【導(dǎo)讀】為，灌溉面積為8萬(wàn)多畝，電站裝機(jī)容量為4000KW。物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別為4級(jí)，泄洪方式為開(kāi)敞式溢洪道（5孔）泄洪。通過(guò)壩型比較，從順。場(chǎng)灘水利樞紐工程的地形條件、工程地質(zhì)等方面選擇了堆石壩和重力壩兩種方案。通過(guò)調(diào)洪演算求出特。征水位，進(jìn)而確定壩頂高程。通過(guò)兩種方案工程量的比較及綜合分析，最終選擇堆石壩方案。參照已建工程對(duì)堆石壩的周邊縫、垂直縫、止水結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。定了導(dǎo)流建筑物的型式和位置。設(shè)計(jì)成果包括說(shuō)明書(shū)一份、計(jì)算書(shū)一份、圖紙6張。

　　

【正文】 表 壩頂高程計(jì)算表 運(yùn) 用 情 況 洪水 水位 （ m） 波浪 爬高 R1% （ m） 風(fēng)壅水面 高度 e （ m） 安全 超高 A （ m） 壩頂 高程 （ m） 設(shè)計(jì)洪水位加正常運(yùn)用 正常蓄水位加正常運(yùn)用 校核洪水位加非常運(yùn)用 正常蓄水位加非常運(yùn)用 壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，防浪墻的底部高程宜高于正常蓄水位（ ） ,墻頂高出壩頂 1m。故最后確定壩頂高程為 ，防浪墻頂高程為 ，防浪墻墻高為 4m。 壩頂構(gòu)造 壩頂寬度應(yīng)根據(jù)運(yùn)行需要、壩頂設(shè)施布置和施工要求確定，壩頂寬度一般為 5m~8m。當(dāng)壩頂有交通需要時(shí)，壩頂寬度應(yīng)滿足交通要求。順場(chǎng)灘水庫(kù)為中型水庫(kù)，參照工程經(jīng)驗(yàn)，確定壩頂寬度為 ，壩頂鋪有厚度為 30cm 的碎石墊層，路面混凝土厚度為 30cm。為了排除雨水，壩頂面向下游側(cè)傾 斜，做成 2%的坡度。 壩頂上游側(cè)應(yīng)設(shè)置防浪墻，墻頂高出壩頂 1m~。防浪墻與混凝土面板頂部的水平四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場(chǎng)灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 接縫高程，宜高于水庫(kù)正常蓄水位。防浪墻底部高程以上的壩體，應(yīng)用細(xì)堆石料填筑，并鋪設(shè)路面。防浪墻立墻上游的底板上，宜設(shè)寬度 ~。本工程設(shè)計(jì)采用 L 型防浪墻，墻高 ，墻頂高出壩頂 。檢查用人行便道寬度為 。防浪墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻頂部厚 。防浪墻底高程 ，頂高程 。壩頂細(xì)部構(gòu)造如圖 51。 圖 51 壩頂結(jié)構(gòu)圖 上下游壩 坡 對(duì)于混凝土面板壩，當(dāng)筑壩材料為質(zhì)量良好的硬巖堆石料時(shí)，上、下游壩坡可采用 1：~1:，當(dāng)用質(zhì)量良好的天然砂礫石料筑壩時(shí)，上、下游壩坡可采用 1： ~1： 。軟巖堆石料筑壩和軟基上建壩，壩坡由穩(wěn)定計(jì)算確定。 本工程筑壩材料為砂巖，參照已建工程經(jīng)驗(yàn)，滿足規(guī)范要求，擬定上游壩坡為 1： ，下游壩坡 1： 。上游為鋼筋混凝土面板，無(wú)需護(hù)坡，下游采用干砌石護(hù)坡，厚 ，在高程為 ，設(shè)寬為 ，其中包括了寬 。 