[畢業(yè)設(shè)計(jì)]某小型水利樞紐工程設(shè)計(jì)（含計(jì)算書 cad圖）

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- 56 - 6.8壩體沉降估算 - 59 - 6.9工程量計(jì)算 - 60 - 第七章 專題1施工組織設(shè)計(jì) - 64 - 7.1基本資料分析 - 64 - 7.2施工導(dǎo)流 - 65 - 7.3主體工程施工 - 69 - 7.4施工交通運(yùn)輸?shù)缆凡贾?- 78 - 7.5施工總進(jìn)度 - 79 - 第八章 專題2：分標(biāo)設(shè)計(jì) - 79 - 1 工程概述 - 80 - 1.1 工程地形地質(zhì)條件 - 80 - 1.2 工程規(guī)模 - 81 - 1.3 工程特點(diǎn) - 81 - 1.4 工期要求 - 82 - 2 分標(biāo)段實(shí)施的利弊分析 - 82 - 2.1分標(biāo)段實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)： - 82 - 2.2分標(biāo)段實(shí)施的弊端： - 82 - 2.3針對(duì)分標(biāo)施工方案，代理單位在編制招標(biāo)文件時(shí)應(yīng)明確的問(wèn)題 - 82 - 3施工標(biāo)段劃分 - 83 - 3.1 標(biāo)段劃分的發(fā)展現(xiàn)狀 - 83 - 3.2 水利工程分標(biāo)的可行性分析 - 83 - 3.3 常見(jiàn)分標(biāo)實(shí)施工程分類 - 84 - 4 分標(biāo)方案及比選 - 84 - 4.1 分標(biāo)原則 - 84 - 4.2 分標(biāo)范圍 - 85 - 4.3 分標(biāo)方案擬定 - 85 - 4.4 方案比選 - 85 - 5 工程分標(biāo)建議 - 86 - 6 結(jié)論 - 86 - 第九章 專題3 招標(biāo)文件編寫 - 87 - 招標(biāo)公告（未進(jìn)行資格預(yù)審） - 88 - 1. 招標(biāo)條件 - 88 - 2. 項(xiàng)目概況與招標(biāo)范圍 - 88 - 3. 投標(biāo)人資格要求 - 88 - 4. 招標(biāo)文件的獲取 - 88 - 5. 投標(biāo)文件的遞交 - 89 - 6. 發(fā)布公告的媒介 - 89 - 7. 聯(lián)系方式 - 89 - 投標(biāo)人須知 - 90 - 1. 總則 - 91 - 2. 招標(biāo)文件 - 93 - 3. 投標(biāo)文件 - 94 - 4. 投標(biāo) - 97 - 5. 開(kāi)標(biāo) - 98 - 6. 評(píng)標(biāo) - 98 - 7. 合同授予 - 99 - 8. 重新招標(biāo)和不再招標(biāo) - 100 - 9. 紀(jì)律和監(jiān)督 - 100 - 10. 需要補(bǔ)充的其他內(nèi)容 - 102 - 評(píng)標(biāo)辦法（綜合評(píng)估法） - 102 - 1. 評(píng)標(biāo)方法 - 104 - 2. 評(píng)審標(biāo)準(zhǔn) - 104 - 3. 評(píng)標(biāo)程序 - 105 - 合同條款及格式 - 107 - 第一節(jié) 通用合同條款 - 107 - 第二節(jié) 專用合同條款 - 107 - 第三節(jié) 合同附件格式 - 111 - 1. 工程量清單說(shuō)明 - 115 - 2. 投標(biāo)報(bào)價(jià)說(shuō)明 - 115 - 3. 其他說(shuō)明 - 115 - 4. 工程量清單 - 115 - 圖 紙 - 120 - 技術(shù)條款 - 121 - 投標(biāo)文件格式 - 122 - 參考文獻(xiàn) - 151 - 結(jié)語(yǔ) - 152 - 第一章 工程概況 1.1工程特性表 序號(hào)及名稱 單 位 數(shù) 量 備 注 一、水庫(kù) 流域面積 km2 33 正常蓄水位 m 276.6 死水位 m 248.5 汛前限制水位 m 275.5 設(shè)計(jì)洪水位 m 278.8 校核洪水位 m 280.6 設(shè)計(jì)泄洪流量 m3/s 180 校核泄洪流量 m3/s 280 總庫(kù)容 萬(wàn)m3 2242.1782 死庫(kù)容 萬(wàn)m3 200.0 興利庫(kù)容 萬(wàn)m3 1725.0 有效庫(kù)容 萬(wàn)m3 1950.0 二、大壩 壩型 復(fù)合土工膜防滲堆石壩 壩頂高程 m 280.7 防浪墻頂高程 m 281.9 壩頂寬度 m 5.5 最大壩高 m 54.7 上游壩坡 1∶1.5 下游壩坡 1∶1.52和1∶1.55 主壩壩軸線長(zhǎng) m 212．5 副壩型式 重力式擋墻 副壩壩軸線長(zhǎng) m 118.9 導(dǎo)流洞型式 圓形 導(dǎo)流洞進(jìn)口底高程 m 227.5 導(dǎo)流洞出口底高程 m 226.5 導(dǎo)流洞半徑R m 2.4 導(dǎo)流洞長(zhǎng)度 m 400 三、溢洪道 溢流前緣凈寬 m 8 堰頂高程 m 274 設(shè)計(jì)流量 m3/s 180 校核流量 m3/s 280 閘門型式 平板 閘門尺寸（寬×高） m2 8×6 四、廠房系統(tǒng) 1．動(dòng)能指標(biāo) 最大凈水頭 m 174.0 額定水頭 m 174.0 最小水頭 m 143.0 引用流量 m3/s 5.0 額定出力 kW 6400 保證出力 kW 1461 2．廠房 廠房型式 地面式 廠房面積 m2 31.5×15.7 主廠房寬度 m 10.8 機(jī)組臺(tái)數(shù) 2 機(jī)組安裝高程 m 103.0 水輪機(jī)型號(hào) HL110-WJ-76 發(fā)電機(jī)型號(hào) SFW-J3000-6/1480 開(kāi)關(guān)站面積 m2 11.5×27.25 五、引水系統(tǒng) 進(jìn)水口型式 塔式 進(jìn)水口高程 m 244.7 壓力鋼管直徑 m 1.2 管壁厚度 mm 10 有壓隧洞洞徑 m 1.8 襯砌厚度 cm 50 鋼襯厚度 mm 4 調(diào)壓井最高涌浪水位 m 280.0 調(diào)壓井最低涌浪水位 m 226.32 五、工程量 1．主壩 基礎(chǔ)開(kāi)挖量 m3 24081 堆石料填筑量 m3 483538.8 混凝土方量(L型擋墻) m3 877.6 混凝土方量（趾板） m3 397.2 混凝土方量（現(xiàn)澆混凝土保護(hù)層） m3 1209.6 2．副壩 基礎(chǔ)開(kāi)挖量 m3 4886.4 混凝土方量 m3 362.6 3．導(dǎo)流隧洞 導(dǎo)流隧洞開(kāi)挖量 m3 4326 混凝土襯砌方量 m3 1017.4 1.2 建設(shè)目的和依據(jù) B江水利樞紐工程是以發(fā)電為主，同時(shí)兼顧了灌溉、供水、防洪及養(yǎng)殖等綜合利用效益的跨流域開(kāi)發(fā)的水利樞紐工程。 1.3 建設(shè)的條件 建設(shè)資金基本到位，施工準(zhǔn)備工作已經(jīng)就緒。 1.4 建設(shè)的規(guī)模及綜合利用效益 1.4.1 建設(shè)規(guī)模 本電站裝機(jī)6400 kW，保證出力1461kW。廠房總面積為31.5×15.7㎡。