江河土石壩樞紐布置及施工組織設(shè)計(jì)說明書

1 江河土石壩樞紐布置及施工組織設(shè)計(jì)說明書 第一章 工程概況 域概況 該江位于我國(guó)西南地區(qū)，流向自東南向西北，全長(zhǎng)約 122公里，流域面積 2558平方公里，在壩址以上流域面積為 780平方公里。 本流域大部分為山嶺地帶，山脈和盆地交錯(cuò)于其間，地形變化劇烈，流域內(nèi)支流很多，但多為小的山區(qū)流河流，地表大部分為松軟的沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層，汛期河流的含沙量較大。沖積層較厚，兩岸有崩塌現(xiàn)象。 本流域內(nèi)因山脈連綿，交通不便，故居民較少，全區(qū)農(nóng)田面積僅占總面積的 20，林木面積約占全區(qū)的 30，其種類有 松、杉等。其余為荒山及草皮覆蓋。 候特性 年平均氣溫約為 ，最高氣溫為 ，發(fā)生在 7 月份，最低氣溫為 生在 1月份。 表 1 月平均氣溫統(tǒng)計(jì)表（度） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年平均 1 平均溫度日數(shù) 日數(shù) 月份 平均溫度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1第 | 頁 12 0 6 0 0 0 0 0 0 0 2 300 0 31 30 31 31 30 31 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 本區(qū)域氣候特征是冬干夏濕，每年 11月至次年和 4月特別干燥，其相對(duì)濕度為 5173%之間，夏季因降雨日數(shù)較多，相對(duì)濕度隨之增大，一般變化范圍為 6786%。 最大年降水量可達(dá) 1213毫米，最小為 617毫米，多年平均降水量為 905毫米。 表 1 各月降雨日數(shù)統(tǒng)計(jì)表 日數(shù) 月份 平均降雨量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 一般 14月風(fēng)力較大，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為 ，相當(dāng)于8級(jí)風(fēng)力，風(fēng)向?yàn)槲鞅逼?。水庫吹程?15公里。 文特性 該江徑流的主要來源為降水，在此山區(qū)流域內(nèi)無湖泊調(diào)節(jié)徑流。根據(jù)實(shí)測(cè)短期水文氣象資料研究，一般是每年五月底至六月初河水開始上漲，汛期開始，至十月以后洪水下降，則枯水期開始，直至次年五月。 該江洪水形狀陡漲猛落，峰高而瘦，具有山區(qū)河流的特性，實(shí)測(cè)最大流量為 700秒立米，而最小流量為 1年日常徑流 壩址附近 水文站有實(shí)測(cè)資料 8年，參考臨近測(cè)站水文記錄延長(zhǎng)后有 22年水文系列，多年年平均流量為 17秒立米。 2洪峰流量 經(jīng)頻率分析，求得不同頻率的洪峰流量如下表。 表 1 不同頻率洪峰流量（秒立米） 頻率 2 5 10 流量 2320 1680 1420 1180 1040 表 1 各月不同頻率洪峰流量（秒立米） 3 月 頻率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 46 19 12 19 600 1240 1550 1210 670 390 28 37 2 36 17 11 15 530 1120 1360 1090 600 310 23 33 5 23 14 9 11 420 850 1100 830 480 250 16 28 10 19 11 7 9 370 760 980 720 410 210 15 23 3固體徑流 該江為山區(qū)性河流，含沙量大小均隨降水強(qiáng)度及降水量的大小而變化，平均含沙量達(dá) 斤立米。枯水極少，河水清徹見底，初步估算 30年后壩前淤積高程為 2765米。 程地質(zhì) 1水庫地質(zhì) 庫區(qū)內(nèi)出露的地 層有石灰?guī)r、玄武巖、火山角礫巖與凝灰?guī)r等。經(jīng)地質(zhì)勘探認(rèn)為庫區(qū)滲漏問題不大，但水庫蓄水后，兩岸的坡積與殘積等物質(zhì)的坍岸是不可避免的，經(jīng)過勘測(cè)，估計(jì)可能坍方量約為 300 萬立米。在考慮水庫淤積問題時(shí)可作為參考。 2壩址地質(zhì) 壩址位于該江中游地段的峽谷地帶，河床比較平緩，坡降不太大，兩岸高山聳立，構(gòu)成高山深谷的地貌特征。 壩址區(qū)地層以玄武巖為主，間有少量火山角礫巖和凝灰?guī)r穿過，對(duì)其巖性分述如下： (1) 玄武巖 一般為深灰色、灰色、含有多量氣孔，為綠泥石、石英等充填，成為杏仁狀構(gòu)造，并間或有方解石脈、石英脈等 貫穿其中，這些小巖脈都是后來沿裂隙充填進(jìn)來的。