筑壩材料及壩體分區(qū) 堆石體在自重、 水壓等荷載的作用下，各部分的應(yīng)力和變形特性不同，對(duì)面板工作產(chǎn)生的影響也不同，各部分對(duì)材料性質(zhì)、級(jí)配、壓實(shí)度和施工工藝的要求也各不相同，因此應(yīng)根據(jù)料源及對(duì)壩料的強(qiáng)度、壓縮性、滲透性、施工方便和經(jīng)濟(jì)合理等要求對(duì)壩體進(jìn)行分區(qū)。一般，將壩體分為墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)及下游堆石區(qū)。填筑料的分區(qū)原則如下： ①各分區(qū)壩料的透水性宜滿足水力過(guò)渡的要求，從上游到下游，壩料的滲透系數(shù)遞增四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場(chǎng)灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) （軟巖除外），下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制。相鄰區(qū)下游壩料應(yīng)對(duì)其上游區(qū)有反濾保護(hù)作用，防止產(chǎn)生滲透變形和滲透破壞； ②依據(jù)對(duì)面板的 影響程度， 從上游到下游壩料變形模量可遞減，以保證蓄水后壩體變形盡可能小，從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性； ③ 充分合理的利用近壩材料和樞紐的開(kāi)挖石渣料，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。 （ 1）鋪蓋區(qū)（ 1A 區(qū)）、壓重區(qū)（ 1B 區(qū)） 設(shè)置 1區(qū)的目的是用不透水料去覆蓋周邊縫及高程較低處的面板，當(dāng)面板出現(xiàn)裂縫和板間縫、周邊縫張開(kāi)時(shí)，防滲土料將隨水流進(jìn)入縫中，并受面板下墊層料的反濾作用而淤堵裂縫使其自愈而恢復(fù)防滲性能。然后于其上再覆蓋任意料，以防防滲土料失穩(wěn)。 參見(jiàn)已建工程，在本工程建坡度為 1： 的黏土鋪蓋區(qū)和坡度為 1:2 的石渣壓重區(qū)。 (2) 墊層區(qū)（ 2A 區(qū)） 設(shè)置墊層區(qū)的目的是為混凝土面板提供一個(gè)均勻穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)從面板至過(guò)渡區(qū)和堆石區(qū)間的均衡過(guò)渡，適應(yīng)壩體的變形而不出現(xiàn)裂縫。要求墊層料具有良好的顆粒級(jí)配、母巖本身強(qiáng)度較高、破碎率低、壓實(shí)性能好、壓實(shí)后變形模量和抗剪強(qiáng)度較高。同時(shí)，墊層料應(yīng)為半透水料，滲透系數(shù)應(yīng)控制在 103~104cm/s 范圍內(nèi)，以期在面板出現(xiàn)裂縫時(shí)，墊層區(qū)能起到第二道防線的作用。 規(guī)范規(guī)定：墊層區(qū)的水平寬度應(yīng)由壩高、地形、施工工藝和經(jīng)濟(jì)比較確定。當(dāng)用汽車(chē)直接卸料、推土機(jī)平料的機(jī)械化施 工時(shí)，墊層區(qū)的水平寬度不宜小于 3m。 本工程墊層區(qū)水平寬度設(shè)計(jì)為 ，采用石英砂巖人工開(kāi)采加工砂料。最大材料顆粒直徑取 60 到 80mm，小于 50mm 的顆粒含量取 30%到 50%，小于 75mm 的顆粒含量去 5%到 8%。壓實(shí)后墊層的滲透系數(shù)取 104m/s。為了防止周邊縫張開(kāi)而導(dǎo)致漏水，在趾板周邊縫的下側(cè)，設(shè)置特殊墊層區(qū)（ 2B 區(qū)），用粒徑小于 40mm的細(xì)墊層料填筑，以易于邊角處填筑密實(shí)，減少周邊縫的相對(duì)變形。 （ 3）過(guò)渡區(qū)（ 3A 區(qū)） 該區(qū)位于墊層區(qū)與主堆石區(qū)之間，其變形特點(diǎn)和強(qiáng)度介于墊層與主堆石之間，作用 是保護(hù)墊層區(qū)的滲透穩(wěn)定，即使面板開(kāi)裂漏水，也不會(huì)因高壓水流作用將墊層料帶走。該區(qū)材料，應(yīng)是新鮮、堅(jiān)硬、級(jí)配良好的石渣，其粒徑級(jí)配應(yīng)滿足墊層區(qū)與主堆石區(qū)的過(guò)渡要求，符合反濾原則，一般不必采用破碎加工，常以主堆石料剔除較大粒徑后直接填筑。 規(guī)范規(guī)定：硬巖堆石料作主堆石區(qū)時(shí)，它與墊層區(qū)之間應(yīng)設(shè)過(guò)渡區(qū)，為方便施工過(guò)渡區(qū)的水平寬度不宜小于 3m。 本工程過(guò)渡區(qū)水平寬度設(shè)計(jì)為 ， 最大顆粒直徑取 200mm 到 300mm 之間，采用專門(mén)開(kāi)采的人工加工細(xì)堆石料。 （ 4）主堆石壩區(qū)（ 3B 區(qū)） 主堆石區(qū)是面板壩的主體，是承受水荷 載及其他荷載的主要支撐體。設(shè)計(jì)要求主堆石體壩料應(yīng)具有低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度、透水性和耐久性。堆石壩的力學(xué)性質(zhì)在很大程度上四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場(chǎng)灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 取決于壩料的級(jí)配，開(kāi)挖料的級(jí)配與母巖巖性、巖層產(chǎn)狀和構(gòu)造以及爆破工藝等因素相關(guān)。壩料級(jí)配設(shè)計(jì)中，目前多數(shù)是根據(jù)巖性相近的工程資料進(jìn)行類(lèi)比確定。本工程選擇 級(jí)配為小于 5mm的顆粒含量小于 20%，小于 10%。 （ 5）次堆石壩區(qū)（ 3C 區(qū)） 該區(qū)承受的水荷載很小，其壓縮性對(duì)面板變形影響較小，因此可以采用強(qiáng)度較低的石料如軟巖筑壩。該區(qū)可充分利用料場(chǎng)中開(kāi)挖出來(lái)的較次石料或者樞紐建 筑物的開(kāi)挖石料，但下游水位以下應(yīng)設(shè)立專門(mén)的水下堆石區(qū)，其基本要求是級(jí)配良好，抗沖蝕性好，滲透系數(shù)大。 主、次堆石區(qū)分界線：以壩軸線高程 462m點(diǎn)為起點(diǎn)，以 1： 傾向下游坡線分界。 （ 6）下游排水棱體 為了大壩排水通暢和下游壩坡穩(wěn)定，在壩體下游高程為 ，用于排水，頂部寬度為 6m，上游坡度為 1:，下游坡度為 1： 1。 混凝土面板設(shè)計(jì) 對(duì)于面板壩，面板是防滲的主體，對(duì)其質(zhì)量有較高的要求，應(yīng)具有良好的防滲性能，足夠的耐久性，足夠的強(qiáng)度和防裂性能。 面板厚度 面板的 厚度和它的應(yīng)力關(guān)系很小，主要由下列要求確定： ① 施工要求，應(yīng)有足夠的厚度，以滿足施工方便和保證質(zhì)量的需要； ② 結(jié)構(gòu)要求，所采用的厚度應(yīng)能便于在其內(nèi)布置鋼筋和止水； ③ 耐久性要求，應(yīng)有足夠厚度，以控制面板滲透水力比降低于滿足耐久性的允許值。 在達(dá)到上述要求的前提下，應(yīng)盡量選用較薄的面板，它不僅柔性好，而且還能節(jié)約材料，降低造價(jià)。 規(guī)范規(guī)定：中低壩可采用 ~。 結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，本工程設(shè)計(jì)擬定采用厚度為 。 面板分縫 隨著建壩地區(qū)的氣候條件、地基類(lèi)型、施工條件的不同，在 面板內(nèi)部及其周邊上將產(chǎn)生不同的溫度應(yīng)力的沉降變形應(yīng)力。