開(kāi)關(guān)站尺寸為11.5×27.25㎡。 水庫(kù)總庫(kù)容（校核洪水位以下的全部庫(kù)容）為2322.4360萬(wàn)m3。 1.4.2 綜合利用效益 1.4.2.1 發(fā)電 裝機(jī)6400kW，電站設(shè)計(jì)水頭為174m，多年平均發(fā)電量為1700×104kW·h，保證出力為1461kW。本電站裝2臺(tái)3200kW機(jī)組，正常蓄水位為276.6m，引水式發(fā)電，引水隧洞布置在右岸山體中，最大引用流量為5m3/s。 廠房位于xx村左岸下游340m處，地面式，總面積為31.5×15.7㎡，其中主廠房寬10.8m，主廠房?jī)?nèi)安裝二臺(tái)HL110-WJ-76，配SFW-J3000-6/1480的水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組安裝高程為103m，開(kāi)關(guān)站位于廠房的左上側(cè)，尺寸為11.5×27.25㎡。 1.4.2.2 灌溉 下游利用發(fā)電尾水灌溉，上游增加灌溉面積1.0萬(wàn)畝。 1.4.2.3 供水 供xx村及其下游村民生活用水。 1.4.2.4 防洪 可減輕洪水對(duì)xx村及下游xx的威脅，要求設(shè)計(jì)洪水最大下泄量限制為255m3/s。 1.4.2.5 漁業(yè) 水庫(kù)蓄水后，正常蓄水位時(shí)水庫(kù)面積1.09km2，為發(fā)展養(yǎng)魚等水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)創(chuàng)造了有利條件。 第二章 自然地理?xiàng)l件 2.1 地形條件 xx水庫(kù)位于江西xx縣xx河一級(jí)支流xx的xx村上游約160m處，壩址以上控制流域面積33km2。xx在xx村上游約300m處，由兩支水系匯合而成，其中東支發(fā)源于xx，南支發(fā)源于xx，河流在xx匯入xx河，本流域上游為中低山區(qū)，山勢(shì)陡峭，中下游為低山丘陵區(qū)，山體凌亂，沖溝發(fā)育。 2.2 水文特性 據(jù)水文資料推算，壩址處多年平均流量1.28m3/s，多年平均總徑流量4040萬(wàn)m3，p=0.1%的洪峰流量為551.5m3/s,三日洪量為1569萬(wàn)m3，p=2%的洪峰流量為364.5m3/sec,三日洪量為965萬(wàn)m3。流域多年平均降雨值2047.7mm。 正常蓄水位275.5m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容V正=1878.9643 死水位248.5m，對(duì)應(yīng)V死=185.0萬(wàn)m3。 流域河段多年平均輸砂量為0.29萬(wàn)噸，泥沙容重估算為1.3t/m3。估計(jì)水庫(kù)淤積年限與高程關(guān)系（見(jiàn)表2-1）： 表2-1 淤積年限與高程關(guān)系表 淤積年限（年） 泥沙淤積量（萬(wàn)m3） 淤積高程（m） 50 11.05 236.08 100 22.1 237.78 水庫(kù)水位—庫(kù)容關(guān)系曲線（見(jiàn)表2-2）： 表2-2 水庫(kù)水位—庫(kù)容關(guān)系曲線表 水位（m） 227.5 236.08 237.78 248 276 278.11 庫(kù)容（104m3） 0 11.05 22.1 172.0 1910.0 2145.2 壩址水位-流量關(guān)系曲線（見(jiàn)表2-3）： 水位(m) 227.5 228.0 228.5 229.0 229.5 230.0 230.5 流量(m3/s) 0 6.0 28.9 66.77 121.97 196.05 281.78 表2-3 壩址水位-流量關(guān)系曲線表 2.3 工程地質(zhì)條件 2.3.1庫(kù)區(qū)工程地質(zhì) 庫(kù)區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，山勢(shì)陡峭，分水嶺雄厚，地形封閉，植被良好， 未見(jiàn)滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。 組成庫(kù)岸及庫(kù)盆的地層巖性主要為前震旦系板溪群的千枚狀綠泥絹云母板巖，千枚巖和變質(zhì)砂巖。 庫(kù)區(qū)巖石受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，斷層和裂隙發(fā)育，巖石的褶皺和撓曲也很常見(jiàn)，構(gòu)造行跡以北東向壓扭性為主，常見(jiàn)有北西向張扭性斷裂和近東西向平推斷層，未見(jiàn)有較大的導(dǎo)水?dāng)嗔堰B通庫(kù)外。 庫(kù)區(qū)地下水類型主要為第四系松散堆積物孔隙潛水和基巖裂隙水，受大氣降水補(bǔ)給，排泄于河谷與河床，庫(kù)岸山體地下水位較高，一般在300m高程以上，組成庫(kù)岸及庫(kù)盆的巖石表部透水性強(qiáng)，但深部巖石透水性微弱，屬相對(duì)不透水層。 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)良好，水庫(kù)蓄水后，不存在永久滲漏、岸邊再造、浸沒(méi)及水庫(kù)誘發(fā)地震等問(wèn)題。 2.3.2壩址工程地質(zhì) 2.3.2.1 地貌 壩址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，山頂高程為280～450m，壩區(qū)河床較寬，約20～50m，為一“U”型河谷，兩岸山坡不對(duì)稱，左岸山體雄厚，山坡角30～40度，右岸山體較為單薄，山坡角20～30度，且在右岸有一低矮埡口，頂高程約276m，壩址區(qū)沖溝發(fā)育，且切割較深，未見(jiàn)滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，自然邊坡穩(wěn)定。 2.3.2.2 地質(zhì)巖性 壩址區(qū)出露的地層巖性為前震旦系板溪群第四段綠泥絹云母千枚巖夾變質(zhì)砂巖，第四系松散堆積物及變質(zhì)輝常巖，其巖性特征為： （1） 泥絹云母千枚巖：灰綠色，主要礦物成分為絹云母、石英、長(zhǎng)石、綠泥石等，千枚狀構(gòu)造，其余碎屑顯微鱗片狀構(gòu)造，巖石撓曲和褶皺常見(jiàn)，片理極發(fā)育，巖層產(chǎn)狀N40°～60°E，NW<38°～60°。 （2） 質(zhì)砂巖：青灰色，主要礦物成分未石英、長(zhǎng)石及巖屑等，中細(xì)砂粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，有輕微的變質(zhì)，巖石結(jié)構(gòu)致密，巖性堅(jiān)硬。 （3） 第四系松散堆積物主要為沖擊砂卵石，漂石，厚1～1.5m，分布于河床部位，殘坡積壤土、碎塊石土，厚1～6m，分布于兩岸山坡及沖溝部位。 （4） 質(zhì)輝長(zhǎng)巖：暗綠、深綠色，主要礦物成分為綠泥石、綠簾石、纖閃石及少量石英，輝長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，微具定向構(gòu)造，巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，在壩址區(qū)呈巖株或巖脈產(chǎn)出。 