毕业设计（论文）-水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计.doc

- 1 - 摘 要 本次设计主要是为了开发利用 B 江流域的水利资源，建设一个以发电为主， 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 53.0 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 275.5m，主坝长 236.5 米左右，上游边坡 1：1.5,下游边坡 1：1.4。 本次设计主要内容为：经洪水调节确定坝顶高程；坝型的比选；第一主要建 筑物的设计；施工组织设计。并进行了导流隧洞投标文件的编写，其中重点对本 次设计专题施工组织设计了设计及编写。 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 中参考已建工程的导流隧洞，对导流隧洞的施工组织进行了设计，确保按期完成 导流隧洞标段工程。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 水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计 - 2 - Abstract The purpose of this design is to develop the water resources of B Jiang Basin,constructing a power-based, taking into account irrigation, water supply, flood protection and aquaculture Etc. of comprehensive utilization efficiency, such as the development of inter-basin water conservancy and hydropower project. After clearing the purpose of the construction , having the basis and conditions of the construction the project is designed as follows:B Jiang Project is a composite geomembrane impermeable rock-fill dam height of 53.0m,installed 6400kW,the design head of power station is 174m, the firm capacity is 1461kW,with two engine unit of 3200Kw,the normal water level is 275.5m,the length of the main dan is about 236.5m,the upstream slope is1.5 and downstream slope is 1:4. The primary coverage of the design is: ascertain the crest elevation;Pa-selection; the first major building design; construction organization design. And composed the tender documents of the diversion tunnel, and focus on the design special topicthe diversion tunnel construction organization. Impermeable composite geomembrane rockfill dam is a new type of dam, the impermeable materialcomposite geomembranethe design, construction, quality control is the dam of such key technology in the design of Chapter VI of the third statement Festival are explained in more detail. The diversion tunnel construction project have the characteristics of small construction work on the section, tight time limit, so its construction technology is the key, in the design have the specification of a detailed explanation. The design is refer to the general CFRD and some of geomembrane rockfill dam which has been build . Pay attention to the detail design of the independent sub-item ,at the same time, considering the unity of the overall project.In the design of the topic , referencing the diversion tunnel that had build, the construction of diversion tunnel design organizations is to ensure that the scheduled completion of diversion tunnel project tenders. In the design process which is full use of the knowledge, extensive reference to the dam design, construction and other related books, and design within the provisions regulating, the design reflects the scientific and standardized. Key words: composite geomembrane rockfill dam anti-seepage the diversion tunnel construction organization. - 3 - 目 录 ABSTRACT- 2 - 第一章 综合说明- 8 - 1.1 工程特性表.- 8 - 1.2 建设目的和依据.- 11 - 1.3 建设的条件.- 11 - 1.4 建设的规模及综合利用效益.- 11 - 1.4.1 建设规模.- 11 - 1.4.2 综合利用效益.- 11 - 第二章 自然地理条件- 12 - 2.1 地形条件.- 12 - 2.2 水文特性.- 12 - 2.3 工程地质条件.- 12 - 2.3.1 库区工程地质.- 12 - 2.3.2 坝址工程地质.- 13 - 2.3.3 引水发电隧洞工程地质条件.- 15 - 2.4 气象、地震及其他.- 16 - 2.4.1 气象、地震.- 16 - 2.4.2 天然建筑材料.- 16 - 第三章 设计条件和设计依据 .- 17 - 3.1 设计任务.- 17 - 3.2 设计依据.- 17 - 第四章 洪水调节计算- 18 - 4.1 洪水调洪演算.- 18 - 4.1.1 洪水调洪演算原理.- 18 - 4.1.2 洪水调洪演算方法.