【正文】 墊層為過渡區(qū)上最上游的部分，與復(fù)合土工膜接觸，直接起支承與保護(hù)作用，因此，墊層應(yīng)能起類似于柔性墊板作用，應(yīng)具有盡可能大的密實(shí)度與變形模量。加筋與復(fù)合土工膜可明顯增大抗刺破和耐水壓能力，本設(shè)計(jì)擬定采用復(fù)合土工膜防滲。土工膜厚度，直接影響工程質(zhì)量。涂塑的制品均勻性較差，本工程不予選用。一般塑料制品，尤其是熱壓塑料制品，質(zhì)地比較均一。 復(fù)合土工膜選型土工膜選擇的關(guān)鍵取決于能否滿足工程要求。其一個突出優(yōu)點(diǎn)是即使聚合物膜發(fā)生破壞，由于土工織物的水力阻力，能限制大量漏水。土工織物保護(hù)土工膜以防止土工膜被接觸的卵石碎石刺破，防止鋪設(shè)時(shí)被人和機(jī)械壓壞，亦可防止運(yùn)輸時(shí)損壞。其作用提高了土工膜的抗拉、抗頂破、抗撕裂的強(qiáng)度。聚乙烯、軟聚氯乙烯、聚異丁乙烯橡膠膜均可作為土石壩的防滲材料。通過碾壓試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，得出壩體各壩區(qū)堆石體的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)如下表：表62 堆石料設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)表填筑分區(qū)強(qiáng)度（MPa）干密度（g/㎝2）孔隙率 （%）滲透系數(shù) （㎝/s）不均勻系數(shù)含泥量（%）Dmax＜5㎜粒徑下墊層4020103≤5300＜10過渡區(qū)4020103≤5300＜10主堆石區(qū)402010315≤5800＜10次堆石區(qū)252010315≤5800＜10壩體填筑前，通過爆破碾壓聯(lián)合試驗(yàn)，確定填筑有關(guān)技術(shù)參數(shù)見下表：表63 堆石料填筑技術(shù)參數(shù)表填筑分區(qū)鋪料方法鋪料厚度（㎝）加水量（%）碾壓遍數(shù)（遍）碾壓速度（km/h）下墊層后退法40~106過渡區(qū)后退法40~106主堆石區(qū)進(jìn)占法80~108次堆石區(qū)進(jìn)占法80~108 復(fù)合土工膜設(shè)計(jì) 材料種類、特性及主要性能土工膜可分為三大類：土工膜、加筋土工膜和復(fù)合土工膜。（2）下墊層：，采用采用微新千枚巖，飽和抗壓強(qiáng)度〉40MPa， 軟化系數(shù)〉，控制最大粒徑300mm，d10=5mm，含泥量〈5%，不均勻系數(shù)Cu≧，級配連續(xù)，碾壓后滲透系數(shù)k〈103cm/s，179。（2） 次堆石區(qū)：采用弱風(fēng)化下部以下千枚巖，飽和抗壓強(qiáng)度〉25MPa， 軟化系數(shù)〉，179。 壩體的材料分區(qū)由上游向下游分為無砂混凝土、過渡層、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)。以保證下游坡的穩(wěn)定。 壩坡與馬道根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL228－98）中規(guī)定：當(dāng)筑壩材料為硬巖堆石料時(shí)，上下游壩坡可采用1:～1:，軟巖堆石料的壩坡宜適當(dāng)放緩，當(dāng)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:。 截面抵抗矩系數(shù)： （610）式中：——結(jié)構(gòu)系數(shù)，；；，屬于適筋破壞。各力在22截面產(chǎn)生的彎矩之和： 由于防浪墻處于水位變動區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護(hù)層厚度c=30mm，a=35mm，取單位寬度1m進(jìn)行計(jì)算，混凝土采用C20，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。圖67 22截面受力圖根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL_3792007），前趾和底板配筋可按固支在墻體上的懸臂板按受彎構(gòu)件計(jì)算。 配筋圖見細(xì)部構(gòu)造圖。 