2.3.2.3 地質(zhì)構(gòu)造 壩址區(qū)地處華夏系及新華夏系構(gòu)造復(fù)合部位，出露的地層古老，經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，壩址區(qū)斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎，巖層褶皺和撓曲常見(jiàn)。在初步設(shè)計(jì)階段共發(fā)現(xiàn)斷層20條。壩基開(kāi)挖后，在壩基部位新發(fā)現(xiàn)小斷層14條及兩條風(fēng)化夾層，但密度均較小。 （1）主要斷層： F5壓扭性斷層：產(chǎn)狀N35°，NW<80°，寬0.1 ～0.15m，主要由片狀巖、碎性巖組成，構(gòu)造巖強(qiáng)風(fēng)化，性狀較差，出露于左岸趾板齒槽228m高程附近。 F12壓扭性斷層：產(chǎn)狀N40°E，NW<66°，寬0.2～0.4m，主要由片狀巖組成，構(gòu)造巖呈強(qiáng)風(fēng)化，性狀較差，出露于左岸趾板齒槽236m高程附近。 F22層間擠壓破碎帶：產(chǎn)狀N55°E，NW<55°，寬0.1～0.25m，主要由片狀巖、石英脈組成，構(gòu)造巖強(qiáng)風(fēng)化，性狀較差，出露于左岸趾板齒槽260m高程附近。 F29壓扭性斷層：產(chǎn)狀N25°E，NW<70°，寬0.08～0.1m，主要由碎裂巖組成，見(jiàn)0.5～1.5cm厚的斷層泥繼續(xù)分布，斷層間較平，構(gòu)造巖呈強(qiáng)風(fēng)化，性狀差，出露于河床趾板齒槽部位。 （2）裂隙：壩址區(qū)巖石裂隙發(fā)育，巖石破碎，壩基開(kāi)挖后，對(duì)壩基巖石裂隙作了統(tǒng)計(jì)，主要有兩組發(fā)育方向：一是NE向?qū)用?，裂隙產(chǎn)狀N40°～60°E，NW<38°～60°，裂面稍扭，普遍見(jiàn)Fe、Mn質(zhì)浸染，表面張開(kāi)或微張，局部見(jiàn)次生泥充填，延伸長(zhǎng)，極發(fā)育；二是NW<30°～50°W，SW或NE<40°～80°，裂面光滑平整，見(jiàn)Fe、Mn質(zhì)浸染，間距一般20cm，延伸較短，發(fā)育。 （3）風(fēng)化夾層：壩基開(kāi)挖后，在河床右側(cè)趾板齒槽部位發(fā)現(xiàn)了兩條風(fēng)化夾層WJ1，WJ2，產(chǎn)狀N42°E，NW<38°，厚分別為2m和0.4m，風(fēng)化夾層為強(qiáng)風(fēng)化巖石和強(qiáng)風(fēng)化至弱風(fēng)化上部巖石。 （4）巖體風(fēng)化 壩區(qū)巖體風(fēng)化，主要受地形、巖性、構(gòu)造等因素影響，一般表現(xiàn)為表面的均勻風(fēng)化，沿?cái)鄬佑酗L(fēng)化加深現(xiàn)象。壩址左岸240m高程以上為強(qiáng)風(fēng)化中下部巖石，240m高程以下為弱風(fēng)化巖石，235～270m高程為強(qiáng)風(fēng)化巖石，270m高程以上為全風(fēng)化巖石。局部殘留有0～1.5m厚第四系殘坡積壤土。 2.3.2.4 水文地質(zhì)條件 壩址區(qū)地下水類型主要為第四系松散堆物孔隙潛水和基巖裂隙水，主要受大氣降水補(bǔ)給，排泄于河床及河谷，地下水動(dòng)態(tài)類型屬降水-徑流型。 鑒于本壩址的工程地質(zhì)條件差，適用于當(dāng)?shù)夭牧蠅巍? 壩址區(qū)巖石的透水性及相對(duì)不透水埋深經(jīng)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)，左岸山坡相對(duì)不透水層埋深10～24m，上部透水巖層q值一般為6.7～196.7Lu，大者達(dá)341.7Lu，屬中等—嚴(yán)重透水層；河床部位相對(duì)不透水層埋深11～17m，上部透水巖層q值一般為7～29.9Lu，屬中等—嚴(yán)重透水層；右岸山坡相對(duì)不透水層埋深19～27m，上部透水巖層q值一般為5.6～50.3Lu，大者達(dá)127.3Lu，屬中等—較嚴(yán)重透水層，中間夾嚴(yán)重透水層透鏡體。 2.3.2.5 建基面巖體有關(guān)地質(zhì)參數(shù)建議值 （1） 與基面巖石接觸面之間的摩擦系數(shù)： 強(qiáng)風(fēng)化千枚巖: f=0.3～0.38 弱風(fēng)化千枚巖：f=0.5～0.6 （2） 壩基巖體結(jié)構(gòu)面之間的摩系： 裂隙夾泥與含斷層泥的斷層：f=0.3～0.35 一般裂隙、斷層：0.35～0.45 （3） 巖石的彈性模量：弱風(fēng)化千枚巖：E=(0.8～1.0)×104MPa （4） 巖石泊松比：弱風(fēng)化千枚巖：μ=0.25～0.3 （5） 試驗(yàn)參數(shù) ① 堆石試驗(yàn)參數(shù)（見(jiàn)表2-4） 軟化系數(shù)：微新巖石>0.7 弱風(fēng)化巖石>0.55 飽和抗壓強(qiáng)度：微新巖石>40MPa 弱風(fēng)化巖石>25MPa 表2-4 堆石試驗(yàn)參數(shù)表 組別 試驗(yàn)干密度（g/cm3） C(KPa) Φ。 K n Rf G F D A 2.10 47 38.58 80 0.35 0.82 0.46 0.20 1.5 B 2.05 60 37.72 60 0.32 0.81 0.43 0.18 1.8 ② 復(fù)合土工膜試驗(yàn)參數(shù)（見(jiàn)表2-5） 表2-5 復(fù)合土工膜試驗(yàn)參數(shù)表 項(xiàng) 目 單 位 量 值 備 注 單位面積質(zhì)量 g/m2 >1100 >1300 350/0.4/350 350/0.6/350 膜 厚 250m高程以上 mm 0.4 250m高程以下 mm 0.6 周邊縫等處 mm 0.8 周邊縫、水平縫、分縫處 寬條縱向拉伸 強(qiáng)度 kN/m >15 >18 350/0.4/350 350/0.6/350 伸長(zhǎng)率 % >50 窄條縱向拉伸 強(qiáng)度 kN/m >15 >18 350/0.4/350 350/0.6/350 伸長(zhǎng)率 % >50 摩 擦 系 數(shù) 與水泥砂漿 0.577 與現(xiàn)澆砼 0.6 粘 結(jié) 力 kg/cm2 >0.1 滲 透 系 數(shù) cm/s <1×10-11 2.3.3 引水發(fā)電隧洞工程地質(zhì)條件 引水發(fā)電隧洞通過(guò)地段屬低山地貌區(qū)，山頂高程300～400m相對(duì)高程100～200m，隧洞區(qū)沖溝發(fā)育，山體切割較深且較零亂，地表植被發(fā)育，未見(jiàn)有不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。 隧洞圍巖由絹云母千枚巖、變質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)千枚巖與粉砂質(zhì)板巖?層。絹云母千枚巖偶夾粉砂質(zhì)板巖及粉砂質(zhì)板巖等組成。巖石層面裂隙極發(fā)育、褶皺、撓曲嚴(yán)重，斷層發(fā)育切規(guī)模大，性狀差，其中絹云母千枚巖、凝灰質(zhì)千枚巖水理性質(zhì)較差，且遇水易軟化，軟化系數(shù)低，凝灰質(zhì)千枚巖成分復(fù)雜，還易于風(fēng)化。絹云母千枚巖與凝灰質(zhì)千枚巖在洞線出露的長(zhǎng)度占洞線總長(zhǎng)的19%，說(shuō)明洞線圍巖大部分由絹云母千枚巖與凝灰質(zhì)千枚巖構(gòu)成。 