岸边溢洪道施工设计

岸边溢洪道一、溢洪道是水利枢纽中的一项主要建筑物,它泄洪起着保护大坝安全的重要作用。设河岸溢洪道的原因：1）土坝本身不能泄水2）河谷狭窄，厂坝争位3）坝身泄水能力不足,另设泄洪道（如支墩坝等轻型坝）

溢洪道通常是开敞的，其宣泄能力与堰上水头的3/2次方成正比，故超泄能力大；其次，闸门承重水头压力较小，操作方便，工作安全可靠。二、河岸溢洪道的型式及其位置的选择（一）型式

（1）正槽式 （2）侧槽式 （3）竖井式 （4）虹吸式（二）位置的选择 应全面考虑地形、地质、枢纽布置、施工、运行条件，通过几个方案的技术经济比较来确定。1、地形：利用枢纽附近合适的马鞍形垭口，如无垭口可利用中缓的岸坡；在坡陡情况下，选用侧槽式。2、地质：力争布置在较坚固稳定的岩基上，如土基应布置在挖方上，还须进行地基处理，如岩基有断层，破碎带等应摸清情况，采取合理的加固措施，如风化层太厚或挖方过多会引起山坡坍塌，可考虑采用隧洞泄洪。3、枢纽布置：溢洪道进口应位于水流顺畅处，且与土石坝应存有相当的距离；如太近，则须加设导墙（或加强临近坝坡的护坡），溢流堰前加引水渠应较短，以减少水头损失，提高泄水能力。

下游出口，应与土石坝的坝脚及其它建筑物保持一定的距离，太近则须增设合适的防护建筑物。

图例4、施工条件：开挖方量是较大的，对出渣路线及堆料场都要合适地布置，有可能利用开挖的土石方量来填筑土石坝，避免各建筑物施工相互干扰。第二节正槽溢洪道正槽式溢洪道通常以下五部分组成，即进水段、控制段、泄槽、消能段和尾水渠。溢流堰轴线和泄槽轴线正交。优点：正向进水，结构简单，水流条件较好，泄洪能力大，工作安全可靠，施工管理维修方便，因而得到广泛采用。缺点：当两岸地势高，且岸坡较陡时，开挖方量往往很大图7-1

正槽溢洪道布置图

一、引水渠作用：使水流平顺地由水库进入控制段。当控制段的位置紧靠水库时，进水段只是一个喇叭口；当控制段的位置不能紧靠水库时，则需要在控制段前开挖引水渠。对引水渠的要求：水流平顺,水头损失小,增加泄水能力,减少工程量。图7-2

溢洪道的整体布置

单位：m在布置和设计中应注意的几个问题：1、引水渠在平面布置上尽量是直线(水流平顺，可防止旋涡和横向水流）如受地形、地质等条件限制，引水渠必须较弯，其转弯半径不得小于4—6倍渠底宽，并力求在控制段前有一直线段。2、引水渠的过水断面一定要大于控制段的过水断面。3、引水渠断面常采用梯形断面，边坡视土壤和岩石的性质而定（岩基接近矩形）。图例4、引水渠不宜过长，当受地形、地质条件限制时,必须布置较强的引水渠，在泄流时,

应考虑该段水头损失的影响。(工程措施:

降低糙率)5、当控制段的溢流堰为实用堰时，渠底应低于堰顶，其值不小于0.5倍堰上水头稳定和具有较大的流量系数。6、引水渠的纵坡一般采用平坡（I＝0）或具有不大的逆坡。二.控制段（溢流堰段）作用：控制溢洪道的过水能力。（一）溢流堰的形式按其断面形式与尺寸分：宽顶堰、实用堰、坚壁堰按其在平面布置形状分:直线、折线、曲线、环形按堰轴线与来水方向相对关系分：正交堰、斜堰、侧堰体形设计要求：尽量增大流量系数，径流时不产生空穴水流或诱发危险振动的负压。常用的堰形：宽顶堰、实用堰（1）宽顶堰 优点:结构简单，施工方便，堰矮、自重小、对承载力较差的土基适应力强。（2）实用堰特点：流量系数比宽顶堰大,在相同泄流量条件下，需要的泄流前缘较短,但施工复杂。适用：1）岸坡较陡的大中型工程常采用，以减少工程量。

2）地面高程低于设计堰顶高程的溢洪道，也常采用。三、泄槽 泄槽的水利特征：底坡陡，故为急流。由于流速高，故会产生明渠中高速水流的问题：冲击波、水流掺气、空蚀、压力脉动，应采取相应的措施（一）、泄槽的平面布置及纵、横剖面1.

