水电站建设与导流施工组织设计目录

第一章总述 1第二章基本资料 22.1坝址地形 22.2坝址地质 22.3水文气象 22.4当地材料分布情况 42.5交通运输情况及施工条件 42.6水利水能计算资料 42.7船闸设计资料 5第三章坝型选择与主要建筑物的选择 3.1确定枢纽等别和建筑物的级别 63.2坝型的选择 63.3枢纽主要建筑物的选择 8第四章调洪演算 4.1调洪演算的目的、基本原理及方法 4.2调洪演算方案及成果 第五章枢纽布置 5.1枢纽布置的基本原则 5.2枢纽布置方案比选 5.3枢纽的进一步布置 第六章挡水建筑物设计 6.1挡水建筑物形式的选择 6.2剖面尺寸设计 6.3坝体经济剖面选择 6.4稳定及应力分析（手算） 6.5稳定及应力分析（电算） 第七章泄水建筑物的设计 227.1泄水建筑物形式的选择 227.2溢流坝剖面设计 227.3闸门、闸墩及导墙设计 257.4稳定与应力分析（电算） 28第八章放空建筑物设计 318.1深孔的作用 318.2深孔形式的选择 318.3基本尺寸初拟 318.4深孔体型设计 318.5深孔其他设施设计 34第九章电站坝段设计 369.1电站布置形式的选择 369.2基本尺寸拟订 369.3深式进水口体型设计 379.4坝内钢管的布置 399.5其他设施设计 40第十章通航建筑物设计 4110.1通航建筑物形式的选择 4110.2船闸的选型 4110.3船闸基本尺寸设计 4110.4船闸在枢纽中的布置 42第十一章细部构造设计 43 4311.2坝体分缝及止水 4411.3廊道系统 4511.4坝体排水 4711.5坝体材料分区 47第十二章基础处理 4912.1地基开挖与清理 4912.2固结灌浆 4912.3帷幕灌浆 5012.4坝基排水 51第十三章施工导流设计 5313.1导流方案选择 5313.2导流方案 5413.3导流设计流量确定 5413.4围堰工程 55附录坝址处流量-水位关系 57第一章总述为是山地，河床狭窄，水流湍急；中游大部分为丘陵地流域的面积为7200平方公里，河道两岸为山地丘陵，河道狭窄，水流湍急，能量蕴藏甚第二章基本资料在本坝址地区，河床狭窄，仅一百多米宽，但随着高程之增高两岸便趋于平坦，两岸0.5左右，右岸为0.4左右，在坝址位于河弯的下游，在坝址上游十余公里有开阔地带，表2-1多年月平均流量月份123456789流量608042065060044024095表2-2各种类型的洪峰值频率0.010.020.12.05洪水期洪峰(m3/s)5090560047503630330028002500枯水期洪峰(m3/s)270250208表2-3各月降雨资料月份123456各月平均降雨量5.28.834.032.680.3各月平均降雨日数2.43.73.96.38.18.1月份789各月平均降雨量118.0140.0123.260.128.28.0各月平均降雨日数6.33.38.87.82.2表2-4气温记录及冰冻情况月份123456多年月平均气温4.26.522.125.9最高气温20.028.530.435.2最低气温-7.0-4.7-2.38.0月份789多年月平均气温28.627.722.74.7最高气温38.537.2.6.028.021.1最低气温2.5-2.1-4.8河道常年不结冰，在很冷的情况下，地面有冰冻有部分山区有部分森林，其他地方亦在进行造表2-5流量-水位关系流量(m3/s)2005002000水位(m)141.45143.13144.8146.94流量(m3/s)3000400050005500水位(m)148.68150.41152.1152.96在坝址下游三公里左右没有部分土壤；储量不多，约在52000立方米，k=1×10-3厘（2）陆路：目前已有公路通过本山区，距2施工动力与施工机械应用：施工动力大3劳动力：坝址所在专区，有足够的农业劳拖船拖船拖船拖船第三章坝型选择与主要建筑物的选择根据原水电部1978年颁布的《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准山区、丘陵区正常高水位为178.00m，查“容积-水位关系曲线”图（见蓝图）得相应库容为13.5从而确定工程等别为一等，主要建筑物为1级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4坝轴线的选择应考虑地质条件、地形条件、建筑材料、施工条件、经济效益等因素。