混凝土重力坝毕业设计.doc

本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 二龙沟混凝土重力坝设计 专 业： 水利水电工程 内容摘要重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。重力坝具有安全可靠，耐久性好，设计和施工技术简单；对不同的地形和地质条件适应性强等优点，广泛应用在水利工程中。由于工程需要，拟对二龙沟水库重力坝进行设计。通过对水文气象条件等设计资料的分析，并考虑了地质条件、地形条件、筑坝材料、施工条件及综合效益等方面选取了混凝土重力坝坝型。按照相关规范对坝基进行设计，基本内容包括重力坝枢纽布置、重力坝非溢流坝段设计、大坝细部构造及地基处理等。根据设计总要求，设计要求偏重于重力坝非溢流坝段设计、大坝细部构造及地基处理设计。关键词：重力坝；剖面尺寸；抗滑稳定；应力分析目 录内容摘要I引 言11 设计资料31.1 重力坝基本资料31.1.1 流域概况31.1.2 地形地质31.1.3 建筑材料31.1.4 水文条件31.1.5 气象条件41.2 某重力坝工程综合说明42 坝型及坝址选择62.1 坝型选择62.2 坝址选择63 挡水建筑物设计93.1 非溢流坝剖面设计93.2 荷载计算及组合113.3 抗滑稳定分析173.4 应力分析174 坝体细部构造194.1 坝顶构造194.2 廊道系统194.3 坝体分缝204.4 坝体止水204.5 坝体排水205 地基处理225.1 地基开挖与清理225.2 坝基的帷幕灌浆225.3 坝基排水235.4 坝基的固结灌浆23结论25参考文献26引 言人类建坝历史已近5000年，重力坝是出现最早的一种坝型。主要依靠自身质量在地基上产生的摩擦力和坝与地基之间的凝聚力来抵抗坝前水压力，以保持抗滑稳定，其中混凝土重力坝是在浆砌石重力坝的基础上发展起来的1。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。据统计，在各国修建的大坝中，重力坝在各种坝型中往往占有较大的比重。在中国的坝工建设中，混凝土重力坝也占有较大的比重，在20座高100m以上的高坝中，混凝土重力坝就有10座。重力坝之所以得到广泛应用，是由于有以下优点：相对安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、洪水漫溢、地震和战争破坏能力都比较强；设计、施工技术简单，易于机械化施工；对不同的地形和地质条件适应性强，任何形状河谷都能修建重力坝，对地基条件要求相对地说不太高；在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题。重力坝的缺点是：坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；坝体体积大，耗用水泥多；施工期混凝土温度应力和收缩应力大，对温度控制要求高。我国从上世纪50年代以来，随着水利水电事业蓬勃发展，重力坝也大量兴建。通过建坝实践和研究，在坝体结构形式、筑坝材料、枢纽布置、泄洪消能、地基处理，施工技术和设计理论等方面都有较大发展。重力坝在我国水利建设的地位比较重要，因此研究重力坝的设计理论，对我国水利建设发展有较大的推动作用。混凝土重力坝是在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定要求的一种挡水建筑物，是较早使用的一种大坝坝型，也是中国坝工建设中的主要坝型。大坝的安全稳定是设计者所十分关心的问题，所以稳定分析是重力坝设计中的一项重要内容。近些年来，人们在研究坝体抗滑稳定问题上做了大量的工作，也提出了许多解决办法。但由于影响抗滑稳定的因素很多，有许多不确定性因素存在，因此，有必要进一步来分析重力坝的抗滑稳定问题。