平面布置1）为了使水流平顺，减少冲击波的发生，沿水流平面宜尽量采用直线、等宽、对称布置。2）泄槽长度大，受地质、地形条件限制，不能完全做成直线，需要转弯，转弯半径大于等于10b（b：陡槽直线段的平均宽度）。3）为了减小泄槽末端的单宽流量，以利于消能防冲，有时在泄槽末端设扩散段。图7-6

泄槽的平面布置2、纵断面1）泄槽水流流速高，一般设在挖方上2）最好使用单一的陡坡（大于临界坡） 为适应地形、地质条件，减少开挖量，可以采用变坡，使坡度变化不宜太多，实践表明：在变坡处（特别是由陡变缓处）容易遭到动水压力的破坏，变坡处应做水流衔接设计。图7-三5泄槽三变坡三处的三竖曲三线3、横三剖面泄槽三的横三剖面三形状三与地三质条三件紧三密相三关岩三基上三多做三成矩三形或三接近三矩形三的断三面，三但在三节理三发育三和破三碎带三的岩三基或三土基三上，三有时三也作三成梯三形。（二三）收三缩段三、扩三散段三和弯三曲段三设计危害三：冲三击波三的波三动范三围可三能延三伸很三远，三使水三流沿三横剖三面分三布不三均匀三，从三而增三加边三墙高三度，三并给三泄槽三工作三及出三口消三能带三来不三利的三影响三。1、收三缩段三设计合理三的收三缩段三应当三使引三起的三冲击三波的三高度三最小三，对三收缩三段以三下泄三槽中三的水三流扰三动最三小。收缩三区的三设计三主要三是确三定：（1）收三缩区三的长三度（2）侧三压的三偏角θ（1）收三缩区三的长三度：（2）侧三压偏三角：2．扩三散区三设计目的三：减三小出三口单三宽流三量，三便于三消能三至三今尚三无成三熟理三论可三供应三用。三下列三经验三仅供三参考三。初步三设计三，根据三急流三边墙三不发三生分三离的三条件三来确三定扩三散角φ,至今三尚无三成熟三理论三可供三应用三，下三列经三验仅三供参三考。3．弯三曲段通常三采用三圆弧三曲线,弯曲三半径三应大三于10倍槽三宽弯三曲区三。同三时集三中的三急流三受到三边墙三转折三的限三制，三形成三冲击三波。三因此三，弯三曲区三设计三的主三要。问题三在于三：①使三断面三内流三量分三布均三匀；②消三除或三抑制三这种三冲击三波。在CB三D以下三，不三断发三生波三的反三向、三干涉三与传三播θ角的三确定三：已知β、θ，弯三曲取三横断三面内三、外三侧水三深，可估三算：外侧三水深θ取正三值，三内侧三水深θ取负三值。Rc最低最高最低最高最低最高GDCFEBCA4030200bARcF-G剖面C-D剖面Rcbv``β弯曲三区的三水力三设计三方法第一三类：三施加三侧向三力法三：渠三道超三高法弯曲三导流三墙法原理三：采取三的工三程措三施，三向弯三曲区三水流三施加三作用三力，三使它三与水三流所三受的三离心三力相三平衡三，以三达到三消除三干扰三的目三的。第二三类：三干扰三处理三法：三弯曲三线区三法螺旋三线过三渡区斜槛三法原理三：即在三曲线三的起三点和三终点三，引三入与三原来三的干三扰大三小相三等但三相位三相反三，来三消除三原来三扰动三的影三响。一般三设计三急流三弯道三时要三采取三消除三冲击三波的三措施三，下三面只三介绍三渠道三超高三法。渠道三超高三法：在弯三曲区三的横三剖面三上，三将外三侧渠三底抬三高造三成一三个横三向坡三度。原理三：利用三压力三沿横三向坡三度产三生的三分力三与弯三曲区三水体三的离三心力三相平三衡，三使水三流在三横剖三面上三使之三均匀三。改三善流三态，三减小三冲击三波和三保持三弯曲三区水三面的三稳定三性。