【正文】 隧洞的進口高程及坡降 由于水利樞紐屬于大型建筑物，壩址河床高程為 41。 考慮到隧洞襯砌等實際情況，需適當加大隧洞的開挖面積，故取 L=11m， h=。 本設計中，工程所在地巖性較好，垂直巖壓力不大，因此本設計的導流隧洞采用拱門形斷面，并擬 定頂拱圓心角為 120176。一岸布置時，兩隧洞之間的最小間距一般不小于 3倍洞寬，大斷面隧洞也有不到 3 倍洞寬的，需根據(jù)地質條件、施工方法、襯砌措施等具體分析。隧洞最大斷面尺寸取決于地質條件、施工方法、及技術水平， 一般憑經(jīng)驗綜合分析確定。 采用兩條或多條隧洞時，如無特殊要求，以相同的斷面尺寸為宜，以利施工。 （ 4） 因隧洞斷面過大，后期下閘封堵困難。 （ 2） 雖地質條件允許開挖大斷面隧洞，而施工設備及技術水平不相適應，或因大斷面隧洞支護不經(jīng)濟，而小隧洞可以簡化支護。據(jù)統(tǒng)計，國內導流隧洞單位面積的過水流量一般為 6～ 20m3/（ s﹒ m2）之間。 河北工程大學畢業(yè)設計 19 隧洞經(jīng)濟斷面分析，雖不能做選擇斷面尺寸的唯一依據(jù)，但從總的趨勢來看，在圍堰高度允許的前提下，盡量減少隧洞斷面是經(jīng)濟的。經(jīng)濟合理隧洞斷面尺寸應體現(xiàn)以下的方面： 盡量發(fā)揮隧洞效益的同時，務使圍堰能在一個枯水期內建成，并保證圍堰的安全和技術上的可靠性； 洞內流速不超過允許的抗沖流速； 滿足通航通 航、放木等綜合利用的要求；④方便施工；⑤滿足中后期施工渡汛要求。 但由于隧洞開挖及襯砌單價高，圍堰的單價低，比較結果往往是小隧洞配高圍堰最經(jīng)濟。在流量一定的條件下，隧洞經(jīng)濟斷面的選擇，須擬定幾個隧洞尺寸，計算相應的圍堰高度，并計算不同斷面尺寸的隧洞與圍堰的工程量造價?！?180176。 拱門形斷面，由于底部過水面積大，有利于截流、通航、放木施工也比較方便，調整高寬比，還有利于圍巖的穩(wěn)定。由于明、壓流交替過渡段的流態(tài)極不穩(wěn)定，隧洞工作狀態(tài)的設計，應力求避免在圍堰最高擋水位置發(fā)生明壓流交替過渡狀態(tài)。即使前期導流按明流設計，中后期施工渡汛也可能成為壓力流。 隧洞的斷面型式與尺寸選擇 隧洞的斷面型式與尺寸的選擇，應首先考慮隧洞的工作狀態(tài)。同時為便于組織施工，節(jié)省人力物力，免修 大型施工橋，將兩條隧洞布置在一岸。若布置在右岸，須挖明渠，使沖溝中的積水引入河道，同時為防止圍堰的沖刷，需要設擋水設施，增加施工難度和施工經(jīng)費。 （ 9） 當導流隧洞與永久隧洞結合時，其布置還應滿足永久建筑物的要求。 （ 8） 隧洞應有足夠的埋深。 （ 7） 隧洞底坡的選擇與進出口高程密切相關，常取 1‰～ 4‰，也有采用平底的。一般情況，截流、通航、放木均要求進口高程低一些，通常取枯水位以下 ～ 。從地形上看，一般選擇在坡度較陡，巖石出露的位置為好，避免明挖過大，進洞困難。避開不離地質構造。洞線方向與巖層走向盡量呈正交，交角一般不小于 45176。進出口距圍堰堰腳應有一定的安全距離，一般不應小于 10～ 20 m。為宜， 進口段交角視具體情況可適當放寬。由線段首尾均應保持直線段連接，直線段長度不小于 5倍洞寬為宜，否則因離心力作用會產生橫波，或因流線折斷而產生局部真空，影響隧洞泄流，嚴重時會危及隧洞安全。 （ 2） 當洞線必須轉彎時，應盡量避免急轉彎，其曲率半徑一般不小于 5 倍洞寬，轉角不宜大于 60176。隧洞的布置主要考慮地形與地質條件、水流流速和流態(tài)要求、樞紐水工建筑物的布置是否與永久建筑物結合等，一般要求 如下： （ 1） 充分利用地形條件，盡量使洞線最短。選擇 11 月 16 日～ 5月 10日這段時期為施工枯水期，不僅截流的難度小，同時也為前期施工準備和隧洞的施工爭取充足的時間，因此選擇此苦水時段在技術上是可行的，不但經(jīng)濟合理，而且減少工期。因此須對導流設計和施工有效工期進行綜合比較。本設計中，全年圍堰設計洪水標準為 20 年一遇；對于枯水期擋水圍堰方案的導流標準，根據(jù)《水利水電施工組織設計手冊》（Ⅰ卷）的規(guī)定，并結合現(xiàn)場實際情況選用枯水期 20年一遇的洪水。導流時 段就是按導流程序所劃分的各施工階段的延續(xù)時間，具有實際意義的時段，主要是圍堰擋水而保證基坑干地施工的時間，所以也稱擋水時段。 本設計中，由于松濤水利樞紐為一級建筑物，根據(jù)《水利水電施工組織設計手冊》（Ⅰ卷），保護建筑物為Ⅲ級，相應的設計洪水標準為 20年一遇，枯水期擋水圍堰按同樣的標準設計，見表 河北工程大學畢業(yè)設計 16 表 導流標準表 項目 枯水期圍堰擋水方案 全年圍堰擋水方案 擋水階段 11 月 —— 5 月 全年 設計標準 20年一遇 20 年一遇 設計流量（ m3/s） 1170 5130 導流時段的劃分 在工程施工過程中，不同階段可以采用不同的施工導流方法和擋水、泄水建筑物。 導流標準 廣義地講，導流標準是選擇導流設計流量進行施工導流設計的標準，它包括初期導流標準、壩體攔洪渡汛標準、孔洞封堵標準等。采用過水圍堰在技術上是可行的，但本工程中，過水圍堰對基坑沖刷嚴重，采用的澆筑設備安裝期較長，過水圍堰方案會拖后設備的安裝和使用，影響工期較大。本設計最終決定采用隧洞導流。 雖然隧洞導流的投資高，但前期項目施工干擾小，因開挖出 渣，混凝土澆筑時段分散，總強度不高，截流工期有保證，風險明朗，有利于防范。 壩址河谷及兩岸的變質巖主要由云母石英片和角閃巖組成，石質堅硬，相當于 16 級巖石分類中的第 X級巖石，在巖石地質條件上具備開挖隧洞的條件。因此在準備期內完成明渠的施工難度較大，截流工期的保證率低。主要因為壩址處埡口處于高程較高處（處于 520m 以上，高出河床 10m 以上，不適合初期導流）開挖量大，地面干擾大，工期風險難以估計隱含風險大。多年個月平均流量、最大流量和最小流量見表 ，各頻率施工洪水成果見表 表 壩址多年流量統(tǒng)計表（ m3/s） 20 年一遇 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 月最大流量 470 371 615 1070 1866 3570 4210 4030 4610 3010 1520 701 5130 月平均流量 327 338 432 499 569 711 1020 1050 870 630 579 421 638 松濤水利樞紐選定壩址位于峽谷尾部，距峽谷出口約 公里，壩址河床兩岸山坡陡峻，成 V字形，河床寬度較窄，故不宜采用分段圍堰導流。在河谷極為開闊的情況下也可采用分期導流。