[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）,畢業(yè)設(shè)計(jì),[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）,小型,水利樞紐,工程設(shè)計(jì),計(jì)算,cad 水利水電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 第一章 調(diào)洪演算及堰頂高程確定 2 1.1 防浪墻頂高確定 2 1.2 防浪墻頂高確定 6 第二章L型擋墻計(jì)算 8 2.1 L型擋墻荷載計(jì)算 8 2.2 最危險(xiǎn)工況判定 10 2.3 L型擋墻的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 11 2.4 L型擋墻的基底應(yīng)力計(jì)算 12 2.5L型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算 13 2.6L型擋墻配筋計(jì)算 13 第三章 復(fù)合土工膜強(qiáng)度及厚度校核 16 3.1 0.4MM厚土工膜 16 3.2 0.6MM厚土工膜 17 第四章 壩坡穩(wěn)定計(jì)算 18 4.1 第一組滑動(dòng)面 18 4.2 第二組滑動(dòng)面 19 4.3 第三組滑動(dòng)面 20 4.3 第四組滑動(dòng)面 21 第五章 壩坡面復(fù)合土工膜穩(wěn)定計(jì)算 21 5.1混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間抗滑穩(wěn)定計(jì)算 21 5.2復(fù)合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 22 第六章 趾板設(shè)計(jì) 23 6.1設(shè)計(jì)趾板剖面 23 6.2趾板剖面的計(jì)算 23 第七章 副壩設(shè)計(jì) 24 7.1 副壩頂寬驗(yàn)算 25 7.2 強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算 25 第八章 施工組織設(shè)計(jì) 26 8.1攔洪高程 26 8.2工程量計(jì)算 29 8.3 工程量清單計(jì)算 33 8.4施工機(jī)械選擇及數(shù)量分析 36 8.5混凝土工程量及機(jī)械數(shù)量計(jì)算 38 第九章 導(dǎo)流洞施工計(jì)算 41 9.1基本資料 41 9.2開挖方法選擇 41 9.3鉆機(jī)爆破循環(huán)作業(yè)項(xiàng)目及機(jī)械設(shè)備的選擇 41 9.4開挖循環(huán)作業(yè)組織 41 9.5施工交通運(yùn)輸?shù)缆凡贾?43 第十章 質(zhì)量保證體系及措施 44 10.1 質(zhì)量目標(biāo) 44 10.2 質(zhì)量保證體系 45 10.3 施工質(zhì)量控制措施 46 10.4 質(zhì)量技術(shù)措施 48 第十一章 施工安全保證措施 49 11.1 總則 49 11.2 安全目標(biāo) 49 11.3 安全保障體系 49 11.4 安全管理措施 49 11.5 生產(chǎn)安全措施 50 11.6 生活區(qū)安全管理 50 第十二章 環(huán)境保護(hù)與文明施工 52 12.1 環(huán)境保護(hù)方案與措施 52 12.2 文明施工 53 12.3 施工對外關(guān)系 55 第一章 調(diào)洪演算及堰頂高程確定 1.1 防浪墻頂高確定 表1-1，▽眼頂=274.0時(shí)H~q關(guān)系曲線： 假定流量qi（m3/s） 增加庫容 △Vi（萬m3） 總庫容V （萬m3） 相應(yīng)水位Z（m） 設(shè)計(jì)情況 301.6 230 2015.9 277.0 191.2 392.3 2178.2 278.4 140.4 473.8 2259.7 279.1 80 591.5 2377.4 280.2 校核情 況 403.6 444.7 2230.6 278.9 242.4 684.2 2470.1 281.0 180 794.1 2580 282.0 129.6 903.9 2689.8 283.0 表1-2，▽眼頂=273.0時(shí)H~q關(guān)系曲線： 假定流量qi（m3/s） 增加庫容 △Vi（萬m3） 總庫容V （萬m3） 相應(yīng)水位Z（m） 設(shè)計(jì)情況 301.6 230 1953.8 276.4 191.2 392.3 2116.1 277.8 140.4 473.8 