【導讀】約35km，是河北省重點工程建設項目之一。該工程是以供水、灌溉、發(fā)電、養(yǎng)。殖等綜合利用為主的大型控制樞紐工程。青龍河流域水量充沛，控制流域面積。6340km2，，多年平均徑流量億m3，是灤河流域較大的一條支流。水資源才能得以充分開發(fā)利用。其余建筑物設計洪水標準采用100年。一遇，校核洪水標準采用1000年一遇。水庫正常蓄水位米，設計洪水。位米，校核洪水位米。主體建筑物采用常態(tài)混凝土重力壩，壩頂高程142m，壩頂總長度880m。壩高64m，；溢流壩段布置在中間，總長度為230m,共分12孔，每孔寬15m，

　　

【正文】 圖 42 溢流壩剖面圖 荷載組合及其計算 （以下各組合情況均取單位壩長計算） 取溢流壩剖面近似為三角形和梯形組合，尺寸如下圖所視。 圖 43 溢流壩剖面計算簡圖 （單位： m） 27 自重 W=［ (30 6)/2+ (+)/2］ 24=35012KN 閘門重 G4=15 =2077KN 設計情況 上游設計洪水位為 ，相應下游洪水位為 ，壩基設有防滲帷幕和基礎排水措施。要求抗滑安全系數 Ks≧ 。計算成果見表 44（附后）。 設計洪水位情況下發(fā)生 7 度地震 。 (要求抗滑安全系數 Ks≧ 。 ) 計算成果見表 45（附后）。 校核情況 上游校核洪水位為 ，相應下游洪水位為 。要求要求抗滑安全系數 Ks≧ 。計算成果見表 46（附后）。 抗滑穩(wěn)定驗算與強度驗算 抗滑穩(wěn)定系數按公式 Ks=f(∑ WU)/ ∑ P計算； 上 游邊緣正應力按公式 Gyu=(∑ W180。/B)+(6∑ M/B2)計算； 下 游邊緣正應力按公式 Gyd=(∑ W180。/B)(6∑ M/B2)計算。 f— 摩擦系數 ∑ W— 總鉛直力； ∑ P— 總水平力； ∑ W180?！?豎直方向合力； B— 壩底寬度； ∑ M— 對壩截面形心的總力矩。 設計情況 抗滑穩(wěn)定驗算： Ks=f(∑ WU)/ ∑ P= ＞ 滿足穩(wěn)定要求。 強度驗算： 上 游 邊 緣 正 應 力 Gyu=( ∑ W180。/B)+(6 ∑ M/B2)= 191330/=＞ 0 下 游邊緣正應力 Gyd=( ∑ W180。/B)(6 ∑ M/B2)= +6 160674/=＜ 滿足強度要求。 校核情況 28 設計洪水位時發(fā)生 7 度地震 抗滑穩(wěn)定驗算： Ks=f(∑ WU)/ ∑ P= ＞ 滿足穩(wěn)定要求。 強度驗算： 上 游 邊 緣 正 應 力 Gyu=( ∑ W180。/B)+(6 ∑ M/B2)= 114998/=＞ 0 下 游邊緣正應力 Gyd=( ∑ W180。/B)(6 ∑ M/B2) +6 84342/=＜ 滿足強度要求。 校核洪水位時 抗滑穩(wěn)定驗算： Ks=f(∑ WU)/ ∑ P= ． 4=＞ 滿足穩(wěn)定要求。 強度驗算： 上 游 邊 緣 正 應 力 Gyu=( ∑ W180。/B)+(6 ∑ M/B2)= 189427/=＞ 0 下 游 邊 緣 正 應 力 Gyd=( ∑ W180。/B)(6 ∑ M/B2)= 189427/=＜ 滿足強度要求。 29 5. 泄水孔設計 本次設計中 排沙孔 ，灌溉孔 均 設計為 有壓孔。 進口處設置事故閘門（兼做檢修閘門用），工作閘門布置在出口，孔的斷面為圓形，孔內用鋼板襯砌。 孔 徑 D 的擬定 由基本資料可知，壓力鋼管遂洞內徑為 6m，灌溉支洞的內徑為 3m。 進水口體形設計 進水口頂部采用橢圓曲線，方程為 x2/a2+ y2/b2=1 a— 橢圓長半軸，圓形進口時， a 為圓孔直徑；矩形進口時，頂面曲線 a 為孔高 h，側面曲線 a為孔寬 B ； b— 橢圓短半軸，圓形進口時， b=；矩形進口時，頂面曲線 b=（ 1/3～1/4） a，側面曲線 b=a/5。 