【正文】 狀態(tài)驗(yàn)算第三節(jié) 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算第六章 細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié) 混凝土分區(qū)及標(biāo)號(hào)選擇第二節(jié) 壩體分縫第三節(jié) 壩體廊道系統(tǒng)第四節(jié) 止水和排水第五節(jié) 壩體布置第六節(jié) 地基處理(七) 建議參考書 (1) 中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范(DL 5108—1999)，中國電力出版社，2000。設(shè)計(jì)圖紙(1) 樞紐平面布置圖1張(2) 上游立視圖1張(3) 壩體結(jié)構(gòu)圖2張(4) 細(xì)部構(gòu)造圖12張要求圖面合理，設(shè)計(jì)正確、整潔、清晰，繪圖認(rèn)真仔細(xì)，不亂改亂寫。對(duì)成果一定要有分析論證和判斷，予以評(píng)價(jià)，分析存在問題的原因和改進(jìn)措施。(5) 對(duì)具體設(shè)計(jì)要說明設(shè)計(jì)的前提，設(shè)計(jì)原理、方法、主要過程及階段成果，最后成果(不必把詳細(xì)的計(jì)算內(nèi)容、過程寫入，成果盡量能以表格形式給出)。(3) 說明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)情況及依據(jù)。要先擬好提綱，然后編寫。(五) 設(shè)計(jì)成果設(shè)計(jì)成果包括：說明書和設(shè)計(jì)圖紙。地基處理主要包括開挖清理、灌漿、斷層處理等內(nèi)容。分縫止水包括橫縫的設(shè)計(jì)和溢流壩段、擋水壩段的止水設(shè)計(jì)。(3)分區(qū)的最小厚度不小于23m。(四) 壩體細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)處理標(biāo)號(hào)分區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)應(yīng)力計(jì)算成果和大壩各部位的工作條件的不同對(duì)其強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B、抗熱、抗沖磨等各種性能提出不同要求，并確定各區(qū)的位置、尺寸，這里應(yīng)注意：(1)。(4)成果分析。要求畫出計(jì)算簡圖，且盡量采用表格計(jì)算。(3) 穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算。注：對(duì)于基本組合2和特殊組合1，溢流壩設(shè)計(jì)無浪壓力，擋水壩設(shè)計(jì)無動(dòng)水壓力。特殊組合1：校核洪水位時(shí)(靜)動(dòng)水壓力，揚(yáng)壓力(浪壓力)，自重，泥沙壓力等。荷載組合分基本組合和偶然組合，可考慮以下幾種組合情況：基本組合1：興利水位的水壓力，揚(yáng)壓力，浪壓力，自重，泥沙壓力等。對(duì)穩(wěn)定和應(yīng)力的計(jì)算原理，要求論述計(jì)算方法的基本假設(shè)和所采用的公式，說明公式來源和符號(hào)意義，控制標(biāo)準(zhǔn)則根據(jù)工程等級(jí)和計(jì)算情況按有關(guān)規(guī)范規(guī)定指標(biāo)選取。壩體強(qiáng)度驗(yàn)算和壩基接觸面及深層抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算(1) 計(jì)算原理和控制標(biāo)準(zhǔn)。③閘墩尺寸的擬定：包括閘門型式選擇、工作橋、交通橋的布置及閘墩的型式、長度、高度、厚度等尺寸的擬定。堰頂過流量計(jì)算采用教材《水工建筑物》第2章的公式(267)。圖32 堰 頂 堰 面 曲 線消能方式 根據(jù)本工程的實(shí)際情況，建議采用挑流消能方式。