【正文】 設計烈度在6度以下的可不進行抗震設計，而在9度以。壩基開挖后，一般還要進行回填，但由于方量較少，壓力小。要準確計算泥沙壓力是比較困難的，一般可參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，按土壓力公式計算 （4—10）式中 —泥沙對上游壩面的總水平壓力； —泥沙的浮容重； —泥沙的淤積高度； —泥沙的內(nèi)摩擦角，對于淤積時間較長的粗顆粒泥沙，可取；對于較細的粘土質(zhì)泥沙，可?。粚τ跇O細的泥沙、粘土和膠質(zhì)顆粒，可取。 （4—9）圖 4—3 深水波的浪壓力圖淤積計算年限可取為50～100年，對于多沙河流應專門研究決定。但若庫形特別狹長，應以5倍平均庫面為準。對于庫緣地勢高峻的山區(qū)水庫，風速風速=4～16m/s，水庫吹程1～13km的情況，可按官廳水庫公式計算： （4—6） （4—7）上兩中，為計算風速，；校核情況宜采用洪水期多年平均最大風速。也取。為了減小壩內(nèi)滲透壓力，常在壩體上游面附近3～5m的范圍內(nèi)，提高混凝土防滲性能，形成一定厚度的防滲層，并在防滲層后設壩身排水管。本工程去。上式中的為揚壓力折減系數(shù)，可根據(jù)壩基地質(zhì)及防滲、排水等具體情況擬定。作用在溢流面、段的動水壓力一般比較小，可忽略不計。若假定反弧段的起始和末端兩斷面的流速相等，則可求得反弧段上動水壓力的總水平分力和垂直分力的計算 公式如下： （4—4） （4—5）式中 、—反弧段上通過圓心豎線兩側(cè)的中心角，（）； —反弧段上的平均流速，（）； —單寬流量，（）； —重力加速度，取； —水容重，取。 （4—2） （4—3）式中 —壩前水深（m）； —上游壩坡系數(shù)； —水容重，取。式中，為水的容重，為該點距水面的深度，將沿壩面積分后，即可求出作用在壩面上的靜水壓力的合力。 荷載的計算壩體自重是維持大壩穩(wěn)定的主要荷載，其數(shù)值可根據(jù)壩的體積和材料容重計算確定 （4—1）本工程采用碾壓混凝土筑壩，取容重。作用在重力壩的荷載主要有：壩體自重，上下游壩面上的水壓力，揚壓力，浪壓力，泥沙壓力，地震壓力及冰壓力等。監(jiān)測設計 包括壩體內(nèi)部和外部的觀測設計，制定大壩的運行、維護和監(jiān)測條例。(廊道、排水、壩體分縫、止水等)地基處理 地基的防滲(帷幕灌漿)、排水、斷層、破碎帶處理等。應力分析 用材料力學法和可靠度理論法，對壩體材料進行強度較核。剖面設計 可參照已建的類似工程，初擬剖面尺寸。確定壩體與兩岸及交叉建筑物聯(lián)接方式。我國的丹江口電站、豐滿工程的大壩，目前世界上最大的水電站——巴西伊泰普工程以及三峽工程的大壩，均采用了混凝土重力壩。 碾壓混凝土重力壩荷載分析與計算混凝土重力壩是指用混凝土澆筑的，主要依靠壩體自重來抵抗上游水壓力及其它外荷載并保持穩(wěn)定的壩。通過30多年的實踐，不斷改進創(chuàng)新，顯示了該項技術的生機與活力。碾壓混凝土的強度在施工過程中是以監(jiān)測容重進行控制的，最后，通過鉆孔取芯樣校核其強度是否滿足設計要求。目前常用的幾種主要質(zhì)量控制手段是：在生產(chǎn)過程中，常用VeBe儀測定碾壓混凝土的稠度，以控制配合比。模板的高度多為層厚的倍數(shù)。對于壩肩較陡的大壩，我國首創(chuàng)了負壓真空溜槽法輸送碾壓混凝土，該項技術已在江埡碾壓混凝土壩的施工中使用，并獲得成功。使用自卸汽車運送碾壓混凝土時，在入倉前必須沖洗輪胎，以防雜質(zhì)帶入倉面。連續(xù)式拌和機能耗低、生產(chǎn)率高，降低了碾壓混凝土成本。人們通常使用高效率的強制式拌和機生產(chǎn)碾壓混凝土。 