钟吕水利枢纽堆石坝设计说明书（正常蓄水位276.0米）

- 1 - 摘要 本工程以发电为主，同时兼顾灌溉、供水、防洪及养殖等综合利用效益的跨 流域开发的水利水电枢纽工程。 在明确了建设目的并具有了建设依据和条件后设计的枢纽概况如下：B 江水 利枢纽为复合土工膜防渗堆石坝最大坝高 54.7 米，装机 6400kW，电站设计水头 174 米，保证出力 1461kW，装有两台 3200kW 机组，正常蓄水位 276m，主坝长 214.5 米左右，上游边坡 1：1.5,下游边坡 250 高程以上 1：1.52， 250 高程以下 1：1.55。 设计主要内容为： 根据防洪要求，对水库进行洪水调节计算，确定坝顶高程及溢洪道尺寸； 通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽组成建筑物的型式、轮廓 尺 寸及水利枢纽布置方案； 详细做出大坝设计，通过比较，确定大坝的基本剖面和轮廓尺寸，拟定 地基处理方案与坝身构造，进行水力、静力计算；进行专题一（趾板布置及计算） 的设计； 施工组织设计，编写招标文件，进行专题二的设计，对招标文件技术条款 编制进行深入研究。 复合土工膜防渗堆石坝是一种新的坝型，其防渗材料-复合土工膜的设计、 施工、质量控制是该类坝型的技术关键，在本设计说明书第六章第三节有详细说 明。 本工程导流隧洞施工具有施工工作断面小，工期紧的特点，故其施工工艺是 关键，在本设计说明书的有详细的说明。 本次设计以一般混凝土面板堆石坝和一些已建复合土工膜堆石坝为参考，在 注重各细部独立分项设计的同时，综合考虑了整体工程的统一性。在专题的编写 中参考已建工程的趾板布置，对每块趾板的断面都进行详细的设计。在设计过程 中既充分运用了所学知识，广泛参考了堆石坝设计、施工等相关书籍，并在规范 规定内设计，体现了本设计的科学性、规范性。 关键词：复合土工膜、堆石坝 、 防渗 、 边坡稳定 、导流隧洞 、施工 组织设计、招标文件技术条款。 - 2 - Abstract This 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 - 目录 摘要摘要.- 4 - ABSTRACT.- 5 - 第一章第一章 综合说明综合说明.- 1 - 1.1 工程特性表 - 1 - 1.2 建设目的和依据 - 3 - 1.3 建设的条件 - 3 - 1.4 建设的规模及综合利用效益 - 3 - 1.4.1 建设规模- 3 - 1.4.2 综合利用效益- 3 - 第二章第二章 自然地理条件自然地理条件.- 5 - 2.1 地形条件 - 5 - 2.2 水文特性 - 5 - 2.3 工程地质条件 - 5 - 2.3.1库区工程地质.- 5 - 2.3.2坝址工程地质.- 6 - 2.3.3 引水发电隧洞工程地质条件- 9 - 2.4 气象、地震及其他 - 9 - 2.4.1 气象、地震- 9 - 2.4.2 天然建筑材料- 9 - 第三章第三章 设计条件和设计依据设计条件和设计依据.- 11 - 3.1 设计任务 - 11 - 3.2 设计依据 - 11 - 第四章第四章 洪水调节计算洪水调节计算.- 13 - 4.1 洪水调洪演算 - 13 - 4.1.1 洪水调洪演算原理- 13 - 4.1.2洪水调洪演算方法.- 14 - 4.2 洪水标准分析 - 14 - 4.3 洪水建筑物的型式选择 - 15 - 4.4 调洪演算及泄水建筑物尺寸（孔口尺寸/堰顶高程）的确定.- 16 - 4.4.1 调洪演算过程- 16 - 4.4.2 洪水过程线的模拟- 16 - 4.4.3 计算公式- 17 - 4.4.4 计算结果- 17 - 4.4.5 方案选择- 18 - 4.4.6 坝顶高程的确定- 18 - 4.4.7 闸门设计- 20 - 4.4.8 泄水建筑物的设计- 20 - 第五章第五章 主要建筑物型式选择及枢纽布置主要建筑物型式选择及枢纽布置.- 21 - 5.1 坝轴线确定 - 21 - 5.2 枢纽等别及组成建筑物级别 - 22 - 5.3 坝型选择 - 23 - 5.3.1 定性分析- 23 - 5.3.2 定量分析- 27 - 5.4 泄水建筑物型式选择 - 28 - - 2 - 5.5 水电站建筑物 - 29 - 5.6 枢纽方案的综合比较 - 30 - 5.6.1 挡水建筑物复合土工膜防渗堆石坝- 30 - 5.6.2 泄水建筑物正槽溢洪道- 30 - 5.6.3 水电站建筑物- 30 - 第六章第六章 第一主要建筑物设计第一主要建筑物设计.