拟采用下坝线，该处地址构造条件简单，在岩石上层10～18米深度存在有裂痕和节理，优点：安全可靠，设计及施工简单，对地形和地质太高，适于各种气候条件下的修建，受冻害影响较小；经验缺点：体积大，消耗水泥、石料较多；材料缺点：坝坡较小，工程量较大；坝顶不能过水，需要另加泄水建筑物；施工导流不方优点：对自然条件有广泛的适应性，对地基要求比混凝土坝低，可适应不均匀沉降，抗震性能好，施工不受气候限制；就地取材，可节约水机械化施工，可加速建坝，减小投资；可策划能够手承缺点：堆石坝属于散粒坝体，需修建溢洪道或隧洞进行泄洪，而这些泄洪设施会加大结合该处的地址条件简单而良好，河谷较为宽广，在经济和技术成熟的前提下，优选表3-1重力坝各种坝型比较实体重力坝宽缝重力坝空腹重力坝预应力重力坝优点断面形状简单；浇注容易；工程经验丰富。凝土；散热条件好；宽缝方便检查和观测。凝土；散热条件好；坝体应力条件改善；空腹内进行检测和维修方便体的稳定；改善坝身应力；减少坝体的方量。缺点底部扬压力大；施工散热条件差。施工中模板数量增度加大；生表面裂缝。计难度都较大；需要的钢筋和模板较多。施工复杂；钢筋用量多；缺乏。从中可看出实体重力坝构造简单，施工和设计的难度较小，且有大量的工程事例可供参考，经验丰富。而其他的坝型都有共同的缺点：施工参与比选的泄水方案有三：河岸溢洪道、泄洪隧洞和溢流坝。分别将其特点和适用条表3-2泄水方式比较方式特点适用条件河岸其结构特点是地面开敞式。他具有超大的泄流最好能布置在垭口等有溢洪能力；溢洪道检修方便，运行安全可靠；可充分利利地形处，常和土石坝联合修道用地形，减少开挖量。建。对于本枢纽明显不适合。在山体中开挖的一种水流信道。他作为水利枢纽的或渠首的重要组成部分，在水利枢纽中广泛应用，而且工程规模越来越大。泄水隧洞按进口高低可分表孔和深孔。表孔的进口属于堰流，超泄流能力大，结构简单运行方便可靠。而深孔结构复杂，对闸门的要求高，在设计、施工和运行管理方面都有一些特殊的问题，必须妥善解决。泄水隧洞总的来说开挖量较大，施工工序多、速度慢、难度大、工作量大、场地狭小、运输困难、易发生事故，切工程投资较大。表孔常用于要求泄水量随水位增长而较快增长时，或需要排除表面污物时；深孔适用于要求调节水库水位或水库有放空要求时。他们一般常用在拱坝中，本枢纽不优先采用。坝通过坝身宣泄洪水的泄流建筑物。溢流坝结构上简单，检修方便；水流平顺；便于排除漂浮物，不易堵塞；超泄流潜力大；施工简单方便。但在开始泄流是流量较小，不能适时加大泄流量来降低水位。另外他不能满足排沙防空等要求；所以必须根据需要设置防空、排沙等设施。在重力坝枢纽中一般多用此种泄流方式。在枢纽中设置溢流坝段，可以很好的宣泄很大洪水流量；且较其他泄水方式较经济。由于本枢纽使用的是重力坝，从经济和施工方面考虑，拟采用溢流坝的泄水电站是枢纽的重要组成部分，是工程建成后的重要的经济来源。按电站的建筑物极其坝式厂房：坝式水电站是靠坝来集中水头，最常见的布置方式是水电站厂房位于非溢流坝坝趾处，即坝后式水电站，这种水电常建中、高水头。当河谷较窄而水电站机组较多、布置在溢流坝下游或让溢流水舌挑跃厂房顶泄入房兼做溢洪道宣泄洪水，成为厂房顶溢流式电河床式电站：河床式电站厂房是挡水建筑物一部分，从而成为集中水头的挡水建筑物引水式电站：引水道较长，并用之集中水电站的全部或大部分的水头。这种水电站多由于该枢纽位于丘陵地区，引流量较大，河床较窄，坝体经过经济剖面选择后坝体比在重力坝枢纽中多用深孔来放空水库。在枢纽中除了放空还担任了泄洪、灌溉放水、施工导流库及排砂等责任。根据泄水孔中的水流的表3-3有压孔和无压孔的比较形式项目有压孔无压孔工程布置布置灵活，水平弯角不大即可，较优要求两侧顺直，以免涡流。易高速喷射，断面要求也高，流态不好。水流条件流速小，流态稳定，其他问题不大，断面要求也比无压洞小，较优。流速较高，流态复杂，水流掺气、空蚀、震动问题较多。结构条件需要断面全衬砌，要有一定埋深，当有外水压或者围堰抗力较大时经济无需衬砌与埋深，山岩压力小时，较为有利。闸门设置运行闸门分设两处，优缺点与无压相反，隧洞末端压力大，结构复杂工作和检修闸门都在进口，管理操作方便，但维修处理困难，工程量与施工一般来讲有压洞的开挖、混凝土和钢筋量为少。在开挖立模浇筑等工序无压洞较优。由于枢纽为重力坝，相对于其他坝型坝身厚大，采用无压管可以提高泄流能力，而通过设计可以解决气蚀等问题，做到扬长避短。