根據(jù)工程類比可知：千枚巖的單軸飽和抗壓強(qiáng)度為16～40Mpa，軟化系數(shù)0.63～0.93，屬半堅(jiān)硬—較軟化，抗水性較差的片狀（薄層狀）巖體。 2.4 氣象、地震及其他 2.4.1 氣象、地震 流域內(nèi)氣候：流域內(nèi)多年平均氣溫16.7℃，以一月份平均氣溫4.6℃為最低，七月份平均氣溫28℃為最高，歷年極端最高氣溫41℃，極端最低氣溫-11℃。 風(fēng)速及吹程：多年平均最大風(fēng)速12.6m/s，吹程1.6km。 地震烈度：壩址及庫(kù)區(qū)地震烈度屬Ⅵ度以下，設(shè)計(jì)時(shí)可不考慮地震荷載。 降 雨 量：流域多年平均降雨均值2047.7mm。 2.4.2 天然建筑材料 2.4.2.1 砂礫石料 壩址流域砂礫石料貧乏，但在江灣水和段莘水流域有梨苗場(chǎng)和古玩料場(chǎng)，距大壩約10～15km,有公路相通，運(yùn)輸方便。 梨苗場(chǎng) 、古玩料場(chǎng)均為砂卵（礫）石混合料，砂卵（礫）石儲(chǔ)量豐富，質(zhì)量良好，滿足工程要求。 2.4.2.2 堆石料 壩址附近廣泛分布綠泥絹云母千枚巖，弱至微風(fēng)化巖石，巖性較堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度較高，質(zhì)量較好，儲(chǔ)量豐富，可作為大壩堆石料。 壩址附近粘土很少，壩址上下游有一定的粘土分布，均為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民耕地。 第三章 設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)依據(jù) 3.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 在對(duì)原始材料進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合本次設(shè)計(jì)的專題研究，要求： （1）根據(jù)防洪要求，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，確定壩高程及岸坡溢洪道尺寸； （2）通過(guò)分析，對(duì)可能的方案進(jìn)行比較，確定樞紐組成建筑物型式，輪廓尺寸及水利樞紐布置方案； （3）詳細(xì)做出大壩設(shè)計(jì)，通過(guò)比較，確定壩的基本剖面與輪廓尺寸，擬定地基處理方案和壩身結(jié)構(gòu)，進(jìn)行水力、靜力計(jì)算； （4）進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)：決定樞紐的施工導(dǎo)流方案，安排施工的控制性進(jìn)度，大壩主體工程量的計(jì)算，編制施工投標(biāo)文件。 3.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 包括相關(guān)參考文獻(xiàn)、主要設(shè)計(jì)規(guī)范以及上級(jí)機(jī)關(guān)批文。 第四章 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 4.1 洪水調(diào)洪演算 4.1.1 洪水調(diào)洪演算原理 洪水在水庫(kù)中運(yùn)行時(shí)，水庫(kù)沿程的水位、流量、過(guò)水?dāng)嗝?、流速等均隨時(shí)間而變化，其流態(tài)屬于明渠非恒定流。根據(jù)水力學(xué)，明渠非恒定流的基本方程，即圣維南方程組為： 連續(xù)性方程： （4-1） 運(yùn)動(dòng)方程： （4-2） 式中： — 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e(m2) t — 時(shí)間（s） Q — 流量（m3/s） s — 沿水流方向距離（m） Z — 水位（m） g — 重力加速度(m/s2) v — 斷面平均流速(m/s) K — 流量系數(shù)(m3/s) 一般采用簡(jiǎn)化的近似解法，長(zhǎng)期以來(lái)，普遍采用瞬時(shí)法，即用有限差值來(lái)代替微分值，并加以簡(jiǎn)化，以近似地求解一系列瞬時(shí)流態(tài)。 瞬時(shí)流態(tài)法將式(4—1)進(jìn)行簡(jiǎn)化而得出基本公式，再結(jié)合水庫(kù)的特有條件對(duì)基本公式進(jìn)行簡(jiǎn)化，得出用于水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算的實(shí)用公式： (4-3) 式中：, — 分別為計(jì)算時(shí)段初、末的入庫(kù)流量(m3/s) — 計(jì)算時(shí)段中的平均入庫(kù)流量(m3/s) =(+)/2 式中：q1,q2 — 分別為計(jì)算時(shí)段初、末的下泄流量(m3/s) — 計(jì)算時(shí)段中的平均下泄流量(m3/s) 式中： V1,V2 — 分別為計(jì)算時(shí)段初、末水庫(kù)的蓄水量(m3) — V1與V2之差 — 計(jì)算時(shí)段 公式(4-3)表示為一個(gè)水量平衡方程式，表明：在一個(gè)計(jì)算時(shí)段內(nèi)，水庫(kù)水量與下泄水量之差即為該時(shí)段中水庫(kù)蓄水量的變化。顯然，公式中并未計(jì)入洪水入庫(kù)處至泄洪建筑物間的行進(jìn)時(shí)間，也未計(jì)入沿程流速變化和動(dòng)庫(kù)容等影響，這些因素均是其近似性的一個(gè)方面。 當(dāng)已知水庫(kù)入庫(kù)洪水過(guò)程線時(shí)，Q1，Q2 ，均為已知，V1，q1,則是計(jì)算時(shí)段開(kāi)始時(shí)的初始條件。于是，式(4-3)中的未知數(shù)僅剩下V2，q2,當(dāng)前一時(shí)段的V2,q2求出后，其值即成為后一時(shí)段的V1，q1值，使計(jì)算能逐步地連續(xù)進(jìn)行下去。僅一個(gè)方程來(lái)求解V2，q2是不可能的，必須再有一個(gè)方程式q2=f(V2),與式(4-3)聯(lián)立，才能同時(shí)解出V2，q2的確定值，假定暫不計(jì)及自水庫(kù)取水的興利部門瀉向下游的流量，則下瀉量q是泄水建筑物瀉流水頭H的函數(shù)，而當(dāng)泄洪建筑物的型式、尺寸等已確定時(shí) (4—4) 式中：A — 系數(shù)，與泄洪建筑物的型式、尺寸、閘孔開(kāi)度及淹沒(méi)系數(shù)有關(guān)。 B — 指數(shù)，對(duì)于堰流B一般等于3/2，對(duì)于閘孔出流一般B=1/2 根據(jù)水力學(xué)公式，H與q的關(guān)系曲線可求。若是堰流H即為庫(kù)水位Z與堰頂高程之差；若是閘孔出流H即為庫(kù)水位Z與閘孔中心線高程之差。因此可以根據(jù)H與q的關(guān)系曲線求出Z與q的關(guān)系曲線q=f(Z),并且，由庫(kù)水位Z，又可借助于水庫(kù)容積特性曲線V=f(Z), 求出相應(yīng)的水庫(kù)蓄水容積V，則式(4-4)可用下泄流量q與庫(kù)容V的關(guān)系曲線代替，即q=f(V),與式(4—3)聯(lián)立方程組，求解V2，q2。 當(dāng)水庫(kù)承擔(dān)下游防洪任務(wù)時(shí)，要求保持q不大于下游允許的最大下泄流量qmax時(shí)，就要利用閘門控制流量q，但計(jì)算的基本公式和方法與上面介紹的是一致的。 