- 31 - 6.1 大坝轮廓尺寸及防浪墙设计 - 31 - 6.1.1 L型挡墙顶高程及坝顶高程、宽度- 31 - 6.1.2 坝体分区- 31 - 6.1.3 L型挡墙设计- 32 - 6.1.4 坝坡与马道- 41 - 6.2 堆石料设计 - 42 - 6.2.1 堆石料基本特性参数- 42 - 6.2.2 主、次堆石料设计- 42 - 6.2.3 垫层、过渡层设计- 42 - 6.2.4 堆石体设计技术参数表- 42 - 6.2.5 堆石体填筑技术参数表- 43 - 6.3 复合土工膜设计 - 43 - 6.3.1 复合土工膜的选型和分区- 43 - 6.3.2 土工膜强度及厚度校核- 45 - 6.4 大坝稳定分析 - 46 - 6.4.1 计算原理及方法- 46 - 6.4.2 坝坡稳定分析- 48 - 6.4.3 坝坡面复合土工膜的稳定分析- 48 - 6.5 副坝设计 - 49 - 6.5.1 副坝及主坝的连接及副坝型式选择- 49 - 6.5.2 副坝的地基处理防渗设计- 54 - 6.6 主副坝连接段设计 - 54 - 6.7 细部构造设计及地基处理 - 55 - 6.7.1 坝顶构造- 55 - 6.7.2 护坡设计- 55 - 6.7.3 分缝及止水- 55 - 6.7.4 坝基处理- 56 - 6.8 趾板设计.- 57 - 6.8.1 趾板的作用- 57 - 6.8.2 趾板剖面设计- 58 - 6.8.3 趾板配筋- 60 - 6.8.4 趾板地基处理- 61 - 6.9 溢洪道设计（专题一）溢洪道设计（专题一） - 62 - 6.9.1建筑物型式.- 62 - 6.9.2溢洪道的组成部分和总体布置.- 63 - 6.9.3泄槽设计.- 66 - 6.9.4泄槽水力计算.- 69 - 6.9.5出口消能段设计.- 71 - 6.10 坝体沉降估算 - 72 - 6.11 工程量计算.- 73 - 6.11.1 工程量计算的依据及项目划分- 73 - 6.11.2 主坝工程量计算- 73 - 6.11.3 副坝工程量计算- 74 - 6.11.4 工程量清单- 74 - - 3 - 第七章第七章 施工组织设计（专题二）施工组织设计（专题二）.- 76 - 7.1 基本资料分析 - 76 - 7.1.1 工程概况- 76 - 7.1.2 施工条件- 76 - 7.1.3 有效工日分析- 76 - 7.2 施工导流 - 77 - 7.2.1 导流标准- 77 - 7.2.2 施工导流方案及大坝施工分期- 77 - 7.2.3 导流建筑物规划布置- 78 - 7.3 主体工程施工 - 81 - 7.3.1 堆石体施工- 81 - 7.3.2 混凝土施工- 86 - 7.3.3 导流隧洞施工- 88 - 7.4 施工交通运输道路布置 - 91 - 7.5 施工总进度 - 92 - - 4 - 第一章 综合说明 1.1 工程特性表工程特性表 表 1-1 工程特性表 序号及名称单 位数 量备 注 一、水库 流域面积km233 正常高水位m276 设计洪水位m277.53 校核洪水位m278.98 设计泄洪流量m3/s207.5 校核泄洪流量m3/s297.5 总库容万 m32242.18 兴利库容万 m31910 二、大坝 坝型复合土工膜防渗堆石坝 坝顶高程m279.2 防浪墙顶高程m280.4 坝顶宽度m5.0 最大坝高m54.7 上游坝坡 11.5 下游坝坡 11.52 1.55 主坝坝轴线长m214.5 副坝型式重力式挡墙 副坝坝轴线长m94.07 导流洞型式圆形 导流洞进口底高程m227.5 导流洞出口底高程m226.5 导流洞半径 Rm2.4 导流洞长度m330 三、溢洪道 - 5 - 溢流前缘净宽m10 堰顶高程m273 设计流量m3/s207.5 校核流量m3/s297.5 闸门型式平板 闸门尺寸（宽高）m2 106 四、厂房系统 1动能指标 最大净水头m174.0 额定水头m174.0 最小水头m143.0 引用流量m3/s5.0 额定出力kW6400 保证出力kW1461 2厂房 厂房型式地面式 厂房面积m2 31.515.7 主厂房宽度m10.8 机组台数2 机组安装高程m103.0 水轮机型号HL110-WJ-76 发电机型号SFW-J3000-6/1480 开关站面积m2 11.527.25 五、工程量 1主坝 基础开挖量m368507 堆石料填筑量m3465547 混凝土方量(L 型挡墙)m3835 混凝土方量（趾板）m3553 混凝土方量（现浇混凝 土保护层） m31406 2副坝 基础开挖量m31282 - 6 - 混凝土方量m32964 3导流隧洞 导流隧洞开挖量m32332.63未计入明渠 混凝土衬砌方量m3839.75 1.2 建设目的和依据建设目的和依据 B 江水利枢纽工程是以发电为主，同时兼顾了灌溉、供水、防洪及养殖等综 合利用效益的跨流域开发的水利枢纽工程。 