考虑有船队的通过和为了适应今后国家建设事业第四章调洪演算调洪演算的目的:确定溢洪道尺寸,满足最大下泄流量及下游防洪要求;计算最高洪水位，确定大坝的高度，以及工程量和上游的水位游防护对象的防洪标准一定的情况下，根据已知调洪演算的基本原理是：水库调洪是在水量平衡和动力平衡的支配下进行的。水量平衡是用水库水量平衡方程表示，动力平衡可由水式中Q1,Q2——时段Δt始末的入库流量，1,q2——时段Δt始末的出库流量，是库中蓄水量V的函数即H=f(V)，所以下泄流量是蓄水量的函数q=f(V)，由此二方程可系，水位和库容的关系，以及他们和时段的关系起调水位:175.8m;参加泄洪的不包括放空流量,要求计入发电的流量.;最大的下泄流量不得大于安全泄量,设计和校核分别为2000m3/s2500m3/s.;表4-1调洪演算方案堰顶高程(m)孔宽(m)孔数方案一170.923方案二170.923表4-2调洪演算成果表方案孔宽(m)起调流量工况qmax3/s)vmax(3)zmaxqmax+q电方案一804.51校核2110.66180.132278.66设计1830.84179.31998.84方案二979.55校核2164.3180.742332.3设计1900.315.45179.842068.3在考虑设计和校核允许下泄流量的情况下,只有方案二才能满足限制条件，选用该方此时，枢纽的设计、校核和正常工况情况下上表4-3经调洪演算得到的水利水能资料上游水位(m)库容(亿m3)最大下泄流量(m3/s)下游水位(m)正常178.0145.69设计179.31998.84146.58校核180.132278.66147.13第五章枢纽布置表5-1枢纽布置方案比较方案方案一（如图11-1）方案二（如图11-2）特点溢流坝居于中间，左岸布置船闸，右岸依次布置深孔和电站坝段。溢流坝居于中间，左岸布置电站，右岸依次布置深孔和船闸。优点已经有公路在右岸，方便进厂公路的修建；右岸地势平坦，便于布置生活区等设施；左岸地势较陡，有利于船闸的闸室稳定和混凝土浇注量的减少。电站所在一侧较陡，有利于厂房边坡的稳定；溢流坝所在位置比较居中。缺点右岸地势较缓，电站开挖会进一步加大；深孔泄水影响电站的尾水。电站所在一侧无公路，需要从新开路作为进场公路。右岸地势较缓，船闸开挖会很大，闸室所需要的混凝土浇注量较大；溢流坝泄水影响电站的尾水。根据枢纽布置的基本原则，对选定的枢纽布置方案进行进一步布置。各坝段的尺寸见坝段溢流深孔电站船闸个数3131总宽4545表5-1主体建筑物宽度(单位：米)船深厂房坝段深厂房坝段孔图5-1枢纽布置方案一船闸深闸溢流坝厂孔溢流坝厂房坝段\溢流坝厂孔溢流坝厂房坝段\图5-2枢纽布置方案二第六章挡水建筑物设计根据强度和稳定的要求，基岩上的重力坝在基本荷载作用下，理论剖面是一个以上游水位为顶点的三角形，但实际上，为了防止水流漫足一定的要求，也需要一定的坝顶宽度；为了本枢纽的重力坝采用如图6-1所示的形式，即上游面上部铅直，而下部是倾斜的，这是因为该处的地基较好，做出斜面以利用一\/182.04校180.13设179.3校180.13设179.31+h0+hch0——波浪中心线高出静水位151.00151.00\/136.00图6-1挡水坝形式经过计算（见计算书2.1节）坝顶\/136.00图6-1挡水坝形式由河谷地形图上量得河谷高程（除掉河沙卵石）为138m。取开挖的深度为2m，则坝在无特殊要求的前提下，坝顶宽度约为坝高的8%～10%，一般不小于2米，有交通要为尽量利用水重来提高抗滑稳定，在满足应力的前提下，上游坡应尽可能的缓。同时根据基本三角形理论，基本三角形的顶点应在上游校核水位处。由此确定下游折坡点坝体沿最危险破坏面的最小抗滑稳定安全系数不小于规范规定值2）坝体上游面最小主压应力不小于规定值3）坝体总工程量为最小。本次设计主要对非溢流坝剖面进行优化。对最常用的剖面形状，共有5个参数，即坝即在坝基面和上游折坡点的街截面上，取应力和稳由于其中有大量重复的计算，由电算进行来进行，计算程序是由武汉大学水利水电学表6-1经济剖面计算结果计算工况垂直应力σy上游第二主应力σ2u下游第一主应力σ1d抗滑稳定安全系数19.976.75100.233.3223.552.45107.803.1430.830.20110.633.05在任何可能出现的荷载组合的情况下，重力坝的失稳破坏一般有以下两种类型：①坝沿抗剪能附近岩体的表层或浅层破坏以及沿基岩体内方向不利而又连续延伸的软弱结构面产生深层滑动；②坝可能伴随着在上游坝踵以下出现斜屈服区，两者逐渐开展，直至连通，坝体连同部分地基抗滑稳定分析主要就是核算坝体沿坝基面或地基深层软布的《混凝土重力坝设计规范SDJ21—78（试行）补充规定》中规定，除中型工程中的中基本荷载有：坝体自重、上游水压力、下游水压力、泥沙压力、浪压力、扬压力、坝表6-2稳定计算（手算）成果抗滑稳定安全系数设计校核K’3.137(>3.0)3.048(>2.5)强度和稳定是表征建筑物安全两个重要方面。