【正文】 要來自降雨，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表 ，各頻率施工洪水成果見表 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水和不過水圍堰。采用過水圍堰在技術(shù)上是可行的，但本工程中，過水圍堰對(duì)基坑沖刷嚴(yán)重，采用的澆筑設(shè)備安裝期較長，過水圍堰方案會(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)采用不過水圍堰，不過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。枯水期時(shí)段劃分見表 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 簡單 較簡單 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 ～ 。如高程過低，可能造成泥沙淤積或門檻磨損，影響封堵閘門沉放，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、拱門形等，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、水力條件（有壓、無壓、水頭的大?。?、截流和通航要求、方便施工等經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 拱門形斷面，由于底部過水面積大，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。如果水頭過低，洞內(nèi)流速過小，就不能充分發(fā)揮隧洞的泄流能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)導(dǎo)流隧洞單位面積的過水流量一般為 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，要求較大的過水面積，而地質(zhì)條件又不允許開挖過大斷面。 （ 2） 雖地質(zhì)條件允許開挖大斷面隧洞，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)，而小隧洞可以簡化支護(hù)。 （ 3） 大斷面隧洞施工難度大，工期過長，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水流量為 18m3/（ s﹒ m2），則所需隧洞的過流面積為： 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物，壩址河床高程為