【正文】 量主要來(lái)自降雨，以及融雪的補(bǔ)給、洪水由暴雨形成汛期為 6月至 10 月，河谷水位暴漲暴落。多年個(gè)月平均流量、最大流量和最小流量見(jiàn)表 ，各頻率施工洪水成果見(jiàn)表 表 壩址多年流量統(tǒng)計(jì)表（ m3/s） 20 年一遇 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 月最大流量 470 371 615 1070 1866 3570 4210 4030 4610 3010 1520 701 5130 月平均流量 327 338 432 499 569 711 1020 1050 870 630 579 421 638 松濤水利樞紐選定壩址位于峽谷尾部，距峽谷出口約 公里，壩址河床兩岸山坡陡峻，成 V 字形，河床寬度較窄，故不宜采用分段圍堰導(dǎo)流。同時(shí)綜合壩址處的地形地貌特征，此樞紐也不具備開(kāi)挖明渠、采用明渠導(dǎo)流的條件。主要因?yàn)閴沃诽巿嚎谔幱诟叱梯^高處（處于 520m 以上，高出河床 10m 以上，不適合初期導(dǎo)流）開(kāi)挖量大，地面干擾大，工期風(fēng)險(xiǎn)難以估計(jì)隱含風(fēng)險(xiǎn)大。前期導(dǎo)流明渠以及底孔壩段結(jié) 構(gòu)混凝土需要按永久建筑物的要求施工，大型砂石加工及混凝土系統(tǒng)準(zhǔn)備建筑進(jìn)度難以滿足施工要求。因此在準(zhǔn)備期內(nèi)完成明渠的施工難度較大，截流工期的保證率低。因此，明渠導(dǎo)流方式顯然不合理。 壩址河谷及兩岸的變質(zhì)巖主要由云母石英片和角閃巖組成，石質(zhì)堅(jiān)硬，相當(dāng)于 16 級(jí)巖石分類中的第 X 級(jí)巖石，在巖石地質(zhì)條件上具備開(kāi)挖隧洞的條件。 再由河谷形狀系數(shù)η =L/h，經(jīng)計(jì)算松濤水利樞紐壩址處所在形狀系數(shù)η =3，且為主體工程為混凝土壩，適合一次攔斷截流，適合采用隧洞導(dǎo)流。 雖然隧洞導(dǎo)流的投資高，但前期項(xiàng)目施工干擾小，因開(kāi)挖出 渣，混凝土澆筑時(shí)段分散，總強(qiáng)度不高，截流工期有保證，風(fēng)險(xiǎn)明朗，有利于防范。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 表 壩址施工洪水成果表（ m3/s） 頻率 1% 2% 5% 10% 20% 全年最大流量 6390 5870 5130 4560 3810 ～ 2050 1920 1750 1610 1450 ～ 1340 1270 1170 1090 797 ～ 4710 4290 3710 3260 2790 ～ 2840 2670 2430 2240 2020 月平均流量 11 692 579 489 400 12 430 421 406 378 1 348 327 322 265 2 345 338 327 269 3 469 432 410 300 4 586 499 458 327 5 959 569 480 425 6 1120 711 607 482 綜合考慮比較，初步擬定采用隧洞導(dǎo)流方式總體上是可行的，且優(yōu)于其他導(dǎo)流方案。本設(shè)計(jì)最終決定采用隧洞導(dǎo)流。參考以往的工程經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)例，在河谷地段，洪水期洪水多為 暴雨形成，河谷水位暴漲暴落，可采用的圍堰型式有過(guò)水和不過(guò)水圍堰。采用過(guò)水圍堰在技術(shù)上是可行的，但本工程中，過(guò)水圍堰對(duì)基坑沖刷嚴(yán)重，采用的澆筑設(shè)備安裝期較長(zhǎng)，過(guò)水圍堰方案會(huì)拖后設(shè)備的安裝和使用，影響工期較大。所以本設(shè)計(jì)采用不過(guò)水圍堰，不過(guò)水圍堰又分為全年擋水圍堰和枯水期擋水圍堰，兩種圍堰的選擇比較評(píng)估見(jiàn)圍堰設(shè)計(jì)。 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) 廣義地講，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量進(jìn)行施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，它包括初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、壩體攔洪渡汛標(biāo)準(zhǔn)、孔洞封堵標(biāo)準(zhǔn)等。