【正文】 庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)22 9 1 1 5 2 公式計(jì)算:E0= hc+q2/（2g? 2hc2） （4）式中：q—計(jì)算斷面單寬流量(m 3/sm)； Eo—計(jì)算斷面渠底以上的總水頭(m)；?—泄槽底板與水平面的夾角；hc—反弧最底點(diǎn)水深(m)；?—考慮從進(jìn)口到計(jì)算起始斷面間沿程和局部阻力損失的流速系數(shù)。取? =各控制標(biāo)準(zhǔn)情況下反弧末端水深計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 6。表 6 閘后收縮水深計(jì)算成果表標(biāo)準(zhǔn) 2022 年一遇 100 年一遇 50 年一遇控XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)23敞泄 控泄 泄流量（m 3/s） 5805 1500 500反弧水深（ m） B 陡坡段水面線(xiàn)推算水面線(xiàn)按《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253—2022）用分段求和法計(jì)算各段水面線(xiàn)，其計(jì)算公式為：?L=?Es/(i J) (5)式中:△L—分段長(zhǎng)度?！鱁s—斷面單位能量差。J—平均水力比降。vCR??2/—斷面平均流速(m/s)?！獢嗝嫫骄Π霃?m):n16/糙率 n=堰后水位及各控制斷面水位計(jì) 算 成 果 見(jiàn) 表 7。表 7 閘后陡坡段水面線(xiàn)推算成果表 樁 標(biāo)準(zhǔn)0+泄槽起端0+ 0+ +2022 年敞泄5805（m 3/s） 100 年控泄 XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)241500（m 3/s）50 年控泄500（ m3/s） C 摻氣水深及兩岸墻高計(jì)算：閘后陡坡段墻高由 2022年最大泄量控制。摻氣水深按《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253—2022 公式（）公式估算: hb=(1+ ?v10)h (6)式中：h─不計(jì)入波動(dòng)及摻氣的水深(m)；hb─計(jì)入波動(dòng)及摻氣的水深(m)；?─ 不計(jì)入波動(dòng)及摻氣的計(jì)算斷面上的平均流速(m/s)； ?─修正系數(shù)：選取 ～(s/m)。閘后消力池前陡坡段墻高按 100年控泄 1000m3/s流量設(shè)計(jì)，2022 年敞泄5922m3/s流量校核。消力池及尾水渠墻高按 50年控泄 500m3/s流量設(shè)計(jì)，100 年控泄 1000m3/s流量標(biāo)準(zhǔn)校核。墻高=摻氣水深+安全超高（其中安全超高取 ）陡坡段摻氣水深及墻高計(jì)算成果見(jiàn)表 8。表 8 堰后陡坡段水位計(jì)算成果表控制斷面樁號(hào) 0+ 0+ 0+ 0+控制斷面水深（m ） 摻氣水深（m ） XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)25墻高（m ） 消能計(jì)算查《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》2 級(jí)建筑物消能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 50年一遇洪水，根據(jù)建筑物重要程度確定其校核標(biāo)準(zhǔn)為 100年一遇。參照第四章 XX水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用方式：50 年控泄 500m3/s，庫(kù)水位 。100控泄 1000m3/s，水位 。消力池采用深挖式消力池，消力池斜坡始端水力參數(shù)可參照表 6計(jì)算得到，出 消 力池 為 梯 形 緩 坡 渠 道 ， 尾 水 深 度 按 均 勻 流 水 深 計(jì) 算 。