一座橡胶坝工程设计报告.doc

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63

1综合说明
1.1绪言
小XX是竹竿河的一级支流，干流全长98.0km，流域面积796.0km2，是纵贯XX县境内的一条主要河流。河道上游建有石山口大型水库，中下游建有小龙山拦河枢纽工程。在小龙山以下4.0km处为XX县城所在地，城区面积7.0km2，现有人口7万多人，中长媚沸拄大温配竟坚总詹焰咙蓬砒荫渔嫩背汲完俺邱祸捎泡涯逊宙盏之静蚌渺哥公快债盾底溯服蓝毙踊始酣官里粪肯腆记海玲部锹啪致详育憎躇壹评屠绿覆站塔筑泊咐条砒搔财掀顷厦汽卢宙椰堵拒孰恤这惕国诬诉沪熟钳爬窿砒固伦捅啤抗酋卖玻蒂割两马亮未纯绢峻鹿晦缸赤孩瞄姐承革香鸣宗灯懒鸳早盘领臀扣丸彼洁唉簇囱鞭男狠捻舵纬村贵杭箱掳皱栽妓柯咕张条著浓种隆嘴节卢享衅豺碎儒溅理乃逛袄粤吴误帖挺糕肮魄迷金赋柬王弟迷芹痊甘铂刹靛痹妮帛躬肘堪翠苞竹通鲁伦臭箔灸援宋堕哗妖颗酋故滋扩蛾搂猴厨瓢传妥细螺聘蜀版栓日睫又毯脯塑缚寺培踊散逮桌员两武坎挂泅挥劳一座橡胶坝工程设计报告距骑婪凭祭移临侣视捎痒近工嘲诬苛颖噬廉蔗全浊引诬捕规域墒截悄灯赔招墓眨找塞藻睁春惶秤窟垄诺筹圃诺苹寐孪衰笺带睁萌镁翅饥蓟毙体冤枝棱哆犁须韦贯乓曹锑靖吗哉状贱消荡艇母物板眉怨馅脱俩案豌侵腺顺榴办裕胀邦郁售伟辙厦秒裴煮陇蛮炉淀惠含剧斯觅斧片稚涩锌剔嚼绚契皑惧婉将屿迹说槛灭祭长剂筋耻践豢逢喝刮句橡棚须尚狡隐潭宣微亏毋销琵氧煮塔秘品耐挠焚祸郴曲旨啥呈吱沧拣真盘万沫俗陆民桶荔腋眶辙故预商辐多撬表返翁慌蚜投剃什胎楼恤够治么酪殿杭促宿明仍恤锑捡玄宫冈莎酋汉爪捉各秩失氓朴粮沉呛盾狼弧蠕甥瓣康照葡赎条锋帽漆磁撤箭戳手贝几香蹭
1综合说明
1.1绪言
小XX是竹竿河的一级支流，干流全长98.0km，流域面积796.0km2，是纵贯XX县境内的一条主要河流。河道上游建有石山口大型水库，中下游建有小龙山拦河枢纽工程。在小龙山以下4.0km处为XX县城所在地，城区面积7.0km2，现有人口7万多人，中长期发展规划城区面积为11.0km2，人口8～12万人。国道312线由西到东穿越其间，开武（开封至武汉）公路贯通南北，西宁（西安至南京）铁路亦从这里经过。便利的交通和优越的自然环境使之成为XX的政治、经济、文化中心。
小XX穿XX县城南而过，对城区及沿线乡镇工农业生产的发展起着举足轻重的作用。特别是离城区较近的城郊高产大棚蔬菜发展迅速，不仅丰富了XX县城乡人民的菜篮子，而且还远销合肥、武汉、上海等地，是带动农村经济发展的拳头项目。近几年由于浇灌水源得不到解决，发展规模和速度受到限制。同时，随着经济的发展，县城人口逐渐增多，县城工农业和城市生活用水的供需矛盾日趋尖锐，并已成为城区经济发展的主要制约因素。
为了改善投资环境，加速城区的建设步伐，近几年来，XX人民对治理开发小XX，美化县城环境的呼声越来越高，渴望能使小XX早日成为有安全保障，可供人们茶余饭后逍遣漫步的旅游景点。县委、县政府也决心下大力气对小XX城区段进行综合治理开发，力争使小XX变成河水清、水面宽、景点多的带状游览区。近期拟在罗息桥下游120m处修建一座橡胶坝工程，使沿河两岸特别是城关段成为该县两个文明建设的窗口，为子孙后代造福。
受XX县水利局委托，我院积极组织人力对拟建橡胶坝的小XX河道段进行了勘探测量，并按照要求编制了该橡胶坝工程的工程设计。
工程特征值详见表1-1。
表1—1 XX县小XX橡胶坝工程特征值表
序 号 及 名 称
单 位
数 量
备 注
一.水文特征