由于混凝土重力坝是目前采用较多的坝型之一，而重力坝的剖面设计是重力坝设计的一项主要内容，它的任务是根据稳定和强度要求，通过分析计算，选择一个既使体积最小，又使施工方便的剖面形态和轮廓尺寸。因此，在重力坝设计中重力坝剖面的大小直接关系到整个工程的工程量，也就是直接关系到投资的多少。所以要通过优化设计找出重力坝的最优剖面是重力坝设计的一个关键问题。同时也有必要找出一个为工程设计提供方便、简洁、可视化的通用软件。内容安排如下：第一章介绍了选取的重力坝的基本设计资料，包括流域概况、地形地质、建筑材料、水文和气象条件等等；第二章对坝型和坝址的选择进行了阐述；第三章对混凝土重力坝挡水建筑物的计算过程和计算结果，绘制了非溢流坝剖面图；第四章介绍了重力坝的坝顶细部构造；第六章对重力坝的基础开挖、帷幕灌浆等等基础处理方法进行了介绍；最后给出本文的结论。1 设计资料1.1 重力坝基本资料1.1.1 流域概况该水利枢纽位于某河上游，全河流域面积，流向自北向南，干流的平均比降为。流域内多石山，小部分为丘陵，水土流失不严重。本枢纽工程是以发电为主兼顾灌溉和供水的综合利用工程，水库的总库容为，发电引水高程为，最大引水流量为，发电装机容量4万kW。灌溉下游左岸耕地2.5万km2，灌溉最大引水流量，引水高程。1.1.2 地形地质坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、微风化及覆盖层。河槽高程为，河槽处为半风化的花岗岩，风化层厚度为，基岩具有足够的抗压强度，岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般，风化层厚，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。坝基的力学参数：抗剪断系数（混凝土与基岩之间）为。基岩的允许抗压强度。地震的基本烈度为6度。河流泥沙计算年限采用50年，坝前淤沙高程为345m，泥沙的浮重度为，内摩擦角为。坝体混凝土重度采用。1.1.3 建筑材料砂料、卵石在坝址上、下游均有，坝址下游以内砂储量丰富，可供建筑使用。1.1.4 水文条件坝址以上控制集雨面积，多年平均流量，平均年径流量。水文水利规划成果如下：上游设计洪水位为385.4m，相应的下游水位334.3m，库容为，溢流坝相应的泄量为；上游校核洪水位为386.7m，相应的下游水位为335.2m，库容为，溢流坝相应的泄量为；上游正常高水位为383.5m，相应的下游水位为331.7m，库容为；死水位为350m，相应的库容为。淤沙高程为345m，相应的库容为。1.1.5 气象条件本地区洪水期多年平均最大风速14m/s，水库的风区长度为2.6km。1.2 某重力坝工程综合说明根据工程的效益、库容确定本工程属于等工程，其主要建筑物为3级。次要建筑物为4级，临时性建筑物为5级。本工程是以发电为主的综合利用工程，溢流坝段应布置在主河槽处，冲沙孔应布置在电站进水口附近，另外电站布置应考虑地形、交通及电站附属建筑物布置等条件。本枢纽的主体工程由挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物组成。电站为坝后式，该重力坝由18个坝段组成，每个坝段的长度大约为15m，从右岸至左岸依次为：1号-6号坝段为挡水坝段，7号、8号坝段为溢流坝段，9号、10号坝段为底孔坝段，11号-18号坝段为左岸挡水坝段，该坝的坝基面最低高程为327.0m，坝顶高程为386.7m，最大坝高为59.7m，坝体总长为277.5m。枢纽工程布置见图1.1所示。图1.1 枢纽工程布置枢纽的主要技术指标见表1.1所示。表1.1 枢纽的主要技术指标2 坝型及坝址选择2.1 坝型选择根据上述所提供的地形、地质条件及水文气象资料，进行综合分析如下：采用重力坝方案。其筑坝材料可用砼和浆砌石两种材料，能使该工程充分利用现有的自然条件，且泄洪建筑物容易布置，施工导流易于解决。