2197.6 278.6 80 591.5 2315.3 279.6 校核情 況 403.6 444.7 2168.5 278.3 242.4 684.2 2408 280.5 180 794.1 2517.9 281.5 129.6 903.9 2627.7 282.4 表1-3，▽眼頂=272.0時(shí)H~q關(guān)系曲線： 假定流量qi（m3/s） 增加庫容 △Vi（萬m3） 總庫容V （萬m3） 相應(yīng)水位Z（m） 設(shè)計(jì)情況 301.6 230 1891.7 275.7 191.2 392.3 2054 277.3 140.4 473.8 2135.5 278.0 80 591.5 2253.2 279.1 校核情 況 403.6 444.7 2106.4 277.8 242.4 684.2 2345.9 279.9 180 794.1 2455.8 280.9 129.6 903.9 2565.6 281.9 表1-4，▽眼頂=271.0時(shí)H~q關(guān)系曲線： 假定流量qi（m3/s） 增加庫容 △Vi（萬m3） 總庫容V （萬m3） 相應(yīng)水位Z（m） 設(shè)計(jì)情況 301.6 230 1829.6 274.7 191.2 392.3 1991.9 276.7 140.4 473.8 2073.4 277.5 80 591.5 2191.1 278.5 校核情 況 403.6 444.7 2044.3 277.2 242.4 684.2 2283.8 279.4 180 794.1 2393.7 280.3 129.6 903.9 2503.5 281.3 表1-5，根據(jù)公式Q=εmBH3/2作出H~Q關(guān)系曲線的計(jì)算列表： H0 B1 Q1 B2 Q2 B3 Q3 H(271) H(272) H(273) H(274) 1 8 17.5 10 21.9 12 26.4 272 273 274 275 2 8 48.6 10 61.1 12 73.7 273 274 275 276 3 8 87.6 10 110.7 12 133.8 274 275 276 277 4 8 132.4 10 167.9 12 203.5 275 276 277 278 5 8 181.5 10 231.2 12 281.0 276 277 278 279 6 8 234.0 10 299.4 12 364.8 277 278 279 280 7 8 289.1 10 371.5 12 453.9 278 279 280 281 各方案的曲線圖如圖1-3至圖1-6。 表1-6，計(jì)算結(jié)果 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 從調(diào)洪演算結(jié)果來看，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技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定(本設(shè)計(jì)中僅作定性說明),同時(shí)也應(yīng)考慮與導(dǎo)流洞相結(jié)合的問題。 一般來說▽堰頂大，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。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 1.2 防浪墻頂高確定 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》,堰頂上游L型擋墻在水庫靜水位以上高度按下式確定： y=R+e+A 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。庫區(qū)多年平均最大風(fēng)速12.6 m/s，吹程1.6Km。 表1-7土壩壩頂安全超高值(m) 運(yùn)用情況 壩 的 級 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 波浪要素采用鶴地水庫公式： ，， 式中——累積頻率為2%的波高(m) Lm——平均波長(m) V0為水面以上10m處的風(fēng)速，正常運(yùn)用條件下III級壩，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)工程等級確定，3級壩采用累積頻率為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1-8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 1.2.1 正常蓄水位和設(shè)計(jì)洪水位狀況 V =1.5×12.6=18.9m/s. 