【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 砂礫石適于作為水閘的地基。盡量避開淤沙質(zhì)土和粉、細(xì)砂地基，必要時(shí)，應(yīng)采取妥善的處理措施。建閘后，過閘水流的形態(tài)是選擇閘址是需要考慮的重要因素。要求做到：過閘水流平順，流量分布均勻，不出現(xiàn)偏流和危害性沖刷和淤積。攔河閘宜選在河床穩(wěn)定、水流順直的河段上，閘的上、下游應(yīng)有一定長(zhǎng)度的平直段。在以攔河閘為主，兼有取水和通航要求的水利樞紐中，攔河閘可選在穩(wěn)定的的彎曲河段上，將進(jìn)水閘和船閘分別設(shè)在凹岸和凸岸。無壩取水的進(jìn)水閘應(yīng)選在彎曲河段的凹岸頂點(diǎn)或稍偏下游，引水方向與河道主流方向間的夾角，最好在30度以內(nèi)。分洪閘一般設(shè)在彎曲河段的凹段或順直河道的深槽一側(cè)。沖沙閘大多布置在攔河閘與進(jìn)水閘之間、緊靠攔河閘最深的部位，有時(shí)也建在引水渠內(nèi)的進(jìn)水閘旁。在河道上建造攔河閘，為解決施工導(dǎo)流問題，常將閘址選在彎曲河道的凸岸，利用原河道導(dǎo)流，裁彎取直，新開上、下游引水和泄水渠。新開渠道既要盡量縮短其長(zhǎng)度，又要使其進(jìn)、出口與原河道平順銜接。壩址選擇與河谷形狀、工程地質(zhì)條件、施工條件、樞紐布置要求等因素有關(guān)，在滿足樞紐布置和施工導(dǎo)流要求的前提下，壩軸線應(yīng)盡可能短，以節(jié)省工程量。從地質(zhì)條件來看，壩址處要求地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，基巖堅(jiān)硬、完整、質(zhì)地均勻、透水性小、耐風(fēng)化，兩岸巖性差異不大，山坡穩(wěn)定，無較大的斷層破碎帶。從施工條件來看，壩址附近要有足夠數(shù)量的建筑材料；下游要有較大的平坦地區(qū)，便于施工場(chǎng)地的布置；具有必要的對(duì)內(nèi)、對(duì)外的交通條件；要考慮施工機(jī)械化的程度和施工技術(shù)水平等。從樞紐布置要求來看，要能滿足水利樞紐布置的要求，合理地布置大壩、泄水溢洪設(shè)備、水電站廠房、過壩設(shè)備以及通航建筑物等。對(duì)于壩型，基本資料中設(shè)計(jì)要求已經(jīng)給定為閘壩全閘方案。因此，在布置完必要的泄水長(zhǎng)度建閘外（校核洪水位期間），其余閘軸線采用重力壩。根據(jù)設(shè)計(jì)基本資料《表4閘軸線工程地質(zhì)條件比較表》選Ⅲ’上 閘軸線，具體詳細(xì)對(duì)比參見第二章第四節(jié)。第二節(jié) 首部樞紐1 總論 首部樞紐布置本電站為具有日調(diào)節(jié)水庫(kù)的引水式電站。首部樞紐有沖沙閘，泄洪閘，引水遂洞閘前進(jìn)水口等組成。攔河閘（沖沙閘和泄洪閘）雍水高14m，在閘前形成庫(kù)容為36萬的水庫(kù)。熊貓河為山區(qū)河流，坡陡流急，汛期河水挾沙量大，且推移質(zhì)多（參見設(shè)計(jì)資料綜合說明）。由于水庫(kù)庫(kù)容小和電站采用高水頭機(jī)組，（，單機(jī)額定流量為15），因此，首部樞紐對(duì)于水庫(kù)放淤和引水防沙有突出要求。為了防止淤積，水庫(kù)采用如下的運(yùn)行方式：非汛期按日調(diào)節(jié)運(yùn)行，汛期，河道天然來水量大于電站引用流量，電站不進(jìn)行日調(diào)節(jié)時(shí)，則將水庫(kù)水位經(jīng)常維持在最低水位（汛期限制運(yùn)行水位），盡量避免閘前水位雍高，發(fā)電多余水量開閘排走。