土石壩畢業(yè)設計說明書

1、<p><b>　　前言2</b></p><p>　　第一章 基本資料3</p><p>　　第一節(jié)、工程概況及工程目的3</p><p>　　第二節(jié)、基本資料3</p><p>　　第二章、樞紐布置6</p><p>　　第一節(jié)、 壩軸線選擇6</p>&

2、lt;p>　　第二節(jié)、 樞紐布置6</p><p>　　第三章、壩工設計8</p><p>　　第一節(jié)、壩型確定8</p><p>　　第二節(jié)、 擋水壩體斷面設計8</p><p>　　第三節(jié)、 壩體滲流計算11</p><p>　　第四節(jié)、 土壩穩(wěn)定計算14</p><p>

3、　　第五節(jié)、細部構造22</p><p>　　第四章、溢洪道設計……………………………………………………………………………………25</p><p>　　第一節(jié)、 溢洪道地形資料25</p><p>　　第二節(jié)、 溢洪道地質(zhì)資料25</p><p>　　第三節(jié)、 溢洪道的位置選擇25</p><p>　　第四節(jié)

4、、溢洪道布置26</p><p>　　第五章、地基處理32</p><p><b>　　1、壩基清理32</b></p><p>　　2、土石壩的防滲處理32</p><p>　　3、土石壩與壩基的連接32</p><p><b>　　結 論33</b></

5、p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　土石壩泛指由當?shù)赝亮?、石料或混合料，?jīng)過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。當壩體材料以土和砂礫為主時，稱土壩、以石渣、卵石、

6、爆破石料為主時，稱堆石壩；當兩類當?shù)夭牧暇枷喈敱壤龝r，稱土石混合壩。土石壩是歷史最為悠久的一種壩型。近代的土石壩筑壩技術自２０世紀５０年以后得到發(fā)展，并促成了一批高壩的建設。目前，土石壩是世界壩工建設中應用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。</p><p>　　土石壩按壩高可分為：低壩、中壩和高壩。 　　土石壩按其施工方法可分為：碾壓式土石壩；沖填式土石壩；水中填土壩和定向爆破堆石壩等。應用最為廣泛的是碾壓式土石壩

7、。 　　按照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類，碾壓式土石壩可分為以下幾種主要類型： 　?。?、均質(zhì)壩。壩體斷面不分防滲體和壩殼，基本上是由均一的黏性土料（壤土、砂壤土）筑成。 　?。?、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩。即用透水性較大的土料作壩的主體，用透水性極小的黏土作防滲體的壩。包括黏土心墻壩和黏土斜墻壩。防滲體設在壩體中央的或稍向上游且略為傾斜的稱為黏土心墻壩。防滲體設在壩體上游部位且傾斜的稱為黏土斜墻壩，是高、中壩中最常用的壩型。 　　3、

8、非土料防滲體壩。防滲體由瀝青混凝土、鋼筋混凝土或其他人工材料建成的壩。按其位置也可分為心墻壩和面板壩。</p><p><b>　　第一章 基本資料</b></p><p>　　第一節(jié)、工程概況及工程目的</p><p>　　ZF水庫位于QH河干流上，控制面積4990km總庫容5.05×108m。該工程以灌溉發(fā)電為主，結合防洪，可引

9、水灌溉農(nóng)田7.12萬畝，遠期可發(fā)展到10.4萬畝。灌溉區(qū)由一個引水流量為45m3/s的總干渠和四條分干渠組成，在總干渠渠首及下游24km處分別修建樞紐電站和HZ電站，總裝機容量31.45MW,年發(fā)電量11290完千瓦時。水庫建成后，除為市區(qū)居民生活和工業(yè)提供給水外，還可使城市防洪能力得到有效的提高。水庫防洪標準為百年設計，萬年校核。樞紐工程由擋水壩、溢洪道和輸水洞、灌溉發(fā)電洞及樞紐電站組成。</p><p>&l

10、t;b>　　第二節(jié)、基本資料</b></p><p><b>　　1、特征水位及流量</b></p><p>　　擋水壩、溢洪道、輸水洞的特征水位及流量見表2-1。</p><p>　　表2-1 ZF水庫工程特征值</p><p><b>　　2、 氣象</b></p>

11、<p>　　氣象資料見表2-2。</p><p>　　表2-2 氣象資料表</p><p><b>　　3、 地質(zhì)</b></p><p>　　1、 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件</p><p>　　ZF水庫的右岸較陡，坡度為30°左右，大部分基巖出露高程為770~810m。主河槽在右岸，河寬月100米左右

12、；左岸為堆積岸，左岸臺地寬200m左右，山嶺高程在775m左右，岸坡較平緩，大都為土層覆蓋。水庫樞紐處施工場地狹窄，樞紐建筑物全部布置在左岸，施工布置較為困難。</p><p>　　壩區(qū)為上二迭系石千峰組的紫紅色、紫灰色細砂巖，間夾同色礫巖及砂質(zhì)頁巖等巖層。右岸全部為基巖，河床砂卵石層總厚度約50m，覆蓋層厚度約5m。高漫灘表層亞砂土厚5~15m，左岸728m高程以下為基巖?；鶐r面向下游逐漸降低，土層增厚。砂卵石

