【正文】 土石壩特點 (1)優(yōu)點 ： ，節(jié)省鋼材﹑水泥﹑木材等 建筑材料 ，減 少了建壩過程中的 遠(yuǎn)途 運輸。 c． 壩身是土石散粒體結(jié)構(gòu)，有適應(yīng)變形的良好性能，因此對地基的要求低。 (2)缺點 ： 壩身一般不能 溢流 ，施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，粘性土料的填筑受氣候條件影響較大 等。 土石壩按其施工方法可分為碾壓式土石壩、拋填式堆石壩、定向爆破堆 石壩、水中倒土壩和水力沖填壩。碾壓式土石壩根據(jù)土料配置的位置和防滲體所用材料種類的不同，又分為均質(zhì)壩和土質(zhì)防滲體分區(qū)壩、非土質(zhì)材料防滲體分區(qū)壩。因此考慮均質(zhì)壩方案是不宜采用的。 斜心墻 壩土質(zhì)防滲體設(shè)在壩體中部，兩側(cè)為透水性較好的砂石料，該壩型粘性土料所占比重不大 ，施工受季節(jié)影響較小，但施工時 斜心墻 與壩體同時填筑，相互干擾較大。 斜墻壩土質(zhì)防滲體設(shè)在上游或接近上游面，該壩型斜墻與壩體施工干擾小，但其抗震性和適應(yīng)不均勻沉降的性能不如 斜心墻 壩。 多種土質(zhì)壩施工工序復(fù)雜，相互干擾較大，施工易受氣候影響，在此不予采用。 由上述比較可以看出， 斜心墻 壩綜合了 斜心墻 壩與斜墻壩的優(yōu)缺點， 斜心墻 有足夠的斜度，能減弱壩殼對 斜心墻 的拱效應(yīng)作用； 斜心墻 壩對下游支承棱體的沉陷不如斜墻那樣敏感，斜心墻 壩的應(yīng)力狀態(tài)較好，因而最終采用 斜心墻 壩的方案。 第六章 大壩剖面 確定 壩頂高程的確定 壩頂 超高 壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式確定： AeR ???Y （ ） 其中： Y壩頂超高， m； R最大波浪在壩頂?shù)呐栏撸?m； e最大風(fēng)壅水面高度， m； A安全超高， m，該壩為Ⅲ級建筑物，正常運行時取 A=，非常運行時取 A=。 。 波浪的平均波高和平均波周期 波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田試驗站公式 [引至水工建筑物 ] 2wghm= ???????? ???????2mw th????????????????????????????????????2m2w 3 t wgD0 0 1 （ ） Tm = hm （ ） Lm = ????????mmm LHthgT ?? 22 2 （ ） 其中： hm —— 平均波高， m； Tm —— 平均波周期， s； Lm —— 平均波長， m； D —— 風(fēng)區(qū)長度 .km； mH —— 壩前水深， m； W —— 計算風(fēng)速 , m/s； 風(fēng)壅高度 風(fēng)壅高度可按下式計算 : [引至水工建筑物 ] ?c o s22mgHDKWe ? （ ） 式中： e —— 計算處的風(fēng)壅水面高度， m； D —— 風(fēng)區(qū)長度， km； K —— 綜合摩阻系數(shù) 106； β —— 計算風(fēng)向與壩軸線的夾角 0176。 最終計算成果 見下表 ： 表 各種工況下的壩頂高程 計算情況 計算項目 正常運用情況 非常運用情況 正常蓄水位 設(shè)計洪水位 正常蓄水位 校核洪水位 上游靜水位（ m） 河底高程（ m） 壩前水深（ m） 吹程 （ km） 風(fēng)向與壩軸線夾角 （ ?） 0 風(fēng)浪引起壩前雍高 （ m） 風(fēng)速 V（ m/s） 18 12 波高 hm (m) 護(hù)坡粗糙系數(shù) 上游壩面坡腳 arctg1/ 波浪沿壩面爬高（ m） 安全超高（ m） 地震安全加高（ m） 0 0 壩頂高程（ m） 綜上所述，此大壩壩頂高程為 ，壩高為 68m。 土石壩壩頂寬度根據(jù)運行、施工、構(gòu)造、交通和人防等方面的要求綜合研究后確定 ， SL2742020《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》要求高壩的最小頂寬為 10～ 15m，中低壩則為 5～ 10m。 壩坡與馬道 土石壩壩坡的選擇取決于壩型、壩高、壩的等級、壩體及壩基材料材料的性質(zhì)、承受的荷載、施工和運行等主要因素。在滿足穩(wěn)定要求的前提下，應(yīng)盡可能使壩坡陡些，以減小壩體工程量。 在壩坡改變處，尤其在下游坡，通常設(shè)置 ～ 的馬道以使匯集壩面的雨水，防止沖刷壩坡，并同時兼作交通、觀測、檢修之用，綜合上述等各方面的因素取其寬度為 。 