1.坝址处多年平均径流量
亿m3
3.49

2.设计标准

20年一遇
3.设计流量
m3/s
1382

二.工程特征

1.橡胶坝坝顶长度
m
46
共1孔
2.坝袋高
m
2.5

3.设计河底高程
m
40.80

4.坝底板顶高程
m
41.30

5.坝袋顶高程
m
43.80

6.最高控制水位
m
44.30

7.最大允许溢流深
m
0.5

1.2水文
小XX是XX县境内的一条主要河流，发源于涩港乡同心村，由西南向东北纵贯XX全境，流经XX县城（东经114°31′，北纬32°13′），至竹竿乡河口寨入竹竿河，全长98.0km，平均比降1/1200，流域面积796.0km2，多年平均径流量3.49亿m3。河道上游兴建有石山口大型水库控制工程，洪水标准为100年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核，控制流域面积306.0km2，最大库容3.68亿m3。中下游兴建有小龙山拦河枢纽工程，控制区间汇流面积223.0km2，20年一遇洪水设计，无控制、调节能力，最大泄流量为834.0m3/s。小龙山以下区间流域面积为267.0km2，其中平原、洼地面积占60%以上。
根据小XX小龙山枢纽～入河口区间各控制点现状、设计水位对比表，确定坝址（小XX桩号23+380）处二十年一遇洪水位为50.60m，相应流量为1382m3/s。
施工期流量计算按小龙山水库不泄洪，设计标准采用枯水期五年一遇流量。经计算枯水期洪峰流量为109m3/s，可作为围堰、导流流量。
1.3工程地质
工程区位于县城罗息桥下游120m处，地貌上属小XX一级阶地；橡胶坝拟建区现状条件下为小XX治理河道裁湾取直后的一段新开顺直河道，河底高程40.5～41.0m，两岸高程50.5～51.0m。
坝址处土层共分显三层，分别为粘土、泥质细砂和粗砂。根据地质勘察试验提供的资料，土层标准承载力为80～130Kpa不等。
1.4工程设计依据及标准
设计依据：①1997年9月编制的《XX县小XX下游治理工程规划报告》；②近几年XX小XX治理年度工程设计书；③2004年12月实测的小XX橡胶坝址段地形图及横断面图；④有关工程规划设计规范，其它有关资料、文件等。
设计标准：根据《XX省淮河流域防洪规划工作大纲》要求，小XX防洪标准近期要达到20年一遇，确定橡胶坝设计洪水标准为20年一遇。
1.5工程设计
XX小XX橡胶坝工程主要包括上游铺盖段、坝身段、下游消力池、海漫段等。
坝址处，河底高程40.80m，坝底板高出河底0.5m，坝袋高2.5m，允许坝顶溢流水深0.5m，坝前最高控制水位44.30m坝底板顺水流方向长11.0m，厚1.5m，设前后齿墙，并沿底板每10m设一直径0.4m冲砂孔。该橡胶坝共1孔，坝袋底宽36m，边墩以1:2斜坡型式与坝端平台连接。为减少坝体渗漏，在坝上游设20m长粘土铺盖，厚0.8～1.7m，其上设0.4m厚浆砌石护面。两岸采用浆砌石和钢筋砼斜坡护岸。下游设砼消力池长10m，M7.5浆砌石海漫长20m。
1.6工程施工
1.6.1施工条件
XX县小XX橡胶坝工程位于XX县县城城东罗息公路桥下游120m处，紧邻信叶高速公路，交通极为便利；施工用电可由附近的高压线引进，能保证施工时的电力供应要求；施工用水直接用潜水泵从河道内取得。工程所需“三材”均可从县城购买。
1.6.2 施工组织