13、層透水性不會很強，施工開挖排水作業(yè)估計不會很困難。</p><p>　　2、 溢洪道工程地質(zhì)條件</p><p>　　上壩線方案溢洪道堰頂高程757m，沿建筑物軸線巖層傾向下游。巖性主要為堅硬的細砂巖，其中軟弱層多為透鏡體，溢洪道各部分的抗滑穩(wěn)定條件是好的。下壩線溢洪道高程750m?；A以下10m左右為砂質(zhì)頁巖及夾泥層，且單薄分水嶺巖層風化嚴重，透水性大，對建筑安全不利。</p>

14、;<p><b>　　第二章、樞紐布置</b></p><p>　　第一節(jié)、 壩軸線選擇</p><p>　　選擇壩址時，應根據(jù)地形、地址、工程規(guī)模及施工條件，經(jīng)過經(jīng)濟和技術的綜合分析比較來選定。</p><p>　　應盡量選在河谷的狹窄段。這樣壩軸線短，工程量小，但必須與施工場地和泄水建筑物的布置情況以及運用上的要求等同時考慮對

15、于兩岸壩段要有足夠的高程和厚度。壩基和兩岸山體應無大的不利地質(zhì)構成問題。巖石應較完整，并應將壩基置于透水性小的堅實地層或厚度不大的透水地基上。壩址附近要有足夠數(shù)量符合設計要求的土、砂、石料且便于開采運輸。</p><p>　　通過以上分析，ZF水庫壩軸線的選擇，在地形上，應盡量選在河谷狹窄段。由地形圖上可知，上游坡壩軸線、壩軸線以及和下游壩軸線三者的比見地形圖，下游的壩軸線最符合。因為它是河谷的狹窄段，這樣壩軸線

16、短，工程量小，可減少投資，庫容較大，淹沒少。</p><p>　　第二節(jié)、 樞紐布置 </p><p>　　樞紐布置應做到安全可靠，經(jīng)濟合理，施工互不干擾，管理運用方便。</p><p>　　高中壩和地震區(qū)的壩，不得采用布置在非巖石地基上的壩下埋管型式，低壩采用非巖石地基上的壩下埋管時，必須對埋管周圍填土的壓實方法，可能達到的壓實密度及其抵抗?jié)B透破壞的能力能否滿

17、足要求進行保證。樞紐布置應考慮建筑物開挖料的應用。土石壩樞紐通常包括攔河壩、溢洪道、泄洪洞輸水或引水洞及水電站等，應通過地形地質(zhì)條件以及經(jīng)濟和技術等方面來確定。</p><p>　　壩址應選在地形地質(zhì)有利的地方，使壩軸線較短，庫容較大，淹沒少。附近有豐富的筑壩材料，便于布置泄水建筑物。在高山深谷區(qū)常將壩址選在彎曲河段，把壩布置在彎道上，利用凸岸山脊抗滑穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定，并采取排水灌漿等相應加固措施，應盡量避免將壩址

18、選在工程地質(zhì)條件不良的地段。如活斷層含形成整體滑動的軟弱夾層，以及粉細砂、軟粘土和淤泥等軟弱地基上。壩軸線一般宜順直，如布置成折線，轉(zhuǎn)折處山曲線連接。如壩軸平面形成弧形，最好試凸向上游，如受地形限制，不得凸向下游，曲度應小些，防滲體不要過薄，以免蓄水后防滲體產(chǎn)生拉力而出現(xiàn)順水流方向的裂縫。</p><p>　　根據(jù)樞紐布置原則，樞紐中的泄水建筑物應做到安全可靠、經(jīng)濟合理、施工互不干擾、管理運用方便。樞紐布置應滿足

19、以下原則： </p><p>　　樞紐中的泄水建筑物應滿足設計規(guī)范的運用條件和要求。選擇泄洪建筑物形式時，宜優(yōu)先考慮采用開敞式溢洪道為主要泄洪建筑物，并經(jīng)濟比較確定。泄水引水建筑物進口附近的岸坡應有可靠的防護措施，當有平行壩坡方向的水流可能會沖刷壩坡時，壩坡也應有防護措施。應確保泄水建筑物進口附近的岸坡的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。當泄水建筑物出口消能后的水流從刷下游壩坡時，應比較調(diào)整尾水渠和采取工程措施保護壩坡腳的

20、可靠性和經(jīng)濟性，可采取其中一種措施，也可同時采用兩種措施。對于多泥沙河流，應考慮布置排沙建筑物，并在進水口采取放淤措施。</p><p>　　溢洪道應選擇在地形開闊、岸坡穩(wěn)定、巖土堅實和地下水位較低的地點，宜選用地質(zhì)條件好良好的天然地基。壤土、中砂、粗砂、砂礫石適于作為水閘地基，盡量避免淤泥質(zhì)土和粉砂、細砂地基，必要時應采取妥善處理措施。從地質(zhì)地形圖可知壩體右岸有天然的埡口，地質(zhì)條件好，且有天然的石料廠，上下游均