壩體排水要有充分的排水能力，并設(shè)有反濾層以保護(hù)壩體和壩基土。 壩體棱體排水選用 常用壩體排水有以下幾種： 棱體排水 ：可降低浸潤線，防止壩坡凍脹，保護(hù)下游壩腳不受尾水淘刷，且有支持壩 體增加穩(wěn)定性的作用，工作可靠，便于觀測和檢修，適宜下游有水的情況。 貼坡排水：若當(dāng)?shù)厥陷^少，可采用壩趾貼坡排水。 貼坡排水能防止?jié)B流逸出處土體發(fā)生滲流破壞，構(gòu)造簡單，用料簡單，施工方便，易于檢修，但不能降低浸潤線。 組合式排水：即褥墊排水、網(wǎng)狀排水、排水管、 豎式排水體等壩內(nèi)排水設(shè)施。褥墊排水周圍應(yīng)有反濾層，以保護(hù)壩體和壩基的土體。 由于本地區(qū)石料比 較豐富，故采用堆石棱體排水比較適宜，另外采用棱體排水可以降低壩體浸潤線，防止壩坡凍漲和滲透變形，保護(hù)下游壩址受尾水淘刷，并可支撐壩體，增加下游壩坡的穩(wěn)定性，工作可靠，便于觀測和檢修，適宜下游有水的情況。棱體頂寬根據(jù)需要確定，但不小于 ，取為 。棱體與壩體以及土質(zhì)地基之間設(shè)置反濾層。在上游側(cè)設(shè)防浪墻，高度為 ，下游側(cè)設(shè)置欄桿。 反濾層和過濾層 按照 ； ，能通暢地排出滲透水流；，過渡層采用連續(xù)級配，最大粒徑小于300mm，采用等厚度。根據(jù)： 其使用目的相適應(yīng)的工程性質(zhì)，并具有長期穩(wěn)定性。 C1 料場， C2 料場， C5 料場， C6 料場的砂礫料顆粒級配匯總表見表 21， 砂礫料場物理力學(xué)試驗成果表見表 22。 其中： C1 料場距水庫大壩 公里，儲量約 萬 m3， C2 料場距水庫大壩 公里，儲量約 萬 m3， C5 料場距水庫大壩 公里，儲量約 132 萬 m3， C6 料場距水庫大壩 5公里，儲量約 100 萬 m3， C3 料場距水庫大壩 3 公里，儲量約 萬 m3， C4 料場距水庫大壩 公里，儲量約 萬 m3。經(jīng)勘察各料場儲量見表 ，列出了各種填筑工程量。 土料場的選擇 根據(jù)規(guī)范《碾壓與土石壩設(shè)計規(guī)范》 SL274－ 2020 中 條規(guī)定：防滲土料應(yīng)滿足下列要求： 1 10－ 5cm/s 3% 1% 通過實驗防滲土料可選用 C3 料場。不均勻系數(shù)均大于 5。所以只有 C6 料場的級配是良好的。其余填筑料在 C C C5 料場及爆破料中選擇，做為次堆石區(qū)。 填筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計 根據(jù)《碾壓式土古壩設(shè)計規(guī)范》 SL274－ 2020 三級壩粘性土的壓實度應(yīng)符合 96%－ 98%的要求，取壓實度為 ，設(shè)計干密度指標(biāo)見表 43。 筑壩土料的設(shè)計含水量取各土樣最優(yōu)含水量的算術(shù)平均值，施工填筑含水量應(yīng)按設(shè)計含水量控制，其上下偏差不宜超過－ 2%177。 第八章 泄水建筑物 方案比較 土石壩 樞紐布置通常是以大壩為主體，泄水建筑物為中心。從某種意義上說，選擇土壩壩址，壩軸線，主要是選擇合適的泄水建筑物的位置 ,并兼顧導(dǎo)流 輸水隧洞，然后再進(jìn)行優(yōu)化。本方案在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后采用岸邊溢洪道為主要泄水建筑物， 以提高土壩樞紐的泄洪超載能力以及運行可靠性。過水堰采用 WES 實用堰（高堰），堰頂高程為 ，出口段采用挑流鼻坎消能，由于流速較大，為了減少氣蝕，采用人工摻氣。 岸邊溢洪道修建在右壩肩 旁。根據(jù)布置特征，可選擇正 槽 溢洪道，側(cè) 槽 溢洪道，井式溢洪道和虹吸溢洪道。側(cè) 槽 溢洪道適用于河谷狹窄的水利樞紐，不宜在土基上修建。而虹吸式溢洪道不用閘門就能自動形成虹吸作用，管理簡單，能靈敏調(diào)節(jié)上游水位，但水力條件復(fù)雜，易發(fā)生空穴，構(gòu)造復(fù)雜。 對于正槽 和側(cè)槽溢洪道可從樞紐布置、施工以及造價三方面來說：①正槽溢洪道軸線與水流方向平行，對于壩址處山體較低，岸坡較緩的地形大多采用正槽式，而對于側(cè)槽來說溢流堰大致沿等高線布置，水流經(jīng)過溢流堰泄入于堰大致平行的側(cè)槽后，經(jīng)過約 90176。水流條件比正槽復(fù)雜。施工質(zhì)量有保證。從上幾個因素綜合考慮，本樞紐工程采用正槽溢洪道進(jìn)行泄洪。 