此處 a=6， b== 則有 x2/36+ y2/=1，列表計算曲線坐標值見表51 表 51 橢圓曲線坐標值 x 6 5 4 3 2 1 0 y 0 進水口底緣采用平底，進水口草圖如圖 51所示： 泄水孔進口形狀xyo底面頂面D出口漸變段進口漸變段BBAA BBAA3322112 33211H=BB=DB 圖 51 進水口草圖 30 閘門與門槽 進水口設置平面事故閘門 和弧型 工作閘門。事故閘門緊貼上游壩面布置，閘槽尺寸為 為矩形閘門槽。 漸變段 在進水口閘門后設置漸變段，漸變段采用圓角過渡，其長度為（ 2～ 3） D，此處壓力鋼管遂洞為 15m，灌溉支洞為 8m。 出水口 出水 口前采用 1： 10 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 A1=π （ D/2） 2=,A2=π （ D/2） 2=為 ～ m2。出口斷面為方形，其尺寸取 5 5m，面積 Ac=25 m2。 6～ m2,其尺寸為 . 水力計算 泄流能力驗算 泄水能力按管流公式 Q=181。Ac（ 2gH） （ 5—— 1） 181?！?流量系數； Ac— 泄水孔出口斷面面積， m2； H— 庫水位與出口水面之間的 高差。 取 u= 得 Q1= 25（ 2 ） =Q2= （ 2 ） =Q 總 = Q1+ Q2= m3/s 滿足要求。 31 6. 細部構造 設計 壩頂構造 非溢流壩 壩頂采用混凝土路面，向兩側傾斜，坡度為 2%，兩邊設有排水管，匯集路 面的雨水，并排入水庫中。壩 頂公路兩側設有寬 1m 的人行道，并高出壩頂路面 20cm，壩頂總寬 度為 6m，下游側設置欄桿及路燈，細部構造如下 . 60004000欄桿最高水位 表 61 壩頂構造圖 （單位： mm） 溢流壩 溢流壩的上部設有閘門、閘墩、門機、交通橋等機構和設備。 閘門的布置 工作閘門布置在溢流壩的頂稍微偏向下游一些，以防閘門部分開啟時水舌脫離壩面而形成負壓。采用平面鋼閘門，門的尺寸為高寬 =15 15m，工作閘門的上游設有檢修閘門，二門之間的凈距為 2m。 閘墩 閘墩的墩頭形狀為上游采用半圓形，下游采用 半 圓 型。其 上 游布置工作橋，頂部高程取非溢流壩壩頂高程即 142m；下游布置交通橋，橋面高程為非溢流壩頂高程 142m。中墩的厚度 4m，邊墩厚度 3m，溢流壩的分縫設在閘孔中間，故沒有縫墩。工作閘門槽深 1m，寬 1m，檢修閘門槽深 ，寬 。 導水墻 邊墩向下游延伸成導水墻，其長度延伸到 尾 坎的末端。邊墩的高度應高出摻氣后水深 ～ ，平直段摻氣后水深估算公式為： 32 hb=h（ 1+ξ v/100） （ 6—— 1） h、 hb— 摻氣前、后的水深， m； v— 摻氣前計算斷面的平均流速， m/s； ξ — 修正系數，一般為 ～ ， v＞ 20m/s 時，取較大值。 代入數據得 hb=（ 1+ ） =，則導水墻高度為+=4m，導水墻需分縫，間距為 15m，其橫斷面為梯形，頂寬取 ，細部構造圖附后。 壩體分縫與止水 橫縫 垂直于壩軸線布置，縫距為 19m，縫寬 2cm，內有止水。 止水 壩體設有兩道止水 片和一道防滲瀝青井。止水片采用 厚的紫銅片，第一道止水片距上游壩面 。兩道止水片間距為 1m，中間設有直徑為 20cm 的瀝青井，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。 圖 62 橫縫止水布置圖 圖 63 止水片 水平縫 混凝土澆筑塊厚度為 4m，縱縫兩側相鄰壩塊的水平縫錯開布置，上下層混凝土澆筑間歇為 5d，上層混凝土澆筑前對下層混凝土鑿毛，并沖洗干凈，鋪 2cm厚的水泥砂漿。 廊道系統(tǒng) 基礎廊道 位置 ：廊道底部距壩基面 5m，廊道底部高程為 83m，上游側（中心點）距上單位：毫米塑料止水片銅止水片單位：厘米2瀝 青井1止水 片后澆筑塊上游面先澆筑塊 33 游壩面 5m；形狀：城門洞形，底寬 3m，高 4m，內部上游側設排水溝，并在最低處設集水井。平行于壩軸線方向廊道向兩岸沿地形逐漸升高，坡度不大于 40o。 1500 表 64 基礎廊道示意圖 壩體廊道 自基礎廊道沿壩高每隔 20m設置一層廊道，共設 2層。