查表1-7，因?yàn)閔m/Hm接近于0，故， 則 A =0.7m 得，Δh正=Δh設(shè)= R+e+A =1.259+0.534+0.7=2.493m ▽正=Z正+Δh正 =276.6+2.493=279.1m ▽頂=Z設(shè)+Δh設(shè) =278.8+2.493=281.3m 1.2.2 校核狀況 V =12.6m/s 查表1-7，因?yàn)閔m/Hm接近于0，故， 則 A =0.4m 得，Δh校= R+e+A =0.697+0.246+0.4=1.343m ▽校=Z校+Δh校 =280.6+1.343=281.9m 綜上，取▽頂=281.9m 第二章L型擋墻計(jì)算 2.1 L型擋墻荷載計(jì)算 L型擋墻的危險(xiǎn)工況一般為：正常蓄水位或校核洪水位。 2.1.1荷載計(jì)算方法 ①土壓力： 土壓力采用朗肯土壓力理論計(jì)算，取單寬1m。 （2-1） 式中：E—土壓力； γ—土的容重； H—土體厚度； K—土壓力系數(shù)。 1）主動(dòng)土壓力系數(shù)：= （2-2） 式中： — 內(nèi)摩擦角，由于擋墻后壩頂路面，采用的是細(xì)堆石料，故試驗(yàn)參數(shù)選用A組，=38.58° ===0.232 2）被動(dòng)土壓力系數(shù)==4.314 （2-3） 3）靜止土壓力系數(shù)： （2-4） 式中： — 墻后填土的泊松比，取為0.25 計(jì)算得K0=0.33 ②靜水壓力： （2-5） 式中：—水的容重； H — 水深。 ③浪壓力： 壩前水深H大于，為深水波。 （2-6） 式中： — 水的容重 —累積頻率1%的波高。 —波浪中心線高出計(jì)算靜水位 L1、L2——見圖2-1 2.1.2工況一：正常蓄水位 由于擋墻底高程在正常蓄水位上，雖 圖2-1 浪壓力計(jì)算示意圖 然浪壓力會(huì)對擋墻產(chǎn)生作用，但較小故忽略，因此作用在擋墻上的力只有墻后填土壓力。由于在墻后填土的作用下墻有背離填土移動(dòng)的趨勢，故墻后填土壓力應(yīng)為主動(dòng)土壓力。 墻身底截面處以上的土壓力 底板截面以上的土壓力 圖 2 圖2-2 工況一下荷載示意圖 2.1.3工況二：校核洪水位 ①墻身底截面處以上： 靜止水壓力： 產(chǎn)生的彎矩M0=7.442×1.22/3=3.026 kN·M=54.6（順時(shí)針） 浪壓力：=14.6kN 作用點(diǎn)距墻身底截面=2.48m 在墻身底截面產(chǎn)生的彎矩M3=14.6*2.48=36.2kN·M（順時(shí)針） 判斷墻后填土壓力是何種土壓力： 若是被動(dòng)土壓力，則=146.76KN遠(yuǎn)大于靜止水壓力與浪壓力，故不可能是被動(dòng)土壓力。 且靜止水壓力和浪壓力之和亦大于主動(dòng)土壓力，故該工況下土壓力近似為靜止土壓 力。=37.8KN 圖2-3工況二下荷載示意圖 產(chǎn)生的彎矩M1=37.8*3.3/3=41.6KN*M(逆時(shí)針) ②底板截面以上： 靜止水壓力： 浪壓力： =14.6KN 作用點(diǎn)距底板底截面 在底板底截面產(chǎn)生的彎矩M3=14.6*2.98=43.5（順時(shí)針） 靜止土壓力: =50.1KN 在底板底截面產(chǎn)生的彎矩M4=50.1*3.8/3=63.5（順時(shí)針） 2.2 最危險(xiǎn)工況判定 由于抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算和基底應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)不同工況下雖然荷載大小不同，但兩種工況下的規(guī)范允許值也不同，故不宜判斷何種工況為最危險(xiǎn)工況，為避免判斷錯(cuò)誤，對兩種工況均進(jìn)行驗(yàn)算。擋墻配筋計(jì)算時(shí)的最危險(xiǎn)工況判定具體見2.6。 2.3 L型擋墻的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 摩擦公式： （2-7） 式中：KC —沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，基本組合為1.25，特殊組合為1.1 f —摩擦系數(shù)，f=0.5～0.6,取f=0.5； — 作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（kN）； — 作用在擋墻上全部平行于基底面的荷載（kN）。 工況一：正常蓄水位（如圖2-2） 主動(dòng)土壓力：（←）; 土蓋重： (↓)； 擋墻自重： (↓) 則抗滑穩(wěn)定系數(shù) K≥[K]=1.25，滿足要求。 