21、有較緩的灘地，兩岸巖體較陡，巖體條件好，施工起來更快捷更經(jīng)濟合理。</p><p>　　因此，溢洪道修建于QH右岸山坡上，緊鄰右壩肩。由于閘址段地形條件好，所以采用正槽式溢洪道。</p><p><b>　　第三章、壩工設計</b></p><p><b>　　第一節(jié)、壩型確定</b></p><p&g

22、t;　　根據(jù)所給資料，選擇大壩型式，還應根據(jù)地形、地質(zhì)、建筑材料、工程量以及施工條件等綜合方面確定壩型。</p><p>　　水庫處于平原地區(qū)。由基本資料可知，庫區(qū)土料豐富，料場距壩址較近，運輸條件良好。施工簡便，地質(zhì)條件合理，造價低。通過以上幾方面的綜合分析比較，所以選用土石壩方案。</p><p>　　第二節(jié)、 擋水壩體斷面設計</p><p><b>

23、;　　1、壩頂高程的確定</b></p><p><b>　　1.1、 風區(qū)長度</b></p><p>　　由題目已知該流域多年平均最大風速為9m/s，水位768.1m時水庫吹程為5.5km。</p><p>　　1.2、壩頂高程計算</p><p>　　壩頂在靜水位以上的超高值按下式計算;</p&g

24、t;<p><b>　　y=R+e+A</b></p><p>　　式中 y—壩頂超高，m;</p><p>　　R—最大波浪在壩坡上的爬高，m;</p><p>　　A—安全加高，m ；</p><p>　　由上可知等效吹程5.5km>1.6m，近似估計R+e在0.9～1.2之間。</p>

25、;<p>　　所以，正常運行條件時 R+e 取1.2</p><p>　　非常運行條件時 R+e 取0.9</p><p>　　由基本資料可知大壩級別為3級</p><p>　　正常運行條件時 安全加高 A取0.7</p><p>　　非常運行條件時 安全加高 A取0.5</p><p>　　壩頂高程等于

26、水庫靜水位與超高之和，應按下列四種情況計算，并取其中最大值；</p><p>　　設計洪水位+正常情況的壩頂超高；</p><p><b>　　H=768.1m</b></p><p>　　正常蓄水位+正常情況的壩頂超高；</p><p><b>　　H=767.20m</b></p>

27、<p>　　校核洪水位+非常情況的壩頂超高；</p><p><b>　　H=770.40m</b></p><p>　　正常蓄水位+非常情況的壩頂超高；</p><p><b>　　H=737.00m</b></p><p>　　由計算可知，計算壩頂高程為770.4m，考慮壩頂上設與防

28、滲體緊密連接的1.2m高防浪墻，取設計壩頂高程為769.2m。</p><p><b>　　2、 壩頂寬度</b></p><p>　　壩頂寬度根據(jù)構造、施工等因素確定，由《碾壓式土石壩設計規(guī)范（SL274—2001）》[5] 高壩選用10～15 m，中低壩可選用5～10 m，根據(jù)所給資料，初步擬定壩體斷面，壩頂寬度為8m見圖3-1。</p><p

29、>　　圖3-1 壩頂結構圖</p><p><b>　　3、 上下游邊坡</b></p><p>　　上下游邊坡比見表3-2。</p><p>　　表3-2 上下游邊坡比</p><p>　　根據(jù)資料，大壩為中低壩，故定上游壩坡1：3.0 ，下游壩坡1：2.5。</p><p><b&

30、gt;　　4、 馬道</b></p><p>　　為了攔截雨水，防止壩面被沖刷，同時便于交通、檢測和觀測，并且利于壩坡穩(wěn)定，下游常沿高程每隔10～30 m設置一條馬道，其寬度不小于1.5 m，馬道一般設在坡度變化處，均質(zhì)壩上游不宜或少設馬道，故本壩不設馬道。</p><p>　　第三節(jié)、 壩體滲流計算</p><p>　　滲流計算方法采用有限深透水地基上

31、設灌漿帷幕的土石壩滲流，帷幕灌漿的防滲作用可以用相當于不透水底版的等效長度代替。</p><p>　　滲流分三種情況：上游為設計洪水位、校核洪水位、正常蓄水位和相應的下游水位見圖3-2。</p><p>　　圖3-2 各水位示意圖</p><p>　　設計洪水位時 壩頂高程為769.2m，設計洪水位為768.1m，河床高度為731.2m，壩頂寬度為8m，壩高為38

32、m，m=3.0m=2.5。</p><p>　　L=L+ m(769.2-768.1)+B+ m·H</p><p>　　=+1.45m+B+ m·H</p><p><b>　　=123m</b></p><p>　　L=L-L=117m</p><p>　　上游水深H=36

33、.55m　下游水深H=1.89m。</p><p><b>　　h=</b></p><p><b>　　=5.01 m</b></p><p><b>　　q=</b></p><p><b>　　=6.8×10</b></p>

34、<p><b>　　y=</b></p><p>　　= x(0,114.5)</p><p>　　表3-3 設計水位浸潤線計算成果表</p><p>　　校核洪水位時壩頂高程為769.2m，設計洪水位為768.1m，河床高度為731.2m，壩頂寬度為8m，壩高為38m，m=3.0 m=2.5。</p&