碾壓混凝土施工工藝的技術創(chuàng)新碾壓混凝土的拌和、運輸、壓實和養(yǎng)護等基本施工工藝，長期以來幾乎沒有發(fā)生大的變化，但施工工藝有創(chuàng)新，這在提高施工速度和降低工程造價方面起到了不容忽視的作用。因碾壓混凝土澆筑倉面大，受周圍氣候的影響大，預冷卻法的效果并不明顯。橫縫雖然可以有效控制壩體裂縫的產(chǎn)生，但碾壓混凝土澆筑過程中的溫度控制同樣是防止裂縫的關鍵。只要有橫縫，上游面就要設置止水。常用的壩體分縫有機械切縫、模板分縫和誘導成縫。RCD施工法對層間縫的處理與常規(guī)混凝土幾乎一樣，需要鑿毛、鋪灑水泥砂漿，并且每隔15m設置橫向收縮縫，因此RCD壩的造價一般高于RCC壩。有專家認為：小于24h的層間縫是“熱縫”，無需處理，只需除去表面碎屑、保持清潔濕潤即可覆蓋上層混凝土；而暴露24～48h有人認為可達72h的層間縫，稱為“準備縫”，需要用鋼絲刷清掃、除去碎屑并保持濕潤；超過48h或72h的層間縫即為“冷縫”，必須用高壓水槍沖洗，除去碎屑并保持濕潤。對于碾壓混凝土層間的水平縫防滲處理，常見以下幾種：有人提出了“成熟度”的概念，即澆筑時的表面華氏溫度乘以兩層之間覆蓋間隔的小時數(shù)：　　T(ｈ)ｔ(176。碾壓混凝土壩的防滲設計不應只依賴上游護面系統(tǒng)來解決，應使整個壩體形成一個擋水體。世界上大多數(shù)碾壓混凝土壩約占57%采用與碾壓混凝土同步上升的常規(guī)混凝土做護面防滲；約有10%的壩直接使用碾壓混凝土防滲，具體做法是在碾壓混凝土中摻入較高含量的無黏性細粉來提高碾壓混凝土的可靠性，這種防滲形式在西班牙比較普遍；還有少數(shù)約5%采用常規(guī)混凝土預制面板加PVC膜防滲；近年來采用變態(tài)混凝土防滲壩面的做法也有所增加，具體做法是在碾壓混凝土攤鋪前或攤鋪后，向碾壓混凝土中注入水泥砂漿，使用插入式振搗棒振實。最近出現(xiàn)了由多種活性摻和料混合而成的膠凝材料，其中可以完全沒有水泥成分，而且世界上已有7座碾壓混凝土壩使用了這項新技術。過去人們認為膠凝材料是指水泥加活性摻和料，最早使用的活性摻和料多為粉煤灰。中國碾壓混凝土壩的平均膠凝材料用量是173kg/m3，其中水泥79kg/m活性摻和料94kg/m3。富漿碾壓混凝土壩是當今世界上比較流行的趨勢。碾壓混凝土的配合比是借助于經(jīng)驗并根據(jù)施工條件通過現(xiàn)場實驗來決定的。 碾壓混凝土壩設計的發(fā)展趨勢碾壓混凝土壩的設計思想，原創(chuàng)于在允許的條件下，采用土石壩的施工方法進行干硬性混凝土的運輸、攤鋪、碾壓，以達到快速施工的目的。（7）探索多種上游面防滲技術，包括常態(tài)混凝土、瀝青砂漿、鋼筋混凝土面板、預制混凝土模板勾縫、PVC塑料薄膜和二級配碾壓混凝土防滲層。如三峽、水口工程的縱向圍堰。（5）在施工中，拌和、運輸、攤鋪、壓實用的設備和養(yǎng)護也都積累了許多經(jīng)驗，逐步形成了一套成熟的方法。（4）高摻粉煤灰可節(jié)約水泥，同時降低水化熱，簡化溫控措施，便利施工。試驗證明，碾壓混凝土若摻用引氣劑，其抗凍性有較大的提高。（3）我國幅員遼闊，氣候條件差別很大，無論在亞熱帶、北方寒冷地區(qū)都有碾壓混凝土工程。目前在建的四川沙牌薄拱壩，高129m，1999年開始碾壓混凝土施工。我國碾壓混凝土的技術特點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）壩高超過100m的碾壓混凝土重力壩已建成5 座（巖灘、水口、江埡、大朝山、棉花灘，在建的其中最高的是龍灘重力壩一期工程，將是目前世界上最高的碾壓混凝土重力壩，初期壩高192米。