這些應(yīng)力有可能導(dǎo)致產(chǎn)生極其有害的裂縫發(fā)生。為了保證混凝土面板的整體性和滿足防滲要求，通常采取的措施有： ① 提高壩體和壩基的密實(shí)性，減少在荷載作用下的變形； ② 提高面板混凝土的均勻性，保證其具有較高的延展性和軸心抗拉強(qiáng)度，并在可能出現(xiàn)裂縫的部位布設(shè)鋼筋； ③ 降低墊層對(duì)面板的基礎(chǔ)約束應(yīng)力； 四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場(chǎng)灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) ④ 根據(jù)壩體和壩基可能產(chǎn)生變形的情況，對(duì)面板及其周邊進(jìn)行合理分縫，以增加面板整體柔性，并在縫中設(shè)立止水設(shè)施，防止?jié)B漏， 顯然，分縫的目的是為了消除有害裂縫的發(fā)生，在人為的縫中有設(shè)防 的條件下，保證面板在壩體變形、溫度及其他因素作用時(shí)具有整體性，滿足工作要求，有時(shí)接縫有時(shí)根據(jù)施工條件來(lái)布置的。 按照接縫在面板中的位置和作用，可以分為： （ 1） 周邊縫 它是趾板與面板間的接縫，由于面板與趾板分別位于碾壓堆石體和基巖上，即兩種變形模量截然不同的地基上，在水荷載作用下，其變形性質(zhì)不會(huì)相同，并使面板與趾板間產(chǎn)生明顯的相對(duì)位移。周邊縫兩側(cè)變形的不連續(xù)性，導(dǎo)致其變形差遠(yuǎn)大于其他接縫。從防滲的角度看，這是面板壩最薄弱環(huán)節(jié)。在張開(kāi)、沉降、剪切三個(gè)方向都有變形發(fā)生。根據(jù)規(guī)定， 50100m高度的壩設(shè)兩道止水才可滿 足大壩運(yùn)行的要求。該設(shè)計(jì)的最大壩高為 ，故除在底部設(shè)止水外，在頂部設(shè)柔性填料止水，并在周邊縫下設(shè)特俗墊層區(qū)，用瀝青砂填筑，以易于邊角處填筑密實(shí)，減少周邊縫的相對(duì)變形。 （ 2）垂直伸縮縫 這種縫從壩頂沿壩坡一直延伸到周邊縫，方向與壩軸線垂直，只在接近周邊縫 處轉(zhuǎn)彎，便之垂直于周邊縫。由于壩體產(chǎn)生位移的影響，位于面板中部的垂直縫將收到擠壓，這種縫稱為 B 縫?？拷鼉砂镀赂浇拇怪笨p，則由于所有面板都向面板中部產(chǎn)生位移而受到拉伸，這種縫被稱為 A 縫。本工程壩頂長(zhǎng) 336m，參照已建工程，右岸設(shè)總長(zhǎng)度為80m的張性縫（ A 縫），縫間距為 8m，左岸設(shè)總長(zhǎng)度為 64m 的張性縫，縫間距為 8m；面板中部設(shè)總長(zhǎng)度為 192m的壓性縫，間距為 12m。 面板混凝土設(shè)計(jì)及配筋 面板混凝土應(yīng)具有較高的耐久性、抗?jié)B性、抗裂性及施工和易性。面板混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C25，抗?jié)B等級(jí)不應(yīng)低于 W8，抗凍等級(jí)應(yīng)根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》（ DL/T5082— 1998）的規(guī)定確定。 面板宜采用單層雙向鋼筋。鋼筋宜布置于面板截面中部，每項(xiàng)配筋率為 %~%，水平向配筋率可低于豎向配筋率。經(jīng)論證，面板局部可采用雙層配筋。 本工程 設(shè)計(jì)使用強(qiáng)度等級(jí)為 C30 的混凝土，抗?jié)B等級(jí)為 W10，面板采用單層雙向鋼筋，配筋率由結(jié)構(gòu)計(jì)算確定 趾板設(shè)計(jì) 趾板是布置在防滲面板的周邊、坐落在河床及兩岸基巖上的混凝土結(jié)構(gòu)。