鋼筋面積：配筋率：故采用最小配筋率配筋：選配Φ10＠110（），分布鋼筋采用φ10＠由于防浪墻處于水位變動區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護(hù)層厚度c=30mm，a=35mm，取單位寬度1m進(jìn)行計(jì)算，混凝土采用C20，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 故最危險(xiǎn)工況為工況三，即校核洪水位工況。m（順時(shí)針） 浪壓力產(chǎn)生的彎矩M3= kNm（順時(shí)針） 工況三：校核洪水位(如圖25) 靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩M1=m（逆時(shí)針） 靜止水壓力產(chǎn)生的彎矩M2= kN 其產(chǎn)生的彎矩M1＝ kN正常工況；； 、——永久、可變荷載分項(xiàng)系數(shù)，； ；。 本設(shè)計(jì)擋土墻同時(shí)滿足以上2個規(guī)定，故不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算。 L型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL3792007）規(guī)定，土質(zhì)地基上的擋土墻，在同時(shí)滿足以下2個規(guī)定的要求時(shí)，可不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算。工況一：正常蓄水位（如圖64）計(jì)算得：工況二：設(shè)計(jì)洪水位 計(jì)算得：工況三：校核洪水位 (如圖65)計(jì)算得：工況四：完建(壩建好但沒蓄水)四種工況下?lián)鯄ζ骄讘?yīng)力均小于地基允許承載力，；、。工況四：完建（壩建好但沒蓄水） 此工況與正常蓄水位工況相同。工況一：正常蓄水位（如圖64） 主動土壓力：Ea=（←） 土蓋重：G1= (↓)擋墻自重：G2= (↓)則抗滑穩(wěn)定系數(shù)K=K≥[K]=，滿足要求。 最危險(xiǎn)工況判定 由于抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算和基底應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)不同工況下雖然荷載大小不同，但兩種工況下的規(guī)范允許值也不同，故不宜判斷何種工況為最危險(xiǎn)工況，為避免判斷錯誤，對兩種工況均進(jìn)行驗(yàn)算。 且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動土壓力，故該工況下土壓力近似為靜止土壓力。 靜止水壓力和浪壓力之和大于主動土壓力小于靜止土壓力，故墻后填土壓力應(yīng)為靜止土壓力。 靜止水壓力和浪壓力之和大于主動土壓力，故墻后填土壓力應(yīng)為靜止土壓力。 由于在墻后填土的作用下墻有背離填土移動的趨勢，故墻后填土壓力應(yīng)為主動土壓力。 （66）式中：——水的容重； ——累積頻率1%的波高；——波浪中心線高出計(jì)算靜水位；LL2——見圖63。②靜水壓力： （65）式中：——水的容重； H ——水深。===2）被動土壓力系數(shù) == （63）3）靜止土壓力系數(shù)： （64）式中：——墻后填土的泊松比。 （61）式中：E——土壓力；γ——土的容重； H——土體厚度；K——土壓力系數(shù)。 L型擋墻荷載計(jì)算 L型擋墻的危險(xiǎn)工況一般為：正常蓄水位或校核洪水位。壩頂上游側(cè)設(shè)置L型防浪墻，根據(jù)防浪墻L型擋墻尺寸。在復(fù)合土工膜面板堆石壩中，土工織物穿入L型擋墻，共同構(gòu)成一個防滲整體。根據(jù)上述要求，考慮到本工程當(dāng)?shù)囟咽霞皯?yīng)力狀態(tài)因素，將大壩大致分區(qū)如圖所示： 圖61 壩體分區(qū)圖 L型擋墻設(shè)計(jì) L型擋墻尺寸選擇圖62 L型擋墻基本剖面在面板堆石壩中，一般都在壩頂上游邊緣處設(shè)置鋼筋混凝土防浪墻，用以降低壩頂高度，減少堆石體的工程量，而混凝土的用量則增加不多，這樣可降低工程量和造價(jià)，加快施工進(jìn)度。