為碾壓混凝土填筑，外部用常態(tài)混凝土(一般為2至3米厚)防滲和保護。建成的碾壓混凝土壩中高達100m的有日本的玉川壩和墨西哥的特里戈米爾壩，正在新建的日本宮瀨壩，壩高155m。據(jù)不完全統(tǒng)計，迄今全世界完建和在建的壩高超過15m的碾壓混凝土壩已超過210座，它們分布在5大洲的28個國家中，其中亞洲數(shù)量最多占總數(shù)的40%，其他地區(qū)分布比較平均。在國外，1974年巴基斯坦的 塔貝拉壩修復工程，首次使用碾壓并獲得成功。此外，利用碾壓混凝土做臨時性工程（圍堰）效益更加明顯，巖灘、隔河巖、萬安、山仔、水口、水東、五強溪、三峽、大朝山、洪山等工程都才采用碾壓混凝土圍堰，總方量280萬，施工進度快，汛期圍堰還可以過水。1988年，該項技術被評為國家科技進步一等獎。該工程應用高摻量粉煤炭，低水泥用量混凝土，整體通倉薄層澆筑技術，創(chuàng)出連續(xù)上升口最大13米，；壩體溫控與強度均達到要求。1986年6月，大田坑口水庫碾壓混凝土重力壩建成投入使用。碾壓混凝土重力壩起源于60年代，把混凝土重力壩用土石壩施工方法進行修筑，采用干硬性混凝土，強力振動碾壓實，是柱狀澆筑法的一項改革，具有節(jié)約水泥、降低水化熱、施工方法簡單、速度快，從而大大降低造價的優(yōu)點。樞紐布置如（圖3—3）。④其工程填筑量十分巨大，壩址處附近材料來源供應不足，遠距離運輸不方便且不利于控制成本。若采用引水式電站，只能布置在河道拐彎處下游，但開挖量大，壩址下游拐彎處狹窄，不利于施工和機械、設備及材料運輸。（2）缺點：①由于河谷兩岸地形對稱且地勢均比較平緩，布置泄洪隧洞和引水隧動比較困難，且工程量比較大。②施工簡單、方便，技術要求不是很搞。③工程澆注強度大，對機械化要求比較高。（2）缺點：①壩體防滲問題處理難度大。導流底孔后期還可改建為永久性沖沙底孔。③施工期間采用分期導流。 方案比較（1）優(yōu)點：①泄洪可由泄洪壩段泄流，加上電站發(fā)電引水輔助泄洪，結(jié)構(gòu)比較容易布置。④ 其他水工建筑物：為了合理利用，把導流隧洞和沖沙放空洞結(jié)合。河床坡岸地勢比較平緩，便于修建廠房。③ 水電站建筑物：包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力鋼管、電站廠房、開關站等。② 泄水建筑物：泄洪采用泄洪隧洞方案，為縮短長度、減小工程量，泄洪隧洞布置在山體內(nèi)。木材做防滲體，現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。瀝青混凝土可采用單層或雙層。60年代以后發(fā)展的碾壓鋼筋混凝土面板堆石壩（圖5）,在面板下一般設置一層墊層料和一層過渡層，靠近面板的墊層料要求滲透系數(shù)為102～104cm/s，當面板出現(xiàn)裂縫或止水破壞時，可防止大量漏水。鋼筋混凝土斜墻(或面板)堆石壩，壩的上下游坡都接近堆石的自然坡。防滲土體可以放在堆石體上游，也可在土斜墻上設置較厚的堆石層。中國湖北省的西北口鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高85m。前期作為導流底孔，工程蓄水后改建為沖沙底孔。開關站布置在廠房旁邊的河岸上。經(jīng)過調(diào)洪演算，擬定溢流堰采用9孔，每孔寬11m。 （1）泄洪建筑物與電站廠房分開布置方式（2）壩后式電站廠房頂溢流 （3）隧洞泄洪及壩內(nèi)大孔口泄流，壩后廠房或地下式廠房 （4）岸邊溢洪道及壩內(nèi)大孔口泄流，壩后廠房或地下廠房 （5）河床泄洪岸邊引水式廠房 2. XX水利樞紐建筑物組成與總體布置① 擋水建筑物：碾壓混凝土重力壩，壩軸線按直線布置，壩址在上壩線。 