而应力分析是校核强度和稳定的前提。重力坝的应力分析是在坝体断面业已初步拟订的用期和施工期是否满足强度和稳定方面的要求，题（如确定坝体混凝土标号分区以及在某些部位设计的坝体断面需要满足规定的应力条件：在基本荷载组合下，重力坝坝基面的最大垂直正应力应小于坝基允许压应力，最小垂直载组合下，下游面最大主压应力不大于混凝土应力的计算方法很多，可归纳为理论计算和模型实验两大类。设计时一般使用理论计算的方法，理论的计算方法有材料力学法、弹性（60～70m）以下的重力坝，一般只用材料力学计算方法即可，他计算方法简单，原理明计算截面为坝基面；计算工况为设计和校核情况；计算内容是坝踵和坝趾处两点的应表6-2应力计算（手算）成果表工况设计校核xy12xy12上游面0.343.84.41200.110.3751.3630下游面35.3372.150.47110.0036.1873.8351.68107.430由于用材料力学法进行应力分析的计算量较大且属于重复性计算，在实际的工作中一可见坝体内部应力条件良好：没有出现应力为负值的，即拉应力的情况，也没出现压由程序的输出结果绘制得到正常水位情况下的应力分布图（图6-2）和主应力分布图表6-3非溢流坝应力计算（电算）成果整理表①计算工况:正常水位+扬压力高程xyxy12minmaxMinmaxminmaxminmaxminmax172.67015.838.432.31022.628.448.1400.31011.3821.2923.23016.2621.2934.6207.51016.2321.9633.13023.1949.3721.96011.90021.170.222.48032.1221.6968.36016.13029.1715.5359.52-3.6441.6616.6288.68014.376.5432.969.9767.27-1.1347.0910.31100.23010.84②计算工况:设计水位+扬压力高程xyxy12minmaxMinmaxminmaxminmaxminmax172.67018.7438.24026.7756.9800.76014.4814.2529.54020.6814.2544.0200.95019.5014.6639.80027.8614.6659.30011.430.225.8714.2052.79036.9578.66014.533.8931.668.8064.61-1.6245.239.2996.27010.995.9635.453.5572.350.8050.656.2107.8008.51②计算工况:校核水位+扬压力高程xyxy12minmaxMinmaxminmaxminmaxminmax172.67017.982.3136.70025.692.2154.6800.93014.6513.4329.90020.9313.4344.5507.78020.2312.7741.29028.9012.7761.52011.080.226.9511.6454.99038.4911.6481.94013.473.6432.536.0266.39-0.746.476.2698.9209.275.7236.380.8374.2551.986.2110.640.347.27xy第七章泄水建筑物的设计溢流坝剖面除了应满足强度、稳定和经济等要求外，还需考虑水流运动的要求。通常它是示）即非溢流坝修改而成。内部构造则不变，和非溢流坝保持相溢流坝面由顶部溢流段、中部直线段和下游消能组成，上游边为直线或折线。溢流面的中间直线段一般可与非溢流坝下游面图7-1溢流坝基本剖面斜率保持相同，上端与堰顶溢流曲线线相切，下端溢流坝顶部溢流曲线，应使水流平顺的通过堰顶，在堰面不产生过大的负压，溢流能近的工程实例证明WES曲线比克-奥曲线瘦，宜与坝面连接，计算切点位置及放样均方便的多，与上游面可呈坡形连接，按定型水头设计此堰面溢流坝的中部为直线段，要求和非溢流坝的基本三角形的下游边相重合，上端和堰顶表7-1消能形式极其比较消能形式原理及特点适用情况底流消能基本原理是使水流产生临界水跃，通过表面漩滚消能；他常需要护坦、消力池等措施，对于基岩往往不够经济。