【正文】 壩頂布置 壩頂設(shè)置 C15 砼路面。 （ 2） 設(shè)計結(jié)果： 粘土 （ 防滲體周邊 ） 部位：第一層 d50= 厚 20cm 第二層 d50= 厚 30cm E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 36 排水部位： 第一層 d50=30mm 厚 20cm 第二層 d50=90mm 厚 60cm 護坡設(shè)計 上游護坡用 400mm 厚干砌塊石，因其抵御風(fēng)浪的能力較強；下游壩面直接鋪上200mm 厚的碎石作為護坡。 第二、三層反濾料的選擇也按上述辦法進行。 反濾層設(shè)計 （ 1） 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。針對以上情況作如下處理：開挖粘土截水槽至法風(fēng)化巖基，基巖與粘土接觸面設(shè)置混凝土齒墻，齒墻與河床部分防滲墻相連，在齒墻下設(shè)置灌漿孔，詳見細(xì)部構(gòu)造設(shè)計。 防滲墻布置于斜心墻之下，從防滲角度看偏上游為好，但從防裂角度看偏下游一點為好，綜合考慮布置于心墻底面中心偏上。 根據(jù)以往經(jīng)驗，對于透水深度為 30～ 60m 的情況，采用槽板式混凝土防滲墻外包薄鋼板比較合適，本設(shè)計采用此型式。 防滲墻深入河床沖積層，底部嵌入基巖，上部則與斜心墻連接 ,兩側(cè)以高塑性粘土填筑，伸入斜心墻的最大深度確定為 ，底部深入基巖 ， 詳見下文的構(gòu)造設(shè)計。沖擊鉆造孔筑混凝土防滲墻方案，施工快、材料省、防滲效果好，對于這種深度透水層是比較合適的，決定采用這種方案。又由于河床有孤石，采用鋼板樁也比較困難，造價也高。條件允許時優(yōu)先考慮垂直防滲方案。鑒于各種因素考慮不全，實際安全系數(shù)可能要小些，故而不改變壩坡，維持原擬定剖面。 E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 34 表 66 上下游壩坡穩(wěn)定計算成果表 部位 組 合 情 況 最小安全系數(shù) Kmin 上游坡 1/3壩高水深 H=26m 死水位 2796m 正常蓄水位 下游坡 正常蓄水 位 設(shè)計洪水位 校核洪水位時 安全系數(shù)均滿足要求，正常運用情況大于 ， 非正常運用情況時 時大于 。 采用剛體極限平衡法計算時， 假定各滑塊體在滑動面上抗剪強度的發(fā)揮是一樣的，安全系數(shù)的表示方式為： tgψ 1=tg(ψ 1)Kc ； tgψ 2=tg(ψ 2)Kc ； tgψ 3=tg(ψ 3)Kc 式中：（ ψ 1）、（ ψ 2）、（ ψ 3）為試驗得到的抗剪強度指標(biāo)。心 (斜心 )墻壩的上下游壩坡滑動時常形成折線滑動面。由于這些因素的存在估計滲流量會略有增大，壩的滲透坡降仍滿足設(shè)計要求?？倽B流量在正常蓄水位時為 ，設(shè)計洪水位時為。 表 65 斜心墻逸出點滲流坡降計算成果表 斷面 ① — ① ② — ② ③ — ③ 計算情況 正常 設(shè)計 正常 設(shè)計 正常 設(shè)計 坡降 J E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 33 填筑土料的安全坡降，根據(jù)實踐經(jīng)驗一般為 5～ 10，故而認(rèn)為滲透坡降滿足要求，加上粘土斜心墻有反濾層，故而認(rèn)為不會發(fā)生滲透破壞。 在斜心墻逸出點，滲透坡降較大，予以驗算。 滲流計算斷面位置簡圖 計算結(jié)果： 具體計算見計算書五 —— 大壩滲流計算書， 計算成果見表 19。由于河床沖積層的作用，岸坡實際不會形成逸出點，計算時假定浸潤線末端即為壩趾。 通過心墻及地基防滲墻的滲流量 ： qⅠ =K(H2H12)/(2Bsina)+K2(H1T1)T/D 通過下游壩殼和地基的滲流量 ： qⅡ =K1(H12T12)/(2L1)+KT(H1T1)T/（ L+） 式中： K—— 防滲體滲透系數(shù)， K=10 6cm/s； K1—— 砂礫料壩殼的滲透系數(shù)， K1=210 2cm/s； K2—— 砼防滲心墻的滲透系數(shù)，本工程按照 S8設(shè)計， K2=10 9cm/s； KT —— 地 基 的 滲 透 系 數(shù) ， 河 床 沖 積 層 KT=310 2cm/s ， 岸 坡 風(fēng) 化 層KT=10 3cm/s； H—— 壩前水深； H1—— 逸出點水深； T—— 透水層高度； T1—— 下游水深； D—— 防滲體厚度； L—— 地基滲流長度； L1—— 下游壩殼區(qū)的滲流長度。根據(jù)壩內(nèi)各部分滲流狀況的特點，將壩體分為若干段，應(yīng)用達西定理近似解土壩滲流問題，計算 假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點滲E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 30 透坡降均相等。 