施工初期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)主要考慮導(dǎo)流建筑物的等級(jí)、洪水重現(xiàn)期和導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn) 度分析。 本設(shè)計(jì)中，由于松濤水利樞紐為一級(jí)建筑物，根據(jù)《水利水電施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》（Ⅰ卷），保護(hù)建筑物為Ⅲ級(jí)，相應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇，枯水期擋水圍堰按同樣的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，見(jiàn)表 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 表 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)表 項(xiàng)目 枯水期圍堰擋水方案 全年圍堰擋水方案 擋水階段 11月 —— 5月 全年 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 20 年一遇 20 年一遇 設(shè)計(jì)流量（ m3/s） 1170 5130 導(dǎo)流時(shí)段的劃分 在工程施工過(guò)程中，不同階段可以采用不同的施工導(dǎo)流方法和擋水、泄水建筑物。不同導(dǎo)流方法組合的順序，通常稱為導(dǎo)流程序。導(dǎo)流時(shí) 段就是按導(dǎo)流程序所劃分的各施工階段的延續(xù)時(shí)間，具有實(shí)際意義的時(shí)段，主要是圍堰擋水而保證基坑干地施工的時(shí)間，所以也稱擋水時(shí)段。 導(dǎo)流時(shí)段的劃分與河流的水文特征、水工建筑物的布置和型式、導(dǎo)流方案、施工進(jìn)度等因素有關(guān)。本設(shè)計(jì)中，全年圍堰設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇；對(duì)于枯水期擋水圍堰方案的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《水利水電施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)》（Ⅰ卷）的規(guī)定，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用枯水期 20 年一遇的洪水。 當(dāng)選擇采用擋水圍堰時(shí)，對(duì)枯水期施工時(shí)段進(jìn)行選擇時(shí)段短時(shí)，導(dǎo)流流量小，導(dǎo)流建筑物布置和施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低，但基坑施工期較短，施工強(qiáng) 度大；對(duì)時(shí)段短時(shí)，對(duì)施工進(jìn)度有利，但導(dǎo)流建筑物規(guī)模大，造價(jià)高，施工難度大。因此須對(duì)導(dǎo)流設(shè)計(jì)和施工有效工期進(jìn)行綜合比較?？菟跁r(shí)段劃分見(jiàn)表 表 枯水期時(shí)段比較 施工期枯水時(shí)段的選擇 枯水施工時(shí)段（月 .日～月 .日） 項(xiàng)目 單位 ～ ～ ～ ～ 設(shè)計(jì)最大流量 m3/s 1750 1170 3710 2430 截流難度 簡(jiǎn)單 較簡(jiǎn)單 較困難 困難 施工有效時(shí)間 月 6 5 8 7 由上表可知，在時(shí)段選擇的分析結(jié)果中，在枯水期 內(nèi)完成截流、基坑排水、基礎(chǔ)開(kāi)挖和圍堰施工是可行的。選擇 11月 16日～ 5 月 10 日這段時(shí)期為施工枯水期，不僅截流的難度小，同時(shí)也為前期施工準(zhǔn)備和隧洞的施工爭(zhēng)取充足的時(shí)間，因此選擇此苦水時(shí)段在技術(shù)上是可行的，不但經(jīng)濟(jì)合理，而且減少工期。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 3 隧洞設(shè)計(jì) 導(dǎo)流隧洞的布置 隧洞路線的選擇與布置原則 本設(shè)計(jì)采用隧洞導(dǎo)流，但隧洞的選擇與合理布置，對(duì)減少工程量，降低造價(jià)，方便施工，縮短工期等關(guān)系很大。隧洞的布置主要考慮地形與地質(zhì)條件、水流流速和流態(tài)要求、樞紐水工建筑物的布置是否與永久建筑物結(jié)合等，一般要求 如下： （ 1） 充分利用地形條件，盡量使洞線最短。當(dāng)壩址位于河灣地段時(shí)，宜將隧洞布置在凸岸，如無(wú)河灣，利用沖溝布置進(jìn)口，也能使洞線順直。 （ 2） 當(dāng)洞線必須轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)盡量避免急轉(zhuǎn)彎，其曲率半徑一般不小于 5 倍洞寬，轉(zhuǎn)角不宜大于 60176。，即彎道切線交角不宜小于 120176。，由線段首尾均應(yīng)保持直線段連接，直線段長(zhǎng)度不小于 5 倍洞寬為宜，否則因離心力作用會(huì)產(chǎn)生橫波，或因流線折斷而產(chǎn)生局部真空，影響隧洞泄流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及隧洞安全。 （ 3） 為使水流順暢，防止出口水流沖刷對(duì)河岸和進(jìn)出口上下游圍堰的影響，出口段洞線與河道主流的交角一般不大于 30176。為宜， 進(jìn)口段交角視具體情況可適當(dāng)放寬。當(dāng)有通航、放木要求時(shí)，其交角應(yīng)按通航要求確定。進(jìn)出口距圍堰堰腳應(yīng)有一定的安全距離，一般不應(yīng)小于 10～ 20 m。 （ 4） 洞線應(yīng)盡量選擇在巖石新鮮，巖性堅(jiān)硬，斷層較少，裂隙不發(fā)育的地層，避免通過(guò)較大斷層破碎帶。洞線方向與巖層走向盡量呈正交，交角一般不小于 45176。為宜。避開(kāi)不離地質(zhì)構(gòu)造。 （ 5） 進(jìn)出口位置，在選擇洞線的同時(shí)，應(yīng)放在地質(zhì)條件較好的部位，以利洞口穩(wěn)定。從地形上看，一般選擇在坡度較陡，巖石出露的位置為好，避免明挖過(guò)大，進(jìn)洞困難。進(jìn)洞處頂部巖層厚度一般在 ～ 倍洞涇之間 （ 6） 進(jìn)出口高 程選擇，需考慮：截流、通航、放木要求、封堵條件、泥沙淤積或磨損，方便施工等。一般情況，截流、通航、放木均要求進(jìn)口高程低一些，通常取枯水位以下 ～ 。如高程過(guò)低，可能造成泥沙淤積或門(mén)檻磨損，影響封堵閘門(mén)沉放，對(duì)施工出渣、排水也不利。 （ 7） 隧洞底坡的選擇與進(jìn)出口高程密切相關(guān)，常取 1‰～ 4‰，也有采用平底的。對(duì)于無(wú)壓隧洞，加大底坡可增加泄水能力，應(yīng)設(shè)計(jì)成陡坡為好，對(duì)于有通航放木要求的河道，底坡不宜過(guò)大，以設(shè)計(jì)成緩坡。 （ 8） 隧洞應(yīng)有足夠的埋深。局部地段（如通過(guò)沖溝、埡口時(shí)）的最小埋深一般不小于 3 倍洞涇，隧洞與永久 建筑物的距離應(yīng)盡量避免相互影響，必要時(shí)需采取適當(dāng)措施。 （ 9） 當(dāng)導(dǎo)流隧洞與永久隧洞結(jié)合時(shí)，其布置還應(yīng)滿足永久建筑物的要求。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 隧洞的布置 綜上所述以及結(jié)合本工程的設(shè)計(jì)資料及地形圖，綜合分析：左岸岸坡都較陡峻，且為河灣凸岸，右岸也較陡峭，但河床右岸有一深槽，深槽處水深約 10m，覆蓋層厚約 10～ 20m，此深槽系河水沿構(gòu)造裂隙侵蝕沖刷而成。若布置在右岸，須挖明渠，使沖溝中的積水引入河道，同時(shí)為防止圍堰的沖刷，需要設(shè)擋水設(shè)施，增加施工難度和施工經(jīng)費(fèi)。故經(jīng)比較在左岸開(kāi)挖隧洞。同時(shí)為便于組織施工，節(jié)省人力物力，免修 大型施工橋，將兩條隧洞布置在一岸。又由水文資料知此河流量不是很大且無(wú)通航及其他要求，故兩條隧洞采用相同斷面，底坡取 4‰，因含沙量大，進(jìn)出口高程應(yīng)盡量高些的原則，進(jìn)口高程取庫(kù)水位以下 ，即 =。 隧洞的斷面型式與尺寸選擇 隧洞的斷面型式與尺寸的選擇，應(yīng)首先考慮隧洞的工作狀態(tài)。導(dǎo)流隧洞常有明流和壓力流兩種工作狀態(tài)，明、壓流交替不可避免。即使前期導(dǎo)流按明流設(shè)計(jì)，中后期施工渡汛也可能成為壓力流。因此，隧洞的斷面型式與尺寸，不僅滿足前期導(dǎo)流，還必須考慮中后期施工渡汛的要求，在 一般情況下，都按壓力流設(shè)計(jì)，也有不少設(shè)計(jì)明流。由于明、壓流交替過(guò)渡段的流態(tài)極不穩(wěn)定，隧洞工作狀態(tài)的設(shè)計(jì)，應(yīng)力求避免在圍堰最高擋水位置發(fā)生明壓流交替過(guò)渡狀態(tài)。 隧洞的斷面型式 常用的隧洞斷面型式有圓形、馬蹄形、拱門(mén)形等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、水力條件（有壓、無(wú)壓、水頭的大?。⒔亓骱屯ê揭?