堅(jiān)硬玄武巖應(yīng)為不透水層，但因節(jié)理裂縫較發(fā)育，透水性也會(huì)隨之增加，其礦物成份為普通輝石、檢長(zhǎng)石，副成分為綠泥石、石英、方解石等，由于玄武巖成分不甚一致，風(fēng)化程度不同，力學(xué)性質(zhì)也不同，可分為堅(jiān)硬玄武巖、多氣孔玄武巖、破碎玄武巖、軟弱玄武巖、半風(fēng)化玄武巖和全風(fēng)化玄武巖等，其物理力學(xué)性質(zhì)見表 2 2 滲透性：經(jīng)試驗(yàn)得出 6米 /晝夜。 (2) 火山角礫巖 角礫為玄武巖，棱角往往不明顯，直徑為 215厘米，膠結(jié)物仍為玄武巖質(zhì)，膠結(jié)緊密者抗壓強(qiáng) 度與堅(jiān)硬玄武巖無異，其膠結(jié)程度較差者極限抗壓強(qiáng)度低至 35 (3) 凝灰?guī)r 成土狀或頁片狀，巖性軟弱，與近似，風(fēng)化后成為碎屑的混合物，遇水崩解，透水性很小。 表 1 壩基巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表 巖石名稱 比重 容重 kN/議采用抗壓強(qiáng)度 4 半風(fēng)化玄武巖 0 破碎玄武巖 0山角礫巖 5弱玄武巖 0硬玄武巖 00氣孔玄武巖 0 1 全風(fēng)化玄武巖物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表 天然含水率 % 干容重 kN/重 液限 l 塑限 p 塑性指數(shù)壓縮系數(shù) a 浸水固結(jié)塊剪 00.5 m2/ 104 m2/ 10摩擦角 凝聚力 4 (4) 河床沖積層 主要為卵礫石類土，砂質(zhì)粘土與砂層均甚少，且多呈透鏡體狀，并有大漂石摻雜 其中。卵礫石成分以玄武巖為主，石灰?guī)r與砂巖占極少數(shù)。沿河谷內(nèi)分布：壩基部分沖積層厚度最大為 32 米，一般為 20 米左右；靠岸邊最少為幾米。顆粒組成以卵礫石為主，砂粒和細(xì)小顆粒為數(shù)很少。卵石最小直徑一般為 10100毫米；礫石直徑一般為 210毫米；砂粒直徑 小顆粒小于 表 2 沖積層的滲透性能 經(jīng)抽水試驗(yàn)后得，滲透系數(shù) 10秒 1 10秒。 表 1 沖積層剪力試驗(yàn)成果表 土壤 名稱 代 號(hào) 項(xiàng)目 計(jì) 算值 容重 （控制） kN/水量 （控制） 三軸剪力 （塊剪） 應(yīng)變（拉制） （浸水固結(jié)快剪） 內(nèi)摩擦角 凝聚力 （ 內(nèi)摩擦角 凝聚力 （ 含 中 量 細(xì) 粒 的 礫 石 次數(shù) 17 12 8 8 2 2 最大值 7 15 2 43 小值 5 30 7 55 0 平均值 0 34 5 25 值 平均值 37 32 5 備 注 三軸剪力土樣備系篩去大于 4 試驗(yàn)時(shí)土樣的容重為控制容重。 應(yīng)變控制土樣容重系篩去大于 以上兩種試驗(yàn)的土樣系擾動(dòng)的。 (5) 坡積層 在水庫區(qū)及壩址區(qū)山麓地帶均可見到，為經(jīng)短距離搬運(yùn)沉積后，形成粘土與碎石的混合物質(zhì)。 3地質(zhì)構(gòu)造 壩址附近無大的斷層，但兩岸露出的巖石，節(jié)理特別發(fā)育?？梢苑譃閮山M，一組走向與巖層走向幾乎一致，即北東方向，傾向西北；另一組的走向與巖層傾向大致相同。傾角一般都較大，近于垂直，裂隙清晰， 且為鈣質(zhì)泥質(zhì)物所充填。節(jié)理間距，密者 者 3 5米即有一條，所以沿岸常見有巖塊崩落的現(xiàn)象。上述節(jié)理主要在砂巖、泥灰?guī)r與玄武巖之類的巖石內(nèi)產(chǎn)生。 4水文地質(zhì)條件 本區(qū)地形高差大，表流占去大半，缺乏強(qiáng)烈透水層，故地下水不甚豐富，對(duì)工程比較有利。根據(jù)壓水試驗(yàn)資料，玄武巖的透水性不同，裂隙少、堅(jiān)硬完整的玄武巖為不透水層，其壓水試驗(yàn)的單位吸水量小于 l/(m)。夾于玄武巖中的凝灰?guī)r，以及裂隙甚少的火山角礫巖都為不透水性良好的巖層。至于節(jié)理很發(fā)育的破碎玄武巖、半風(fēng)化與全風(fēng)化玄武巖都是透 水性 良好的巖層。正因?yàn)檫@些隔水的與透水的玄武巖存在，遂使玄武巖區(qū)產(chǎn)生許多互不連貫的地下水。一般砂巖也是細(xì)粒至微粒結(jié)構(gòu)，除因構(gòu)造節(jié)理裂隙較發(fā)育，上部裂隙水較多外，深處巖層因隔水層的層數(shù)多，難于形成泉水。石灰?guī)r地區(qū)外圍巖石多為不透水層，滲透問題也不存在。 5. 本地區(qū)地震烈度定為 7度，基巖與混凝土之間的摩擦系數(shù)取 筑材料 1料場(chǎng)的位置與儲(chǔ)量 各料場(chǎng)的位置與儲(chǔ)量見壩區(qū)地形圖。由于河谷內(nèi)地地形平坦，采運(yùn)尚方便。 2物理力學(xué)性質(zhì) (1) 土料：見表 2表 2 (2) 石料：堅(jiān)硬玄武 巖可作為堆石壩石料，儲(chǔ)量較豐富，在壩址附近有石料場(chǎng)一處，覆蓋層淺，開采條件較好。 濟(jì)資料 1庫區(qū)經(jīng)濟(jì) 流域內(nèi)都為農(nóng)業(yè)人口，多種植稻米、苞谷等。