鐘呂水利樞紐復合土工膜防滲面板堆石壩設計計算書

鐘呂水利樞紐復合土工膜防滲面板堆石壩設計-PAGE4--PAGE3-目錄1調(diào)洪演算 41.1洪水調(diào)節(jié)計算 41.1.1洪水調(diào)節(jié)計算方法 41.1.2洪水調(diào)節(jié)具體計算 41.1.3方案選擇 61.2防浪墻頂高確定 71.2.1正常蓄水位+正常運用情況 71.2.2設計洪水位+正常運用情況 81.2.3校核洪水位+非常運用情況 91.2.4防浪墻頂高程的確定 92L型擋墻計算 112.1L型擋墻尺寸設計 112.2工況分析 112.2.1L型擋墻完全露出在水面以上 122.2.2L型擋墻在設計洪水情況下 122.2.3L型擋墻在校核洪水情況下 142.3基礎承載力驗算 172.4抗滑穩(wěn)定驗算 182.5抗傾覆驗算 182.6配筋計算 192.6.11-1截面 192.6.22-2截面 203壩坡穩(wěn)定計算 223.1壩體邊坡擬定 223.2堆石壩壩坡穩(wěn)定分析 223.2.1計算公式 223.2.2計算過程及結果 234復合土工膜計算 244.1復合土工膜與墊層間的抗滑穩(wěn)定計算 244.1.1大壩竣工期未蓄水情況 244.1.2大壩在水庫滿蓄運行時 244.2復合土工膜的應力校核計算 255趾板和副壩設計 275.1設計趾板剖面 275.2趾板剖面的計算 275.2.1岸坡段趾板剖面 275.2.2河床段趾板剖面 285.3副壩頂寬驗算 285.4副壩強度和穩(wěn)定驗算 295.4.1荷載計算 295.4.2穩(wěn)定驗算 306溢洪道設計 316.1溢流堰設計 316.1.1引水渠 316.1.2堰面曲線計算 316.2挑流消能計算 336.2.1挑距計算 336.2.2沖坑計算 337施工組織設計 347.1攔洪高程 347.1.1導流隧洞斷面型式、尺寸 347.1.2導流隧洞泄流能力曲線計算 347.1.3上下游圍堰 377.2主體工程量計算 387.2.1大壩分期說明及計算公式 387.2.2計算過程及結果 397.3工程量清單計算 407.3.1堆石壩工程量計算 407.3.2副壩工程量計算 417.3.3趾板工程量計算 437.3.4L型擋墻工程量計算 437.4堆石體施工機械選擇及數(shù)量計算 437.4.1機械選擇 437.4.2機械生產(chǎn)率及數(shù)量計算 447.5開挖機械選擇 467.6混凝土工程機械數(shù)量計算 467.6.1趾板 467.6.2L型擋浪墻 467.6.3壩體素混凝土及無砂混凝土 477.6.4副壩 477.6.5混凝土工程機械選擇數(shù)量計算 477.7導流隧洞施工計算 487.7.1基本資料 487.7.2開挖方法選擇 487.7.3鉆機爆破循環(huán)作業(yè)項目及機械設備的選擇 487.7.4開挖循環(huán)作業(yè)組織 48全套設計圖紙加V信153893706或扣33463894111調(diào)洪演算1.1洪水調(diào)節(jié)計算1.1.1洪水調(diào)節(jié)計算方法利用瞬態(tài)法，結合水庫特有條件，得出專用于水庫調(diào)洪計算的實用公式如下(1-1)式中,——計算時段初、時段末的入庫流量，m3/s；,——計算時段初、時段末的平均下泄流量，m3/s；——時段初、時段末水庫蓄水量之差，m3；——計算時段，一般取1~6小時，本設計取4小時。即在一個計算時段內(nèi)，入庫水量與下泄水量之差為該時段中蓄水量的變化。1.1.2洪水調(diào)節(jié)具體計算1.1.2.1調(diào)洪演算原理由于本設計中資料有限，僅有P=2%、P=0.1%的流量及相應的三日洪水總量，無法準確畫出洪水過程線，選用高切林法簡化調(diào)洪演算。設計中根據(jù)洪峰流量和三日洪水總量作出一個三角形洪水過程線，由水量相等原則，對三角形進行修正，即可得到模擬的設計和校核情況下的洪水過程線，如圖1-1，圖1-2。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，作出相應的調(diào)節(jié)后的洪水過程線，由調(diào)節(jié)前后洪水過程線差值求出庫容V，查水庫水位-庫容關系曲線，找出相應的水位H，對于不同堰高、堰寬可分別作出關系曲線，根據(jù)公式，又可作出一條泄流曲線，對于每一種情況，可從圖中確定相應的設計和校核情況的下泄流量和水位值。根據(jù)本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為20~50m3/s，允許設計洪水最大下泄流量248m3/s，故閘門寬度約為4.96~12.4m，選擇三種寬度進行比較，假定堰寬分別為8m、9m和10m，并假定三個堰頂高程分別為272m、273m和274m。正常蓄水位276.2m，對應庫容為1920萬m3。1.1.2.2計算公式(1-2)式中——側收縮系數(shù)，取ε=0.93；——流量系數(shù)，m=0.5；——溢流孔口凈寬，m；——堰上水頭，m。溢流孔寬計算：(1-3)式中——溢流孔口凈寬，m；——最大下泄限制流量，248m3/s；——單寬流量，m3/s，由于河床比較軟弱，巖層褶皺和撓曲常見，斷層裂隙發(fā)育，取溢洪道單寬流量m3/s。計算得，m，取m。1.1.2.3調(diào)洪演算過程(1)洪水過程線圖1-1P=2%的洪水過程線圖1-2P=0.1%的洪水過程線(2)泄水建筑物泄流能力曲線計算詳細計算過程見附表。1.1.2.4計算結果表1-1調(diào)洪演算結果匯總表方案孔寬（m）堰高（m）設計洪水位（m）設計下泄流量（m3/s）校核洪水位（m）校核下泄流量（m3/s）18272277.30200278.913002273277.78172279.612793274278.39151279.8923549272277.06211278.593135273277.58181279.282916274278.20161279.57243710272277.00230278.753528273277.72210278.852919274278.32184279.602731.1.3方案選擇以上方案中，設計狀況下m3/s，均能夠滿足要求，選擇設計下泄流量較接近最大下泄流量的方案，并通過經(jīng)濟技術比較選定。