當(dāng)反弧段流速υ16m/s時(shí)可取下限，流速越大，反弧半徑也宜選用較大值。反弧段的反弧半徑R=(4~10)h，h為校核洪水位閘門全開時(shí)反弧段最低點(diǎn)處的水深。溢流面頂部曲線可采用WES曲線，曲線的具體形式見圖32。由開敞式溢流堰泄流能力計(jì)算公式反算得出，由設(shè)計(jì)洪水位減去堰上水頭Ho即為堰頂高程。堰頂高程 首先由調(diào)洪演算求出設(shè)計(jì)洪水位和相應(yīng)的下泄流量Q。m)，校核水位時(shí)取105115m3/(s單寬流量的確定 一般首先考慮下游河床的地質(zhì)條件，在沖坑不危及壩體安全的前提下選擇合理的單寬流量。(2)溢流壩剖面擬定分三個(gè)方面的內(nèi)容①斷面尺寸的擬定：參考已建工程，初步確定堰面曲線、上下游邊坡、消能方式及尺寸等。壩體上游面建議取為鉛直面，下游壩坡根據(jù)穩(wěn)定和應(yīng)力要求確定，一般在1:—1:。壩頂寬度可根據(jù)設(shè)備布置、運(yùn)行、檢修、施工和交通等需要確定，并應(yīng)滿足抗震、特大洪水時(shí)搶護(hù)等要求。△h=h1%+hz+he (3—1)式中△h——防浪墻頂與正常蓄水位或校核洪水位的高差(m)；h1%——波高(m)；hz——波浪中心線與正常蓄水位或校核洪水位的高差(m)；he——安全超高，按表36計(jì)算。壩頂高程主要根據(jù)重力壩的級(jí)別、庫區(qū)風(fēng)浪作用，按照混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范確定。 (三) 壩體剖面設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求壩體剖面設(shè)計(jì)要求作溢流壩最大壩高壩段的設(shè)計(jì)和擋水壩最大壩高壩段的設(shè)計(jì)。施工場地狹窄同 左壩址位于低山丘陵地帶。下游離建昌營~秦皇島大斷裂較近。右壩頭有F7通過。滲透性小，為天然防滲帷幕，溢洪道位于蕎麥嶺壩基為石英砂巖，巖性堅(jiān)硬。Ⅲ69壩基有斷層F104通過，破碎帶寬度大，處理工程量大。左岸F122斷層通過壩肩混凝土壩基為灰?guī)r，巖性不均一，左壩頭可能漏水。工程項(xiàng)目多地質(zhì)條件壩基石英砂巖與板巖互層，右岸北西向大裂隙較多，壩基軟弱，夾層為泥膜。右岸山低脊薄。蕎麥嶺處天然的單薄分水嶺，是修建溢洪道或泄水洞的有利地形?？稍黾?m發(fā)電水頭。(1) 壩段比較(2) 壩線選擇 壩段地形、地質(zhì)等條件比較壩 段類 別第一壩段第二壩段第三壩段地形條件河谷較窄，適于修建混凝土壩；溢流堰底孔等泄水建筑物可放在主河床。通過對(duì)工程概況的了解以及基本資料的分析，使同學(xué)們掌握工程要點(diǎn)，自然條件特征，搞清楚其與工程設(shè)計(jì)和施工的關(guān)系，為以后各階段的設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。對(duì)于低水頭工程或失事?lián)p失不大的工程，其水工建筑物級(jí)別經(jīng)論證可適當(dāng)降低。確定水工建筑物級(jí)別時(shí)，如該建筑物同時(shí)具有幾種用途，應(yīng)按最高級(jí)別考慮，僅有一種用途時(shí)，則按該項(xiàng)用途所屬級(jí)別考慮。我國常用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見附錄。(二) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為使工程的安全可靠性與其造價(jià)的經(jīng)濟(jì)合理性有機(jī)地統(tǒng)一起來，水利樞紐及其組成建筑物要分等分級(jí)，即按工程的規(guī)模、效益及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，將水利樞紐分等，而后將樞紐中的建筑物按其作用和重要性進(jìn)行分級(jí)。(6)工程建設(shè)單位提供的有關(guān)使用要求和生產(chǎn)工藝等資料。