庫區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有價(jià)值可開采的礦產(chǎn)。淹沒情況如下表。 6 表 1 各高程淹沒情況 高程（米） 2807 2812 2817 2822 2827 2832 淹沒人口（人） 3500 3640 3890 4060 5320 7140 淹沒土地（畝） 3000 3220 3410 3600 4600 6100 2交通運(yùn)輸 壩址下游 120公里處有鐵路 干線通過，已建成公路離壩址僅 20公里，因此交通尚稱方便。 - 7 - 表 1粘土的物理力學(xué)性質(zhì) 料 場(chǎng) 名 稱 物 理 性 質(zhì) 滲 透 系 數(shù) 10-6 cm/s 力學(xué)性質(zhì) 化學(xué)性 自然含水量 % 自然容重 比 重 孔隙率 % 孔隙比 稠度 飽和度 顆粒級(jí)配（成分 %，粒徑 d） 擊實(shí) 剪力 固 結(jié) 壓 縮 系 數(shù) 機(jī)含量灼熱法 % 可溶鹽含量 % 流限 % 塑限 % 塑性指數(shù) 礫 砂 粘土 最 大 干 密 度 g/優(yōu)含水量 % 內(nèi)摩擦角 聚力 干 粗中 細(xì) 粉 2 0.5 的規(guī)定執(zhí)行 . 反濾料過渡層料和排水體料應(yīng)符合下列要求 : (1) 質(zhì)地致密抗水性和抗風(fēng)化性能滿足工程運(yùn)用條件的要求 . (2) 具有要求的級(jí)配 (3) 具有要求的透水性 (4) 反濾料 和排水體料中粒徑小于 %. 反濾料可利用天然或經(jīng)過篩選的砂礫石料也可采用塊石礫石軋制或天然和軋制的摻合料 . 3級(jí)低壩經(jīng)過論證可采用土工織物作為反濾層 料場(chǎng)開采和建筑物開挖的無粘性土包括砂礫石 ,卵石 ,漂石等石料和風(fēng)化料礫石土均可作為壩殼料并應(yīng)根據(jù)材料性質(zhì)用于壩殼的不同部位 . 細(xì)砂及粉砂可用于中低壩壩殼的干燥區(qū) ,但地震區(qū)不宜采用 . 采用風(fēng)化石料和軟巖填筑壩殼時(shí) ,應(yīng)按壓實(shí)后的級(jí)配研究確定材料的物理力學(xué)指標(biāo) ,并應(yīng)考慮浸水后抗剪強(qiáng)度的降低壓縮性增加等不利情況 ,對(duì) 軟化系數(shù)低不能壓碎成礫石土的風(fēng)化 石料和軟巖宜填筑在干燥區(qū) . 下游壩殼水下部位和上游壩殼水位變動(dòng)區(qū)應(yīng)采用透水料填筑。 開采壩殼堆石料應(yīng)遵守下列規(guī)定 23 (1) 開采前應(yīng)徹底清除覆蓋層 ; (2) 不同程度的風(fēng)化料與新鮮石料應(yīng)分區(qū)開采 ; (3) 易風(fēng)化的軟巖如泥巖頁巖宜邊開采邊填筑 ; (4) 宜進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)必要時(shí)進(jìn)行爆破試驗(yàn) . 護(hù)坡石料應(yīng)采用質(zhì)地致密抗水性和抗風(fēng)化性能滿足工程運(yùn)用條件要求的硬巖石料 . 第二，填筑要求： 填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)以下因素綜合研究確定 （ 1）壩的級(jí)別，高度，壩型和壩的不同部位； （ 2）土石料的壓實(shí)特性和采用的壓實(shí)機(jī)具； （ 3）壩料的填筑干密度和含水率與力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系以及設(shè)計(jì)對(duì)土石料力學(xué)性質(zhì)的要求； （ 4）土料的天然干密度天然含水率以及土料進(jìn)行干燥或濕潤(rùn)處理的程度； （ 5）當(dāng)?shù)貧夂驐l件對(duì)施工的影響； （ 6）設(shè)計(jì)地震烈度及其他動(dòng)荷載作用； （ 7）壩基土的強(qiáng)度和壓縮性； （ 8）不同填筑標(biāo)準(zhǔn)對(duì)造價(jià)和施工難易程度的影響。 含礫和不含礫的粘性土的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以壓實(shí)度和最優(yōu)含水率作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)。設(shè)計(jì)干密度應(yīng)以擊實(shí)最大干密度乘以壓實(shí)度求得。 粘性土的壓實(shí)度應(yīng)符合下列要求： （ 1） 1 級(jí)， 2 級(jí)壩和高壩的 壓實(shí)度應(yīng)為 98%100%， 3 級(jí)中低壩及 3 級(jí)以下的中壩壓實(shí)度應(yīng)為 96%98%。 （ 2）設(shè)計(jì)地震烈度為 8度， 9度的地區(qū)宜取上述規(guī)定的大值。 （ 3）有特殊用途和性質(zhì)特殊的土料的壓實(shí)度宜另行確定。 