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1目錄第一章 調洪演算 .41.1 洪水調節(jié)計算 .41.1.1 洪水調節(jié)計算方法 41.1.2.洪水調節(jié)具體計算 41.1.3.方案選擇 81.2 防浪墻頂高確定 81.2.1 設計洪水位+正常運用情況 81.2.2 正常蓄水位+正常運用情況 91.2.3 校核洪水位+非常運用情況 101.2.4 防浪墻頂高程的確定 11第二章 L 型擋墻計算 122.1 L 型擋墻尺寸設計 122.2 工況分析 .122.2.1 L 型擋墻完全露出在水面以上 .122.2.2 L 型擋墻在設計洪水情況下 .132.2.3 L 型擋墻在校核洪水情況下 .152.3 基礎承載力驗算 162.4 抗滑穩(wěn)定驗算 172.5 抗傾覆驗算 182.6 配筋計算 18第三章 壩坡穩(wěn)定計算 .213.1 壩體邊坡擬定 .213.2 堆石壩壩坡穩(wěn)定分析 .213.2.1 計算公式 213.2.2 計算過程及結果 21第四章 復合土工膜計算 .234.1 復合土工膜與墊層間的抗滑穩(wěn)定計算 .234.2 復合土工膜的應力校核計算 .23第五章 趾板設計 .265.1 設計趾板剖面 .265.2 趾板剖面的計算 .26第六章 副壩設計 .286.1 副壩頂寬驗算 286.2 強度和穩(wěn)定驗算 286.2.1 荷載計算 .2926.2.2 穩(wěn)定驗算 .29第七章 攔洪水位確定 .307.1 洪水調節(jié)原理 307.2 隧洞下泄能力曲線的確定 307.3 P=5%洪水調洪計算 317.4 計算結果 .32第八章 施工組織設計（專題） .348.1 主體工程量計算 .348.1.1 計算公式及大壩分期說明 .348.1.2 計算過程 .358.2 工程量清單計算 378.2.1 堆石壩工程量計算 .378.2.2 副壩工程量計算 .388.2.3 趾板工程量計算 .408.2.4 L 型擋墻工程量計算 .408.3 堆石體施工機械選擇及數量計算 .408.3.1 機械選擇 .408.3.2 機械生產率及數量計算 .408.4 開挖機械選擇 428.5 混凝土工程機械數量計算 .428.5.1 趾板 .428.5.2 L 型擋浪墻 .428.5.3 素混凝土及無砂混凝土 .428.5.4 副壩 .438.5.5 混凝土工程機械選擇數量計算 .438.6 導流隧洞施工計算 438.6.1 基本資料 .438.6.2 開挖方法選擇 .438.6.3 鉆機爆破循環(huán)作業(yè)項目及機械設備的選擇 448.6.4 開挖循環(huán)作業(yè)組織 44參考文獻 .47附圖一：水庫水位----庫容關系曲線 .48附圖二：壩址水位----流量關系曲線 .49附圖三：設計洪水過程線(P=2%) .50附圖四：校核洪水過程線(P=0.1%) .51附圖五：調洪演算 Q～H 曲線(設計) .52附圖六：攔洪水位確定 .54附圖七：0.4mm 土工膜厚度驗算 543附圖八：0.6mm 土工膜厚度驗算 554第一章 調洪演算1.1 洪水調節(jié)計算1.1.1 洪水調節(jié)計算方法利用瞬態(tài)法，結合水庫特有條件，得出專用于水庫調洪計算的實用公式如下：(1-1)1212QqtV??????????式中 , — 計算時段初、時段末的入庫流量，m 3/s；1Q2, — 計算時段初、時段末的平均下泄流量，m 3/s；q— 時段初、時段末水庫蓄水量之差，m 3；V?— 計算時段，一般取 1~6 小時，本設計取 4 小時。t即在一個計算時段內，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.洪水調節(jié)具體計算1.1.2.1 調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。設計中采用三角形法模擬洪水過程線。根據洪峰流量和三日洪水總量，可作出一個三角形，根據水量相等原則，對三角形進行修正，得到一條模擬的洪水過程線，如圖 1-1,圖 1-2 。根據本工程軟弱巖基，選用單寬流量約為 20~50m3/s，允許設計洪水最大下泄流量 245m3/s，故閘門寬度約為 4.9m~12.5m，選擇四種寬度進行比較，假定堰寬分別為 8m、10m 和 12m,并假定兩個堰頂高程，由于假定的堰頂高程比較接近，故根據公式 求得的 也非常接近，所以每個堰寬中只選擇一種3/2QmBgH??Q起堰頂高程及其相應 的作出 H~Q 關系曲線。起正常蓄水位 275.5m，對應庫容為 1879.0 萬 m3。