鐘呂水利樞紐堆石壩設(shè)計(jì)說明書（正常蓄水位276.0米）

- 1 -摘要本工程以發(fā)電為主，同時(shí)兼顧灌溉、供水、防洪及養(yǎng)殖等綜合利用效益的跨流域開發(fā)的水利水電樞紐工程。在明確了建設(shè)目的并具有了建設(shè)依據(jù)和條件后設(shè)計(jì)的樞紐概況如下：B 江水利樞紐為復(fù)合土工膜防滲堆石壩最大壩高 54.7 米，裝機(jī) 6400kW，電站設(shè)計(jì)水頭174 米，保證出力 1461kW，裝有兩臺 3200kW 機(jī)組，正常蓄水位 276m，主壩長214.5 米左右，上游邊坡 1：1.5,下游邊坡 250 高程以上 1：1.52， 250 高程以下1：1.55。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為： 根據(jù)防洪要求，對水庫進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定壩頂高程及溢洪道尺寸； 通過分析，對可能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物的型式、輪廓尺寸及水利樞紐布置方案； 詳細(xì)做出大壩設(shè)計(jì)，通過比較，確定大壩的基本剖面和輪廓尺寸，擬定地基處理方案與壩身構(gòu)造，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算；進(jìn)行專題一（趾板布置及計(jì)算）的設(shè)計(jì)； 施工組織設(shè)計(jì)，編寫招標(biāo)文件，進(jìn)行專題二的設(shè)計(jì)，對招標(biāo)文件技術(shù)條款編制進(jìn)行深入研究。復(fù)合土工膜防滲堆石壩是一種新的壩型，其防滲材料-復(fù)合土工膜的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制是該類壩型的技術(shù)關(guān)鍵，在本設(shè)計(jì)說明書第六章第三節(jié)有詳細(xì)說明。本工程導(dǎo)流隧洞施工具有施工工作斷面小，工期緊的特點(diǎn)，故其施工工藝是關(guān)鍵，在本設(shè)計(jì)說明書的有詳細(xì)的說明。本次設(shè)計(jì)以一般混凝土面板堆石壩和一些已建復(fù)合土工膜堆石壩為參考，在注重各細(xì)部獨(dú)立分項(xiàng)設(shè)計(jì)的同時(shí)，綜合考慮了整體工程的統(tǒng)一性。在專題的編寫中參考已建工程的趾板布置，對每塊趾板的斷面都進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中既充分運(yùn)用了所學(xué)知識，廣泛參考了堆石壩設(shè)計(jì)、施工等相關(guān)書籍，并在規(guī)范規(guī)定內(nèi)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的科學(xué)性、規(guī)范性。關(guān)鍵詞：復(fù)合土工膜、堆石壩 、 防滲 、 邊坡穩(wěn)定 、導(dǎo)流隧洞 、施工組織設(shè)計(jì)、招標(biāo)文件技術(shù)條款。- 2 -AbstractThis works is mainly in power generation, it also takes the irrigation, water supply, flood protection and comprehensive utilization of breeding into account .it is a multifunction hydropower project.Clear the purpose of building and construction ,with the design basi and conditions are as follows hub Overview: B Jiang Project impermeable geomembrane composite hub for the largest rock-fill dam height of 54.7 meters, installed capacity of 6400kW, power plant design head 174 meters to ensure that efforts 1461kW, with two 3200kW units, normal water level 276m, the main dam of about 214.5 meters long, upstream slope is 1:1.5, downstream slope is 1:1.52 above 250 elevation, 1:1.55 below elevation 250. The design of the main contents as follows: In accordance with the requirements of flood control, flood regulation on the calculation of the reservoir to determine the top of the dam height and spillway size; Through analysis of the program may be compared to determine the type of hub for the composition of buildings, the outline of foot . Layout-inch and water programs; Detailed design to make the dam, through comparison, to determine the basic profile of the dam and contour size, preparation of foundation and dam body to deal with the program structure for hydro, static calculation; thematic one (layout and calculation of the plinth) of the design; Construction design, preparation of tender documents, the second thematic design, tender documents for the preparation of the technical terms of an in-depth study. Impermeable geomembrane composite rockfill dam is a new type of dam, the impermeable geomembrane composite materials - the design, construction, quality control is a kind of dam-based technology the key to the design specification in the Chapter VI 3 is described in detail. Construction