1.3 建设的条件建设的条件 建设资金已到位，施工准备工作已经就绪。 1.4 建设的规模及综合利用效益建设的规模及综合利用效益 1.4.1 建设规模 本电站装机 6400 kW，保证出力 1461kW。厂房总面积为 31.515.7。开关 站尺寸为 11.527.25。 水库总库容（校核洪水位以下的全部库容）为 2242.18 万 m3。 1.4.2 综合利用效益 1.4.2.1 发电 装机 6400kW，电站设计水头为 174m，多年平均发电量为 1700104kWh，保证出力为 1461kW。本电站装 2 台 3200kW 机组，正常蓄水 位为 276m，引水式发电，引水隧洞布置在右岸山体中，最大引用流量为 5m3/s。 厂房位于段莘水江湾湖山村左岸下游 340m 处，地面式，总面积为 31.515.7，其中主厂房宽 10.8m，主厂房内安装二台 HL110-WJ-76，配 SFW- J3000-6/1480 的水轮发电机组，机组安装高程为 103m，开关站位于厂房的左上侧， 尺寸为 11.527.25。 1.4.2.2 灌溉 下游利用发电尾水灌溉，上游增加灌溉面积 1.0 万亩。 1.4.2.3 供水 供钟吕村及其下游村民生活用水。 1.4.2.4 防洪 可减轻洪水对钟吕村及下游江湾镇的威胁，要求设计洪水最大下泄量限制为 250m3/s。 - 7 - 1.4.2.5 渔业 水库蓄水后，正常蓄水位时水库面积 1.09km2，为发展养鱼等水产养殖业创 造了有利条件。 - 8 - 第二章 自然地理条件 2.1 地形条件地形条件 钟吕水库位于江西婺源县乐安河一级支流晓港水的钟吕村上游约 160m 处， 坝址以上控制流域面积 33km。晓港水在钟吕村上游约 300m 处，由两支水系汇 合而成，其中东支发源于石耳山，南支发源于清湾头尖，河流在晓港村汇入乐安 河，本流域上游为中低山区，山势陡峭，中下游为低山丘陵区，山体凌乱，冲沟 发育。 2.2 水文特性水文特性 据水文资料推算，坝址处多年平均流量 1.28m/s，多年平均总径流量 4040 万 m，p=0.1%的洪峰流量为 551.5m/s,三日洪量为 1569 万 m，p=2%的洪峰流量 为 364.5m/sec,三日洪量为 965 万 m。流域多年平均降雨值 2047.7mm。 正常蓄水位 276m，对应库容 V 正=1910.0 万 m。 流域河段多年平均输砂量为 0.29 万吨，泥沙容重估算为 1.3t/m。估计水库淤 积年限与高程关系（见表 2-1）： 表 2-1 淤积年限与高程关系表 淤积年限（年） 泥沙淤积量（万 m） 淤积高程（m） 5011.05236.08 10022.1237.78 水库水位库容关系曲线（见表 2-2）： 表 2-2 水库水位库容关系曲线表 水位（m）227.5236.08237.78248276278.11 库容 （104m） 011.0522.1172.01910.02145.2 坝址水位-流量关系曲线（见表 2-3）： 表 2-3 坝址水位-流量关系曲线表 水位(m)227.5228.0228.5229.0229.5230.0230.5 流量 （m2/s 06.028.966.77121.97196.05281.78 - 9 - 2.3 工程地质工程地质条件条件 2.3.1 库区工程地质 库区属构造剥蚀低山地貌，山势陡峭，分水岭雄厚，地形封闭，植被良好， 未见滑坡等不良物理地质现象。 组成库岸及库盆的地层岩性主要为前震旦系板溪群的千枚状绿泥绢云母板岩， 千枚岩和变质砂岩。 库区岩石受多次构造运动的影响，断层和裂隙发育，岩石的褶皱和挠曲也很 常见，构造行迹以北东向压扭性为主，常见有北西向张扭性断裂和近东西向平推 断层，未见有较大的导水断裂连通库外。 