通過洪水資料，作出設計情況和校核情況下的洪水過程線；假定堰高、堰寬，確定各情況下的起調流量；假定不同的下泄流量 q,由洪水過程線求出庫容 V，由庫容 V，查水位-庫容曲線，找出相應的水位 H，從而，對于每一組情況下可作出一條 Q～ H 水位上升曲線；根據公式 ,又可作出一條 Q~H 泄流曲3/2QBg??線；對應于每一種情況，可從 Q~H 圖中確定相應的 Q 和 H 值。1.1.2.2 計算公式23gm??(1-2)式中： ε —側收縮系數，取 ε =0.9；m—流量系數， m=0.5；B—溢流孔口凈寬；5H—堰上水頭。由于河床比較軟弱，巖層褶皺和撓曲常見，斷層裂隙發(fā)育。所以取溢洪道單寬流量 。320~5/qms?(1-3)BQq起式中： B — 溢流孔口凈寬；— 最大下泄限制流量；260 ；起 3/msQ — 單寬流量。1.1.2.3 調洪演算過程（1）洪水過程線 64.()th0287圖 1-1 P=2%的洪水過程線54()Qm3/s圖 1-2 P=0.1%的洪水過程線（2）泄水建筑物泄流能力曲線計算方案一：堰頂高程 274m6表 1-1，▽堰頂=274.0 時流量與庫水位關系計算表增加庫容 總庫容 V假定流量qi（m 3/s）面積 Si （㎜ 2）△V i（萬m3） （萬 m3）相應水位Z（m）245.2 868.9 312.8 2098.7 277.7 192.4 1087.0 391.3 2177.1 278.4 148.8 1280.7 461.1 2246.9 279.0 設計情況 104.0 1505.0 541.8 2327.7 279.7 400.0 1246.8 448.8 2234.7 278.9 290.4 1687.7 607.6 2393.4 280.3 228.8 1962.7 706.6 2492.4 281.2 校核情況 172.0 2250.2 810.1 2595.9 282.2 方案二：堰頂高程 273m表 1-2，▽堰頂=273.0 時流量與庫水位關系計算表增加庫容 總庫容 V假定流量qi（m 3/s）面積 Si （㎜ 2）△V i（萬m3） （萬 m3）相應水位Z（m）245.2 868.9 312.8 2036.6 277.1 192.4 1087.0 391.3 2115.1 277.8 148.8 1280.7 461.1 2184.8 278.5 設計情況 104.0 1505.0 541.8 2265.6 279.2 400.0 1246.8 448.8 2172.6 278.4 290.4 1687.7 607.6 2331.4 279.8 228.8 1962.7 706.6 2430.4 280.7 校核情況 172.0 2250.2 810.1 2533.9 281.6 方案三：堰頂高程 272m表 1-3， ▽堰頂=272.0 時時流量與庫水位關系計算表增加庫容 總庫容 V假定流量qi（m 3/s）面積 Si （㎜ 2）△V i（萬m3） （萬 m3）相應水位Z（m）245.2 868.9 312.8 1974.5 276.6 192.4 1087.0 391.3 2053.0 277.3 148.8 1280.7 461.1 2122.8 277.9 設計情況 104.0 1505.0 541.8 2203.5 278.6 400.0 1246.8 448.8 2110.6 277.8 290.4 1687.7 607.6 2269.3 279.2 校核情況 228.8 1962.7 706.6 2368.3 280.1 7172.0 2250.2 810.1 2471.8 281.0 方案四：堰頂高程 271m表 1-4， ▽堰頂=271.0 時流量與庫水位關系計算表增加庫容 總庫容 V假定流量qi（m 3/s）面積 Si （㎜ 2）△V i（萬m3） （萬 m3）相應水位Z（m）295.2 668.2 240.6 1840.2 275.4 245.2 868.9 312.8 1912.4 276.0 192.4 1087.0 391.3 1991.0 276.7 148.8 1280.7 461.1 2060.7 277.4 設計情況 104.0 1505.0 541.8 2141.4 278.1 400.0 1246.8 448.8 2048.5 277.2 290.4 1687.7 607.6 2207.2 278.7 228.8 1962.7 706.6 2306.2 279.6 校核情況 172.0 2250.2 810.1 2409.7 280.5 表 1-5，根據公式 作出 H~Q 關系曲線的計算列表：23HgmBQ??H0 B1 Q1 B2 Q2 B3 Q3H(271)H(272)H(273)H(274)1 8 17.5 10 21.9 12 26.4 272.0 273.0 274.0 275.0 2 8 48.6 10 61.1 12 73.7 273.0 274.0 275.0 