of diversion tunnel of the project construction work with a small cross-section, characterized by tight time limit, so the construction technique is the key in the design specification is described in detail. The design of general concrete faced rockfill dam and a number of composite geomembrane has been rock-fill dam built as a reference, pay attention to detail in the breakdown of the design of an independent at the same time . Both during the design process, full use of the knowledge, extensive reference to the rock-fill dam design, construction and other related books, and design requirements in the specification, the design reflects the scientific and normative. - 3 -Key words: composite geomembrane, rockfill dam, seepage, slope stability, diversion tunnel, construction of organizational design, the technical provisions of tender documents.- 1 -目錄摘要 .- 4 -ABSTRACT.- 5 -第一章 綜合說明 .- 1 -1.1 工程特性表 - 1 -1.2 建設(shè)目的和依據(jù) - 3 -1.3 建設(shè)的條件 - 3 -1.4 建設(shè)的規(guī)模及綜合利用效益 - 3 -1.4.1 建設(shè)規(guī)模 - 3 -1.4.2 綜合利用效益 - 3 -第二章 自然地理?xiàng)l件 .- 5 -2.1 地形條件 - 5 -2.2 水文特性 - 5 -2.3 工程地質(zhì)條件 - 5 -2.3.1 庫區(qū)工程地質(zhì) .- 5 -2.3.2 壩址工程地質(zhì) .- 6 -2.3.3 引水發(fā)電隧洞工程地質(zhì)條件 - 9 -2.4 氣象、地震及其他 - 9 -2.4.1 氣象、地震 - 9 -2.4.2 天然建筑材料 - 9 -第三章 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)依據(jù) .- 11 -3.1 設(shè)計(jì)任務(wù) - 11 -3.2 設(shè)計(jì)依據(jù) - 11 -第四章 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 .- 13 -4.1 洪水調(diào)洪演算 - 13 -4.1.1 洪水調(diào)洪演算原理 - 13 -4.1.2 洪水調(diào)洪演算方法 .- 14 -4.2 洪水標(biāo)準(zhǔn)分析 - 14 -4.3 洪水建筑物的型式選擇 - 15 -4.4 調(diào)洪演算及泄水建筑物尺寸（孔口尺寸/堰頂高程）的確定 .- 16 -4.4.1 調(diào)洪演算過程 - 16 -4.4.2 洪水過程線的模擬 - 16 -4.4.3 計(jì)算公式 - 17 -4.4.4 計(jì)算結(jié)果 - 17 -4.4.5 方案選擇 - 18 -4.4.6 壩頂高程的確定 - 18 -4.4.7 閘門設(shè)計(jì) - 20 -4.4.8 泄水建筑物的設(shè)計(jì) - 20 -第五章 主要建筑物型式選擇及樞紐布置 .- 21 -5.1 壩軸線確定 - 21 -5.2 樞紐等別及組成建筑物級別 - 22 -5.3 壩型選擇 - 23 -5.3.1 定性分析 - 23 -5.3.2 定量分析 - 27 -5.4 泄水建筑物型式選擇 - 28 - 2 -5.5 水電站建筑物 - 29 -5.6 樞紐方案的綜合比較 - 30 -5.6.1 擋水建筑物 復(fù)合土工膜防滲堆石壩 - 30 -5.6.2 泄水建筑物 正槽溢洪道 - 30 -5.6.3 水電站建筑物 - 30 -第六章 第一主要建筑物設(shè)計(jì) .- 31 -6.1 大壩輪廓尺寸及防浪墻設(shè)計(jì) - 31 -6.1.1 L 型擋墻頂高程及壩頂高程、寬度 - 31 -6.1.2 壩體分區(qū) - 31 -6.1.3 L 型擋墻設(shè)計(jì) - 32 -6.1.4 壩坡與馬道 - 41 -6.2 堆石料設(shè)計(jì) - 42 -6.2.1 堆石料基本特性參數(shù) - 42 -6.2.2 主、次堆石料設(shè)計(jì) - 42 -6.2.3 墊層、過渡層設(shè)計(jì) - 42 -6.2.4 堆石體設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)表 - 42 -6.2.5 堆石體填筑技術(shù)參數(shù)表 - 43 -6.3 復(fù)合土工膜設(shè)計(jì) - 43 -6.3.1 復(fù)合土工膜的選型和分區(qū) - 43 -6.3.2 土工膜強(qiáng)度及厚度校核 - 45 -6.4 大壩穩(wěn)定分析 - 46 -6.4.1 計(jì)算原理及方法 - 46 -6.4.2 壩坡穩(wěn)定分析 - 48 -6.4.3 壩坡面復(fù)合土工膜的穩(wěn)定分析 - 48 -6.5 副壩設(shè)計(jì) - 49 -6.5.1 副壩及主壩的連接及副壩型式選擇 - 49 -6.5.2 副壩的地基處理防滲設(shè)計(jì) - 54 -6.6 主副壩連接段設(shè)計(jì) - 54 -6.7 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)及地基處理 - 55 -6.7.1 壩頂構(gòu)造 - 55 -6.7.2 護(hù)坡設(shè)計(jì) - 55 -6.7.3 分縫及止水 - 55 -6.7.4 壩基處理 - 56 -6.8 趾板設(shè)計(jì) .- 57 -6.8.1 趾板的作用 - 57 -6.8.2 趾板剖面設(shè)計(jì) - 58 -6.8.3 趾板配筋 - 60 -6.8.4 趾板地基處理 - 61 -6.9 溢洪道設(shè)計(jì)（專題一） - 62 -6.9.1 建筑物型式 .- 62 -6.9.2 溢洪道的組成部分和總體布置 .- 63 -6.9.3 泄槽設(shè)計(jì) .- 66 -6.9.4 泄槽水力計(jì)算 .- 69 -6.9.5 出口消能段設(shè)計(jì) .- 71 -6.10 壩體沉降估算 - 72 -6.11 工程量計(jì)算 .- 73 -6.11.1 工程量計(jì)算的依據(jù)及項(xiàng)目劃分 - 73 -6.11.2 主壩工程量計(jì)算 - 73 -6.11.3 副壩工程量計(jì)算 - 74 -6.11.4 工程量清單 - 74 - 3 -第七章 施工組織設(shè)計(jì)（專題二） .