居于浆砌石和纯混凝土两种坝型而言，浆砌石重力坝虽然水泥用量少，投资小，但不能实现机械化施工，人工砌筑，坝体质量难以控制，工期长，是不可取的；另外，随着改革的深入，施工质量和进度都将受到合同和国家法律的约束。因此，唯有混凝土重力坝才是较理想的坝型，它能满足由于施工工艺、组织管理和机械设备使用水平的迅速提高而使工程早日完工。重力坝按坝体的结构形式，可分为实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝三种。实体重力坝的结构形式简单，设计施工方便，其问题是扬压力大，材料抗压强度不能充分发挥。空腹重力坝、宽缝重力坝则可以利用空腹和宽缝排除坝基的渗透水流，有效减少扬压力，较好地利用材料的抗压强度，可减少10%30的工程量，可降低工程造价，但其模板用量大，施工工艺复杂，需专业队伍进行施工。综合上述多方面因素，实体坝虽然工程量大，但实体重力坝安全可靠，对地形、地质条件适应性强，枢纽泄洪问题容易解决，便于施工导流，施工方便，结构作用明确，基于以上各种坝型的比较分析，本水库应采用混凝土重力坝。坝型选择应根据当地地址，地形条件，施工条件，建筑材料，中和效益，宣泄供水能力，以及抗震性等特点，通过定性分析，初步选择两种坝型进行较详细的技术比较，选取既满足工程要求，又比较经济的坝型。再结合坝型选择与地形、地质、建筑材料和施工条件等因素。综合考虑，根据二龙沟坝址的地形、地质及洪水特点，选择常态混凝土重力坝比较合适。2.2 坝址选择根据二龙沟水利枢纽工程的地形、地质条件选择地形开阔的河道拐弯附近地段作为坝址，并拟定了上坝线和下坝线两条较有利的坝轴线。两条坝轴线河床宽度基本相近。通过地形剖面图进行坝轴线选择深入分析。1、上坝线上坝线位于河道直段处，在下坝线上游700m左右处。河谷两岸上体比较对称，两岸坡度比较缓，坝址上游库区山体比较稳定，坝址处无顺河向大断裂构造，无岩溶存在。枢纽坝址地处中低山峰峡谷地形，河谷较开阔，两岸显不侵蚀剥蚀地貌，左岸平均坡角为20，右岸为26，坡面岩石裸露，坡积层与残积层较薄，呈零星分布。坝址区河流由北西转南东向，河床平均坡降为0.9% 。由坝区地形看出，左岸左轴线上下游250400m处分别有冲沟存在，右岸坝轴线下游约500m处亦分布有冲沟，坝址左岸在330m高程以上，地势有所变缓，特别是坝轴线下游部位，其地势更加平缓。坝区为岩浆岩出露河段，系中生代印支期的基性侵入体（辉绿岩），库区无大的基岩坍塌和大规模松散堆积，库岸稳定，坝址处无顺河向大断裂构造，无岩溶存在，右岸有 缓倾软弱结构面，以原生冷凝面为主，石英脉侵入或方解石填充，易风化成软弱夹层，软弱夹层结构面的摩擦系数f=0.35。此外，在弱风化下限以下，尚有断续的多条缓倾石英脉存在。左岸290m高程有较厚石英脉及上下蚀变带，缓倾与陡倾断裂组合，成洞条件差，坝址岩体内陡倾节理发育，多倾向上游，充填物胶结良好。局部第四系坡积岩，主要是含碎石的高塑性土，河床沙卵石层厚13m。坝区有两个含水层，一是坡积层中的孔隙水，另一是辉绿岩中裂隙水，基岩单位吸水量 的相对不透水层埋藏在河床底以下4550m深处，向两岸逐步过渡到20m，相对不透水层基本封闭。 2、下坝线下坝线位于河道拐弯处起点，河床右岸山体较缓，左岸山体坡度比较陡，两岸河谷不对称。河床右岸地质条件和上坝线右岸情况基本相近，有少数软弱夹层和泥化层面，表层为高塑性土。河床左岸地势比较陡峭，山体长期受风蚀和山上洪水冲刷，表层风化明显。下坝线处水流速度减缓，上游处河床淤积明显，河床覆盖层厚。下游处河床并不开阔，山体易发生松动。3、方案比较 上坝线优点：河谷两岸比较对称，地质条件良好，库区两岸山体厚度比较大，对于防止库区渗漏和绕坝渗漏比较有利。枢纽布置比较方便。缺点：库容相对较小，坝轴线下游淤积物多。 下坝线优点：库容相对较大，工程量相对较小，河床右岸比较开阔。缺点：河谷不对称，两岸山体高度低且比较单薄，容易产生库区渗漏。