【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用正常蓄水位加正常運(yùn)用校核洪水位加非常運(yùn)用正常蓄水位加非常運(yùn)用壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，防浪墻的底部高程宜高于正常蓄水位（）,墻頂高出壩頂1m。，防浪墻墻高為4m。壩頂寬度應(yīng)根據(jù)運(yùn)行需要、壩頂設(shè)施布置和施工要求確定，壩頂寬度一般為5m~8m。當(dāng)壩頂有交通需要時(shí)，壩頂寬度應(yīng)滿足交通要求。順場灘水庫為中型水庫，參照工程經(jīng)驗(yàn)，壩頂鋪有厚度為30cm的碎石墊層，路面混凝土厚度為30cm。為了排除雨水，壩頂面向下游側(cè)傾斜，做成2%的坡度。壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，墻頂高出壩頂1m~。防浪墻與混凝土面板頂部的水平接縫高程，宜高于水庫正常蓄水位。防浪墻底部高程以上的壩體，應(yīng)用細(xì)堆石料填筑，并鋪設(shè)路面。防浪墻立墻上游的底板上，~。本工程設(shè)計(jì)采用L型防浪墻。防浪墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。壩頂細(xì)部構(gòu)造如圖51。圖51 壩頂結(jié)構(gòu)圖對于混凝土面板壩，當(dāng)筑壩材料為質(zhì)量良好的硬巖堆石料時(shí)，上、下游壩坡可采用1：~1:，當(dāng)用質(zhì)量良好的天然砂礫石料筑壩時(shí)，上、下游壩坡可采用1：~1：。軟巖堆石料筑壩和軟基上建壩，壩坡由穩(wěn)定計(jì)算確定。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：。上游為鋼筋混凝土面板，無需護(hù)坡，下游采用干砌石護(hù)坡，。 筑壩材料及壩體分區(qū)堆石體在自重、水壓等荷載的作用下，各部分的應(yīng)力和變形特性不同，對面板工作產(chǎn)生的影響也不同，各部分對材料性質(zhì)、級配、壓實(shí)度和施工工藝的要求也各不相同，因此應(yīng)根據(jù)料源及對壩料的強(qiáng)度、壓縮性、滲透性、施工方便和經(jīng)濟(jì)合理等要求對壩體進(jìn)行分區(qū)。一般，將壩體分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)及下游堆石區(qū)。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（軟巖除外），下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制。相鄰區(qū)下游壩料應(yīng)對其上游區(qū)有反濾保護(hù)作用，防止產(chǎn)生滲透變形和滲透破壞；②依據(jù)對面板的影響程度，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盡可能小，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性；③充分合理的利用近壩材料和樞紐的開挖石渣料，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。（1）鋪蓋區(qū)（1A區(qū)）、壓重區(qū)（1B區(qū)）設(shè)置1區(qū)的目的是用不透水料去覆蓋周邊縫及高程較低處的面板，當(dāng)面板出現(xiàn)裂縫和板間縫、周邊縫張開時(shí)，防滲土料將隨水流進(jìn)入縫中，并受面板下墊層料的反濾作用而淤堵裂縫使其自愈而恢復(fù)防滲性能。然后于其上再覆蓋任意料，以防防滲土料失穩(wěn)。參見已建工程，在本工程建坡度為1：:2的石渣壓重區(qū)。(2) 墊層區(qū)（2A區(qū)）設(shè)置墊層區(qū)的目的是為混凝土面板提供一個(gè)均勻穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)從面板至過渡區(qū)和堆石區(qū)間的均衡過渡，適應(yīng)壩體的變形而不出現(xiàn)裂縫。要求墊層料具有良好的顆粒級配、母巖本身強(qiáng)度較高、破碎率低、壓實(shí)性能好、壓實(shí)后變形模量和抗剪強(qiáng)度較高。