本設計對此只做定性分析，一般來說堰頂高程越低、孔口寬越大，壩高就越低，可減少工程量；而堰頂高程越高、孔口寬越小，可減少溢洪道開挖量，對上述八種方案進行綜合考慮，最后采用方案⑧，即堰頂高程273.0m，溢流孔口凈寬10m。該方案設計洪水位277.72m，超高1.52m，設計下泄流量210.00m3/s；校核洪水位278.85m，超高2.65m，校核泄洪量291.00m3/s。1.2防浪墻頂高確定據(jù)《碾壓式土石壩設計規(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： (1-4)式中y——壩頂超高，m；R——最大波浪在壩坡上的爬高，m；e——最大風雍水面高度，m；A——安全超高，m。庫區(qū)多年平均最大風速12.6m/s，吹程1.6km。1.2.1正常蓄水位+正常運用情況①計算R1%壩址區(qū)為陡峭低山地貌，根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》規(guī)定，對于丘陵、平原地區(qū)水庫，宜按鶴地水庫公式計算，計算風速v<26.5m/s，吹程D<7500m：m/s；mmm<0.1,由《碾壓式土石壩設計規(guī)范》附錄A表A.1.8查得m②計算式中m/s，m，，mm③計算根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》表5.3.1規(guī)定，本壩按照正常使用情況下的三級壩取安全超高A=0.7m。綜上，在此情況下m1.2.2設計洪水位+正常運用情況①計算R1%壩址區(qū)為陡峭低山地貌，根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》規(guī)定，對于丘陵、平原地區(qū)水庫，宜按鶴地水庫公式計算，計算風速v<26.5m/s，吹程D<7500m：m/s；mmm<0.1,由《碾壓式土石壩設計規(guī)范》附錄A表A.1.8查得m②計算e式中m/s，m，，mm③計算A根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》表5.3.1規(guī)定，本壩按照正常使用情況下的三級壩取安全超高A=0.7m。綜上，在此情況下m1.2.3校核洪水位+非常運用情況①計算R1%壩址區(qū)為陡峭低山地貌，根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》規(guī)定，對于丘陵、平原地區(qū)水庫，宜按鶴地水庫公式計算，計算風速v<26.5m/s，吹程D<7500m：mm<0.1,由《碾壓式土石壩設計規(guī)范》附錄A表A.1.8查得m②計算式中m/s，m，，mm③計算根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》表5.3.1規(guī)定，本壩按照非正常使用情況下的三級壩?。喊踩逜=0.4m綜上，在此情況下m1.2.4防浪墻頂高程的確定正常蓄水位+正常運用情況：m設計洪水位+正常運用情況：m校核洪水位+非常運用情況：m故擋墻頂高程為280.02m，考慮施工方便和施工的精度，選取L型擋墻頂高程為280.7m。根據(jù)《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》要求，防浪墻頂要高出壩頂1~1.2m，本設計取1.2m，則壩頂高程為279.5m。2L型擋墻計算2.1L型擋墻尺寸設計如下圖示：壩頂高程279.5m，L型擋墻頂高程取為280.7m，高出壩頂1.2m。L型擋墻高4m，底板長4m，擋墻厚0.5m，前方凸出0.8m，如圖2-1：圖2-1L型擋墻尺寸圖2.2工況分析如圖2-2，分三種工況，取單寬1m計算。圖2-2各工況受力分析2.2.1L型擋墻完全露出在水面以上2.2.1.1荷載計算a.土壓力（偏安全考慮，按靜止土壓力計算）(2-1)式中——主動土壓力，kN；——土的容重，kN/m3；——土體厚度，m；——靜止土壓力系數(shù)。其中（弱風化千枚巖：=0.25-0.3）；kN/m3；m；kNb.堆石體自重kNc.L型擋墻的自重2.2.1.21-1截面彎矩kNm(逆時針)2.2.2L型擋墻在設計洪水情況下2.2.2.1荷載計算a.水壓力①水平靜水壓力kN②鉛直靜水壓力kN③浪壓力mm(2-2)kNkNkN式中——擋墻底部以上浪壓力，kN；——波浪波長，m。b.土壓力：kN①若為被動土壓力(2-3)式中——被動土壓力，kN；——土的容重，kN/m3；——土體厚度，m；——被動土壓力系數(shù)。其中（）kN/m3mkN，。②若為主動土壓力(2-4)式中——主動土壓力，kN；——土的容重，kN/m3；——土體厚度，m；——主動土壓力系數(shù)。其中（）kN/m3mkN。c.堆石體自重kNd.L型擋墻的自重2.2.2.21-1截面彎矩kNm（順時針）2.2.3L型擋墻在校核洪水情況下2.2.3.1荷載計算a.水壓力①水平靜水壓力kN②鉛直靜水壓力kN③浪壓力mm(2-5)kNkNkN式中——擋墻底部以上浪壓力，kN；——波浪波長，m。b.土壓力：kN①若為被動土壓力(2-6)式中——被動土壓力，kN；——土的容重，kN/m3；——土體厚度，m；——被動土壓力系數(shù)。其中（）kN/m3mkN。②若為主動土壓力(2-7)式中——主動土壓力，kN；——土的容重，kN/m3；——土體厚度，m；——主動土壓力系數(shù)。其中（）kN/m3mkN，，視為靜止土壓力。c.堆石體自重kNd.L型擋墻的自重2.2.3.21-1截面彎矩=kNm（順時針）綜上所述，可知在第一種工況下，即擋浪墻在不擋水時最危險。