坝轴线上游容易产生淤积，覆盖层厚度大。左右两岸山体高度差比较大，达到校核洪水位后，右岸山体过于低矮。4、方案选择根据以往的工程经验和工程实际的地质、地形、水文、设计和施工条件，经过分析比较后，选定上坝线作为坝轴线位置。3 挡水建筑物设计3.1 非溢流坝剖面设计重力坝的基本剖面是指坝体在自重、静水压力（水位与坝顶齐平）和扬压力3项主要荷载作用下，满足稳定和强度要求，并使工程量最小的三角形剖面。在拟好的基本三角形基础上，根据已确定的坝顶高程及宽度，初拟主要防渗，排水设施，即可得到重力坝实用剖面。重力坝剖面设计的原则是：满足稳定和强度要求，保证大坝安全；工程量小，造价低；结构合理，运用方便；利于施工，方便维修。设计过程包括：1、确定挡水坝剖面坝顶高程的确定：分别考虑设计和校核两种情况。坝顶宽度的确定：一般地，坝顶宽度取最大坝高的8%10%，且不小于3m。若有交通要求或移动式启闭设施时，应根据实际需要确定。上、下游坝坡及起坡点的确定。2、挡水坝强度和稳定验算根据规范所要求的基本荷载组合和偶然荷载组合，进行承载能力极限状态验算和坝体上下游面拉应力正常使用极限状态计算。其中前者验算的内容包括：坝体及坝基强度验算；坝体与坝基接触面抗滑稳定计算；坝体层面抗滑稳定计算；坝基深层软弱结构面抗滑稳定计算。图3-1给出了非溢流坝剖面图及有关计算尺寸，图中m、n为坡度，H为洪水位。（1）坝顶高程分别按设计和校核两种情况，用以下公式进行计算：波浪要素按官厅公式计算。公式如下：计算风速，水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速的倍；校核洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速，；D风区长度，m；L波长，m。H坝前水深，m。库水位以上的超高：式中：波浪高度，m；波浪中心线超出静水位的高度，m；安全超高，m，可以在下表3-1中查找；表3-1 非溢流坝坝顶安全超高值非溢流坝坝顶安全超高值 （单位：m）水工建筑物安全级别（水工建筑物级别）I（1）II（2、3）III（4、5）设计情况校核情况0.70.50.50.40.40.3官厅公式适用于。1）设计工况设计洪水位H349.9 m，实测最大风速V021m/s，吹程D1.4。由以上公式3-1可得：0.834826m L=9.00140m由公式3-3可得: =0.243115m，又 0.7m。则0.8348260.2431150.71.777941m。坝顶高程 静水位349.91.777941=1351.6779m。2）校核工况设计洪水位H350.4m，多年平均最大风速V014m/s，吹程D1.4。由以上公式3-1可得：=0.502895mL=6.00088m。由公式3-3可得=0.132333m，又 0.5m。则0.5028950.1323330.51.35228m。坝顶高程静水位350.41.35228=351.75228m。经过比较选取大者，可以得出坝顶或放浪墙顶高程为351.75228m，并取放浪墙高1.2 m，则坝顶高程为：351.75228+1.2352.95228m。 最大坝高为：352.95228-26982.75228m。图3-1 非溢流坝剖面图及有关计算尺寸（2）坝顶及坝底宽度的确定因无特殊要求，根据规范的规定，坝顶宽度可采用坝高的8%10%取值，且不小于2m并应满足交通和运行管理的需要。我取10%的坝高，即为8.27m.取整为9m。坝底的宽度约为坝高的0.70.9倍，这里取0.8倍，即B=0.8*82.75228 =66.201824m。取61.4m。根据工程经验，上游坝坡系数常采用n=00.2；下游坝坡系数常采用m=0.60.8；在此坝的设计中，采用上游坝坡系数n=0.2，上游起坡点高度82.75228*1/2=41.376144经过m取各值的比较计算，采用下游坝坡系数m=0.7。