库区地下水类型主要为第四系松散堆积物孔隙潜水和基岩裂隙水，受大气降 水补给，排泄于河谷与河床，库岸山体地下水位较高，一般在 300m 高程以上， 组成库岸及库盆的岩石表部透水性强，但深部岩石透水性微弱，属相对不透水层。 库区工程地质良好，水库蓄水后，不存在永久渗漏、岸边再造、浸没及水库 诱发地震等问题。 2.3.2 坝址工程地质 2.3.2.1 地貌 坝址区属构造剥蚀低山地貌，山顶高程为 280450m，坝区河床较宽，约 2050m，为一“U”型河谷，两岸山坡不对称，左岸山体雄厚，山坡角 3040 度，右岸山体较为单薄，山坡角 2030 度，且在右岸有一低矮垭口，顶高程约 276m，坝址区冲沟发育，且切割较深，未见滑坡等不良物理地质现象，自然边坡 稳定。 2.3.2.2 地层岩性 坝址区出露的地层岩性为前震旦系板溪群第四段绿泥绢云母千枚岩夹变质砂 岩，第四系松散堆积物及变质辉常岩，其岩性特征为： （1）绿泥绢云母千枚岩：灰绿色，主要矿物成分为绢云母、石英、长石、绿 泥石等，千枚状构造，其余碎屑显微鳞片状构造，岩石挠曲和褶皱常见，片理极 发育，岩层产状 N4060E，NW0.55 饱和抗压强度：微新岩石40MPa 弱风化岩石25MPa 表 2-4 堆石试验参数表 组别 试验干密度 （g/cm） C(KPa)。KnRfGFD A2.104738.58800.350.820.460.201.5 B2.056037.72600.320.810.430.181.8 复合土工膜试验参数（见表 2-5） 表 2-5 复合土工膜试验参数表 项 目单 位量 值备 注 单位面积质量g/m2 1100 1300 350/0.4/350 350/0.6/350 - 12 - 250m 高程以 上 mm0.4 250m 高程以 下 mm0.6 膜 厚 周边缝等处mm0.8 周边缝、水 平缝、分缝 处 强度kN/m 15 18 350/0.4/350 350/0.6/350 宽条纵向拉 伸 伸长率%50 强度kN/m 15 18 350/0.4/350 350/0.6/350 窄条纵向拉 伸 伸长率%50 与水泥砂浆0.577 摩 擦 系 数 与现浇砼0.6 粘 结 力kg/cm20.1 渗 透 系 数cm/s SL253-2000的相关规定的相关规定: : 溢洪道布置总原则溢洪道布置总原则: : 1.1.溢洪道的位置应选择有利的地形和地质布置条件布置在岸边或垭口溢洪道的位置应选择有利的地形和地质布置条件布置在岸边或垭口, ,并宜闭免并宜闭免 开挖而形成的高边坡开挖而形成的高边坡 2.2.溢洪道进出口的布置应使水流顺畅溢洪道进出口的布置应使水流顺畅, ,溢洪道轴线宜取直线溢洪道轴线宜取直线 本设计采用的坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，因此泄水建筑物不能布置于河床， 根据本工程的地质、地形条件，对正槽溢洪道、侧槽溢洪道及泄水隧洞进行比较 选择。 泄水隧道布置的一般原则是：地质条件好，路线短，水流顺畅，与枢纽其它 建筑物无相互不良影响。洞线宜选择在沿线地质构造简单，岩体完整稳定，岩石 坚硬，上覆岩层厚度大，水文地质条件有利和施工方便的地段。避开围堰破碎地 下位很高或渗水量很大的岩层和可能坍滑的不稳定地带，同时防止洞身离地表太 浅。 本工程坝址区地处华夏系及新华夏系构造复合部位，坝址区断层裂隙发育， - 66 - 岩石破碎，坝层褶皱挠曲常见。坝址区岩石的透水性及相对不透水层埋深经先导 孔压水实验，左岸相对不透水层埋深 1024m，且属中等严重透水层。因此要 避开透水层布置泄水隧洞工程量很大，故不宜采用。 正槽溢洪道：以宽顶堰或各种实用堰为溢流控制的河岸溢洪道，蓄水时控制 堰（设闸门或不设闸门）与拦河坝一起组成挡水前缘，泄洪时堰顶高程以上的水 可自堰顶溢流而下，并经一条顺过堰流向的陡坡泄槽泄往下游河道。水力学上的 特点是：泄流能力完全由堰的型式、尺寸以及堰顶水头决定，过堰流量稳定于某 一值后，泄槽各断面流量也随之都达到同一值，故水流平顺稳定，运用安全可靠。 结构简单，施工方便，因而为大中小型工程广泛采用，尤其是拦河坝为石土坝的 水库。但应注意，在高水头、大流量以及不利的地形、地质条件下，溢洪道的兴 建要解决高速水流所引起的一系列水力学和结构问题。从地形条件说，溢洪道应 位于路线短和土石方开挖量少的地段；从地质条件说，溢洪道应力争位于较坚硬 的岩基上。 侧槽溢洪道：当拦河坝难以本身溢流，且两岸陡峭，布置正槽溢洪道将导致 巨大开挖量时，侧槽溢洪道可能成为经济合理的泄洪建筑物。