堆石按其所在的部位，又劃分為兩個區(qū)，靠近中央及上游部位的堆石區(qū)，受水壓力作用較大，離地面也較近，較為重要，特性與技術(shù)要求較高，故專分為一個小區(qū)，稱為主堆石區(qū)；靠下游部位的堆石區(qū)主要起保持壩體整體和下游壩坡穩(wěn)定作用，特性和技術(shù)要求較低，為次堆石區(qū)。過渡區(qū)內(nèi)緊靠面板的部分，起直接制成面板的作用，一般應(yīng)具有高變形模量，均勻性和低透水性，其位置相當(dāng)于面板的墊層，故又稱為墊層。一般情況，應(yīng)對堆石體各部分分別提出材料特性、最大粒徑、粒徑級配、碾壓后的密實(shí)度和變形模量以及透水性和施工工藝要求，這就需要根據(jù)堆石體各部分的受力條件和所起的作用進(jìn)行研究，將堆石體作適當(dāng)分區(qū)，以方便施工及降低工程造價(jià)。壩頂寬度應(yīng)由運(yùn)行、布置壩頂設(shè)施和施工的要求來確定，按照壩高的不同，本工程可取5～8m，取壩頂寬度B=5m。第六章 第一主要建筑物設(shè)計(jì) 大壩輪廓尺寸及防浪墻設(shè)計(jì) L型擋墻頂高程及壩頂高程、寬度由第四章第六節(jié)計(jì)算可得：，根據(jù)混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范可知：L型擋墻墻頂高出壩頂1～，且L型擋墻墻底高程需高于正常蓄水位（若低于正常蓄水位，須加強(qiáng)土工膜與L型擋墻止水設(shè)計(jì)）。 水電站建筑物引水式水電站，設(shè)計(jì)水頭174m。 泄水建筑物——正槽溢洪道泄水建筑物采用正槽溢洪道，為減少開挖量，減少堆石料填筑量，溢洪道與堆石壩壩體緊密連接，布置于左岸。 樞紐方案的綜合比較 擋水建筑物——復(fù)合土工膜防滲堆石壩堆石壩按直線布置，壩軸線布置于河床較窄處，以盡量減少工程量，減低工程造價(jià)。h，保證出力1461kw。 水電站建筑物水電站建筑物包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站等。隧洞采用圓形斷面，隧洞進(jìn)口預(yù)留閘墩，以便改為防空洞時(shí)布置閘門，蓄水時(shí)下閘擋水，當(dāng)放空庫容時(shí)開閘放水。泄水建筑物采用正槽溢洪道，溢流孔凈寬10m，～，故最終選擇閘門寬為10m，高為6m，平板閘門。本工程壩址區(qū)地處華夏系及新華夏系構(gòu)造復(fù)合部位，出露的地層古老，經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動，壩址區(qū)斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎，巖層褶皺和撓曲常見。側(cè)槽的水流現(xiàn)象復(fù)雜，并不僅表現(xiàn)在流量的沿程變化上，水流自側(cè)槽堰跌入側(cè)槽之后，在慣性作用下沖向側(cè)堰對岸壁，并向上翻騰，然后在重力作用下轉(zhuǎn)彎向下游流去。順槽軸線流向下游，對不同的側(cè)槽橫斷面，其所通過的流量不同。側(cè)槽溢洪道的水流現(xiàn)象相對復(fù)雜。與正槽溢洪道相比，側(cè)槽溢洪道的前緣可少受地形限制，而向上游庫岸延伸，由增加溢流前緣長度而引起的開挖量增加減少，從而可以較長的溢流前緣換取較低的調(diào)洪水位，或者換取較高的堰頂高程。從地形條件說，溢洪道應(yīng)位于路線短和土石方開挖量少的地段；從地質(zhì)條件說，溢洪道應(yīng)力爭位于較堅(jiān)硬的巖基上。結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，因而為大中小型工程廣泛采用，尤其是攔河壩為石土壩的水庫。正槽溢洪道：以寬頂堰或各種實(shí)用堰為溢流控制的河岸溢洪道，蓄水時(shí)控制堰（設(shè)閘門或不設(shè)閘門）與攔河壩一起組成擋水前緣，泄洪時(shí)堰頂高程以上的水可自堰頂溢流而下，并經(jīng)一條順過堰流向的陡坡泄槽泄往下游河道。壩址區(qū)巖石的透水性及相對不透水層埋深經(jīng)先導(dǎo)孔壓水實(shí)驗(yàn)，左岸相對不透水層埋深10～24m，且屬中等—嚴(yán)重透水層。避開圍堰破碎地下位很高或滲水量很大的巖層和可能坍滑的不穩(wěn)定地帶，同時(shí)防止洞身離地表太淺。泄水隧道布置的一般原則是：地質(zhì)條件好，路線短，水流順暢，與樞紐其它建筑物無相互不良影響。從以上比較，最后B江水利樞紐工程采用復(fù)合土工膜防滲面板堆石壩。