工況二：校核洪水位(如圖2-3) 靜止土壓力：（←）； 靜止水壓力：（→）； 浪壓力：（→）； 土蓋重： (↓)； 擋墻自重： (↓) ； 水重： (↓) 則抗滑穩(wěn)定系數(shù) K≥[K]=1.1，滿足要求。 2.4 L型擋墻的基底應(yīng)力計(jì)算 （2-8） 式中：—擋墻基底應(yīng)力的最大值或最小值； —作用在擋墻上全部垂直于基底面的荷載（kN）； —作用在擋墻上的全部荷載對于擋墻底板底部中點(diǎn)的力矩之和； A — 擋墻基底面的面積（A=1×4=4m2）； W — 擋墻基底面對于基底面中點(diǎn)平行前墻方向的截面矩（）。 工況一：正常蓄水位（如圖2-2） 墻身自重對底板底部中點(diǎn)的力矩M1=0.5*4.5*24*1.15=62.1（逆時(shí)針）； 蓋土重對底板底部中點(diǎn)的力矩M2=201*0.55=110.6（順時(shí)針）； 主動(dòng)土壓力對底板底部中點(diǎn)的M3=35.2*4.8/3=56.3(逆時(shí)針) (逆時(shí)針) 計(jì)算得： 工況二：校核洪水位(如圖2-3) 墻身自重對底板底部中點(diǎn)的力矩M1=54*1.15=62.1（逆時(shí)針）； 蓋土重對底板底部中點(diǎn)的力矩M2=201*0.55=110.6（順時(shí)針）； 水重對底板底部中點(diǎn)的力矩M3=19.2*1.7=32.6(逆時(shí)針)； 靜止土壓力對底板底部中點(diǎn)的M4=37.8*3.3/3=41.6(逆時(shí)針)； 靜止水壓力對底板底部中點(diǎn)的M5=51.2*3.2/3=54.6(順時(shí)針)； 浪壓力對底板底部中點(diǎn)的力矩M6=14.6*2.98=43.5(順時(shí)針)； (順時(shí)針) 計(jì)算得： 兩種工況下?lián)鯄ζ骄讘?yīng)力均小于地基允許承載力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的1.2倍；且擋墻基底應(yīng)力的最大值與最小值之比為2.3小于規(guī)范允許的2.5。所以基底應(yīng)力滿足要求。 2.5L型擋墻抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算 根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007）規(guī)定，土質(zhì)地基上的擋土墻， 在同時(shí)滿足以下2個(gè)規(guī)定的要求時(shí)，可不進(jìn)行抗傾 覆穩(wěn)定計(jì)算。 1. 在各種計(jì)算情況下，擋土墻平 均基底應(yīng)力不大于地基允許承 載力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的1.2倍； 2. 擋土墻基地應(yīng)力的最大值與最小值之比不大于2.5（特殊組合）。 本設(shè)計(jì)擋土墻同時(shí)滿足以上2個(gè)規(guī)定，故不進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算。 圖2-4校核洪水位基底反力圖 2.6L型擋墻配筋計(jì)算 （注：以下鋼筋Φ 代表II級鋼、φ代表I級鋼） 2.6.1墻身配筋計(jì)算 ①最危險(xiǎn)工況判定： 工況一：正常蓄水位 墻身底截面上只受到主動(dòng)土壓力產(chǎn)生的彎矩。 其產(chǎn)生的彎矩M1＝29.2 kN·m（逆時(shí)針） 工況二：校核洪水位(如圖2-5) 靜止土壓力產(chǎn)生的彎矩M1=41.6kN·m（逆時(shí)針） 靜止水壓力產(chǎn)生的彎矩M2=56.3 kN·m（順時(shí) 針） 圖2-5荷載分布圖 浪壓力產(chǎn)生的彎矩M3=36.2kN·m（順時(shí)針） 合彎矩M2=56.3-41.6+36.2=50.9 kN·m（順時(shí)針） 故最危險(xiǎn)工況為工況二 ②配筋計(jì)算： （2-9） 式中： — 安全級別，該防浪墻屬3級，結(jié)構(gòu)安全級別為II級，； — 設(shè)計(jì)狀況系數(shù)，； 、— 永久、可變荷載分項(xiàng) 系數(shù)，浪壓力取1.2； 靜止土壓力和主動(dòng)土壓力取1.2 ； 靜水壓力取1.0 根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范SL_379-2007》,墻身配筋可按固支在底板上的懸臂板按受彎構(gòu)件計(jì)算。 