276.0 3 8 87.6 10 110.7 12 133.8 274.0 275.0 276.0 277.0 4 8 132.3 10 167.9 12 203.5 275.0 276.0 277.0 278.0 5 8 181.5 10 231.2 12 280.9 276.0 277.0 278.0 279.0 6 8 234.0 10 299.3 12 364.7 277.0 278.0 279.0 280.0 7 8 289.1 10 371.5 12 453.8 278.0 279.0 280.0 281.0 8 8 346.2 10 446.8 12 547.4 279.0 280.0 281.0 282.0 9 8 413.1 表 1-6 調洪演算結果匯總表8方案 堰頂寬度(m)堰頂高程(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)超高（m）1 274 278.7 170 279.8 265 1.12 273 278 181.5 279.8 289.1 1.83 272 277.3 188.5 279.2 300 1.94B=8 米271 276.5 200 278.4 310 1.95 274 278.4 160.0 280.7 260.0 2.36 273 277.6 200.0 279.3 320.0 1.77 272 277.0 231.2 278.6 330.5 1.6 8 B=10 米271 276.1 235.0 277.8 360.0 1.7 9 B=12 米 274 278.1 210.0 279.7 340.0 1.6 10 273 277.3 225.0 279.7 340.0 2.4 11 272 276.6 245.2 278.1 370.0 1.5 12 271 275.8 260.0 277.2 385.0 1.4 注：超高=校核洪水位-設計洪水位1.1.3.方案選擇以上方案中，設計狀況下 Q 泄Lm/2=8.423/2=4.2115m(2-2)1%().24wkmzPLh????1%().298430.9.361.24wkmzh? ??（ ）3.85N1(0.34).(.25.84).2p??????.96k1.2.96.7LWKPkN??式中： — 擋墻底部以上浪壓力；— 波浪波長。mb. 土壓力： =0.7848+11.7588=12.5436KN.0.7461.582.0xL k????①若為被動土壓力 14(2-3)2p1.EKH???式中： —被動土壓力；p—土的容重；?—土體厚度；—被動土壓力系數。p其中, （ ）2tan(45/)K??????38.157.2/38.15?????3/620.90.1mkN??mH31.2 為土壓力作用分項系數。 2p/2431.7.48Ek?。故 不 可 能 是 被 動 土 壓 力,Px???②若為主動土壓力(2-4)2aa1.KH???式中： — 主動土壓力；aE— 土的容重；?— 土體厚度；H— 主動土壓力系數。a其中， （ ）2tn(45/)K??????38.157.2/38.15?????3/620.90.1mkN???m31.2 為土壓力作用分項系數。2a/2.6.31.57E?。xP,???視 為 主 動 土 壓 力c. 堆石體自重 206.4GzLbkN????d. L 型擋墻的自重 215.34V11砼W822砼2.2.2.2 1-1 截面彎矩 103xLhHMEPy?????2.0.3915.7461.7580.9??（逆時針）46kNm??2.2.3 L 型擋墻在校核洪水情況下152.2.3.1 荷載計算a. 水壓力①水平靜水壓力 2201/1/9.851.036xPghkN?????②鉛直靜水壓力 7zL③浪壓力H=51.7Lm/2=5.612/2=2.806m(2-5)1%().24wkmzPh????1.9815.60.71.83.24kzL???（ ）2.53N(086.).2()9.p??????.97k1.40.97861.4LWKPkN???式中： — 擋墻底部以上浪壓力— 波浪波長mb. 土壓力： =11.03625+11.4744=22.510618.02.4729.56xL k????5①若為被動土壓力(2-6)2p1.EKH??式中： — 被動土壓力；pE— 土的容重；?— 土體厚度；H— 被動土壓力系數。pK其中， （ ）2tan(45/)??????38.157.2/38.15?????3/620.90.1mkN??m31.2 為土壓力作用分項系數2p/2431.7.48Ek?。故 不 可 能 是 被 動 土 壓 力,Px???②若為主動土壓力(2-7)2aa.EKH???式中： — 主動土壓力；aE16— 土的容重；?— 土體厚度；H— 主動土壓力系數。