3.2 荷载计算及组合重力坝的荷载主要有：坝体自重，上下游坝面上的水压力，扬压力，浪压力，泥沙压力，地震压力及冰压力等。设计重力坝时应根据具体的运用条件确定各种荷载的数值，并选择不同的荷载组合，用以验算坝体的稳定和强度。重力坝荷载计算简图见图3-2。图中表示坝体自重，、为水平静水压力和垂直静水压力，、为水平泥沙压力和竖直泥沙压力，为浪压力。为坝前水深，U为扬压力。图中下角标1,2,3表示个变量的分量。力矩计算如下表3-1，3-2所示。图3-2 重力坝荷载计算示意图 设计工况下的荷载计算1、 自重 ，取c=24.0 kN/m3。根据自重公式：得：=1/28.2841.38244111.5168KN =982.752417874 KN =（82.7512.79）（61.417.28）241/241321.1744 KN 2、水压力 水深为H时，单位宽度上的水平静水压力P为斜面、折面、曲面承受的总静水压力，除水平静水压力外，还应计入其垂直分力。垂直水压力按水重计算。9.81kn/m3。 1/29.81（351.75269）233587.294KN1/29.81（271.9269）241.25KN（349.9310.38）8.289.813210KN1/241.388.289.811680.58KN1/2（271.9269）8.289.81117.78KN3、泥沙压力 百年后坝前淤沙高程为286.6m，淤沙浮容重为8 kn/m3，内摩擦角为0。竖直方向的泥沙压力按作用面上的淤沙重量（按淤沙的浮重度）计算，水平压力按计算。1/28（286.6269）2tg2（450/2）1239.04KN=1/2（286.6269）20.28247.8KN4、浪压力 当L2时，可假定浪顶以及水深等于L2处的浪压力为零，静水位处的浪压力最大，并呈三角形分布。L9m，0.8348260.243115=23.79KN123.12KN198.65KN5、扬压力扬压力包括渗透压力和浮托力两部分。渗透压力是由上下游水位差H产生的渗流在坝内或坝基面上形成的水压力；浮托力是由下游水面淹没计算截面而产生向上的水压力。扬压力折减系数0.25。61.49.81（271.9269）1892KN120.259.81（349.9271.9）2296KN（61.412）0.259.81781/25213KN12（9.8180.99.812.90.259.8178）1/23443KN表3-1 非溢流坝荷载计算成果汇总（设计工况）荷载作用小 计扬压力垂直力（KN）水平力（KN）对截面形心力臂(m)力矩（KN*M）自 重W14111.516827.74114053.476W21787420.48366059.52W341321.17440.4317768.1水压力PH133587.29427.56925665.82PH241.250.9740水压力PV1321029.11593458.15PV21680.5830.4951240.88PV3117.7832.573836泥沙压力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.422浪压力PL1123.1276.959474.PL2198.6576.7515246.39小 计63576.4334709.55314265.12扬压力U1189200U22296U35213U43443总 计55718.8534709.55314265.12校核工况下的荷载计算 因为两种工况下的坝体自重和泥沙压力相同，故仅计算水压力、浪压力以及扬压力。各种压力计算原理、计算公式和计算参数同设计工况下的荷载计算。