2.3基礎承載力驗算圖2-3L型擋墻底板基底壓力圖kPakPa土壓力kN作用點距底部的距離：m土壓力對底板中點的彎矩：kNm（順時針）（順時針）kNkPa（壓力）kPa（壓力）<2.0（根據(jù)《水工擋土墻設計規(guī)范》表6.3.1規(guī)定：中等堅硬地基土質基本荷載組合情況下的允許值為2.00），故滿足基礎承載力要求。2.4抗滑穩(wěn)定驗算(2-8)式中——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；——混凝土與巖石接觸面的摩擦系數(shù)，=0.3~0.8，取=0.3；——基礎面與地基土之間的粘結力，本工程為無粘性土，；——L型擋墻基礎底面面積；——作用在L型擋墻上的全部水平荷載。(根據(jù)《水工擋土墻設計規(guī)范》表3.1.1規(guī)定，本擋土墻級別為三級，查表3.2.7,按照基本組合得其抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)允許值為1.25。)，故滿足抗滑穩(wěn)定要求。2.5抗傾覆驗算圖2-4抗傾覆驗算示意圖傾覆彎矩（作用于墻身各力對墻前的傾覆彎矩）：kNm抗傾覆彎矩（作用于墻身各力對墻前的穩(wěn)定彎矩）：kNm抗傾覆安全系數(shù)：故L型擋墻抗傾覆穩(wěn)定滿足要求。2.6配筋計算2.6.11-1截面取單位寬度的L型擋墻進行計算，即b=1000mm。彎矩設計值：(2-9)式中——結構重要性系數(shù)，取L型擋墻為安全級別為1級的結構中，=1.0；——設計狀況系數(shù)，=1.0；——永久荷載分項系數(shù)，土壓力取1.05；——最危險狀況下的彎矩值，為17.76kN；kNm混凝土保護層厚度，L型擋墻有抗沖耐磨要求，保護層厚度要適當加大，三類環(huán)境條件下梁的混凝土保護層最小厚度a=30mm，考慮沖刷磨損，取40mm，端頭混凝土保護層厚度取20mm。鋼筋采用Ⅱ級鋼筋,鋼筋抗拉強度設計值N/mm2，估計鋼筋直徑為12mm?；炷翉姸炔捎肅25，軸心抗壓強度為N/mm2。截面有效高度為500-40-12/2=454mm。由公式式中——結構系數(shù)，取1.2；——截面抵抗距系數(shù)。（為相對受壓區(qū)計算高度）鋼筋截面面積為：m2配筋率為：<=0.15%故采用最小配筋率（對稱配筋）。mm2選12@160（實際mm2），上游側采用對稱構造配筋，在受力鋼筋內(nèi)側應布置與受力鋼筋相垂直的分布鋼筋。2.6.22-2截面圖2-52-2截面配筋受力簡圖基底壓力kN作用點距2-2截面的距離：mkN==kNm由于，故2-2截面也按最小配筋率配筋，即選12@160（實際mm2），采用對稱構造配筋，在受力鋼筋內(nèi)側應布置與受力鋼筋相垂直的分布鋼筋。圖2-6L型擋浪墻配筋圖3壩坡穩(wěn)定計算3.1壩體邊坡擬定根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》5.4.1的規(guī)定，如無特殊要求，中、低壩壩頂寬度可選用5~10m，取主壩頂寬為8m。根據(jù)《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》5.2.1、5.2.2和《碾壓式土石壩設計規(guī)范》5.2.5的規(guī)定，本設計的上游壩坡取為1：1.5，下游壩坡為2級變坡，在255m高程處設寬度為2m的馬道，該馬道以上壩坡為1：1.52，以下為1：1.53。3.2堆石壩壩坡穩(wěn)定分析3.2.1計算公式根據(jù)《水工建筑物》，假定任一滑動面ADC，將滑動土體分為DEC和ADE兩塊，各塊重量分別記為W1、W2,土體內(nèi)摩擦角θ，采用滑動靜力計算法，假定條塊間作用力為P1，其方向平行于DC面，如圖3-1，土塊DEC的平衡式為：（3-1）土塊DEA的平衡式為：（3-2）式中α1，α2意義見圖3-1。 圖3-1折線法計算簡圖3.2.2計算過程及結果在下游壩坡假設三組不同D點，試算安全系數(shù)，見表3-1。表3-1試算表編號下游水位（m）(°)(°)(°)(kN)(kN)1230.56361438.157795.781796.241.3262230.56361538.156520.071468.181.3063230.56361638.155374.061206.581.290根據(jù)《水工設計手冊》表17-3-3，基本組合狀況下3級土石壩的壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.20。以上算得的壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)均大于1.20，故壩體安全。4復合土工膜計算4.1復合土工膜與墊層間的抗滑穩(wěn)定計算考慮不利運行情況，分竣工期未蓄水和水庫滿蓄運行兩種情況。復合土工膜與墊層水泥漿之間摩擦系數(shù)根據(jù)資料采用0.577，取粘結力c=0.1kg/cm2進行計算。4.1.1大壩竣工期未蓄水情況未蓄水時，由受力平衡可得安全系數(shù)K為：(4-1)式中——摩擦系數(shù)，為0.577；——壩坡與水平面夾角，；——粘結力，kg/cm2，取kg/cm2kN/m3；——混凝土護坡厚度，取值范圍10~20cm，取10cm；——混凝土重度，kN/m3。滿足抗滑穩(wěn)定要求。4.1.2大壩在水庫滿蓄運行時水庫滿蓄時，符合土工膜被水壓力壓緊與墊層之上，從而使摩擦力大大提高。其計算公式為：(4-2)式中——水重度，kN/m3；——壩高，為54.5m；——摩擦系數(shù)，為0.577；——壩坡與水平面夾角，；——粘結力，kg/cm2，取kg/cm2kN/m3；——混凝土護坡厚度，取值范圍10~20cm，取10cm；——混凝土重度，kN/m3。，滿足抗滑穩(wěn)定要求。