐布置 樞紐等別及組成建筑物級(jí)別由上一章經(jīng)過調(diào)洪演算得，水電站裝機(jī)容量為6400kW,根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL2522000》，本工程等別為三級(jí)，工程規(guī)模為中等。主要建筑物級(jí)別：3級(jí)；次要建筑物級(jí)別：4級(jí)；臨時(shí)建筑物級(jí)別：5級(jí)。 壩型選擇 壩型選擇是壩工設(shè)計(jì)中首先要解決的一個(gè)重要問題，因?yàn)樗P(guān)系到整個(gè)樞紐的工程量、投資和工期。壩高、筑壩材料、地形、地質(zhì)、氣候、施工和運(yùn)行條件等都是影響壩型選擇的主要因素。 定性分析a. 各種常見壩型比較水利樞紐中的擋水建筑物攔河壩常見的主要型式有：重力壩、拱壩、支墩壩、土石壩及新型壩型如碾壓混凝土壩、面板堆石壩等。下面根據(jù)本工程的地形、地質(zhì)條件和材料儲(chǔ)備情況對(duì)以上壩型進(jìn)行比較，選擇適合的壩型。（1）重力壩重力壩在我國的應(yīng)用十分廣泛。重力壩工作原理：一是依靠自重在壩基面上產(chǎn)生摩阻力來抵抗水平水壓力以達(dá)到穩(wěn)定要求；二是利用壩體自重在水平面上產(chǎn)生壓應(yīng)力來抵消由于水壓所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。重力壩的主要特點(diǎn)：1)抗沖刷能力強(qiáng)；2)結(jié)構(gòu)簡單；3)對(duì)地形地質(zhì)條件適應(yīng)性能好；4)壩體與地基的接觸面積大，受揚(yáng)壓力影響大；5)重力壩的剖面尺寸較大；6)壩體體積大，水泥用量多，混凝土水化熱高，散熱條件差。重力壩對(duì)壩址處地基的要求：具有足夠的強(qiáng)度，以承受壩體的壓力；具有足夠的整體性和均勻性，以滿足壩基抗滑穩(wěn)定和減少不均勻沉陷的要求；具有足夠的抗?jié)B性，以滿足壩基滲透穩(wěn)定和減少滲漏的要求；具有足夠的耐久性，以防止在水的長期作用下基巖性質(zhì)發(fā)生惡化。但對(duì)于本工程，地質(zhì)條件差，地基承載能力較低，且弱風(fēng)化巖與混凝土之間的摩擦系數(shù)f=～,為達(dá)到穩(wěn)定要求必然增加斷面面積，增加工程量，而且，用來拌和混凝土的砂礫石料只有在離壩址10～15km處才有料場，這樣會(huì)大大增加工程造價(jià)，不合理，故不宜選用重力壩。（2）拱壩拱壩是在平面上呈凸向上游的擋水建筑物，借助拱的作用將上游水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。拱壩的工作原理：一是依靠拱的作用，將荷載傳給拱座；二是依靠懸臂梁的作用將荷載傳給基巖。其主要特點(diǎn)：1)受力條件好，河谷形狀深窄較好；2)壩體積小，主要依靠拱作用維持穩(wěn)定，自重作用影響不大；3)超載能力強(qiáng)，安全度高；4)抗震性能好；5)施工技術(shù)要求高，地基處理要求嚴(yán)格。根據(jù)拱壩的特點(diǎn)，要求建造于狹窄河谷上；對(duì)地質(zhì)較理想的條件是巖石盡量密致，質(zhì)地均勻，有足夠的強(qiáng)度、不透水性和耐久性；兩岸拱座基巖堅(jiān)固而完整，邊坡穩(wěn)定，沒有大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層。