【正文】 參考資料[1] 水利水電工程等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[2] 水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[3] 水閘設(shè)計(jì)規(guī)范SL2652001[4] 張啟模，四川省引水樞紐防沙問(wèn)題[J]，四川水利，1989（4～6）[5] 張啟模，西河水電站引水防沙設(shè)計(jì)[J]，四川水利，1994（5）[6] 張啟模，西河水電站設(shè)置沉沙池論證分析[J]，四川水利，1995（1）[7] 張啟模，沉沙渠及排沙廊道的泥沙計(jì)算方法[J]，泥沙研究，1984（2）[8] 張啟模，羅壩引水樞紐取水口防排沙設(shè)計(jì)[9] TV67／1063 ，低水頭樞紐。第六章 公路改建由于水閘上游有段公路低于正常高水位1636m，故需進(jìn)行公路改建。參照幾個(gè)已建工程的最小淹沒(méi)深度計(jì)算值與實(shí)際值之間的關(guān)系，將本樞紐進(jìn)水口的最小淹沒(méi)深度定為S=。 又設(shè)計(jì)基本資料有，D=，v==；取C=～，則最小淹沒(méi)深度S=～。這里，由于缺乏泥沙資料，認(rèn)為有壓式進(jìn)水口的設(shè)置高程下限不受限制，但要考慮降低高程后所引起的其它不利因素。從而充分利用了沖沙閘的作用，同時(shí)也防止了有壓引水隧洞中進(jìn)入泥沙影響整個(gè)水電站系統(tǒng)的正常運(yùn)行。考慮到?jīng)_沙孔的高程仍然高于進(jìn)水孔高程，在進(jìn)水口處設(shè)攔沙堰。進(jìn)水口高程定低些，在特殊干旱年份，可利用的水量就多些。進(jìn)水口的主要設(shè)備有攔污柵、檢修門(mén)和工作閘門(mén)、旁通管以及工作平臺(tái)。進(jìn)水口應(yīng)具備可靠的電源和良好的交通運(yùn)輸條件，以便于施工和管理。多污物河流上的進(jìn)水口應(yīng)設(shè)置有效的導(dǎo)污、排污和清污措施，防止大量污物匯集于進(jìn)水口前緣，堵塞攔污柵，影響電站運(yùn)行。進(jìn)水口所需的設(shè)備應(yīng)齊全，閘門(mén)和啟閉機(jī)應(yīng)操作靈活可靠、充水、通氣和交通設(shè)施應(yīng)暢通無(wú)阻。第二節(jié) 進(jìn)水口的布置在各級(jí)運(yùn)行水位下，進(jìn)水口應(yīng)水流暢順、流態(tài)平穩(wěn)、進(jìn)流勻稱和盡量減少水頭損失，并按運(yùn)行需要引進(jìn)所需流量或中斷進(jìn)水。此外塔身與岸坡還要修建大跨度的交通橋，施工不便，因此也不宜采用。但塔身重量完全由基礎(chǔ)承受，對(duì)地基要求較高。3）.塔式：塔和隧洞之間有一段距離，塔的施工與隧洞的施工可平行進(jìn)行，工期可以縮短。洞式進(jìn)水口除閘門(mén)井之外，洞臉處還要設(shè)喇叭口、攔污柵等建筑，進(jìn)口尺寸較大，當(dāng)?shù)刭|(zhì)不良時(shí)開(kāi)挖有困難，因此不予采用。 進(jìn)水口的比較方案有洞式、塔式和墻式三種型式，現(xiàn)分別對(duì)三種型式進(jìn)行比較。缺點(diǎn)是：如進(jìn)口不傾斜抬高，則閘門(mén)面積將加大，由于閘門(mén)槽傾斜，閘門(mén)不易靠自重下降。閘門(mén)和攔污柵的軌道直接安裝在斜坡的護(hù)砌上。適用于岸坡較陡，巖體比較堅(jiān)固穩(wěn)定的情況。3）.