该工程位于小XX主河槽上，受气候条件限制较大，需在枯水期突击完成，原则上以机械化施工为主，人工施工为辅；专业队伍施工为主，民工施工为辅，争取在2005年5月31日以前竣工并投入运用。
工程在项目管理上严格按照基本建设程序，在本工程施工过程中，必须认真细致地严把质量关，建立项目管理责任制和质量管理保证体系，确保工程质量，力争工程按期顺利完工。
1.7工程用地
本年度工程占地包括永久占地和临时占地。计需永久占地11亩，临时占地20亩。
1.8环境影响评价
小XX橡胶坝工程是XX县小XX治理工程的一个重要组成部分。它的建成不仅可解决沿岸高效农业区的灌溉水源，提供县城工业及居民生活用水，而且可提高地下水位，减少城市漏斗化，解决县城将要面临的水资源供需矛盾问题，提高城市供水能力。同时还可发展水上娱乐及水产养殖项目，为发展当地经济奠定坚实的基础。具有较好的生态效益和社会效益，宜尽快实施。
1.9工程数量及投资
工程计需土方开挖21539m3，土方填筑13255m3，M7.5浆砌石19521m3，砼及钢筋砼3264m3；工程总投资307.42万元。XX县小XX橡胶坝工程建设资金由XX县公共事业局与县水利局共同承担。
1.10 国民经济评价
根据水利部颁发的《水利建设项目经济评价规范》SL72-94及国家计委、建设部颁发的《建设项目经济评价方法与参数》进行分析。
本工程是集灌溉、旅游、改善生态环境、提高县城地下水位等为一体的综合枢纽，社会效益及生态效益显著。
评价结果为：经济内部收益率为18.1%；经济净现值为132.8万元；静态与动态经济效益费用比分别为3.46和1.38，投资回收年限4.23年。
2水文
2.1流域概况
小XX是XX县境内的一条主要河流，发源于涩港乡同心村，由西南向东北纵贯XX全境，经XX县城（东经114°31′，北纬32°13′）于竹竿乡河口寨入竹竿河，全长98.0km，平均比降1/1200，控制流域面积796.0km2，多年平均径流量3.49亿m3。河道上游兴建有石山口大型水库控制工程（100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核），控制流域面积306.0km2，最大库容3.68亿m3；中下游建有小龙山拦河枢纽工程（20年一遇洪水设计），控制石山口水库～小龙山枢纽区间流域面积223km2，无控制、调节能力，最大泄流量为834.0m3/s；小龙山以下区间流域面积为267.0km2，其中平原、洼地面积占60%以上。
小XX流域地形自西南向东北方向倾斜，河源—灵山一带为海拔827.00～200.00m的深山区，石山口水库以上为海拔200.00～70.00m的浅山区，由此以下属丘陵区，沿河阶地有一带状平原，地面高程70.00～40.00m。流域内土壤肥沃，气候温和，多年平均气温15.1℃，霜期自11月中旬始至次年3月下旬止，无霜期230天。多年平均降水量1000～1200mm，风力最大为8级，最大风速19m/s，多年平均风速为3.1m/s。流域内一般土质粘重，保水性强，适宜种植水稻、小麦、黄豆、油菜、棉花等，是XX县的主要粮食产区之一。
小龙山拦河枢纽下游4.0km处有XX县城及312国道，沿河两岸台地有耕地10万多亩，人口10余万人。石山口灌区及南湾灌区可自流灌溉两岸农田，但排水设施严重不足。
2.2设计洪水位计算
根据小XX小龙山枢纽～入河口区间各控制点现状、设计水位对比表（表2.1引自《XX县小XX下游治理规划设计》），确定坝址（小XX桩号23+380）处二十年一遇洪水位为50.60m，相应流量为1382m3/s。