結(jié)果見(jiàn)表 9。確定消力池設(shè)計(jì)長(zhǎng)度取 ，消力池深 。消力池墻高暫按躍后最大水深加安全超高確定，待水工模型試驗(yàn)后予以修正。表 9 消力池消能計(jì)算成果表 項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)收縮水深（ m）躍后水深（ m）消力池長(zhǎng)（m）消力池深（m）50 年一遇泄量500m3/s 100 年一遇泄量 1000m3/s 溢洪道防滲與排水設(shè)計(jì)閘基防滲處理： 溢洪道地質(zhì)勘探在閘室段 11個(gè)鉆孔做壓水試驗(yàn) 64段。試驗(yàn)表明，現(xiàn)閘基有 5%的巖體具有強(qiáng)透水性，78%的巖體具中等透水性，因此存在閘基滲漏問(wèn)題，需進(jìn)行防滲處理。結(jié)合閘室穩(wěn)定，在閘前趾設(shè) ， 深齒槽，齒槽內(nèi)設(shè)帷幕灌漿孔一排，帷幕灌漿孔深度 10m，孔距 。帷幕左右岸與東副壩和堵壩的截滲槽相接，形成完整的防滲體系。閘后排水布置：樁號(hào) 0+006處設(shè)一排橫向排水溝，排水溝內(nèi)設(shè)豎向排水孔，間距 。0+~0+ 設(shè) 4排橫向排水溝，0+000~0+ 設(shè) 5條縱向排XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)26水溝，縱橫排水溝貫通，排水溝內(nèi)埋設(shè) φ100 軟式透水管，周?chē)靥钏槭?，并在護(hù)坦底板設(shè)置 φ80 明排水管，部分豎向排水管與下面縱橫排水管相通，使基巖滲水順利排向下游，確保主體建筑物安全。 穩(wěn)定計(jì)算 閘室穩(wěn)定計(jì)算閘室為跨中分縫，穩(wěn)定計(jì)算分別考慮邊墩雙向穩(wěn)定和中墩順?biāo)飨虻姆€(wěn)定計(jì)算。 計(jì)算參數(shù)砼與巖石綜合摩擦系數(shù) f=，地基允許承載力 ，回填石渣干容重取,濕容重 t/m3，飽和容重 t/m3，回填料可用強(qiáng)、弱風(fēng)化石渣，采用綜合摩擦角：水上?=35?，水下?=33? 。根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL203—97），XX 庫(kù)區(qū)地震基本烈度為6度，泄洪閘為 2級(jí)非壅水建筑物，不再進(jìn)行抗震計(jì)算。 計(jì)算工況各斷面均按基本荷載組合和特殊荷載組合進(jìn)行計(jì)算?；窘M合 1：完建期：自重+土壓力+土重+風(fēng)荷載；基本組合 2：50 年關(guān)門(mén)擋水：自重+水重+水壓力+土重+土壓力 +揚(yáng)壓力基本組合 3：100 年控泄工況：自重+水重+水壓力+土重+土壓力 +揚(yáng)壓力特殊組合 1：關(guān)門(mén)擋水、排水失效：自重+水重+水壓力+土重 +土壓力+揚(yáng)壓力 計(jì)算公式（ 1） 抗 剪 斷 強(qiáng) 度 計(jì) 算 公 式 (7)???PAcWfK39。39。式 中 ： K—按 抗 剪 斷 強(qiáng) 度 計(jì) 算 的 抗 滑 穩(wěn) 定 安 全 系 數(shù) ；　 　 f39。—堰 體 混 凝 土 與 基 巖 接 觸 面 的 抗 剪 斷 摩 擦 系 數(shù) ， 采 用 f‘=； c39?！?體 混 凝 土 與 基 巖 接 觸 面 的 抗 剪 斷 凝 聚 力 ， c‘=；　 　 Σ W—作 用 于 堰 體 上 的 全 部 荷 載 對(duì) 計(jì) 算 滑 動(dòng) 面 的 法 向 分 量 (kN)；　 　 Σ P—作 用 于 堰 體 上 的 全 部 荷 載 對(duì) 計(jì) 算 滑 動(dòng) 面 的 切 向 分 量 (kN)； A—堰 體 于 基 巖 接 觸 面 的 截 面 積 。