35、gt;<p>　　L=L+ m(769.2-768.1)+B+ m·H</p><p>　　=+0.29 m+B+ m·H</p><p><b>　　=120m</b></p><p>　　L=L-L=113.25m</p><p>　　上游水深H=37.71m　下游水深H=2.15m

36、。</p><p><b>　　h=</b></p><p><b>　　=5.45 m</b></p><p><b>　　q=</b></p><p><b>　　=7.2×10</b></p><p><b&g

37、t;　　y=</b></p><p>　　= x(0,110.85)</p><p>　　表3-4 校核水位浸潤線計算成果表</p><p>　　正常蓄水位時　壩頂高程為769.2m，正常蓄水位為767.2 m，河床高度為731.2 m，壩頂寬度為8m，壩高為38m，m=3.0 m=2.5。</p><

38、;p>　　L=L+ m(216.9-213.43)+B+ m·H</p><p>　　=+3.47 m+B+ m·H</p><p><b>　　=128.2 m</b></p><p>　　L=L-L=123.7 m</p><p>　　上游水深H=37.71m　下游水深H=2.15m<

39、/p><p><b>　　h=</b></p><p><b>　　=4.73 m</b></p><p><b>　　q=</b></p><p><b>　　=5.67×10</b></p><p><b>　　

40、y=</b></p><p>　　= x∈(0,121.5)</p><p>　　表3-5 正常蓄水位浸潤線計算成果表</p><p>　　第四節(jié)、 土壩穩(wěn)定計算</p><p>　　壩坡穩(wěn)定計算采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法公式如下。</p><p><b>　　K=&l

41、t;/b></p><p>　　式中 W—土條重量；</p><p>　　Q、V—分別為水平和垂直的地震慣性力；</p><p>　　U—作用于土條底面的空隙壓力；</p><p>　　—土條重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角；</p><p><b>　　b—土條寬度；</b>&l

42、t;/p><p>　　、—土條地面的有效應力和抗剪強度指標；</p><p>　　M—水平地震慣性力對圓心的力矩；</p><p><b>　　R—圓弧半徑；</b></p><p>　　穩(wěn)定計算系數(shù)見表3-6。</p><p>　　表 3-6 物理力學指標表</p><p>

43、　　穩(wěn)定計算有三種情況 施工期、穩(wěn)定滲流期和水庫水位驟降期 均質(zhì)壩材料為粘土</p><p>　　濕容重 =1.65 飽和容重 =2.0 浮容重 =0.5 </p><p><b>　　壩基為砂礫料</b></p><p>　　濕容重 =18 飽和容重 =19.6 浮容重 =0.5 </p><

44、p>　　施工期上游邊坡穩(wěn)定計算見表3-7計算圖見附圖1下游邊坡表3-8計算圖見附1</p><p>　　第一次試算假定 k=1, 求得 k=</p><p>　　第二次試算假定 k=1.25 求得 k= 故取 k=1.25</p><p>　　第一次試算假定 k=1 求得 k=</p><p>　　第二次試算假定

45、 k=1.23 求得 k= 故取 k=1.23</p><p>　　穩(wěn)定滲流期下游邊坡穩(wěn)定計算見表 4-9 計算見附圖 2</p><p>　　第一次試算假定 k=1 求得 k=</p><p>　　第二次試算假定 k=1.31 求得 k= 故取 k=1.31</p><p>　　水位降落期上游邊坡穩(wěn)定計算見表 4

46、-10 計算見附圖3</p><p>　　第一次試算假定 k=1, 求得 k=</p><p>　　第二次試算假定 k=1.21 求得 k= 故取 k=1.21</p><p>　　表3-7 施工期上游邊坡穩(wěn)定計算成果表</p><p>　　表3-8 施工期下游邊坡穩(wěn)定計算成果表</p><p>　

47、　表4-9 穩(wěn)定滲流期下游邊坡穩(wěn)定計算成果表</p><p>　　表3-10 水位降落期上游邊坡穩(wěn)定計算成果表</p><p>　　表3－11 壩坡穩(wěn)定計算成果表</p><p>　　根據(jù)上述計算成果，采用上游1：3.0，下游1：2.5，滿足邊坡穩(wěn)定要求。</p><p><b>　　第五節(jié)、細部構造</b></p

48、><p><b>　　1、 護坡</b></p><p>　　因壩的上游坡面受波浪淘刷，下游坡面受雨水沖刷，壩的上下游坡面需設置護坡，本方案為砌石護坡，厚0.3m。</p><p>　　上下游護坡需設碎石或礫石墊層，本方案為碎石墊層厚0.2m。</p><p>　　下游坡面上要設置表面排水系統(tǒng)，縱橫向排水溝及壩坡與岸坡連接處

49、的排水溝。此外，還應布置階梯等通行道路。</p><p><b>　　2、 反濾層設計</b></p><p>　　既要求把壩體滲水排除壩外，又要求不產(chǎn)生土壤的滲透破壞，在滲流的出口或進入排水處。由于水力坡降往往很大，流速較高，土壤易發(fā)生管涌破壞，為了防止這種滲透破壞，在這些地方應設置反濾層。</p><p>　　反濾層一般由1～3層級配均勻，