同時(shí)，墊層料應(yīng)為半透水料，滲透系數(shù)應(yīng)控制在103~104cm/s范圍內(nèi)，以期在面板出現(xiàn)裂縫時(shí)，墊層區(qū)能起到第二道防線的作用。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。當(dāng)用汽車直接卸料、推土機(jī)平料的機(jī)械化施工時(shí)，墊層區(qū)的水平寬度不宜小于3m。，采用石英砂巖人工開采加工砂料。最大材料顆粒直徑取60到80mm，小于50mm的顆粒含量取30%到50%，小于75mm的顆粒含量去5%到8%。104m/s。為了防止周邊縫張開而導(dǎo)致漏水，在趾板周邊縫的下側(cè)，設(shè)置特殊墊層區(qū)（2B區(qū)），用粒徑小于40mm的細(xì)墊層料填筑，以易于邊角處填筑密實(shí)，減少周邊縫的相對變形。（3）過渡區(qū)（3A區(qū)）該區(qū)位于墊層區(qū)與主堆石區(qū)之間，其變形特點(diǎn)和強(qiáng)度介于墊層與主堆石之間，作用是保護(hù)墊層區(qū)的滲透穩(wěn)定，即使面板開裂漏水，也不會(huì)因高壓水流作用將墊層料帶走。該區(qū)材料，應(yīng)是新鮮、堅(jiān)硬、級配良好的石渣，其粒徑級配應(yīng)滿足墊層區(qū)與主堆石區(qū)的過渡要求，符合反濾原則，一般不必采用破碎加工，常以主堆石料剔除較大粒徑后直接填筑。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。，最大顆粒直徑取200mm到300mm之間，采用專門開采的人工加工細(xì)堆石料。（4）主堆石壩區(qū)（3B區(qū)）主堆石區(qū)是面板壩的主體，是承受水荷載及其他荷載的主要支撐體。設(shè)計(jì)要求主堆石體壩料應(yīng)具有低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度、透水性和耐久性。堆石壩的力學(xué)性質(zhì)在很大程度上取決于壩料的級配，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)。壩料級配設(shè)計(jì)中，目前多數(shù)是根據(jù)巖性相近的工程資料進(jìn)行類比確定。本工程選擇級配為小于5mm的顆粒含量小于20%，%。 （5）次堆石壩區(qū)（3C區(qū)）該區(qū)承受的水荷載很小，其壓縮性對面板變形影響較小，因此可以采用強(qiáng)度較低的石料如軟巖筑壩。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。主、次堆石區(qū)分界線：以壩軸線高程462m點(diǎn)為起點(diǎn)，以1：。（6）下游排水棱體為了大壩排水通暢和下游壩坡穩(wěn)定，用于排水，頂部寬度為6m，上游坡度為1:，下游坡度為1：1。對于面板壩，面板是防滲的主體，對其質(zhì)量有較高的要求，應(yīng)具有良好的防滲性能，足夠的耐久性，足夠的強(qiáng)度和防裂性能。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。在達(dá)到上述要求的前提下，應(yīng)盡量選用較薄的面板，它不僅柔性好，而且還能節(jié)約材料，降低造價(jià)。規(guī)范規(guī)定：~。結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)。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。這些應(yīng)力有可能導(dǎo)致產(chǎn)生極其有害的裂縫發(fā)生。為了保證混凝土面板的整體性和滿足防滲要求，通常采取的措施有：① 提高壩體和壩基的密實(shí)性，減少在荷載作用下的變形；② 提高面板混凝土的均勻性，保證其具有較高的延展性和軸心抗拉強(qiáng)度，并在可能出現(xiàn)裂縫的部位布設(shè)鋼筋；③ 降低墊層對面板的基礎(chǔ)約束應(yīng)力；④ 根據(jù)壩體和壩基可能產(chǎn)生變形的情況，對面板及其周邊進(jìn)行合理分縫，以增加面板整體柔性，并在縫中設(shè)立止水設(shè)施，防止?jié)B漏，顯然，分縫的目的是為了消除有害裂縫的發(fā)生，在人為的縫中有設(shè)防的條件下，保證面板在壩體變形、溫度及其他因素作用時(shí)具有整體性，滿足工作要求，有時(shí)接縫有時(shí)根據(jù)施工條件來布置的。