与正槽溢洪道相比， 侧槽溢洪道的前缘可少受地形限制，而向上游库岸延伸，由增加溢流前缘长度而 引起的开挖量增加减少，从而可以较长的溢流前缘换取较低的调洪水位，或者换 取较高的堰顶高程。当无闸门控制时后者突然增加了兴利库容，对中小型工程尤 有利。侧槽溢洪道的水流现象相对复杂。泄洪时沿溢流前缘全长同时进水，进槽 水的水流并须立即弯近 90，顺槽轴线流向下游，对不同的侧槽横断面，其所通 过的流量不同。在侧槽范围内水流是沿程变量的非均匀流。侧槽的水流现象复杂， 并不仅表现在流量的沿程变化上，水流自侧槽堰跌入侧槽之后，在惯性作用下冲 向侧堰对岸壁，并向上翻腾，然后在重力作用下转弯向下游流去。这样在槽中就 形成一个横轴螺旋流。 本工程坝址区地处华夏系及新华夏系构造复合部位，出露的地层古老，经历 了多次构造运动，坝址区断层裂隙发育，岩石破碎，岩层褶皱和挠曲常见。若采 用侧槽溢洪道，考虑侧槽内流态复杂，则侧槽及泄水段的衬砌工程含量很大；同 时考虑到堆石坝溢洪道可紧靠坝体布置这一优点，故采用正槽溢洪道，布置在左 岸。 可知：泄水建筑物采用正槽溢洪道，其堰顶高程 273.0m，溢流孔净宽 10m， 闸门的宽为 10m，高为 6m，平板闸门。 6.9.2 溢洪道的组成部分和总体布置 典型的正槽溢洪道，从上游到下游依次由引水渠、控制堰、泄水槽、消能 设施和尾水渠等部分组成。但并不是每座溢洪道都有这些组成部分，本工程控制 - 67 - 堰直接面临水库，因此引水渠可只设计近堰的喇叭口段，并可以减少水头损失； 经过消能后的水流可与下游原河道衔接，则也无需尾水渠。 6.9.2.1 引水渠设计 根据根据SL253-2000的相关规定的相关规定: : 进水渠的布置遵循原则进水渠的布置遵循原则: : 1.1. 选择有利的地形选择有利的地形, ,地质条件地质条件. . 2.2. 在选择轴线方向时在选择轴线方向时, ,应使进水顺畅应使进水顺畅 3.3. 进水渠较长时进水渠较长时, ,宜在控制段之前设置渐变段宜在控制段之前设置渐变段, ,其长度视流速等条件确定其长度视流速等条件确定, ,不宜不宜 小于小于 2 2 倍的堰前水深倍的堰前水深.(.(在设计中堰前水深在设计中堰前水深 5m,5m,渐变段长度设置为渐变段长度设置为 10m,10m,符合符合 规范要求规范要求) ) 4.4. 进水渠底宽顺水流方向收缩时进水渠首进水渠底宽顺水流方向收缩时进水渠首, ,末端底宽之比在末端底宽之比在 1.5-31.5-3 之间之间( (在设在设 计中首末底宽之比为计中首末底宽之比为 1.5,1.5, 符合规范要求符合规范要求) ) 5.5. 渠内限制流速在渠内限制流速在 1.51.53.0m/s3.0m/s 设计工况下，下泄流量为 207.5，渠内限制流速在 1.53.0m/s.取 v=2m/s, 故断面面积.,故渠底高程=277.53-75.103 2 5 . 207 V Q A375.10 10 A 10.375=267.155m 引水渠近堰一段过水断面应呈自堰两边边墩起向上游逐渐加宽的喇叭口型，这 一渐变段借助两边修导墙和渠底衬砌 导墙长度取堰顶水头的 56 倍，即 2530m.墙顶可与最高洪水位相平，取 =278.98m 本设计因实用堰直通水库，引水渠较短，故堰前实有水深损失可忽略不计，同 时导墙转弯半径不小于 46 倍渠底宽度 6.9.2.2 .控制堰的结构设计 6.9.2.2.1 闸室布置与构造 1.1.闸墩闸墩 门槽尺寸：门槽尺寸：工作闸门槽一般不小于 0.3m,取 0.4m;宽 0.51.0m,取 0.64m;检修 门槽深一般 0.150.25,取 0.2m;门槽处最小厚度不宜小于 0.5m,故闸墩最小厚 度 0.4+0.4+0.5=1.3m,取 1.5m;两道闸门间净距不宜小于 1.5m,取 2m 闸墩顶高程确定闸墩顶高程确定 根据根据SL253-2000的相关规定的相关规定: : 控制段的闸墩控制段的闸墩, ,胸墙或岸墙的顶部高程胸墙或岸墙的顶部高程, ,在宣泄校核洪水时在宣泄校核洪水时, ,不应低于校核洪水不应低于校核洪水 位加安全超高值位加安全超高值; ;挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加波浪的计算高度挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加波浪的计算高度 和安全超高值和安全超高值. . 