由于防浪墻處于水位變動(dòng)區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護(hù)層厚度c=30mm，a=35mm,取單位寬度1m進(jìn)行計(jì)算，混凝土采用C20，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼筋采用Ⅱ級鋼筋， 截面抵抗矩系數(shù)： （2-10） 式中： — 結(jié)構(gòu)系數(shù)， ，屬于適筋破壞。 鋼筋面積： 配筋率： 故采用最小配筋率配筋： 選配Φ10＠110（），分布鋼筋采用φ10＠250。 在下游側(cè)采用構(gòu)造對稱配筋，配Φ10＠110，分布鋼筋采用φ10＠250。 配筋圖見細(xì)部構(gòu)造圖。 2.6.2底板配筋計(jì)算 ①最危險(xiǎn)工況判定： 2-2截面上主要受基底反力和蓋土重作用，兩種工況下蓋土重一樣，而工況二下的基地反力大于工況一的基底反力，故其最危險(xiǎn)工況應(yīng)為工況二。 ②配筋計(jì)算： 根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范SL_379-2007》,前趾和底板配筋可按固支在墻體上的懸臂板按受彎構(gòu)件計(jì)算。 基底反力作用點(diǎn)距2-2截面 基底反力在2-2截面產(chǎn)生的彎矩： 圖2-6 2-2截面受力圖 (逆時(shí)針)； 蓋土重在2-2截面產(chǎn)生的彎矩=3.3*2.9*21*2.9/2=291.4（順時(shí)針）； 自重在2-2截面產(chǎn)生的彎矩（順時(shí)針）；各力在2-2截面產(chǎn)生的彎矩之和； 由于防浪墻處于水位變動(dòng)區(qū)，故環(huán)境類級為三類，混凝土保護(hù)層厚度c=30mm，a=35mm,取單位寬度1m進(jìn)行計(jì)算，混凝土采用C20，則軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼筋采用Ⅱ級鋼筋，。 截面抵抗矩系數(shù)： 式中： — 結(jié)構(gòu)系數(shù)， ，屬于適筋破壞。 鋼筋面積： 配筋率： 故采用最小配筋率配筋： 選配Φ10＠110（），分布鋼筋采用φ10＠250。 第三章 復(fù)合土工膜強(qiáng)度及厚度校核 3.1 0.4mm厚土工膜 250高程以上鋪設(shè)0.4mm厚復(fù)合土工膜，故其所承受最大水壓力： 在垂直于長條方向，拉應(yīng)力最大，為 （取b=0.01m） 計(jì)算結(jié)果如下： 表3-1 應(yīng)變（%） 1 2 2.5 5 10 20 拉應(yīng)力T（kN/m） 6.24 4.41 3.95 2.79 1.97 1.40 土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線數(shù)據(jù)如下表3-2：(縱向) 應(yīng)變（%） 1 2.5 5 8 10 拉應(yīng)力（kN/m） 1.41 3.35 5.95 8.29 9.55 注：， 土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線數(shù)據(jù)如下表3-3：(橫向) 應(yīng)變（%） 1 2.5 5 8 10 拉應(yīng)力（kN/m） 1.7 3.87 6.34 8.47 9.69 注：， 取表（3-1）、表（3-2）、和表（3-3）分別與兩條土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線相交，見附圖八，得數(shù)據(jù)如下表： 表3-4 邊界情況 T K1 K2 長條縫 縱向 3.75 2.9 30.33 60.9 8.09 21 橫向 3.9 2.5 33.69 66.8 8.64 26.7 注：T、單位為kN/m，、單位為%； K1 =/T，K2=/； 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)K1、K2均大于5時(shí)，即認(rèn)為所用土工膜強(qiáng)度滿足要求。 3.2 0.6mm厚土工膜 250高程以下鋪設(shè)0.6mm厚復(fù)合土工膜，故其所承受最大水壓力： 在垂直于長條方向，拉應(yīng)力最大，為 （取b=0.01m） 計(jì)算結(jié)果如下表 表3-5 應(yīng)變（%） 1 2 2.5 5 10 20 拉應(yīng)力T（kN/m） 10.83 7.66 6.85 4.84 3.42 2.42 注：T=1.069/。 