1、水压力1/29.81（350.4269）232500KN1/29.81（272.63296）264.63KN（350.426941.38）8.289.813250.7KN1/241.388.289.811680.58KN1/2（272.63269）8.289.81147.43KN2、浪压力 L6m，0.5028950.13233312.158KN28.15KN3、扬压力61.49.81（272.63269）2368KN120.259.81（350.4272.63）2289KN（61.412）0.259.8177.771/25197KN12（9.8181.49.813.630.259.8177.77）1/23433KN合力计算以及力矩计算如下页表所示。库空情况下的荷载计算库空情况下的荷载只有坝体自重，力以及力矩值汇总如下： W4111.51681787441321.174463306.7KNM=114053.476366059.5217768.1462344.896 KN*M图3-2 非溢流坝荷载计算成果汇总（校核工况）荷载作用小 计扬压力垂直力（KN）水平力（KN）对截面形心力臂(m)力矩（KN*M）自 重W14111.516827.74114053.476W21787420.48366059.52W341321.17440.4317768.1水压力PH13250027.58896350PH264.631.21 78.2水压力PV13250.729.11594644.13PV21680.5830.4951240.88PV3147.4331.524647泥沙压力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.42浪压力PL128.1576.95 2166.14PL222.0776.751693.87小 计 68633.233680.5292878.9扬压力U12368U22289U35197U43433总 计55346.2 292878.9 3.3 抗滑稳定分析重力坝沿坝面失稳的机理是：首先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝趾处基岩和胶结面出现局部区域的剪切屈服，进而屈服范围逐渐增大并向上游延伸，最后，形成滑动通道，导致坝的整体失稳。表3-2 抗滑稳定安全系数荷载组合坝的级别12、3Ks 基本组合1.101.05特殊组合（1）1.051.00特殊组合（2）1.001.00计算以一个坝段（单宽）作为计算单元，公式采用抗剪强度公式，将坝体与基岩看成是一个接触面，而不是胶结面。当接触面呈水平时，其抗滑稳定安全系数Ks为 ，f取1.0。（1）设计工况下的抗滑稳定分析1.055718.85/34709.551.605根据设计规范，1.6051.10，有以上计算可知，设计洪水情况下，坝基面满足抗滑稳定要求。（2）校核工况下的抗滑稳定分析1.055346.2/33680.51.643根据设计规范，1.6431.05，有以上计算可知，校核洪水情况下，坝基面满足抗滑稳定要求。3.4 应力分析应力分析的目的是检验所拟坝体断面尺寸是否经济合理，并为确定坝内材料分区、某些部位配筋提供依据。应力分析采用材料力学法，其基本假定为：坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。在一般情况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面，所以应该校核坝体边缘应力是否满足强度要求。用材料力学分析坝体应力时，重力坝设计规范规定的强度指标。1、坝基面的y应符合下列要求（1）运用期：在各种荷载组合下（地震荷载除外），坝基面的最大铅直正应力应小于坝基容许应力（计算时应计入扬压力）。最小铅直正应力应大于零（计算时应计入扬压力）。（2）施工期：下游坝面允许有不大于0.1Mpa的拉应力。2、坝体应力要求（1）运用期。坝体上游面的最小主应力要考虑两种控制标准：在作用力中计入扬压力时，要求0，即为压应力；当作用力中不计入扬压力时，要求0.25h。坝体下游面的最大主压应力，不得大于混凝土的容许压应力。（2）施工期。