中心cmv2RcmgφφZ弯道三上的三泄槽（三三）掺三气减三蚀空蚀三破坏三是泥三沙建三筑物三设计三中一三个重三要问三题1、表三面不三平整三度表面三不平三整度三是引三起空三蚀的三基本三原因三，另三一原三因是三高速三水流三在不三平整三区脱三壁形三成低三压区三，表三面不三平整三度产三生原三因：三施工三放样三不准三，混三凝土三浇筑三放样三不准三，混三凝土三浇筑三问题三，泥三沙对三表面三磨损三，应三更深三入研三究空三蚀问三题。空化三：产三生空三穴的三现在三叫空三化。产生三空化三的原三因：①水三流内三部含三有许三许多三多的三尚未三的微三小气泡-气核三（内三因）②负三压存三在（三低于三大气三压）三（外三因）高速三水流—水流三脱壁三，形三成低三压，三带走三气核—在高三压区三破灭三。空蚀三：是空三穴破三灭,对固三体表三面的三破坏三作用三。必须三指出三：有空三穴不三一定三有空三蚀，三只有三空穴三发展三到一三定程三度,并由三于边三界长三时期三的作三用，三使固三体表三面失三去其三应有三的强三度而三遭破三坏。试验三表明三：标准三大气三压下三，V＞15三m/三s就可三能发三生空三蚀，三空蚀三强度三与水三流流三速的5三-7次方三成正三比，三不平三整度三愈大三，引三起初三生空三穴的三流速三愈小三，这三说明三流速三愈高三，对三不平三整度三的要三求愈三严格三。防止三空蚀三对平三整度三的要三求：施工三方面三：①三控制三施工三质量②对三表面三不平三整进三行磨三削处三理设计三方面三：我三国《溢洪三道设三计规三范》规定三：不平三整允三许高三度△三，按三流速三来定三：如：V＝20三-3三0m三/s——△ma三x=三10三mm这个三允许三高度三不能三是高三差突三变，三而是三高低三点之三间磨三削减三一三定的三坡度三，这三个坡三度按三水流三空化三数σ来进三行磨三削，三其要三求见三有关三表。当σ降到三某一三数值三时开三始发三生空三化，三这个三空化三数叫三做初三生空三化数三或叫三做临三界空三化数三用σi表。初生三空化三数的三大小三随边三界条三件面三异，三对于三某种三边界三轮廓三，其三初生三空化三数是三一个三固定三值，三通常三或用三减压三模型三试验三来确三定。三初生三空化三数σi越大三（形三状不三好，三对水三流条三件而三言）三，越三易发三生空三化。σi越小三（体三型好三）越三难发三生。说明三：初生三空化三数越三低越三好，三这样三实际三水流三的空三化数三越低三（即三流速三越高三，局三部压三力越三低),只有三低于σi才会三发生三空化三。在高三速水三流作三用下三的过三水表三面，三应按三不平三整度三精心三施工三，尤三其是三易发三生空三蚀的三变坡三处及三弧起三点、三紧邻三反弧三终点三的下三排水三平段三，发三现不三平整三度不三符合三应进三行磨三削。仅靠三控制三不平三整度三来预三防空三蚀，三在工三程施三工中三困，三表面三积大三突体三多，三混凝三土强三度高三，工三作量三大，三费用三昂贵三，而三且工三艺也三存在三困难三。σ＜0.三2时，三不平三整度三难于三达到三要求三，应三考虑三其它三措施三：如三掺气三减蚀三、抗三空蚀三护面三等。不平整是局部的，不规则的掺气槽是人为的，形状规则无法补气能很好地补气2．掺三气减三蚀掺气三装置三，主三要包三括两三部分三：①借三助于三低挑三坎，三跌坎三或掺三气槽三，在三射流三下难三形成三一个三掺气三空间三。②通三气系三统：三为掺三气空三间补三气。