【正文】 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。 地質(zhì)條件：土石壩能夠適用各種地質(zhì)條件 綜上所述，根據(jù) QA 水庫地質(zhì)條件及附近建筑材料，發(fā)現(xiàn)重力壩及拱壩地形地質(zhì)條件不適宜，而土石壩能適應(yīng)各種地質(zhì)條件且附近有足夠的建壩材料，因而選用土石壩為建壩壩型。 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。從地形地質(zhì)條件以及附近建筑材料來看本次設(shè)計壩型應(yīng)選擇碾壓式土石壩。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。 均質(zhì)壩材料單一，工序簡單，但壩坡較緩，剖面大，工程量大，施工易受氣候影響，冬季施工較為不便，壩體空隙水壓力大。因此考慮均質(zhì)壩方案是不宜采用的。 土質(zhì)防滲體分區(qū)壩主要有 斜心墻 壩、斜 斜心墻 壩、斜墻壩和多種土質(zhì)壩等類型。 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 斜心墻 壩和 斜心墻 壩基本類似，并且可以改善壩體應(yīng)力狀態(tài)，能顯著減弱壩殼對 斜心墻的“拱效應(yīng)”，其抗裂性能優(yōu)于 斜心墻 壩和斜墻壩。 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。由于該工程所在地區(qū)為地震烈度定為 7 度，基巖與砼之間磨擦系數(shù)取 ，故不宜采用斜墻壩。 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。 非土質(zhì)材料防滲體壩的防滲體一般有混凝土、瀝青 混凝土或土工膜等材料組成，而其余部分由土石料組成，因工程附近建筑材料豐富，為就地取材不宜采取該壩型。 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。 樞紐布置 根據(jù)樞紐工程功能以及滿足正常運行管理要求，該樞紐工程由土石壩、溢洪道、隧洞、等組成，具體詳見水庫樞紐工程總布置圖。 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=。 壩頂高程 計算方法 壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，應(yīng)按以下運用條件計算，取其最大值 : 位加正常運用條件下的壩頂超高 。 。 ； 。 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。 波浪爬高 設(shè)計波浪爬高值應(yīng)根據(jù)工程等級確定， 3 級壩采用累積頻率為 1%的爬高值 . 平均波浪爬高可按下式或有關(guān)規(guī)定計算 : [引至水工建筑物 ] mmwm LhmKKR 21?? ? （ ） 式中： Rm —— 波浪的平均爬高； K△ —— 斜坡的糙率滲透性系數(shù)，護面類型選用砌石護坡，根據(jù)護面類型查規(guī)范得 ； Kw —— 經(jīng)驗系數(shù)，查規(guī)范得 ； m —— 單坡的坡度系數(shù)，若坡角為 ? ，即等于 ctg? ，本設(shè)計取 m=3 查規(guī)范 1%累積頻率下的爬高與平均爬高的比值為 ，故 R= Rm。 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。 壩寬的確定 壩體寬度必須考慮 斜心墻 或斜墻頂部及反濾層布置的需要。 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。此壩壩高為 68m，為中壩，故其壩頂寬度取為 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。一般可參考已建壩的實踐經(jīng)驗或用近似的計算方法初步擬定壩坡，然后進行穩(wěn)定等計算確定合理的壩 坡。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。 根據(jù)規(guī)范規(guī)定與實際結(jié)合，上游壩坡考慮在一半壩高處變坡一次，上部取 ，下部取，下游壩坡自上而下均取為 。 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 壩體排水的作用 壩體排水的作用是 :控制和引導(dǎo)滲流，降低浸潤線，加速孔隙水壓力消散，防止?jié)B流逸出處土的滲流破壞，增強壩的穩(wěn)定性，在寒冷 地區(qū)，可保護下游壩坡免遭凍脹破壞。 壩體排水要有充分的排水能力，并設(shè)有反濾層以保護壩體和壩基土。壩體排水宜便于觀測和檢修。 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。棱體排水是一種可靠的、被廣泛采用的排水設(shè)施。 貼坡排水：若當(dāng)?shù)厥陷^少，可采用壩趾貼坡排水。