aK其中， （ ）2tn(45/)??????38.157.2/38.15?????3/620.90.1mkN???m31.2 為土壓力作用分項系數。2a/2.6.31.5E?，視為靜止土壓力。故 不 可 能 是 主 動 土 壓 力,Pxa???c. 堆石體自重 2076.4GzLbkN????d. L 型擋墻的自重 215.34V11砼W822砼2.2.3.2 1-1 截面彎矩 yPhHEMLx?????//10= 7.938.0.92/31.47.36（順時針）=0.10662kN.m(逆時針)546kNm??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 2-3 L 型擋墻底板基底壓力圖 kPazKe 14.203.6204.101 ????5822?土壓力 kNheE 16.5.0)(/)(/21'0 ????在用點距底部的距離： m241.4.03. ??????17土壓力 對底板中點的彎矩：'0E（順時針）mkNehM??????089.)24.50(16.)('2' （ 逆 時 針 ）（ 順 時 針 ）（ 逆 時 針 ）kEGW????.3)/.5.0(16.387/49/01010'WGEM???（順時針）.89.29.51.Nm???42684.（壓力）kPaBL0.7362min ??（壓力）14.1.2ax ?????可見，基底壓力均小于基礎承載力 25kPa,且無拉力出現(xiàn)。且0.1kg/cm2，遠遠大于單位面積土工c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。其原理如圖 4-1：圖 4-1 曲線交會法計算簡圖列表計算如下：表 4-1 0.4mm 厚土工膜T ε 水位 250m 縱向交點 水位 250m 橫向交點5.723546 1% T ε T ε4.047158 2%3.304491 3%2.861773 4%3.5204 2.64% 3.713 2.38%2.559648 5% Tmax=30.33 Tmax=33.692.33662 6% Kt=Tmax/T2482.163297 7%2.023579 8% kt=30.33/3.5204=8.625 Kt=33.69/3.713=9.0735表 4-2 0.6mm 厚土工膜T ε 水位 225m 縱向交點 水位 225m 橫向交點10.72665 1% T ε T ε7.584884 2%6.193032 3%5.363323 4%6.2782 2.92% 6.2307 2.96%4.797102 5% Tmax=39.51 Tmax=37.944.379135 6%4.054291 7%Kt=Tmax/T3.792442 8% kt=39.51/6.2782=6.2935 Kt=37.94/6.2307=6.0895均大于《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，故土工膜厚度滿足要求。 25第五章 趾板設計5.1 設計趾板剖面直板段厚度取 0.4m,小于 2m,不進行抗滑穩(wěn)定驗算。趾板的寬度可根據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 ≥20 10～20 5～10 3～5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強風化巖層以下，故 H/S=5～10。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（1）岸坡段趾板剖面夾角 θ 由下式計算：26(5-1)??????212212cos mBCLmB??????式中： m —上游邊坡，m=1.5；(C-B) —趾板段兩端點高度之差；L —趾板段兩端點在沿壩軸線方向的距離。（2）河床段趾板剖面夾角 θ 由下式計算：(5-2)??12cosm???式中： m —上游邊坡， m=1.5；計算結果如下表：表 5-1 趾板尺寸計算表C-B L m cosθ θ（ 0） H S=31(岸坡段） 18.675 1.0715 1.5 0.9997751.21550413.3 32(岸坡段） 21.4595 20.2025 1.5 0.95553617.1586827.3 33(岸坡段） 5.3745 44.9255 1.5 0.83779933.1083941.3 4.14(岸坡段） 5.8565 34.2125 1.5 0.84340932.5145752.5 5.25（河床段） 0 30.0625 1.5 0.83205 33.7071652.5 5.26(岸坡段） 1.675 13.762 1.5 0.83799333.0879751.3 5.17(岸坡段） 20.1115 29.2305 1.5 0.92249922.7172637.3 3.78(岸坡段） 14.3655 35.6215 1.5 0.88019228.3488327.3 39(岸坡段） 18.675 17.8445 1.5 0.95455917.3477113.3 327第六章 副壩設計副壩底高程為 272m，頂部與主壩平齊，為 280.0m，頂寬與主壩頂寬相同，取 6m，擋墻高與主壩相同，取 1.2m。