50、耐風化的砂、礫、卵石或碎石構成，每層粒徑隨滲流方向而增大，水平反濾層的最小厚度可采用0.3 m，垂直或傾斜反濾層的最小厚度可采用0.5 m，（反濾層應有足夠的尺寸以適應可能發(fā)生的不均勻變形，同時避免與周圍土層混摻）。其作用是防止襯砌的護坡石陷入壩身體中，在上游坡避免沖刷并在庫水位降落時把壩體的水排出去又不帶走壩體土料。因土壩為均質(zhì)壩，所以采用反濾層位于被保護土的上部，滲流方向主要由下向上見圖3-12。</p><p&

51、gt;　　圖3-12 反濾層示意圖</p><p>　　3、防滲體的土料要求</p><p>　　防滲體要具有足夠的不透水性和塑性，要求防滲體的滲透系數(shù)比壩主體至少小100～1000倍，且其透水系數(shù)不宜大于10，防滲體要有足夠的塑性。這樣，防滲體能適應壩基和壩體的沉陷和不均勻變形，從而不致斷裂。長期的筑壩經(jīng)驗告訴我們，粘粒含量為15～30%或塑性指數(shù)為10～17的中壤土、重壤土粘粒含量為3

52、5～40～%或塑性指數(shù)為17～20的粘土都是填筑防滲體的合適土料。粘性土的天然含水量最好，稍高于塑限含水量，使土料處于硬塑狀態(tài)。</p><p><b>　　4、排水結構</b></p><p>　　選用棱體排水，是在下游壩腳處用塊石堆成棱體，頂部高程應超出下游最高水位，超出高度應大于波浪沿坡面的爬高。大壩為3級，不應小于0.5m，并使壩體浸潤距壩坡的距離大于冰凍深度

53、。堆石棱體內(nèi)坡一般為1：1.25～1：1.5，外坡為1：1.5～1：2.0或更緩，應避免棱體排水上游坡腳出現(xiàn)銳角，頂寬應根據(jù)施工條件及檢查觀測需要確定，但不得小于1.0m。 棱體排水結構圖見圖3-13。</p><p>　　圖3-13 棱體排水結構示意圖</p><p>　　為了有效地降低壩內(nèi)浸潤線，在均質(zhì)壩內(nèi)設置垂直的、向上游或向下游傾斜的豎式排水是控制滲流的一種有效型式。這種排水頂部可

54、伸到壩面附近，厚度由施工條件確定，但不小于1.0m，底部用水平排水帶或褥墊排水將滲水引出壩外。</p><p>　　對于由粘性土材料填筑的均質(zhì)壩，為了加速壩殼內(nèi)空隙水壓力的消散，降低浸潤線，以增加壩的穩(wěn)定，可在不同高程處設置壩內(nèi)水平排水層，其位置、層數(shù)和厚度可根據(jù)計算確定，但其厚度不宜小于0.3m。多數(shù)情況下，伸入壩體內(nèi)的長度一般不超過各層壩寬的。</p><p><b>　　第

55、四章、溢洪道設計</b></p><p>　　第一節(jié)、 溢洪道地形資料</p><p>　　庫區(qū)兩岸分水嶺高程均在750m以上。庫區(qū)外圍斷裂較發(fā)育，在庫內(nèi)被第四系及第三系玄武巖覆蓋。庫區(qū)地下水類型有兩種，第四系松散層孔隙潛水和前第四系基巖裂隙水。水庫不存在永久性滲漏問題，庫岸穩(wěn)定性較好，水庫蓄水后，局部地段可能產(chǎn)生浸沒，但浸沒面積甚小，庫區(qū)兩岸居民及耕地分散，庫區(qū)范圍內(nèi)無礦點分

56、布，庫區(qū)無水庫淤積問題，水庫蓄水后不致產(chǎn)生構造性誘發(fā)地震。</p><p>　　第二節(jié)、 溢洪道地質(zhì)資料</p><p>　　溢洪道地基為晚元古代第三期侵入混合花崗巖，灰白色-肉紅色，巖體風化程度均為弱風化帶，地下水類型為基巖裂隙水，對砼無腐蝕性；溢洪道部位斷層規(guī)模均較小，以陡傾角為主，完整性及強度與兩側(cè)巖體相差較??；閘室段基礎巖體中等透水性，完整性較差，應進行淺層固結和深部帷幕灌漿防滲處

57、理。</p><p>　　第三節(jié)、 溢洪道的位置選擇</p><p>　　溢洪道在水利樞紐中位置的選擇，關系的工程的總體布置，影響到工程的安全、工程量、投資、施工進度和運用管理，原則上應通過擬定各種可能方案，全面考慮，則優(yōu)選定。一般應考慮以下因素：</p><p>　　溢洪道應位于路線短和土石方開挖量少的地方。壩址附近有高程合適的馬鞍形埡口，則往往是布置溢洪道較理想

58、之處。攔河壩兩岸順河谷方向的緩坡臺地也適合布置溢洪道。溢洪道應力爭位于較堅硬的巖基上。位于好巖基上的溢洪道可以減省工程量，甚至不襯砌。應避免在可能坍塌的地帶修建溢洪道。溢洪道開挖出渣路線及棄渣場所應能合理安排，是開挖量的有效利用更具有經(jīng)濟意義。此外還要解決與相鄰建筑物的施工干擾問題。綜上所述，本樞紐溢洪道應選上壩線方案。</p><p><b>　　第四節(jié)、溢洪道布置</b></p&g