常用于水闸。挑流消能挑流消能，利用鼻坎将自溢流面下泄的高速水流向空中抛射，使水流扩散并卷如大量的空气，然后落入下游河床水垫中。水流在同空气摩擦的过程中，消耗了约20%的能量。抛射到下游水垫后，形成强烈的旋滚区，冲刷河床形成冲坑，同时消耗掉大部分的能量。它一般适用于基岩上的水工建筑物，特别是高水头、大流量的泄水建筑物。面流消能原理是将高速水流挑至尾水面，在表层主流和河床之间形成逆流旋涡和跃波，通过旋涡和主流扩散而消能。水流在表面可减轻对坝下河床的冲刷，但可能水滚裹挟石块，磨损坝脚地基。它适用于下游尾水较深，流量变化范围小，水位变幅不大的情况，由于表层水流速很大，对下游的电站和航运有影响。消力戽消能它将鼻坎设置在水下，不形成自由水舌，水流在戽内产生漩滚，经鼻坎将高速主流挑射至水流表面，消耗大量动能。它一般实用于尾水较深，变幅较小，无航运要求，且地基条件比较好的情况。（1）消能形式及原理：重力坝的下泄水流具有很大能量，如不能妥善的消杀水流的能量，将冲刷建筑物及河床基岩，危机建筑由于该枢纽河床地质条件较好，且水头较高，同时有通航和发电要求。拟采用挑流消挑流设计的要求：选择合适的鼻坎型式、反弧半径、鼻坎高程和挑射角度，使挑射水①常用的鼻坎型式有连续式和差动式。连续式构造简单，射程远，水流平顺，一般不会产生空蚀，施工方便；差动式消能效果好，冲刷坑较小，但由于本枢纽的地基条件较好，考虑到施工的方便使用连续式鼻坎，同时也避免了空蚀②连续式的挑流鼻坎的挑射角，根据我国的工程实践经验，以20°~25°为宜，拟定③鼻坎反弧段半径R以8～12倍的hc为宜，hc为鼻坎上的水深，流速越大，倍数宜④鼻坎高程，为了保证挑流的效果，必须要求挑流要高于下游水面。一般情况下鼻坎Δh=148.74147.13=1.61m⑤水力校核，鼻坎设计完毕后，还需验算该挑流消能是否会危及建筑物的安全，常用综上，拟订的挑流消能的鼻坎型式为,连续式鼻坎；反弧半径R=17.21m；挑射角度θ比较常见的闸门形式是平板门和弧形门。平板直升闸门能满足各种类型的泄水孔道的要求，所以它是应用最为广泛的一种闸门形式表7-1闸门型式及其优缺点优点缺点平板门①可封堵相当大面积的孔口；②建筑物顺流方向尺寸较小；③闸门结构简单，其制造、安装和运输工作相对来说比较方便；④门页可以出孔口，便于检修维护；⑤门页可在孔口间互用；⑥门叶可为数段，有利于泄洪、排沙；⑦闸门启闭设备比较简单，对对移动式起门机适应性较好。①需要较高和较厚的闸墩；②具有影响水流的门槽特别在水头较高的情况，门槽会带来很多的麻烦；③需要启闭力较大，故须选用超大的门机。弧形门①可封闭相当大面积的孔口；②所需闸墩高度和厚度较小；③没有影响水流流态的门槽；④所需的启闭力较小；⑤埋件数量小。①需要较长的闸墩；②闸门所占空间较大；③不能提出孔口以外进行维修；④闸门所承受的总水压力较大，不能在孔通过比较二者各有优劣，但当二者均为方案选择时，优先考虑使用弧形门。故工作门①门高。工作闸门要求可以在正常水位的情况下完全挡水，在校核水位时则打开闸门曲率半径与门高的比值露顶式一般为1.1～1.5，则弧形门半在泄水时不受水流和漂浮物冲顶式闸门，支绞位置约在1/2~现拟订将支铰放在5.9米高度处，5.9/9.4=0.63满足上面/12<工作门将溢流前缘分分隔为若干个孔口，便于设置闸门，同时承受闸门传来的水压力，也是闸墩的长度主要取决于坝顶桥面的交通和闸门的受力条件。坝顶交通主要有交通桥、工作桥和便桥，闸门受力牛腿后同样需要一定的混凝土厚度以保证可以承受闸门传来的在牛腿的斜下方和水面线以上向内收缩。这样可以小水流流速；同时保证闸门的受力牛腿布置在一个平面上工作桥便桥交通桥便桥\2222水面线20,4//牛腿-牛腿77Q22剖面图7-2闸墩示意图为了防止坝面水流向两侧漫溢，边墩应向下游延伸形和鼻坎端部平齐；和电站坝段之间的导墙为了和导墙要求高于掺气水面线（当弗氏系数Fr>2时候考虑掺气水深）1～2米，以保证水表7-2溢流面水面线计算结果Xi68Yi2.524.296.489.089.5水深h5.394.794.354.013.973.753.052.97导墙断面按受力条件决定，墙顶宽度不小于50～60cm。