本設(shè)計(jì)泄水建筑物是正槽溢洪道。采用閘門全開(kāi)式泄洪，故下泄流量是q=AH3/2,H即為庫(kù)水位Z與堰頂高程之差，由于資料有限僅有0.1%和2%的流量及其對(duì)應(yīng)的三日洪峰流量，無(wú)法描繪出洪水過(guò)程線，故采用三角形法擬畫出洪水過(guò)程線（具體做法見(jiàn)本章4.4節(jié)）。本設(shè)計(jì)中調(diào)洪演算是為了定出設(shè)計(jì)、校核水位和相應(yīng)的下泄流量，已知下泄量與水頭的關(guān)系曲線（式4—4），通過(guò)假定下泄流量q，可利用洪水過(guò)程線計(jì)算出水庫(kù)蓄水量V，通過(guò)V=f(Z)可查出對(duì)應(yīng)的水位，得到q=f(Z)曲線，通過(guò)兩條q-Z曲線即得到設(shè)計(jì)、校核水位及相應(yīng)流量。 4.1.2洪水調(diào)洪演算方法 進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計(jì)算的方法很多，目前常用的是：列表試算法，半圖解法。本設(shè)計(jì)采用的是簡(jiǎn)化三角形法，也叫高切林法。 4.2 洪水標(biāo)準(zhǔn)分析 設(shè)計(jì)情況，采用50年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)。P=2%的洪峰流量為364.5 m3/s,三日洪量為965萬(wàn)m3。 校核情況，采用千年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)。p=0.1%洪峰流量為551.5 m3/s,三日洪量為1569萬(wàn)m3。 4.3 洪水建筑物的型式選擇 水利樞紐中的泄水建筑物一般包括設(shè)于河床的溢流壩、泄水閘、泄水孔，設(shè)于河岸的溢洪道、泄水隧洞等。 本設(shè)計(jì)采用壩型為復(fù)合土工膜防滲堆石壩（具體見(jiàn)5.2節(jié)），因此泄水建筑物一般不布置在河床。 下面根據(jù)本工程的地形、地質(zhì)條件，對(duì)正槽溢洪道、側(cè)槽溢洪道及泄水隧洞這三種泄水建筑物進(jìn)行比較選擇。 泄水隧洞布置得一般原則是：地質(zhì)條件好，路線短，水流順暢，與樞紐其他建筑無(wú)相互不良的影響。洞線宜選擇在沿線地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、巖體完整穩(wěn)定、巖性堅(jiān)硬，上覆巖體厚度大，水文地質(zhì)條件有利和施工方便的地段。避開(kāi)圍巖破碎、地下水位高或滲水量很大的巖層和可能坍塌的不穩(wěn)定地帶，同時(shí)防止洞身離地表太淺。 本工程壩址區(qū)地處華夏系及新華夏系構(gòu)造復(fù)合部位，壩址區(qū)斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎，巖層坍塌和撓曲常見(jiàn)。 壩址區(qū)巖石的透水性及相對(duì)不透水層經(jīng)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)，左岸相對(duì)不透水層埋深10～24米，上部透水層q值為6.7～196.7Lu，大者達(dá)到341.7Lu，屬中等-嚴(yán)重透水層。 本工程最大壩高53.0米，正常蓄水位275.5米，因此要避開(kāi)透水層而布置泄水隧洞，工程量顯然很大，而且本工程地質(zhì)條件不好，故不采用隧洞泄洪。 河岸溢洪道是布置在攔河壩壩肩或攔河壩上游水庫(kù)庫(kù)岸的泄洪通道，水庫(kù)的 多余的來(lái)洪經(jīng)此泄往下游河床，常以堰流方式泄水，有較大的超泄能力。 正槽溢洪道——過(guò)堰水流方向與堰下泄槽縱軸線方向一致。 側(cè)槽溢洪道——水流過(guò)堰后急轉(zhuǎn)近90°，再經(jīng)泄槽下泄。 從地質(zhì)條件上來(lái)說(shuō)，溢洪道應(yīng)力爭(zhēng)位于較堅(jiān)硬的巖基上，但較泄洪隧洞要求較低，但在地基條件差的基巖上，要注意襯砌和防沖的設(shè)計(jì)。 同時(shí)對(duì)于堆石壩而言，河岸溢洪道可與壩體相接，從而既可減少溢洪道的開(kāi)挖量，也可以減少壩體的填筑量。 因此，本工程泄水建筑物采用河岸溢洪道。 正槽溢洪道在水力學(xué)上的特點(diǎn)是，泄流能力完全由堰的型式、尺寸以及堰頂水頭決定，過(guò)堰流量穩(wěn)定于某一值后，泄槽各斷面的流量也隨之都達(dá)到同一值，故水流平順?lè)€(wěn)定，運(yùn)用安全可靠，另外，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便。 側(cè)槽溢洪道在當(dāng)水利樞紐的攔河壩難以本身溢流，且河岸陡峭，布置正槽溢洪道將導(dǎo)致巨大的開(kāi)挖量時(shí)，可能成為比較經(jīng)濟(jì)的泄水建筑物。與正槽溢洪道相比，側(cè)槽溢洪道前緣可少受地形限制，而向上游庫(kù)岸延伸，由增加溢流前緣寬度而引起開(kāi)挖量增加較少，從而可以以較長(zhǎng)的溢流前緣寬度換取較低的調(diào)洪水位，或換取較高的堰頂高程。 本工程的溢洪道布置在左岸（說(shuō)明見(jiàn)5.5節(jié)），岸坡較陡優(yōu)選側(cè)槽溢洪道，但是，溢洪道的興建需要注意和解決的問(wèn)題是，高水頭、大流量及不利地形地質(zhì)條件下，高速水流引起的一系列水力學(xué)和結(jié)構(gòu)問(wèn)題，而側(cè)槽溢洪道的水流現(xiàn)象復(fù)雜，進(jìn)槽水流須立即轉(zhuǎn)彎近90°，再順槽軸線下泄，對(duì)每一個(gè)不同的側(cè)槽斷面，其所通過(guò)的流量是不相同的，然而，側(cè)槽內(nèi)的水流現(xiàn)象的復(fù)雜性，并不僅僅表現(xiàn)在流量的沿程的變化上，水流自堰跌入側(cè)槽后，在慣性的作用下，沖向側(cè)槽對(duì)岸壁，并向上翻騰，然后再重力作用下轉(zhuǎn)向下游流去，在槽中形成一個(gè)橫軸螺旋流。 考慮到側(cè)槽溢洪道水流現(xiàn)象的復(fù)雜，而且，本工程地質(zhì)條件較差，建側(cè)槽溢洪道對(duì)結(jié)構(gòu)方面的要求會(huì)很高，危險(xiǎn)性大，同時(shí)由于本樞紐的壩體不是很高，正槽溢洪道的開(kāi)挖量不會(huì)增加很大。 綜上所述，結(jié)合本工程的地形、地質(zhì)條件，泄水建筑物采用正槽溢洪道，布置于左岸與壩體相接。 4.4 調(diào)洪演算及泄水建筑物尺寸的確定 4.4.1 調(diào)洪演算過(guò)程 通過(guò)洪水資料，作出設(shè)計(jì)情況和校核情況下的洪水過(guò)程線；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q,由洪水過(guò)程線求出庫(kù)容V，由庫(kù)容V，查水位-庫(kù)容曲線，找出相應(yīng)的水位H，從而，對(duì)于每一組情況下可作出一條Q～H曲線；根據(jù)公式,又可作出一條Q～H曲線；對(duì)應(yīng)于每一種情況，可從Q～H圖中確定相應(yīng)交點(diǎn)的Q和H值。 4.4.2 洪水過(guò)程線的模擬 由于本設(shè)計(jì)中資料有限，僅有p=2%、p=0.1%的流量及相應(yīng)的三日洪水總量，無(wú)法準(zhǔn)確畫出洪水過(guò)程線。