底部高程分別為 103m，123m，形狀為城門洞形，其上游側（中心點）距上游壩面 4m，底寬 2m，高 ，左右岸各有一個出口。 壩體排水 距離壩的上游面 8m沿壩軸線方向設一排豎向排水管幕。管內徑為 20cm，間距為 3m，上端通至壩頂，下端通至廊道，垂直布置。排水管采用無砂混凝土管。 34 7. 地基處理 庫區(qū) 出露巖性為大紅峪組石英砂巖與板狀粉細砂巖互層，巖石堅硬、構造簡單、滲透性小 ,不至于造成水庫滲漏而影響其蓄水。壩址處的 河床砂卵石覆蓋層平均厚度 5— 7 米 ，地基開挖時應該 將其 挖掉。壩基可利用基巖高程為 78m，順水流方向開挖成鋸齒狀。 基礎開挖與清理 參照《混凝土重力壩設計規(guī)范》 DL 50181999 基礎開挖的深度 應根據壩基應力、巖石強度及整體性，結合上部結構對地基的要求和加固處理的效果、工期和費用等研究而定。因為壩高 大 于 50m， 部 可建在弱風化中部至上部基巖上。以上部分全部清除。 在本設計中，順河流方向開挖成略向上游傾斜的鋸齒狀（一般坡度 1： 8～ 1：10，長 4m、坡度 1： ～ 1： 1，長 ），具體擬定如圖 71所示。 圖 71 地基鋸齒狀開挖與淺齒墻 （單位：米） 壩基的防滲處理 在基礎灌 漿廊道內鉆設防滲帷幕和排 水孔幕，其中心線距壩基處壩面分別為 和 9m。防滲帷幕采用膨脹水泥漿做灌漿材 料，其位置布置在靠近上游壩面的壩基及兩 岸。帷幕的 鉆孔 深度取 10～ 30m，河床部位深， 兩岸逐漸變淺，灌漿孔直徑取 80mm，方向豎 直，孔距取 2m，設置 一 排。 4. 帷幕灌漿 圖 72 帷幕灌漿示意圖 1 35 壩基排水 為了進一步降低壩底面的揚壓力，在防滲帷幕后設置排水孔。 壩基的排水孔幕在防滲帷幕的下游，向下游 豎直 ，孔距取 3m，孔徑為 200mm，孔深為 10～ 15m，沿壩軸線方向設置 一 排。 壩基的固結灌漿 固結灌漿是一種用低壓淺層灌水泥漿的方法來加固地基，適用于裂隙發(fā)育又無其它缺陷時的地基。目的是為了提高基巖的整體性和基巖的承載能力，減少不均勻沉降，提高地基表層的防滲性能。 根據勘測結果，本設計巖層性質堅硬致密，僅巖石上層 1018 米深度存在有裂縫和節(jié)理，不很嚴重，但須加以處理。因此，在壩踵、壩址附近采用固結灌漿。灌漿孔布置呈梅花形。灌漿孔的深度一般為 5～ 8m，取 8 m ；灌漿孔的孔距、孔徑應根據地質條件并參照灌漿試驗確定，一般為 3～ 4m，取 3 m 。 36 工組織設計 施工條件分析 1. 地形條件 該 水庫樞紐工程所處構造剝蝕地形，青龍河侵蝕能力較強，沿河形成不對稱河谷，由于構造運動影響，河流不斷下切，形成岸邊階地、陡岸。 根據資料統(tǒng)計，青龍河流域屬季風型大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。多年平均氣溫約 10℃，年絕對最低氣溫為 ℃，最高氣溫為 ℃，月平均溫度變化較大，多年平均降雨量為 700mm，且多集中在夏季七、八月份。全年無霜期約 180 天，結冰期約 120 天，河道一般在 12 月封凍，次年三月上旬解凍，凍層厚 — ，岸邊可達 。 青龍河洪水由暴雨形成，據統(tǒng)計七～八月發(fā)生最大洪峰流量的機會占 88%，而且年際變化很大，實測最大洪峰流量為 2200 秒立米 (1962 年 )，最小洪峰流量184 秒立米 (1965 年 )，一次洪水持續(xù)時間一般 3— 5 天。 建筑材料： 當地天然建筑材料分布在壩址地區(qū)上、下游河灘及兩岸階地。其中，土料主要分布在莊窩、土谷子等七處，沙礫卵石料主要有南杖子等八處，各料廠的材料物理性質基本滿足要求，可做大壩混凝土骨料及拱圍堰。 對外交通：水庫距盧龍縣 35Km,新建公路至工地 ，交通方便。施工用電青龍山雙山子變電所架設 110kv 輸電線路供電，電力保障可靠。 4. 工作日分析 根據 該水庫庫區(qū) 1958 年 — 1963 年和 1970 年 — 197