【正文】 第六章 地基處理土石壩地基處理的主要目的是為了滿足滲。上、下游圍堰均采用土石圍堰。而且由于壩址上、下游土石料非常豐富，可利用其填筑圍堰。本工程中由于主體工程為土石壩，不允許壩體過水，且上游已建成B電站，在一定程度上可以控制壩址處通過的洪水，因此導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)不必太高。此處，導(dǎo)流方案的選擇與施工場地的布置亦相互影響。但是各項工程的施工方法和施工進(jìn)度又直接影響到各時段中導(dǎo)流任務(wù)的合理性和可能性。通常是根據(jù)導(dǎo)流方案才能安排控制性進(jìn)度計劃。相輔相成，選出最佳方案。因此，為了更好地進(jìn)行導(dǎo)流方案的選擇，要對地質(zhì)和水文地質(zhì)勘測工作提出專門要求。此外，選擇圍堰形式，基坑能否允許淹沒，能否利用當(dāng)?shù)夭牧闲拗叩?，也都與地質(zhì)條件有關(guān)。當(dāng)采用分段圍堰法導(dǎo)流時，由于河床的束窄，減小了過水?dāng)嗝娴拿娣e，使水流的流速增大。對于河床寬闊的河流，尤其在施工期有通航過筏要求的河流，宜采用分段圍堰法導(dǎo)流。選擇導(dǎo)流方案時應(yīng)考慮的主要因素有：（1）水文條件河流的流量大小、水位變化的幅度、傲氣流量的變化情況、枯水期的長短、汛期洪水的延續(xù)時間、冬季的流冰及冰凍的情況等，均直接影響導(dǎo)流方案的選擇。第五章 施工導(dǎo)流設(shè)計導(dǎo)流方案的選擇導(dǎo)流方案的選擇受各種因素的影響。尾水渠應(yīng)盡量利用天然沖溝或河溝，反之，則需人工開挖明渠；當(dāng)溢洪道的消能設(shè)施與下游河道距離很近時，也可不設(shè)尾水渠。挑射角度選用25176。為了使下游水位不影響挑流的效果，因此挑流鼻坎的高程要高出下游最高水位。根據(jù)以往工程的經(jīng)驗數(shù)值，挑流鼻坎常由連接面板和齒墻兩部分組成，連接面板是緊接泄槽末端的襯砌底板，齒墻則有重力式和襯砌式兩種，其作用保護鼻坎，使不致因地基遭受沖刷而破壞。挑流消能是目前采用較多的一種方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、工程量較小、能適應(yīng)下游水位變化等優(yōu)點。根據(jù)本工程給定的基本資料以及前面的設(shè)計計算。目前常用的消能工的形式有：底流式消能、挑流式消能、面流式消能及消力戽或聯(lián)合式消能。若消能措施考慮不當(dāng)，高速水流與下游河道的正常水流妥善銜接，下游河床和岸坡就會遭受沖刷，甚至危及大壩和溢洪道自身的安全。泄槽斷面采用梯形斷面，邊坡采用1:，泄槽的襯砌選用C20混凝土，襯砌厚度為45cm。在泄槽與控制段溢流堰連接處，泄槽寬與控制段溢流堰同寬，b1=100m，末端底寬b2擬為80m，則漸變段長L1=(b1b2)/2tga=，取整則L1為51m，底坡為：1:。襯砌材料能抵抗水流沖刷；在各種荷載作用下能保持穩(wěn)定；表面光滑，不致引起不利的負(fù)壓和空蝕；做好底板下排水，以減小作用在底板上的揚壓力；同時做好止水，隔絕高速水流浸入底板下面，避免因脈動壓力引起的破壞。當(dāng)流速超過6～7m/s時，邊墻高度應(yīng)按摻氣后的水深加安全超高確定。3）橫斷面泄槽橫斷面形狀與地質(zhì)條件緊密相關(guān)。2）縱剖面布置縱剖面設(shè)計主要是決定縱坡，通?？v坡隨地形、地質(zhì)條件而變化，但為了使水流平順和便于施工，坡度變化不宜太多。彎曲段的轉(zhuǎn)彎半徑一般應(yīng)大于10倍槽底寬。當(dāng)泄槽較長、地形、地質(zhì)等條件不通俗讀物完全為直線，常在泄槽首設(shè)收縮段。因此設(shè)計時必須考慮并在布置和構(gòu)造上采取相應(yīng)的措施。閘門高程768m，對于溢流控制段的防滲處理在控制段下部進(jìn)行帷幕灌漿處理，（3）泄槽洪水經(jīng)溢流堰后，多用泄水槽與消能防沖設(shè)施連接。溢流堰采用弧形閘門控制，閘門頂高程768m，以便使水庫水位保持在興利水位。校核洪水位5600由計算知，寬頂堰凈堰寬取b=80m為宜。寬頂堰寬由流量方程求得，具體計算見表43。溢流堰體型設(shè)計的要求是盡量增大流量系數(shù)，在泄流時不產(chǎn)生空蝕或誘發(fā)危險振動的負(fù)壓。