与泄三流表三面的三不平三整度三本质三不同三：掺气三减蚀三的机三制：①掺三气可三使过三水边三界上三的负三压减三小或三消除三，有三利于三制止三空蚀三的发三生。②若三空穴三中含三有一三定数三量的三空气三，破三灭时三破坏三力减三弱。③空三气泡三的存三在，三对空三穴溃三灭时三的破三坏力三有缓三冲气三垫作三用。效果三：试验三表明三：好处三：既不三必作三不平三整度三处理三，也三不需三采用三抗空三蚀护三面，三大大三减少三投资三。②跌坡三：高三度通三常0.三6－2.三75三m③泄槽三较长三可设三多道三掺气三装置三。第一三个掺三气装三置，三设在三空蚀三破坏三危险三区的三开端三。目前三对掺三气装三置保三护的三长度三还没三有明三确的三标准三。设计三：①挑三坎：三高度三通常三，挑三角5-三7°，斜三面坡三度1/三10）（三不宜三过陡三）（四三）泄三槽边三墙高三度的三确定计算三水深三＋掺三气后三增加三的水三深＋三安全三超高三（一三般取三）（五三）泄三槽的三衬砌泄槽三的构三造特三点主三要取三决于三地基三性质三和水三流条三件。1、目三的：为了三保护三地基三不受三冲刷三、岩三石不三受风三化以三及防三止高三速水三流钻三入岩三石缝三隙掀三起三，泄三槽通三常均三做衬三砌。2、对三衬砌三的要三求：1）衬三砌材三料应三能抵三抗冲三刷，三因泄三槽流三速高三；2）衬三砌表三面应三光滑三平整三，以三免引三起负三压和三空蚀；3）衬三砌接三缝处三就作三好止三水，三防止三高速三水流三钻入泄三槽底三板，三将底三板掀三起；4）衬三砌底三板下三应作三好排三水，三以减三小地三下水三形成的三扬压三力；5）在三各种三力作三用下三能保三持稳三定，三平时三溢洪三道不三过水三，故三衬砌三还要三承受三温度三变化三和风三化剥三蚀的三作用三；6）寒三冷地三区,衬砌三材料三要有三一定三的抗三冻要三求。3、作三用在三泄槽三底板三上的三力：底板三自重三、水三流的三拖拽三力、三扬压三力、三水压三力4、构三造：影响三泄槽三衬砌三的因三素很三多，三而且三不易三精确三计算，三因此三衬砌三设计三应根三据地三基、三气蚀三、施三工条件三采取三相应三的构三造措三施。1）岩三基上三的衬三砌采用三：①石三灰浆三砌石三水泥三浆勾三缝，三适用V＜10三m/三s，小型三水库三溢洪三道；②石灰三浆砌三条石三或块三石衬三缝,适用V＜15三m/三s，中三小型三水库三溢洪三道；为了三达到三既提三高衬三砌的三耐冲三能力三又节三省造三价的三目的三，可三采用三底层三砌块三石，三面层三条石三或浇三混凝三土护三面。③混三凝土三衬砌适用三：大中三型工三程。厚度20三-1三0c三m，衬三砌因三纵横三缝分三开，三由于三基岩三的约三束力三较大三，因三而分三缝不三宜太三大，三一般三为10三-1三5m，为三了防三止裂三缝扩三展，三靠近三衬砌三的表三面沿三纵横三向均三需配三置温三度钢三筋，三钢筋三不穿三过温三度收三缩缝三，含三钢率三约0.三1%。接缝三型式三：①横缝三（要三求高三）A、搭三接式B、链三槽式施工三时注三意：接缝三处衬三砌表三面的三平整三，防三止下三游块三面板三高于三上游三块面三板，三接缝三中还三必须三做好三止水②纵三缝（三要求三低）平接三式，三也要三做好三缝中三止水三衬砌三的纵三横缝三下均三均需三作好三排水三，排三水设三施相三互连三通。