而本工程地形河谷較寬，特別是地質(zhì)條件較差：斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎，強(qiáng)度低，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，相對(duì)不透水層埋藏較深，透水層屬中等—嚴(yán)重透水層，若建造拱壩，則開挖量必然巨大，且大壩的安全性不高，故不宜建拱壩。（3）支墩壩支墩壩是由一系列支墩和其支承的上游擋水蓋板所組成，庫水壓力泥沙壓力等由蓋板傳給支墩，再由支墩傳給地基。支墩壩結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且對(duì)地質(zhì)條件和拱壩一樣高，故對(duì)本工程，不宜采用支墩壩的型式。（4）土石壩通過以上幾種壩型分析，并結(jié)合本工程壩址附近具有儲(chǔ)量豐富且質(zhì)量較好的堆石料的情況，建議采用土石壩（又稱為當(dāng)?shù)夭牧蠅危┑男褪?。土石壩的?yōu)點(diǎn)：1) 筑壩材料就地取材，節(jié)省大量鋼材、水泥、木材等建筑材料。2) 適應(yīng)地形變形能力強(qiáng)。土石壩的結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地基變形的良好條件，對(duì)地基的要求比混凝土壩的低；3) 施工方法選擇靈活性大。能適應(yīng)不同的施工方法，且工序簡單、施工速度快，質(zhì)量容易保證。4) 結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，運(yùn)行管理方便，工作可靠，便于維修加高。不足之處：1) 壩頂不能溢流，常需另開溢洪道；2) 施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，因而相應(yīng)也增加了工程造價(jià)；3) 壩體斷面大，土料填筑的質(zhì)量易受氣候影響。b. 土石壩各壩型比較我國幅員遼闊，各種自然條件、土料特性等千差萬別，需要根據(jù)具體情況，發(fā)展和選擇適宜形式的土石壩。在壩型選擇中，不應(yīng)拘泥于現(xiàn)存觀點(diǎn)。筑壩技術(shù)在不斷進(jìn)步，新的施工機(jī)械也在不斷出現(xiàn)，以前看來似乎沒有什么前途的面板堆石壩，由于應(yīng)用大型振動(dòng)碾提高壓實(shí)效果，今日已發(fā)展成為具有強(qiáng)大生命力的壩型。土石壩設(shè)計(jì)中的許多問題，不少是偏經(jīng)驗(yàn)性的，在很大程度上需要依靠分析和判斷。應(yīng)用瀝青混凝土作防滲體的土石壩，采用土工薄膜防滲的土石壩以及定向爆破堆石壩等，在各種條件下都有一定的應(yīng)用和發(fā)展前景。（1）均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體的心墻壩和斜墻壩均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體的心墻壩和斜墻壩可以適應(yīng)任意的地形、地質(zhì)條件；對(duì)筑壩土料的要求逐漸放寬；既可采用先進(jìn)的施工機(jī)械進(jìn)行建造，在條件不具備時(shí)，也可采用比較簡單的施工機(jī)械修筑，因而對(duì)我國的中小型工程是值得優(yōu)先考慮的壩型。均質(zhì)壩壩體材料單一，施工方便，當(dāng)壩址附近有數(shù)量足夠的適宜土料時(shí)可以選用。這種壩所用的土料的滲透系數(shù)較小，施工期壩體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，影響土料的抗剪強(qiáng)度，所以，壩坡較緩，工程量大。