B江水利樞紐工程設(shè)計(jì)計(jì)算書（一）

-1- 目錄目錄 1 1 調(diào)洪演算調(diào)洪演算.4 1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算4 1.1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算方法.4 1.1.2 洪水調(diào)節(jié)具體計(jì)算.4 1.1.3 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì).7 1.2 防浪墻頂高程確定8 1.2.1 設(shè)計(jì)情況下8 1.2.2 校核情況下.9 2 2 L L 型擋墻計(jì)算型擋墻計(jì)算11 2.1 L 型擋墻荷載計(jì)算.11 2.1.1 土壓力計(jì)算11 2.1.2 校核洪水位時(shí)靜水壓力.11 2.1.3 浪壓力(校核情況下).12 2.2 L 型防浪墻配筋計(jì)算.12 2.2.1 設(shè)計(jì)狀況.12 2.2.2 校核情況.16 3 3 溢洪道的設(shè)計(jì)與計(jì)算溢洪道的設(shè)計(jì)與計(jì)算.21 3.1 控制堰及消能設(shè)計(jì)21 3.2 邊墻設(shè)計(jì)及穩(wěn)定演算22 3.2.1 邊墻的形狀設(shè)計(jì).22 3.2.2 邊墻穩(wěn)定計(jì)算23 3.3 挑射距離與沖刷坑深度的估算25 4 4 工程量計(jì)算工程量計(jì)算.27 4.1 開挖工程量計(jì)算27 4.1.1 趾板處開挖量計(jì)算.27 4.1.2 主壩基礎(chǔ)開挖量.27 4.1.3 溢洪道開挖量.28 4.1.4 導(dǎo)流隧洞開挖量計(jì)算.29 4.1.5 副壩開挖量計(jì)算.29 -2- 4.2 混凝土工程量計(jì)算30 4.2.1 趾板混凝土工程量計(jì)算.30 4.2.2 面板混凝土用量計(jì)算.30 4.2.3 L 型擋墻混凝土用量計(jì)算31 4.2.4 溢洪道混凝土用量計(jì)算.31 4.2.5 副壩混凝土用量計(jì)算.32 4.2.6 導(dǎo)流隧洞混凝土襯砌計(jì)算.33 4.3 大壩填筑量計(jì)算33 4.4 灌漿工程量計(jì)算34 4.4.1 主壩灌漿工程量計(jì)算.34 4.4.2 副壩灌漿工程量計(jì)算.34 4.5 分縫止水工程量計(jì)算35 4.6 模板工程量計(jì)算37 4.6.1 混凝土面板模板工程量計(jì)算.37 4.6.2 導(dǎo)流隧洞襯砌模板工程量計(jì)算.37 4.6.3 溢洪道模板工程量計(jì)算.37 4.7 鋼筋工程量計(jì)算37 4.7.1 混凝土面板鋼筋工程量計(jì)算.37 4.7.2 趾板鋼筋工程量計(jì)算.38 4.7.3 防浪墻鋼筋工程量計(jì)算.38 4.7.4 溢洪道泄槽段鋼筋工程量計(jì)算.38 5 5 施工組織設(shè)計(jì)施工組織設(shè)計(jì).39 5.1 堆石體施工39 5.1.1 施工強(qiáng)度計(jì)算.39 5.2 土石方機(jī)械的選擇及數(shù)量計(jì)算42 5.2.1 機(jī)械選擇.42 5.2.2 機(jī)械生產(chǎn)率的計(jì)算.42 6 6 導(dǎo)流隧洞施工導(dǎo)流隧洞施工.46 6.1 基本資料46 6.2 開挖方法選擇46 6.3 鉆機(jī)爆破循環(huán)作業(yè)項(xiàng)目及機(jī)械設(shè)備的選擇46 6.4 開挖循環(huán)作業(yè)組織46 附圖一附圖一 調(diào)洪演算調(diào)洪演算.49 -3- 附圖二附圖二 調(diào)洪演算調(diào)洪演算.50 附圖三附圖三 調(diào)洪演算調(diào)洪演算.51 -4- 50年一遇設(shè)計(jì)洪水過程線 0 50 100 150 200 250 300 350 400 01020304050607080 時(shí)間t(h) 入庫流量Q 流量 1 調(diào)洪演算 1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 1.1.1 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算方法 本次洪水調(diào)節(jié)運(yùn)用水庫調(diào)洪計(jì)算公式，即： （1-1） t V qQ 式中 Q計(jì)算時(shí)段中的平均入庫流量（m3/s） ； q計(jì)算時(shí)段中的平均下泄流量（m3/s） ； v時(shí)段始末水庫蓄水量之差(m3)； t計(jì)算時(shí)段，一般取 1-6 小時(shí)，本設(shè)計(jì)取 4 小時(shí) 即在一個(gè)計(jì)算時(shí)段內(nèi)，入庫水量與下泄水量之差為該時(shí)段中蓄水量的變化。 1.1.2 洪水調(diào)節(jié)具體計(jì)算 用三角形法擬出洪水過程線，如圖 1-1： -5- p=1%校核洪水過程線 -100 0 100 200 300 400 500 600 01020304050607080 時(shí)間（t） Q(m3/s) 流量 根據(jù)本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為 2040m3/s，允許設(shè)計(jì)洪水最大下 泄流量 250 m3/s，故閘門寬度約為 6.25m12.5m，選擇兩種寬度進(jìn)行比較，假定 堰頂寬度分別為 8m，10m 和 12m,并假定三個(gè)堰頂高程，分別為 271m,272m 和 273m 水庫庫容關(guān)系曲線 220 230 240 250 260 270 280 050010001500200025003000 V(萬立方米) H(米) HV 圖 1-1 洪水過程線 -6- 先由算出各種組合的起調(diào)流量。 