岸塔式：這種進(jìn)水口是靠在開(kāi)挖后洞臉巖坡上直立或傾斜的進(jìn)水塔。其缺點(diǎn)是：受風(fēng)浪、冰、地震的影響大，穩(wěn)定性相對(duì)較差，需要較長(zhǎng)的工作橋與庫(kù)岸相連接。2）.塔式：塔式進(jìn)水口是獨(dú)立于隧洞首部而不依靠巖坡的封閉式塔或框架式塔，塔底裝設(shè)閘門(mén)。適用于地質(zhì)條件較好、巖體比較完整的情況。當(dāng)?shù)匦?、地質(zhì)條件適宜時(shí)，工程量較小，造價(jià)較低。1）.豎井式：豎井式進(jìn)水口是在隧洞進(jìn)口附近的巖體中開(kāi)挖豎井，井壁襯砌，閘門(mén)設(shè)在井的底部，井的頂部布置啟閉機(jī)械及操縱室。防滲帷幕深入兩岸基礎(chǔ)各20米，以達(dá)到防滲要求。在閘段沉陷縫處，兩道止水在閘底板內(nèi)各連一道垂直止水，與閘底板的水平止水銅片相接。上下游側(cè)縫寬5cm，頂部縫寬15cm。 防滲墻與閘底板及防滲墻與兩岸基巖的連接 1）. 防滲墻與閘底板的連接：為了保證墻頂能自由變形，墻與閘底板應(yīng)為軟接頭。 （2）從抗溶蝕年限來(lái)計(jì)算防滲墻厚度： 式中 t防滲墻的要求厚度，m T抗溶蝕年限，取50年 K防滲墻滲透系數(shù)： m/s= H防滲墻所承受的水頭，14m a使防滲墻混凝土強(qiáng)度降低50%時(shí)，滲過(guò)混凝土的水量與每方水泥用量之比（），對(duì)普通混凝土a= c每立方米混凝土的水泥用量，本工程為410 = 滿足要求 兩岸基巖帷幕灌漿：為了防止兩岸基巖繞渣滲漏而影響建筑物的安全，在防滲墻兩端基巖布置了帷幕灌漿。 （1）防滲墻墻身水力梯度計(jì)算：梯度 式中 H防滲墻所承受的水頭 L防滲墻厚度 ∴ J=14/= 由于 J在10~30之間，故按規(guī)范，本防滲墻混凝土的抗?jié)B標(biāo)號(hào)應(yīng)不低于，為可靠起見(jiàn)，采用。 3）.防滲墻厚度的確定： 按用沖擊鉆打槽孔澆混凝土的施工方法。（在鋪蓋和護(hù)坦一節(jié)有介紹） 2）.防滲墻深度的確定： 防滲墻的深度，按照滲透逸出坡降不超過(guò)地基的允許坡降計(jì)算確定。 1）. 防滲墻的位置的選定：將防滲墻放在閘底板前端。采用本方案工期較短，工程量較小，造價(jià)也較低。由此可見(jiàn)采用一般的方法和材料進(jìn)行帷幕灌漿難以達(dá)到較好的防滲效果。 本閘址地基覆蓋層層次較多，帷幕灌漿是比較困難的。因此，采用直達(dá)基巖式?？紤]到防滲墻（或防滲帷幕）又分直達(dá)基巖式及懸掛式二種。因此，本方案的工程量較大，不宜采用。 閘基防滲措施方案的選擇：設(shè)計(jì)中對(duì)閘基防滲措施進(jìn)行水平防滲和垂直防滲二類方案的比較，水平防滲方案主要靠水平鋪蓋起防滲作用。滲流對(duì)建筑物不利，主要表現(xiàn)：1） 降低了閘室的抗滑穩(wěn)定及兩岸翼墻和邊墩的側(cè)向穩(wěn)定性；2） 可能引起地基的滲透變形，嚴(yán)重的滲透變形會(huì)使地基受到破壞，甚至失事；3）損失水量；4）使地基內(nèi)的可溶物質(zhì)加速溶解。2孔沖沙閘各設(shè)一臺(tái)QPQ240的啟閉機(jī)。橋孔凈跨，沖沙閘為3m，泄洪閘為6m。橫梁上設(shè)軌道，所有檢修橋共用一臺(tái)門(mén)機(jī)。橋孔凈跨：泄洪閘為6m，沖沙閘為3m。工作橋的位置應(yīng)盡量靠近閘門(mén)上游側(cè)，為了安裝、啟閉、檢修方便，應(yīng)設(shè)置在工作閘門(mén)的正上方。工作橋是供設(shè)置啟閉機(jī)和管理人員操作使用時(shí)使用。