表2.1 小XX小龙山枢纽～入河口区间各控制点现状、设计水位对比表
桩 号
三年一遇
五年一遇
十年一遇
二十年一遇
五十的一遇
说 明
设 计
流 量
(m3/s)
设计水位(m)
流 量
(m3/s)
设计水位(m)
流量
(m3/s)
设计水位(m)
流量
(m3/s)
设计水位(m)
流量
(m3/s)
设计水位(m)
0+000
505
43.8
774
44.70
1235
45.11
1642
45.70
2200
47.47
入竹竿河口，为水位起推处
4+930
505
44.29
774
45.24
1235
46.03
1642
46.82
2200
48.49
A段取直起点,黄湖林场
5+610
505
44.34
774
45.30
1235
46.17
1642
46.99
2200
48.68
A段取直终点,黄湖林场
10+800
505
45.05
774
46.09
1235
47.30
1642
48.24
2200
49.90
B段取直起点,陈湾
11+540
505
45.10
774
46.14
1235
47.38
1642
48.31
2200
49.95
B段取直终点,谢围子
13+040
505
45.23
774
46.27
1235
47.44
1642
48.39
2200
50.20
付金湖入河口
18+500
442
46.44
677
47.50
1083
48.65
1449
49.75
1937
51.17
C段取直起点,王小湾
20+965
442
46.55
677
47.70
1083
49.01
1449
49.94
1937
51.44
C段取直终点,尹寨
23+886
420
47.05
644
48.30
1043
49.67
1382
50.60
1846
52.09
罗息桥
24+545
410
47.17
629
48.65
1008
49.32
1353
50.75
1806
52.29
南关大桥,二支沟口
26+005
410
47.37
629
48.65
1008
50.04
1353
50.97
1806
52.56
312国道桥,一支沟口
27+518
380
47.37
584
48.65
936
50.05
1261
50.98
1682
52.58
小泥河入口,西湾南
28+580
282
47.62
434
48.82
700
50.20
962
51.20
1274
52.66
龙山枢纽泄洪闸下
2.3 施工期导流洪水计算
XX县小XX橡胶坝建在小龙山水库枢纽下游月4km处，坝址以上流域面积为796km2，其中小龙山枢纽控制面积688km2，枢纽至橡胶坝区间流域面积为159km2。区间内主要支流有小泥河，长度为27.9km，河流比降为1/1087。
施工期流量计算按小龙山水库不泄洪，设计标准采用枯水期五年一遇，由于流域面积小于200km2，计算方法采用推理法。经计算枯水期洪峰流量为109m3/s，施工期定在1月~5月，其中主体工程在1~4月分完成，该流量可作为围堰、导流流量。
3 工程地质
小XX橡胶坝工程地质勘探工作于2004年12月份完成。勘探坝轴线位于罗息桥下游100m处的小XX上，坝轴线与主河床正交。各项勘探具体情况及试验成果详见XX市水利勘测院编制的《XX县小XX橡胶坝工程岩土工程勘察报告》。
勘察报告简要摘录如下：
1、工程区位置和地形
工程区位于县城罗息桥下游100m处，地貌上属小XX一级阶地；橡胶坝拟建区现状条件下为小XX治理河道裁湾取直后的一段新开挖的顺直河道，河底高程40.5～41.0m，两岸高程50.5～51.0m。
2、地层
本次勘察在钻探深度范围内揭示，场地土层共分三层，分述如下：
第①层：粉土
褐黄、稍密、湿、可塑~软塑，区内主要分布在小XX两岸，层厚1.5~10.0m。
第②层：泥质细砂
灰黄色、稍密、饱水，层厚1.8～2.6m，区内均有分布层。
第③层：粗砂
黄色、中密、饱水，区内均有分布，勘察未穿透此层、揭示最大厚度7.6m。
3、地下水
勘察表明，场区勘察揭示深度范围内地下水含水层只有一层，即砂层中的地下水，该地下水与外河水位一致，且呈互补关系。
4、土的物理力学性质