在選定攔河閘閘孔數(shù)目，閘孔尺寸和閘底板高程時(shí)，以盡量是泄洪流態(tài)接近河道天然流態(tài)為原則。為了引水防沙，攔河閘閘址選在Ⅲ’上 閘軸線附近河道彎道末端，是右岸的閘前進(jìn)水口處于河道凹岸末端，利用天然彎道的環(huán)流作用把泄洪時(shí)的底沙推向凸岸（左岸）的閘孔排泄。并在庫(kù)底凹岸（右岸）布置了傾斜向左岸的導(dǎo)流墻，以增強(qiáng)彎道的環(huán)流作用。首部樞紐除少數(shù)兩岸連接重力壩建在基巖上外，大部分建筑物均建在河床原覆蓋層上。~，枯水期水面寬30m左右。河床覆蓋層最大深度約22m，由漂卵沙、礫石層等組成。漂卵石層中無成層的砂層分布，在閘址的下游鉆孔內(nèi)進(jìn)行了簡(jiǎn)易抽水試驗(yàn)，／d，屬?gòu)?qiáng)透水層。地區(qū)地震基本烈度為七度。首部樞紐在巖基上的主要建筑物按七度設(shè)防，軟基上的主要建筑物按八度設(shè)防。首部樞紐主要建筑物級(jí)別為四級(jí)，設(shè)計(jì)洪水流量為775（50年一遇），校核洪水流量為994（200年一遇）。，中部三孔泄洪閘段30m。，各閘孔底板高程均為1622m，水庫(kù)日調(diào)節(jié)最高蓄水位（正常高水位）為1636m，最低運(yùn)行水位1627m。水庫(kù)校核洪水位為1627m（汛期限制運(yùn)行水位）。，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)28m。兩岸擋水重力壩段為加筋混凝土重力式結(jié)構(gòu)。五個(gè)閘孔段為鋼筋混凝土胸墻底孔式結(jié)構(gòu)。閘段在閘墩中間分縫。三孔泄洪閘的半墩厚2m。五個(gè)閘孔的工作閘門均為平板鋼閘門，分別設(shè)固定起閉機(jī)，泄洪閘工作閘門采用QPQ2x80型號(hào)的起閉機(jī)，沖沙閘工作閘門采用QPQ2x40型號(hào)的起閉機(jī)。三孔泄洪閘閘孔寬6m，沖沙閘閘孔寬3m。工作閘門前均有檢修門槽，泄洪閘共用一套PQY2x25型號(hào)的起閉機(jī)。泄洪閘共用一套寬6m，高8m的平板鋼檢修閘門。 閘基的防滲措施是在閘上游設(shè)長(zhǎng)40m的水平鋪蓋，在閘前端設(shè)一道垂直防滲墻，兩岸基巖做帷幕灌漿。防滲墻由沖擊鉆打槽孔澆混凝土筑成，墻深20m。 泄洪閘和沖沙閘下游的消能方式為急流消能，護(hù)坦長(zhǎng)50m，縱坡1：。，護(hù)坦末端齒墻下游河床用開挖的大塊石回填護(hù)底。 束水墻位于沖沙閘束水沖沙門槽左墩的上游。墻頂高程1637m，平面軸線呈弧線形。墻頂寬1~3m，底寬3m。2 攔河閘 攔河閘布置方案的選定攔河閘布置已在上節(jié)敘述?，F(xiàn)將布置上幾個(gè)主要問題的確定過程簡(jiǎn)述如下。 閘軸線的選擇：在初步設(shè)計(jì)階段，曾對(duì)Ⅱ上閘軸線和Ⅲ’上 閘軸線進(jìn)行對(duì)比，由于引水遂洞線選在熊貓河右岸，且Ⅱ上閘軸線持力層較Ⅲ’上 閘軸線小，還有局部架空現(xiàn)象，Ⅱ上閘軸線左岸局部有危巖，河床下伏基巖有局部裂隙承壓水。綜合以上條件對(duì)比，確定選用壩軸線為Ⅲ’上閘軸線。 閘型的選定：根據(jù)閘址河谷窄，河床覆蓋層深的特點(diǎn)，又由于閘址處地基土層結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，軟基閘的抗滑穩(wěn)定，沉陷及防滲等問題均是可以解決的，而且軟基閘工程量又較小，所以采用軟基閘方案。 