粘性土的最大干密度和最優(yōu)含水率應(yīng)按照 工試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定的擊實(shí)試驗(yàn)方法求取，對(duì)于礫石土應(yīng)按全料試樣求取最大干密度和最優(yōu)含水率。 砂礫石和砂的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以相對(duì)密度為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)并應(yīng)符合下列要求： (1) 砂礫石的相對(duì)密度不應(yīng)低于 的相對(duì)密度不應(yīng)低于 (2) 砂礫石 中粗粒料含量小于 50%時(shí) ,應(yīng)保證細(xì)料 (小于 5顆粒 )的相對(duì)密度也符合上述要求 . (3) 地震區(qū)的相對(duì)密度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合 . 堆石的填筑標(biāo)準(zhǔn)宜用孔隙率為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)并應(yīng)符合下列要求 : (1) 土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和瀝青混凝土心墻壩的堆石料 ,孔隙率宜為 20%28%. (2) 瀝青混凝土面板壩堆石料的孔隙率宜在混凝土面板堆石壩和土質(zhì)防滲體分區(qū)壩的孔隙率之間選擇 . (3) 采用軟巖風(fēng)化巖石筑壩時(shí)孔隙率宜根據(jù)壩體變形應(yīng)力及抗剪強(qiáng)度等要求確定 . (4) 設(shè)計(jì)地震烈度為 8度 ,9度的地區(qū)可取上述孔隙率的小值 . 堆石的碾壓質(zhì)量可用施工參數(shù)包括碾壓設(shè)備的型號(hào) ,振動(dòng)頻率及重量 ,行進(jìn)速度 ,鋪筑厚度碾壓遍數(shù)等及干密度同時(shí)控制 . 堆石碾壓時(shí)宜加水加水量宜通過碾壓試驗(yàn)確定 ,對(duì)于軟化系數(shù)較高的硬巖堆石應(yīng)通過碾壓試驗(yàn)確定是否加水 . 24 設(shè)計(jì)填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在施工初期通過碾壓試驗(yàn)驗(yàn)證 ,當(dāng)采用礫石土風(fēng)化巖石軟巖膨脹土濕陷性黃土等性質(zhì)特殊的土石料時(shí) ,對(duì) 1級(jí) ,2級(jí)壩和高壩宜進(jìn)行專門的碾壓試驗(yàn)論證其填筑標(biāo)準(zhǔn) . 粘性土的施工填筑含水率應(yīng)根據(jù)土料性質(zhì)填筑部位氣候條件和施工機(jī)械等情況控制在最優(yōu)含水率的 +3%偏 差范圍以內(nèi)有特殊用途和性質(zhì)特殊的粘性土的填筑含水率應(yīng)另行確定 . 填筑含水率還應(yīng)符合下列要求 : 1上限值 (1) 不影響壓實(shí)和運(yùn)輸機(jī)械的正常運(yùn)行 ; (2) 施工期間土體內(nèi)產(chǎn)生的孔隙壓力不影響壩坡的穩(wěn)定 ; (3) 在壓實(shí)過程中不產(chǎn)生剪切破壞 . 2下限值 (1) 填土浸水后不致產(chǎn)生大量的附加沉降 ,使壩頂高程不滿足設(shè)計(jì)要求 ,壩體發(fā)生裂縫以及在水壓力作用下不產(chǎn)生水力劈裂等 ; (2) 不致產(chǎn)生松土層而難以壓實(shí) 在冬季負(fù)氣溫下填筑時(shí)應(yīng)使土料在填筑過程中不凍結(jié) ,粘性土的填筑含水率宜略低于塑限 ,砂和砂礫料中的細(xì)料部分的含 水率宜小于 4%,并適當(dāng)提高填筑密度 . 筑壩材料的設(shè)計(jì)與土壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方法以及工程造價(jià)有關(guān)，一般力求壩體內(nèi)材料分區(qū)簡(jiǎn)單，就地、就近取材，因材設(shè)計(jì)。 土石壩壩體主要由壩殼、防滲體、排水設(shè)備以及護(hù)坡等組成。由于它們工作條件不同，因而對(duì)材料要求也不同。筑壩材料應(yīng)具有與其使用目的相適應(yīng)的工程性質(zhì)，并具有良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 土料設(shè)計(jì)的目的是確定粘性土的填筑干容重 ,含水量；砂礫料的相對(duì)密度和干容重；礫質(zhì)土的礫石含量，干容重，含水量；堆石料的級(jí)配，干容重，孔隙率。要使土石壩有較小的變形，以防止裂縫；要 使其有較高強(qiáng)度，以減少壩體斷面；要使防滲體有較小滲透性，以保證滲流穩(wěn)定性。從而使土石壩設(shè)計(jì)安全合理，經(jīng)濟(jì)可靠。 性土料設(shè)計(jì) 1. 