- 76 -7.1 基本資料分析 - 76 -7.1.1 工程概況 - 76 -7.1.2 施工條件 - 76 -7.1.3 有效工日分析 - 76 -7.2 施工導(dǎo)流 - 77 -7.2.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) - 77 -7.2.2 施工導(dǎo)流方案及大壩施工分期 - 77 -7.2.3 導(dǎo)流建筑物規(guī)劃布置 - 78 -7.3 主體工程施工 - 81 -7.3.1 堆石體施工 - 81 -7.3.2 混凝土施工 - 86 -7.3.3 導(dǎo)流隧洞施工 - 88 -7.4 施工交通運(yùn)輸?shù)缆凡贾?- 91 -7.5 施工總進(jìn)度 - 92 - 4 -第一章 綜合說明1.1 工程特性表表 1-1 工程特性表序號及名稱 單 位 數(shù) 量 備 注一、水庫流域面積 km2 33正常高水位 m 276設(shè)計(jì)洪水位 m 277.53校核洪水位 m 278.98設(shè)計(jì)泄洪流量 m3/s 207.5校核泄洪流量 m3/s 297.5總庫容 萬 m3 2242.18興利庫容 萬 m3 1910二、大壩壩型 復(fù)合土工膜防滲堆石壩壩頂高程 m 279.2防浪墻頂高程 m 280.4壩頂寬度 m 5.0最大壩高 m 54.7上游壩坡 11.5下游壩坡 11.52 1.55主壩壩軸線長 m 214.5副壩型式 重力式擋墻副壩壩軸線長 m 94.07導(dǎo)流洞型式 圓形導(dǎo)流洞進(jìn)口底高程 m 227.5導(dǎo)流洞出口底高程 m 226.5導(dǎo)流洞半徑 R m 2.4導(dǎo)流洞長度 m 330三、溢洪道- 5 -溢流前緣凈寬 m 10堰頂高程 m 273設(shè)計(jì)流量 m3/s 207.5校核流量 m3/s 297.5閘門型式 平板閘門尺寸（寬×高） m2 10×6四、廠房系統(tǒng)1動能指標(biāo)最大凈水頭 m 174.0額定水頭 m 174.0最小水頭 m 143.0引用流量 m3/s 5.0額定出力 kW 6400保證出力 kW 14612廠房廠房型式 地面式廠房面積 m2 31.5×15.7主廠房寬度 m 10.8機(jī)組臺數(shù) 2機(jī)組安裝高程 m 103.0水輪機(jī)型號 HL110-WJ-76發(fā)電機(jī)型號 SFW-J3000-6/1480開關(guān)站面積 m2 11.5×27.25五、工程量1主壩基礎(chǔ)開挖量 m3 68507堆石料填筑量 m3 465547混凝土方量(L 型擋墻) m3 835混凝土方量（趾板） m3 553混凝土方量（現(xiàn)澆混凝土保護(hù)層） m3 14062副壩基礎(chǔ)開挖量 m3 1282- 6 -混凝土方量 m3 29643導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流隧洞開挖量 m3 2332.63 未計(jì)入明渠混凝土襯砌方量 m3 839.751.2 建設(shè)目的和依據(jù)B 江水利樞紐工程是以發(fā)電為主，同時(shí)兼顧了灌溉、供水、防洪及養(yǎng)殖等綜合利用效益的跨流域開發(fā)的水利樞紐工程。1.3 建設(shè)的條件建設(shè)資金已到位，施工準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒。1.4 建設(shè)的規(guī)模及綜合利用效益1.4.1 建設(shè)規(guī)模本電站裝機(jī) 6400 kW，保證出力 1461kW。廠房總面積為 31.5×15.7。開關(guān)站尺寸為 11.5×27.25。水庫總庫容（校核洪水位以下的全部庫容）為 2242.18 萬 m3。1.4.2 綜合利用效益1.4.2.1 發(fā)電裝機(jī) 6400kW，電站設(shè)計(jì)水頭為 174m，多年平均發(fā)電量為1700×104kW·h，保證出力為 1461kW。本電站裝 2 臺 3200kW 機(jī)組，正常蓄水位為 276m，引水式發(fā)電，引水隧洞布置在右岸山體中，最大引用流量為 5m3/s。廠房位于段莘水江灣湖山村左岸下游 340m 處，地面式，總面積為31.5×15.7，其中主廠房寬 10.8m，主廠房內(nèi)安裝二臺 HL110-WJ-76，配 SFW-J3000-6/1480 的水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組安裝高程為 103m，開關(guān)站位于廠房的左上側(cè)，尺寸為 11.5×27.25。1.4.2.2 灌溉下游利用發(fā)電尾水灌溉，上游增加灌溉面積 1.0 萬畝。1.4.2.3 供水供鐘呂村及其下游村民生活用水。1.4.2.4 防洪可減輕洪水對鐘呂村及下游江灣鎮(zhèn)的威脅，要求設(shè)計(jì)洪水最大下泄量限制為250m3/s。- 7 -1.4.2.5 漁業(yè)水庫蓄水后，正常蓄水位時(shí)水庫面積 1.09km2，為發(fā)展養(yǎng)魚等水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)創(chuàng)造了有利條件。- 8 -第二章 自然地理?xiàng)l件2.1 地形條件鐘呂水庫位于江西婺源縣樂安河一級支流曉港水的鐘呂村上游約 160m 處，壩址以上控制流域面積 33km²。曉港水在鐘呂村上游約 300m 處，由兩支水系匯合而成，其中東支發(fā)源于石耳山，南支發(fā)源于清灣頭尖，河流在曉港村匯入樂安河，本流域上游為中低山區(qū)，山勢陡峭，中下游為低山丘陵區(qū)，山體凌亂，沖溝發(fā)育。2.2 水文特性據(jù)水文資料推算，壩址處多年平均流量 1.28m³/s，多年平均總徑流量 4040萬 m³，p=0.1%的洪峰流量為 551.5m³/s,三日洪量為 1569 萬 m³，p=2%的洪峰流量為 364.5m³/sec,三日洪量為 965 萬 m³。流域多年平均降雨值 2047.7mm。正常蓄水位 276m，對應(yīng)庫容 V 正=1910.0 萬 m³。流域河段多年平均輸砂量為 0.29 萬噸，泥沙容重估算為 1.3t/m³。估計(jì)水庫淤積年限與高程關(guān)系（見表 2-1）：表 2-1 淤積年限與高程關(guān)系表淤積年限（年） 泥沙淤積量（萬 m³） 淤積高程（m）50 11.05 236.08100 22.1 237.78水庫水位庫容關(guān)系曲線（見表 2-2）：表 2-2 水庫水位庫容關(guān)系曲線表水位（m） 227.5 236.08 237.78 248 276 278.11庫容（ 104m³） 0 11.05 22.1 172.0 1910.0 2145.2壩址水位-流量關(guān)系曲線（見表 2-3）：表 2-3 壩址水位- 流量關(guān)系曲線表水位(m) 227.5 228.0 228.5 229.0 229.5 230.0 230.5流量（m2/s0 6.0 28.9 66.77 121.97 196.05 281.78- 9 -2.3 工程地質(zhì)條件2.3.1 庫區(qū)工程地質(zhì)庫區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，山勢陡峭，分水嶺雄厚，地形封閉，植被良好， 未見滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。