一般適用于中、低高度的壩，但近年來也有向高壩發(fā)展的趨勢，特別是在具有較大內(nèi)摩擦角的含粘性的砂質(zhì)和礫質(zhì)土的情況下，由于在壩的中部設(shè)置豎向和水平排水，可以大大降低壩體內(nèi)的浸潤線，并減少孔隙水壓力。心墻壩和斜墻壩的土質(zhì)心墻和斜墻便于與壩基內(nèi)的垂直和水平防滲體系相連接，心墻和斜墻壩可以在深厚的覆蓋層上修建。這種壩型不僅適宜于建低壩，也適宜于建高壩。斜墻壩的壩殼可以超前于防滲體提前進(jìn)行填筑，而且不受氣候條件限制，也不依賴于地基灌漿施工的進(jìn)度，施工干擾小。但斜墻壩由于抗剪強(qiáng)度較低的防滲體位于上游面，故上游壩坡較緩，壩的工程量較大。斜墻對(duì)壩體的沉降變形也較為敏感，與陡峻河岸的連接較困難，故高壩中斜墻壩所占的比例較心墻壩為小。高度超過100m的斜墻壩，絕大多數(shù)采用內(nèi)斜墻，即斜墻坡度變陡，斜墻上游還填筑一部分壩殼。目前世界上已建的高200～300m級(jí)的土石壩幾乎都是心墻壩。碾壓技術(shù)的進(jìn)步和采用礫石土作為防滲體為建造高心墻壩創(chuàng)造了條件。心墻的坡度超過1:，會(huì)影響壩坡的穩(wěn)定，需將壩坡放緩。近年的發(fā)展趨勢是采用薄心墻，這樣有利于降低孔隙水應(yīng)力。心墻土料的壓縮性較壩殼料高，易產(chǎn)生拱效應(yīng)，對(duì)防止水力劈裂不利，對(duì)壩的安全有影響。為此，很多高壩都采用斜心墻，其上游坡設(shè)計(jì)成1:～1:，以利于克服拱效應(yīng)和兩側(cè)壩殼平起上升，但是其施工干擾大，受氣候條件的影響也大，這是弱點(diǎn)。高的心墻壩和斜墻壩多做成分區(qū)壩或多種土質(zhì)壩，從防滲體到壩殼料，顆粒由細(xì)到粗逐步過渡，這對(duì)于充分利用土石料，增加壩的穩(wěn)定性和抗震能力都是有利的。但是就本工程而言，壩址附近粘土很少。壩址上下游有一定的粘土分布，但都是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民耕地，要利用這些粘土，則必須把當(dāng)?shù)剞r(nóng)民遷移，增加工程中移民費(fèi)用，在經(jīng)濟(jì)比較中不合算，故也不采用均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體的心墻壩和斜墻壩型式。（2）堆石壩堆石壩屬于土石壩的一種，是以石料為主要填筑材料的擋水建筑物，壩體由堆石體、防滲體和過渡層三部分組成，與前述土壩相比具有剖面小、造價(jià)低、施工速度快、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，且本工程壩址附近廣泛分布有巖性較堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高，質(zhì)量較好，儲(chǔ)量豐富的堆石料，因此可優(yōu)先考慮選擇建造堆石壩方案。堆石壩的壩型可按防滲材料、防滲體位置、堆石施工方法以及壩頂是否過水進(jìn)行劃分：1) 按防滲體材料分類：堆石壩防滲材料最常見的是土料、瀝青混凝土、鋼筋混凝土及新興的復(fù)合土工膜；2) 按防滲體位置分類：心墻堆石壩，斜墻堆石壩，斜心墻堆石壩，混凝土（或復(fù)合土工膜防滲）面板堆石壩；3) 按堆石施工方法分類：有堆石、砌石、定向爆破等；4) 按壩體是否過水分類：絕大多數(shù)堆石壩是不過水的，中小型工程偶也設(shè)計(jì)建筑溢流堆石壩。下面就幾種堆石壩壩型進(jìn)行定性分析。