59、t;<p><b>　　1、引水渠</b></p><p>　　引水渠進口布置應因地制宜，體形簡單。當進口布置在壩肩時，靠壩的一側(cè)應設置順應水流的曲面導水墻，靠山一側(cè)應開挖或襯砌規(guī)則曲面；當進口布置在埡口面臨水庫時，宜布置成對稱或基本對稱的喇叭口型式。</p><p>　　初擬引水渠段長103，底寬14,底高程730，邊坡1:1，引水渠首端為32.5 的

60、直線段，其后接一半徑為80的圓心角為的圓弧段。引水渠進口段剖面見圖4-1。 </p><p>　　圖4-1 引水渠進口段的剖面圖</p><p>　　引水渠的布置應遵循以下原則：</p><p>　?、龠x擇有利的地形、地質(zhì)條件；</p><p>　　②引水渠軸線方向，應有利于進水，在平面上最好布置成直線，以減小水頭損失，增加其泄水能力；<

61、;/p><p>　?、垡^長時，宜在控制段之前設置漸變段，其長度應據(jù)流速等條件確定，不宜小于2倍堰上水深；</p><p>　?、苋羰艿匦?、地質(zhì)條件限制，引水渠必須轉(zhuǎn)彎時，其彎曲半徑不宜小于4倍的渠底寬；</p><p>　　⑤彎道至控制堰之間宜設計直線段，其長度不小于2倍堰上水頭；</p><p>　?、抟讓掜標鞣较蚴湛s時，其首、末

62、端底寬之比宜在1.5～3之間。</p><p>　　引水渠的橫斷面應有足夠大的尺寸，以降低流速，減少水頭損失。渠內(nèi)設計流速大于懸移質(zhì)不淤流速，小于渠道不沖流速，且水頭損失小，一般采用3~5。橫斷面的側(cè)坡根據(jù)穩(wěn)定要求確定。為了減小造率和防止沖刷，引水渠宜做襯砌。</p><p>　　石基上的引水渠如能開挖整齊，也可以不做襯砌。縱斷面應做成平底或底坡不大的逆坡當溢流堰為實用堰時，渠底在溢流堰處

63、宜低于堰頂至少0.5H，以保證堰頂水流穩(wěn)定和具有較大的流量系數(shù)。</p><p><b>　　2、 控制段</b></p><p>　　控制段設計，包括溢流堰和兩側(cè)連接建筑物。溢流堰的位置是溢洪道縱斷面的最高點，其堰頂高程與工程量的關系很大，所以控制堰軸線的選定應滿足下列要求：</p><p>　　①統(tǒng)籌考慮進水渠、泄槽、消能防沖設施及出水渠的

64、總體布置要求；</p><p>　?、诮ㄖ飳Φ鼗膹姸?、穩(wěn)定性、抗?jié)B性及耐久性的要求；</p><p>　?、郾阌趯ν饨煌ê蛢蓚?cè)建筑物的布置；</p><p>　?、墚斂刂蒲呖拷鼔渭鐣r，應與大壩布置協(xié)調(diào)一致；</p><p>　　⑤便于防滲系統(tǒng)布置，堰與兩岸的止水、防滲排水應形成整體。</p><p>　　控制堰的型

65、式、基本尺寸和布置方式是溢洪道泄流能力的決定性因素。由于隨著泄流能力的不同，洪水期可能出現(xiàn)的最高水庫洪水位也不同，即壩高也要不同。所以控制堰的合理設計，歸結為擬定不同方案，進行調(diào)洪演算，對包括攔河壩和溢洪道在內(nèi)的樞紐總體的技術經(jīng)濟條件加以比較，從而選定。</p><p>　　設置控制堰段要解決的主要問題包括選擇溢流堰斷面型式、決定堰頂是否設閘門控制、通過調(diào)洪演算選定堰頂高程和孔口尺寸、選定閘門型式以及與控制堰有關

66、的結構的平面和剖面布置等。</p><p>　　溢流堰型式應根據(jù)地形、地質(zhì)、水力條件、運用要求和技術經(jīng)濟指標等因素，經(jīng)綜合比較選定。堰型可選用開敞式型式，但與溢流壩相比，其堰體高度很低；與泄水閘相比，其閘后落差較大。溢流堰體型設計的要求是盡量增大流量系數(shù)，在泄流時不產(chǎn)生空蝕或誘發(fā)振動的負壓。</p><p>　　溢流堰前緣長度和孔口尺寸的擬定以及單寬流量的選擇，可參考重力壩的有關內(nèi)容。選定

67、調(diào)洪起始水位和泄水建筑物的運用方式，然后進行調(diào)洪演算，得出水庫的設計洪水位和溢洪道的最大下泄量。滿足條件后，在此基礎上，通過分析研究在擬定若干方案，分別進行調(diào)洪演算，得出不同的水庫設計洪水位和最大下泄量，并相應定出樞紐中各主要建筑物的布置尺寸、工程量和造價。最后，從安全、經(jīng)濟以及管理運用等方面進行綜合分析論證，從而選出最優(yōu)方案。</p><p><b>　　3、泄槽段</b></p&g