土料各項(xiàng)指標(biāo)表 表 4 土料各項(xiàng)指標(biāo)表 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 項(xiàng)目 粘粒含量 塑性指數(shù) 滲透系數(shù) 有機(jī)質(zhì)含量 可溶鹽含量 天然含水量 密密度 2滲體粘土料 15%40% 1020 碾壓后小于10 （ cm/s。并小于壩體透水料的 50倍 5 比重隙率 n% 設(shè)計(jì)孔隙比 e 相對(duì)密實(shí)度 計(jì)干容重d (KN/濕容重 w (KN/浮容重(KN/內(nèi)摩擦角 粘聚力 c 透系數(shù) K（ 10s） 1#上 30 47 35 10 0 2 2#上 25 48 36 00 0 2 3#上 17 1 35 40 0 2 4#上 30 46 19 36 30 0 2 1#下 35 20 0 2 2#下 43 36 40 0 2 3#下 44 35 50 0 2 4#下 18 37 10 0 2 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 29 4. 砂礫料的選用 土石壩的壩殼材料主要為了保持壩體的穩(wěn)定性，要求有較高的強(qiáng)度。下游壩殼水下部位和上游壩殼水位變動(dòng)區(qū)宜有較高的透水性，且具有抗?jié)B和抗震穩(wěn)定性。應(yīng)優(yōu)先選用不均勻和連續(xù)級(jí)配的砂石料。認(rèn)為不均勻系數(shù) 30 100 時(shí)較易壓 實(shí)， 的被保護(hù)土，宜取 5于級(jí)配不連續(xù)的被保護(hù)土，應(yīng)取級(jí)配曲線平段以下（一般是 1粒部分的 本設(shè)計(jì)的土料屬于這種情況。） 當(dāng)?shù)谝粚臃礊V層的不均勻系數(shù) ，應(yīng)控制大于 5顆粒含量小于60%，選用 5分的 （ 2）當(dāng)被保護(hù)土為粘性土?xí)r，其第一層反濾層的級(jí)配應(yīng)按下列方法確定： 濾土要求 根據(jù)被保護(hù)土小于 采用不同的方法。 當(dāng)被保護(hù)土含有大于 5按小于 5粒級(jí)配確定小于 粒含量百分?jǐn)?shù)，及按小于 5被保護(hù)土不含大于 5按全料確定小于 按全料的 對(duì)于小于 粒含量大于 85%的土，其反濾層可按下式確定： 9 （ 4 當(dāng) 9 對(duì)于小于 粒含量為 40%土，其反濾層可按下式確定： 設(shè)計(jì)的土料屬于這種情況） （ 4 對(duì)于小于 粒含量為 15%土，其反濾層按下式確定： 40 （ 4 式中 粒含量， %。若 4取 排水要求 4 （ 4 式中的 4 滿足反濾要求，不需要設(shè)置第二層反濾層 排水部位： 第一層 厚 50使用 4 上 料場(chǎng)。 坡設(shè)計(jì) 土石壩 的上下游一般都要設(shè)置護(hù)坡。上游護(hù)坡的作用是為防止波浪淘刷，冰層或漂浮物的損害，順壩水流沖刷等危害；下游護(hù)坡的作用是防止雨水沖刷，風(fēng)浪，冰層和水流、動(dòng)物、凍脹干裂等對(duì)壩的破壞。如下游坡是由堆石，卵石，碎石砌成，可不設(shè)護(hù)坡。 干砌石護(hù)坡在最大局部浪壓力下所需的換算球形直徑 D、質(zhì)量 Q、平均粒徑 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 37 平均質(zhì)量 2( 50 (4350 5 2 (4式中： D、 石塊的換算球形直徑和平均粒徑， m； Q 、 石塊的質(zhì)量和平均質(zhì)量， t； 隨坡率變化的系數(shù)，對(duì) m= k、 w 石塊和水的密度 護(hù)坡厚度 當(dāng) Lm/15時(shí)； 4當(dāng) Lm/15時(shí)； 4式中 : 平均波長(zhǎng)， m； 累積頻率為 5%的波高 ,m 上游坡采用干砌石，該型式護(hù)坡抵御風(fēng)浪的能力較強(qiáng)，砌石層厚 石墊層以防水流淘刷；下游壩面直接鋪上 碎石作為護(hù)坡。上游坡上做至壩頂，下做到死水位以下 6m，設(shè)計(jì)中取為 游坡做到排水頂部。 頂布置 壩頂設(shè)置黃泥灌漿碎石路面，壩頂向下游設(shè) 2%橫坡以便匯集雨水，并設(shè)置縱向排水溝，經(jīng)坡面排水排至下游。 構(gòu)造見下圖。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 38 2 0 c m 碎 石 墊 層碎石路面3 0 c m 碎 石 護(hù) 坡防浪墻粘土心墻壩 頂 布 置 （ 1 ： 1 0 02 5 2 c m 厚 干 砌 石8 0 c m 厚 反濾層碎石護(hù)坡漿砌石馬道岸 坡 排 水 及 馬 道 詳 圖 （ 1 ： 5 0 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 39 2 0 c m 碎 石 墊 層2 5 2 c m 厚 干 砌 石上游護(hù)坡詳圖（1 ：5 0 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 40 壩 底 高 程 2 7 5 02 7 5 6 . 