進(jìn)水渠布置： 進(jìn)水渠的布置原則： ①選擇有利地形、地質(zhì)條件；②在選擇軸線方向時，應(yīng)使進(jìn)水順暢；③進(jìn)水去較長時，宜在控制段之前設(shè)置漸變段，其長度視流速等條件確定，不宜小 于 2 倍堰前水深；④渠道轉(zhuǎn)彎時，軸線的轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于 4 倍渠底寬度，彎道至控制堰之間已有長度不小于 2 倍堰前水深。渠底不進(jìn)行襯砌。溢流堰是水庫下游泄洪的口 門，是控制溢洪道泄流能力的關(guān)鍵部位，因此必須合理選擇堰前控制段的形式和尺寸。 溢流堰的形式 本設(shè)計采用實用堰，因為實用堰流量系數(shù)比寬頂堰大，而且在相同條件下，需要的溢流前緣較短，工程量相對較小，但施工較復(fù)雜。中間設(shè)有一個中墩，墩厚 1 m，寬 m。當(dāng)條件限制需要變坡時，邊坡變化 不宜過多，且以先緩后陡；橫斷面宜采矩形斷面，當(dāng)結(jié)合巖石開挖時采用梯形斷面時，邊坡不宜緩于 1： ，并且注意由此引起的流速不均勻問題；泄槽軸線宜為等寬。為了適應(yīng)泄槽與其它建筑物的連接，采用滑動模板施工，以保證達(dá)到平整度的要求。泄槽底部板縫下均設(shè)有橫向排水槽，在泄槽的縱軸線處設(shè)置縱向排水槽，將橫向排水中的水經(jīng)過縱向排水槽排到下游。泄槽分塊，縫間止水可詳見圖QA1 中的止水詳圖。 溢洪道的消能段，根據(jù)地形、地質(zhì)條件、泄流條件、運行方式及河床抗沖能力，消能防沖要求，下游水流銜接及對其它建筑物影響等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選用挑流消能型式。 溢洪道消能防沖建筑物的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)：本樞紐屬于 3 級建筑物，按 50 年一遇洪水設(shè)計溢洪道消防沖建筑物。挑流鼻坎可選用連續(xù)式，挑角為 30176。這樣可以保證下游河床和岸坡遭受沖刷后不至于危及大壩和溢洪道自身的安全。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 引水渠 引水渠采用與泄槽等寬，其 B=27m。邊墻采用重力式擋土墻，上寬為 ，底寬為 。 控制段 控制段的結(jié)構(gòu)形式可采用分離式或整體式，分離式適合用于巖性比較均勻的地基。 泄槽底板 泄槽底板厚度考慮溢洪道規(guī)模及其與壩的相對位置、沿線的工程地質(zhì)條件、水力特性、氣候提條件、水流中挾沙情況等因素，并根據(jù)類似工程經(jīng)驗類比確定，泄槽的底板厚度不應(yīng)小于 米，本工程泄槽地板厚度為 米。 挑流消能 反弧半徑 R 可采用反弧最低點最大水深 h 的 6～ 12 倍。挑流消能的尺寸見圖 QX03 中挑流鼻坎詳圖。采用重力式，其尺寸見 QX03 中泄槽橫剖面圖。在控制段的基坑略向上游傾斜。而有抗沖耐磨要求的部位，混凝土強度等級不應(yīng)低于 C25。 材料抗?jié)B性指標(biāo)： 由于溢洪道有抗?jié)B要求，混凝土應(yīng)滿足有關(guān)抗?jié)B等級的規(guī)定，混凝土抗?jié)B等級按 28天齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件測定，混凝土抗?jié)B等級分為： W W W W W W12六級。對于溢流堰大體積混凝土結(jié)構(gòu)的擋水面，而且 H30，所以等級為 W4。對于混凝土的抗凍指標(biāo)可在《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》表中查得抗凍等級為 F300。 經(jīng)計算 Hd=， p =，取 。 在《溢洪道設(shè)計規(guī)范》表 可查出 k=， n=。 上游 堰頭曲線由雙圓弧曲線組成，其相關(guān)參數(shù)如下： R1==， R2= =， a= =， b== 反弧段半徑 r=（ ～ ）（ Hd+zmax），取 8m。 H0— 計入行近流速的堰上總水頭， 。 m— 實用堰流量系數(shù) 經(jīng)下表取值 ,計算后取 。 式中 ε 0— 中墩形狀系數(shù)； ζ k— 邊墩形狀系數(shù)； σ s— 淹沒系數(shù)。 （詳見計算書） 泄槽的水力計算 泄槽采用矩形斷面其臨界水深和臨界底坡可按公式 溢洪道設(shè)計規(guī)范（中國電力出版社 P51）計算： 3 2gqhk ?? （ ） kk kk Bcgi 2?? （ ） 式中 Q—— 最大下泄流量 m3/s； n—— 泄槽槽身糙率系數(shù)， ； Rk—— 水力半徑， m； Bk—— 泄槽寬度， m