（ 2） 閘 室 基 底 壓 力 計(jì) 算 公 式 : (8)??????????GAeBxy16XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)27式 中 ： Σ G——作 用 在 基 底 上 的 全 部 豎 向 荷 載 ；σ ——基 底 壓 力 (kN/m2)；　 　 A——基 底 面 積 (m2)；　 　 e——偏 心 距 (m)(x向 ， y向 )　 　 B——基 底 寬 度 (m)(x向 ， y向 )（ 3） 基 底 壓 力 不 均 勻 系 數(shù)η=σ max／σ min （9） 式 中 ： η ——不 均 勻 系 數(shù) σ max， σ min——最 大 及 最 小 壓 力 值 (kPa)閘室穩(wěn)定計(jì)算荷載組合見(jiàn)表 10。閘室穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表 表 10，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范要求。表 10 閘室穩(wěn)定計(jì)算荷載組合荷 載 組 合結(jié)構(gòu)自重水重靜水壓力揚(yáng)壓力土壓力基本荷載組合①完建期 ? ?②50 年關(guān)門(mén)擋水 ? ? ? ? ?③100 年設(shè)計(jì)、控泄? ? ? ? ?特殊荷載組合④50 年關(guān)門(mén)擋水 排水失效? ? ? ? ?XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)28表 11 閘室中墩穩(wěn)定計(jì)算成果表基本組合特殊組合荷 載 組 合組合 1 組合 2組合3組合 1抗剪斷穩(wěn)定安全系數(shù) K 平均基底壓力(kPa) 最大基底壓力 σ1(kPa) 最小基底壓力 σ2(kPa) 不均勻系數(shù)? 備注 σ1 為上游前趾，σ2 為下游后趾。表 12 閘室邊墩穩(wěn)定計(jì)算成果表基本組合 特殊組合荷 載 組 合組合 1 組合 2 組合 3 組合 1抗剪斷穩(wěn)定安全系數(shù) 18 XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)29平均基底壓力(kPa) 基底壓力 σ1(kPa) 基底壓力 σ2(kPa) 基底壓力 σ3(kPa) 基底壓力 σ4(kPa) 不均勻系數(shù)? 備注①應(yīng)力不均勻系數(shù)?為后趾兩角點(diǎn)應(yīng)力平均值與前趾兩角點(diǎn)應(yīng)力平均值之比。②邊墩外土壓力按靜止土壓力計(jì)算。 擋土墻穩(wěn)定計(jì)算擋土墻穩(wěn)定計(jì)算，分閘前圓弧翼墻、閘后陡坡段及消力池段三個(gè)部分，選擇典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定分析。擋土墻根據(jù)地形、地質(zhì)條件進(jìn)行布置，閘前進(jìn)口部分采用半重力式、靠近閘室段采用衡重式結(jié)構(gòu)，閘后均采用衡重式結(jié)構(gòu)。 計(jì)算參數(shù)巖基部分：砼與巖石綜合摩擦系數(shù) f=，地基允許承載力 ，回填石渣干容重取 ,濕容重 ，飽和容重 ，回填料可用強(qiáng)、弱風(fēng)化石渣，采用綜合摩擦角：水上?=35?，水下?=33?。 計(jì)算工況各斷面均按基本荷載組合和特殊荷載組合進(jìn)行計(jì)算。基本組合 1：完建期：自重+土壓力+土重；基本組合 2：泄設(shè)計(jì)洪水工況：自重+水重+水壓力+土重+土壓力+揚(yáng)壓力；基本組合 3：水位突降：自重+水重+水壓力+土重+土壓力+揚(yáng)壓力；XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)30特殊組合：校核洪水工況：自重+水重+水壓力+土重+土壓力+揚(yáng)壓力；由于各斷面所處的部位不同，工作條件亦有所不同。 計(jì)算方法基底壓力計(jì)算時(shí)，衡重式擋土墻的底板寬度計(jì)算，按水平底板寬加俯斜式墻背水平投影長(zhǎng)度的 1A2計(jì)算。墻后回填石渣的水平壓力按主動(dòng)土壓力計(jì)算?？?