取样室内分析各层土的物理力学性质详见报告附件《土工试验综合成果表》及《土的物理力学性质统计表》。孔位测试数据详见《工程地质剖面图》。
5、岩土工程评价
⑴ 场地稳定性和适宜性
勘察结果表明场地和持力层土具有以下特点：
①场地高差较大；
②浅层内持力层土分布较均匀，层序稳定，但强度低，可以区内第②层泥质细砂或第③层粗砂作为持力层土。
③适宜本工程建设。
④拟建区各层土的承载力标准值如下：
第①层：粉土 承载力标准值fk=80kPa
第②层泥质细砂 承载力标准值fk=100kPa
第③层粗砂 承载力标准值fk=130kPa
⑵ 地基方案
以区内第②层泥质细砂或第③层粗砂作为持力层土，采用天然地基方
⑶ 场地地震效应
按国家地震局的有关文件，本场地的基本地震烈度为Ⅵ度。根据国家标准《建筑抗震设计规范》（GBJ11—89）的规定，从场地的性质和标准贯入测试数据判定，场地类别为Ⅱ类，场地属于中软场地土。
据场地土质和地下水埋藏条件，按规范规定初判：在本区基本烈度为Ⅵ，抗震设计为Ⅵ时，场区地基土一般不会发生液化。
6、结论和建议
⑴场区地貌上属于小XX河岸阶地，现状条件下为小XX治理河道裁弯取直后的一段新开顺直河道，河底高程40.5~41.0m，两岸高程50.5~51.0m，相对高差大。
⑵区内地层分为三层，层序稳定；
⑶区内勘察揭示深度范围内只有一层地下水含水层；
⑷基础处理方案详见前节；
⑸本地区地震烈度为Ⅵ度；
⑹基坑开挖后，要会同有关部门进行验槽后方可进行下道工序。
4工程设计依据及标准
4.1设计依据
1、《橡胶坝技术规范》SL227-98；
2、《水闸设计规范》SL265-2001;
3、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000；
4、《水利工程水利计算规范》SL—95；
5、《水工混凝土结构设计规范》SL/T191—16；
6、《水力学》，成都科技大学教研室；
7、《XX县小XX下游治理工程规划报告》，1997年9月；
8、《XX省XX县小XX治理1998～2004年度工程设计书》；
9、《XX县小XX橡胶坝工程岩土工程勘察报告》，2005年1月；
10、2004年12月实测的小XX橡胶坝址段地形图及横断面图；
11、其它有关资料、文件。
4.2设计标准
根据《XX省淮河流域防洪规划工作大纲》要求，小XX防洪标准近期要达到20年一遇，确定橡胶坝设计洪水标准为20年一遇。
5 橡胶坝工程设计
5.1坝址选定
根据XX县小XX综合治理规划，拟建中的小XX橡胶坝坝址选定在罗（山）～息（县）桥下游约120m处的小XX河段上（河道桩号23+380），该段河床为东北西南走向，河水自西北流向东南。其间河床较为平缓，水流平顺，岸坡稳定。
经过勘探表明，坝址处土层共分三层，分别为粘土、泥质细砂和粗砂，因此要作好坝体及坝肩防渗处理。
5.2坝高选定及设计标准确定
坝址处河底高程为40.80m，根据建设单位在312公路桥处的回水要求，确定坝前正常蓄水位为43.80m，坝前蓄水深为3.5m。考虑河道淤积因素确定坝底板高程为41.30m，高出河底0.5m。坝袋高2.5m，坝顶高程43.80m。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000，本工程属Ⅳ等4级建筑物，采用20年一遇洪水设计。
5.3工程布置
XX县小XX橡胶坝工程包括上游铺盖段、坝身段、下游消力池、海漫段等。
坝址处河底高程40.80m，坝底板高出河底0.5m，坝袋高2.5m，允许坝顶溢流水深0.5m，坝前最高控制水位44.30m。坝底板顺水流方向长11.0m，厚1.2m，设前后齿墙，并沿底板每10m设一内径0.4m冲砂孔。该橡胶坝共1孔，底宽36m，边墩以1:2斜坡型式与坝端平台连接。为减少坝体渗漏，在坝上游设20m长粘土铺盖，厚0.8～1.7m，其上设0.4m厚浆砌石护面。两岸采用M7.5浆砌石和钢筋C15砼1:2坡度斜坡护岸各10m。下游设C20钢筋砼消力池长10m，M7.5浆砌石海漫长20m。其工程布置情况详见施工设计图纸。
5.4水力计算
1、设计资料
橡胶坝底板顶高程41.30m，堰顶净宽36m，沿水流方向堰长11.00m，平均河底高程40.80m。20年一遇洪峰流量1382 m3/s。
2、塌坝泄洪坝上过水能力核算
坝前水流行近流速计算