5D 15 = 5 m m 厚 5 0 c 排 水 （ 1 ： 1 0 0壩 坡 橫 向 排 水 1 ： 2 0 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 41 第五章 泄水建筑物設(shè)計(jì) 泄水方案選擇 壩址地帶河谷較窄、土坡較陡、山脊高，經(jīng)過比較樞紐布置于河灣地段。 由于兩岸山坡陡峻，無天然埡口，如采用明挖溢洪道的泄洪方案，開挖量大，造價(jià)較高，故采用隧洞泄洪方案。為縮短長(zhǎng)度、減少工程量，隧洞布置于凸岸 (右岸 )，采用“龍?zhí)ь^”無壓泄洪的型式與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合，導(dǎo)流期間用低位進(jìn)水口，導(dǎo)流任務(wù)完成后抬高進(jìn)水口建成泄洪洞，進(jìn)口段與洞身以豎曲線及斜井相連，并封堵原低位進(jìn)口段。這樣可以節(jié)省工程量、降低造價(jià)。這樣無壓隧洞一般能適應(yīng)較差的圍巖條件，但水力學(xué)問題較復(fù)雜，設(shè)計(jì)中須注意防空蝕問題，水流挾沙時(shí)還要考慮抗磨蝕。高速水流段應(yīng)盡量直線等寬布置，否則將出現(xiàn)沖擊波。為滿足水庫放空至 與導(dǎo)流洞結(jié)合設(shè)置了放空洞。 水隧洞選線與布置 隧洞從進(jìn)口到出口存在平面上和剖面上選線與定位問題。它關(guān)系到工程造價(jià)和運(yùn)用可靠性，應(yīng)根據(jù)隧洞的用途，綜合考慮地形、地質(zhì)、水力學(xué)、施工、運(yùn)行、沿線建筑物、樞紐總布置以及對(duì)周邊環(huán)境影響等因素，在勘測(cè)基礎(chǔ)上，擬定不同方案進(jìn)行技術(shù)比較選定。 本工程中樞紐布置于河彎地段，從地形上來看，左岸山坡陡于右岸，且若布置隧洞則其出口處偏離主河道太遠(yuǎn)，水流條件不好，所以隧洞應(yīng)該布置于右岸；從地質(zhì)來看該山梁除了表面有一層較深的風(fēng)化巖外，下部大部分為堅(jiān)硬玄武巖 ，強(qiáng)度較高，巖體中夾雜幾條破碎帶，但走向大多數(shù)與隧洞軸線成較大角度。因此將泄洪隧洞、防空洞以及引水發(fā)電隧洞布置于右岸凸出的山梁中。 洞的體型設(shè)計(jì) 口建筑物 由于進(jìn)口岸坡地質(zhì)條件較差，覆蓋層較厚，因而采用塔式進(jìn)口，塔頂設(shè)有操作平臺(tái)和啟閉機(jī)室。由于塔身獨(dú)立于水庫中，其與岸坡及壩頂?shù)慕煌ū仨毥üぷ鳂颍浇孛娌捎镁匦巍?1. 堰面曲線（以堰頂為坐標(biāo)原點(diǎn)） 采用 程為： 中定型設(shè)計(jì)水頭 11m。堰頂上游段采用三段圓弧相連，半徑 依次為 2 = 量系數(shù) 有關(guān)， P/ P/ 小者 m 極值也越小。為使 m 不致過小，實(shí)用中宜取 P/ 1/5 1/3。本工程中取堰高 P = 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 42 工作閘門及檢修閘門均采用平板門，設(shè)在進(jìn)口處。閘門寬 9m，高 13m。 洞身斷面型式與尺寸 根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，本無壓隧洞采用城門洞型斷面。 調(diào)洪演算時(shí)已經(jīng)擬定溢流孔口尺寸為 9m1 3m(為保證無壓泄流，由校核洪水位減堰頂 高程加相應(yīng)浪高而得 )。由于水流經(jīng)堰頂后馬上跌落，而且經(jīng)流速的增大，水深沿程逐漸降低，因此，斜井尺寸自上而下逐漸減小，采用漸變式過渡到隧洞段。斜井段高度以斜段為 1:洞身尺寸為 9m 體通過水面曲線計(jì)算以后確定。 進(jìn)口以后與斜井連接，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)以 1： 1 坡度連接，反弧段以 60 口消能段 隧洞出口高程定為 于下游出口離電站和大壩較遠(yuǎn)，較大的沖刷坑不會(huì)影響大壩及電站的安全運(yùn)行，且地質(zhì)條件容許，因而采用挑流消能。由于隧洞出口寬度小，單寬 流量大，所以在出口處設(shè)置擴(kuò)散段。 鼻坎的型式與參數(shù)：設(shè)計(jì)采用平順連續(xù)式挑流鼻坎。鼻坎高程應(yīng)高出下游最高水位 1 2m，以利于挑流水舌下緣的摻氣。校核洪水位時(shí)下游最高水位 程定為 2756m。轉(zhuǎn)向不夠平順，使挑距較?。贿^大時(shí)，又使鼻坎下游延伸太長(zhǎng)，增加工程量。根據(jù)我國(guó)的工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究，采用挑射角 =30，此可推算出反弧半徑 R= 洞水力計(jì)算 設(shè)計(jì)中要求隧洞為無壓泄流。