由于只需要單位面積土工膜的粘結力與其自重產(chǎn)生的下滑力分量的比值大于規(guī)定值，便能維持穩(wěn)定，而實際上粘結力>0.1kg/cm2，遠遠大于單位面積土工膜自重，因此，可以滿足抗滑要求。4.2復合土工膜的應力校核計算土工膜應力校核采用曲線交會法來計算。圖4-1為曲線交會法計算簡圖，圖中的曲線1是根據(jù)公式得到的某一壓力p下復合土工膜的單寬拉力T與應變ε的關系曲線。僅由此關系尚不能定出選用多厚的土工膜，配合土工膜拉伸曲線（圖中曲線2）即可使用。兩曲線的交點即為所選復合土工膜在壓力p作用時的工作拉力T及相應的工作應變ε，由此計算安全系數(shù)，選擇滿足要求的土工膜。圖4-1曲線交會法計算簡圖列表計算如下：表4-10.4mm厚土工膜H=250m公式：縱向交點橫向交點T5.7744.0833.3332.8872.5823.5423.735ε1%2%3%4%5%2.659%2.391%表4-20.6mm厚土工膜H=225m公式：縱向交點橫向交點T10.7777.6206.2225.3884.8196.2986.250ε1%2%3%4%5%2.929%2.974%表4-3安全系數(shù)計算表縱向2480.430.333.5428.5660.90%2.659%22.91橫向2480.433.693.7359.0266.80%2.391%27.94縱向2250.639.516.2986.2762.20%2.929%21.24橫向2250.637.946.2506.0769.50%2.974%23.37計算所得的拉力安全系數(shù)和應變安全系數(shù)均大于5，按照《水利水電工程土工合成材料應用技術規(guī)范》C.0.1中4~5的規(guī)范要求，土工膜厚度滿足要求。5趾板和副壩設計5.1設計趾板剖面直板段厚度取0.3m，小于2m，不進行抗滑穩(wěn)定驗算。趾板的寬度可根據(jù)趾板下基巖的允許水力梯度和地基處理措施確定，其最小寬度宜為3m。允許的水力梯度宜符合表5-1的規(guī)定。表5-1水力梯度表風化程度新鮮、微風化弱風化強風化全風化允許水力梯度≥2010～205～103～5趾板的厚度可小于相連接的面板的厚度，但不小于0.3m。趾板下游面應垂直于面板，面板地面以下的趾板高度不應小于0.9m，兩岸壩高較低部位，可放寬要求。中低壩的趾板應建在微、弱風化巖層以下，故取H/s=10。5.2趾板剖面的計算趾板橫截面如圖示：圖5-1趾板橫截面圖5.2.1岸坡段趾板剖面夾角θ由下式計算：(5-1)式中m——上游邊坡，m=1.5； (C-B)——趾板段兩端點高度之差，m； L——趾板段兩端點在沿壩軸線方向的距離，m。5.2.2河床段趾板剖面夾角θ由下式計算：(5-2)式中m——上游邊坡，m=1.5。計算結果如下表：表5-2趾板尺寸計算表36.210.631.50.990.116.1237.2203.72241411.171.50.970.2615.1051.2205.1225.308.211.50.830.5933.6952.7205.2725.311.20.001.51.000.000.0051.2205.1225.317.815.661.50.960.2816.2940.0204.00247.85.241.50.970.2313.1022.2202.22249.82.751.50.990.105.8514.4201.44245.3副壩頂寬驗算副壩底高程為273.5m，頂部與主壩平齊，為279.5m，頂寬與主壩頂寬相同，取8m，擋墻高與主壩相同，取1.2m。如圖示(圖中單位均為米)：圖5-2副壩剖面圖圖5-3副壩受力圖由公式(5-3)進行驗算：(5-3)式中H——壩高，m；——混凝土容重，=24kN/m3；——水容重，=9.81kN/m3；——揚壓力折減系數(shù)，河岸取為0.3。則m，故取m滿足要求。5.4副壩強度和穩(wěn)定驗算采用摩擦公式，計算校核水位下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)(5-4)式中——作用于滑動面以上的力在鉛直方向分量代數(shù)和；——作用于滑動面以上的力在水平方向分量代數(shù)和；——作用在滑動面上的揚壓力；——滑動面上抗剪摩擦系數(shù)，根據(jù)資料，混凝土與弱風化千枚巖之間的摩擦系數(shù)為0.5～0.6，取0.5。5.4.1荷載計算副壩受力見圖5-3示：kNkNkNkNkNkNkNkN5.4.2穩(wěn)定驗算由式(6-2)求得根據(jù)《水工擋土墻設計規(guī)范》表3.2.7規(guī)定，土質地基上3級擋土墻在特殊組合下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值為1.10。故副壩滿足要求。6溢洪道設計6.1溢流堰設計6.1.1引水渠引水渠是自水庫引水至控制堰前的渠道，其設計原則是水流平順、水頭損失小。為此，一般限制渠內(nèi)流速在m/s以下，從而可以據(jù)流量來擬定斷面尺寸。堰前渠底高程通常應較堰頂為低，對于實用堰，此差值宜不小于堰上水頭的，由此，堰前喇叭口進水口底板高程范圍為m，取272m。引水渠近堰的一段過水斷面應呈自堰兩邊邊墩起向上游逐漸加寬的喇叭口作為漸變過渡段，使不出現(xiàn)渦流或橫向坡降。這一漸變段通常是借助兩邊修混凝土導墻和渠底混凝土襯砌實現(xiàn)的。導墻長度可取堰頂水頭的倍，墻頂可與最高洪水位齊平，襯砌厚度約需cm。引水渠設彎段，彎曲半徑不小于倍渠底寬度。6.1.2堰面曲線計算校核洪水位時的最大下泄流量為291m3/s，查壩址水位—流量關系曲線得下游最高水位230.55m，挑流鼻坎高程宜高出下游最高水位1—2m，以利于水舌下緣的摻氣。根據(jù)調(diào)洪演算所選方案，實用堰堰頂高程為273m，挑流鼻坎高程為232m。堰面曲線采用WES曲線，冪曲線（圖6-1中曲線1）的方程為：(6-1)式中——堰面曲線定型設計水頭，溢流堰為上游堰高的高堰，取，為校核流量下的堰上水頭，m，取m；，——與上游堰坡有關的指數(shù)，本設計中=2.0，=1.85。