按照規(guī)范，洪水過(guò)程線應(yīng)用PIII型曲線擬合，但實(shí)際操作過(guò)程中較難，故本設(shè)計(jì)中采用三角形法模擬洪水過(guò)程線，并在曲線形狀上盡量擬合為PIII型。根據(jù)洪峰流量和三日洪水總量，可作出一個(gè)三角形（如圖中虛線），根據(jù)水量相等原則，對(duì)三角形進(jìn)行修正，得到一條模擬的洪水過(guò)程線（如圖中的實(shí)線）。 圖4-1 三角形法 4.4.3 計(jì)算公式 計(jì)算采用公式： （4-6） 式中：ε—側(cè)收縮系數(shù)，； m—流量系數(shù)，m=0.502； B—溢流孔口凈寬； H—堰上水頭。 —閘墩系數(shù)。取半圓形閘墩，=0.45 —邊墩系數(shù)。取圓弧形變墩，=0.70 起調(diào)流量 式中H為堰前水頭。 4.4.4 計(jì)算結(jié)果 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-1： 表4-1 調(diào)洪方案匯總表 方案 堰頂寬度(m) 堰頂高程(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） 1 B=8米 274 278.8 180 280.6 280 4 2 273 278 185 280 295 3.4 3 272 277.2 190 279.1 300 2.5 4 271 276.5 205 278.5 310 1.9 5 B=10米 274 278.4 190 280.1 310 3.5 6 273 277.6 205 279.3 320 2.7 7 272 277 220 278.6 340 2 8 271 276 220 277.9 370 1.3 9 B=12米 274 278.1 210 279.8 340 3.2 10 273 277.2 220 279 360 2.4 11 272 276.5 245 278.1 380 1.5 12 271 275.6 250 277.2 395 0.6 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(duì)較小，在計(jì)算時(shí)不予考慮。 4.4.5 方案選擇 從調(diào)洪演算結(jié)果來(lái)看，擬定的方案中有11組能滿足設(shè)計(jì)下泄流量Q<248 M3/S的要求,從這個(gè)角度看十一組方案都是可以的。因而方案的選擇要通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定(本設(shè)計(jì)中僅作定性說(shuō)明),同時(shí)也應(yīng)考慮與導(dǎo)流洞相結(jié)合的問(wèn)題。 一般來(lái)說(shuō)▽堰頂大，壩增高，大壩工程量加大；B大則增加隧洞的開(kāi)挖及其它工程量，而Q/B越大消能越困難，襯砌要求也高。同時(shí)由后續(xù)計(jì)算最終擋浪墻高程至少要高于正常蓄水位4m，所以校核洪水位至少要為276.6+4-1.343=279.3m 該方案的設(shè)計(jì)水位?設(shè)=278.8m，設(shè)計(jì)泄洪流量Q設(shè) =180m3/s； 校核水位?校=280.6m，校核泄洪流量Q校=280m3/s。 堰頂高程為274M B=8m 4.4.6 壩頂高程的確定 4.4.6.1 工程等別及建筑物級(jí)別和洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定 校核水位280.6m對(duì)應(yīng)的庫(kù)容為2242.1782萬(wàn)m3,查《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL252—2000》得本工程等別為III等，工程規(guī)模為中型。相應(yīng)其主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。水工建筑物為3級(jí)的洪水標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)下洪水重現(xiàn)期為100～50年，校核下洪水重現(xiàn)期為2000～1000年。 4.4.6.2 波浪要素計(jì)算 由于大壩所在地區(qū)為丘陵地區(qū)，所以根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范DL 5077-1997》,波浪要素宜采用鶴地水庫(kù)公式計(jì)算（適用于庫(kù)水較深，V0<26.5m/s及D<7.5km）。 （4-6） （4-7） 式中——累積頻率為2%的波高(m) Lm——平均波長(zhǎng)(m) V0為水面以上10m處的風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下III級(jí)壩，采用多年平均最大風(fēng)速的1.5倍；非常運(yùn)用條件下的各級(jí)土石壩，采用多年平均最大風(fēng)速。 設(shè)計(jì)波浪爬高值根據(jù)工程等級(jí)確定，3級(jí)壩采用累積頻率為1%的爬高值。按上述公式算出的為，再根據(jù)頻率法按下表可得出。 表4-2 不同累積頻率下的波高與平均波高比值(hp/hm) hm/Hm 0.01 0.1 1 2 4 5 10 14 20 50 90 <0.1 3.42 2.97 2.42 2.23 2.02 1.95 1.71 1.6 1.43 0.94 0.37 0.1～0.2 3.25 2.82 2.3 2.13 1.93 1.87 1.64 1.54 1.38 0.95 0.43 波浪中心線高出計(jì)算靜水位hz按下式計(jì)算： （4-8） 式中：H為水深；h1%為累積頻率1%的波高。 計(jì)算結(jié)果為： 表4-3 計(jì)算結(jié)果 　 h2% hm h1% Lm hz 正常水位下 1.16 0.52 1.259 9.317 0.534 設(shè)計(jì)水位下 1.16 0.52 1.259 9.317 0.534 校核水位下 0.642 0.288 0.697 6.211 0.246 4.6.3 擋墻頂高程的確定 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》,堰頂上游L型擋墻在水庫(kù)靜水位以上高度按下式確定： y=R+e+A （4-9） 式中：y---壩頂超高 R---最大波浪在壩坡上的爬高，按h1%算 e---最大風(fēng)雍水面高度，按hz算 A---安全超高 表4-4 土壩壩頂安全超高值(m) 運(yùn)用情況 壩 的 級(jí) 別 I II III IV、V 正常 1.5 1.0 0.7 0.5 非常 0.7 0.5 0.4 0.3 L型防浪墻高程=max （4-10） 通過(guò)計(jì)算： 則 設(shè)計(jì)洪水位+=278.8.53+2.493=281.3m 校核洪水位+=280.6+1.343=281.9 正常蓄水位+=276.6+2.493=279.1m ∴取防浪墻頂高程=281.9m。 預(yù)留沉陷（280.4－227.5）×（0.2％～0.4％）＝0.1058～0.2116m，取0.2m，在施工過(guò)程中應(yīng)考慮到預(yù)留沉陷量。 根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范SL228-98》要求，防浪墻頂要高出壩頂1～1.2m，本設(shè)計(jì)取1.2m,則壩頂高程為280.7，高于校核洪水位280.6m。 