溢流堰軸線選定應(yīng)考慮的因素：從整個溢洪道的布置出發(fā)，統(tǒng)籌考慮進(jìn)水渠、泄槽、消能防沖設(shè)施和出水渠的要求；應(yīng)滿足建筑物對地基的強度、穩(wěn)定性、抗?jié)B性及耐久性；便于對外交通和兩側(cè)建筑物的布置；便于防滲系統(tǒng)的布置，使堰（閘）與兩岸的止水、防滲系統(tǒng)形成整體。表42 進(jìn)水渠斷面擬定尺寸水位（mm）泄量（m3/s）H(m)B(m)計算公式設(shè)計815Q=υA, A=(B+mh)hA—過水?dāng)嗝娣e；B—渠底寬度υ=1～4m/s校核5600由計算可以擬定引渠底寬B=130米（為了安全）進(jìn)水渠與控制堰之間設(shè)20米漸變段，采用扭曲面連接，引渠長L=110m。為提高泄洪能力，渠內(nèi)流速υ=，渠底寬度大于堰寬。進(jìn)水渠的布置和設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題：平面布置中應(yīng)選擇有利的地形、地質(zhì)條件，保證施工及運行期的岸坡穩(wěn)定，選擇軸線方向應(yīng)使水流平順進(jìn)入控制段，避免出現(xiàn)橫向水流或漩渦，最好布置成直線，進(jìn)水渠底一般為等寬或順?biāo)鞣较蚴湛s，在與控制段連接處應(yīng)與溢流前緣等寬，；橫斷面一定大于控制段的過水?dāng)嗝?，在不致造成過大挖方量的前提下，進(jìn)水渠內(nèi)流速一般控制在1～2m/s以內(nèi)，最大不宜超過4m/s，以減少水頭損失；縱斷面一般做成平底或具有不大的逆坡。（1）進(jìn)水渠進(jìn)水渠的作用是將水庫的水平順引至溢流堰前。工程布置正槽式溢洪道由于其過堰水流與泄槽進(jìn)口軸線方向一致，因此它結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、工作可靠、泄水能力大。根據(jù)泄槽與溢流堰相對位置的不同，分正槽式和側(cè)槽式。由于擋水建筑物為土石壩，不容許從壩身溢流，因此需要在岸邊修建溢洪道，即河岸溢洪道。溢洪道基本數(shù)據(jù)根據(jù)給定的基本資料，溢洪道在各種水位的下泄流量見表41。泄槽水力計算是在確定了泄槽的縱向坡度和斷面盡寸后，根據(jù)溢洪道的設(shè)計與校核流量，計算泄水槽內(nèi)水深和流速的沿程變化。主要校核溢流堰的過流能力。根據(jù)渠內(nèi)流速大小，求水庫水位與下泄流量關(guān)系曲線，校核泄流能力，求渠內(nèi)水面曲線。第四章 溢洪道設(shè)計溢洪道設(shè)計的主要內(nèi)容溢洪道設(shè)計的內(nèi)容包括位置選擇、平面布置、尺寸擬定、水力計算。壩面上的縱向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置，用漿砌石鋪設(shè)成矩形。（2）壩面排水壩坡排水是為了防止雨水的沖刷，在下游壩坡上設(shè)置橫向連接的排水溝。對于砌石護坡下部的反濾墊層的設(shè)計，采用30cm的碎石墊層。根據(jù)以上步驟重復(fù)計算得第三層反濾料D15≤，從而確定d3=5～40mm的碎石。對于斜心墻兩側(cè)的反濾料，由于被保護土為粘性土，：D15≤由于該壩為2級壩且工作水頭較高，因此第一層反濾層d1=～1mm的中粗砂層。粘性土防滲體在出現(xiàn)裂縫情況下運行是很危險的，為控制裂縫發(fā)展并促其自行愈合，對I、II級壩及高壩，由于工程重要且作用水頭較高，宜按較嚴(yán)格的情況選用較細(xì)反濾料。但選擇第二層反濾料時，以第一層反濾料為被保護土；選擇第三層反濾料時，以第二層為被保護土。反濾層設(shè)計根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL2742001）附錄B計算設(shè)計反濾層的級配及層數(shù)。防滲體下游和滲流逸出處的反濾層應(yīng)滿足下列要求：（1）使被保護土不發(fā)生滲透變形；（2）滲透性大于被保護土，能通暢地排出滲透水流；（3）不致被細(xì)粒土淤塞失效；（4）在防滲體出現(xiàn)裂縫情況下，土顆粒不會被 帶出反濾層，能使裂縫自動愈合。護坡的具體形式及尺寸見細(xì)部結(jié)構(gòu)圖。