表表 7-17-1 - 68 - (1)正常蓄水位 :正常蓄水位；：浪高；：安全超高 123 hhhh 1 h 2 h 3 h 本水闸级别为 3 级，故=0.4m =0.4m =276m 3 h 2 h m h 1 h h=276+0.4+0.4=276.8m (2)设计洪水位 1 . 27923 . 2 4 . 07 . 053.277h (3) 校核洪水位 2 .28024 . 0 97 . 2 5 . 098.278h 综上所述，闸墩顶高程为 280.2m.闸墩长度取 6.5m 2.2.工作桥工作桥 采用固定启闭设备，桥的高度为门高的两倍加桥的高度为门高的两倍加 1m1m 富余高度富余高度，故桥面高程为 273+6 2+1=286m 3 3 闸门设计闸门设计 闸门顶高程应高于正常蓄水位 276m, 276-273=3m, 取门高 6m，闸门宽度 =10+0.2 2=10.4 6.9.2.2.26.9.2.2.2 控制堰的堰型控制堰的堰型 常用的溢洪控制堰有宽顶堰和各种非真空剖面实用堰两大类。宽顶堰流量系 数比实用堰小，故对于同一库水位要求同一溢流量时，如堰顶高程相同，则宽顶 堰溢流前缘要长些；反之，如用同样长的溢流前缘，则宽顶堰堰顶高程要低些， 其上如设闸门则门高也要大些。这些都可能导致工程量和造价加大。 宽顶堰在溢流性能方面的优点是流量系数变化小，不易受下游水位抬高影响 而呈淹没出流状态。 实用堰施工较宽顶堰复杂些，而且为建成实用断面形态，堰体本身工程量也 可能大些。另外，如果在土基上则由于存在承载力不足或不均匀沉陷等问题，采 用实用堰就有困难，或在相当程度上需加大底宽。 根据本工程的地质条件，宜采用非真空实用堰，采用 WES 标准剖面堰。 实用堰的尺寸如图所示： 水闸级别水闸级别运用情况运用情况 1 12 23 3 4 4，5 5 正常蓄水位正常蓄水位 0.70.70.50.50.40.40.30.3 挡水时挡水时 最高挡水位最高挡水位 0.50.50.40.40.30.30.20.2 设计洪水位设计洪水位 1.51.51.01.00.70.70.50.5 泄水时泄水时 校核洪水位校核洪水位 1.01.00.70.70.50.50.40.4 - 69 - 代代代代 图 7-1 堰面曲线 本设计选取 WESI 型实用堰，设计定型水头 Hd 一般取孔口中心至交合水位的 75%95%，即（75%95%） （277.53-273）=3.754.75m.取 Hd=5m 上游面坡度取为 0 k=2 n=1.85 1 0.52.5 d RHm a=0.175=0.875m d H R3=0.04Hd=0.2m 2 0.21 d RHm 0.2821.41 d bHm 1.85 7.86xy 6.9.3 泄槽设计 泄槽是紧接溢流堰下的一条泄水渠，用以把过堰水流送往下游。为使槽内水泄槽是紧接溢流堰下的一条泄水渠，用以把过堰水流送往下游。为使槽内水 流呈急流状态，不影响溢流堰的泄流能力，槽底纵坡常取大于临界坡的陡坡，故流呈急流状态，不影响溢流堰的泄流能力，槽底纵坡常取大于临界坡的陡坡，故 又称陡槽。在水头较高的情况下，泄槽内将是高速水流。这时为正确设计泄槽，又称陡槽。在水头较高的情况下，泄槽内将是高速水流。这时为正确设计泄槽， 高速水流所导致的掺气、冲击波和空蚀等问题应予足够注意，并在工程上采取相高速水流所导致的掺气、冲击波和空蚀等问题应予足够注意，并在工程上采取相 应措施，如加固泄槽边墙以确保溢洪道的安全。应措施，如加固泄槽边墙以确保溢洪道的安全。 6.9.3.1 泄槽的纵剖面布置 泄槽的纵剖面通常应尽量适应地形、地质条件，以减少开挖和衬砌工程量， 并注意有较好的水流条件。 泄槽纵坡常为陡坡，使沿槽水流全为急流，避免发生水跃。但是具体纵坡 值视当地条件仍可在很大范内变化。一般说来，地基较差者纵坡应较缓，常用纵 坡值为（115）%，坚强的岩基，纵坡可以很陡，实践中有陡达 1：1 者。 泄槽泄流时的水面线可用水力学上明渠变速流的有关公式及方法进行计算， - 70 - 以求得各种流量（特别是设计流量）情况下各典型断面的流速和水深。当溢洪道 的控制堰为实用堰时，计算泄槽水面线的起始水深一般取为堰后收缩断面水深。 6.9.3.2 泄槽的平面布置 根据不同工程条件，沿水流方向泄槽的平面布置可能有多种型式，有直线 等宽布置、收缩式、扩散式，有时还可能设置弯段。 通常就水流条件而言，泄槽应优先选用等宽直线布置，使流态平顺，避免 冲击波产生。