【正文】 上述計(jì)算結(jié)果，可繪得堰剖面曲線如圖所示圖7－3堰剖面曲線8深孔體形的設(shè)計(jì) 泄水深孔的結(jié)構(gòu)布置本工程深孔孔底高程為197米，孔高6米，寬4米。上游為壓力段，其后為明流，明流段溢流壩面為一水平段，后接反弧，平滑鼻坎，以挑流方式消能。工作閘門為平面閘門，設(shè)置在壓力出口端，從下游壩面出口。經(jīng)對本工程深孔閘門運(yùn)用和綜合考慮，決定采用孔口尺寸為46米?？卓跀?shù)量，經(jīng)過各種泄洪布置方案的調(diào)洪演算，根據(jù)樞紐布置的可能，設(shè)置11個(gè)底孔。 深孔布置形式的選擇 本工程選用了深式泄水孔布置形式，主要原因是：泄水能力大，由于管道短，沿程水頭損失小，相應(yīng)的流速系數(shù)較大，一般較有壓深孔大5%左右。本工程這個(gè)值不應(yīng)該忽略。 對于深孔有壓管道布置，為了與下游水流銜接，往往需要一個(gè)彎管段，一般彎管段壓力分布較為復(fù)雜，空蝕危險(xiǎn)較大。 當(dāng)要求深孔能在局部開啟條件下運(yùn)行，無壓深孔條件優(yōu)越得多，而有壓深孔則有可能引起比例的水力條件。 無壓深孔結(jié)構(gòu)受力明確，閘門前管道承受內(nèi)水壓力，閘門后沒有內(nèi)水壓力作用；有壓深孔閘門后則沒有這樣簡單，動水壓力數(shù)值不好決定。若將閘門設(shè)攝于管道尾部，則有壓深孔全管道受內(nèi)水壓力作用，防滲，穩(wěn)定均不利。一般管道空頂施工困難，尤其是大面積深孔，需要較大的承重模板工作量，同時(shí)要求孔口邊界尺寸精確。本工程可參照丹江口水庫的設(shè)計(jì)利用倒T形預(yù)制梁作為承重模板，取得較好的效果。由于上述優(yōu)點(diǎn)，無壓深孔需要鋼板襯砌的部位較有壓深孔小得多，而且施工容易。基于上述分析，可以認(rèn)為，本工程泄水深孔，用壓力管段接明流布置，是一個(gè)比較好的布置方案。 進(jìn)水口體形設(shè)計(jì)圖8－1底孔進(jìn)水口剖面圖無壓泄水孔的進(jìn)水口指工作閘門前的壓力短管部分，它由進(jìn)口曲線段ABC、檢修閘門槽CE、壓坡段EF組成。進(jìn)水口體形應(yīng)滿足水流平順、水頭損失的要求,進(jìn)水口的形狀應(yīng)盡可能符合流線變化規(guī)律。借助已建工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)水口曲線段采用1/4橢圓曲線向收縮矩形進(jìn)水口，橢圓方程為：式中：— 橢圓長半軸，對于矩形斷面泄水孔的頂面曲線為孔高—采用1/31/4，取1/3頂部弧線的曲線方程： 底部曲線采用1/4橢圓弧。圖8－2底孔底部曲線圖進(jìn)水口曲線段后接一段直線壓坡段EF，壓坡段的坡度一般為1:4～1:6，長度為3～6m，此處取坡度為1:,長度取5m。 深孔門型的選擇和閘門槽設(shè)置平面閘門應(yīng)用十分廣泛，它能滿足各種類型泄水孔道的需要。主要有以下的優(yōu)點(diǎn)：可封閉相當(dāng)大面積的孔口。所占順?biāo)鞣较虻目臻g尺寸較小。門葉可移出孔口，便于檢修維護(hù)。門葉可在孔口之間互換，故在孔口較多情況下可兼作它孔的事故門或檢修門。門葉可沿高度分成數(shù)段，便于在工地組裝。對移動式啟閉機(jī)的適應(yīng)性較好。