每假定一組堰頂高程和堰頂寬度，根據(jù)公式 Q=mBH3/2作出 HQ 關(guān)系g2 曲線，公式中 10.14H/B（當(dāng) H/B1 時(shí)，取 H/B=1） 。 繪圖并列表計(jì)算各曲線坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)如表 1-1 所示： 表 1-1 Z-Q 關(guān)系曲線 堰高高 程 （m） 起調(diào)流 量 設(shè)計(jì)流 量(Q) 攔洪庫 容 原庫容 （萬方） 現(xiàn)庫容 （萬方） 設(shè)計(jì)水位 (Z) 48.64117.26557.815002057.8277.4 48.64178.62429.515001929.5276.4 48.64241.03300.9315001800.93275.3 271 48.64292.55195.2515001695.25274.5 48.64117.26557.815902147.8278.1 48.64178.62429.515902019.5277.3 48.64241.03300.9315901890.93276.1 272 48.64292.55195.2515901785.25275.3 48.64117.26557.816702227.8278.6 48.64178.62429.516702099.5277.7 48.64241.03300.9316701970.93276.7 設(shè) 計(jì) 情 況 B=8 /10 /12m 273 48.64292.55195.2516701865.25275.8 堰高高 程 （m） 起調(diào)流 量 設(shè)計(jì)流 量(Q) 攔洪庫 容 原庫容 （萬方） 現(xiàn)庫容 （萬方） 設(shè)計(jì)水位 (Z) 36.29349.5572.415002072.4277.5 36.29211.1901.115002401.1280 36.29145.96106115002561280.9 271 36.2992.931194.915002694.9282.1 36.29349.5572.415902162.4278.1 36.29211.1901.115902491.1280.5 36.29145.96106115902651281.7 272 36.2992.931194.915902784.9282.6 36.29349.5572.416702242.4278.7 校核 情況 B=8 /10 /12m 273 36.29211.1901.116702571.1281 圖 1-2 水庫庫容關(guān)系 曲線 -7- 36.29145.96106116702731282.3 36.2992.931194.916702864.9283.1 表 12 關(guān)系曲線 0 H 泄 Q （m） 0 H （B8m） 泄 Q （m3/s） （B10m） 泄 Q （m3/s） （B12m） 泄 Q （m3/s） 0000 117.521.926.4 248.661.173.7 387.6110.7133.8 4132.3167.9203.5 5181.5231.2280.9 6234299.3364.7 7289.1371.5453.8 8346.2446.8547.4 9413.1524.7644.8 根據(jù)可得出與的關(guān)系，聯(lián)立表 11 結(jié)果，可得出調(diào)洪演 堰頂 0 H 泄 Q 算的結(jié)果，見附圖一至三。 1.1.3 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì) 根據(jù)附圖一至三所示結(jié)果，得出以下可行方案： 表 13 可行方案統(tǒng)計(jì) 方 案 堰頂高程 (m) 堰頂寬 (m) 設(shè)計(jì)洪水 位(m) 設(shè)計(jì)下泄 流量 (m3/s) 校核洪水 位(m) 校核下泄 流量 (m3/s) 超高 （m ） 12728277.1188279.12912.6 227210276.7210278.43281.9 32738277.8177.1279.82803.3 427310277.4199.4279.23182.7 527312277.2214278.73482.2 -8- 注：超高Z =校核洪水位-正常蓄水位；發(fā)電引用最大流量 5m3/s，相對較小，在計(jì)算時(shí)不 予考慮。 以上方案中，設(shè)計(jì)洪水位均小于設(shè)計(jì)洪水最大下泄流量 240m3/s，因而對這 五個(gè)方案通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較選定。本設(shè)計(jì)對此只做定性分析，同時(shí)也考慮與導(dǎo)流 隧洞結(jié)合的問題。一般來說超高Z大，壩增高，大壩工程量加大；B大則增加 隧洞的開挖及其它工程量，而Q/B越大消能越困難，襯砌要求也高。方案 3 安全 超高較大，剔除；考慮到設(shè)計(jì)下泄流量越接近最大下泄流量對設(shè)計(jì)越有利，因此， 僅考慮 2，5 方案；在這兩個(gè)方案中，與方案 5 相比，方案 2 的超高更小，因此 節(jié)省工程量，所以最終選擇方案 2。