代入得冪曲線為溢流面曲線坐標x，y的原點在堰頂，上游采用橢圓曲線（圖6-1中曲線2），方程為(6-2)式中，——橢圓曲線長半軸和短半軸，溢流堰，，，取求得代入得橢圓曲線即得由《溢洪道設計規(guī)范SL253-2000》查得，挑流鼻坎段反弧半徑可采用反弧最低點最大水深的6~12倍。根據(jù)能量方程(6-3)其中——堰頂高程與鼻坎高程之差，m；——溢流堰單寬流量，m3/s；——水頭損失系數(shù)，取0.9。計算得m。則反弧段的半徑m，取m。中間以直線光滑連接。采用連續(xù)式鼻坎，，取?？哺適，取m。堰面曲線具體見圖(6-1)圖6-1溢流堰堰面曲線6.2挑流消能計算6.2.1挑距計算校核洪水位下，鼻坎坎頂平均流速m/s鼻坎坎頂水面流速：m/s挑流水舌水面出射角近似可取鼻坎挑角，即鼻坎末端法向水深：m鼻坎坎頂至下游河床高程差：m按《溢洪道設計規(guī)范SL253-2000》計算挑流水舌外緣挑距：m6.2.2沖坑計算上下游水位之差m鼻坎單寬流量所決定的臨界水深m表征巖石優(yōu)劣對沖坑最大水深影響的無因次相對比例系數(shù)取為1.8則沖刷坑深度為：m，故挑流消能設計方案滿足要求。7施工組織設計7.1攔洪高程7.1.1導流隧洞斷面型式、尺寸導流隧洞直徑為2.4m，隧洞進口底高程為227.5m，出口底高程為226.5m，隧洞長400m，底坡為0.25%。7.1.2導流隧洞泄流能力曲線計算無壓段與半有壓段臨界點的確定：隧洞高mm流量系數(shù)，側收縮系數(shù)m3/s半有壓段與有壓段臨界點的確定：(7-1)(7-2)式中進口采用喇叭口，局部損失系數(shù)之和糙率面積：m2圖7-1隧洞泄水能力曲線濕周：m圖7-1隧洞泄水能力曲線水力半徑：m謝才系數(shù)：臨界點m有壓流計算(7-3)式中——出口計算水深，自由出流時：；——局部水頭損失之和，進口采用喇叭口時，；——謝才系數(shù)，，混凝土襯砌。代入得m3/s有壓段計算計算公式同公式（7-3）分別假定不同的Q，用公式（7-3）計算相應的上游水位H，計算見下表：表7-1有壓段計算列表下泄流量水位變化水位4018.16245.664119.03246.534219.92247.424320.83248.334421.76249.264522.71250.214623.68251.184724.68252.184825.70253.204926.73254.235027.79255.295128.87256.375229.98257.485331.10258.605432.24259.745533.41260.915634.60262.105735.81263.315837.04264.545938.29265.796039.56267.06假定不同的隧洞導流設計流量，求得相應的攔洪水位見表7-2：表7-2導流設計流量下對應的攔洪水位導流設計流量庫容相應上游水位40429.94252.550414.02252.160399.97251.4按以上計算結果繪制隧洞泄流能力曲線，見圖7-3：圖7-2確定攔洪水位查圖7-3，得攔洪水位252.2m,下泄流量46.0m3/s。攔洪高程=攔洪水位+安全超高m，取攔洪高程255m。7.1.3上下游圍堰本設計采用枯水期擋水圍堰維護基坑修筑大壩。由于該圍堰不能作為壩體的一部分，Ⅱ期工程完成后即要拆除，因此，圍堰不能做得太高，因而不能保證在筑壩時遇到較大來水時不漫頂，該圍堰按過水圍堰設計。圍堰頂寬5.0m，高3.0m。過水土石圍堰可采用：混凝土面板過水土石圍堰、加筋過水土石圍堰?；炷撩姘逋潦瘒呤┕ぽ^復雜，對于只有3米高的圍堰而言，采用這種圍堰會造成較大的浪費，加筋過水土石圍堰體積較小，施工工序少，其造價低于混凝土面板過水土石圍堰。上游圍堰的尺寸和斷面形式如圖：圖7-3圍堰斷面圖1—鋼筋網(wǎng)，2—水平向主錨筋圖7-4鋼筋網(wǎng)及水平向主錨筋構造圖水平向主錨筋；2—縱向主筋；3—橫向構造筋；4—橫向加筋。本設計水利樞紐采用全斷面圍堰法，由于場地限制的原因，設計圍堰上邊坡距離主體工程輪廓的距離取20m，以便布置排水設施，交通運輸?shù)缆芳岸逊挪牧虾湍０宓取?.2主體工程量計算7.2.1大壩分期說明及計算公式施工過程中將大壩分為四期：Ⅰ期：上游圍堰，，施工工期；Ⅱ期：壩基至攔洪高程，，施工工期；Ⅲ期：攔洪高程至溢流堰頂高程，，施工工期；Ⅳ期：溢流堰頂高程至壩頂高程，，施工工期。根據(jù)大壩分期，各期工程量按下列公式計算(梯形河谷)：(7-4)式中——計算部分壩體工程量，m3；——計算部分頂部長度，m；——計算部分底部長度，m；——計算部分壩體高度，m；——計算部分壩體頂寬，m；——計算部分壩體上、下游邊坡坡度。大壩各期平均施工強度（粘土、砂礫）(7-5)大壩各期最大施工強度（粘土、砂礫）(7-6)式中，取。圖7-5梯形河谷及大壩剖面示意圖圖7-6大壩分期示意圖7.2.2計算過程及結果表7-3主體工程量及施工強度計算Ⅰ3532.589.347.352542.8822115.59173.38Ⅱ3081.841.51.53139.3549.85340910.151322582.653873.98Ⅲ1825.481.51.52195.55139.35154139.96274562.55843.83Ⅳ6.55.851.51.52205.6195.5520316.1956362.79544.187.3工程量清單計算7.3.1堆石壩工程量計算將堆石壩沿壩軸線方向分為五個壩段，繪制出每個壩段的平均斷面，再由各壩段長度求得工程量。各壩段的平均斷面示意圖如下圖（圖中：紅線為地面線，藍線為開挖線）。圖7-7堆石壩壩段4平均斷面查圖得，各斷面每米工程量見表7-4：表7-4堆石壩各段面每米工程量計算表（單位：m3）斷面12345素混凝土3.769.409.405.523.45無砂混凝土2.496.246.243.672.29過渡區(qū)60.86155.17155.1790.7056.69主堆石區(qū)724.073050.193409.20938.47442.65次堆石區(qū)196.991122.911035.50217.0030.16碎石反濾層0.00493.040.000.000.00下游保護層16.3030.4225.8912.686.28開挖量127.130.00202.58132.2780.70各壩段長度為：m；；；；。