組成庫岸及庫盆的地層巖性主要為前震旦系板溪群的千枚狀綠泥絹云母板巖，千枚巖和變質(zhì)砂巖。庫區(qū)巖石受多次構(gòu)造運(yùn)動的影響，斷層和裂隙發(fā)育，巖石的褶皺和撓曲也很常見，構(gòu)造行跡以北東向壓扭性為主，常見有北西向張扭性斷裂和近東西向平推斷層，未見有較大的導(dǎo)水?dāng)嗔堰B通庫外。庫區(qū)地下水類型主要為第四系松散堆積物孔隙潛水和基巖裂隙水，受大氣降水補(bǔ)給，排泄于河谷與河床，庫岸山體地下水位較高，一般在 300m 高程以上，組成庫岸及庫盆的巖石表部透水性強(qiáng)，但深部巖石透水性微弱，屬相對不透水層。庫區(qū)工程地質(zhì)良好，水庫蓄水后，不存在永久滲漏、岸邊再造、浸沒及水庫誘發(fā)地震等問題。2.3.2 壩址工程地質(zhì)2.3.2.1 地貌 壩址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，山頂高程為 280450m ，壩區(qū)河床較寬，約2050m，為一“U”型河谷，兩岸山坡不對稱，左岸山體雄厚，山坡角 3040度，右岸山體較為單薄，山坡角 2030 度，且在右岸有一低矮埡口，頂高程約276m，壩址區(qū)沖溝發(fā)育，且切割較深，未見滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，自然邊坡穩(wěn)定。2.3.2.2 地層巖性壩址區(qū)出露的地層巖性為前震旦系板溪群第四段綠泥絹云母千枚巖夾變質(zhì)砂巖，第四系松散堆積物及變質(zhì)輝常巖，其巖性特征為：（1）綠泥絹云母千枚巖：灰綠色，主要礦物成分為絹云母、石英、長石、綠泥石等，千枚狀構(gòu)造，其余碎屑顯微鱗片狀構(gòu)造，巖石撓曲和褶皺常見，片理極發(fā)育，巖層產(chǎn)狀 N40°60°E，NW0.7弱風(fēng)化巖石0.55飽和抗壓強(qiáng)度：微新巖石40MPa弱風(fēng)化巖石25MPa表 2-4 堆石試驗(yàn)參數(shù)表組別 試驗(yàn)干密度 （g/cm³） C(KPa) 。 K n Rf G F DA 2.10 47 38.58 80 0.35 0.82 0.46 0.20 1.5B 2.05 60 37.72 60 0.32 0.81 0.43 0.18 1.8 復(fù)合土工膜試驗(yàn)參數(shù)（見表 2-5）表 2-5 復(fù)合土工膜試驗(yàn)參數(shù)表項(xiàng) 目 單 位 量 值 備 注單位面積質(zhì)量 g/m2 11001300 350/0.4/350350/0.6/350- 12 -250m 高程以上 mm 0.4250m 高程以下 mm 0.6膜 厚周邊縫等處 mm 0.8周邊縫、水平縫、分縫處強(qiáng)度 kN/m 1518 350/0.4/350350/0.6/350寬條縱向拉伸 伸長率 % 50強(qiáng)度 kN/m 1518 350/0.4/350350/0.6/350窄條縱向拉伸 伸長率 % 50與水泥砂漿 0.577摩 擦 系 數(shù)與現(xiàn)澆砼 0.6粘 結(jié) 力 kg/cm2 0.1滲 透 系 數(shù) cm/s 1×10-112.3.3 引水發(fā)電隧洞工程地質(zhì)條件引水發(fā)電隧洞通過地段屬低山地貌區(qū)，山頂高程 300400m 相對高程100200m，隧洞區(qū)沖溝發(fā)育，山體切割較深且較零亂，地表植被發(fā)育，未見有不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。隧洞圍巖由絹云母千枚巖、變質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)千枚巖與粉砂質(zhì)板巖 層。絹云母千枚巖偶夾粉砂質(zhì)板巖及粉砂質(zhì)板巖等組成。巖石層面裂隙極發(fā)育、褶皺、撓曲嚴(yán)重，斷層發(fā)育切規(guī)模大，性狀差，其中絹云母千枚巖、凝灰質(zhì)千枚巖水理性質(zhì)較差，且遇水易軟化，軟化系數(shù)低，凝灰質(zhì)千枚巖成分復(fù)雜，還易于風(fēng)化。絹云母千枚巖與凝灰質(zhì)千枚巖在洞線出露的長度占洞線總長的 19%，說明洞線圍巖大部分由絹云母千枚巖與凝灰質(zhì)千枚巖構(gòu)成。根據(jù)工程類比可知：千枚巖的單軸飽和抗壓強(qiáng)度為 1640Mpa，軟化系數(shù)0.630.93，屬半堅(jiān)硬較軟化，抗水性較差的片狀（薄層狀）巖體。2.4 氣象、地震及其他2.4.1 氣象、地震流域內(nèi)氣候：流域內(nèi)多年平均氣溫 16.7，以一月份平均氣溫 4.6為最低，七月份平均氣溫 28為最高，歷年極端最高氣溫 41，極端最低氣溫-11。風(fēng)速及吹程：多年平均最大風(fēng)速 12.6m/s，吹程 1.6km。地震烈度：壩址及庫區(qū)地震烈度屬度以下，設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮地震荷載。降 雨 量：流域多年平均降雨均值 2047.7mm。- 13 -2.4.2 天然建筑材料2.4.2.1 砂礫石料壩址流域砂礫石料貧乏，但在江灣水和段莘水流域有梨苗場和古玩料場，距大壩約 1015km,有公路相通，運(yùn)輸方便。梨苗場 、古玩料場均為砂卵（礫）石混合料，砂卵（礫）石儲量豐富，質(zhì)量良好，滿足工程要求。2.4.2.2 堆石料壩址附近廣泛分布綠泥絹云母千枚巖，弱至微風(fēng)化巖石，巖性較堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度較高，質(zhì)量較好，儲量豐富，可作為大壩堆石料。壩址附近粘土很少，壩址上下游有一定的粘土分布，均為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民耕地。- 14 -第三章 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)依據(jù)3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)在對原始材料進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合本次設(shè)計(jì)的專題研究，要求：（1）根據(jù)防洪要求，對水庫進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定壩高程及岸坡溢洪道尺寸；（2）通過分析，對可能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物型式，輪廓尺寸及水利樞紐布置方案；（3）詳細(xì)做出大壩設(shè)計(jì)，通過比較，確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案和壩身結(jié)構(gòu)，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算；（4）進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)：決定樞紐的施工導(dǎo)流方案，安排施工的控制性進(jìn)度，大壩主體工程量的計(jì)算，編制招標(biāo)文件及施工投標(biāo)文件。