坝体主压应力不得大于混凝土的容许压应力，在坝的下游面可以有不大于0.2Mpa的主拉应力。本设计分设计情况和校核情况两种情况分别分析水平截面上的正应力。因为假定按直线分布，所以按偏心受压公式计算上、下游的边缘应力。设计工况下：=63576.43/61.4+6(-314265.12)/(60.660.6)=621.34KPa=63576.43/61.46(-314265.12)/( 60.660.6)=1434.87KPa校核工况下=68633.2/61.4+6(-292878.9)/( 60.660.6)=666.43KPa=68633.2/61.46(-292878.9)/( 60.660.6)=1458.56KPa各项均满足要求。4 坝体细部构造4.1 坝顶构造（1）非溢流坝坝顶上游设置防浪墙，与坝体连成整体，其结构为钢筋混凝土结构。防浪墙在坝体横缝处留有伸缩缝，缝内设止水。墙高为1.2m，厚度为40cm，以满足运用安全的要求。坝顶采用混凝土路面，向两侧倾斜，坡度为2%，两边设有排水管，汇集路面的雨水，并排入水库中。坝顶公路两侧设有宽1m的人行道，并高出坝顶路面20cm，坝顶总宽度为10m，下游侧设置栏杆及路灯，细部构造图略（2）溢流坝溢流坝的上部设有闸门、闸墩、门机、交通桥等机构和设备。闸门的布置：工作闸门布置在溢流坝的顶稍微偏向下游一些，以防闸门部分开启时水舌脱离坝面而形成负压。采用平面钢闸门，门的尺寸为高宽=1210m，工作闸门的上游设有检修闸门，二门之间的净距为2m。闸墩：闸墩的墩头形状为上游采用半圆形，下游采用流线型。其上游布置工作桥，顶部高程取非溢流坝坝顶高程即307.3m；下游布置交通桥，桥面高程为非溢流坝顶高程307.3m。中墩的厚度3m，边墩厚度2m，溢流坝的分缝设在闸孔中间，故没有缝墩。工作闸门槽深1m，宽1m，检修闸门槽深0.5m，宽0.5m。导水墙：边墩向下游延伸成导水墙，其长度延伸到挑流鼻坎的末端。边墩的高度应高出掺气后水深0.51.5m，平直段掺气后水深估算公式为： hb=h（1+v/100） （4-1）式中h、hb掺气前、后的水深，m；v掺气前计算断面的平均流速，m/s；修正系数，一般为1.01.4m/s，v20m/s时，取较大值。代入数据得hb =4.2m，则导水墙高度为5m，导水墙需分缝，间距为15m，其横断面为梯形，顶宽取0.5m。细部构造图略。4.2 廊道系统（1）基础廊道。位置：廊道底部距坝基面5m，廊道底部高程为203.8m，上游侧（中心点）距上游坝面10.2m；形状：城门洞形，底宽3m，高3.5m，内部上游侧设排水沟，并在最低处设集水井。平行于坝轴线方向廊道向两岸沿地形逐渐升高，坡度不大于40o。（2）坝体廊道。自基础廊道沿坝高每隔20m设置一层廊道，共设3层。底部高程分别为235m，255m，275m形状为城门洞形，其上游侧（中心点）距上游坝面5m，底宽2m，高3m，左右岸各有一个出口。4.3 坝体分缝（1）横缝。垂直于坝轴线布置，缝距为20m，缝宽2cm，内有止水。（2）纵缝。纵缝为临时性缝，缝内设有键槽，待混凝土充分冷却后，水库蓄水前进行灌浆。纵缝与坝面正交，缝距为20m。（3）水平缝。混凝土浇筑块厚度为4m，纵缝两侧相邻坝块的水平缝错开布置，上下层混凝土浇筑间歇为5d，上层混凝土浇筑前对下层混凝土凿毛，并冲洗干净，铺2cm厚的水泥砂浆。4.4 坝体止水在坝体下述部位布置止水设施：坝体横缝内（包括上游坝面、溢流坝面及坝体下游最高尾水位以下部位），陡坡坝段与基础接触面，坝体内廊道和孔洞穿过横缝处的周围。上游面采用两道止水金属片，中间设一沥青井，第一道止水片具上游坝面为1，第二道止水片下游设排水孔和检查井，井中设有攀梯。溢流坝下游面用热浸沥青麻绳止水塞。止水片：第一道止水片采用金属铜片，第二道止水片采用金属铜片或橡胶。止水铜片采用1.5 厚度。每一侧埋入混凝土内长度为20。止水铜片作成可伸缩的“”形。沥青井：内径为20 的圆形，井底埋入岩基内。