土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線數(shù)據(jù)如下表(3-6)：(縱向) 應(yīng)變（%） 1 3 4 6 8 拉應(yīng)力（kN/m） 2.21 6.44 8.35 11.48 13.74 注：， 土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線數(shù)據(jù)如下表(3-7)：(橫向) 應(yīng)變（%） 1 3 4 6 8 拉應(yīng)力（kN/m） 4.64 6.3 7.72 9.72 11.61 注：， 取表（3-5）、表（3-6）、和表（3-7）分別與兩條土工膜拉伸實(shí)驗(yàn)曲線相交，見附圖九，得數(shù)據(jù)如下表： 表3-8 邊界情況 T K1 K2 長條縫 縱向 6.3 3 39.51 62.2 6.27 20.73 橫向 6.2 3 37.94 69.5 6.12 23.17 注：T、單位為kN/m，、單位為%； K1 =/T，K2=/； 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)K1、K2均大于5時(shí)，即認(rèn)為所用土工膜強(qiáng)度滿足要求。 第四章 壩坡穩(wěn)定計(jì)算 4.1 第一組滑動(dòng)面 ; ； ; ； 把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得：； 。 4.2 第二組滑動(dòng)面 ; ； ; ； 把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。 4.3 第三組滑動(dòng)面 ; ； ; ； 把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。 4.3 第四組滑動(dòng)面 ; ； ; ； 把已知數(shù)據(jù)代入上兩式，并聯(lián)立求解可得： ； 。 第五章 壩坡面復(fù)合土工膜穩(wěn)定計(jì)算 5.1混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間抗滑穩(wěn)定計(jì)算 現(xiàn)澆混凝土保護(hù)層厚10㎝，設(shè)豎縫，縫距15m，縫內(nèi)放瀝青處理過的木條1m長，間斷1㎝，且在護(hù)坡混凝土板線設(shè)=1㎝、孔距2m的排水孔，使其暢通排水。因此水庫水位降落時(shí)，混凝土護(hù)坡與復(fù)合土工膜間的水與水庫水位同步下 降，對混凝土板不產(chǎn)生反壓力。故竣工期、滿蓄期以及水位下降期抗滑穩(wěn)定分析相同。 現(xiàn)澆混凝土與復(fù)合土工膜的摩擦系數(shù)采用0.6，粘結(jié)力按0.0、0.1 kg/cm2分別計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)。 由受力平衡可得安全系數(shù)K為： 式中：f為摩擦系數(shù)；為壩坡與水平面夾角；c為粘結(jié)力；t為混凝土保護(hù)層厚度（取10㎝）；為混凝土密度。 當(dāng)不考慮粘結(jié)力時(shí) 當(dāng)粘結(jié)力為時(shí)： 顯然，經(jīng)過涂瀝青處理和現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡后，壩坡是穩(wěn)定的。 5.2復(fù)合土工膜與下墊層間的抗滑穩(wěn)定計(jì)算 考慮不利運(yùn)行情況，分竣工期未蓄水和水庫滿蓄運(yùn)行兩種情況。由于蓄水后水壓力使復(fù)合土工膜對下墊層施加很大壓力，使其安全系數(shù)更大，故只計(jì)算竣工期未蓄水情況。 復(fù)合土工膜與墊層水泥漿之間摩擦系數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)資料采用0.577，粘結(jié)力c=0.0、0.1kg/㎝2分別計(jì)算。 由受力平衡可得安全系數(shù)K為： 式中：f為摩擦系數(shù)；為壩坡與水平面夾角；c為粘結(jié)力；t為混凝土保護(hù)層厚度（取10㎝）；為混凝土密度；為土工膜重量。 當(dāng)不考慮粘結(jié)力時(shí) 當(dāng)粘結(jié)力為時(shí)： 故復(fù)合土工膜滿足抗滑穩(wěn)定要求。 第六章 趾板設(shè)計(jì) 6.1設(shè)計(jì)趾板剖面 直板段厚度取0.4m,小于2m,不進(jìn)行抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算。 趾板的寬度可根據(jù)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(fēng)化程度 新鮮、微風(fēng)化 弱風(fēng)化 強(qiáng)風(fēng)化 全風(fēng)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(yīng)垂直于面板，面板地面以下的趾板高度不應(yīng)小于0.9m，兩岸壩高較低部位，可放寬要求。 