即堰頂高程 272m,堰頂寬 10m，設(shè)計(jì)下泄流量 為 210m3/s,校核下泄流量為 328m3/s。 1.2 防浪墻頂高程確定 堰頂上游 L 型擋墻應(yīng)超過水庫靜水位以上高度 cz hhhZ %1 2 庫區(qū)多年平均最大風(fēng)速 12.6 m/s，吹程 1.6km。 1.2.1 設(shè)計(jì)情況下 設(shè)計(jì)情況下，風(fēng)速取最大風(fēng)速的 1.5 倍，即： =1.512.6=18.9m/s 0 V = 9.811600/=43.94 在 20250 范圍內(nèi)，所以下式中的 h 為累 2 0 V gD 2 9 . 18 積頻率 5%的波高 31 2 121 31 2 0 121 - 0 2 0 %5 9 . 18 160081 . 9 9 . 180076 . 0 0076 . 0 V gD V V gh 解得 =0.7644m %5 h 由于0 查表 得 m m H h 95 . 1 %5 m h h 39. 0 m h 查表 得42 . 2 %1 m h h 95 . 0 %1 h -9- 75 . 3 1 2 0 15 . 2 1 0 2 0 331 . 0 V gD V V gLm 即 75 . 3 1 2 15 . 2 1 2 9 . 18 160081 . 9 9 . 18331 . 0 9 . 18 81 . 9 m L m42 . 8 m L m34 . 0 1 42 . 8 95 . 0 14 . 3 2 22 %1 mm z L H cth L h h =0.7m c h 得=0.952+0.34+0.7=2.94m cz hhhZ %1 2 =276.7+2.94=279.64mZ 設(shè)堰頂 H 1.2.2 校核情況下 =12.6m/s 0 V = 9.811600/=98.87 在 20250 范圍內(nèi)，所以下式中的 h 為累 2 0 V gD 2 6 . 12 積頻率 5%的波高 31 2 121 31 2 0 121 - 0 2 0 %5 6 . 12 160081 . 9 6 . 120076 . 0 0076 . 0 V gD V V gh 解得 =0.46m %5 h 由于0 查表 得m m m H h 95 . 1 %5 m h h 2359 . 0 m h 查表 得m42. 2 %1 m h h 57 . 0 %1 h 75 . 3 1 2 0 15 . 2 1 0 2 0 331 . 0 V gD V V gLm -10- 即 75 . 3 1 2 15 . 2 1 2 6 . 12 160081 . 9 6 . 12331 . 0 6 . 12 81 . 9 m L m612 . 5 m L m18 . 0 1 612 . 5 57 . 0 14. 32 22 %1 mm z L H cth L h h =0.4m c h 得=0.572+0.18+0.4=1.72m cz hhhZ %1 2 =278.4+1.72=280.12m Z 設(shè)堰頂 H 防浪墻頂高程至少為上述最大值 280.12m，故取防浪墻頂高程為 280.2m，壩 頂高程 279.0m，高于校核洪水位 278.4m，滿足要求。 -11- 2 L 型擋墻計(jì)算 2.1 L 型擋墻荷載計(jì)算 2.1.1 土壓力計(jì)算 由于受力狀況的不同，土壓力可能 為主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力以及靜止土 壓力，以下分別進(jìn)行計(jì)算： 2.1.1.1 主動(dòng)土壓力 =38.58 K =tan2(450-/2) a =tan2 (450-38.580/2)=0.232 =9.812.10=20.601kg/ 2 m E =H K =20.6012.4 0.232 a 2 1 2 a 2 1 2 =13.76KN 2.1.1.2 被動(dòng)土壓力 K = tan2(450+/2)= tan2(450+38.580/2)=4.314 p E =H K =20.6012.4 4.314=255.95KN p 2 1 2 p 2 1 2 2.1.1.3 靜止土壓力 K =0.4286 0 u u 1 E =H K =20.6012.4 0.4286 0 2 1 2 0 2 1 2 =25.43KN Pw 圖2-2 水壓力計(jì)算簡圖 圖 2-1 L 型擋墻 -12- 2.1.2 校核洪水位時(shí)靜水壓力 2 2 1 HP w =9.811.8=15.89KN 2 1 2 2.1.3 浪壓力(校核情況下) 壩前水深 H=278.4-227.5=50.9m 大于，為深水波。 m Lm 2 612 . 5 2 )( 4 1 %1zmL hhLP = 9.815.612(0.57+0.18) 4 1 =10.32KN 2.2 L 型防浪墻配筋計(jì)算 2.2.1 設(shè)計(jì)狀況 對 L 型防浪墻的豎直部分簡化為懸臂梁進(jìn)行計(jì)算 當(dāng)上游水位低于 276.6m 時(shí)，即防浪墻上游無水的情況下為最不利工況，應(yīng) 按此工況進(jìn)行配筋計(jì)算。 2.2.1.1 土壓力計(jì)算主動(dòng)土壓 E= KNKHE aa 63 . 8 232 . 0 9 . 181 . 9 101 . 2 2 1 2 1 232 產(chǎn)生彎矩：5.74kNm3/9 . 163 . 8 05 . 1 11 3 1 0 HEM aG 2.2.1.2 配筋計(jì)算 環(huán)境級(jí)別為三類，保護(hù)層厚度 a=30mm，取單位寬度 1m 進(jìn)行計(jì)算，混凝土采 用 C25，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值12.5N/mm2。