(4)地質(zhì)部門提供的地質(zhì)勘察資料，對(duì)工程建設(shè)地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、巖土介質(zhì)的物理力學(xué)特性等加以描述與說明。(2)經(jīng)國家或行業(yè)主管部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書。二、設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(一) 設(shè)計(jì)依據(jù)我國規(guī)定，大中型水利工程建設(shè)項(xiàng)目必須納入國家經(jīng)濟(jì)計(jì)劃，遵守先勘測，后設(shè)計(jì)，再施工的必要程序。需要對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀及中長期發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行全面了解，包括：人口、土地、種植面積、品種，工業(yè)產(chǎn)品、產(chǎn)量，工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，主要資源情況，文物古跡，動(dòng)力、交通、投資環(huán)境等。包括：降水、蒸發(fā)、氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速、冰霜、冰凍深度等氣象要素的特點(diǎn)，站網(wǎng)布設(shè)和資料年限。包括：水文站網(wǎng)布設(shè)、資料年限、徑流、洪水、泥沙、冰情以及人類活動(dòng)對(duì)水文的影響等。包括：區(qū)域地質(zhì)、庫區(qū)和樞紐工程區(qū)的工程地質(zhì)條件，如：地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地震烈度、不良地質(zhì)現(xiàn)象，水文地質(zhì)情況，巖石(土)的物理力學(xué)性質(zhì)，天然建筑材料的品種、分布、儲(chǔ)量、開采條件，工程地質(zhì)評(píng)價(jià)與結(jié)論。包括：工程所處的地理位置、行政區(qū)域、地形、地貌、土壤植被、主要山脈、河川水系、水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的問題等。(二)設(shè)計(jì)基本資料在制訂流域規(guī)劃和編制設(shè)計(jì)文件之前，需要進(jìn)行必要的勘測、試驗(yàn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查。按照國際慣例，施工圖應(yīng)由施工單位或業(yè)主委托的咨詢公司負(fù)責(zé)。施工詳圖是工程施工的依據(jù)，也是工程承包或工程結(jié)算的依據(jù)。要做到投標(biāo)者能根據(jù)圖紙、技術(shù)規(guī)范和工程量表確定投標(biāo)報(bào)價(jià)。施工投標(biāo)單位，也可據(jù)此進(jìn)行投標(biāo)報(bào)價(jià)和編制施工方案及技術(shù)保證措施。根據(jù)招標(biāo)設(shè)計(jì)圖所確定的各類工程量和技術(shù)要求以及施工進(jìn)度計(jì)劃，可以進(jìn)行施工規(guī)劃并編制出工程概算，作為編制標(biāo)底的依據(jù)。招標(biāo)設(shè)計(jì)招標(biāo)設(shè)計(jì)是在批準(zhǔn)的可行性研究報(bào)告的基礎(chǔ)上，將確定的工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步具體化，詳細(xì)定出總體布置和各建筑物的輪廓尺寸、材料類型、工藝要求和技術(shù)要求等。設(shè)計(jì)單位必須嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，承擔(dān)初步設(shè)計(jì)的合同責(zé)任。