總工程量計算見表7-5：表7-5堆石壩各段面及總工程量計算表（單位：m3）斷面12345總工程量素混凝土194.30525.11385.76205.7160.411371.29無砂混凝土128.64348.87256.29136.4840.03910.30過渡區(qū)3143.788668.436368.073377.55992.1522549.98主堆石區(qū)37401.74170399.14139913.4034948.557746.37390409.20次堆石區(qū)10175.5162731.4342496.938080.93527.86124012.66碎石反濾層0.0027543.630.000.000.0027543.63下游保護層841.991699.581062.50472.29109.984186.34壩體開挖量6566.830.008313.874925.671412.3021218.66趾板開挖量922.20840.49962.75547.20231.003503.63總開挖量7489.03840.499276.615472.871643.3024722.307.3.2副壩工程量計算將副壩沿壩軸線方向分為三個壩段，繪制出每個斷面，求出副壩的平均斷面，再乘以副壩長度求得工程量。所取壩段的斷面如下圖（圖中：紅線為地面線，藍線為開挖。）圖7-8副壩壩段1斷面圖7-9副壩壩段2斷面圖7-10副壩壩段3斷面查圖得，各斷面每米工程量見表7-6表7-6副壩各段面每米工程量計算表（單位：m3）斷面123素混凝土2.64無砂混凝土1.74過渡區(qū)42.69開挖量60.8213.2313.02混凝土5.3933.0835.77副壩各壩段軸線長度為：，，?？偣こ塘坑嬎阋姳?-7表7-7副壩各段面及總工程量計算表（單位：m3）斷面123總工程量素混凝土69.6469.64無砂混凝土46.0446.04過渡區(qū)1126.521126.52開挖量1604.88533.06379.482517.43混凝土142.181333.551042.132517.857.3.3趾板工程量計算趾板共分為六段，其工程量計算見表7-8表7-8趾板各段面及總工程量計算表斷面1234567總工程量長度76.8560.2541.0519.5045.6028.8019.95530.73斷面面積0.660.971.301.590.630.640.63連接板面積92.2272.300.000.0054.7234.5623.94工程量50.4858.5953.2531.0128.7118.3812.59開挖量922.20840.49652.70310.05547.20345.60239.403857.63趾板長度單位為m，斷面面積和連接板面積單位為m2，其他單位均為m3。7.3.4L型擋墻工程量計算L型擋墻長為228.71m，斷面面積為3.75m2，工程量為857.65m3。7.4堆石體施工機械選擇及數(shù)量計算7.4.1機械選擇開挖機械：正向鏟；運輸機械：自卸機車佩爾利尼(載重量,容積)；壓實機械：推土機移山，振動碾。7.4.2機械生產(chǎn)率及數(shù)量計算7.4.2.1周期性運行機械生產(chǎn)率及數(shù)量(7-5)式中——土斗或車箱幾何容積；——土斗或車箱的充盈系數(shù)；——時間利用系數(shù)；——體積換算系數(shù)；——機械運行一次的循環(huán)時間；自卸汽車——轉角或運距；——轉速或平均車速，自卸汽車km/h；——挖土機裝滿一車的斗數(shù)；——挖土機循環(huán)工作的時間；可取分鐘，包括調(diào)車，等待時間。正向鏟，，，，s自卸汽車，，，，km，km/h式中，?。籹，取t=35min一臺正向鏟配合的汽車數(shù)量：，取14輛，每天兩班。進行工藝配套驗算（即）：不滿足要求，取，則，滿足要求。挖掘機的數(shù)量：臺，取2臺。配套的自卸機車的數(shù)量：臺。7.4.2.2振動碾的生產(chǎn)率及數(shù)量(7-6)式中——碾壓機開行速度，m/h；——滾筒長度(m),；——搭接長度(m)，；——鋪土厚度(m)，；——時間利用系數(shù)，，取；——壓實遍數(shù)，；——體積換算系數(shù)，。機械數(shù)量，取2臺。7.4.2.3推土機查定額，移山-80臺班產(chǎn)量為0.08～0.079，推土機生產(chǎn)率為，取為1100m3/班。機械數(shù)量，取2臺。表7-9機械施工方案及數(shù)量表項目種類施工機械需要數(shù)量開挖正向鏟2臺運輸佩爾利尼30輛壓實推土機移山2臺振動碾2臺7.5開挖機械選擇壩址左岸240m高程以上為強風化中下部巖石，240m高程以下為弱風化巖石，m高程為強風化巖石，270m高程以上為全風化巖石。局部殘留m厚第四系殘坡積壤土。堆石體施工前把全分風化層挖掉。由7.3節(jié)可知，主體部分的開挖量為24722.30，取開挖時間為2個月，即d，則開挖強度m3/d，開挖機械選擇履帶式挖土機。7.6混凝土工程機械數(shù)量計算7.6.1趾板由7.3節(jié)可知，趾板混凝土工程量為m3。趾板施工時間取10天，平均施工強度m3/d最大施工強度m3/d7.6.2L型擋浪墻由7.3節(jié)可知，L型擋浪墻混凝土工程量為857.65m3。L型擋浪墻施工時間取一個月，T=16d，平均施工強度m3/d；最大施工強度m3/d。7.6.3壩體素混凝土及無砂混凝土由7.3節(jié)可知，素混凝土工程量為m3。素混凝土施工時間取20天，平均施工強度m3/d最大施工強度m3/d無砂混凝土工程量為m3。無砂混凝土施工時間取20天，平均施工強度m3/d最大施工強度m3/d7.6.4副壩由7.3節(jié)可知，副壩混凝土工程量為m3。