鋼筋采用 II 級(jí)鋼筋，=310 c f y f N/mm2 豎直部分配筋（I-I） -13- 截面抵抗矩系數(shù)： =0.00231.25 94.25 88.19058.38 0 tg H Gtg Kc 滿足抗滑穩(wěn)定要求。 2.2.1.4 抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算 采用公式 （2-1） H v M M K0 式中 擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，特殊組合（施工期）1.40，正常組合 0 K （正常蓄水位）1.50，取為 1.50 作用于墻身各力對墻的穩(wěn)定力矩 V M 作用于墻身各力對墻的傾覆力矩 H M =25.432.4/3=20.34KN.m H M -16- =37.2(0.8+0.25)+482+105.68（1.3+2.7/2） V M =415.11KN.m =20.41=1.50 ，滿足抗傾覆穩(wěn)定要求 0 0 M M K y 34.20 11.415 0 K 2.2.1.5 地基承載力的計(jì)算 （1）偏心距 e= （2-2）C B 2 W MM B HV 2 式中 e 為墻底壓力的偏心距離，對于硬土 e B/5 B 為墻底寬，4.0m C 為墻底面上垂直力的作用點(diǎn)與墻身前趾間的距離 為作用在墻上的垂直力 W （2）計(jì)算判別 e=-0.068mB/5=0.8m W MM B HV 268.10548 2 . 37 34.2011.415 2 4 （3） 基底應(yīng)力 墻前基底處應(yīng)力 = 1 ) 6 1 ( B e B W ) 4 6 1 ( 4 68.10548 4 . 37e =42.84kN/m 2 墻后基底處應(yīng)力=) 6 1 ( 2 B e B W ) 4 6 1 ( 4 68.10548 4 . 37e =52.60kN/m 2 、均小于 25，滿足地基承載要求，且、均大于 0，無拉應(yīng)力 1 2 MPa 1 2 出現(xiàn)，所以 L 型擋墻滿足應(yīng)力條件。 2.2.2 校核情況 2.2.2.1 L 型擋墻配筋計(jì)算 同樣，對 L 型防浪墻的豎直部分簡化為懸臂梁進(jìn)行計(jì)算 當(dāng)上游水位低于 277.1m 時(shí)，即防浪墻上游無水的情況下為最不利工況，應(yīng) 按此工況進(jìn)行配筋計(jì)算。 水平壓力計(jì)算： -17- 主動(dòng)土壓力：E=KNKHE aa 63 . 8 232 . 0 9 . 181 . 9 101 . 2 2 1 2 1 232 產(chǎn)生彎矩：5.74kN.m3/9 . 163 . 8 05 . 1 11 3 1 01 HEM aG 校核水壓力：=9.811.3=8.29KN 2 2 1 HP w 2 1 2 產(chǎn)生彎矩：4.31KN.m3/3 . 129 . 8 20 . 1 11 3 1 02 HPM G 總彎矩：=5.74-4.31=1.43kN.m 21 MMM 總彎矩小于設(shè)計(jì)狀況下彎矩，即最終確定采用對稱配筋，在上游側(cè)則采用 構(gòu)造對稱配筋，配 612，分布鋼筋采用6250 2.2.2.2 底板配筋（II-II 截面） 7 . 29 . 181 . 9 1 . 2 3 W 105.68kN =240.52.7=32.4kN 1 W 對彎矩的影響很小，可忽略不記 0 E 基地反力大小見 2.2.2.3 節(jié) 對 II-II 面產(chǎn)生的彎矩： =111.05105.682.7/2+111.0532.42.7/2-M 111.247.782.72.7/2-111.2(57.38-47.78) 2.72.72/3 =-69.25kN.m 對 II-II 截面進(jìn)行配筋計(jì)算 取單位寬度進(jìn)行計(jì)算，保護(hù)層厚度取 30mm 截面抵抗矩系數(shù)： 030 . 0 305001000 5 . 12 1025.692 . 1 2 6 2 0 ）（ hbf M c d s =0.0301.10 78 . 0 1 . 20158.38 0 tg H Gtg Kc 滿足抗滑穩(wěn)定要求。 2.2.2.4 抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算 采用公式 H v M M K0 式中 擋土墻抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，特殊組合，取為 1.40 0 K 作用于墻身各力對墻的穩(wěn)定力矩 V M 作用于墻身各力對墻的傾覆力矩 H M =25.432.4/3=20.34KN.m H M =37.2(0.8+0.25)+482+105.6（1.3+2.7/2）+10.20240.4+15.89 V M +10.32 =445.4KN.m =21.9=1.40 ，滿足抗傾覆穩(wěn)定要求 0 0 M M K y 34.20 4 .445 0 K 2.2.2.5 地基承載力的計(jì)算 （1）偏心距 e=C B 2 W MM B HV 2 式中：e 為墻底壓力的偏心距離，對于硬土 e B/5 -20- B 為墻底寬，4.0m C 為墻底面上垂直力的作用點(diǎn)與墻身前趾間的距離 為作用在墻上的垂直力 W （2）計(jì)算判別 e=-0.23mB/5=0.8m W MM B HV 268.10548 2 . 