設(shè)計(jì)單位根據(jù)咨詢論證意見，對(duì)初步設(shè)計(jì)文件進(jìn)行補(bǔ)充、修改、優(yōu)化。初步設(shè)計(jì)任務(wù)應(yīng)擇優(yōu)選擇有項(xiàng)目相應(yīng)資格的設(shè)計(jì)單位承擔(dān)，依照有關(guān)初步設(shè)計(jì)編制規(guī)定進(jìn)行編制。項(xiàng)目可行性報(bào)告批準(zhǔn)后，應(yīng)正式成立項(xiàng)目法人，并按項(xiàng)目法人責(zé)任制實(shí)行項(xiàng)目管理。審批部門要委托有項(xiàng)目相應(yīng)資格的工程咨詢機(jī)構(gòu)對(duì)可行性研究報(bào)告進(jìn)行評(píng)估，并綜合行業(yè)歸口主管部門、投資機(jī)構(gòu)(公司)、項(xiàng)目法人(或項(xiàng)目法人籌備機(jī)構(gòu))等方面的意見進(jìn)行審批。可行性研究報(bào)告，按國家現(xiàn)行規(guī)定的審批權(quán)限報(bào)批。經(jīng)過批準(zhǔn)的可行性研究報(bào)告，是項(xiàng)目決策和進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的依據(jù)。水電工程設(shè)計(jì)階段的劃分為：項(xiàng)目建議書、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、招標(biāo)設(shè)計(jì)、施工詳圖設(shè)計(jì)等階段。 m3/s。跌水崖水電站的10kv輸電線路從左壩肩通過，可作為該工程施工期的電源。 m3/s。水庫大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇設(shè)計(jì)，相應(yīng)的洪峰流量為：Q=104m3/s；500年一遇校核，相應(yīng)的洪峰流量為：Q=227m3/s。其儲(chǔ)量12萬m3。c）砌石料，由于質(zhì)量合格的石英砂巖儲(chǔ)量貧乏，開采困難，建議采用長石砂巖。首選料場為烏雞灘（J2）和瑤鎮(zhèn)外貿(mào)站（J1），其次為河則溝（J9），最后為長勝彩擋（J10）料場。g）建議對(duì)下更新統(tǒng)（Q1laL）堆積的中砂層滲透變形參數(shù)進(jìn)行復(fù)核。e）副壩兩端由于粗粒土均會(huì)發(fā)生繞壩滲漏和滲透變形問題，建議予以清除，中部Q1eoL+PL砂壤土較密實(shí)，滲透性極微，可按擋水層對(duì)待，直接用作壩基。d）壩基巖石從挖10m深的豎井看到，～、透鏡式，泥巖單層厚度1～2cm，呈棕色及灰色，不連續(xù)分布于砂巖中，夾層帶厚度10～50cm；～，漏水量較大；～10m深，沒有看見泥巖夾層，巖石比較完整。c）Q12eoL+PL、Q1laL地層因干裂或裂隙作用發(fā)育，存在滲漏與滲透變形問題。mb）長石砂巖易風(fēng)化崩解，建議施工時(shí)復(fù)核巖體風(fēng)化深度。 壩址a）壩基巖體較完整，屬Ⅳ軟巖，力學(xué)指標(biāo)較低，且有透鏡狀泥巖夾層，巖體抗沖能力較差。b）在不考慮庫尾壅水和淤積抬高的水位條件下，水庫末端和左岸烏雞灘村存在浸沒問題，面積約為600畝，主要居民點(diǎn)為楊家圪塔村及少部烏雞灘。石料質(zhì)量評(píng)價(jià)表序 號(hào)項(xiàng)目規(guī)范指標(biāo)西溝J4料場石盆子J7料場古今灘J8料場1濕抗壓強(qiáng)度40Mpa凍融后30Mpa2軟化系數(shù)3凍融損失率1%004容重5評(píng) 價(jià)抗壓強(qiáng)度，軟化系數(shù)偏小，巖石質(zhì)量較差。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在被當(dāng)?shù)亻_采利用的除西溝（J4）料場外，還有石盆子（J7）料場與古今灘（J8）料場，巖性分別為淺藍(lán)灰色的長石砂巖與肉紅色的中細(xì)粒結(jié)構(gòu)的長石砂巖。