导墙导墙导墙水面线导墙截面图7-3导墙示意图溢流坝虽然是在基本剖面的基础上修改而来，但剖面的样式已经改变，前面挡水坝段由于计算十分烦琐复杂，此处利用武汉大学水利水电学院水工教研室提供的稳定应力计算的工况：正常洪水位+扬压力；设计洪水位+扬压表7-3溢流坝应力计算（电算）成果整理表①正常水位+扬压力截面高程xyxy12上游面下游面上游面下游面上游面下游面上游面下游面上游面下游面023.454.8747.85033.504.8771.30000.2073.7511.9648.36059.7211.96122.120.2007.71022.9445.09-5.02024.4545.096.20②设计水位+扬压力截面高程xyxy12上游面下游面上游面下游面上游面下游面上游面下游面上游面下游面021.346.9843.56030.496.9864.90000.269.7012.7945.70056.4412.79115.400.207.61021.8343.88-4.69023.2443.886.20③校核水位+扬压力截面高程xyxy12上游面下游面上游面下游面上游面下游面上游面下游面上游面下游面022.274.6345.45031.8110.23120.830.200.272.9810.2347.85059.1010.23120.830.2007.45020.0744.53-4.16021.3244.536.200从程序的计算结果（见附录二）可以看出，除坝基面反弧段下方出现拉应力外，其余坝基面反弧段下方之所以出现拉应力，是因为溢流在基本三角形的顶点处设置一永久纵缝，以消除拉σxy图7-4溢流坝应力分布图图7-5溢流坝主应力分布图第八章放空建筑物设计在水利枢纽中为满足泄洪、灌溉放水、施工导流、防空水库及排砂等要求，常在坝体要求在孔两边各有一定的厚度的混凝土保护层，一般为孔口宽度，则深孔坝段宽度拟无压深孔从上游至下游可分为：进口段、压坡段、闸门段、无压段、反弧段和挑流鼻进口的上下唇都可用椭圆曲线，侧壁也可采用椭圆曲线。他们式中x,y和z——正交坐标系的坐标值，x与水流平行上、下唇—=0左、右唇—坡度为0.5左右，水平长度0.6D11bc段，下壁为水平直线；上壁为倾斜直线，要求其坡度不缓于0.19，满足要求，其水平长度为1ac段总水平长度要求控制在检修门一般采用平板门（详见2 图8-1深孔体型示意图抛物线，有时为了适应与坝下游面连图8-2深孔无压段示意图2则无压段的抛物线方程为:①消能形式的选择：由于该枢纽河床地质条件它利用鼻坎将自溢流面下泄的高速水流向空落入下游河床水垫中。水流在同空气摩擦的过程中，消耗了约20%的能量。抛射到下游水垫后，形成强烈的旋滚区，冲刷河床形成冲坑该反弧上游必须和无压段的抛物线衔接并相切。根据以上求得鼻坎最高点高出下游最鼻坎设计完毕后，和溢流坝一样，还需验算该挑流消能是否会危及建筑物的安全，常无压孔顶可做为折线的，但孔的高度应考虑高速水流掺气后水深增加的因素，留有安全余度，以保证水流为无压流，孔顶距水面的高度可取最大流量时的不掺气水深的30%~对于深孔，最大流量就是正常水位时对应的流量，此时水面线计算成果如表8-1所示表8-1深孔水面线计算成果表iXi(m)Yi(m)角度α水深h(m)流速V(m/s)10003.9324.250.184.843.91921.1933.84321.6142.313.75322.1353.4703.67122.6262.263.75672.15203.76422.06在深孔进行充水或放空过程，闸门后需要排气和补气，特别是当动水下门时，问题更对应孔直径为=0.8m工作门可采用平板门或弧形门。弧形门的优点是体内要留较大的空室，以便于闸门开启。由于重力坝坝体较大由于启门力一般要求较大，开时要拉，关时要压，选用油压启闭机操作，所以所要求工作门上游要设置检修门。如果工作门不能及时开启，就不能即使泄洪或泄水，会造成不良后果，所以必须加强检修。所以要求检修门能检修门用平板门，一般布置在进口喇叭口段的下图8-3防空蚀门槽体形第九章电站坝段设计在重力坝枢纽中水电站是重要的组成部分，他担负着整个水利枢纽的主要经济来源的钢管在坝内布置要求在坝段的中间，管的直径不超过坝段宽度的1/3。则坝段宽度最进水口的进口高程应按水电站运行过程中可能出现的最底水位决定，应在引水道顶部以上有一定的淹没深度，以保证不进入空气和不式中h——门顶最小淹没深度，即相对死水c——经验系数，为0.55～0.73之间，对称进水口的进口取小值，侧面进水的进水轮机是水电站中最重要的动力设备之一，它关系到水电站的工程投资、安全运行、功能指标及经济效益等重大问题。