37 34.20 4 . 445 2 4 （3） 基底應(yīng)力 墻前基底處應(yīng)力 = 1 ) 6 1 ( B e B W ) 4 6 1 ( 4 68.10548 4 . 37e =31.26kN/m 2 墻后基底處應(yīng)力=) 6 1 ( 2 B e B W ) 4 6 1 ( 4 68.10548 4 . 37e =64.18kN/m 2 、均小于 25，滿足地基承載要求，且、均大于 0，無拉應(yīng)力 1 2 MPa 1 2 出現(xiàn)，所以 L 型擋墻滿足應(yīng)力條件。 總上所述，L 型擋墻滿足要求。 -21- 曲曲1 3 溢洪道的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 控制堰及消能設(shè)計(jì) 溢流堰采用實(shí)用堰的形式；消能方式為挑流消能。 查壩址水位流量關(guān)系曲線得下游最高水位為 230.0m。 實(shí)用堰堰頂高程為 272.0m，坎頂高程應(yīng)高于下游水位 12m，取挑流鼻坎高 程為 230.0+1.5=231.5m。 (1) 溢流面曲線 堰面曲線采用 WES 曲線，如圖 3-1 所示的冪曲線（曲線 1）的方程為： （3-1）ykHx n d n1 式中 定型設(shè)計(jì)水頭，按堰頂?shù)淖畲笞饔盟^的 75%95%計(jì)算； d H max H 與上游壩面坡度有關(guān)的系數(shù)和指數(shù)，壩面鉛直時(shí)，nk、 ，當(dāng)壩面坡度為 3：1 時(shí)，。85 . 1 , 0 . 2nk836. 1,936 . 1 nk 溢流面曲線坐標(biāo) x，y 的坐標(biāo)原點(diǎn)在堰頂，上 游采用三段圓弧，見圖 3-1 所示： 本設(shè)計(jì)采用上游坡面鉛直，最大水頭為校核 情況堰頂水頭=278.4-272=6.4m max H =(75%95%)=4.86.08m 取=5.5m d H max H d H 則曲線 1 的方程為：yx 85 . 0 85 . 1 5 . 50 . 2 a=0.175 =0.1755.5=0.9625m d H b=0.282=0.2825.5=1.551m d H =0.55.5=2.75m d HR5 . 0 1 =0.25.5=1.1m d HR2 . 0 2 =0.045.5=0.22m d HR04 . 0 3 挑流坎反弧半徑 R 與挑流坎上的流速大小有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐，R 應(yīng) 圖 3-1 堰頂曲線 -22- 大于最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的坎頂水深的 6 倍。通常取 R=(810) c h c h 根據(jù)能量方程 （3-2） 式中 堰頂最大單寬流量，328/10=32.8m3/sqq 流速系數(shù)，取=0.95 堰頂高程與反弧段最低點(diǎn)的高程差=272-230=42m i a i a 通過試算法計(jì)算出m。145 . 1 c h 得到反弧段的半徑m，取R =10.0m。常取)45.1116 . 9 ()108( c hR 2535，取為 30，相應(yīng)坎高（出射坎頂與反弧底之高差） =1.34m)cos1 ( Ra 反弧段與堰頂曲線以直線光滑連接。 3.2 邊墻設(shè)計(jì)及穩(wěn)定演算 3.2.1 邊墻的形狀設(shè)計(jì) 泄槽的臨界水深： 3 2 3 2 81. 9 210 . 1 g q hc =3.56m 溢洪道進(jìn)水渠高程為 276.7-265=11.7m 在進(jìn)水渠截面，其總 水頭 T=11.7+=11.807m 81 . 9 2 45 . 1 1 7 . 11 2 22 g v 設(shè)臨界水深對應(yīng)的流速為，則： 1 v g v hT c 2 2 1 即 11.807=3.56+ 81 . 9 2 1 2 1 v 22 2 2 c cid hg q haH 3-2 泄圖槽邊墻 -23- 解得：=12.72m/s 1 v 根據(jù)規(guī)范，當(dāng)溢流堰的控制堰為實(shí)用堰時(shí)，計(jì)算泄槽水面線的起始水深一般 取為堰后收縮斷面水深，設(shè)堰后收縮斷面水深為，則 co h 2 2 2 2 2 2 95 . 0 81 . 9 2 21 2 co co co co h h hg q hT 試算解得：=1.56m 相應(yīng)的流速=13.46m/s co h co o h q v c 泄槽段水流摻氣水深可按下式計(jì)算 h v hb) 100 1 ( 式中 泄槽計(jì)算斷面的水深及摻氣后的水深，m； b hh、 不摻氣情況下泄槽計(jì)算斷面的流速，m/s;v 修正系數(shù)，可取 1.01.4s/m，流速大者取大值。 即：=1.8m56 . 1 ) 100 46.132 . 1 1 ( b h 泄槽邊墻高度可由加 0.51.5m 安全超高得到，邊墻高度取為 2.5m。 b h 3.2.2 邊墻穩(wěn)定計(jì)算 溢洪道邊墻沿建基面得抗滑穩(wěn)定可按抗剪強(qiáng)度公式進(jìn)行 （3-3） P Wf Kc 式中 按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本組合=1.05，特殊組合 c K c K =1.0； c K 邊墻混凝土與基礎(chǔ)接觸面的抗剪摩擦系數(shù)，三類土，取 1；f 作用于邊墻上的全部荷載對計(jì)算滑動(dòng)面的法向分量； W 作用于邊墻的全部荷載對計(jì)算滑動(dòng)面的切向分量 P 由于在挑流坎以上以及挑流坎處靠近山巖的擋土墻都有山巖保護(hù)，其穩(wěn)定必 然滿足，因此，僅對挑流底坎靠近大壩的擋土墻進(jìn)行分析。 