如以壩頂長與壩高的比值η =L/h 表示河谷形狀系數(shù)，經(jīng)國內外 100多個工程的統(tǒng)計分析，得出如下關系：對于混凝土壩，η小于 3時，一般適合一次斷流隧洞導流；η大于 時，一般適合分期導流；η在 3～ 之間時，一次斷流和分期導流均有可能。在 擬定和選擇導流方案時，用綜合考慮，使各期導流泄水建筑物盡量滿足要求。隨著大型土石方施工機械的出現(xiàn)和機械化施工的不斷完善，土石圍堰用得更多、更高了，明渠規(guī)模也越來越大。 （ 4） 施工因素 導流方案與施工總進度的關系甚為密切，不同的導流方案有不同的施工程序，不同的施工程序影響導流的分期和導流建筑的布置，而施工程序的合理與否，將影響工程受益時間和總工期。但對于主體工程規(guī)模大、基坑施工時間較長的工程，宜采用不過水圍堰，以保證基坑全年施工。對于高土石壩，一般不采用分期導流，常用隧洞、涵洞、明渠或其他多種方式導流，不宜采用過水圍堰，有時也允許壩面過水，但必須有可靠的保護措施。 （ 3） 主體工程型式與布置 水工建筑物的結構型式、總體布置、主體工程量等，是導流方案選擇的主要依據(jù)之一。對于洪枯水位變幅較大的河道，可用過水圍堰，以降低導流工程造價。 （ 2） 水文特性 徑流量的大小、洪枯流量的變幅、洪枯水時段的長短、洪水峰量及出現(xiàn)的規(guī)律等都直接影響導流方案。選擇導流方式應考慮的主要因素如下： （ 1） 地形、地質條件 壩址河谷地形、地質，往往是決定導流方案的主要因素。導流方案的選擇受多種因素的影響。此外，無論分期導流或一次斷流都有可能采用過水圍堰或不過水圍堰。 以上各種導流方式，應根據(jù)工程具體條件分析，有時還不是單一使用，而是幾種方式相互配合。 （ 7） 梳齒或預留缺口導流 缺口導流廣為采用，常與底孔或其他泄水建筑物配合，成為混凝土壩中后期施工渡汛的一種主要導流方式。 （ 6） 底孔導流 常用于分期導流中，也有在明渠內設置底孔，成為明渠結合底孔導流。因此，只要地形、地質具有布置涵洞的條件均可考慮涵洞導流。 （ 4） 涵洞導流 多用于土石壩，涵洞埋入壩下。明渠具有施工簡單、既適合大型機械施工，也可人工開鑿等優(yōu)點；有利于施工進度，縮短工期； 對通航、放木條件也較好。各種導流方式的使用條件簡述如下： （ 1） 分期導流 常用于中下流河床較寬的河道，尤其當河床具有灘地、河心洲、礁島等可利用時，對分期導流更為有利。 施工導流的方式及使用條件 施工導流方式大體可分為兩類，即分段圍堰法和全段圍堰法導流。 施工導流設計的主要任務是：周密的分析研究水 文、地形、地質、水文地質、樞紐布置及施工條件等基本資料，在滿足上述要求的前提下，選定導流標準，劃分導流時段，確定導流設計流量；選擇導流方案及導流建筑的型式；確定導流建筑物的布置、構造及尺寸；擬定導流建筑物修建、拆除、堵塞的施工方法以及截斷河床水流、攔洪度汛和基坑排水等措施。 材 料 名 稱 水 水泥 砂子 粗骨料 C比熱 (k／ kg地下水不宜作為工程用水和生活用水。 壩址區(qū)地下水硫酸根（ 24SO ） 含量約 2021～ 3000 毫克／升，對一般水泥有硫酸鹽侵蝕性。 施工期間施工隊伍由公開招標選定。而其它福利設施及住宅需要建設?！?) 10 河北工程大學畢業(yè)設計 11 表 混凝土各材料的比熱 其他資料 地方工業(yè)、住宅、衛(wèi)生福利和勞動力來源仙州市，有些地方工業(yè)可以利用，這些地方工業(yè)可考慮在施工期間委托進行部分加工和修配工作。