泄槽三两侧三边槽三：A、岩三石良三好：三采用三调色三板构三造相三同的三形式三，横三缝与三底板三一致三，厚三度≥30三cm，且三用钢三筋锚B、岩三石较三弱：三边墙三做成三重力三式挡三土墙三边墙三北面三应做三好排三水，三并与三底板三排水三相连三边墙三顶部三应设三马道三，便三于交三通在三岩基三上层三注意三将表三面风三化破三碎的三岩石三挖掉三。衬三砌压三力或三向上三脉动三压力三可能三较大三的情三况，三有时三采用三钢筋三锚固三于新三鲜岩三石上三。2）土三基上三的泄三槽衬三砌通常三采用三混凝三土衬三砌，三由于三土基三可能三发生三较大三的沉三降，三而且三不能三采用三锚筋三，所三以衬三砌的三厚度三一般三要比三岩基三上的三要大三，以三满足三稳定三和强三度要三求。衬砌三的横三缝必三须采三用搭三接的三形式三，并三要求三保证三接缝三处的三平整三，有三时还三在下三块上三游做三成齿三墙，三嵌入三地基三，以三防滑三动，三由于三土基三衬混三凝土三板的三约束三力比三岩基三小，三因此三可采三用较三大的三分块三尺寸三，以三增大三衬砌三的整三体性三和稳三定性三。衬砌三需双三向配三筋（三温度三筋）三，各三向含三钢率三约0.三1%；在三土基三上或三很差三的岩三基上三，必三须在三衬砌三底板三之下三设置三层面三排水,以免三底板三承受三渗透三压力三。四、三出口三消能三段及三尾水三渠溢洪三道出三口的三消能三方式三与溢三流重三力坝三基本三相同，三见“重力三坝”一章,随着三高坝三建设三的增三多，挑流三消能三工新三形式三不断三出现三，如三：扭三曲挑三坎斜挑三坎、三窄缝三式挑三坎等三。挑流三消能三：适用三于较三好的三岩基三，泄三槽挑三流冲刷坑三不影三响建三筑物三的安三全。底流三消能三：适用三于地三质较三差情三况。扇形三扩散三挑坎单位三：m溢洪三道挑三流坎三布置三图单位三：m扩散三消力三池挑坎三所受三的荷三载：水流三离心三力、三水重三、扬三压力三、脉三动压三力、三混凝三土自三重等三。为了三保证三坎的三稳定三，常三在挑三坎的三末端三做一三道深三齿墙三，齿三墙深三度应三气氛三冲坑三的形三状、三尺寸三而定三，其三底部三高程三一般三应低三于冲三刷坑三可能三影响三的高三程。还要三考虑三到泄三量很三小时三，水三流挑三射不三远或三者挑三不出三去，三而齿三墙下三跌的三情况三，为三此无三论土三基还三是凹三面岩三基，三一般三都要三设置三混凝三土护三坦以三保护三齿墙三墙脚三。挑坎三的两三侧也三应设三置齿三墙插三入两三岸岩三石，三以保三安全三。为了三防止三挑流三水舌三的下三面形三成真三空，三在边三墙上三设置三通气三孔。为排三除反三弧段三上积三水，三设排三水孔三。第三三节三其三它形三式的三溢流三道一、三侧槽三溢洪三道（一三）侧三槽溢三洪道三的特三点：形式三布置三特点:侧槽三溢洪三道由三溢流三坝、三侧槽三、泄水三道、三出口三消能三等组三成与三正槽三式不三同的只是三侧槽三。三、三其他三型式三的溢三洪道（一三）侧三槽溢三洪道水力三特点三：侧向三进水三、纵三向泄三流（三水流三转90三°弯）三在坝三长范三围内三，侧三槽流三量沿三程递三增（三沿程三流量三变流三量）三水流三自溢三流坝三进入三侧槽三后，三先自三下部三冲向三对面三的槽三壁，三再向三上翻三腾，三产生三旋浪三，同三时在三重力三作用三下逐三步转三向，三通过三泄水三槽，三向下三游宣三泄，三侧槽三水流三形成三一种三不完三全规三则的三顺横三轴螺三旋流三流态三。地质三布置三特点三：适用三于水三头较三高，三岸坡三较陡三，岩三石坚三固而三泄量三较小三的情三况，三一般三不宜三修建三在土三基上三。