綜合以上各種情況，本工程工作閘門選用平面閘門。檢修閘門可以采用平面閘門，浮箱閘門，也可采用比較簡單的疊梁。浮箱閘門只能在靜水中運(yùn)行，操作比較費(fèi)時(shí)需要有一定的吃水深度才能運(yùn)轉(zhuǎn)。門葉質(zhì)量較大，造價(jià)較高。因此檢修閘門也選平面閘門?？紤]到工程量比較小，比較低故不設(shè)事故閘門，檢修閘門為平面閘門，在非常時(shí)期兼作事故閘門。 漸變段設(shè)計(jì)在進(jìn)水口閘門后需設(shè)置漸變段，漸變段采用圓角過渡，其長度為(23)D,取6米。 通氣孔和平壓管設(shè)計(jì)為了減小檢修閘門的啟閉力，應(yīng)當(dāng)在檢修閘門和工作閘門之間設(shè)置與水庫連通的平壓管。，控制閥布置在廊道內(nèi)。估算公式為： 式中:—通氣孔的通氣量，m3/s； —水流速度，m/s； A—閘門后泄水孔的面積，m2； —通氣孔允許風(fēng)速，一般不超過4045m/s； —通氣孔斷面面積，m2； —通氣孔直徑，m；閘孔最大流量： ， ∴ 通氣孔直徑： 。為了避免提閘泄水時(shí)，在門后形負(fù)壓，需在在檢修閘門后和工作閘門后設(shè)通氣孔。通氣孔的面積可按下式估算，且一般不小于閘孔面積的10％。閘孔面積A=24m2, m2， 。 出水口出水口前采用1：5壓坡段，出口斷面，面積為孔身斷面的85%～95%，由于孔身斷面面積為?！?m2。出口斷面為矩形，其尺寸取55m，面積Ac＝25 m2。滿足條件。 水力計(jì)算無壓泄水孔的泄流能力也按公式計(jì)算式中：H—庫水位與出口水面之間的高差，m；Ac—出口斷面面積，m2；181?！髁肯禂?shù)，當(dāng)壓力短管長度不超過10倍孔高時(shí)，有閘門槽時(shí)181。＝～，無閘門槽時(shí)181。＝～。代入數(shù)據(jù)得9大壩細(xì)部構(gòu)造重力壩的細(xì)部構(gòu)造包括壩頂結(jié)構(gòu)、壩體分縫、排水廊道布置、混凝土分區(qū)等內(nèi)容，這些構(gòu)造的合理選型和布置，可以改善大壩的工作性態(tài)，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，改善壩體應(yīng)力，滿足運(yùn)用和施工的要求，保證大壩的正常工作。 壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 閘門高度的確定門高＝正常高水位堰頂高程+（～）＝+（～）＝ 因此取門高為11m 閘門形式的選擇及布置閘門分為工作閘門，檢修閘門和事故閘門。本工程工作閘門選用弧形閘門，它可以封閉相當(dāng)大面積孔口，所需機(jī)架橋的高度的和閘墩的厚度較小，沒有影響水流流態(tài)的門槽，所需啟閉力較小且摩擦阻力對啟閉力的影響較小，埋設(shè)件數(shù)量較少。檢修閘門選用平面閘門，平面閘門應(yīng)用十分廣泛，它能滿足各種類型泄水孔道的需要，門葉可移出孔口，便于檢修維護(hù)。考慮到工程量比較小，比較低，故不設(shè)事故閘門，檢修閘門為平面閘門，在非常時(shí)期兼作事故閘門。 閘門的布置：工作閘門布置在溢流壩的壩頂稍偏下游一些，以防閘門部分開啟時(shí)水舌脫離壩而形成負(fù)壓，采用弧形閘門，門的尺寸寬高=1011m。工作閘門上游設(shè)有平面閘門，間距2米。