中低壩的趾板應(yīng)建在強(qiáng)風(fēng)化巖層以下，故H/S=5～10。 6.2趾板剖面的計(jì)算 趾板橫截面如圖示： 圖5-1 趾板橫截面圖 6.2.1岸坡段趾板剖面 夾角θ由下式計(jì)算： (5-1) 式中： m —上游邊坡，m=1.5； (C-B) —趾板段兩端點(diǎn)高度之差； L —趾板段兩端點(diǎn)在沿壩軸線方向的距離。 6.2.2河床段趾板剖面 夾角θ由下式計(jì)算： (5-2) 式中：m —上游邊坡，m=1.5； 計(jì)算結(jié)果如下表： 一 二 三 水平段 垂直段 六 七 b 276.8 258 242 224.5 238 262 275 c 258 242 224.5 224.5 224.5 238 262 l 3.7 31.4 66 51 0 62.2 16.7 m 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 cos 0.997393 0.897649 0.856932 0.8320503 1 0.8772207 0.932637 弧度 0.072224 0.45639 0.541508 0.5880026 0 0.5007543 0.369143 角度 4.13814 26.14922 31.02617 33.690096 0 28.691132 21.15034 斜率 0.07235 0.49096 0.601482 0.6666667 0 0.5472823 0.386877 c-b 18.8 16 17.5 0 13.5 24 13 XE長度 13.85784 2.269065 1.940131 1.8027756 #DIV/0! 2.0829543 2.771495 SX長度 -9.85784 1.730935 2.059869 2.1972244 #DIV/0! 1.9170457 1.228505 SQ長度 -7.10072 2.091852 2.336867 2.4366692 #DIV/0! 2.2313391 1.708126 QT長度 11.04292 1.536564 1.21902 1.0788897 #DIV/0! 1.359471 1.99316 第七章 副壩設(shè)計(jì) 副壩底高程為270m，頂部與主壩平齊，為280.7m，頂寬取8m，擋墻高與主壩相同，取1.2m。如圖示： 圖6-1 副壩剖面圖 圖6-2 副壩受力圖 7.1 副壩頂寬驗(yàn)算 由公式(6-1)進(jìn)行驗(yàn)算： (6-1) 式中：H — 壩高，m； — 混凝土容重，=24kN/m3； — 水容重，=9.81kN/m3； — 揚(yáng)壓力折減系數(shù)，河岸取為0.3。 則： m，故取m滿足要求。 7.2 強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算 采用摩擦公式，計(jì)算校核水位下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)： (6-2) 式中：— 作用于滑動(dòng)面以上的力在鉛直方向分量代數(shù)和； — 作用于滑動(dòng)面以上的力在水平方向分量代數(shù)和； — 作用在滑動(dòng)面上的揚(yáng)壓力； — 滑動(dòng)面上抗剪摩擦系數(shù)，根據(jù)資料，混凝土與弱風(fēng)化千枚巖之間的摩擦系數(shù)為0.5～0.6，取0.5。 7.2.1 荷載計(jì)算 副壩受力見圖6-2示： kN kN kN kN kN kN kN kN 7.2.2 穩(wěn)定驗(yàn)算 由式(6-2)求得： 根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.2.7規(guī)定，土質(zhì)地基上3級擋土墻在特殊組合下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值為1.10。故副壩滿足要求。 第八章 施工組織設(shè)計(jì) 8.1攔洪高程 8.1.1隧洞斷面型式、尺寸 導(dǎo)流隧洞直徑為2.4m，隧洞進(jìn)口底高程為227.5m,出口底高程為226.5m，隧洞長400m,底坡為0.25%。 8.1.2隧洞泄流能力曲線計(jì)算 有壓流于有壓流的臨界點(diǎn)B2（Q2，H2）， H2=·A (8-1 式中： A=2.4m ， （采用喇叭口） ， n=0.014。 面積： 濕周： 圖8-1 隧洞泄水能力曲線 水力半徑： 謝才系數(shù)： 臨界點(diǎn)，代入下式， 由公式 (8-2) 式中： — 出口計(jì)算水深，自由出流時(shí)：； — 局部水頭損失之和，進(jìn)口采用喇叭口時(shí)，； — 謝才系數(shù)，混凝土襯砌：。 