如圖示： 281.2 279.2272.0 280.0 P U x W L P 0.5 圖 6-1 副壩剖面圖 圖 6-2 副壩受力圖6.1 副壩頂寬驗算由公式(6-1)進行驗算：(6-1)????0cHB式中： H — 壩高， m；287— 混凝土容重， =24kN/m3；c?c— 水容重， =9.81kN/m3；00?— 揚壓力折減系數，河岸取為 0.3。?則：=4.095m，故取 6m 滿足要求。6240.3981B??286.2 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 ：K(6-2)??PUWfK???式中： — 作用于滑動面以上的力在鉛直方向分量代數和；W?— 作用于滑動面以上的力在水平方向分量代數和；P— 作用在滑動面上的揚壓力；U— 滑動面上抗剪摩擦系數，f根據資料，混凝土與弱風化千枚巖之間的摩擦系數為 0.5～0.6，取?f0.5。?f6.2.1 荷載計算副壩受力見圖 6-2 示：kN219.8(07)31.92xP????kN5.8560.384L???kN(.1).4WkN19827732U???kN20.36.89kN1()0.5.8961.203.89??????kN1.4??kN39283.P?6.2.2 穩(wěn)定驗算由式(6-2)求得： 0.5(128.403.9)1.74K???根據《水工擋土墻設計規(guī)范》 （SL279-2007）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)定安全系數的允許值為 1.10。故副壩滿足要求。29第七章 攔洪水位確定7.1 洪水調節(jié)原理洪水過程線采用頻率為 5%的設計流量。洪峰流量近似為 182.25m3/s與第四章洪水調節(jié)相同，通過假定下瀉流量，在圖中求出增加的庫容，再通過庫容查庫容水位關系曲線，得到流量—水位曲線 1。計算隧洞下瀉能力曲線 2。曲線 1 和曲線 2 的交點即為攔洪水位及其對應的下泄流量。7.2 隧洞下泄能力曲線的確定① 明流計算：(7-1)LiRCvgvh????)(22121式中： — 進口洞內水深— 出口洞內水深2— 進口洞內流速1v— 出口洞內流速 2/)(21??— 平均謝才系數C— 平均水力半徑 R— 隧洞長度L由于下瀉流量較小,無須考慮無壓段及半有壓段情況. 圖 7-1 隧洞泄水能力曲線②有壓流計算：半有壓流與有壓流的臨界點 B2（Q 2，H 2） ，H2=Km·A式中： AligVRClK????)1(2?（采用喇叭口）進??5.0， n=0.01461CRn面積 mDW52.4.3422????濕周 67.?水力半徑 .0.則謝才系數 14.6161RnC30取 =1， L=400m， gV2則 ALiRCKm????)1(2?m-1736.2405.6.054819.022 ???∴H2=Km·A=2.736×2.4=6.55m??LiRWQgQAm ??????????2285. ??? 4025460.5.015.489.042736. 222 ???????????? Q可解得 。s37則半有壓流與有壓流的臨界點 B2（22.7，6.55）由公式 (7-2)LiRcvgvhH?????)()1220?式中： — 出口計算水深2自由出流時： Dh85.02?淹沒出流時： 下— 局部水頭損失之和，進口采用喇叭口時，? 0.25?進?— 謝才系數6/1CRn?混凝土襯砌：n=0.014； 木襯砌：n=0.035分別假定不同的 Q，用公式（*）計算相應的上游水位 H，顯系計算如下表：有壓段計算列表： 表 7-1 有壓段計算列表下泄流量Q(m3/s) V R C L h2上游水深H0相應上游水位H(m)25 5.53 0.6 65.6 400 2.04 8.02 235.52 30 6.63 0.6 65.6 400 2.04 10.11 237.61 35 7.74 0.6 65.6 400 2.04 12.57 240.07 40 8.85 0.6 65.6 400 2.04 15.41 242.91 45 9.95 0.6 65.6 400 2.04 18.63 246.13 50 11.06 0.6 65.6 400 2.04 22.23 249.73 7.3 P=5%洪水調洪計算