这是应用最多的布置方式，缺点是工程量较大。考虑到泄槽上常为 陡坡加速流，水深沿程减小，为节省工程量，常采用收缩式泄槽，使水深大致不 变。但缺点是出口单宽流量加大，不利于下游消能防冲，因而应用也不多。在软 基上修建溢洪道时，为减少出口单宽流量，减轻下游冲刷，可以采用扩散式泄槽， 当泄槽长度较大，兼用收缩、等宽和扩散段的泄槽也是常见的。 本工程选用型式简单的等宽直线式泄槽。本工程选用型式简单的等宽直线式泄槽。 6.9.3.3 边墙设计： 图图 7-2 边墙设计（边墙设计（mm） 6.9.3.3.16.9.3.3.1 边墙抗滑稳定分析边墙抗滑稳定分析 泄槽上游段，山体比墙顶高程要高，稳定自然满足；在鼻坎偏上处，靠近坝的 边墙不受土压力作用，靠近山体的边墙仍受土压力作用。根据规范，近坝边墙 设置结构缝，与底板分开 完建时完建时 0 1 2 填土的有效内摩擦角（38. 58+37. 72）=38. 15 因静止土压力较大，故采用静止土压力. 00 K1 sin1 sin38.150.382 2.12.05 9.8120.36KN 2 土的重度 - 71 - 单位长度方向静止土压力 22 0101 11 E0.382 20.36 2.524.3 22 KZKN 22 0202 11 0.382 20.36 0.50.97 22 EKZKN G24 (0.5 120.5 2 2)192VKN 自重 0.5 192 4.11.05 24.30.97 cc fW KK P 泄校核洪水位泄校核洪水位 对近坝导墙分析 334.5 0.891.31 225 hm 水 22 1 11 P9.81 1.318.9 22 hKN 水水 静水压力 1 G24 (0.5 1 0.5 2)36KN 自重 1 1 U6.3 2 hKN 水 扬压力 0202 E0.97EKN土压力 0.5 (366.3) 3.121.0 8.90.97 cc fW KK P 综上所述，边墙抗滑稳定满足要求综上所述，边墙抗滑稳定满足要求 6.9.3.3.26.9.3.3.2 基底应力分析基底应力分析 完建时完建时 对底板中心求弯矩 逆时针 1011 11 24.32.520.25 33 MEhKN MAA 顺时针 2022 11 0.970.50.2 33 MEhKN MAA max 22 6 1926 (20.250.2) 16.8 1212 M G kpa BLBL min 22 6 1926 (20.250.2) 15.2 1212 M G kpa BLBL 均远远小于地基承载力（大于均远远小于地基承载力（大于 25MP25MP） 满足规范要求满足规范要求 20.251 e0.1123 1924 M mm G 偏心距 泄校核洪水时泄校核洪水时 对近坝导墙分析 水平水压力 P1 对底边中点求弯矩 - 72 - 11 1 P (0.5)8.237KN 3 MhA 水 1 （1. +0. 5）=7.M 逆时针 3 1 max 2 11 6 366 8.64 87.8 11 M G KP BLBL 1 min 2 11 6 366 8.64 15.8 11 M G KP BLBL 虽然出现拉应力，但虽然出现拉应力，但SL253-2000的相关规定的相关规定: : 水面线应根据能量方程，用分段求和法计算水面线应根据能量方程，用分段求和法计算 - 73 - 22 221 1 21 1 2 ()() 22 VV hh gg l iJ 2 2 V J C R 分段长度分段长度 m;m; , ,分段始末断面水深分段始末断面水深 m;m; ，分段始末断面平均流速分段始末断面平均流速 1 2 l 1 h 2 h 1 V 2 V m/s;m/s;, ,流速不均匀系数，取流速不均匀系数，取 1.051.05 1 2 做如下计算：做如下计算： 断面 hAXR R(1/ 6) Cvav2/(2*9.81) 12.2622.614.521.561.08107.6513.169.27 22.22214.41.531.07107.3213.529.79 32.1421.414.281.501.07106.9713.9010.34 42.0820.814.161.471.07106.6214.3010.95 52.0220.214.041.441.06106.2514.7311.61 61.9619.613.921.411.06105.8715.1812.33 71.91913.81.381.05105.4715.6613.12 