水轮机的选结合枢纽布置、工期安排以及水轮机的制造、运输水轮机的最大工作水头为hmax=180.13-147.13=33m,当水轮机的最大工作水头小于40米时，为了节约钢材，多采用混凝土蜗壳，它的断面多实用于轴流式水轮机；又本枢纽的单管流量为80m3/s,流量较大，而水头较低，优先选用确定水轮机的具体型号需要确定水轮机的工作水头范围，上面已经计算了最大工作水头为33米，下面计算最小工作水头。最小工作水头为死水位情况下只有一台机组工作时厂房宽度：15m;深式进水口的水电站引水系统的首部工程，其主要作用是在规定的水位变化范围内引进发电所需要的水量，并可拦截泥沙和污物，提高水质，保证深式进水口的组成包括：进口段、闸门段、渐变段、操作平台及交通桥和其他附属设为了保证水流的平顺，坝式进水口一般为一很短的喇叭形进口段，其长度视不同的布进口段顶板广泛采用四分之一椭圆曲线，而为了便于施工，顶板也常做成斜坡形式；式中a=1～1.5D,通常用1.1D检修门检修门工作门4545 x 径D)，即a=D=4.5=4.5m;b=1/3D～1/2D,采用b=1/322图9-1电站进水口体型受力条件而决定。闸门孔口常做成矩形，其宽度一般等于或稍小于压力管道直径D，高度渐变段是由闸门段（通常为矩形断面）到压力引水管道（通常为圆形）的过渡段，其断面面积和流速应逐渐变化，使水流不产生涡面通常采用在四角加圆角过渡，圆弧中心的位置和圆角渐变段的长度根据经验，一般为压力隧洞直径的1.5～2.0倍，收缩角一般不超过10般取为压力管道直径的1.0～1.5倍钢管直径，因管道短，渐变段轴线通常为直线，也可45图9-2电站引水管渐变段体形钢管在坝内的布置可分为三种形式：倾斜的、垂直的和水平的，其中以倾斜式的最为垂直高差较小的情况。本枢纽的电站采用的是坝倾斜式的坝内管布置要求在平面上尽量布置在坝段的中间。在剖面上，应尽量使管轴线和坝内的主应力方向保持坝内主应力大致角度为55°（与水平方向夹角则管道以保证水流的平顺和管道的/死166.28 图9-3坝内压力管道布置/13764Q拦污珊的功用是防止污物进入进水口。拦污珊可布置成直线和多边形两种。根据近年来的经验，直线形的拦污珊可以充分利用进水可通过临近的珊面进水，起到互为备用的作用/13764Q由于引水为压力管道，工作门和检修门必须使用平板门。由于电站的运行需要，启闭在引水管进行充水或放空的过程中，闸门后需要排气和补气，特别是在动水下门时。第十章通航建筑物设计米时，考虑使用升船机和多级船闸。由于本枢纽最大水头为校核工况下的水头式中：Bc——设计过闸船队的宽度，Bc=2×4+0.35=8.船闸位于枢纽的左岸，为了方便布置引航道和保证闸室的稳定，在船闸和溢流坝段之第十一章细部构造设计道车道车度度坡排水管排水管坝体排坝体排水管 图11-1非溢流坝顶构造（单位：米）坝顶两侧为人行道，宜高上下游设置栏杆和照明设溢流坝顶高程为了保证交通的通畅和非溢流坝保持一致。其宽度主要根据坝顶的构造而定。溢流坝顶主要的构造有交通桥、工作桥、便桥和人行道。在可能的情况下，可 校180.13 正178工作桥闸墩便桥交通桥闸墩图11-2溢流坝顶构造（单位：米）以将工作桥和交通桥结合使用。上面所有的构造都通为了满足施工要求（如混凝土浇注能力及施工期间的温度控制等）以及为了防止在坝在运行期间由于温度变化和地基的不均匀沉降等导横缝有永久缝和临时缝两种，临时缝一般在坝基条件不好的情况下，为了提高坝体的整体性而设置的。本枢纽坝基条件良好，务须①永久性横缝面常为平面，不设键槽，不进行 -025-图11-3止水示意图止水片的底部必须与基岩连接好，止水片应埋入基岩内，深度为30～50m，取50cm，③沥青井，是止水的辅助设施，在低坝中可简略，但须确保前面的由于坝的下游有水，在下游最高尾水位以下的坝面以内也需设置止水，一般只需设置重力坝纵缝的方向与坝轴线平行。缝面能传递压应力和剪应力，故对临时施工纵缝必久纵缝，以减小拉应力和剪应力。纵缝设置在基本三角形的顶点处，即如图11-4（a）所示的位置。由于在反弧段，有下泄水流，需在此设纵缝面应设水平方向键槽，因为键槽承受压力和剪力，所以键槽应有足够的强度，以施工纵缝施工纵缝永永久纵缝施纵缝-le-Ie67-I07-先浇块后浇块图11-4纵缝及键槽示意图在混凝土坝中，为了灌浆、排水、观测、检查及交通要求，必须在坝体内设置各种廊帷幕灌浆廊道常在坝体浇注到一定高程后开始进行，以便用混凝土的压重来提高灌浆压力，保证灌浆质量，并加强坝基接触面上的抗渗和灌浆廊道的断面一般采用上圆下方的城门洞的型式，宽度约为2.0～2.5米。