從顆料級配曲線可以看出 4上 、 1下 料場砂礫料的顆粒級配明顯較好，物理力學(xué)指標(biāo)也較高，設(shè)計中優(yōu)先采用，作為主料場 ，其余 料場作為輔助和備用料場?？紤]到筑壩用砂礫料的均勻性，含礫石量控制在 40%左右。施工時可考慮上游料填在壩的上游側(cè)，下游砂礫料填在 下游側(cè)，這樣有利于施工，減小相對干擾。10ˊ 0 2 45 5 （ 3） 砂礫料的選用。40ˊ 0 2 42 5 3下 35186。30ˊ 0 2 40 5 1下 35186。00ˊ 0 2 46 5 3上 35186。 表 63 砂礫料設(shè)計成果匯總表 料場 比重△ s 內(nèi)磨擦角 凝聚力 C (KPa) 滲透系數(shù)K (102cm/s) 不均勻系數(shù)η 大于 5mm礫石含量(%) 設(shè)計孔隙比 e 保持含水量W(%) 設(shè)計干容重(g/cm3) 濕容重γ w (kN/m3) 浮容重 γ b (g/cm3) 1上 35186。 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021）規(guī)定：砂礫石的相對密實度E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 29 不應(yīng)低于 ,砂的密實度不應(yīng)低于 ,反濾料宜為 . 因本工程址處地震基本烈度為 7 度 ,根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（ SL20397）要求：對于無粘性土壓實，要求浸潤線以上材 料的相對密度不低于 ,浸潤線以下材料的相對密度選用 ～ ,對于砂礫料 ,當(dāng)大于 5mm的粗料含量小于 50%時，應(yīng)保證細(xì)料的相對密度滿足上述無粘性土壓實的要求，并按要求分別提出不同含礫量的壓實干密度作為填筑控制標(biāo)準(zhǔn)。 壩殼砂礫料設(shè)計 （ 1） 計算公式。因地理位置不同，各料場的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也存在一定的差異，土料的采用以“近而好”為原則 。50ˊ Ⅲ 下 280 （ 3） 土料的選用。50ˊ I上 23186。 E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 28 表 62 粘土料設(shè)計成果匯總表 料場 比重 △ s 最大干容重 γ max (g/cm3) 最優(yōu)含水量W0 (%) 塑限含水量 Wp (%) 塑性指數(shù) Ip 自然含水量 W (%) 內(nèi)磨擦角 θ 凝聚力C (KPa) 滲透系數(shù) K (106cm/s) 設(shè)計干容重γ(g/cm3) 填筑含水量 W (%) 孔隙 比 e 濕容重γ w (g/cm3) 浮容重γ b (g/cm3) I下 24186。 本工程攔河土石壩為二級建筑物，施工前 ,首先要進行現(xiàn)場碾壓試驗進行復(fù) 核，據(jù)以選定施工碾壓數(shù)，根據(jù)規(guī)范要求壓實度應(yīng)不小于 。 a、 設(shè)計干容重計算公式為： γ d=mγ max 式中： γ d—— 為設(shè)計干容重； m—— 為施工條件系數(shù)，或稱壓實度 ,本工程攔河壩為 Ⅱ 級建筑物 ,m 值通常采用～ ，本工程取 m =。粘壤土用南京水利科學(xué)研究所標(biāo)準(zhǔn)擊實儀做擊實試驗，求得最大干容重、最優(yōu)含水量 (一般采用 25 擊，其擊實功能為 ?m/m3)。土料設(shè)計主要任務(wù)是確定粘土的填筑干容重、含水量，礫質(zhì)土的礫石含量、干容重、含水量，砂礫料的相對密度和干容重等指標(biāo)。岸坡截水墻底厚度按承受最大水頭及粘土允許坡降 [J]=5 取用，沿岸坡厚度逐漸變化，大壩剖面圖見 附圖 6。防滲墻插入斜心墻的深度按 1/10 壩高取為 ，滲徑 長度為 ，另根據(jù)上下游水位差 需要的滲徑長度為 L=。壩的防滲體為粘土斜心墻，其頂部最小厚度取 5m（滿足規(guī)范要求的 3m 以上機械化施工要求）；底部最小厚度根據(jù)粘土的允許滲透坡降確定，本設(shè)計允許滲透坡降取 [J]=5，承受最大水頭 ，斜墻底厚需大于 ，本設(shè)計取斜心墻上游坡為 1:，下游坡為 1:，底寬 滿足規(guī)范要求。 防滲體 （ 1） 壩的防滲體 ：壩防滲體的尺寸以滿足構(gòu)造、施工以及防止開裂等要求為原則，并滿足穩(wěn)定的要求。下游校核洪水時下游水位 ，最后取為。 ) 20 20 6 風(fēng)速 V(m) 7 平均波高 h m (m) 1． 48 0． 96 8 平均波長 Lm（ m） 45． 6 29． 5 9 護坡糙率系數(shù) 0． 9 0． 