81.8418.413.681.351.05105.0616.1713.99 91.7817.813.561.311.05104.6416.7114.95 101.7217.213.441.281.04104.2017.3016.01 111.6616.613.321.251.04103.7417.9217.19 121.61613.21.211.03103.2618.5918.50 131.5415.413.081.181.03102.7619.3219.97 141.4814.812.961.141.02102.2420.1021.62 151.4214.212.841.111.02101.6920.9523.49 161.3613.612.721.071.01101.1221.8725.61 171.31312.61.031.01100.5222.8828.03 181.2412.412.480.991.0099.8923.9930.80 191.1811.812.360.950.9999.2325.2134.02 201.0310.312.060.850.9797.4128.8844.65 EsEsv_R_C_J_i-J_Sis 11.53 11.990.4513.341.54107.490.010.281.621.62 12.480.5013.711.51107.150.010.281.783.40 13.030.5514.101.48106.800.010.281.965.35 13.630.6014.521.45106.430.010.282.167.52 14.290.6614.951.42106.060.010.282.409.92 15.020.7315.421.39105.670.020.272.6612.58 15.830.8115.911.36105.270.020.272.9615.54 16.730.9016.441.33104.850.020.273.3118.85 - 74 - 17.731.0017.001.30104.420.020.273.7122.57 18.851.1217.611.26103.970.020.274.1826.75 20.101.2518.261.23103.500.030.264.7431.49 21.511.4118.961.19103.010.030.265.3936.87 23.101.5919.711.16102.500.030.266.1743.04 24.911.8120.531.12101.960.040.257.1150.15 26.972.0621.411.09101.410.040.258.2758.42 29.332.3622.381.05100.820.050.249.7068.12 32.042.7223.441.01100.210.050.2411.5279.64 35.203.1524.600.9799.560.060.2313.8793.51 45.6810.4827.050.9098.320.080.2150.79144.30 故泄槽末端 h1.03m 6.9.5 出口消能段设计 6.9.5.1 消能段型式选择 溢洪道泄槽末端要采取适当的消能措施，泄流所具有的冲刷河床的大量机械 动能被消杀后方能与下游河流衔接。溢洪道常用的消能方式为鼻坎挑流消能和消 力池底流消能。 1） 挑流消能 一般当水头较大，有足够的挑射距离，地基为较坚固岩石， 泄槽末端又远离拦河坝情况下，挑流消能往往具有经济上的明显优越性，开挖及 衬砌工程量均可望较省，故应用很广。挑流消能具有结构简单、工程投资省、检 修施工方便等优点。 2）底流消能 当溢洪道出口地基较差（特别是土基） ，或水头不足以形成 较远的安全距离，或溢洪道靠近拦河坝（特别是土石坝） ，挑流冲刷坑发展将危 及坝脚或溢洪道本身的安全时，宜将泄槽延伸较远，并以消力池实现底流水跃消 能。底流消能运行可靠，下游流态也比较平稳，对通航和发电尾水影响较小，但 土石方开挖量和混凝土浇筑量一般都较大，故当技术上有可能采用挑流消能时， 底流消能方案在经济对比方面往往不利。故采用挑流消能。 常用的挑流鼻坎型式有连续式、矩形齿槽式、梯形扩散差动式、歪扭式。 其中连续式形态简单，水流顺畅，挑距较远，应用最多，但落点单宽流量较大， 冲刷能力较大；矩形齿槽式和梯形差动式鼻坎出流分散，空中掺气效果较好，但 高流速条件下要