閘墩：閘墩的墩頭形狀為上游采用半圓形，下游采用流線型。其上游布置工作橋，中墩的厚度為4m，邊墩的厚度為2m，溢流壩分縫設(shè)在閘墩中間。工作橋上布置卷揚(yáng)機(jī)，啟閉機(jī)。上游布置交通橋，橋的高程為非溢流壩的高程。 壩頂構(gòu)造壩頂上游設(shè)置防浪墻，宜采用與壩體連成整體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。墻身應(yīng)有足夠的厚度以抵擋波浪及漂浮物沖擊，厚度為30cm，防浪墻在壩體橫縫處留有伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水，下游側(cè)設(shè)置欄桿及路燈以保護(hù)行人和行車安全， 壩頂采用混凝土路面，向兩側(cè)傾斜，坡度為2%，兩邊設(shè)置排水管，以便排除路面雨水。壩頂公路兩側(cè)設(shè)有寬1m的人行道，并高出壩頂路面20cm，壩頂總寬度為10m，細(xì)部構(gòu)造如圖所示：圖9－1 壩頂細(xì)部構(gòu)造圖 壩體分縫橫縫垂直于壩軸線布置橫縫，將壩體分成若干個(gè)壩段，本工程非溢流壩段橫縫間距（即壩段寬度）為15米，溢流壩段因孔口寬10米，閘墩寬為4米，故橫縫間距為14米。廠房壩段橫縫間距受廠房長度尺寸影響設(shè)為412米，分別為三個(gè)機(jī)組段與安裝間的距離?？p寬2cm，橫縫為永久性縫，縫面為平面，縫內(nèi)設(shè)置止水?？v縫為了適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減小施工期的溫度應(yīng)力，常在平行壩軸線方向設(shè)縱縫，其布置型式采用鉛直縱縫，縱縫與壩面垂直相交，縫的間距一般為1530m。本工程中，擋水壩設(shè)置一條縱縫，溢流壩和深孔壩段設(shè)置兩條縱縫。縫內(nèi)設(shè)有鍵槽，并埋設(shè)灌漿系統(tǒng)，在蓄水前進(jìn)行灌漿。水平施工縫，減少升溫，防止開裂,縱縫兩側(cè)相鄰壩塊的水平縫錯(cuò)開布置。圖9－2 壩體分縫圖 止水設(shè)置壩體采用兩道金屬止水片中間設(shè)置防滲瀝青井。，可作成申縮的“︷”形。每側(cè)混泥土的長度為25cm，第一道止水至上游面的距離應(yīng)有利于改善該部位的應(yīng)力?？p間貼瀝油氈。兩道止水片間距為1m，中間設(shè)有直徑為25cm的瀝青井，井底設(shè)瀝青排出管，以便排出老化瀝青，重填新料。止水片的下部深入基巖30cm，并與混凝土緊密嵌固，上部伸到壩頂。止水設(shè)置如圖所示： 圖9－3 止水設(shè)置圖 壩體混凝土分區(qū)壩體各部位的工作條件不同，對混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍、抗沖刷、抗裂等性能的要求也不同。為節(jié)約與合理使用水泥，通常將壩體按不同部位和不同工作條件分區(qū)，采用不同標(biāo)號的混凝土，如下圖所示：圖9－4 壩體分區(qū)示意圖圖中：Ⅰ區(qū)――上、下游水位以上壩體表層混凝土；Ⅱ區(qū)――上、下游水位變化區(qū)的壩體表層混凝土；Ⅲ區(qū)――上、下游最低水位以下壩體表層混凝土；Ⅳ區(qū)――靠近地基的混凝土；Ⅴ區(qū)――壩體內(nèi)部混凝土；Ⅵ區(qū)――有抗沖刷要求部位的混凝土，如：溢流面、泄水孔、導(dǎo)墻和閘墩等?