- 19 - 4.2 洪水标准分析.- 19 - 4.3 洪水建筑物的型式选择.- 19 - 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.- 20 - 4.4.1 调洪演算过程.- 20 - 4.4.2 洪水过程线的模拟.- 21 - 4.4.3 计算公式.- 21 - 4.4.4 计算结果.- 21 - 4.4.5 方案选择.- 22 - 4.4.6 坝顶高程的确定.- 22 - 第五章 主要建筑物型式选择及枢纽布置 .- 25 - 5.1 枢纽等别及组成建筑物级别.- 25 - 5.2 坝型选择.- 25 - 水利枢纽复合土工膜防渗面板堆石坝设计 - 4 - 5.2.1 定性分析.- 25 - 5.2.2 定量分析.- 29 - 5.3 泄水建筑物型式选择.- 29 - 5.4 水电站建筑物.- 30 - 5.5 枢纽方案的综合比较.- 30 - 5.5.1 挡水建筑物复合土工膜防渗堆石坝.- 30 - 5.5.2 泄水建筑物正槽溢洪道.- 30 - 5.5.3 水电站建筑物.- 30 - 第六章 第一主要建筑物设计 .- 30 - 6.1 大坝轮廓尺寸及防浪墙设计.- 30 - 6.1.1 L 型挡墙顶高程及坝顶高程、宽度.- 30 - 6.1.2 坝体分区.- 30 - 6.1.3 L 型挡墙设计.- 30 - 6.1.4 坝坡与马道.- 30 - 6.2 堆石料设计.- 30 - 6.2.1 堆石料基本特性参数.- 30 - 6.2.2 主、次堆石料设计.- 30 - 6.2.3 垫层、过渡层设计.- 30 - 6.2.4 堆石体设计技术参数表.- 30 - 6.2.5 堆石体填筑技术参数表.- 30 - 6.3 复合土工膜设计.- 30 - 6.3.1复合土工膜的选型和分区.- 30 - 6.3.2 土工膜强度校核.- 30 - 6.4 大坝稳定分析.- 30 - 6.4.1 计算原理及方法.- 30 - 6.4.2 坝坡稳定分析.- 30 - 6.4.3 坝坡面复合土工膜的稳定分析.- 30 - 6.5 副坝设计.- 30 - 6.5.1 副坝及主坝的连接及副坝型式选择.- 30 - 6.6 细部构造设计及地基处理.- 30 - 6.6.1 坝顶构造.- 30 - 6.6.2 护坡设计.- 30 - 6.6.3 分缝及止水.- 30 - 6.6.4 坝基处理.- 30 - 6.7 趾板设计.- 30 - 6.7.1 趾板的作用.- 30 - 6.7.2 趾板最大剖面设计.- 30 - 6.8 坝体沉降估算.- 30 - 6.9 工程量计算.- 30 - 6.9.1 工程量计算的依据及项目划分.- 30 - 6.9.2 主坝工程量计算.- 30 - 6.9.3 副坝工程量计算.- 30 - 第七章 施工组织设计(专题) .- 30 - 7.1 基本资料分析.- 30 - - 5 - 7.1.1 工程概况.- 30 - 7.1.2 施工条件.- 30 - 7.1.3 有效工日分析.- 30 - 7.2 施工导流.- 30 - 7.2.1 导流标准.- 30 - 7.2.2 施工导流方案及大坝施工分期.- 30 - 7.2.3 导流建筑物规划布置.- 30 - 7.3 主体工程施工.- 30 - 7.3.1 堆石体施工.- 30 - 7.3.2 堆石体施工.- 30 - 7.3.3 导流隧洞施工.- 30 - 7.4 施工交通运输道路布置.- 30 - 7.5.1 质量目标.- 30 - 7.5.2 质量保证体系.- 30 - 7.5.3 施工质量控制措施.- 30 - 7.5.4 质量技术措施.- 30 - 7.6 施工安全保证措施.- 30 - 7.6.1 总则.- 30 - 7.6.2 安全目标.- 30 - 7.6.3 安全保障体系.- 30 - 7.6.4 安全管理措施.- 30 - 7.6.5 生产安全措施.- 30 - 7.6.6 生活区安全管理.- 30 - 7.7.1 环境保护方案与措施.- 30 - 参考文献- 30 - - 6 - - 7 - - 8 - 第一章 综合说明 1.1 工程特性表 序号及名称单 位数 量 一、水库 流域面积 km233 正常高水位 m275.5 死水位 m248.5 汛前限制水位 m275 设计洪水位 m277.3 校核 洪水位 m279.2 设计泄洪流量 m3/s188.5 校核泄洪流量 m3/s300 总库容万 m3 2267 死库容万 m3 200 兴利库容万 m3 1879 有效库容万 m3 2055 二、大坝 坝型 复合土工膜防渗堆 石坝 坝顶高程 m280 防浪墙顶高程 m281.2 坝顶宽度 m6 最大坝高 m53 上游坝坡 11.5 下游坝坡 11.4 主坝坝轴线长 m208 副坝型式 重力式挡墙 副坝坝轴线长 m80.5 - 9 - 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 R m2.4 导流洞长度 m400 三、溢洪道 溢流前缘净宽 m10 堰顶高程 m272 设计流量 m3/s188.5 校核流量 m3/s300 闸门型式 平板 闸门尺寸（宽高） m2106 四、厂房系统 1动能指标 最大净水头 m174 额定水头 m174 最小水头 m143 引用流量 m3/s5 额定出力 kW6400 保证出力 kW1461 2厂房 厂房型式 地面式 厂房面积 m231.515.7 主厂房宽度 m10.8 机组台数 2 机组安装高程 m103 水轮机型号 HL110-WJ-76 - 10 - 发电机型号 SFW-J3000-6/1480 开关站面积 m211.527.25 五、引水系统 进水口型式 塔式 进水口高程 m244.7 压力钢管直径 m1.2 管壁厚度 mm10 有压隧洞洞径 m1.8 衬砌厚度 cm50 钢衬厚度 mm4 调压井最高涌浪水位 m280 调压井最低涌浪水位 m226.32 五、工程量 1主坝 基础开挖量 m388419 堆石料填筑量 m3477257 混凝土方量(L 型挡墙) m3780.675 混凝土方量（趾板） m3533.71 混凝土方量（现浇混凝 土保护层） m31545 2副坝 基础开挖量 m31865.8 - 11 - 1.2 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 建设资金基本到位，施工准备工作已经就绪。 1.4 建设的规模及综合利用效益 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 2267 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 275.5m，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。 1.4.2.31.4.2.3 供水供水 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 255m3/s。 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。 - 12 - 第二章 自然地理条件 2.1 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 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 275.5m，对应库容 V正=1879.0 万 m。 死水位 248.5m，对应 V死=185.0 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 (m/s) 06.028.966.77121.97196.05281.78 - 13 - 2.3 工程地质条件 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