交通橋一般設(shè)在水閘下游，本設(shè)計(jì)中設(shè)在上游，以便使閘墩上的交通橋和兩岸連接建筑物上的交通橋成直線，是交通順暢。10 閘頂工作橋及交通橋當(dāng)公路通過(guò)水閘時(shí)，需設(shè)公路橋?？鼓ピO(shè)計(jì)中，分別根據(jù)各建筑物的重要性，過(guò)水和過(guò)沙的條件，施工運(yùn)行，運(yùn)行后檢修的可能性等因素，結(jié)合抗磨材料的價(jià)格和供應(yīng)情況，來(lái)選定抗磨措施及抗磨材料。2）.排水管：反濾層中埋有多孔混凝土排水管，將滲入反濾層的水排到護(hù)坦下游。2）.兩岸連接段止水同上3）.混凝土防滲墻與閘底板的接頭止水，參見(jiàn)閘基防滲措施 排水為了減少閘底及護(hù)坦底面上的滲透壓力，在護(hù)坦下設(shè)有排水反濾層和排水管。井內(nèi)設(shè)有兩隊(duì)16鋼筋電熱極，可在閘頂通電融化瀝青。垂直止水由一個(gè)瀝青井及井上游一道紫銅片和井下游一道鍍鋅鐵片組成。沉陷縫寬度應(yīng)按計(jì)算確定，設(shè)計(jì)中根據(jù)同類型的已建工程。 抗滑穩(wěn)定計(jì)算 1）.計(jì)算情況 （1）完建情況 （2）校核洪水情況 （3）地震情況 2）.荷載組合 （1）完建情況：自重 （2）校核洪水情況：自重+水重+靜水壓力+揚(yáng)壓力 （3）地震情況：校核洪水情況+地震荷載（地震動(dòng)水壓力+地震動(dòng)土壓力+地震慣性力） 3）.計(jì)算公式（1）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算公式為： 式中符號(hào)意義同前4）.計(jì)算結(jié)果 （1）校核洪水情況 Kc= 擋水壩段抗滑穩(wěn)定滿足要求 （2）地震情況 Kc= 擋水壩段抗滑穩(wěn)定滿足要求 地基應(yīng)力計(jì)算：荷載組合同前，公式同前。8 下游導(dǎo)墻設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)尺寸具體如下圖，和護(hù)坦相連接，其上為梯形，迎水面垂直，背水面坡度為1：，并填土，填土坡度1：。=~ （2）當(dāng)護(hù)坦承受滲透壓力時(shí)，護(hù)坦應(yīng)有足夠的重量克服滲透壓力，以免被頂托漂浮。 （1）如果護(hù)坦板底不承受滲透壓力，護(hù)坦板的厚度可用下式估算 式中 t護(hù)坦板厚度 q單寬流量 z上下游水位差 K。垂直水流方向也分為3段，兩端各設(shè)一段，長(zhǎng)12m。護(hù)坦的分塊用有止水的沉陷縫分為9塊。護(hù)坦下設(shè)有兩層反濾料。護(hù)坦厚2m。上游端頂高程同閘底板高程，為1622m，下游端頂高程為1619m。當(dāng)護(hù)坦上的水流流速很高時(shí)，應(yīng)采用抗蝕耐磨混凝土，本設(shè)計(jì)中采用抗蝕耐磨的300號(hào)混凝土。為了降低護(hù)坦底部的揚(yáng)壓力。本設(shè)計(jì)中采用等厚的。作用于護(hù)坦上的動(dòng)水壓力比較復(fù)雜，需要由水工模型試驗(yàn)確定。對(duì)其他形式的消能工，當(dāng)可能產(chǎn)生臨近壩址的沖刷時(shí)，也需要在壩址下游設(shè)置護(hù)坦。防滲墻上游齒墻外的開(kāi)挖斜坡均回填大塊石。一為束水墻上游的部分，從中間分為2部分，其二為泄洪閘段，也分為2部分，最后為進(jìn)水口段，獨(dú)自分為一部分。2）.結(jié)構(gòu)尺寸：鋪蓋均為2m厚。