但應(yīng)注意做好坡面排水及灑水養(yǎng)護。適合于下游壩殼為粘性土或砂，砂礫等。下游護坡應(yīng)由壩頂護至排水棱體。（2）下游壩坡下游護坡的主要形式為干堆石、堆石、碎石及草皮護坡。D==求得：D==；砌石護坡的厚度：t==因此上游護坡采用的塊石材料的厚度取35cm；上游砌石護坡厚度采用35cm。上游護坡石塊的大小、級配和厚度應(yīng)根據(jù)波浪壓力的大小及波浪要素進(jìn)行計算確定。根據(jù)工程的具體情況，上游護坡采用干砌石護坡，并在砌石護坡的下部按反濾原則設(shè)置碎石墊層。上游壩坡主要考慮波浪淘刷、順壩水流沖刷及漂浮物和冰層的撞擊及凍冰的擠壓。（1）上游護坡上游護坡的常用形式為堆石（拋石）、干砌石、漿砌石、預(yù)制或現(xiàn)澆的混凝土板、瀝青混凝土等。壩面具體結(jié)構(gòu)形式及尺寸見土石壩的細(xì)部構(gòu)造圖。大壩路面為了排除雨水，壩頂面向大壩下游側(cè)傾斜，傾斜坡度設(shè)為2%。防浪墻采用C20的混凝土。壩頂構(gòu)造壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻，防浪墻采用鋼筋混凝土的形式，墻體底部埋入土石壩體的防滲體內(nèi)，使防浪墻與斜心墻防滲體形成一個整體，共同完成大壩擋水的任務(wù)。因此大壩壩坡穩(wěn)定分析是安全和穩(wěn)定的。因此土石壩在水庫水位降落期上游壩坡是穩(wěn)定的。Ko5==Ko6==Ko7==④按比例將Kc值標(biāo)在相應(yīng)的圓心上，連成曲線求出相應(yīng)最小Kcmin。③通過O4作eg的垂線NN1，并在其上選OOO7為圓心，分別通過B點的滑弧。圖324 水庫水位降落期上游壩坡穩(wěn)定計算圖（O1）圖325 水庫水位降落期上游壩坡穩(wěn)定計算圖（O2）圖326 水庫水位降落期上游壩坡穩(wěn)定計算圖（O3）表327 水庫水位降落期上游壩坡穩(wěn)定計算表(O1)表328 水庫水位降落期上游壩坡穩(wěn)定計算表(O2)表329 水庫水位降落期上游壩坡穩(wěn)定計算表(O3)計算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc。具體計算步驟及過程見下表327至表332。①根據(jù)滲透穩(wěn)定計算的浸潤線及和流網(wǎng)圖，計算壩體的孔隙水壓力u。因此土石壩在穩(wěn)定滲流期正常水位運行的條件下下游壩坡是穩(wěn)定的。Ko5==Ko6==Ko7==④按比例將Kc值標(biāo)在相應(yīng)的圓心上，連成曲線求出相應(yīng)最小Kcmin。③通過O4作eg的垂線NN1，并在其上選OOO7為圓心，分別通過B點的滑弧。圖317 穩(wěn)定滲流期正常水位下下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O1）圖318 穩(wěn)定滲流期正常水位下下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O2）圖319 穩(wěn)定滲流期正常水位下下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O3）表321 穩(wěn)定滲流期正常水位下下游壩坡穩(wěn)定計算表(O1)表322 穩(wěn)定滲流期正常水位下下游壩坡穩(wěn)定計算表(O2)表323 穩(wěn)定滲流期正常水位下下游壩坡穩(wěn)定計算表(O3)計算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc。具體計算步驟及過程見下表321至表325。①根據(jù)滲透穩(wěn)定計算的浸潤線及和流網(wǎng)圖，計算壩體的孔隙水壓力u。因此施工期土石壩的下游壩坡是穩(wěn)定的。