3.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1、左東啟，王世夏，林益才主編，水工建筑物（上冊） 。南京：河海大學(xué)出版社。1995。2、沈長松、王世夏、林益才、劉曉青編著，水工建筑物。北京：中國水利水電出版社。2008。3、傅志安，鳳家驥，混凝土面板堆石壩。武漢：華中理工大學(xué)出版社。1993。 4、蔣國澄，傅志安，鳳家驥，混凝土面板壩工程。武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社。1997。 5、袁光裕主編，水利工程施工。北京：中國水利水電出版社。2006。 6、趙振興主編，水力學(xué)。北京：清華大學(xué)出版社。2005。 7、河海大學(xué)、大連理工大學(xué)、西安理工大學(xué)、清華大學(xué)，水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)。北京：中國水利水電出版社。2007。 8、沈長松等，鐘呂水電站-復(fù)合土工膜防滲堆石壩。土石壩工程，第 3 期。2003。 9、中華人民共和國水利部，混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范。北京；中國水利水電出版社。1998。 10、中華人民共和國水利部，水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（SL/T225-98） 。北京：中國水利水電出版社。1998。 11、中華人民共和國水利部，水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范。北京：中國水利水電出版社。1998。 12、中華人民共和國水利部，水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范（SL_379-2007） 。北京：- 15 -中國水利水電出版社。2007。 13、中華人民共和國水利部，混凝土面板堆石壩施工規(guī)范（SL49-94） 。北京：中國水利水電出版社。1994。 14、中華人民共和國水利部，面板堆石壩接縫止水技術(shù)規(guī)范（DLT5155-2000） 。北京：中國水利水電出版社。2000。 15、中華人民共和國水利部,水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SL303-2004）.北京:中國水利水電出版社. 2004。 16、中華人民共和國水利部，第 2 版（2000 版） 。水利水電土建工程施工合同條件（GF-2000-0208） 。北京：中國水利水電出版社。 17、中華人民共和國水利部，水利工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范（GB50501-2007） 。北京：中國水利水電出版社。 18、中華人民共和國水利部，水利水電工程設(shè)計(jì)工程量計(jì)算規(guī)定（SL3282005 ） 。北京：中國水利水電出版社。 19、中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)施工招標(biāo)資格預(yù)審文件（2007 年版） 20、中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)施工招標(biāo)文件（2007 年版） 21、中華人民共和國水利部，水利建筑工程概算定額（上、下冊） ，黃河水利出版社 22、方國華、朱成立等編著，新編水利水電工程概預(yù)算。黃河水利出版社，2003。 23、中華人民共和國水利部，混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范。北京；中國水利水電出版社。1998。 24、中華人民共和國水利部，水利水電工程土工合成材料應(yīng)用。- 16 -第四章 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算4.1 洪水調(diào)洪演算4.1.1 洪水調(diào)洪演算原理洪水在水庫中運(yùn)行時(shí)，水庫沿程的水位、流量、過水?dāng)嗝?、流速等均隨時(shí)間而變化，其流態(tài)屬于明渠非恒定流。根據(jù)水力學(xué)，明渠非恒定流的基本方程，即圣維南方程組為：連續(xù)性方程： （4-1）0sQt運(yùn)動方程： （4-2）21Kvgz式中： 過水?dāng)嗝婷娣e (m2)t 時(shí)間（s）Q 流量（m 3/s）s 沿水流方向距離（m）Z 水位（m）g 重力加速度(m/s 2)v 斷面平均流速(m/s)K 流量系數(shù)(m 3/s)一般采用簡化的近似解法，長期以來，普遍采用瞬時(shí)法，即用有限差值來代替微分值，并加以簡化，以近似地求解一系列瞬時(shí)流態(tài)。瞬時(shí)流態(tài)法將式(41) 進(jìn)行簡化而得出基本公式，再結(jié)合水庫的特有條件對基本公式進(jìn)行簡化，得出用于水庫調(diào)洪計(jì)算的實(shí)用公式：(4-3)式tVtqQq 12121)()(中： , 分別為計(jì)算時(shí)段初、末的入庫流量(m 3/s)1Q2 計(jì)算時(shí)段中的平均入庫流量(m 3/s)， =( + )/2 Q12式中：q 1,q2 分別為計(jì)算時(shí)段初、末的下泄流量(m 3/s) 計(jì)算時(shí)段中的平均下泄流量(m 3/s) /21q式中： V1,V2 分別為計(jì)算時(shí)段初、末水庫的蓄水量(m 3) V1 與 V2 之差 計(jì)算時(shí)段t公式(4-3)表示為一個(gè)水量平衡方程式，表明：在一個(gè)計(jì)算時(shí)段內(nèi)，水庫水量- 17 -與下泄水量之差即為該時(shí)段中水庫蓄水量的變化。顯然，公式中并未計(jì)入洪水入庫處至泄洪建筑物間的行進(jìn)時(shí)間，也未計(jì)入沿程流速變化和動庫容等影響，這些因素均是其近似性的一個(gè)方面。當(dāng)已知水庫入庫洪水過程線時(shí)，Q 1，Q 2， 均為已知，V 1，q 1,則是計(jì)算時(shí)段 開始時(shí)的初始條件。于是，式(4-3)中的未知數(shù)僅剩下 V2，q 2,當(dāng)前一時(shí)段的tV2,q2 求出后，其值即成為后一時(shí)段的 V1，q1 值，使計(jì)算能逐步地連續(xù)進(jìn)行下去。僅一個(gè)方程來求解 V2，q 2 是不可能的，必須再有一個(gè)方程式 q2=f(V2),與式(4-3) 聯(lián)立，才能同時(shí)解出 V2，q 2 的確定值，假定暫不計(jì)及自水庫取水的興利部門瀉向下游的流量，則下瀉量 q 是泄水建筑物瀉流水頭 H 的函數(shù)，而當(dāng)泄洪建筑物的型式、尺寸等已確定時(shí)(44)ABf式中：A 系數(shù)，與泄洪建筑物的型式、尺寸、閘孔開度及淹沒系數(shù)有關(guān)。B 指數(shù)，對于堰流 B 一般等于 3/2，對于閘孔出流一般 B=1/2根據(jù)水力學(xué)公式，H 與 q 的關(guān)系曲線可求。