趾板與面板共同作用，形成壩基以上的防滲體，同時(shí)趾板與經(jīng)過(guò)固結(jié)灌漿、帷幕灌漿處理后的穩(wěn)定基巖連成整體，封閉地面以下的滲流通道，從而形成一個(gè)完整的防滲體系。趾板還是面板的四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場(chǎng)灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 底座，其作用是保證面板與河床及岸坡間的不透水連接，同時(shí)也作為滑模施工的起始工作面。 趾板的布置 趾板布置方式有三種方案：趾板等高線垂直于趾板基準(zhǔn)線，即平趾板方 案；趾板面等高線垂直壩軸線的斜趾板方案；趾板面等高線適應(yīng)開(kāi)挖以后的巖面的斜趾板方案。平趾板是應(yīng)用得最廣的一種方案，其優(yōu)點(diǎn)： ① 便于趾板的施工，便于交通及鉆孔、灌漿作業(yè)； ② 提供排水通道，避免造成暴雨沖刷填筑體； ③ 趾板上游端基巖風(fēng)化較淺，地質(zhì)條件較好； ④ 趾板可以用滑模施工。 本工程選擇平趾板布置方案。 趾板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 巖石地基上的趾板寬度按容許水力梯度確定。巖石地基容許水力梯度如下表 所示。 表 巖石地基容許水力梯度 巖石風(fēng)化程度 容許水力梯度 巖石風(fēng)化程度 容許水力梯度 新鮮、微風(fēng)化 ≥ 20 強(qiáng)風(fēng)化 5～ 10 弱風(fēng)化 10～ 20 全風(fēng)化 3～ 5 經(jīng)過(guò)計(jì)算得趾板寬度為 5m。 巖基上趾板厚度可小于與其連接的面板厚度，最小設(shè)計(jì)厚度應(yīng)不小于 。本設(shè)計(jì)趾板厚度取 。趾板示意圖如下圖 52 圖 52 趾板示意圖 趾板分縫及配筋 趾板結(jié)構(gòu)早期為分段式，后來(lái)發(fā)展為連續(xù)式，現(xiàn)在連續(xù)式趾板已成為一種新的趨勢(shì)。連續(xù)式趾板允許溫度裂縫的出現(xiàn)，但按限制裂縫開(kāi)展寬度的要求配筋，以保證趾板的耐久性。連續(xù)趾板的施工縫按冷縫處理，不設(shè)止水，鋼筋通過(guò)。 趾板僅需要配置溫度筋和灌漿蓋板的鋼筋，采 用單層鋼筋，各向鋼筋量為設(shè)計(jì)厚度的%，保護(hù)層厚度采用 10cm，止水附近局部增加構(gòu)造鋼筋。趾板的錨筋采用砂漿錨桿，四川大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 順場(chǎng)灘面板堆石壩設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 先灌漿再插入鋼筋，選取φ 25 普通螺旋鋼筋，間距 1m。 溢洪道設(shè)計(jì) 根據(jù)地形條件，設(shè)置岸邊開(kāi)敞式溢洪道。溢洪道有引水渠，控制段，泄槽，出口消能段組成。溢洪道的布置和形式選擇應(yīng)該根據(jù)水庫(kù)水文，壩址地形地質(zhì)水流條件，樞紐布置，施工，管理?xiàng)l件以及造價(jià)等因素決定。從壩區(qū)地形圖可知，右岸壩肩高程約為 460~470m之間有一寬約為 70m的平緩地段，河流在壩軸線下游約為 300m處向右岸拐彎，此處河道幾 乎與壩軸線平行。 引水渠 引水渠的作用是將水流平順、均勻、對(duì)稱地引向控制段。引水渠布置時(shí)，應(yīng)盡量短而直，其軸線方向宜進(jìn)水順暢。如需設(shè)置彎道，其軸線轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于 4 倍渠底寬度，流速越大，轉(zhuǎn)彎半徑也應(yīng)越大。引水渠的進(jìn)口