1) 復(fù)合土工膜防滲堆石壩 在上述幾種壩型中，新型面板堆石壩得到了迅速發(fā)展，在工程中得到廣泛運(yùn)用，之所以能如此迅速發(fā)展，與下述優(yōu)點(diǎn)密切有關(guān)：① 可以充分利用當(dāng)?shù)夭牧现?，大量?jié)省三材和投資；② 面板設(shè)于堆石體上游面，整個(gè)壩體都是受力結(jié)構(gòu)，水壓力在上游面的鉛直分力有助于壩的穩(wěn)定，壩體工程量是土石壩中最小的；③ 振動(dòng)碾壓導(dǎo)致的高密實(shí)度堆石體變形小，面板抗裂防滲有了保證，壩的運(yùn)行安全度也被認(rèn)為是很高的，而且經(jīng)論證，即使面板少許漏水，也不會(huì)危及堆石體的穩(wěn)定和壩的安全；④ 面板兼起護(hù)坡防滲作用，經(jīng)濟(jì)合理；⑤ 運(yùn)行安全，維修方便，面板在上游面，便于檢查維修，即使水庫不能放空也便于潛水檢修；⑥ 壩體結(jié)構(gòu)簡單，壩體填筑沒有粘性土填方，施工干擾小，便于機(jī)械化施工作業(yè)，氣候影響也小，基本可全年施工，加快施工進(jìn)度。設(shè)計(jì)建造這種壩時(shí)自然也應(yīng)注意她仍存在的弱點(diǎn)：其一是面板對(duì)基礎(chǔ)沉陷很敏感，故要重視壩基缺陷的處理；其二是面板抗漂浮物沖擊、抗嚴(yán)寒冰凍及抗環(huán)境水侵蝕作用方面性能稍差?；炷撩姘鍓嗡哂械倪@些突出優(yōu)點(diǎn)：工程量較小，施工方便，攔洪渡汛簡單，對(duì)于在我國水利資源豐富的西南、西北高山峽谷區(qū)的河流上建壩更有重要意義。在具備大型振動(dòng)碾等設(shè)備的條件下，是很有競爭力的壩型。壩殼材料既可用堆石，也可用砂礫石料?？傊?，這一新型壩優(yōu)點(diǎn)很突出，值得大力推廣應(yīng)用，但仍注意精心設(shè)計(jì)，精心施工。2) 其他形式堆石壩在其他形式堆石壩中，有一定應(yīng)用前景的有：以瀝青混凝土作為防滲體的堆石壩、定向爆破堆石壩以及土工薄膜防滲的土石壩。瀝青混凝土斜墻壩具有與混凝土面板相同的特點(diǎn)，又可稱為瀝青混凝土面板壩。已建的以瀝青混凝土作為防滲體的堆石壩中，面板壩的數(shù)量居多。定向爆破筑壩是在地形、地質(zhì)條件適當(dāng)?shù)暮庸鹊囊话痘騼砂恫贾谜ㄋ幨?。使爆破產(chǎn)生的巖快大部分拋擲到預(yù)定的位置堆積成壩，攔截河道。采用這種方法筑壩，一次爆破可得石方數(shù)萬、數(shù)十萬甚至上百萬立方米，爆破拋射出的石塊下落時(shí)以高速填入堆石體，緊密度較大，孔隙率可在28%以下，從而可節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力。但爆破對(duì)山體的破壞作用較大，使巖體內(nèi)的裂縫加寬，有時(shí)可形成繞壩滲流通道，并可使隧洞、溢洪道周圍的地質(zhì)條件以及岸坡的穩(wěn)定條件惡化。此外，爆破后填平補(bǔ)齊、整修清理的工作量仍然很大，壩基處理與防滲體施工均有一定困難。因此，這種壩型主要適用于山高、坡陡、窄河谷以及地質(zhì)條件良好的中、小型工程。土工薄膜防滲的土石壩土工膜的施工比鋼筋混凝土面板價(jià)格便宜，施工更加快捷方便，同時(shí)克服了面板對(duì)基礎(chǔ)沉陷很敏感的缺點(diǎn)，但是土工膜受一定的氣候條件限制，氣溫過低就不能發(fā)揮作用。就本工程而言，氣溫適中，不存在該問題。 定量分析以下選用兩個(gè)最合理的方案進(jìn)行優(yōu)選：方案一：鋼筋混凝土面板堆石壩；方案二：復(fù)合土工膜防滲面板堆石壩。