為保證洞內(nèi)穩(wěn)定的明流狀態(tài)，不出現(xiàn)忽而無壓流、忽而有壓流的明滿流過渡流態(tài)，需進(jìn)行水力計(jì)算。先確定平洞段底 坡，然后進(jìn)行水面線計(jì)算，高流速洞還應(yīng)考慮摻氣影響，摻氣水面以上要有足夠的凈空；出口段應(yīng)計(jì)算挑距 據(jù)這兩個(gè)參數(shù)來判斷其對(duì)工程的影響。 計(jì)條件 本工程運(yùn)行中，設(shè)計(jì)水位： 設(shè) =2836m，設(shè)計(jì)泄洪流量： =s 校核水位： 校 =2838m，校核泄洪流量： s 堰頂高程 =28 25m，堰寬 P= 因在下泄校核洪水時(shí)也應(yīng)滿足各項(xiàng)要求，因此對(duì)校核情況進(jìn)行水力計(jì)算。 洞段底坡 計(jì)算得到臨界坡降 于泄流時(shí)水流流速較大，為不影響隧洞的泄流能力，隧洞常用稍大于臨界坡降的陡坡。設(shè)計(jì)采用底坡 i= 內(nèi)水面曲線 由公式 H = （ 5 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 43 式中： H 堰前總有效水頭； 流速系數(shù)； 反弧段最低點(diǎn)水深。 計(jì)算得平洞起始斷面（反弧段最低點(diǎn)）水深 以反弧段最低點(diǎn)為起始斷面，按能量公式： 依次向下游計(jì)算得出平洞段水面曲線，見表 5 5平洞段水面曲線 S (m) 0 43 H (m) 為保證洞內(nèi)為明流，水面線以上應(yīng)留有一定的凈空，按規(guī)范要求高流速泄流隧洞摻氣水面以上的凈空為洞身面積的 15% 25%。由計(jì)算知洞身斷面滿足要求。由于設(shè)計(jì)中泄流隧洞考慮與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合，導(dǎo)流期的流量較大，留有一定的富裕是應(yīng)該的。 口 消能計(jì)算 1. 挑距計(jì)算 挑距 )(2s i ss i （ 5 式中： L 挑距（ m），鼻坎末端至沖坑最深點(diǎn)的水平距離； V 坎頂水面流速（ m/s），可取為坎頂平均流速的 鼻坎挑射角度； 坎頂平均水深 h ； 坎頂至河床表面高差； g 重力加速度。 計(jì)算得出挑距 3. 沖坑深度 沖坑穩(wěn)定深度 用以下估 算公式： （ 5 式中： t 下游水位； H 上下游水位差；設(shè)計(jì)中，考慮到隧洞較長(zhǎng)，沿程水頭損失很大， 沖刷坑系數(shù)。對(duì)于堅(jiān)硬巖石取 硬但不完整巖石 弱破碎的巖石 計(jì)中取 計(jì)算得出最大沖刷坑深度為 析 沖刷坑的中心線至建筑物的邊界應(yīng)有一定的距離（稱安全挑距），以確保沖坑不會(huì)危及建筑物的安全 ,一般安全挑距要大于沖刷坑深度的 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 44 中沖坑離鼻坎邊界的挑距 L =L/足設(shè)計(jì)要求。 第六章 施工組織設(shè)計(jì) 工導(dǎo)流 流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流方案選擇 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)是選擇導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量進(jìn)行導(dǎo)流設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量是選擇導(dǎo)流方案，設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑的依據(jù)。我國(guó)采用的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，按現(xiàn)行規(guī)范水利水電施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范 根據(jù)導(dǎo)流建筑物的保護(hù)對(duì)象、失事后果、使用年限 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 45 和工程規(guī)模等指標(biāo)，將導(dǎo)流建筑物分為級(jí)，見下表 6 表 6流建筑物級(jí)別劃分 項(xiàng)目 級(jí)別 保護(hù)對(duì)象 失事后果 使用年限 圍堰工程規(guī)模 堰高（ m） 庫容（億方） 有特殊要求級(jí) 建筑物 淹沒重要的城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通干線、或推遲工程總工期及第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，造成重大災(zāi)害和損失 3 50 、 級(jí)建筑物 