閘孔數(shù)和閘孔尺寸：根據(jù)水庫(kù)放淤和引水防沙的要求，選用總閘孔寬度24m，其中沖沙閘2孔，每孔3m，共23=6m；泄洪閘3孔，每孔6m，共36=18m。底板高程均為1622m。且沖沙閘與泄洪閘間的閘墩上游，還加了一道束水墻，以利進(jìn)水口擋礫坎前底沙的沖刷。 閘基防滲措施：采用在閘底板上游40m的水平防滲防沖鋪蓋（不做防滲要求），和加在閘底板前端齒墻下一道深度13m的垂直防滲墻。3 閘孔設(shè)計(jì) 閘孔設(shè)計(jì)包括：選擇堰型、選定堰頂或底板頂面高程（以下簡(jiǎn)稱底板高程）和單孔尺寸及閘室總長(zhǎng)度。 堰型選擇 常用的堰型有寬頂堰和實(shí)用堰，寬頂堰是水閘中最常采用的一形形式。它有利于泄洪、沖沙、排污、排冰、通航，且泄流能力比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便。因此，本設(shè)計(jì)種堰型選擇選用實(shí)用堰。 閘底板高程的確定 底板高程與水閘承擔(dān)的任務(wù)、泄流與引水流量、上下游水位及河床地質(zhì)條件等因素有關(guān)。 閘底板應(yīng)位與較為堅(jiān)實(shí)的土層上，并應(yīng)盡量利用天然地基。在地基強(qiáng)度能夠滿足要求的前提條件下，底板高程定得高些，閘室寬度大，兩岸連接建筑物相對(duì)較低。對(duì)于中小型水閘，由于兩岸連接建筑物在整個(gè)工程量中所占比重較大，因而總的工程造價(jià)可能是經(jīng)濟(jì)的。在大中型水閘中，由于閘室在整個(gè)工程量中所占比例較大，因而適當(dāng)降低底板高程，常常是有利的。當(dāng)然底板高程也不能定得太低，否則，由于單寬流量加大，將會(huì)增加下游消能防沖的工程量。閘門高度增加，起閉設(shè)備容量也隨之加大，另外，還可能給基坑開挖帶來困難。 一般情況下，泄洪閘和沖沙閘的底板頂面可與河底齊平。進(jìn)水閘的底板頂面在滿足引用設(shè)計(jì)流量的條件下，應(yīng)盡可能高一些，以防止推移質(zhì)泥沙進(jìn)入渠道。 綜合考慮以上因素。 計(jì)算閘孔總凈寬 根據(jù)給定的設(shè)計(jì)流量、上下游水位和擬定的底板高程及堰型，分別不同的水流情況計(jì)算閘孔總凈寬。 1）.按“門前清”排沙標(biāo)準(zhǔn)確定沖沙閘尺寸 閘軸線枯水期河床平均高程為1621m，沖沙閘底板高程為1622m,進(jìn)水口攔沙坎高取2m，進(jìn)水口寬15m，水深3m，進(jìn)水口流速1m/s 設(shè)計(jì)引水位=1622+2+3=1627m2）.沉沙槽進(jìn)口尺寸計(jì)算 在設(shè)計(jì)引水條件下，沉沙槽進(jìn)口斷面寬度由下式計(jì)算： 式中 沉沙槽進(jìn)口斷面寬度，m Q進(jìn)水口引用流量， 為限制進(jìn)入進(jìn)水口泥沙最小粒徑的止動(dòng)流速，m/s 沉沙槽進(jìn)口斷面水深，m 又 泥沙啟動(dòng)流速，m/s 本設(shè)計(jì)選用沙莫夫公式計(jì)算，即： 選用=3mm， 則 = 所以沉沙槽進(jìn)口寬度： =15m 3）.沖沙閘寬度的確定開啟沖沙閘，沉沙槽進(jìn)口斷面流速能夠沖洗槽內(nèi)全部淤沙及隨沖沙水流帶如槽內(nèi)的群體泥沙，其沖沙流速為： 式中 沖沙流速，m/s 沖沙流量相應(yīng)的河道推移質(zhì)的平均粒徑，m 選用= 則 =（~）m/s 取=3m/s 沖沙流量 槽內(nèi)沖沙時(shí)過水?dāng)嗝嬗?jì)算寬度（8m）。 