井内设置加热设备，以便当沥青收缩开裂或与井壁脱离开时可加热恢复其流动性，提高止水性能。对于本枢纽，为满足混凝土的浇筑能力和温度控制的需要，沿坝轴线方向每隔20m设一横缝。厂房坝段考虑机组间距取18m，上下游方向因坝段宽度较大，设两道垂直纵缝，遇钢管处，纵缝与钢管轴线垂直。4.5 坝体排水为了减小坝体的渗透压力，在靠近坝的上游防渗层后面，沿坝轴线方向，布置一排竖向排水管。其中心线距离上游坝面(1/101/12)倍坝前水深，一般为25m。排水管间距23m，采用无砂混凝土预制管，管径不小于110mm，一般取150250mm。排水管的上部延伸至最高水位以上，下部直通廊道，竖直布置，不宜有弯头。坝基排水目的：通过排除渗水降低坝基底面的渗透压力。坝基排水范围：基础排水一般设一排主排水孔。对于地址条件良好的基础应充分利用排水作用，除设主排水孔外，高坝可设置辅助排水孔23排，中坝可设置辅助排水孔12排。排水孔的位置及方向：防渗帷幕下游设置主排水孔，辅助排水孔可设置在基础纵向排水廊道内。在坝基面上，主排水孔与帷幕灌浆孔的距离不宜小于2m。主排水方向一般向下游倾斜，与帷幕的夹角为。对于本工程，为减小坝体内的渗透压力，在距上游面5m设一排坝体排水管，与上游面平行布置，排水管与各层廊道内的排水沟相连，渗水经排水管流至排水沟，再由排水沟流至集水井排走。排水管间距3m，多孔混凝土管内径为15cm。由于 的存在，不设置坝基排水廊道。5 地基处理天然地基常存在着不同程度的缺陷，必须经过处理才可作为基础。常用的处理方法有：开挖与清理、加固处理、坝基帷幕灌浆、基础排水等方法。5.1 地基开挖与清理高坝需修建在新鲜岩面上，故将覆盖层全部开挖，左岸覆盖层厚度较薄，130m高程以下几乎无覆盖层，130m高层以上逐渐加厚。坝基开挖量主要集中在右岸，45m高程以上覆盖层厚约10m左右，故全部挖除。为提高坝体的测向稳定性，沿岸坡开挖成台阶状。参照混凝土重力坝设计规范DL 5018-1999基础开挖的深度应根据坝基应力、岩石强度及整体性，结合上部结构对地基的要求和加固处理的效果、工期和费用等研究而定。因为坝高小于50m，可建在弱风化中部至上部基岩上。以上部分全部清除。在本设计中，顺河流方向开挖成略向上游倾斜的锯齿状（一般坡度1：8-1：10，长4m、坡度1：0.51：1，长0.5m），具体拟定如图5-1所示，锯齿状坡度取为1:8，长4m。图5-1 地基示意图5.2 坝基的帷幕灌浆帷幕灌浆的目的：降低坝底的渗透压力，减少绕坝渗透，防止坝基内产生渗透破坏，使幕后的坝基面渗透压力降至允许值以内。灌浆的材料：一般采用水泥浆，必要时也可采用化学浆。位置：应在靠近上游坝面的坝轴线附近，自河床向两岸延伸。钻孔和灌浆常在基础廊道内，靠近两岸可在坝顶或平洞内进行。帷幕灌浆钻孔的方向：原则上应尽量穿过最多的裂隙和岩层层面。一般向上游倾斜的角度为。本工程为减小渗透压力对坝体稳定的影响，减小扬压力，在灌浆廊道设一排帷幕帷幕灌浆是为了降低坝底的渗透压力，提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性，防止坝基内产生渗透破坏。参照混凝土重力坝设计规范，在本设计中：幕灌浆的范围是河床及两岸。灌浆的材料一般用水泥浆，必要时也可用化学浆。帷幕灌浆钻孔的方向铅直。对中、小型工程，帷幕灌浆的深度可按照下式估算：h=H/3+15m（h为帷幕深度，H为坝高）。对于中坝，帷幕的排数可采用一排。在此h=49.7/3+15=31.6m，采用一排帷幕灌浆。孔距2m，孔径取100mm 。如图5-2所示。图5-2 坝基帷幕灌浆示意图5.3 坝基排水为进一步降低坝底面的扬压力，应在防渗帷幕后设置排水孔幕。排水孔幕距防渗帷幕下游面约0.51.0倍帷幕孔距，在坝基面上相距不宜小于2m。排水孔幕一般向下游倾斜，与帷幕成1015交角。主排水孔孔距23m（在砼坝体内预埋钢管），孔经为1520cm，高、中坝孔深不宜小于10m，同时设辅助排水孔