3.2.2.1 完建期（基本組合） 該擋土墻不受到水平方向的力，因此，其穩(wěn)定滿足要求 擋土墻自重 W=（0.53+0.50.5）24=42KN -24- 自重產(chǎn)生的彎矩=0.53240.50.5+0.50.5240.75 1 M =13.5KN.m（順時(shí)針） 偏心距 e=C B 2 W MM B HV 2 式中 e墻底壓力的偏心距離 B墻底寬 C墻底面上垂直力的作用點(diǎn)與墻身前趾間的距離 作用在墻上的垂直力 W 即 =1/2-13.5/42=0.181.0 43 . 6 21 . 4 421 P Wf Kc 滿足要求 自重產(chǎn)生的彎矩=0.53240.50.5+0.50.5240.75 1 M =13.5KN.m（順時(shí)針） 水壓力產(chǎn)生的彎矩 =6.43（1/31.145+0.5）=5.67KN.m（順時(shí)針） 2 M 揚(yáng)壓力產(chǎn)生的彎矩 =0.59.810.251.1450.5（0.5+1/30.5） 3 M +0.59.810.251.1450.250.5+0.59.810.751.1450.50.25 =1.17 KN.m（逆時(shí)針） 偏心距 e= （3-4）C B 2 W MM B HV 2 式中 e墻底壓力的偏心距離 B墻底寬 C墻底面上垂直力的作用點(diǎn)與墻身前趾間的距離 作用在墻上的垂直力 W 則 =me024 . 0 21 . 4 42 17 . 1 5 . 1367 . 5 2 1 -25- e 3 B 滿足偏心距要求 墻前基底處應(yīng)力 = 1 ) 6 1 ( B e B W ) 1 6 1 ( 1 21. 442e =43.23kN/m 2 墻后基底處應(yīng)力=) 6 1 ( 2 B e B W ) 1 6 1 ( 1 21. 442e =32.35kN/m 2 即擋土墻基地沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求 擋土墻滿足要求。 3.3 挑射距離與沖刷坑深度的估算 水舌挑距估算公式： （3-5） )(2sinsin cos 21 22 11 c hhgvv g v L 式中 水舌挑距，為鼻坎末端至沖刷坑最深點(diǎn)的距離；L 坎頂水面流速, =32.8/1.145=28.65 m/s c v c c h q v 鼻坎挑射角度，取=30 3015 出坎流速，=31.515 m/s 1 v c vv1 . 1 1 坎頂平均水深在鉛直面上的投影，0.992m； 1 hcos 1c hh 坎頂至河床表面之差，=231.5-227.5=4m 2 h 2 h 計(jì)算得 L =86.91m 沖刷坑深度的估算公式： （3- 2 1 bb k r Zah k T 6） 式中 T 自穩(wěn)定沖坑底至下游水面總水深； 鼻坎單寬流量 q 所決定的臨界水深，取=4.79m； k h 3 2 k g q h Z 上下游水位差，Z=278.4-230=48.4m； 表征巖石優(yōu)劣對 T 值影響的無因次相對比例系數(shù)，取為 1.5； r k a 待定系數(shù)，取為 2.44； -26- 待定系數(shù)，分別取為 0.89、0.11 21 bb、 解得m 6 . 22T tTtr 沖刷坑深度； r t t 下游水深：230-277.5=2.5m; 解得：=20.1m r t 滿足一般安全挑距約為可能沖刷坑深度的 2.55.0 倍范圍32 . 4 1 . 20 91.86 r t L 內(nèi)要求。 -27- 4 工程量計(jì)算 4.1 開挖工程量計(jì)算 4.1.1 趾板處開挖量計(jì)算 趾板處開挖開 挖方案如圖 4-1 所示， 圖中 m 為趾板長 度，趾板處開挖 2m,對趾板進(jìn)行分段計(jì)算，如表 4-1 所示： 表 4-1 趾板開挖工程量計(jì)算 趾板趾板寬度上底下底高面積趾板高程趾板水平長度趾板長度開挖量 AB38.54.521315.623.41628.13661365.776 BC49.55.52151640.65543.69015655.3522 CD5.210.76.7217.419.583.331585.582641489.138 DE5.210.76.7217.4028.91328.913503.0862 EF5.210.76.7217.417.530.08934.80802605.6595 FG49.55.52151655.029557.30834859.6251 GH38.54.521314.628.603532.11417417.4843 趾板總開挖量為 4896.121 m3 開挖線 趾板 圖 4-1 趾板開挖線 -28- 4.1.2 主壩基礎(chǔ)開挖量 基礎(chǔ)開挖 1m,沿壩軸線對基礎(chǔ)開挖進(jìn)行分段計(jì)算，見表 4-2 4-2 基礎(chǔ)開挖量計(jì)算 截面剖面面積 距離開挖量 A0AB0.861517.197 B39.9234BC32.81552103.533 C88.2802CC150.77956241.448 C1157.5453C1D27.2794378.761 D163.49DE28.8840 E158.171EF16.4962307.743 F121.6233FF137.6343434.048 F160.8738F1G11.513644.321 G51.0555GH16.2505414.8387 其中，A、B分別為趾板 X-X 線交點(diǎn)，C1、F1 分別為插入 CD、FG 中的點(diǎn)，總 開挖量為 19541.89 m3。 