若是堰流 H 即為庫水位 Z 與堰頂高程之差；若是閘孔出流 H 即為庫水位 Z 與閘孔中心線高程之差。因此可以根據(jù)H 與 q 的關(guān)系曲線求出 Z 與 q 的關(guān)系曲線 q=f(Z),并且，由庫水位 Z，又可借助于水庫容積特性曲線 V=f(Z), 求出相應(yīng)的水庫蓄水容積 V，則式(4-4)可用下泄流量q 與庫容 V 的關(guān)系曲線代替，即 q=f(V),與式(43) 聯(lián)立方程組，求解 V2，q 2。當(dāng)水庫承擔(dān)下游防洪任務(wù)時(shí)，要求保持 q 不大于下游允許的最大下泄流量qmax 時(shí)，就要利用閘門控制流量 q，但計(jì)算的基本公式和方法與上面介紹的是一致的。本設(shè)計(jì)泄水建筑物是正槽溢洪道。采用閘門全開式泄洪，故下泄流量是q=AH3/2,H 即為庫水位 Z 與堰頂高程之差，由于資料有限僅有 0.1%和 2%的流量及其對應(yīng)的三日洪峰流量，無法描繪出洪水過程線，故采用三角形法擬畫出洪水過程線（具體做法見本章 4.4 節(jié)） 。本設(shè)計(jì)中調(diào)洪演算是為了定出設(shè)計(jì)、校核水位和相應(yīng)的下泄流量，已知下泄量與水頭的關(guān)系曲線（式 44） ，通過假定下泄流量 q，可利用洪水過程線計(jì)算出水庫蓄水量 V，通過 V=f(Z)可查出對應(yīng)的水位，得到 q=f(Z)曲線，通過兩條 q-Z 曲線即得到設(shè)計(jì)、校核水位及相應(yīng)流量。4.1.2 洪水調(diào)洪演算方法進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算的方法很多，目前常用的是：列表試算法，半圖解法。本設(shè)計(jì)采用的是簡化三角形法，也叫高切林法。4.2 洪水標(biāo)準(zhǔn)分析設(shè)計(jì)情況，采用 50 年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)。P=2%的洪峰流量為 364.5 m3/s,三日- 18 -洪量為 965 萬 m3。校核情況，采用千年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)。p=0.1%洪峰流量為 551.5 m3/s,三日洪量為 1569 萬 m3。4.3 洪水建筑物的型式選擇水利樞紐中的泄水建筑物一般包括設(shè)于河床的溢流壩、泄水閘、泄水孔，設(shè)于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。本設(shè)計(jì)采用壩型為復(fù)合土工膜防滲堆石壩（具體見 5.2 節(jié)） ，因此泄水建筑物一般不布置在河床。下面根據(jù)本工程的地形、地質(zhì)條件，對正槽溢洪道、側(cè)槽溢洪道及泄水隧洞這三種泄水建筑物進(jìn)行比較選擇。泄水隧洞布置得一般原則是：地質(zhì)條件好，路線短，水流順暢，與樞紐其他建筑無相互不良的影響。洞線宜選擇在沿線地質(zhì)構(gòu)造簡單、巖體完整穩(wěn)定、巖性堅(jiān)硬，上覆巖體厚度大，水文地質(zhì)條件有利和施工方便的地段。避開圍巖破碎、地下水位高或滲水量很大的巖層和可能坍塌的不穩(wěn)定地帶，同時(shí)防止洞身離地表太淺。本工程壩址區(qū)地處華夏系及新華夏系構(gòu)造復(fù)合部位，壩址區(qū)斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎，巖層坍塌和撓曲常見。壩址區(qū)巖石的透水性及相對不透水層經(jīng)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)，左岸相對不透水層埋深 1024 米，上部透水層 q 值為 6.7196.7Lu ，大者達(dá)到 341.7Lu，屬中等-嚴(yán)重透水層。本工程最大壩高 54.7 米，正常蓄水位 276 米，因此要避開透水層而布置泄水隧洞，工程量顯然很大，而且本工程地質(zhì)條件不好，故不采用隧洞泄洪。河岸溢洪道是布置在攔河壩壩肩或攔河壩上游水庫庫岸的泄洪通道，水庫的多余的來洪經(jīng)此泄往下游河床，常以堰流方式泄水，有較大的超泄能力。正槽溢洪道過堰水流方向與堰下泄槽縱軸線方向一致。側(cè)槽溢洪道水流過堰后急轉(zhuǎn)近 90°，再經(jīng)泄槽下泄。從地質(zhì)條件上來說，溢洪道應(yīng)力爭位于較堅(jiān)硬的巖基上，但較泄洪隧洞要求較低，但在地基條件差的基巖上，要注意襯砌和防沖的設(shè)計(jì)。同時(shí)對于堆石壩而言，河岸溢洪道可與壩體相接，從而既可減少溢洪道的開挖量，也可以減少壩體的填筑量。因此，本工程泄水建筑物采用河岸溢洪道。正槽溢洪道在水力學(xué)上的特點(diǎn)是，泄流能力完全由堰的型式、尺寸以及堰頂水頭決定，過堰流量穩(wěn)定于某一值后，泄槽各斷面的流量也隨之都達(dá)到同一值，故水流平順穩(wěn)定，運(yùn)用安全可靠，另外，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便。- 19 -側(cè)槽溢洪道在當(dāng)水利樞紐的攔河壩難以本身溢流，且河岸陡峭，布置正槽溢洪道將導(dǎo)致巨大的開挖量時(shí)，可能成為比較經(jīng)濟(jì)的泄水建筑物。與正槽溢洪道相比，側(cè)槽溢洪道前緣可少受地形限制，而向上游庫岸延伸，由增加溢流前緣寬度而引起開挖量增加較少，從而可以以較長的溢流前緣寬度換取較低的調(diào)洪水位，或換取較高的堰頂高程。本工程的溢洪道布置在左岸（說明見 5.5 節(jié)） ，岸坡較陡優(yōu)選側(cè)槽溢洪道，但是，溢洪道的興建需要注意和解決的問題是，高水頭、大流量及不利地形地質(zhì)條件下，高速水流引起的一系列水力學(xué)和結(jié)構(gòu)問題，而側(cè)槽溢洪道的水流現(xiàn)象復(fù)雜，進(jìn)槽水流須立即轉(zhuǎn)彎近 90°，再順槽軸線下泄，對每一個(gè)不同的側(cè)槽斷面，其所通過的流量是不相同的，然而，側(cè)槽內(nèi)的水流現(xiàn)象的復(fù)雜性，并不僅僅表現(xiàn)在流量的沿程的變化上，水流自堰跌入側(cè)槽后，在慣性的作用下，沖向側(cè)槽對岸壁，并向上翻騰，然后再重力作用下轉(zhuǎn)向下游流去，在槽中形成一個(gè)橫軸螺旋流。考慮到側(cè)槽溢洪道水流現(xiàn)象的復(fù)雜，而且，本工程地質(zhì)條件較差，建側(cè)槽溢洪道對結(jié)構(gòu)方面的要求會很高，危險(xiǎn)性大，同時(shí)由于本樞紐的壩體不是很高，正槽溢洪道的開挖量不會增加很大。綜上所述，結(jié)合本工程的地形、地質(zhì)條件，泄水建筑物采用正槽溢洪道，布置于左岸與壩體相接。4.4 調(diào)洪演算及泄水建筑物尺寸（孔口尺寸/堰頂高程）的確定4.4.1 調(diào)洪演算過程通過洪水資料，作出設(shè)計(jì)情況和校核情況下的洪水過程線；假定堰高、堰寬，確定各情況下的起調(diào)流量；假定不同的下泄流量 q,由洪水過程線求出庫容 V，由庫容 V，查水位- 庫容曲線，找出相應(yīng)的水位 H，從而，對于每一組情況下可作出一條 QH 曲線；根據(jù)公式 ,又可作出一條 QH 曲線；對應(yīng)于23gmBQ每一種情況，可從 QH 圖中確定相應(yīng)交點(diǎn)的 Q 和 H 值。