、方便施工等經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 拱門(mén)形斷面，由于底部過(guò)水面積大，有利于截流、通航、放木施工也比較方便，調(diào)整高寬比，還有利于圍巖的穩(wěn)定。其高寬比一般用 ～ ，頂拱圓心角 120176?！?180176。 隧洞 的斷面尺寸 隧洞斷面尺寸，取決于過(guò)水流量的大小。在流量一定的條件下，隧洞經(jīng)濟(jì)斷面的選擇，須擬定幾個(gè)隧洞尺寸，計(jì)算相應(yīng)的圍堰高度，并計(jì)算不同斷面尺寸的隧洞與圍堰的工程量造價(jià)。兩者相加，總造價(jià)最小的斷面尺寸即為經(jīng)濟(jì)斷面。 但由于隧洞開(kāi)挖及襯砌單價(jià)高，圍堰的單價(jià)低，比較結(jié)果往往是小隧洞配高圍堰最經(jīng)濟(jì)。因此，隧洞斷面尺寸的選擇不能但從經(jīng)濟(jì)上分析。經(jīng)濟(jì)合理隧洞斷面尺寸應(yīng)體現(xiàn)以下的方面： 盡量發(fā)揮隧洞效益的同時(shí)，務(wù)使圍堰能在一個(gè)枯水期內(nèi)建成，并保證圍堰的安全和技術(shù)上的可靠性； 洞內(nèi)流速不超過(guò)允許的抗沖流速； 滿足通航通 航、放木等綜合利用的要求；④方便施工；⑤滿足中后期施工渡汛要求。如果不滿足，應(yīng)加大隧洞斷面，降低圍堰高程，減小洞內(nèi)流速。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 隧洞經(jīng)濟(jì)斷面分析，雖不能做選擇斷面尺寸的唯一依據(jù)，但從總的趨勢(shì)來(lái)看，在圍堰高度允許的前提下，盡量減少隧洞斷面是經(jīng)濟(jì)的。如果水頭過(guò)低，洞內(nèi)流速過(guò)小，就不能充分發(fā)揮隧洞的泄流能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)導(dǎo)流隧洞單位面積的過(guò)水流量一般為 6～ 20m3/（ s﹒ m2）之間。 隧洞的條數(shù)與布置 兩條或多條隧洞，一般在下列情況采用： （ 1） 導(dǎo)流流量較大，要求較大的過(guò)水面積，而地質(zhì)條件又不允許開(kāi)挖過(guò)大斷面。 （ 2） 雖地質(zhì)條件允許開(kāi)挖大斷面隧洞，而施工設(shè)備及技術(shù)水平不相適應(yīng)，或因大斷面隧洞支護(hù)不經(jīng)濟(jì)，而小隧洞可以簡(jiǎn)化支護(hù)。 （ 3） 大斷面隧洞施工難度大，工期過(guò)長(zhǎng)，影響圍堰截流時(shí)間，先打通一條較小隧洞進(jìn)行截流，然后用兩條或多條隧洞導(dǎo)流。 （ 4） 因隧洞斷面過(guò)大，后期下閘封堵困難。 （ 5） 運(yùn)行方面的特殊要求，如為通航、放木設(shè)置專用隧洞。 采用兩條或多條隧洞時(shí)，如無(wú)特殊要求，以相同的斷面尺寸為宜，以利施工。隧洞條數(shù)的選擇，須根據(jù)地質(zhì)地形條件、樞紐總體布置、是否與永久隧洞結(jié)合等進(jìn)行綜合分析比較。隧洞最大斷面尺寸取決于地質(zhì)條件、施工方法、及技術(shù)水平， 一般憑經(jīng)驗(yàn)綜合分析確定。 兩條或多條隧洞布置在一岸或兩岸時(shí)，需根據(jù)具體情況而定。一岸布置時(shí)，兩隧洞之間的最小間距一般不小于 3 倍洞寬，大斷面隧洞也有不到 3倍洞寬的，需根據(jù)地質(zhì)條件、施工方法、襯砌措施等具體分析。多條隧洞的高程布置，在滿足截流、通航、放木等條件下，一般按不同高程布置為好，有利于隧洞施工和后期封堵。 本設(shè)計(jì)中，工程所在地巖性較好，垂直巖壓力不大，因此本設(shè)計(jì)的導(dǎo)流隧洞采用拱門(mén)形斷面，并擬 定頂拱圓心角為 120176。，高寬比 h/B=，其設(shè)計(jì)流量為 5130m3/s，取隧洞單位面積的過(guò)水流量為 18m3/（ s﹒ m2），則所需隧洞的過(guò)流面積為： VQA ? （ ） 其中將 Q = 5130 m3/s， V = 18m3/（ s﹒ m2），代入公式（ ）得： A=285 m2， 本設(shè)計(jì)采用兩條隧洞泄流，故所需單條隧洞 面積 Ao = 2285 = m2 斷面尺寸計(jì)算過(guò)程：如圖 ，令弧形半徑 R=2f ，則根據(jù)幾何關(guān)系可得 f=，取f=，則底寬 B=2 3 f=2 3 =，墻高 h=2 3 f=2 3 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 =。 考慮到隧洞襯砌等實(shí)際情況，需適當(dāng)加大隧洞的開(kāi)挖面積，故取 L=11m， h=?？赘?H=h+f=，適當(dāng)?shù)墓案?f=，隧洞的斷面尺寸為 11m 。 隧洞的進(jìn)口高程及坡降 由于水利樞紐屬于大型建筑