68、t;<p>　　洪水經(jīng)溢流堰后，多用泄水槽與消能設施連接。為不影響溢流堰的泄洪能力，此段縱坡常做成大于臨界底坡的陡坡。破陡、流急是泄水槽的特點。槽內(nèi)水流速度往往超過16~20。所以，防止和減小高速水流所引起的摻氣、空蝕、沖擊波和脈動等是泄槽段設計的關鍵。</p><p>　　泄槽在平面上宜盡量成直線、等寬、對稱布置，使水流平順，避免產(chǎn)生沖擊波等不良現(xiàn)象。但實際工程中受地形、地質(zhì)條件的限制，有時泄槽很

69、長，為減少開挖量或避開地質(zhì)軟弱帶等，往往做成帶收縮段和彎曲段的型式。</p><p>　　泄槽段水流屬于急流，如必須設置收縮段時，其收縮角也不宜太大。當收縮角較大時，必須進行沖擊波計算，并應通過水工模型實驗驗證。收縮段最大沖擊波波高由總偏轉(zhuǎn)角大小決定，而與邊墻偏轉(zhuǎn)過程無關。因此，為了減小沖擊波高度，采用直線形收縮段比圓弧形收縮段為好。</p><p>　　泄槽段如設置彎道，由于離心力及彎道

70、沖擊波作用，將造成彎道內(nèi)外側(cè)橫向水面差，流態(tài)不利。要設置彎道是時，宜滿足下列要求：橫斷面內(nèi)流速分布均勻，沖擊波對水流擾動影響小，在直線段和彎曲段之間，可設置緩和過渡段，為降低邊墻高度和調(diào)整水流，宜在彎道幾緩和過渡段渠底設置橫向坡，矩形斷面彎道的彎曲半徑宜采用6～10倍泄槽寬度。</p><p>　　泄槽縱剖面設計主要是決定縱坡，其根據(jù)自然條件及水力條件確定。</p><p>　　水流通過控

71、制段后為急流，為了不在泄槽段上產(chǎn)生水躍，泄槽縱坡應大于水流的臨界坡，在地質(zhì)條件許可的情況下，盡量使開挖和襯砌工程量最省。同時縱坡還要考慮泄槽底板和邊墻結構的自身穩(wěn)定及施工方便等因素。泄槽縱坡以一次坡為好，當受地形條件限制或為了節(jié)省工程量而需邊坡度時也宜先緩后陡，因為水流經(jīng)過控制段入泄槽時，流速不大；當接近消能設施時，加大底坡以便與消能設施相連接，此段長度較短，防空蝕措施比較好解決。但為防止水流脫離槽底產(chǎn)生負壓，在變坡處宜采用符合水流軌跡

72、的拋物線連接。</p><p>　　如采用先陡后緩的變坡方式，泄槽易被動水壓力破壞，連接必須采用反弧曲線，反弧半徑應不小于3～6倍的變坡方式。反弧半徑越小，離心力越大，壓力變化值越大，故初了采用較大反弧半徑外，還應比較周密地考慮底板的分縫、分塊及止水、排水的設置，以消除告訴水流離心力在底板下形成的高水頭的揚壓力，保持泄槽底板的穩(wěn)定。</p><p>　　泄槽底部襯砌的表面若不平整，特別是橫

73、向接縫處下游有生坎，接縫止水不良，施工質(zhì)量差；地基處理不好，襯砌與地基接觸較差；襯砌底板下排水不暢等原因，將導致底板下產(chǎn)生較大揚壓力和動水壓力，甚至使底板被掀起。因此，必須重視襯砌分縫、止水及排水等，以做到平整光滑、止水可靠和排水通暢。表面平整光滑可以防止負壓和空蝕，底板下排水可以減小揚壓力，接縫止水可以避免高速水流侵入底板產(chǎn)生脈動壓力，在寒冷地區(qū)對襯砌材料有一定的抗凍要求。</p><p>　　4、出口消能和尾

74、水渠</p><p>　　根據(jù)地形條件和地址情況，選用挑流消能，它適用于較好的巖基或挑流沖刷坑對建筑物安全無影響時，可設置挑流鼻坎。挑坎末端做一道深齒墻，可以保護地基不被沖刷，其底部高程應位于沖刷坑可能影響的高程以下。為了防止小流量時產(chǎn)生貼流而沖刷挑坎底角，可在挑坎下游做一段護坦。挑坎上還常設置通氣孔和排水孔，通氣孔向水舌下補充空氣，以免形成真空，影響挑距和造成結構空蝕?？采吓潘着懦椿《畏e水；坎下排水孔排除滲

75、流，降低齒墻后的滲透能力。</p><p>　　當溢洪道下泄水流消能后不能直接泄入河道而造成危害時，應設置尾水渠，其作用是將消能后的水流安全送入下游河道。對挑流消能，也只有掌握下游尾水情況，才能正確估算下游沖刷坑的大小和深度，定出挑坎齒墻的埋置深度和結構尺寸。尾水渠應盡量利用天然沖刷溝或河溝使出口水流能平穩(wěn)地歸入原河道。</p><p><b>　　第五章、地基處理</b&