4.4.2 洪水過程線的模擬由于本設(shè)計(jì)中資料有限，僅有 p=2%、p=0.1% 的流量及相應(yīng)的三日洪水總量，無法準(zhǔn)確畫出洪水過程線。按照規(guī)范，洪水過程線應(yīng)用 PIII 型曲線擬合，但實(shí)際操作過程中較難，故本設(shè)計(jì)中采用三角形法模擬洪水過程線，并在曲線形狀上盡量擬合為 PIII 型。根據(jù)洪峰流量和三日洪水總量，可作出一個(gè)三角形（如圖中虛線） ，根據(jù)水量相等原則，對三角形進(jìn)行修正，得到一條模擬的洪水過程線（如圖中的實(shí)線） 。- 20 -4.4.3 計(jì)算公式計(jì)算采用公式：（4-5）23HgmBQ式中：側(cè)收縮系數(shù)， 計(jì)算由公式： ；001.2kHnnb堰上水頭0n堰流的孔數(shù)b溢流寬度閘墩系數(shù)0邊墩系數(shù)（本設(shè)計(jì)采用圓弧形邊墩，系數(shù)取 0.7）km流量系數(shù)，m=0.502B溢流孔口凈寬H堰上水頭4.4.4 計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果見表 4-1： 表 4-1 調(diào)洪方案匯總表方案堰頂高程(m)堰頂寬（m）設(shè)計(jì)洪水位(m)設(shè)計(jì)下泄流量(m 3/s)校核洪水位(m)校核下泄流量(m 3/s)1 271 7 276.69 187.002 271 8 276.41 202.503 271 9 276.16 215.504 271 10 275.96 226.005 272 7 277.41 174.506 272 8 277.18 190.00圖 4-1 三角形法 圖 4-2 洪水過程線 圖 4-3 調(diào)洪演算- 21 -7 272 9 276.96 204.508 272 10 276.77 216.509 273 7 278.18 164.0010 273 8 277.98 179.0011 273 9 277.79 191.0012 273 10 277.53 207.50 278.98 297.50注： 發(fā)電引用最大流量 5m3/s，相對較小，在計(jì)算時(shí)不予考慮。4.4.5 方案選擇以上方案中，設(shè)計(jì)下泄流量均不大于允許最大下泄流量 250m3/s，因而方案的選擇需通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較選定。本設(shè)計(jì)對此只做定性分析。各個(gè)方案中應(yīng)選擇在滿足最大下泄流量的情況下下泄能力較大的方案。方案 8 與方案 12 較好。但是方案 8 的溢洪道開挖量較大，而下泄能力變化不大，所以選擇方案 12，即堰頂高程 273.0m，溢流孔口凈寬 10m；該方案設(shè)計(jì)洪水位 277.53m，設(shè)計(jì)下泄流量207.50 m3/s，下游水位為 230.06m；校核洪水位 278.98m，校核泄洪量297.50m3/s，下游水位為 230.59m。4.4.6 壩頂高程的確定4.4.6.1 工程等別及建筑物級別和洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定校核水位 278.98m 對應(yīng)的庫容為 2242.18 萬 m3,所以本工程等別為 III 等，工程規(guī)模為中型。相應(yīng)其主要建筑物級別為 3 級，次要建筑物為 4 級。水工建筑物為 3 級的洪水標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)下洪水重現(xiàn)期為 10050 年，校核下洪水重現(xiàn)期為20001000 年。4.4.6.2 波浪要素計(jì)算由于大壩所在地區(qū)為丘陵地區(qū)，波浪要素宜采用鶴地水庫公式計(jì)算（適用于庫水較深，V 026.5m/s 及 D7.5km） 。（4-6）31208120%65.VgDVgh（4-7）20203.Lm式中 累積頻率為 2%的波高(m)%2hLm平均波長(m) V0 為水面以上 10m 處的風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下 III 級壩，采用多年平均最大風(fēng)速的 1.5 倍；非常運(yùn)用條件下的各級土石壩，采用多年平均最大風(fēng)速。設(shè)計(jì)波浪爬高值根據(jù)工程等級確定，3 級壩采用累積頻率為 1%的爬高值 。%1h- 22 -按上述公式算出的為 ，再根據(jù)頻率法按下表可得出 。%2h%1h表 4-2 不同累積頻率下的波高與平均波高比值(hp/hm) phm/Hm0.01 0.1 1 2 4 5 10 14 20 50 900.1 3.42 2.97 2.42 2.23 2.02 1.95 1.71 1.6 1.43 0.94 0.370.10.2 3.25 2.82 2.3 2.13 1.93 1.87 1.64 1.54 1.38 0.95 0.43波浪中心線高出計(jì)算靜水位 hz 按下式計(jì)算：（4-8）mLHct2%1式中：H 為水深；h 1%為累積頻率 1%的波高。計(jì)算結(jié)果為：表 4-3 計(jì)算結(jié)果 4.4.6.3 擋墻頂高程的確定根據(jù)碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范,堰頂上游 L 型擋墻在水庫靜水位以上高度按下式確定：y=R+e+A （4-9）式中：y-壩頂超高R-最大波浪在壩坡上的爬高，按 h1%算e-最大風(fēng)雍水面高度，按 hz 算A-安全超高 表 4-4 土壩壩頂安全超高值(m)壩 的 級 別運(yùn)用情況I II III IV、V正常 1.5 1.0 0.7 0.5非常 0.7 0.5 0.4 0.3L 型防浪墻高程=max （4-10）正 常校 核設(shè) 計(jì)正 常 蓄 水 位校 核 洪 水 位設(shè) 計(jì) 洪 水 位 yh2% hm h1% Lm hz正常水位下 1.16 0.52 1.259 9.317 0.534設(shè)計(jì)水位下 1.16 0.52 1.259 9.317 0.534校核水位下 0.642 0.288 0.697 6.211 0.246- 23 -通過計(jì)算： 34.149.2493.2校 核正 常設(shè) 計(jì) ； yyy則 設(shè)計(jì)洪水位+ =277.53+2.493=280.02m設(shè) 計(jì)校核洪水位+ =278.98+1.343=280.32m校 核正常蓄水位+ =276+2.493=278.49m正 常y防浪墻頂高程 =280.32m，取為 280.4m。墻 頂預(yù)留沉陷（280.4227.5）×（0.20.4）0.10580.2116，取 0.2m，在施工過程中應(yīng)考慮到預(yù)留沉陷量。根據(jù)混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 SL228-98要求，防浪墻頂要高出壩頂11.2m，本設(shè)計(jì)取 1.2m,則壩頂高程為 279.2m。4.4.7 閘門設(shè)計(jì)因?yàn)?B=10m，不是很寬，采用單扇閘門擋水，選用平板閘門。