副壩混凝土施工時間取兩個月，T=32d，平均施工強度m3/d最大施工強度m3/d7.6.5混凝土工程機械選擇數(shù)量計算7.6.5.1混凝土工程最大工作強度比較趾板、壩體、擋浪墻及副壩的混凝土施工強度，可知最大的混凝土施工強度為m3/d。7.6.5.2混凝土拌合設備數(shù)量計算采用拌合機。生產(chǎn)率為m3/h，即m3/d拌和機數(shù)量：，選2臺拌合機。7.7導流隧洞施工計算7.7.1基本資料（1）導流隧洞長400m；斷面形式：圓形，洞徑D=2.4m；進口高程為227.5m，混凝土襯砌厚度為0.3m。（2）導流隧洞在截流前建成，采用每天兩個循環(huán)制，每循環(huán)工作8小時。（3）地形條件：巖石，開挖時需要臨時支撐。（4）爆破用炸藥：硝銨炸藥7.7.2開挖方法選擇采用鉆爆法，采用全斷面開挖。7.7.3鉆機爆破循環(huán)作業(yè)項目及機械設備的選擇在隧洞進出口同時進行開挖，每個工作循環(huán)中有關固定作業(yè)時間如下：測量放樣24分鐘；裝藥連線30分鐘；人員退場12分鐘；臨時支護30分鐘；爆破、散煙、安全檢查處理1小時；裝渣機械進、出洞各15分鐘；鉆車進、出洞各15分鐘；其他30分鐘。隨循環(huán)進尺而變的作業(yè)有鉆孔和出渣，其延續(xù)時間均按循環(huán)進尺計算。自卸汽車出渣，對全斷面開挖，通常采用正向鏟裝渣，自卸汽車出渣，鉆孔采用風動鉆機。7.7.4開挖循環(huán)作業(yè)組織7.7.4.1確定開挖斷面面積S過水斷面面積為4.52m2，考慮襯砌厚度0.3m，隧洞開挖斷面面積為7.07m2。7.7.4.2炮眼數(shù)量的確定和布置單位進尺（m）耗藥量，除以每孔裝藥量，即得炮眼數(shù)（N）掏槽孔(7-7)擴大孔(7-8)式中——單位長度炮眼裝量；取1.3；——炮眼的裝藥系數(shù)，本設計按下列情況采用：掏槽藥孔：一般炮孔：——炮眼利用系數(shù)，取0.9；——單位挖方耗藥量，取kg/m3；——開挖斷面面積，m2；——掏槽孔數(shù)量。掏槽孔數(shù)量：，取11個；擴大孔數(shù)量：，故不需擴大孔。7.7.4.3循環(huán)作業(yè)進尺計算先選擇循環(huán)作業(yè)時間（8~16）小時，減去循環(huán)中固定的作業(yè)時間，余下的即為鉆孔，出渣時間。這段時間越長，鉆孔總深度和出渣量越大。但過深的鉆孔深度往往降低爆破效果。循環(huán)作業(yè)進尺按下式計算(7-9)式中——為作業(yè)循環(huán)時間，采用12小時；——為循環(huán)中固定的作業(yè)時間之和；——為出渣與鉆孔順序進行的時間搭接系數(shù)（0～1）；=0時，出渣與鉆孔全部平行進行；=1時，出渣與鉆孔順序進行；——單位進尺的出渣時間；——為單位進尺的鉆孔時間，按下式計算：(7-10)式中——工作面上鉆機臺數(shù)，一臺鉆機的合適工作面為m2，臺，取2臺；——鉆孔速度，為6m/h；——炮眼利用系數(shù)，采用0.9；——炮眼總數(shù)，取11。(7-11)式中——開挖面積；——裝渣機械的生產(chǎn)率（實方/小時），出渣機械選用鏟運機，效率為m3/h。固定作業(yè)時間h；h，取0.3hm7.7.4.4確定鉆孔、出渣機械數(shù)量鉆孔機械選用170型潛孔鉆，出渣機械選用鏟運機。（1）鉆機數(shù)量一臺鉆機的合適工作面為m2，則，取2臺。（2）出渣機械數(shù)量(7-12)式中——工程要求的出渣效率，；——一臺鏟運機的效率，，查表可得，取1臺。本工程導流隧洞開挖取兩個工作面，故170型潛孔鉆需臺，鏟運機需臺。表7-10導流隧洞開挖機械匯總表機械170型潛孔鉆鏟運機C5—6數(shù)量（臺）427.7.4.5計算總工期(7-13)式中——隧洞全長；——每循環(huán)進尺；——工作面數(shù)，取為2；——每天循環(huán)次數(shù)。，取34天。附表（1）泄水建筑物泄流能力曲線方案①：堰頂高程272m堰寬8m附表1-1溢洪道下泄能力曲線計算表堰高（m）孔寬（m）堰上水頭（m）總水頭（m）下泄流量（m3/s）起調(diào)流量（m3/s）2728327585.62131.8227284276131.82131.8227285277184.22131.8227286278242.17131.8227287279305.17131.8227288280372.84131.82附表1-2設計最大下泄流量與庫水位關系計算表設計最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）200.00786.961650.002436.96279.70250.00717.511650.002367.51279.50300.00653.461650.002303.46278.90400.00535.501650.002185.50278.20附表1-3校核最大下泄流量與庫水位關系計算表校核最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）100.00479.711650.002129.71278.00150.00423.081650.002073.08277.50200.00366.341650.002016.34277.30250.00309.901650.001959.90276.60附圖1Q~H曲線（堰頂高程272m堰寬8m）方案②：堰頂高程273m堰寬8m附表2-1溢洪道下泄能力曲線計算表堰高（m）孔寬（m）堰上水頭（m）總水頭（m）下泄流量（m3/s）起調(diào)流量（m3/s）2738327685.62131.8227384277131.82131.8227385278184.22131.8227386279242.17131.8227387280305.17131.8227388281372.84131.82附表2-2設計最大下泄流量與庫水位關系計算表設計最