℃ ) 熱交換系數(shù)β (k／ m2 410~415 708 富家溝 右岸壩址下游10 公 里山 溝里，河口為沖積灘溝壁黃土覆蓋 , 溝中平時無水 715 平時為干溝 孫家溝 200 老虎溝 460~480 390 表 混凝土配合比 混凝土 設計標號 水灰比 含砂率（％） 每米 3混凝土對各種材料需要量（公斤／米 3） 水 水泥 5 （ mm） 5~20 （ mm） 20~40 （ mm） 40~80 （ mm） 80~150 （ mm） 100＃ 167 463 427 427 428 427 100 108 193 441 431 431 432 432 表 混凝土的熱學指標 比 熱 C （ k／ kg℃） 導溫系數(shù) a （ m2／ h） 導熱系數(shù)λ (k／ m 混凝土采用 600＃純熟料水泥，水泥最終水化熱為 67K/kg，水泥放熱速率 m=／ d。 混凝土的容重為 2400kg/m3?？偦炷劣昧勘葹? 比 。特別是壩址下游藏量豐富，開采運輸比較方便，質量一般皆符合要求，只有砂質土尚未找到理想的產地，必要時可以采用兩岸的黃土代替，各料物主要特征見表 、表 。 松濤是地震波及區(qū)，據(jù)上級主管部門提出的松濤水利樞紐地段的地震基本烈度為 7 度。 此壩址處水文地質情況，地下水屬裂隙補給水，數(shù)量很少，主要在構造裂隙及局部破碎帶內?！?80176。壩址河谷及兩岸的變質巖主要由云母石英片巖和角閃巖組成，石質堅硬，相當于 16 級巖石分類中的第 X 級巖石，普氏系數(shù) f=8 云母石英片巖極限抗壓強度為 1000～ 1200kg/cm2，角閃片巖極限抗壓強度為900～ 1200kg/cm2。表面 左右為黃土覆蓋，以下均由卵礫石夾粗、中砂等物構成。在標高 515m 時，谷寬約 135m，壩址左右岸基巖上直接為黃土覆蓋。 W，河谷呈彎曲形。狹谷由震旦紀變質巖構成，其上部為第四紀礫石巖，含砂礫石層及黃土。其流量特征資料列于表 、表 、表 、表 、表 、表 。 壩址區(qū)實測最大流量為 5640m3/s，最小流量為 205m3/s，多年平均流量為 830m3/s；河水含沙量最大達 5kg/m3（ 7～ 9 月），最小為 （ 1～ 2月 ）。 水文條件 柳河的年最小流量多發(fā)生在 2月份， 3月份上游開始融雪化冰，流量漸增， 6月份以后即進入汛期。流冰期一般無過大冰塊下泄。流冰速度最大為 ，最小為 。冰凍期約 2～3個月。 本地區(qū)降水統(tǒng)計資料如表 和表 。暴雨常在下午或晚間出現(xiàn)。 順序 名 稱 位 置 距壩址離 （ km） 可利用面積 (km2) 高 程 （ m） 1 李家溝 右岸壩址下游 1． 5 1． 2 565～ 580 2 明 壩 右岸壩址下游 2． 5 0． 5 430～ 440 3 易家灣 左岸壩址下游 3． 0 0． 3 430～ 440 4 舊 鎮(zhèn) 右岸壩址下游 8． 0 2． 0 425～ 460 河北工程大學畢業(yè)設計 3 降雨 本地區(qū)雨量稀少，年平均降水量為 ，最大達 ，其中 60～ 70％集中在7～ 9月，最大日降雨量為 。多年平均溫度為 ℃，月平均最高溫度