4.1.3 溢洪道開挖量 表 4-3 溢洪道開挖量計(jì)算 巖高程 1 泄槽高 程 巖高程 2 開挖高 程 1 開挖 高程 2面積 1面積 2工程量 282.9265277.417.912.4166.65152.91655.699 277.8262.3274.615.512.3152.9142.451530.311 275.6259.6269.5169.9142.45120.451362.176 267.6254.2262.713.48.5120.4569.85986.0104 260.4251.5255.38.93.869.8551.7629.7927 泄槽段 255.5248.8251.56.72.751.745.65504.4041 254.4246.1244.18.30.245.6550.6498.7047 251.8243.4244.28.40.850.630.8421.7617 246.3240.7238.95.60.130.855444.5596 2482382371005590.75755.1813 -29- 251.8235.323516.50.390.75127.051128.497 252.8232.6235.520.22.9127.05100.761180.363 248231.8423416.162.16100.760 286.427227914.47139.1196.32272.335 溢流堰 283.1265277.118.112.1196.3 286.426527921.414230.186.256888.521 進(jìn)水渠 271265266.561.586.25 溢洪道總開挖量為 20258.32m3。 4.1.4 導(dǎo)流隧洞開挖量計(jì)算 表 8-4 導(dǎo)流隧洞開挖量計(jì)算 斷面 1 面積斷面 2 面積長度開挖量總開挖量 擴(kuò)散段 019.519.1995187.19進(jìn)水渠 直線段 9.0799.0793.27829.76 洞身段 1 9.0799.07938.4245348.85 圓弧段 9.0799.0799.6987.98 洞身段 洞身段 2 9.0799.079176.33851600.98 出口直線段 9.0799.07926.8165243.467出口段 出口擴(kuò)散段 19.5026.253255.96 2754.2 4.1.5 副壩開挖量計(jì)算 表 4-5 副壩開挖量計(jì)算 截面 上截面面 積 下截面面 積截面寬度壩段開挖量總開挖量 116.597213.343710149.7045 213.343713.001410131.7255 313.001413.003710130.0255 413.003712.998710130.012 512.998713.000110129.994 613.000112.999910130 712.99991310129.9995 1273.914 -30- 8131310130 9131310130 1013012.68582.4525 4.2 混凝土工程量計(jì)算 4.2.1 趾板混凝土工程量計(jì)算 表 4-6 趾板混凝土用量計(jì)算 趾板高程趾板水平長度趾板長度趾板面積工程量總混凝土量 AB15.623.41628.136611.233.76394 BC1640.65543.690152.4602107.4865 CD19.583.331585.582642.7459235.0014 DE028.91328.9132.6676.90858 EF17.530.08934.808023.0407105.8407 FG1655.029557.308342.32132.9553 GH14.628.603532.114171.478447.4776 739.4341 4.2.2 面板混凝土用量計(jì)算 表 4-7 面板混凝土用量計(jì)算 分塊上底下底面板寬度面積厚度混凝土量 面板 1 25.68228.684.21114.46410.445.7857 面板 2 28.67633.956187.87630.475.1505 面板 3 33.9539.226219.52040.487.8082 面板 4 39.22444.56251.16270.4100.465 面板 5 44.49749.776282.80680.4113.123 面板 6 49.77255.056314.45090.4125.78 面板 7 55.04558.376340.25050.4136.1 面板 8 58.37161.076358.33770.4143.335 面板 9 61.07463.786374.55730.4149.823 面板 10 63.77866.486390.77690.4156.311 -31- 面板 11 66.48171.8912830.2070.4332.083 面板 12 71.88777.2912895.08170.4358.033 面板 13 77.29382.712959.960.4383.984 面板 14 82.788.11121024.8350.4409.934 面板 15 88.10690.89121073.9750.4429.59 面板 16 90.8990.89121090.6790.4436.272 面板 17 90.8984.04121049.5760.4419.83 面板 18 84.03962.0412876.46990.4350.588 面板 19 62.03954.6112699.8880.4279.955 面板 20 54.60950.986316.75850.4126.703 面板 21 50.97747.356294.96650.4117.987 面板 22 47.34543.716273.17280.4109.269 面板 23 43.71340.086251.3790.4100.552 面板 24 40.08136.456229.58710.491.8348 面板 25 36.44932.826207.79510.483.1181 面板 26 32.81726.746178.66050.471.4642 面板 27 26.73717.26131.80810.452.7233 面板 28 17.19908.371.389080.428.5556 面板總混凝土用量為 5316.157 m3 4.2.3 L 型擋墻混凝土用量計(jì)算 L 型擋墻斷面面積 2 55 . 