（二三）侧三槽设三计设计三的主三要任三务：保证三泄洪三安全三，流三态良三好，三施三工方三便。针对三其水三力特三点，三设计三时应三注意三：①泄三流量三沿侧三槽均三匀增三加；②由三于溢三流能三量大三部分三消耗三于水三体间三的旋三流撞三击，三有助三于顺三轴方三向的三流动三。因三此侧三槽中三水流三速度三必须三依靠三水面三有足三够的三坡度三来维三持，三故槽三底应三有一三定的三坡度三；③为了三使流三稳定三均匀三，水三流应三处于三缓流三状态三；④侧三槽中三的水三面高三程要三保证三溢流三坝为三自由三出流三，因三为淹三没出三游不三但使三流量三降低三，影三响溢三流坝三的泄三流能三力，三而且三据试三验可三知，三若淹三没到三程度三后，三侧槽三出口三的流三量分三布极三不均三匀，三易在三泄水三道中三产生三折冲三水流三。在进三行水三力计三算之三前,先选三定侧三槽的三有关三参数三。1、断三面形三式一般三在工三程实三践中三，侧三槽多三做成三窄而三深的三梯形三断面三，其三原因三：①窄三深断三面比三宽浅三断面三节省三开挖三量；②窄三深断三面容三易使三侧向三进流三与槽三内水三流混三合，三水面三平稳三。2、底三宽适应三流量三沿程三不断三增加三的特三点，三底宽三应沿三程逐三渐加三宽。式中三：－三侧槽三起始三断面三底宽三，其三最小三数值三应满三足开三挖设三备和三开挖三工作三的方三便－末三端断三面底三宽，三一般三选用三与泄三槽相三同的三数值3、底三板侧槽三不宜三设计三为急三流，三因而三侧槽三的纵三坡应三较平缓三，一三般采三用。4、槽三末断三面水三深为了三减少三侧槽三的开三挖量三，应三使侧三槽末三断面三水深he尽是三接近三经济三水深三，根三据理三论分三析，三建议采三用he三=（1.三2－1.三5）hk。hk为该三断面三的临三界水三深，三若b0三/b三t的比三值小时，三用大三值，三反之三用小三值。5、起三始断三面淹三没度由于三侧槽三内水三面为三一降三落曲三线，三淹没三的影三响首三先发三生在三侧槽三的起三始断三面。三根据三国内三外一三些试三验资三料分三析表三明，三当起三始断三面附三近溢三流坝三达到三程度三的淹三没，三沿不三致对三整个三溢流三坝的三泄流三量有三较大三的影三响时三，可三以认三为对三整个三溢流三坝来三说是三无淹三没的三。侧槽三起始三断面三的槽三底高三程可三适当三提高三，而三允许三该处三有的三淹没三度。三根据三试验三次数三分析三认为三，一三般侧三槽起三始断三面坝三顶的三临界三淹没三度可三取0.三5左右三。6、控三制断三面在侧三槽下三游或三在调三整段三后设三控制三断面三，以三稳定水三流，三避免三侧槽三内的三波动三，水三流直三接进三入泄槽,保证三泄槽三和消三能设三备有三较好三的水三力条三件构成三：①用三缩窄三槽宽三的收三缩段②用三槽底三的宽三坝来三构成作用三：适当三壅高三的侧三槽末三端水三位，三避免三槽内三的波三动三水流三直接三进入三泄槽三，并三使水三流在三控制三断面三形成三临界三流。(三）三侧槽三的水三力计三算目的三：有赖三于溢三流坝三、侧三槽和三泄水三道三三者之三间的三水面三衔接三关系三，空三出侧三槽的三水面三曲线三和相三应的三槽底三高程三，保三证安三全泄三洪。水面三曲线三的计三算程三序：1、列三出计三算资三料:设计三流量Q,侧坝三长L,坝顶三高程,允许三淹没三水深hs三,侧槽三的边三