第二部分是右岸彎道導(dǎo)流墻前的鋪蓋，其作用是保護(hù)導(dǎo)流墻基礎(chǔ)，并使彎道凹岸河底形成定床。1）.布置：鋪蓋分三部分。 計(jì)算結(jié)果：（1）完建情況 = = 閘基反力不均勻系數(shù)η=（空庫(kù)時(shí)） 閘基反力不均勻系數(shù)滿足要求 且 〈400 kPa=[R] 地基承載力滿足要求 （2）正常高水位情況 = = 閘基反力不均勻系數(shù)η= 閘基反力不均勻系數(shù)滿足要求 且 〈400 kPa=[R] 地基承載力滿足要求 （3）地震荷載情況 = = 閘基反力不均勻系數(shù)η= 閘基反力不均勻系數(shù)滿足要求 且 〈400 kPa=[R] 地基承載力滿足要求7 鋪蓋和護(hù)坦 鋪蓋：鋪蓋主要用來(lái)延長(zhǎng)滲徑，應(yīng)具有相對(duì)不透水性，為適應(yīng)地基變形，也要有一定的柔性。壩筑完后，以增加下游壩體重量，以減少壩基最大應(yīng)力。下部（）呈1：，壩趾和壩踵垂直水平面。 建一牛腿，其上為交通橋。除去建在相對(duì)承載力較高碳質(zhì)千枚巖上的壩段，有15m的重力壩段建在軟基上。因此，在水閘設(shè)計(jì)中，對(duì)連接建筑物的形式選擇和布置，應(yīng)予以足夠的重視。5） 在軟弱地基上設(shè)有獨(dú)立岸墻時(shí)，可以減少地基沉陷對(duì)閘身應(yīng)力的影響。3） 保護(hù)兩岸或土壩邊坡不受過(guò)閘水流的沖刷。 水閘與兩岸或土壩等建筑物相接，必須設(shè)置連接建筑物，包括：上、下游翼墻和邊墩（或邊墩和岸墻），有時(shí)還需設(shè)有防滲刺墻，其作用為：1） 擋住兩側(cè)填土，維持土壩及兩岸的穩(wěn)定。交通橋要求與非溢流壩壩頂齊平。平板閘門(mén)多用活動(dòng)式啟閉機(jī)，當(dāng)交通要求不高時(shí)，工作橋可兼做交通橋使用，閘門(mén)門(mén)機(jī)高度應(yīng)能將閘門(mén)吊出門(mén)槽。~，如果是縫墩，~，由于閘墩較薄，需要配置受力鋼筋和溫度鋼筋。閘墩斷面數(shù)據(jù)具體如下圖所示：閘墩厚度與閘門(mén)形式有關(guān)。閘墩的平面形狀，在上游端為了使水流平順，減少孔口水流的側(cè)收縮，采用半圓形，且R=2m（泄洪閘）。此設(shè)計(jì)中采用底板厚度3m，在上下游端各設(shè)置1m深3m寬的齒墻。L=21m~28m。L=14/=28m。 底板順?biāo)较虻拈L(zhǎng)度，取決于上部結(jié)構(gòu)布置并滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗滑穩(wěn)定要求。 為了適應(yīng)地基不均勻沉陷和減少底板內(nèi)的溫度應(yīng)力，在沿水流方向用橫縫將底板閘室分為2部分。 （2）水深為H時(shí)，單位寬度上水平靜水壓力P為 式中 P單位寬度上水平靜水壓力，kN 水的容重，本設(shè)計(jì)中含沙量多，采用10kN/ H水面以下深度，m （3）波浪作用 深水波 波高 波長(zhǎng) 波浪中心線超過(guò)靜水位的高度 式中 深水波波浪壓力，kN h波浪高度，m L波長(zhǎng)，m 波浪中心線超過(guò)靜水位的高度，m D吹程（km） k順吹程方向的浪高增長(zhǎng)系數(shù)，可按下式計(jì)算 波浪陡度，粗略的可取 計(jì)算風(fēng)速，根據(jù)靜水位以上10m高度處歷年實(shí)測(cè)的最大風(fēng)速（非結(jié)冰期）進(jìn)行頻率分析求得的，m/s