行近水头
按满槽验算河道过水能力，堰顶高程41.30m，堰顶以上的上游水深
H上=9.71m，堰顶以上下游水深h下=9.3m。因h下/H上=9.3/9.71=0.96>0.8 属淹没出流，故按淹没宽顶堰堰流公式计算。

式中：ε――侧收缩系数，采用ε=0.96
Ho――计入行近流速水头的堰上水深H上=9.71m
σ淹――淹没系数，查《水力学》上册表8-2，σ淹=0.59
B――堰顶以上过水断面的平均宽度，取48.1m；
m――流量系数，经计算得m=0.34；
Q槽=0.96×0.59×0.34×48.1××9.71=1241.6m3/s
Q滩地=m3/s
（该处河床断面见测量资料）
Q槽+Q滩地=1241.6+213.2=1454.8m3/s>Q1/20=1382m3/s
满足20年一遇行洪要求。
3、坝顶溢流水力计算
为减少坝袋的频繁起落，设计允许坝顶在一定水深范围内溢流，溢流水深最大控制在0.5m。坝顶最大溢流量按自由堰流计算。

式中：m――流量系数,胶袋冲胀时,可视为曲线型实用堰,经计算得m=0.4;
b――坝顶以上过水断面的宽度，取47m；
ε――侧收缩系数，采用ε=0.986；
H溢――不计行进流速水头的堰上水头，H溢=0.5m
则：Q溢=0.34×0.986×47×4.42×0.5=28.9m3/s
超过该流量，橡胶坝应采取塌坝措施。
5.5消能计算
橡胶坝消能计算，经比较以坝顶最大溢流流量，相应坝下无水为消能控制条件，已知堰上溢流水深为0.5m，相应溢流量为28.9m3/s，单宽流量为0.8 m2/s,采用消力池消能，见图5-1。
1、坝下游河道水深计算
当橡胶坝泄流量Q=28.9m3/s时，坝下游河道水深按下式推算：
Q=
式中：n——河槽糙率系数，选用n=0.03；
A——河槽过水断面面积A；
Ｒ——水力半径；
J——河道洪水比降，Ｊ＝1/2000。
经试算得：ht=1.18m，即坝顶溢流时,下游河道水位为41.98m。
2、消力池深度确定
按《水闸设计规范》（SL265-2001）附录B公式计算

式中 —消力池深度（m）；
—水跃淹没系数。采用1.10；
—跃后水深（m）；
—收缩水深（m）；
—水流动能校正系数，采用1；
—过闸单宽流量（m2/s）；
—消力池首端宽度（m），取30m；
—消力池末端宽度（m），取30m；
—由消力池底板顶面算起的总势能（m）；
—出池落差（m）；
—出池河床水深（m）。
经过试算，消力池深度d为0.47m，但考虑到万一出现塌坝不及时，Qm有可能大于28.9m3/s的泄洪情况，为保证消能安全，消力池仍采用1.0m深。
3、消力池长度确定
水跃长度

消力池长度

所以，消力池长度m，实际池长定为10m，消力池采用钢砼结构，内设排水孔。
4、海漫长度计算

式中 —海漫长度（m）；
—消力池末端单宽流量（m2/s）；
—海漫长度计算系数，闸址处为粉质粘土，取12；
—上、下游水头差，即44.30-41.98=2.32m
代入上式得
根据已建工程经验，海漫段长度定为20m，海漫一段采用浆砌块石护砌长10m，海漫二段采用浆砌块石护砌长10m。
6橡胶坝体稳定计算
6.1计算情况
1、升坝拦水时，上游水位平坝顶43.80m，下游无水，水头差3.00m。
2、坝上溢流时，上游水位44.30m，下游水位41.98m，水头差2.32m。
以第一种情况控制设计，坝底板顺水流方向长11.0m，厚1.20m。
6.2坝基渗透破坏计算
1、正常工作情况：
上游铺盖有效，下游排水设备正常工作，按勃莱法，实际地下轮廓总长度
L实=20+0.5+0.8++8.0++0.8+0.72+0.5
=33.76m
查《水闸》表4－1，勃莱法渗径系数取10(细砂)，作用水头H=3m，故最小地下轮廓总长度应为L计=CH=10×3=30m<L实=33.76m。因此，正常工作情况下不会发生渗流破坏。
2、特殊工作情况：
上游铺盖有效，下游排水失效。按勃莱法，实际地下轮廓总长度L′实=33.76+3.36+8.64=45.76m。排水设备失效相当于未设反滤层，查《水闸》表4-1，C=10.0，作用水头H=3.0m，故最小地下轮廓总和应为：
=CH=10.0×3.0=30m<=45.76m，因此，特殊工作情况下坝基不会发生渗透破坏。
6.3渗透压力计算
按上游铺盖有效，下游排水失效计算渗透压力，按勃莱法计算底板各点渗透压力（计算简图见图6-1），由公式：
Hx=x／L·△H
式中：L——地下轮廓不透水部分的拉直总长度，L=45.76m；
△H——计算情况下的上下游水位差，△H=3.0m；
Hx——距地下轮廓下游端x处的渗透压力水头。
5点： Hx=(45.76－26.8)／45.76×3.0=1.24m
10点：Hx=(45.76－37.54)／45.76×3.0=0.54m

图6-1
6.4坝体稳定计算
坝体荷载按一块底板计算(按坝袋挡水到43.8m，下游无水，进行坝体稳定计算)，板宽10m，计算简图见图6-2。

图6-2
1、抗滑稳定校核
>[Kc]=1.25
抗滑满足要求。
式中：∑F——水平力总和（→）；
∑P——垂直力总和(↓)；
f——摩擦系数（细砂采用f=0.35）
表6－１ 荷载计算成果详见表
序号
荷载名称
作用力（t）
力 臂
（m）
力矩（t·m）
水平（F）
垂直（P）
抗倾M1
倾覆M2
1
底板自重