貼坡排水是用一兩層堆石或砌石加反濾層直接鋪設(shè)在下游壩坡表面，不伸入壩體的排水設(shè)施，又稱表面排水。 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。常用于中小型工程下游無水的均質(zhì)壩或是浸潤線位置較低的中等高度壩。 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。褥墊排水能有效地降低浸潤線，有助于壩基排水，加速粘土地基的固結(jié)，并可節(jié)省石料，但不便于觀測和檢修。褥墊排水周圍應(yīng)有反濾層，以保護壩體和壩基的土體。為了節(jié)省石料，可采用縱向和橫向排水帶組成網(wǎng)狀排水，平行于壩軸線的縱向排水帶可替代褥墊排水伸入壩體上游端部位置。 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。根據(jù)規(guī)范棱體排水頂面高程應(yīng)高出下游最高水位，超出高度應(yīng)大于波浪沿坡面的爬高，此壩為三級壩，故棱體頂部高程應(yīng)超出下游最高水位不小于 。棱體頂寬根據(jù)需要確定，但不小于 ，取為 。棱體內(nèi)坡根據(jù)施工條件決定，一般為 1:～ 1:,取為 1:，外坡一般 為 1:～ 1:，取為 1:。棱體與壩體以及土質(zhì)地基之間設(shè)置反濾層。 壩頂構(gòu)造 本工程屬于中壩，根據(jù)運行、施工交通的方便，壩頂寬度定為 10m，壩頂路面的材料采用瀝青混凝土 ，壩頂面向下游側(cè)放坡，由于當(dāng)?shù)氐慕涤炅坎⒉粡?，所以坡度?i=。在上游側(cè)設(shè)防浪墻，高度為 ，下游側(cè)設(shè)置欄桿。詳見圖 QA1。 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。 第七章 筑壩材料與填筑標(biāo)準(zhǔn) 筑壩材料選擇與填筑要求 筑壩土石料和土工試驗分別按照 SL251－ 2020《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》和 SL267－ 1999《土工試驗規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，查明壩址附近各種天然古料的性質(zhì)，儲量和分布，以及樞紐建筑物開挖料的性質(zhì)和可利用性。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。 、就近取材，減少棄料，少占或不占農(nóng)田，并優(yōu)先考慮樞紐建筑物開挖料的利用； 便于開采、運輸和壓實三項原則選擇筑壩土石料。 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。 C3 料場， C4 料場土料基本性質(zhì)試驗成果見表 23，土料化學(xué)分析成果表見表 24。 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。 表 各料場儲量 料場 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 儲 量（ 104 m3） 132 100 5 防滲體設(shè)計 土料的儲量 筑壩石料本著就地取材和就近取材的原則。經(jīng)勘察各料場儲量見表 ，列出了各種填筑工程量。 可以看出料場儲量大于設(shè)計填筑工程量 2 倍以上，筑壩材料貯備豐富。 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。 壩殼料場的選擇 由 C C C C6 料場的筑壩砂礫料顆粒級配匯總表及筑壩砂礫料物理力學(xué)試驗成果表可以看出，各料場的φ值均達(dá)到 240 以上，可滿足要求。不均勻系數(shù)均大于 5。曲率系數(shù)只有 C6 料場為 在 1－ 3 之內(nèi)。所以只有 C6 料場的級配是良好的。 且 C6 料場的儲量滿足壩殼填筑工程量要求，可做為主堆石區(qū)。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)。 經(jīng)分析， C6 料場級配 優(yōu)于 C C C5 料場，且儲量滿足壩殼填筑工程量，故選擇C6 料場做為壩殼填筑料場，做為主堆石區(qū)，其余 C2 料場的料填筑在兩側(cè)。 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。 表 設(shè)計密度重指標(biāo) 料場 擊實最大干密度（ g/cm3） 設(shè)計干密度 （ g/cm3） 設(shè)計含水量（ %） 施工填筑含水 （ %） C4 18－ 23 設(shè)計干密度以擊實最大干密度乘以壓實 度求得，擊實最大干密度取各個土樣標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗的擊實最大干密度的算術(shù)平均值。 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