按照接縫在面板中的位置和作用，可以分為：（1） 周邊縫它是趾板與面板間的接縫，由于面板與趾板分別位于碾壓堆石體和基巖上，即兩種變形模量截然不同的地基上，在水荷載作用下，其變形性質(zhì)不會(huì)相同，并使面板與趾板間產(chǎn)生明顯的相對位移。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。從防滲的角度看，這是面板壩最薄弱環(huán)節(jié)。在張開、沉降、剪切三個(gè)方向都有變形發(fā)生。根據(jù)規(guī)定，50100m高度的壩設(shè)兩道止水才可滿足大壩運(yùn)行的要求。，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。（2）垂直伸縮縫這種縫從壩頂沿壩坡一直延伸到周邊縫，方向與壩軸線垂直，便之垂直于周邊縫。由于壩體產(chǎn)生位移的影響，位于面板中部的垂直縫將收到擠壓，這種縫稱為B縫。靠近兩岸坡附近的垂直縫，則由于所有面板都向面板中部產(chǎn)生位移而受到拉伸，這種縫被稱為A縫。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。面板混凝土應(yīng)具有較高的耐久性、抗?jié)B性、抗裂性及施工和易性。面板混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25，抗?jié)B等級不應(yīng)低于W8，抗凍等級應(yīng)根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5082—1998）的規(guī)定確定。面板宜采用單層雙向鋼筋。鋼筋宜布置于面板截面中部，%~%，水平向配筋率可低于豎向配筋率。經(jīng)論證，面板局部可采用雙層配筋。本工程設(shè)計(jì)使用強(qiáng)度等級為C30的混凝土，抗?jié)B等級為W10，面板采用單層雙向鋼筋，配筋率由結(jié)構(gòu)計(jì)算確定趾板是布置在防滲面板的周邊、坐落在河床及兩岸基巖上的混凝土結(jié)構(gòu)。趾板與面板共同作用，形成壩基以上的防滲體，同時(shí)趾板與經(jīng)過固結(jié)灌漿、帷幕灌漿處理后的穩(wěn)定基巖連成整體，封閉地面以下的滲流通道，從而形成一個(gè)完整的防滲體系。趾板還是面板的底座，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。 趾板的布置趾板布置方式有三種方案：趾板等高線垂直于趾板基準(zhǔn)線，即平趾板方案；趾板面等高線垂直壩軸線的斜趾板方案；趾板面等高線適應(yīng)開挖以后的巖面的斜趾板方案。平趾板是應(yīng)用得最廣的一種方案，其優(yōu)點(diǎn)：① 便于趾板的施工，便于交通及鉆孔、灌漿作業(yè)；② 提供排水通道，避免造成暴雨沖刷填筑體；③ 趾板上游端基巖風(fēng)化較淺，地質(zhì)條件較好；④ 趾板可以用滑模施工。本工程選擇平趾板布置方案。 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。 巖石地基容許水力梯度巖石風(fēng)化程度容許水力梯度巖石風(fēng)化程度容許水力梯度新鮮、微風(fēng)化≥20強(qiáng)風(fēng)化5～10弱風(fēng)化10～20全風(fēng)化3～5經(jīng)過計(jì)算得趾板寬度為5m。巖基上趾板厚度可小于與其連接的面板厚度。趾板示意圖如下圖52圖52 趾板示意圖 趾板分縫及配筋趾板結(jié)構(gòu)早期為分段式，后來發(fā)展為連續(xù)式，現(xiàn)在連續(xù)式趾板已成為一種新的趨勢。連續(xù)式趾板允許溫度裂縫的出現(xiàn)，但按限制裂縫開展寬度的要求配筋，以保證趾板的耐久性。連續(xù)趾板的施工縫按冷縫處理，不設(shè)止水，鋼筋通過。趾板僅需要配置溫度筋和灌漿蓋板的鋼筋，采用單層鋼筋，%，保護(hù)層厚度采用10cm，止水附近局部增加構(gòu)造鋼筋。趾板的錨筋采用砂漿錨桿，先灌漿再插入鋼筋，選取φ25普通螺旋鋼筋，間距1m。根據(jù)地形條件，設(shè)置岸邊開敞式溢洪道。溢洪道有引水渠，控制段，泄槽，出口消能段組成。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。