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）200.00786.961710.002496.96280.00250.00717.511710.002427.51279.70300.00653.461710.002363.46279.50400.00535.501710.002245.50278.60附表2-3校核最大下泄流量與庫水位關系計算表校核最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）100.00479.711710.002189.71278.30150.00423.081710.002133.08278.00200.00366.341710.002076.34277.50250.00309.901710.002019.90277.30附圖1-2Q~H曲線（堰頂高程273m堰寬8m）方案③：堰頂高程274m堰寬8m附表3-1溢洪道下泄能力曲線計算表堰高（m）孔寬（m）堰上水頭（m）總水頭（m）下泄流量（m3/s）起調(diào)流量（m3/s）2748327785.62131.8227484278131.82131.8227485279184.22131.8227486280242.17131.8227487281305.17131.8227488282372.84131.82附表3-2設計最大下泄流量與庫水位關系計算表設計最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）100.00786.961780.002566.96280.50200.00717.511780.002497.51280.00250.00653.461780.002433.46279.80300.00535.501780.002315.50279.20附表3-3校核最大下泄流量與庫水位關系計算表校核最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）100.00479.711780.002259.71278.70150.00423.081780.002203.08278.40200.00366.341780.002146.34278.10250.00309.901780.002089.90277.60圖1-5Q~H曲線（堰頂高程274m堰寬8m）方案④：堰頂高程272m堰寬9m附表4-1溢洪道下泄能力曲線計算表堰高（m）孔寬（m）堰上水頭（m）總水頭（m）下泄流量（m3/s）起調(diào)流量（m3/s）2729327596.32148.3027294276148.30148.3027295277207.25148.3027296278272.44148.3027297279343.31148.3027298280419.45148.30附表4-2設計最大下泄流量與庫水位關系計算表設計最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）200.00762.521650.002412.52279.60250.00699.281650.002349.28279.40300.00607.001650.002257.00278.70400.00519.941650.002169.94278.10附表4-3校核最大下泄流量與庫水位關系計算表校核最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）100.00460.421650.002110.42277.90150.00404.741650.002054.74277.40200.00348.961650.001998.96277.20250.00293.481650.001943.48276.40圖1-6Q~H曲線（堰頂高程272m堰寬9m）方案⑤：堰頂高程273m堰寬9m附表5-1溢洪道下泄能力曲線計算表堰高（m）孔寬（m）堰上水頭（m）總水頭（m）下泄流量（m3/s）起調(diào)流量（m3/s）2739327696.32148.3027394277148.30148.3027395278207.25148.3027396279272.44148.3027397280343.31148.3027398281419.45148.30附表5-2設計最大下泄流量與庫水位關系計算表設計最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）200.00762.521710.002472.52279.90250.00699.281710.002409.28279.60300.00607.001710.002317.00279.20400.00519.941710.002229.94278.50附表5-3校核最大下泄流量與庫水位關系計算表校核最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水位（m）100.00460.421710.002170.42278.10150.00404.741710.002114.74277.90200.00348.961710.002058.96277.40250.00293.481710.002003.48277.20圖1-7Q~H曲線（堰頂高程273m堰寬9m）方案⑥：堰頂高程274m堰寬9m附表6-1溢洪道下泄能力曲線計算表堰高（m）孔寬（m）堰上水頭（m）總水頭（m）下泄流量（m3/s）起調(diào)流量（m3/s）2749327796.32148.3027494278148.30148.3027495279207.25148.3027496280272.44148.3027497281343.31148.3027498282419.45148.30附表6-2設計最大下泄流量與庫水位關系計算表設計最大下泄流量（m3/s）改變庫容（104m3）原庫容（104m3）總庫容（104m3）庫水