沖沙閘寬度：按平底堰流公式計(jì)算： 數(shù)據(jù)帶入有，取6m。 4）.按“穩(wěn)定河寬”排沙標(biāo)準(zhǔn)確定閘總寬度 由第一造床流量550計(jì)算閘總寬度。，以確定泄洪排沙閘的過流量為700120=430，按平底堰公式計(jì)算=，取18m。 綜合考慮，取泄洪閘共18m，分3孔，每孔6m。取沖沙閘共6m，分2孔，每孔3m。4 閘室設(shè)計(jì) 抗滑穩(wěn)定計(jì)算 1）.設(shè)計(jì)條件 上游水位 （正常高水位） 下游水位 攔河閘不泄流時(shí)，下游無水。 防滲墻折減系數(shù) 2）.計(jì)算情況 （1）完建情況 （2）校核洪水情況 （3）正常高水位情況 （4）地震情況 3）.荷載組合 （1）完建情況：自重+閘門及起閉機(jī) （2）校核洪水情況：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+風(fēng)壓力 （3）正常高水位情況：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力+浪壓力+風(fēng)壓力 （4）地震情況：正常高水位情況+地震荷載（地震動(dòng)水壓力+地震動(dòng)土壓力+地震慣性力） 4）.計(jì)算公式：（1）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算公式為： 式中 Kc沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) f閘室基底面與地基之間的摩擦系數(shù)，可按規(guī)范SL2652001 作用在閘室上的全部豎向荷載（包括閘室基礎(chǔ)底面上的揚(yáng)壓力在內(nèi)，kN） 作用在閘室上的全部水平向荷載，kN 其中：Kc在本設(shè)計(jì)中取松軟地基土質(zhì)。 （2）水深為H時(shí)，單位寬度上水平靜水壓力P為 式中 P單位寬度上水平靜水壓力，kN 水的容重，本設(shè)計(jì)中含沙量多，采用10kN/ H水面以下深度，m （3）波浪作用 深水波 波高 波長(zhǎng) 波浪中心線超過靜水位的高度 式中 深水波波浪壓力，kN h波浪高度，m L波長(zhǎng)，m 波浪中心線超過靜水位的高度，m D吹程（km） k順吹程方向的浪高增長(zhǎng)系數(shù)，可按下式計(jì)算 波浪陡度，粗略的可取 計(jì)算風(fēng)速，根據(jù)靜水位以上10m高度處歷年實(shí)測(cè)的最大風(fēng)速（非結(jié)冰期）進(jìn)行頻率分析求得的，m/s （4）滲透壓力 式中 U作用于閘底板底面上的滲透壓力，kN/m 防滲墻到閘底板底面上游端的水平距離，m 滲透壓力強(qiáng)度系數(shù)， L閘底板底面的水平投影長(zhǎng)度，m 5）.計(jì)算成果： （1）校核情況 泄洪閘段： Kc= 閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求 沖沙閘段： Kc= 閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求 （2）正常高水位情況 泄洪閘段： Kc= 閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求 沖沙閘段： Kc= 閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求 （3）地震