9 10 上游 平均 壩坡 系數(shù) 2． 73 2． 73 E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 26 序號 計算情況 計算項目 設(shè)計情況 校核情況 備注 11 風(fēng)浪引起壩前壅高 e(m) 0． 02 12 平均 波浪沿壩坡爬高 (m) 2． 55 1． 65 13 設(shè)計波浪沿壩坡爬高 (m) 5． 69 3． 68 14 安全超高 A(m) 15 壩項高程 加風(fēng)浪墻高 (m) 2829． 71 2828． 34 16 壩項高程加 %沉陷 再加風(fēng)浪墻高 (m) 2830． 01 2828． 64 其中風(fēng)浪墻 高 壩體排水 本地區(qū)石料比較豐富，采用堆石棱體排水比較適宜。壩頂高程由設(shè)計情況控制，設(shè)計壩頂高程 取 m。 設(shè)置馬道有利壩坡穩(wěn)定，便于觀測和檢修、設(shè)置排水設(shè)備，也可作為交通之用，考慮這些因素馬道寬度取 。 壩頂寬度 根據(jù)交通要求及施工條件、防汛搶險的需要及以往工程的統(tǒng)計資料，本設(shè)計壩頂寬度采用 10m。斜心墻壩綜合了心墻壩與斜墻壩的優(yōu)點： 斜 心墻有足夠的斜度，壩殼對心墻的拱效應(yīng)作用減弱；斜心墻對下游支承棱體的沉降不如斜墻那樣敏感，斜心墻應(yīng)力狀態(tài)較好，因而最終選擇斜心墻壩方案。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高，不宜大量采用粘性土料，以薄心墻、薄斜墻較有利，又因壩基條件復(fù)雜、處理工程量大、工期長，以采用斜墻為宜。從筑壩材料來看，由于壩址上下游 5km 內(nèi)有可供筑壩的土料 190 萬 m3作為防滲體之用，又有 1250 萬 m3的砂礫料作壩殼，心墻壩和斜墻壩都是可行的。 塑性斜墻壩 （ 用砂礫料作為壩 殼，以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻 ）的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對較小，工期較短，但對壩體、壩基的沉降比較敏感，抗震性能較差，易產(chǎn)生裂縫。壩址附近有堅硬玄武巖石料場一處，儲量達 450 萬 m3，開采條件較好，可作為堆石壩石料，從材料角度可以考慮堆石壩方案。 堆石壩壩坡較陡，工程量減小。本次設(shè)計 只作定性分析確定土石壩壩型選擇。 E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 24 6 第一主要建筑物 —— 大壩設(shè)計 土石壩壩型選擇 影響土石壩壩型選擇的因素很多，最主要的是壩址附近的筑壩材料，還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。 水電站建筑物 E江水利樞 紐工程設(shè)計說明書 及計算書 23 引水隧洞、電站廠房布置于凸岸，在泄洪隧洞與大壩之間，由于風(fēng)化巖層較深，廠房布置在開挖后的堅硬玄武巖上，開關(guān)站布置在廠房旁邊?？紤]到引水發(fā)電洞也布置在凸岸，泄洪隧洞布置以遠(yuǎn)離壩腳和廠房為宜。 樞紐總體布置 擋水建筑物 — 土石壩 ， 按直線布置在河灣地段 ， Ⅰ Ⅰ 壩址 處 。 泄水建筑物：包括泄洪隧洞和放空洞，均與導(dǎo)流隧洞綜合。通過對各種不同的壩型進行定性分析，綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效益等因素，最終選 擇土石壩方案。支墩壩本身應(yīng)力較高，對地基的要求也很高，在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可行的。 壩型選擇 所選壩軸線處河床沖積層較深，兩岸風(fēng)化巖透水性強，基巖強度低，且不完整。從地質(zhì)剖面圖上可以看出： Ⅰ Ⅰ 剖面，河床覆蓋層厚平均 為 20m，河床中部最大達 32m，壩肩除 10m 左右范圍的風(fēng)化巖外，還有數(shù)十條的破碎帶，其余為堅硬玄武巖，地質(zhì)構(gòu)造總體良好 (對土石壩而言 )。該方案設(shè)計水位 ，設(shè)計泄洪量 584m3/s；校核水位 ，校核泄洪量 。第 三 方案的水頭較小，可降低閘門及啟閉設(shè)備的造價， 而且 淹沒損失及壩體工程量比第四方案 小 。 （ 2） 第二、四兩種方案比較，兩者的 △Z 、 Q 基本相同，第二方案的 Q/B 比第四方案大 13%，第 二 方案的 B 比第 四 方案小 13%，同上所述考慮將第二種方案排除在外。一般說來 △Z 大，壩增高，大壩工程量加大； B 大則增加隧洞的開挖及其他工程量；而 Q/B 越大消能越困難，襯砌要求也高。 方案選擇 以上方案均能滿足泄流量 Q900m3/s 的要求，同時考慮上游水位限制水位 （ 按照庫區(qū)淹沒情況考慮