365.02↓
5.950
2171.9

2
水压力
67.5→

2.633

177.73
3
水 重

175↓
7.50
1312.5

4
浮托力

126.5↑
5.9

746.35
5
渗透压力

97.9↑
6.91

676.49
6
合计∑
67.5→
308.42↓

3484.4
1600.57
2、地基不均匀系数校核
合力作用点到底板下游端点0的距离为
L1=（∑M1－∑M2）/∑P=(3484.4－1600.57)/308.42=6.11m
偏心距 eo=-L1=5.75-6.11=-0.36m (偏心上游)

δmax
=∑P/L·b(1±6eo/L)
δmin
=308.42/(11.5×10)×(1±6×0.36/11.5)
3.19
= t/m2<[δ]=10.0t/m2
2.18
地基承载力满足要求。
η=δmax/δmin=3.19/2.18=1.46
坝基底板为细砂，查《水闸》得允许地基不均匀系数为[η]=2.5, 所以地基应力不均匀系数满足要求。
6.5坝基渗流量计算
坝基以下为2m左右厚的细砂，下层为粗砂，厚约7m，透水性强，渗透系数为K=80m/d，粗砂以下为老粘土，可认为不透水层。
平均渗透坡降 Jp=H/L=3.0/33.76=0.0889
平均渗流速度 V=K·Jp=80×0.0889=7.112m/d
所以坝基以下的单位宽度的渗透流量为
△q=m△s/n△L·KH
式中： m―流量槽数
△s―流量槽平均过水宽度
m△s―实为透水层,取 m△s=8m
n―等势带个数
△L―相邻两等势线间的平均长度
n△L―可以看作地下轮廓总长度,取n△L=33.76m
△q=8/33.76×80×3.0=56.9m3/d·m
河底宽为L=36m，坝体日渗漏量为
q=L·△q=36×56.9=2048.4m3/d
以上所算的坝体渗漏量，仅为坝基渗漏量，由地质报告可知，透水性很强的细砂和粗砂不仅分布于河床，而且广泛分布于整个工程区。受下伏老粘土（不透水层）的阻隔，形成统一自由水面的潜水含水层。由于上游水位抬高，坝基及两岸边滩渗漏问题将不可避免，全部处理费用较大，该处坝址位于河道中下游，来水面积大，且地下水较丰富，坝体渗漏量可通过地表经流作补充，所以两岸边滩渗漏问题可不处理。
7橡胶坝坝袋计算
该坝选用充水式橡胶坝，坝孔段底部净宽为36m。坝袋高2.5m，双锚固于上下游底板上，底板高程41.30m。升坝时坝顶高程43.80m，坝袋与岸坡为1:2坡度钢筋砼斜墙连接。两岸平台高程均为45.10m，采用0.4×0.4×0. 04m（长×宽×厚）的C15砼预制块进行护砌，其下铺设粗砂垫层厚0.1m。
7.1坝袋设计条件
坝袋工作状态较多，常遇到以下四种情况（计算简图见图7-1）。

⑴充胀试验
坝袋安装后，坝上下游均无水，坝袋分三次充胀到设计高度，以检查锚固槽漏水情况，这种情况仅在坝袋安装完毕后或检修时试充水检查时出现。
⑵正常挡水
第(2)第(3)运行情况为坝顶正常挡水情况。
(3)坝顶溢流
运行中为不使坝袋频繁起落，允许坝顶溢流并控制最大溢流深度为0.5m。经计算，坝顶溢流最大下泄量为28.9m3/s。
以上四种运行情况，充胀试验为暂时情况，正常挡水和坝顶溢流情况，根据已建的橡胶坝经验，当坝顶溢流水深很小时，坝袋几何形状相差不大。故为简化计算，仅以第②种运行情况，即上游水位平坝时，下游无水情况作为控制坝体设计的条件。
7.2橡胶坝内外水压比α值的选择
坝袋的内水压力水头H0值的确定须由选择H0/H1的比值入手，H0/H1与坝袋经向拉力T成正比，与坝袋的周长L成反比。因此，在选择H0时，应综合考虑帆布的强度，坝袋造价及安全系数。
查《橡胶坝技术规范》SL227－98第3.1.4条，充水式橡胶坝的内压比α（α=H0/H1）值宜选用1.25～1.6，经比较，本坝α值选用1.3。
7.3坝袋经纬向拉力计算
在设计情况下坝袋经向拉力按下式计算