碾壓混凝土重力壩和混凝土面板堆石壩方案比較 碾壓混凝土重力壩樞紐布置1． 混凝土壩樞紐建筑物組成與總體布置形式混凝土壩樞紐壩身可布置泄水、發(fā)電進水口、沖沙孔等建筑物。由于本工程規(guī)模比較大，采用閘壩是不可能的。從地質(zhì)和地形條件看，修建混凝土重力壩是可行的；從工程規(guī)模來看，為減少工程成本，縮短工期，滿足早日發(fā)電的要求，宜選用碾壓混凝土重力壩。從地質(zhì)、地形條件看不宜修建拱壩。圖3—2 上壩線橫剖面圖 壩型選擇大壩的常見壩型主要有：重力壩、土石壩、拱壩、支墩壩等型式。4. 方案選擇根據(jù)以往的工程經(jīng)驗和工程實際的地質(zhì)、地形、水文、設計和施工條件，經(jīng)過分析比較后，選定上壩線作為壩軸線位置。壩軸線上游容易產(chǎn)生淤積，覆蓋層厚度大。② 下壩線優(yōu)點：庫容相對較大，工程量相對較小，河床右岸比較開闊。樞紐布置比較方便。下游處河床并不開闊，山體易發(fā)生松動。河床左岸地勢比較陡峭，山體長期受風蝕和山上洪水沖刷，表層風化明顯。 圖3—1 XX工程壩線圖 2. 下壩線下壩線位于河道拐彎處起點，河床右岸山體較緩，左岸山體坡度比較陡，兩岸河谷不對稱。局部第四系坡積巖，主要是含碎石的高塑性土，河床沙卵石層厚1—3m。此外，在弱風化下限以下，尚有斷續(xù)的多條緩傾石英脈存在。由壩區(qū)地形看出，左岸左軸線上下游250—400m處分別有沖溝存在，右岸壩軸線下游約500m處亦分布有沖溝，壩址左岸在330m高程以上，地勢有所變緩，特別是壩軸線下游部位，其地勢更加平緩。坡面巖石裸露，坡積層與殘積層較薄，呈零星分布。樞紐壩址地處中低山峰峽谷地形，河谷較開闊，兩岸顯不侵蝕剝蝕地貌，左岸平均坡角為20186。上壩線位于河道直段處，在下壩線上游700m左右處。兩條壩軸線河床寬度基本相近。根據(jù)工程任務，XX水利工程樞紐建筑物由以下幾部分組成： 壩址及壩型的選擇在選擇壩址、壩型時，應研究樞紐附近的地形地址條件、水流條件和建筑材料、施工條件、樞紐布置等。 樞紐建筑物的組成水庫的組成建筑物中有不同類型的建筑物，例如擋水、泄水、引水或其它專門建筑物等，這些建筑物稱為水工建筑物。樞紐布置應在技術可行的條件下，力求經(jīng)濟最優(yōu)，應在滿足建筑物的穩(wěn)定、強度、運用及遠景規(guī)劃等要求的前提下，使樞紐的總造價和年運行費用最低。水利樞紐的興建會使周圍環(huán)境發(fā)生明顯的改變。（3）在滿足建筑物穩(wěn)定和強度的前提下，降低樞紐總造價和年運行費用。狹窄河谷中泄洪建筑物和電站建筑物布置之間的矛盾較為突出，因為泄洪的流速高、單寬流量較大、會加速對下游河床的沖刷和淤積，不僅對樞紐建筑物的安全會造成大的威脅，而且對電站尾水的干擾會影響發(fā)電的效益。出口需要設置合適的、可靠的和經(jīng)濟的消能設備，以使其對下游的淘刷作用不會影響樞紐建筑物的安全。應保證泄洪建筑物進出口盡可能與河道主流方向一致，使其有足夠的泄水能力，進口的水頭損失最小。在進行水利工程樞紐布置時應全面考慮運用、施工、管理、技術經(jīng)濟等問題，一般應進行多方案的比較。該工程是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪灌溉的綜合利用水利樞紐，主要是為滿足國家急待解決的能源需求而興建的水力發(fā)電工程。樞紐布置必需使各個不同功能的建筑物在其位置上各得其所，在運用中相互協(xié)調(diào)，充分有效的發(fā)揮所承擔的任務，各個水工建筑物單獨使用或聯(lián)合使用的水流條件良好