圖313 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O6）圖314 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O6）圖315 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O7）表318 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表(O5)表319 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表(O6)表320 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算表(O7)⑨重復(fù)③④⑤⑥⑦步驟，從而求出最小安全系數(shù)。Ko1==Ko2==Ko3==⑦按比例將Kc值標(biāo)在相應(yīng)的圓心上，連成曲線找出相應(yīng)最小Kc的圓心O4。圖310 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O1）圖311 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O2）圖312 施工期下游壩坡穩(wěn)定計算圖（O3）⑤列表計算荷載，見表31表31表317。③分別編號：b==，從圓心作垂線為0號土條的中心線，向上依次為3…；向下依次為2…。而線M1M2延長線與扇形bcdf相交于點e、g，這樣最小安全系數(shù)滑弧的圓心就在eg線附近。角并相交于M2點，連接M1M2線，最危險滑弧的圓心即位于M1M2的延長線附近；其次用方捷耶方法給出扇形bcdf，取下游坡中點a，過a點作鉛垂線ac，過a點作與壩坡成85角的線ad。首先定出距壩頂為2H、再從壩趾B和壩頂A分別引出BM2和AM2，它們分別與下游壩坡及壩頂成b1=25176。其計算公式如下：（1）施工期校核下游壩坡的穩(wěn)定計算：采用瑞典圓弧法的有效應(yīng)力法計算施工期的壩坡穩(wěn)定，其公式如下：K=（2）水庫水位降落期和穩(wěn)定滲流期校核下游壩坡的穩(wěn)定計算：采用瑞典圓弧法的有效應(yīng)力法計算施工期的壩坡穩(wěn)定，其公式如下：K=以上式中：b ——條塊寬度；W——條塊實重，W=W1+W2+rwzb；W1——在壩坡外水位以上的條塊實重；W2——在壩坡外水位以下的條塊浮重；z ——壩坡外水位高出條塊底面中點的距離；u ——穩(wěn)定滲流期或水庫水位降落期壩體或地基中的孔隙水壓力；a——條塊的重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角；C’ 、f’——土壤抗剪強度指標(biāo)。則本工程壩坡最小安全系數(shù)為：K正=，KI=，KII=。而非圓弧滑動穩(wěn)定計算是摩根斯頓—普賴斯法和滑楔法。穩(wěn)定計算方法可分圓弧滑動及非圓弧滑動穩(wěn)定兩種。土石壩穩(wěn)定分析的目的就是核算土石壩在自重、各種情況的孔隙壓力和外荷載作用下，壩坡是否穩(wěn)定、經(jīng)濟。可考慮水庫水位自正常蓄水位快速降落到死水位的情況，主要考查不穩(wěn)定滲流對大壩上游壩坡穩(wěn)定的影響。本設(shè)計只計算設(shè)計洪水位時下游壩坡的穩(wěn)定。上游為正常蓄水位或設(shè)計洪水位，下游為相應(yīng)水位時下游壩坡的穩(wěn)定。本設(shè)計只計算下游壩坡的穩(wěn)定。該階段黏性土體內(nèi)的孔隙水壓力尚未消散，故需考慮孔隙水壓力對壩坡穩(wěn)定的影響?？刂品€(wěn)定的有施工期（包括竣工期）、穩(wěn)定滲流期、水庫水位降落期和正常運用遇地震四種工況，應(yīng)計算的的內(nèi)容如下：（1）施工期的上、下游壩坡；（2）穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡；（3）水庫水位降落期的上游壩坡；（4）正常運用遇地震的上、下游壩坡。為了保護防滲體及滿足過渡層的要求，～1mm的中粗砂層；～5mm的粗砂礫層；～40mm的碎石層。（）、式（）：D15/d85≤4～5D15/d15≥5求得第二層反濾料D15≤，從而確定d2=1～5mm的粗砂礫。同時為了減緩防滲體與壩殼或兩種剛度相差較大的土料之間變形和應(yīng)力的急劇變化，避免防滲體等部位發(fā)生裂縫或控制其開展，還需在兩層土料之間設(shè)置過渡層，在分區(qū)壩中，若反濾層設(shè)計厚度不能滿足過渡層需要時，沿尚應(yīng)加厚反濾層或另設(shè)過渡層。對于被保護土為粘性土的反濾料，其尺寸可用D15=，對非分散性