4.4.6.4 閘門設(shè)計(jì) 因?yàn)锽=8m，不是很寬，采用單扇閘門擋水，選用平板閘門。閘門的高度由擋正常蓄水位（或設(shè)計(jì)洪水位）+0.3～0.5m超高確定，即H=276.6（或278.8）+0.3～0.5-273=2.8～5.03。再根據(jù)《水利水電鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范SL74-95》中推薦的露頂式閘門的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，最終確定閘門寬10m，高6m。另外布置時(shí)將閘門放在堰頂偏下游一些，以壓低水舌使其貼著堰面下泄。 第五章 主要建筑物型式選擇及樞紐布置 5.1 樞紐等別及組成建筑物級(jí)別 由上一章經(jīng)過(guò)調(diào)洪演算得，校核洪水位為280.6m，水電站裝機(jī)容量為6400kW,水庫(kù)總庫(kù)容為0.215×108m3,根據(jù)我國(guó)水利部頒發(fā)的現(xiàn)行規(guī)范——《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），本工程等別為三等。 B江水利樞紐工程：工程等別為三等； 主要建筑物級(jí)別：3級(jí)； 次要建筑物級(jí)別：4級(jí)； 臨時(shí)建筑物級(jí)別：5級(jí)。 5.2 壩型選擇 壩型選擇是壩工設(shè)計(jì)中首先要解決的一個(gè)重要問(wèn)題，因?yàn)樗P(guān)系到整個(gè)樞紐的工程量、投資和工期。壩高、筑壩材料、地形、地質(zhì)、氣候、施工和運(yùn)行條件等都是影響壩型選擇的主要因素。 5.2.1 定性分析 5.2.1.1 各種常見(jiàn)壩型比較 水利樞紐中的擋水建筑物攔河壩常見(jiàn)的主要型式有：重力壩、拱壩、支墩壩、土石壩及新型壩型如碾壓混凝土壩、面板堆石壩等。 下面根據(jù)本工程的地形、地質(zhì)條件和材料儲(chǔ)備情況對(duì)以上壩型進(jìn)行比較，選擇適合的壩型。 （1）拱壩 拱壩是在平面上呈凸向上游的擋水建筑物，借助拱的作用將上游水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。 拱壩的工作原理：一是依靠拱的作用，將荷載傳給拱座；二是依靠懸臂梁的 作用將荷載傳給基巖。其主要特點(diǎn)： 1) 受力條件好，河谷形狀深窄較好； 2) 壩體積小，主要依靠拱作用維持穩(wěn)定，自重作用影響不大； 3) 超載能力強(qiáng)，安全度高； 4) 抗震性能好； 5) 施工技術(shù)要求高，地基處理要求嚴(yán)格。 根據(jù)拱壩的特點(diǎn)，要求建造于狹窄河谷上；對(duì)地質(zhì)較理想的條件是巖石盡量密致，質(zhì)地均勻，有足夠的強(qiáng)度、不透水性和耐久性；兩岸拱座基巖堅(jiān)固而完整，邊坡穩(wěn)定，沒(méi)有大的斷裂構(gòu)造和軟弱夾層。 而本工程地形河谷較寬，特別是地質(zhì)條件較差：斷層裂隙發(fā)育，巖石破碎，強(qiáng)度低，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，相對(duì)不透水層埋藏較深，透水層屬中等—嚴(yán)重透水層，若建造拱壩，則開(kāi)挖量必然巨大，且大壩的安全性不高，故不宜建拱壩。 （2）支墩壩 支墩壩是由一系列支墩和其支承的上游擋水蓋板所組成，庫(kù)水壓力泥沙壓力等由蓋板傳給支墩，再由支墩傳給地基。 支墩壩結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且對(duì)地質(zhì)條件和拱壩一樣高，故對(duì)本工程，不宜采用支墩壩的型式。 （3）重力壩 重力壩工作原理：一是依靠自重在壩基面上產(chǎn)生摩阻力來(lái)抵抗水平水壓力以達(dá)到穩(wěn)定要求；二是利用壩體自重在水平面上產(chǎn)生壓應(yīng)力來(lái)抵消由于水壓所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。 重力壩的主要特點(diǎn)： 1) 抗沖刷能力強(qiáng)； 2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 3) 對(duì)地形地質(zhì)條件適應(yīng)性能好； 4) 壩體與地基的接觸面積大，受揚(yáng)壓力影響大； 5) 重力壩的剖面尺寸較大； 6) 壩體體積大，水泥用量多，混凝土水化熱高，散熱條件差。 對(duì)于本工程，地質(zhì)條件差，地基承載能力較低，且弱風(fēng)化巖與混凝土之間的摩擦系數(shù)f=0.5～0.6,為達(dá)到穩(wěn)定要求必然增加斷面面積，增加工程量，而且，用來(lái)拌和混凝土的砂礫石料只有在離壩址10～15km處才有料場(chǎng)，這樣會(huì)大大增加工程造價(jià)，不合理，故不宜選用重力壩。 （4）土石壩 通過(guò)以上幾種壩型分析，并結(jié)合本工程壩址附近具有儲(chǔ)量豐富且質(zhì)量較好的堆石料的情況，建議采用土石壩（又稱為當(dāng)?shù)夭牧蠅危┑男褪健? 土石壩的優(yōu)點(diǎn)： 1) 筑壩材料就地取材，節(jié)省大量鋼材、水泥、木材等建筑材料。 2) 適應(yīng)地形變形能力強(qiáng)。土石壩的結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)地基變形的良好條件，對(duì)地基的要求比混凝土壩的低； 3) 施工方法選擇靈活性大。能適應(yīng)不同的施工方法，且工序簡(jiǎn)單、施工速度快，質(zhì)量容易保證。 4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，運(yùn)行管理方便，工作可靠，便于維修加高。 不足之處： 1) 壩頂不能溢流，常需另開(kāi)溢洪道； 2) 施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便，因而相應(yīng)也增加了工程造價(jià)； 3) 壩體斷面大，土料填筑的質(zhì)量易受氣候影響。 5.2.1.2 土石壩各壩型比較 我國(guó)幅員遼闊，各種自然條件、土料特性等千差萬(wàn)別，需要根據(jù)具體情況，發(fā)展和選擇適宜形式的土石壩。在壩型選擇中，不應(yīng)拘泥于現(xiàn)存觀點(diǎn)。筑壩技術(shù)在不斷進(jìn)步，新的施工機(jī)械也在不斷出現(xiàn)，以前看來(lái)似乎沒(méi)有什么前途的面板堆石壩，由于應(yīng)用大型振動(dòng)碾提高壓實(shí)效果，今日已發(fā)展成為具有強(qiáng)大生命力的壩型。土石壩設(shè)計(jì)中的許多問(wèn)題，不少是偏經(jīng)驗(yàn)性的，在很大程度上需要依靠分析和判斷。應(yīng)用瀝青混凝土作防滲體的土石壩，采用土工薄膜防滲的土石壩以及定向爆破堆石壩等，在各種條件下都有一定的應(yīng)用和發(fā)展前景。 （1）均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體的心墻壩和斜墻壩 均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體的心墻壩和斜墻壩可以適應(yīng)任意的地形、地質(zhì)條件；對(duì)筑壩土料的要求逐漸放寬；既可采用先進(jìn)的施工機(jī)械進(jìn)行建造，在條件不具備時(shí)，也可采用比較簡(jiǎn)單的施工機(jī)械修筑，因而對(duì)我國(guó)的中小型工程是值得優(yōu)先考慮的壩型。 