3 5 . 01 . 35 . 04mS L 型擋墻總長度ml87.204 總混凝土用量 3 3 . 72787.20455 . 3 mSlV 4.2.4 溢洪道混凝土用量計(jì)算 泄槽段混凝土用量 2 1 5 . 85 . 25 . 025 . 012mS -32- 混凝土用量 3 1 03.108118.1275 . 8mV 挑流底坎及護(hù)坦混凝土計(jì)算 2 2 604.219433 . 5 6607.15mS 混凝土用量 3 2 644.23711604.21mV 引水渠段混凝土用量計(jì)算 底板 3 3 27.121252 . 02538.24mV 導(dǎo)墻 3 4 804.1854)265 2 . 279(5 . 154.432mV 引水渠混凝土用量 3 435 074.1976mVVV 控制段混凝土用量 閘墩 3 6 12.337)5 . 15 . 1 (3742.112mV 底板 3 7 73.142110273.14mV 控制段混凝土用量 3 768 85.479mVVV 溢洪道混凝土總用量 3 8521 6 . 3774 mVVVVV 4.2.5 副壩混凝土用量計(jì)算 表 4-8 副壩混凝土用量計(jì)算 分段面積 1面積 2長度工程量總工程量 175.622856.619510661.2115 256.619529.324610429.7205 329.324616.471710228.9815 416.471710.400210134.3595 510.40029.06681097.3352625.874 -33- 69.066813.758910114.1285 713.758924.085210189.2205 824.085231.035710275.6045 931.035729.987610305.1165 1029.9876012.685190.1964 4.2.6 導(dǎo)流隧洞混凝土襯砌計(jì)算 表 4-9 導(dǎo)流隧洞混凝土襯砌計(jì)算 斷面 1 面積斷面 2 面積長度混凝土用量總用量 擴(kuò)散段 06.6819.264.126進(jìn)水渠 直線段 4.5554.5553.2914.931 洞身段 1 4.5554.55538.42175.024 圓弧段 4.5554.5559.6944.138洞身段 洞身段 2 4.5554.555176.34803.222 出口直線段 4.5554.55526.82122.149出口段 出口擴(kuò)散段 6.68026.2587.685 1311.3 4.3 大壩填筑量計(jì)算 大壩填筑量計(jì)算剖面截面采用與基礎(chǔ)開挖相應(yīng)的截面，各截面面積如表 4- 10，各壩段填筑量如表 4-11。 表 4-10 各截面面積（m2） 剖面 12345678910 一開挖 039.988.3157.5163.5158.2121.660.951.10 二墊層區(qū) 039.6100.3139.1151151104.561.955.70 三過渡區(qū) 020.1 146，720222178 217.4156.397 869 0 四主堆石區(qū) 00720.12595.528732712.91470.7314.1190.80 五次堆石區(qū) 00187.21120.71142.71016.3668.3109.360.40 六塊石護(hù)坡 0 0 9.4 28 28 26 21.3 6.8 4.00 表 4-11 各壩段填筑工程量 分段墊層區(qū)過渡區(qū)主堆石區(qū)次堆石區(qū)塊石護(hù)坡 117.055038.646229000 -34- 22296.112735.611815.933071.555153.419 36079.1368858.47684184.333206.04947.4211 43957.1465729.59574587.830870.93762.5981 54361.8626286.09480671.8231180.16779.3986 62107.4163082.31734506.5413894.59390.1329 73132.1224765.19833583.9214632.41528.4566 8676.99721058.2992906.487976.920162.04528 9452.3505705.86321550.499490.743232.28487 合計(jì) 23080.233230.09323807.3128323.33655.756 4.4 灌漿工程量計(jì)算 4.4.1 主壩灌漿工程量計(jì)算 主壩帷幕灌漿布置于趾板中心線，其工程量如表 4-12 表 4-12 主壩帷幕灌漿工程量計(jì)算 趾板段趾板中心線長度各段長度孔距孔深孔數(shù)總長度 AB21.9875 BC46.097左岸 CD80.0745 148.159 3 29 50 1450