高度为排水及扬压力观测孔。基础灌浆廊道是沿地形向坝体排水坝基排水灌浆孔坝基排水图11-4排水及廊道示意图（a）坝体排水廊道（b）坝基灌浆廊道（c）廊道、排水布置为了便于巡视，常在靠近坝体上游面处每隔15～20m高程设置一个检查在坝体各种接缝面内虽已经设置了止水系统，但渗水仍再所难免。为了减小渗水的有害影响，还要设置相应的排水系统，将坝体和坝基坝身排水管应该靠近上游面，以便及早排除渗水，但与坝面距离一般不得小于坝前水处L1=(180.13-140)/10=4.01m;对于折坡点处L2=(180.13-151)/10=2.91m，取3米。坝体排水管的间距一般为2～3米；管内径为12～20cm,管径太小排水减压效果差，且容易堵塞。排水管常用预制多孔混凝土抗侵蚀、低热、抗裂等性能。应符合《混凝土重力随着龄期的增长而增长，因此，在规定设计标号时度一般采用90天龄期，对于有其他要求的混凝土的龄期，可根据需要需要确定。坝体各部位工作条件不同。为了节约和合理利用水泥，通常将坝体混凝土按不同部位 166 16621662ⅥⅥ// 1 1407914079ⅢⅣⅣⅣⅢ图11-5坝体混凝土分区图选定各区混凝土强度标号，除应满足所在部位的应力要求外，为了防止施工期间发生温度裂缝，还应减少整个水利枢纽中不同混凝土标混凝土的强度标号不宜超过两级，以避免引起坝内第十二章基础处理重力坝的坝基应具有足够的强度和承载能力。但地基总是存在着种种的缺陷，为了能坝基处理的目的在于提高其强度、稳定性、耐久性和抗渗能力，具体的措施通常包括重力坝地基的开挖深度，一般应根据岩石强度及确定。对于本枢纽的中坝（70～30m）来说，宜挖到微风化层或弱风化层的下部的基岩。开挖的边坡必须稳定。各坝段的地基面上下游高形状，在平行坝轴线方向上，如岸坡平缓则开挖要求基岩开挖后，在浇注混凝土前，需进行彻底的清理和冲洗，包括：清除一切松动的岩块，打掉突出的尖角，基坑中原有的勘探钻井、孔、洞等均应害设计开挖线以下基岩的质量；当基岩为易风化的岩石固结灌浆的目的是：提高基岩的整体性和弹性模量，减少基岩受力后的变形，提高基固结灌浆一般布置在坝基受力较大的部位和强度较低的部位以及对改善坝体应力有利的部位。通常以布置在坝趾附近为宜。一方可以改善坝踵应力，使之不出现或少出现拉允许的情况下，从改善和坝踵应力考虑，以不灌浆范围从坝踵上游0.1～0.15倍坝高开始，到坝趾0.15～0.2倍坝高为图12-6固结灌浆孔的布置帷幕灌浆的重要目的是降低坝底渗透压力，也有利于坝基内产生机械或化学管涌，即防止基岩裂隙中的填充物被带走或溶滤，减少坝帷幕灌浆常在灌浆廊道内进行，一般先进行固结灌浆，并利用已浇注混凝土坝块的压重，采用分级灌注法，即自上而下钻进一段，灌注一段，灌如果不透水层基岩面不深，则帷幕灌浆应钻灌到不透水层。如果不透水层很深可将帷幕伸入相对隔水层内3～5米。如果相对隔水层很深，帷幕深度可根据降低渗透压力、防止管涌等设计要求来确定，一般可在（0.3～0.7）由于枢纽处主要岩层为黑色硅质页岩，其单位吸水量为0.1升/分钟，大于0.01升/分钟（单位吸水率小于0.01升/分钟的为相对隔水层即不存在相对隔水层，确定灌浆对于中低坝只需设置一排的帷幕灌浆就可以了，则对4=(0.7～0.8)c防渗帷幕伸入岸坡的范围、深度及帷幕轴线的方向，应根据工程地质、水文地质条件确定，并应与河床部位的帷幕保持连续。当不透可与不透水层或相对不透水层衔接。当帷幕需要帷幕灌浆不能完全截断渗流。为了进一步的降低坝底渗透压力，常要设置坝基排水设坝基排水设施一般包括：排水孔和基面排水。一般在帷幕灌浆完成以后，在灌浆廊道穿过帷幕，一般略向下游倾斜，与帷幕成10°~15°交角。排水孔距为2～3米，拟订为3米。孔径为100～150mm，不宜过小以防堵塞，拟订150mm。空深为帷幕深的40～60%，布置在基础纵向排水廊道内，孔距约为3～5米，孔深约为6～12米。拟订设置两排辅助如基岩裂隙发育，排水孔间还会有渗水流通，此时需要设计坝基排水网，但常因施工不慎而被堵塞，难以清理。由于枢纽所在坝基裂隙1.2×2.21.2×2.21.2×2.2纵向廊道横向廊道 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