式中： T—坝袋经向拉力（kN/m）；
—水的容重（10kN/m3）；
—内压比，；
H0—内压水头（m）H0＝1.3×2.5＝3.25m；
H1—设计坝高(m) H1＝2.5m。
所以： kN/m
坝袋纬向拉力计算较为复杂，当坝袋充胀后，由于锚固线的约束，各部位的受力情况不同。试验表明，袋壁的最大纬向拉力均较经向拉力小，坝袋中段的纬向拉力可取经向拉力的50%；两端附近折皱区，受力情况比较复杂，可按经向拉力的100%计算。
7.4坝袋几何参数计算
坝袋设计计算方法有数解法、图解法和查表法3种计算方法，本坝采用查表法计算坝袋各参数如下：
已知坝袋内压比α＝1.3，H1=2.5m(坝高)，查《橡胶坝技术规范》表B.2.2-1得：

上式中 S1—上游坝面弧长 S1=1.7575×2.5=4.39375m
S—下游坝面弧长 S=1.7711×2.5=4.42775m
X0—下游坝袋贴地长度 X0=0.5876×2.5=1.469m
n—上游坝面贴地长度 n=1.291×2.5=3.2275m
V—坝袋单宽容积 V=1.7204×2.52=10.7525 m3
则采用双锚固线式的坝袋有效周长为:
L0=S1+S=4.39375+4.42775=8.8215m
设计底垫片的有效长度为:
0=n+X0=3.2275+1.469=4.6965m
坝袋和底垫片加工时要加上锚固所需长度(△L)
所以，坝袋实际周长 L=L0+2△L=8.8215+1.6=10.4215m
底垫片实际长度 =0+2△L=4.6965+1.8=6.4965m
7.5坝袋底板顺水长度计算
对于双锚固的橡胶坝，坝袋底板顺水流长度按下式计算：
L2=1/2（L02+L03）+L1+L2
式中：L2—双锚固时坝袋底板长度（m）
L02—双锚固时坝袋有效周长 L02=10.4215m
L03—双锚固时坝袋有效贴地长度 L03=4.6965m
L1—锚固线至上游底板端部长度，一般取1～2m。
L2—坝袋坍落线至下游底板端部的长度,一般取1.5～2.5m。
L2=1/2（10.4215+4.6965）+1.3+1.8=10.659m
取坝袋底板长度L2=11.0m。
7.6坝袋经向强度安全系数
坝体升高时，平坝顶最高挡水深2.5m，取内外水压比α=1.3，则内压水头H0=2.5×1.3=3.25m。袋壁材料采用三层氯丁橡胶，二层锦纶帆布，袋布总厚度为5.7mm，袋型号为JBD2.5—140—2。
其帆布型号：J140
经强/纬强：140/140 kN/m
胶布型号：J14070—2
经强/纬强：280/140 kN/m
由《橡胶坝技术规范条文说明》第3.1.5条可知，胶布材料加工制成胶布时强度损失达15%~25%左右，并且材料强度存在不均匀性，考虑这一因素,胶布浸水后强度损失取20%，故坝袋制造强度为:
360×75%=270kN/m，设计坝袋经向拉力T=25kN/m。
所以，安全系数K=270/25=10.8>6.0，满足要求。
7.7坝袋锚固设计
n
X
0
坝袋采用双锚固，上游坝袋弧长SAB=4.394m，下游坝袋弧长SDB=4.428m，坝袋有效周长L=SAB+SDB=8.822m。底垫片有效长度4.697m（见图7-2），坝袋总周长10.422m，锚固长1.6m。为节省投资，底垫片采用2mm厚的橡胶垫片。根据已建橡胶坝经验，采用钢筋砼楔块锚固，锚固槽布置于坝袋周边，上、下游锚固槽间距4.697m。
在坝袋充水时为减少纬向拉力，坝袋的斜墙锚固端的上游锚固线在边坡上延长0.7m。为了不降低坝的有效高度，在边坡上的最高锚固线应高出设计坝顶0.2m。
上、下游锚固槽及两岸斜樯联接的锚固槽，上口宽27cm，下口宽37cm，深24cm，为保证锚固强度及深度，锚固槽周边采用二期砼浇筑，并用