；炷练謪^(qū)的尺寸一般為：外部（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)）混凝土各區(qū)厚度的最小值為2～3m，上游面的厚度比下游面的大；基礎(chǔ)混凝土（Ⅵ區(qū)），（L為壩體底部邊長）。在不同標(biāo)號的混凝土之間要有良好的接觸帶。表9－5 混泥土分區(qū)結(jié)果分區(qū)及厚度（米）強(qiáng)度等級抗?jié)B等級抗凍等級水灰比Ⅰ 3C20W2F150Ⅱ 3C20W6F150Ⅲ 3C20W6F150Ⅳ 3C30W6F150Ⅴ 3C20W6F100Ⅵ 3C20W4F100 廊道系統(tǒng)為了滿足灌漿，排水，觀測，檢查和交通等的要求，需要在壩體內(nèi)設(shè)置各種不同用途的廊道。壩基上游面的帷幕灌漿常須在壩體完成或澆筑到一定高程后才開始進(jìn)行，以便利用混凝土的壓重來提高灌漿壓力和灌漿質(zhì)量，且不小于45 m。一般采用上圓下方的標(biāo)準(zhǔn)型式，，灌漿廊道離基巖面應(yīng)保持一定的距離，以便進(jìn)行基礎(chǔ)面接觸灌漿內(nèi)部上游側(cè)設(shè)排水溝，并在最低處設(shè)集水井。，，底面距基巖面5米。基礎(chǔ)排水廊道可沿縱橫方向布置，常直接設(shè)置在基巖上并在其中鉆排水孔，以增加排水效果，降低壩基滲透壓力和浮托力。廊道布置如圖所示： 圖9－6廊道布置圖自基礎(chǔ)廊道沿壩高每隔20m設(shè)置一層廊道，以便檢查和排除壩體滲水。廊道的形式多用上圓下方的標(biāo)準(zhǔn)斷面，，其上游側(cè)距上游壩面4米，左右岸各有一個(gè)出口。廊道連接如圖所示圖9－7廊道連接圖廊道削弱了壩體斷面，在其附近區(qū)域易造成應(yīng)力集中，為了改善其應(yīng)力分布，常將廊道做成圓頂平底，或近似橢圓形斷面。跨橫縫的橫向廊道，也有做成頂部三角形，底部水平的斷面。廊道四周應(yīng)適當(dāng)配筋。10地基處理 地基開挖與清理由于壩址處河床上有2～10m的覆蓋層，并有些風(fēng)化層，地基開挖時(shí)應(yīng)把覆蓋層和嚴(yán)重的風(fēng)化層全部挖掉，壩基可利用基巖高程為185m，順?biāo)鞣较蜷_挖成鋸齒狀，并在上下游壩基面開挖一個(gè)淺齒墻；沿壩軸線方向的兩岸岸坡壩段基礎(chǔ)開挖成有足夠?qū)挾鹊姆旨壠脚_，平臺的寬度至少為1/3壩段長，相鄰兩級平臺的高差不超過10m。 順河流方向宜開挖成略向上游傾斜的鋸齒狀（坡度1：8,長4m；坡度1：1,），在上游壩基面開挖成淺齒墻（深4m，底寬3m），以增強(qiáng)壩體的抗滑穩(wěn)定。如下圖所示：圖10－1 地基鋸齒狀開挖與淺齒墻（單位：cm）平行于壩軸線方向應(yīng)盡量開挖成有足夠?qū)挾?一般為壩段長度的30％～50％)的分級平，以利于壩的側(cè)向穩(wěn)定。壩體橫縫應(yīng)位于平臺上，以不開挖成銳角為準(zhǔn)。另外，相鄰臺階的高差不宜過大，一般不大于10m。如下圖所示： 圖10－2 地基分級臺階狀開挖（①②③④－壩體橫縫位置；√－適宜，－不宜） 壩基的帷幕灌漿及排水管的設(shè)置對地基進(jìn)行帷幕灌漿處理以降低壩底滲透壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌減少壩基滲流量。