就防滲體而言，復(fù)合土工膜施工比較方便快捷，且沒有分縫要求，另外也無止水要求；而鋼筋混凝土面板需要考慮配筋，分縫和設(shè)止水的要求。 定量分析以下選用兩個最合理的方案進(jìn)行優(yōu)選：方案一：鋼筋混凝土面板堆石壩；方案二：復(fù)合土工膜防滲面板堆石壩。土工薄膜防滲的土石壩不僅繼承了鋼筋混凝土面板堆石壩的優(yōu)點(diǎn)，而且土工膜的施工比鋼筋混凝土面板價(jià)格便宜，施工更加快捷方便，同時(shí)克服了面板對基礎(chǔ)沉陷很敏感的缺點(diǎn)，但是土工膜受一定的氣候條件限制，氣溫過低就不能發(fā)揮作用。此外，爆破后填平補(bǔ)齊、整修清理的工作量仍然很大，壩基處理與防滲體施工均有一定困難。采用這種方法筑壩，一次爆破可得石方數(shù)萬、數(shù)十萬甚至上百萬立方米，爆破拋射出的石塊下落時(shí)以高速填入堆石體，緊密度較大，孔隙率可在28%以下，從而可節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力。定向爆破筑壩是在地形、地質(zhì)條件適當(dāng)?shù)暮庸鹊囊话痘騼砂恫贾谜ㄋ幨摇r青混凝土斜墻壩具有與混凝土面板相同的特點(diǎn)，又可稱為瀝青混凝土面板壩?？傊@一新型壩優(yōu)點(diǎn)很突出，值得大力推廣應(yīng)用，但仍注意精心設(shè)計(jì)，精心施工。在具備大型振動碾等設(shè)備的條件下，是很有競爭力的壩型。設(shè)計(jì)建造這種壩時(shí)自然也應(yīng)注意她仍存在的弱點(diǎn)：其一是面板對基礎(chǔ)沉陷很敏感，故要重視壩基缺陷的處理；其二是面板抗漂浮物沖擊、抗嚴(yán)寒冰凍及抗環(huán)境水侵蝕作用方面性能稍差。下面就幾種堆石壩壩型進(jìn)行定性分析。（2）堆石壩堆石壩屬于土石壩的一種，是以石料為主要填筑材料的擋水建筑物，壩體由堆石體、防滲體和過渡層三部分組成，與前述土壩相比具有剖面小、造價(jià)低、施工速度快、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，且本工程壩址附近廣泛分布有巖性較堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高，質(zhì)量較好，儲量豐富的堆石料，因此可優(yōu)先考慮選擇建造堆石壩方案。但是就本工程而言，壩址附近粘土很少。為此，很多高壩都采用斜心墻，其上游坡設(shè)計(jì)成1:～1:，以利于克服拱效應(yīng)和兩側(cè)壩殼平起上升，但是其施工干擾大，受氣候條件的影響也大，這是弱點(diǎn)。近年的發(fā)展趨勢是采用薄心墻，這樣有利于降低孔隙水應(yīng)力。碾壓技術(shù)的進(jìn)步和采用礫石土作為防滲體為建造高心墻壩創(chuàng)造了條件。高度超過100m的斜墻壩，絕大多數(shù)采用內(nèi)斜墻，即斜墻坡度變陡，斜墻上游還填筑一部分壩殼。但斜墻壩由于抗剪強(qiáng)度較低的防滲體位于上游面，故上游壩坡較緩，壩的工程量較大。這種壩型不僅適宜于建低壩，也適宜于建高壩。一般適用于中、低高度的壩，但近年來也有向高壩發(fā)展的趨勢，特別是在具有較大內(nèi)摩擦角的含粘性的砂質(zhì)和礫質(zhì)土的情況下，由于在壩的中部設(shè)置豎向和水平排水，可以大大降低壩體內(nèi)的浸潤線，并減少孔隙水壓力。均質(zhì)壩壩體材料單一，施工方便，當(dāng)壩址附近有數(shù)量足夠的適宜土料時(shí)可以選用。應(yīng)用瀝青混凝土作防滲體的土石壩，采用土工薄膜防滲的土石壩以及定向爆破堆石壩等，在各種條件下都有一定的應(yīng)用和發(fā)展前景。筑壩技術(shù)在不斷進(jìn)步，新的施工機(jī)械也在不斷出現(xiàn)，以前看來似乎沒有什么前途的面板堆石壩，由于應(yīng)用大型振動碾提高壓實(shí)效果，今日已發(fā)展成為具有強(qiáng)大生命力的壩型。 土石壩各壩型比較我國幅員遼闊，各種自然條件、土料特性等千差萬別，需要根據(jù)具體情況，發(fā)展和選擇適宜形式的土石壩。4) 結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，運(yùn)行管理方便，工作可靠，便于維修加高。土石壩的結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地基變形的良好條件，對地基的要求比混凝土壩的