閘門的高度由擋正常蓄水位（或設(shè)計(jì)洪水位）+0.30.5m 超高確定，即 H=276（或 277.53）+0.3 0.5-273=3.35.53。再根據(jù)水利水電鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范 SL74-95中推薦的露頂式閘門的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，最終確定閘門寬 10m，高 6m。另外布置時(shí)將閘門放在堰頂偏下游一些，以壓低水舌使其貼著堰面下泄。4.4.8 泄水建筑物的設(shè)計(jì)泄水建筑物溢流堰采用實(shí)用堰的形式；消能方式為挑流消能。堰頂高程由調(diào)洪演算得為 273.0m，挑坎高程 232.09m。- 24 -第五章 主要建筑物型式選擇及樞紐布置5.1 壩軸線確定針對該地形、地質(zhì)條件，壩軸線的布置原則是：1）壩軸線最短；2）盡量與岸坡地形等高線垂直；3）避開不利的地質(zhì)情況；4）有利于輸、泄水建筑物的布置。對一般土石壩而言，選擇壩軸線主要是選擇理想的趾板線位置，是趾板地基盡量置于堅(jiān)硬、非沖蝕性可灌的巖基上，保證其良好的防滲性能，盡量避開斷裂發(fā)育、強(qiáng)烈風(fēng)化、夾泥、巖溶等不利地質(zhì)因素，使趾板開挖量和趾板地基處理工作量減少。另一方面要選擇有利的地形，使趾板線盡量可能平直，趾板下游岸坡不過陡，使岸坡附近可壓縮堆石厚度逐漸增加，以減少縱向的變形梯度，減小周邊縫的位移量。在選定趾板線位置時(shí)，也可適當(dāng)調(diào)整壩軸線位置，以取得最佳組合。本工程因上游右岸地形有突變，造成趾板有凹點(diǎn)，并且太往上游，左岸山體高度不夠，所以初選壩軸線是應(yīng)該使其靠近下游，但是，如果往下游太多，如圖5-1 所示壩軸線，會造成壩體與右岸地形線的交線在較低高程處就截止，這就意味著副壩要從較低高程處修建，增大了副壩的高度與長度，使工程投資加大，顯然不合理，而且，溢洪道也將難以布置，需要轉(zhuǎn)彎，并且增加了開挖量。所以將壩軸線向上游移動。- 25 -圖 5-1圖 5-2如圖 5-2 所示壩軸線，此時(shí)，問題任然存在，所以不能夠保持壩軸線與主流方向垂直，可以將壩軸線以左端為原點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，綜合考慮溢洪道的布置，副壩的高度，主流方向等因素，最終壩軸線如圖 5-3 所示。圖 5-35.2 樞紐等別及組成建筑物級別由上一章經(jīng)過調(diào)洪演算得，校核洪水位為 278.98m，水電站裝機(jī)容量為- 26 -6400kW,水庫總庫容為 2242.18 萬 m3,本工程等別為三等。B 江水利樞紐工程：工程等別為三等；主要建筑物級別：3 級；次要建筑物級別：4 級；臨時(shí)建筑物級別：5 級。5.3 壩型選擇壩型選擇是壩工設(shè)計(jì)中首先要解決的一個(gè)重要問題，因?yàn)樗P(guān)系到整個(gè)樞紐的工程量、投資和工期。壩高、筑壩材料、地形、地質(zhì)、氣候、施工和運(yùn)行條件等都是影響壩型選擇的主要因素。5.3.1 定性分析5.3.1.1 各種常見壩型比較水利樞紐中的擋水建筑物攔河壩常見的主要型式有：重力壩、拱壩、支墩壩、土石壩及新型壩型如碾壓混凝土壩、面板堆石壩等。下面根據(jù)本工程的地形、地質(zhì)條件和材料儲備情況對以上壩型進(jìn)行比較，選擇適合的壩型。（1）拱壩拱壩是在平面上呈凸向上游的擋水建筑物，借助拱的作用將上游水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。拱壩的工作原理：一是依靠拱的作用，將荷載傳給拱座；二是依靠懸臂梁的作用將荷載傳給基巖。其主要特點(diǎn)：1) 受力條件好，河谷形狀深窄較好；2) 壩體積小，主要依靠拱作用維持穩(wěn)定，自重作用影響不大；3) 超載能力強(qiáng)，安全度高；4) 抗震性能好；5) 施工技術(shù)要求高，地基處理要求嚴(yán)格。根據(jù)拱壩的特點(diǎn)，要求建造于狹窄河谷上；對地質(zhì)較理想的條件是巖石盡量密致，質(zhì)地均勻，有足夠的強(qiáng)度、不透水性和耐久性；兩岸拱座基巖堅(jiān)固而完整，邊坡穩(wěn)定，沒有大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層。而本工程地形河谷較寬，特別是地質(zhì)條件較差：斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎，強(qiáng)度低，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，相對不透水層埋藏較深，透水層屬中等嚴(yán)重透水層，若建造拱壩，則開挖量必然巨大，且大壩的安全性不高，故不宜建拱壩。（2）支墩壩- 27 -支墩壩是由一系列支墩和其支承的上游擋水蓋板所組成，庫水壓力泥沙壓力等由蓋板傳給支墩，再由支墩傳給地基。支墩壩結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且對地質(zhì)條件和拱壩一樣高，故對本工程，不宜采用支墩壩的型式。（3）重力壩重力壩工作原理：一是依靠自重在壩基面上產(chǎn)生摩阻力來抵抗水平水壓力以達(dá)到穩(wěn)定要求；二是利用壩體自重在水平面上產(chǎn)生壓應(yīng)力來抵消由于水壓所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。重力壩的主要特點(diǎn)：1) 抗沖刷能力強(qiáng)；2) 結(jié)構(gòu)簡單；3) 對地形地質(zhì)條件適應(yīng)性能好；4) 壩體與地基的接觸面積大，受揚(yáng)壓力影響大；5) 重力壩的剖面尺寸較大；6) 壩體體積大，水泥用量多，混凝土水化熱高，散熱條件差。對于本工程，地質(zhì)條件差，地基承載能力較低，且弱風(fēng)化巖與混凝土之間的摩擦系數(shù) f=0.50.6,為達(dá)到穩(wěn)定要求必然增加斷面面積，增加工程量，而且，用來拌和混凝土的砂礫石料只有在離壩址 1015km 處才有料場，這樣會大大增加工程造價(jià)，不合理，故不宜選用重力壩。（4）土石壩通過以上幾種壩型分析，并結(jié)合本工程壩址附近具有儲量豐富且質(zhì)量較好的堆石料的情況，建議采用土石壩（又稱為當(dāng)?shù)夭牧蠅危┑男褪?。土石壩的?yōu)點(diǎn)：1) 筑壩材料就地取材，節(jié)省大量鋼材、水泥、木材等建筑材料。2) 適應(yīng)地形變形能力強(qiáng)。土石壩的結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地基變形的良好條件，對地基的要求比混凝土壩的低；3) 施工方法選擇靈活性大。能適應(yīng)不同的施工方法，且工序簡單、施工速度快，質(zhì)量容易保證。4) 結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，運(yùn)行管理方便，工作可靠，便于維修加高。不足之處：1) 壩頂不能溢流，常需另開溢洪道；2) 施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，因而相應(yīng)也增加了工程造價(jià)；3) 壩體斷面大，土料填筑的質(zhì)量易受氣候影響。