從壩區(qū)地形圖可知，右岸壩肩高程約為460~470m之間有一寬約為70m的平緩地段，河流在壩軸線下游約為300m處向右岸拐彎，此處河道幾乎與壩軸線平行。引水渠的作用是將水流平順、均勻、對稱地引向控制段。引水渠布置時(shí)，應(yīng)盡量短而直，其軸線方向宜進(jìn)水順暢。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。引水渠的進(jìn)口布置，應(yīng)根據(jù)不同的地形，采用不同的體形，使水流平順入渠，體形宜簡單。當(dāng)進(jìn)口布置在埡口面臨水庫時(shí)，一般布置成對稱或基本對稱的喇叭口形式。結(jié)合地形條件，本設(shè)計(jì)的進(jìn)水渠布置成由不同半徑的圓弧曲線組成的近似喇叭口形式，軸線的轉(zhuǎn)彎半徑為約為280m，滿足大于4倍渠底寬度的要求?？刂蒲咔盀?0長的直線段，滿足大于2倍堰上水頭（）的要求。進(jìn)水渠底高程為450m，底板為平底。該地區(qū)巖性較好，故進(jìn)水渠不襯砌?？刂贫问强刂埔绾榈佬沽康年P(guān)鍵部位，從水力特征來分，控制段分為渠式和堰式兩種。本設(shè)計(jì)選擇堰式的控制段，溢流堰多采用寬頂堰和實(shí)用堰兩種。寬頂堰的結(jié)構(gòu)及施工簡單，但流量系數(shù)較實(shí)用堰小，在埡口地面高程稍高于正常蓄水位、地面較平緩、泄流量小的工程中使用較廣泛；實(shí)用堰的流量系數(shù)較大，故在相同泄量下，其前緣長度比寬頂堰短，在實(shí)際工程中采用較多。實(shí)用堰的結(jié)構(gòu)及施工比寬頂堰復(fù)雜。當(dāng)埡口狹窄、沿水流方向的山體或埡口比較單薄、地面高程較低、兩旁山脊較高時(shí)多采用實(shí)用堰，以減少工程量。實(shí)用堰的流量系數(shù)基本上由堰頂形式?jīng)Q定。根據(jù)不同堰型在不同堰高下流量系數(shù)的比較，以WES冪曲線實(shí)用堰的流量系數(shù)最大，故實(shí)用堰堰頂下游堰面宜優(yōu)先采用WES冪曲線實(shí)用堰。按照相對堰高P1/Hd對流量系數(shù)是否發(fā)生影響，實(shí)用堰又分為高堰與低堰兩種。一般認(rèn)為，上游堰高P1≥（Hd為定型設(shè)計(jì)水頭），相對堰高對流量系數(shù)不產(chǎn)生影響。對WES低堰，其流量系數(shù)隨上游相對堰高P1/Hd的減少而減小，當(dāng)P1/Hd＜~，m值明顯降低，故上游堰高一般應(yīng)滿足P1≥。通過調(diào)洪演算，堰上定型設(shè)計(jì)水頭Hd＝(～)Hmax，堰上最大水頭Hmax＝－303＝，取堰上定型設(shè)計(jì)水頭＝9m。根據(jù)規(guī)范及工程經(jīng)驗(yàn)，堰頂上游采用三圓弧曲線，下游為冪曲線。冪曲線方程為：，故可得冪曲線方程為：y= 。： 溢流堰面曲線坐標(biāo)結(jié)果x13579111314y 直線段與堰面曲線的切點(diǎn)計(jì)算得（Xc=，Yc=），反弧段半徑確定為R=。（1）臨界坡度和臨界水深的確定泄槽落差大、縱坡陡，槽內(nèi)水流為高速流態(tài)，而高速水流對邊界條件的影響特別敏感，布置泄槽時(shí)必須注意轉(zhuǎn)彎、寬度變化以及縱坡變化等問題，使之適應(yīng)高速水流的特點(diǎn)。泄槽的縱坡主要根據(jù)自然條件及水力條件確定，通常應(yīng)大于水流的臨界坡?？v坡應(yīng)盡量采用均一的一次坡。如泄槽較長、地形地質(zhì)條件復(fù)雜，必須分段設(shè)置不同坡度時(shí)，分段也不宜過多，而且宜采用先緩后陡的坡度，在變坡處用拋物線連接。本工程所在地形較平緩，所以采用均一的一次坡，且盡量采用直線、等寬、對稱布置，以使水流順暢，保證工程安全。泄槽采用矩形斷面，其臨界水深和臨界底坡可按下列公式計(jì)算：，，，式中：hk——臨界水深，m；Q——槽內(nèi)泄量，m3/s；q——單寬流量， m3/（sm）；——臨界坡降；B——泄槽首段寬度，m； g——重力加速度，m/s2；——相應(yīng)臨界水深的水面寬，m； 、——臨界水深時(shí)對應(yīng)的過水?dāng)嗝娣e（m2）、濕周（m）、水力半徑（m）、謝才系數(shù)。校核情況的單寬流量q=54m3/s，設(shè)計(jì)情況的單寬流量q=39m3/s。故只考慮校核情況下的計(jì)算。，縱坡坡降一般大于臨界坡降。根