淹沒一般城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、或影響工程總工期及第一批機(jī)組發(fā)電而造成較大的經(jīng)濟(jì)損失 1550 、 級(jí)永久建筑物 淹沒基坑，但對(duì)總工期及其第一臺(tái)（批 ）機(jī)組發(fā)電影響不大，經(jīng)濟(jì)損失較小 5 比重隙率 n% 設(shè)計(jì)孔隙比 e 相對(duì)密實(shí)度 計(jì)干容重d (KN/濕容重 w (KN/浮容重(KN/內(nèi)摩擦角 粘聚力 c 透系數(shù) K（ 10s） 1#上 30 47 35 10 0 2 2#上 25 48 36 00 0 2 3#上 17 1 35 40 0 2 4#上 30 46 19 36 30 0 2 1#下 35 20 0 2 2#下 43 36 40 0 2 3#下 44 35 50 0 2 4#下 18 37 10 0 2 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 74 第四章 滲 流計(jì)算 滲流計(jì)算應(yīng)包括以下內(nèi)容 : 制壩體及其壩基內(nèi)的等勢(shì)線分布圖或流網(wǎng)圖； 及不同土層之間的滲透比降； 流量和滲透比降 滲流計(jì)算應(yīng)包括以下水位組合情況： 算方法 選擇水力學(xué)方法解決土壩滲流問題。根據(jù) 壩體內(nèi)部各部分滲流狀況的特點(diǎn)，將壩體分為若干段，應(yīng)用達(dá)西定律近似解土壩滲流問題。計(jì)算中假定任一鉛直過水?dāng)嗝鎯?nèi)各點(diǎn)的滲透坡降相等。 通過防滲體流量： 1(2)21(1錯(cuò)誤 ! 未找到引用源。 （ 4 通過防滲體后滲流量： 02)2( 2222 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 （ 4 假設(shè)： 1）不考慮防滲體上游側(cè)壩殼損耗水頭的作用； 2）由于砂礫 料滲透系數(shù)較大，防滲體又損耗了大部分水頭，逸出水與下游水位相差不是很大，認(rèn)為不會(huì)形成逸出高度； 3）對(duì)于岸坡斷面，下游水位在壩底以下，水流從上往下流時(shí)由于橫向落差，此時(shí)實(shí)際上不為平面滲流，但計(jì)算仍按平面滲流計(jì)算，近似認(rèn)為下游水位為零。由于河床沖積層的作用，岸坡實(shí)際不會(huì)形成逸出點(diǎn)，計(jì)算時(shí)假定浸潤(rùn)線末端即為壩趾。 對(duì)河床中間斷面 13面的簡(jiǎn)化圖見附錄，計(jì)算按正常蓄水和設(shè)計(jì)洪水和校核洪水位三種情情況進(jìn)行。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 75 河床沖積層壩 底 高 程 2 7 5 0馬 道 高 程 2 7 7 4馬 道 高 程 2 7 9 7馬 道 高 程 2 8 2 0壩 頂 高 程 2 8 4 31 ： 2 . 71 ： 2 . 51 ： 2 . 51 ： 2 . 51 ： 2 . 5混凝土防滲墻1 ： 0 . 21 ： 0 . 頂 高 程 2 8 3 8 . 1圖 41相應(yīng)的計(jì)算系數(shù) 610 cm/s, 10 cm/s K=10-2 cm/s 10-2 cm/s 12750： （ 1）正常蓄水位與相應(yīng)下游水位 正常蓄水位 2836m 下游相應(yīng)的最低 水位為 2=T=30m t=1m 6m =(2= L=130)86(86(103q 761 未找到引用源。 02 22222 由 q1=h= q1=10s (2) 設(shè)計(jì)洪水位與下游相應(yīng)的水位 設(shè)計(jì)洪水位 下游相應(yīng)的最低水位為 2 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =T=30m t=1m 誤 !未找到引用源。= 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =(2= L=130)03q 761 02 22222 由 q1=h= q1=10s 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (3) 校核水位與下游相應(yīng)水位 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 76 校核洪水位 2838m 下游相應(yīng)的最低水位為 1=T=30m t=1m 8m =(2= L=130)88(88(103q 761 02 22222 由 q1=h= q1=10s 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 22775高程） : 河床沖積層馬 道 高 程 2 7 7 4馬 道 高 程 2 7 9 7馬 道 高 程 2 8 2 0壩 頂 高 程 2 8 4 31 ： 2 . 71 ： 2 . 51 ： 2 . 51 ： 2 . 5混凝土防滲墻1 ： 0