均質(zhì)壩壩體材料單一，施工方便，當(dāng)壩址附近有數(shù)量足夠的適宜土料時(shí)可以選用。這種壩所用的土料的滲透系數(shù)較小，施工期壩體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，影響土料的抗剪強(qiáng)度，所以，壩坡較緩，工程量大。一般適用于中、低高度的壩，但近年來(lái)也有向高壩發(fā)展的趨勢(shì)，特別是在具有較大內(nèi)摩擦角的含粘性的砂質(zhì)和礫質(zhì)土的情況下，由于在壩的中部設(shè)置豎向和水平排水，可以大大降低壩體內(nèi)的浸潤(rùn)線，并減少孔隙水壓力。 心墻壩和斜墻壩的土質(zhì)心墻和斜墻便于與壩基內(nèi)的垂直和水平防滲體系相連接，心墻和斜墻壩可以在深厚的覆蓋層上修建。這種壩型不僅適宜于建低壩，也適宜于建高壩。斜墻壩的壩殼可以超前于防滲體提前進(jìn)行填筑，而且不受氣候條件限制，也不依賴于地基灌漿施工的進(jìn)度，施工干擾小。但斜墻壩由于抗剪強(qiáng)度較低的防滲體位于上游面，故上游壩坡較緩，壩的工程量較大。斜墻對(duì)壩體的沉降變形也較為敏感，與陡峻河岸的連接較困難，故高壩中斜墻壩所占的比例較心墻壩為小。高度超過(guò)100m的斜墻壩，絕大多數(shù)采用內(nèi)斜墻，即斜墻坡度變陡，斜墻上游還填筑一部分壩殼。目前世界上已建的高200～300m級(jí)的土石壩幾乎都是心墻壩。碾壓技術(shù)的進(jìn)步和采用礫石土作為防滲體為建造高心墻壩創(chuàng)造了條件。心墻的坡度超過(guò)1:0.5時(shí)，會(huì)影響壩坡的穩(wěn)定，需將壩坡放緩。近年的發(fā)展趨勢(shì)是采用薄心墻，這樣有利于降低孔隙水應(yīng)力。心墻土料的壓縮性較壩殼料高，易產(chǎn)生拱效應(yīng)，對(duì)防止水力劈裂不利，對(duì)壩的安全有影響。為此，很多高壩都采用斜心墻，其上游坡設(shè)計(jì)成1:0.5～1:0.6，以利于克服拱效應(yīng)和兩側(cè)壩殼平起上升，但是其施工干擾大，受氣候條件的影響也大，這是弱點(diǎn)。高的心墻壩和斜墻壩多做成分區(qū)壩或多種土質(zhì)壩，從防滲體到壩殼料，顆粒由細(xì)到粗逐步過(guò)渡，這對(duì)于充分利用土石料，增加壩的穩(wěn)定性和抗震能力都是有利的。 但是就本工程而言，壩址附近粘土很少。壩址上下游有一定的粘土分布，但都是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民耕地，要利用這些粘土，則必須把當(dāng)?shù)剞r(nóng)民遷移，增加工程中移民費(fèi)用，在經(jīng)濟(jì)比較中不合算，故也不采用均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體的心墻壩和斜墻壩型式。 （2）堆石壩 堆石壩屬于土石壩的一種，是以石料為主要填筑材料的擋水建筑物，壩體由堆石體、防滲體和過(guò)渡層三部分組成，與前述土壩相比具有剖面小、造價(jià)低、施工速度快、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，且本工程壩址附近廣泛分布有巖性較堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高，質(zhì)量較好，儲(chǔ)量豐富的堆石料，因此可優(yōu)先考慮選擇建造堆石壩方案。 堆石壩的壩型可按防滲材料、防滲體位置、堆石施工方法以及壩頂是否過(guò)水進(jìn)行劃分： 1) 按防滲體材料分類：堆石壩防滲材料最常見(jiàn)的是土料、瀝青混凝土、鋼筋混凝土及新興的復(fù)合土工膜； 2) 按防滲體位置分類：心墻堆石壩，斜墻堆石壩，斜心墻堆石壩，混凝土（或復(fù)合土工膜防滲）面板堆石壩； 3) 按堆石施工方法分類：有堆石、砌石、定向爆破等； 4) 按壩體是否過(guò)水分類：絕大多數(shù)堆石壩是不過(guò)水的，中小型工程偶也設(shè)計(jì)建筑溢流堆石壩。 下面就幾種堆石壩壩型進(jìn)行定性分析。 1) 混凝土面板堆石壩 在上述幾種壩型中，新型面板堆石壩得到了迅速發(fā)展，在工程中得到廣泛運(yùn)用，之所以能如此迅速發(fā)展，與下述優(yōu)點(diǎn)密切有關(guān)： ① 可以充分利用當(dāng)?shù)夭牧现?，大量?jié)省三材和投資； ② 面板設(shè)于堆石體上游面，整個(gè)壩體都是受力結(jié)構(gòu)，水壓力在上游面的鉛直分力有助于壩的穩(wěn)定，壩體工程量是土石壩中最小的； ③ 振動(dòng)碾壓導(dǎo)致的高密實(shí)度堆石體變形小，面板抗裂防滲有了保證，壩的運(yùn)行安全度也被認(rèn)為是很高的，而且經(jīng)論證，即使面板少許漏水，也不會(huì)危及堆石體的穩(wěn)定和壩的安全； ④ 面板兼起護(hù)坡防滲作用，經(jīng)濟(jì)合理； ⑤ 運(yùn)行安全，維修方便，面板在上游面，便于檢查維修，即使水庫(kù)不能放空也便于潛水檢修； ⑥ 壩體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壩體填筑沒(méi)有粘性土填方，施工干擾小，便于機(jī)械化施工作業(yè)，氣候影響也小，基本可全年施工，加快施工進(jìn)度。 設(shè)計(jì)建造這種壩時(shí)自然也應(yīng)注意她仍存在的弱點(diǎn)：其一是面板對(duì)基礎(chǔ)沉陷很敏感，故要重視壩基缺陷的處理；其二是面板抗漂浮物沖擊、抗嚴(yán)寒冰凍及抗環(huán)境水侵蝕作用方面性能稍差。 混凝土面板壩所具有的這些突出優(yōu)點(diǎn)：工程量較小，施工方便，攔洪渡汛簡(jiǎn)單，對(duì)于在我國(guó)水利資源豐富的西南、西北高山峽谷區(qū)的河流上建壩更有重要意義。在具備大型振動(dòng)碾等設(shè)備的條件下，是很有競(jìng)爭(zhēng)力的壩型。壩殼材料既可用堆石，也可用砂礫石料。總之，這一新型壩優(yōu)點(diǎn)很突出，值得大力推廣應(yīng)用，但仍注意精心設(shè)計(jì)，精心施工。 2) 其他形式堆石壩 在其他形式堆石壩中，有一定應(yīng)用前景的有：以瀝青混凝土作為防滲體的堆石壩、定向爆破堆石壩以及土工薄膜防滲的土石壩。 瀝青混凝土斜墻壩具有與混凝土面板相同的特點(diǎn)，又可稱為瀝青混凝土面板壩。已建的以瀝青混凝土作為防滲體的堆石壩中，面板壩的數(shù)量居多。 定向爆破筑壩是在地形、地質(zhì)條件適當(dāng)?shù)暮庸鹊囊话痘騼砂恫贾谜ㄋ幨?。使爆破產(chǎn)生的巖快大部分拋擲到預(yù)定的位置堆積成壩，攔截河道。采用這種方法筑壩，一次爆破可得石方數(shù)萬(wàn)、數(shù)十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)立方米，爆破拋射出的石塊下落時(shí)以高速填入堆石體，緊密度較大，孔隙率可在28%以下，從而可節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力。但爆破對(duì)山體的破壞作用較大，使巖體內(nèi)的裂縫加寬，有時(shí)可形成繞壩滲流通道，并可使隧洞、溢洪道周圍的地質(zhì)條件以及岸坡的穩(wěn)定條件惡化。