帷幕灌漿鉆孔方向原則上應(yīng)盡量穿過最多的裂隙和巖石層面，但考慮實(shí)際施工條件，鉆孔傾角不宜過大，?？刂圃?176?！?0176。之間。帷幕深度由基礎(chǔ)巖石內(nèi)不透水層深度，作用于建筑物上水頭大小以及帷幕本身防滲及降低壩底揚(yáng)壓力的要求來確定，通?？稍冢ā〩,這里取20米。排水孔幕設(shè)置一排，排水孔距為3米，孔徑200毫米，孔深12米，設(shè)兩排輔助排水孔，孔距為5米，孔徑200毫米，孔深12米，壩體排水通常設(shè)在壩體上游面距離3－5米，在該壩上取間距為3米，孔徑200毫米。 壩基的固結(jié)灌漿為了提高基巖的整體性和基巖的承載能力，減少不均勻沉陷，提高地基表層防滲性能，需要對壩基進(jìn)行加固處理。固結(jié)灌漿孔布置在壩踵、壩趾附近．以及節(jié)理裂隙發(fā)育和破碎帶的范圍內(nèi)。灌漿孔布置呈梅花形或方格形孔徑為130mm 灌漿孔的孔深為6m，必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)加深，鉆孔方向垂直基巖面； 灌漿孔的孔距、孔徑應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件并參照罐漿試驗(yàn)確定； 灌漿壓力以不掀動基巖為原則應(yīng)盡量取較大值。1洪水調(diào)節(jié)本工程為綜合利用水利水電工程，，屬一等；,屬四等。保障了合縣的重要工廠及居民生命安全,屬二等；灌溉田地共約75萬畝,屬二等,故本樞紐工程為二等工程。由于設(shè)計(jì)地區(qū)為山區(qū),丘陵地區(qū)故采用百年一遇設(shè)計(jì)(P=1%),千年一遇校核(P=%),在正常洪水的情況下安全泄量為5300米3/秒，非常洪水安全泄量為7300米3/秒。壩址地質(zhì)屬震旦紀(jì)巖層，壩址附近沒有發(fā)現(xiàn)斷層。在壩址左岸及河床處有絹綠石英片巖地質(zhì)極堅(jiān)，抗壓強(qiáng)度為9001000公斤/（厘米）2；在壩址右岸有云母石英砂質(zhì)片巖表層有些風(fēng)化，但強(qiáng)度仍佳，抗壓強(qiáng)度為600800公斤/（厘米）2；片狀石英巖風(fēng)化很輕，分布在河床底部，與絹綠石英片巖相間存在，層厚約3050米，抗壓強(qiáng)度為9001000公斤/（厘米）2。初定q=120 m3/s。由公式可知q單寬流量120m3/s閘墩側(cè)收縮系數(shù)，m流量系數(shù)，與堰頂有關(guān) 取m=計(jì)算得：HZ=由公式 H=H校 HZ ， 計(jì)算得：H==其中：H校 取堰頂高程為220米，前緣長度 選取溢流壩表孔溢流，由公式：知溢流堰的凈寬，Q取校核洪水位表孔最大洪峰流量11580m3/s，選用平板閘門，設(shè)孔口寬度為b=10m（取8~12m之間），則孔口個(gè)數(shù)n=L/b= ， 取10個(gè)孔，閘墩厚度為d=4m前緣長度設(shè)計(jì)本樞紐時(shí)要求考慮水庫泄空的可能性，要求在枯水期內(nèi)將水庫放空至死水位所需的時(shí)間不多于一個(gè)月，故可取時(shí)間天。從非常洪水位放至死水位，則放空的水量為，時(shí)間，下泄流量 （枯水期最大流量）