76、gt;</p><p>　　土石壩地基處理應力求做到技術上可靠，經(jīng)濟上合理。筑壩前要完全清除表層的腐殖土，以及可能發(fā)生集中滲流和滑動的表層土。</p><p><b>　　1、壩基清理</b></p><p>　　大壩基礎至壩腳線外10米范圍內(nèi)的樹林，樹根，耕枯土，垃圾，工廠廢料，地表孤石，梯田硬石及田邊塊石，河床底的淤泥，沙壤土等應清理，地質(zhì)

77、勘探的鉆孔，試坑，平洞井。泵等均應回填。壩基清理后，應平整密實，無明顯陡坎和臺階，坡度一般不陡于1:1.5，為避免土壩與岸坡的接觸面產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，壩體岸坡應削成斜面或接觸面，不應成臺階狀，反坡或突然變坡。應對壩基進行平整，振動碾壓或夯板夯實。</p><p>　　2、土石壩的防滲處理</p><p>　　學習過的壩基防滲措施有截水槽，板鋪蓋，混凝土防滲墻，帷幕灌漿，化學材料灌漿等。滲流控制

78、的原則是“上游堵，下游排”。由于本壩址基巖為閃云斜長花岡巖，屬怪硬巖石類。故本設計采用截水槽與帷幕灌漿相結合。</p><p>　　3、土石壩與壩基的連接</p><p>　　由于壩體是建基巖上的所以本壩在壩底做混凝土齒墻與壩基連接。</p><p>　　4、土石壩與岸坡的連接</p><p>　　土石壩的岸坡應清理成緩慢的坡度，不應為階梯狀

79、或反坡。對不宜消除的反坡用貼補混凝土修整，填補凹坑，當岸坡上緩下陡時，凹出部位的變坡角應小于。開挖坡度不宜太陡，巖石岸坡不陡于1：0.5或1：0.75;土岸坡不陡于1：1.5；砂礫壩殼部位的岸坡以維持岸坡自身穩(wěn)定為原則。為延長滲徑，黏土心墻在岸坡結合處應適當加寬，心墻一般加寬1/4—1/3。</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　畢業(yè)設計是大

80、學期間所學知識的綜合總結。它不僅考察了我們對基礎知識的掌握程度，還對分析問題和解決問題的能力提出了更高要求。</p><p>　　我所設計的題目是ZF土壩樞紐設計——土石壩方案。通過對壩軸線選擇及對樞紐布置的情況，并根據(jù)施工簡便，經(jīng)濟合理等因素，確定采用均質(zhì)壩方案。對壩頂高程、壩頂寬度、上下游邊坡、馬道和細部構造中的護坡、反濾層以及排水結構的說明計算滿足設計規(guī)范。采用有限深不透水地基上灌漿帷幕的土石壩滲流計算以及

81、計及條塊間作用力的簡化畢肖普法對土壩的穩(wěn)定計算均滿足設計要求。溢洪道中的引水渠、控制段、泄槽段以及出口消能和尾水渠的布置也都符合要求。</p><p>　　因此，整個畢業(yè)設計過程不僅是一個很好的復習過程，也是一個很好的學習過程，使我的專業(yè)知識在原有的基礎上有了新的提高，更使我對水利工程設計的過程有了全面的了解。</p><p><b>　　參考文獻</b></p

82、><p>　　[1] SL278-2002，水電工程水文計算規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2002.</p><p>　　[2] DL/T5180-2003，水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準[S]. 北京：中國電力出版社，2003.</p><p>　　[3] SL 44-93，水利水電工程設計洪水計算規(guī)范(中華人民共和國行業(yè)標準)[S]. 北京：中國水利水電

83、出版社，2003.</p><p>　　[4] SL 104-95，水利工程水利計算規(guī)范(中華人民共和國行業(yè)標準)[S]. 北京：中國水利水電出版社，2004.</p><p>　　[5] SL274-2001，碾壓式土石壩設計規(guī)范[S]. 北京：中國水利水電出版社，2002.</p><p>　　[6] 華東水利學院.水工設計手冊（第4卷）土石壩[M]. 北京：水

84、利電力出版社，1984.</p><p>　　[7] 鄭萬勇，楊振華.水工建筑物[M].鄭州：黃河水利出版社，2003：122—168，440—451.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過努力，畢業(yè)設計終于順利完成了。在設計中難免會遇到各種問題，在這里我要感謝我的指導老師xx老師，從設計之初到設計結束，張老師一

85、直陪伴著我們，不辭辛勞，認真的輔導我們，我為她的精神所感動。</p><p>　　我也要感謝我的同學們，我們在設計的過程中互相幫助，共同討論，解決了一個又一個的難題，最終完成了畢業(yè)設計。此外，我要感謝各類參考文獻和規(guī)范的編者們，當我在設計中遇到困難時，有了這些書籍，問題才得到解決。此外，我還要感謝水利電力學院。是學院給了這次畢業(yè)設計的機會，我們才通過這次畢業(yè)設計把這幾年所學的知識融會貫通，把專業(yè)知識在原有的基礎上