滑 穩(wěn) 定 計(jì) 算 按 抗 剪 強(qiáng) 度 公 式 ：k=f?G/?H （ 9）式 中 ： k—抗 滑 穩(wěn) 定 安 全 系 數(shù) ； f—基 礎(chǔ) 底 面 與 地 基 之 間 的 摩 擦 系 數(shù) ； ?G—作 用 在 擋 土 墻 上 的 全 部 豎 向 荷 載 ； ?H—作 用 在 擋 土 墻 上 的 全 部 水 平 向 荷 載 ；基 底 應(yīng) 力 按 單 向 偏 心 受 壓 公 式 計(jì) 算 ： (10)maxin16GeB?????????? 式 中 ： ? —基 底 應(yīng) 力 的 最 大 值 或 最 小 值 ； maxin ?G—作 用 在 擋 土 墻 上 的 全 部 豎 向 荷 載 。 B—擋 土 墻 基 礎(chǔ) 底 面 的 長(zhǎng) 度 ； e—全 部 外 荷 載 對(duì) 于 擋 土 墻 基 礎(chǔ) 底 面 形 心 的 偏 心 距 。抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，按《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2532022）規(guī)定，2 級(jí)建筑物基本組合 k=，特殊組合 k=；基底應(yīng)力各種工況下均應(yīng)大于零，而小于基巖的容許承載力。擋土墻穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表 12，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范要求。XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)31表 12 擋土墻穩(wěn)定計(jì)算成果地基反力 安全系數(shù)部 位 工 況 計(jì)算條件 ?前趾(kPa)?后趾kPa)抗傾 抗滑完 建 期 墻 前 后 無(wú) 水 設(shè) 計(jì) 洪 水 情 況 墻 前 后 均 按 百 年 設(shè) 計(jì) 水 水 位 突 降 墻 后 水 深 ,墻 前 水 位 低 于 墻 后 溢 洪 道 進(jìn) 口0+000校 核 洪 水 工 況 墻 前 后 均 按 2022 年 校 核 水 位 完 建 期 墻 前 后 無(wú) 水 設(shè) 計(jì) 洪 水 情 況 墻 前 后 均 按 百 年 控 泄 水 校 核 洪 水 情 況 墻 前 后 水 深 （ 2022 年 泄 洪 水 面 高 程 ） 閘 后 0+水 位 突 降 墻 后 水 深 ,墻 前 低 于 墻 后 完 建 期 墻 前 后 無(wú) 水 設(shè) 計(jì) 洪 水 情 況 墻 前 后 均 按 百 年 設(shè) 計(jì) 水 校 核 洪 水 情 況 墻 前 、 后 水 位 平 墻 頂 消 力 池水 位 突 降 墻 前 水 位 平 尾 水 渠 底 ,墻 前 高 于 墻 后 XX 水庫(kù)溢洪道泄洪閘設(shè)計(jì)326 施工組織設(shè)計(jì) 施工條件 工 程 條 件XX水庫(kù)位于淮河支流沙潁河流域潁河上游，距禹州市區(qū)約 30km。水庫(kù)始建于 1951年，1956 年 2月～1957 年 12月進(jìn)行了水庫(kù)擴(kuò)建，1997 年底又對(duì)輸水洞進(jìn)行了較全面的加固處理。現(xiàn)主壩頂長(zhǎng) 1316m，東西副壩頂分別長(zhǎng)327m和 390m。水庫(kù)建成至今已運(yùn)行 40余年，在防洪、興利、環(huán)境等方面發(fā)揮了很大的作用，但水庫(kù)安全標(biāo)準(zhǔn)偏低，不足 2022年一遇，尚未達(dá)到國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》，屬險(xiǎn)庫(kù)，需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固。 自 然 條 件根據(jù)水文氣象資料，XX 水庫(kù)地區(qū)屬于溫帶地區(qū)，氣象特征為半干旱氣候，春冬季節(jié)空氣干燥少雨。夏未秋初空氣濕潤(rùn)，雨水較多，多年平均降水量為 650mm，年際分配