從三方面對(duì)上述兩方案進(jìn)行具體比較：（1） 從樞紐布置方面來看，因?yàn)槎紝俣咽瘔?，只是防滲體有所不同，故在樞紐布置中，兩方案并無差異；（2） 從施工角度來看，兩方案堆石體部分無差別，相比較而言，鋼筋混凝土面板堆石壩的面板比復(fù)合土工膜的工作量大。就防滲體而言，復(fù)合土工膜施工比較方便快捷，且沒有分縫要求，另外也無止水要求；而鋼筋混凝土面板需要考慮配筋，分縫和設(shè)止水的要求。由上可知，雖然復(fù)合土工膜方案造價(jià)遠(yuǎn)小于鋼筋混凝土面板方案，但由于工程實(shí)際狀況復(fù)雜，仍需使用鋼筋混凝土面板，最后B江水利樞紐工程采用混凝土面板堆石壩。 泄水建筑物型式選擇 本工程選用的泄水建筑物為布置在河岸處的正槽溢洪道。，溢流孔凈寬10m，～,故最終選擇閘門寬為10m，高為4m，平板閘門。水電站建筑物包括廠房、變壓器廠、高壓開關(guān)站、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道等。本工程采用引水式發(fā)電，引水隧洞布置在右岸山體中，最大引用流量為5m3/s，廠房位于段莘江灣湖山村左岸下游340m處，地面式，,，主廠房內(nèi)安裝二臺(tái)HL110WJ76，配SFWJ30006/1480的水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組安裝高程為103m，多年平均發(fā)電量為1700104kwh，保證出力1461kw。開關(guān)站位于廠房的左上側(cè)?！咽瘔味咽瘔屋S線按直線布置，壩軸線布置于河床較窄處，以盡量減少工程量，降低工程造價(jià)，縮短工期。由本工程壩址地形圖以及所給地貌特征可以看出，右岸有一低矮埡口，頂高程約為276m，直接填筑石料會(huì)有很大的工程量，且該處未見滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，自然邊坡穩(wěn)定，故考慮在右岸低矮埡口處設(shè)混凝土擋墻作為副壩擋水。——正槽溢洪道溢洪道為河川水利樞紐中必備的泄水建筑物，用以排泄水庫不能容納的多余洪水量，保證樞紐擋水建筑物及其它有關(guān)建筑物的安全運(yùn)行。本工程采用正槽溢洪道，因?yàn)樵撔问浇Y(jié)構(gòu)簡單，施工方便，可以減少開挖以及堆石料的填筑量，溢洪道與堆石壩體緊密連接，布置于左岸，雖然右岸有天然埡口，本是布置溢洪道的有利條件，但是埡口下游地形太陡，且有村莊和耕地，若開挖溢洪道會(huì)增加移民，所以綜合比較把溢洪道布置于左岸。溢洪道與壩體以混凝土擋墻隔開，既能導(dǎo)流，又能防滲。引水式水電站，裝機(jī)6400kw,設(shè)計(jì)水頭174m。引水隧洞布置于右岸山體中；電站廠房布置于段莘江灣湖山村左岸下游340m處，地面式；開關(guān)站位于廠房左上側(cè)。第6章 第一主要建筑物設(shè)計(jì) 大壩輪廓尺寸及防浪墻設(shè)計(jì) L型擋墻頂高程及壩頂高程、寬度：L型擋墻頂高程281m。由堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范，壩頂寬度應(yīng)由運(yùn)行、布置壩頂設(shè)施和施工的要求來確定。壩頂寬度一般為5～10m,根據(jù)交通要求及施工條件、防汛搶險(xiǎn)的需要等綜合要求，最終壩頂寬度取5m。 壩體分區(qū)為充分利用石場及施工現(xiàn)場的開挖料，應(yīng)根據(jù)堆石體在壩內(nèi)不同部位的不同作用，對(duì)壩體進(jìn)行合理的分區(qū)。一般情況，應(yīng)對(duì)堆石體各部分分別提出材料