砂料的開采條件見下表砂料場開采條件評(píng)價(jià)表料場名稱（編號(hào)）距壩址距 離（km）儲(chǔ) 量（萬m3）顆分室內(nèi)定名無用層厚度（m）及巖性有用層分布特征質(zhì)量優(yōu)劣相對(duì)程度有用層厚度（m）瑤鎮(zhèn)外貿(mào)站（J1）細(xì)砂～中厚邊薄的透鏡體式優(yōu)良烏雞灘（J1）細(xì)砂～窩狀線裝分布，可利用的有五塊最優(yōu)～河則溝（J9）細(xì)砂～窄條帶狀分布，厚度較穩(wěn)定最優(yōu)～長勝彩擋（J10）細(xì)砂～中厚邊薄的透鏡體式較差～，滿足2倍以上設(shè)計(jì)用量。對(duì)可研階段勘察的烏雞灘料場作了詳查。兩料場均分布于壩區(qū)禿尾河左岸，交通方便。故瑤鎮(zhèn)水庫初設(shè)階段新選擇了4個(gè)料場，其中砂料、石料各兩個(gè)料場。由于該層屬極弱透水層，可不作防滲處理，但其上部覆蓋層，為了減少繞壩滲漏量，保證下游風(fēng)積砂層的滲透穩(wěn)定性應(yīng)作截滲處理。 壩基工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)壩基范圍內(nèi)所有砂土均屬弱透水性，存在繞壩滲漏與滲透變形問題應(yīng)予以處理。副壩線地下水埋藏于基巖中，～，向河床排泄，一般埋深大于15m。⑸　兩岸泥巖形成的層間軟弱夾層帶，因其更易風(fēng)化崩解，在砂巖中形成風(fēng)蝕穴，因此建議開挖回填混凝土。⑶　巖體抗沖能力較差，對(duì)受沖刷的巖體應(yīng)采取必要的防護(hù)措施。下部的半膠結(jié)細(xì)砂，屬中等透水性，蓄水后將會(huì)發(fā)生繞壩滲漏，同時(shí)飽水狀態(tài)的抗滑能力差，不利壩肩穩(wěn)定，建議清除，將基礎(chǔ)置入基巖約1m左右。m，屬極微透水層。d）巖體的滲透性根據(jù)壩段區(qū)27個(gè)鉆孔，47段壓水試驗(yàn)資料得知，基巖單位吸水率ω≤c）巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果表明，長石砂巖吸水性大，強(qiáng)度低，易軟化。但根據(jù)探槽、坑探揭露發(fā)現(xiàn)其次生裂隙較發(fā)育，不宜直接作為壩肩基礎(chǔ)。 砌石壩基巖土體試驗(yàn)指標(biāo)與評(píng)價(jià) 巖體試驗(yàn)指標(biāo)a） Q12eoL+PL黃土狀壤土該層已鈣化，主要分布于兩壩肩。壩基巖體屬較完整的軟巖，質(zhì)量分級(jí)屬Ⅳ類。傾角86176。傾角88176。⑶ 裂隙少：發(fā)現(xiàn)的兩組剪切裂隙位于左岸神廟處，間距一般為1～。環(huán)境水對(duì)砼無腐蝕性。兩岸地下水位高于河水并補(bǔ)給河水。兩壩肩覆蓋層為下更新統(tǒng)的鈣化黃土狀壤土與半膠結(jié)細(xì)砂，呈不對(duì)稱分布，右岸厚約3m。基巖出露高程，～；右岸基巖高程1152m。不具備庫區(qū)水庫誘發(fā)地震的地質(zhì)和構(gòu)造環(huán)境?！Ｓ野逗哟仓疗马?，均為全新統(tǒng)風(fēng)積沙，坡角最大45176?！?0176。滲漏量估算：庫區(qū)滲漏的主要通道位于右岸，約占該河流常流量（3m3/s）%。庫區(qū)滲漏除古河道為主要途徑外，其它岸坡因地下水位較高，產(chǎn)生滲漏的可能性很小。經(jīng)過地質(zhì)勘測發(fā)現(xiàn)庫區(qū)兩岸均埋藏有禿尾河的古河道，古河道由左岸北東向穿過禿尾河，環(huán)繞右岸，于下游的神樹溝流出庫區(qū)。左岸庫岸邊地下水位高程為1157~1168m，沙丘地下水位估計(jì)高于正常蓄水位，產(chǎn)生滲漏的水動(dòng)力條件較差，因此滲漏的可能性小。 d) 沙丘沉積物：巖性為中細(xì)砂，厚度不等，在本地區(qū)廣泛分布。右岸發(fā)現(xiàn)三處較大古河道進(jìn)口，基巖埋藏較深。巖石為長石砂巖，較完整。左右，蓄水后存在塌岸問題，集中在壩址上游200～900m范圍內(nèi)。不存在塌岸問題。3 地質(zhì)左岸岸坡平緩，一般坡角為5176。