分別假定不同的Q，用公式（8-2）計(jì)算相應(yīng)的上游水位H，顯系計(jì)算見表： 表8-1 下泄流量Q(m3/s) V(m/s) R（m） C L（m） h2（m） 上游水深H0（m） 相應(yīng)上游水位H(m) 22.8 5.042016807 0.6 65.6 330 2.04 5.908748 233.4087 25 5.5285272 0.6 65.6 330 2.04 6.893662 234.3937 35 7.73993808 0.6 65.6 330 2.04 12.51318 240.0132 40 8.845643521 0.6 65.6 330 2.04 16.02537 243.5254 45 9.951348961 0.6 65.6 330 2.04 20.00586 247.5059 50 11.0570544 0.6 65.6 330 2.04 24.45465 251.9546 55 12.16275984 0.6 65.6 330 2.04 29.37172 256.8717 60 13.26846528 0.6 65.6 330 2.04 34.75709 262.2571 表8-2 流量—水位曲線1： 下泄流量Q(m3/s) 蓄水庫容V(m3) 相應(yīng)上游水位H(m) 20 3749863.248 251.2702 30 3410748.936 250.7239 40 3113810.244 250.2455 50 2851527.204 249.8229 60 2612864.952 249.4384 通過畫圖計(jì)算得：攔洪水位249.9m，取安全超高2.6m，故攔洪高程為252.5m, 下泄流量47.8m3/s。 8.1.3上下游圍堰 本設(shè)計(jì)采用枯水期擋水圍堰維護(hù)基坑修筑大壩。由于該圍堰不能作為壩體的一部分，Ⅱ期工程完成后即要拆除，因此，圍堰不能做得高，因而不能保證在筑壩時(shí)遇到較大來水時(shí)不漫頂，該圍堰按過水圍堰設(shè)計(jì)。圍堰高位5.0m。 過水土石圍堰可采用：混凝土面板過水土石圍堰、加筋過水土石圍堰?；炷撩姘逋潦瘒呤┕ぽ^復(fù)雜，對于只有5米高的圍堰而言，采用這種圍堰會(huì)造成較大的浪費(fèi)，加筋過水土石圍堰體積較小，施工工序少，其造價(jià)低于混凝土面板過水土石圍堰。 上游圍堰的尺寸和斷面形式如圖： 圖8-3 圍堰斷面圖 1—鋼筋網(wǎng)， 2—水平向主錨筋 圖8-4 鋼筋網(wǎng)及水平向主錨筋構(gòu)造圖 1—水平向主錨筋 ；2—縱向主筋 ；3—橫向構(gòu)造筋 ；4—橫向加筋。 8.1.3.1 圍堰的平面布置 本設(shè)計(jì)水利樞紐采用全斷面圍堰法，由于場地限制的原因，設(shè)計(jì)圍堰上邊坡距離主體工程輪廓的距離取20m，以便布置排水設(shè)施，交通運(yùn)輸?shù)缆芳岸逊挪牧虾湍０宓取? 具體布置見施工總平面布置圖。 8.2工程量計(jì)算 8.2.1堆石體施工強(qiáng)度計(jì)算 a.將大壩分成四期： 第Ⅰ期：上游圍堰； 第Ⅱ期：壩底到攔洪高程，即； 第Ⅲ期：攔洪高程到溢洪道高程，即； 第IV期：溢洪道高程至壩頂，即. 圖8-1 壩體分期示意圖 b.計(jì)算公式 根據(jù)大壩分期按下列公式計(jì)算（梯形河谷適用）各期工程量： 其中：V — 計(jì)算部分壩體工程量（m3）； L — 計(jì)算部分壩體頂部長度（m）； H — 計(jì)算部分壩體高度（m）； b — 計(jì)算部分壩體頂寬（m）； — 計(jì)算部分壩體底部長度（m）； ， — 分別為計(jì)算部分壩體上、下游邊坡。 c. 分期工程量計(jì)算 I期：上游圍堰和下游圍堰 （1）上游圍堰 H=3m ; L=68.44m ; b=5m ; l=39.07m ; ; = （2）下游圍堰 H=2m ; L=39.38m ; b=5m ; l=3.59m ; ; = 施工工期為09.10.1~09.10.31，有效工日T=17天 Ⅱ期：壩底到攔洪高程，即 (1) H=25.5m ; L=129.96m ; b=91.034m ; l=48.21m ; ; = (2) H=2.5m ; L=139.05m ; b=81.484m ; l=129.96m ; ; = 施工工期2010.11.1~2010.4.30，有效工日天 Ⅲ期：攔洪高程到溢洪道高程，即 H=20.5m ; L=202.78m ; b=19.574m ; l=139.05m ; ; = 施工工期為2011.5.1~2013.5.10，有效工日 IV期：溢洪道高程至壩頂，即 H=6.2m ; L=214.5m ; b=5m ; l=202.78m ; ; = 施工工期為08.5.11~08.7.30，有效工日T=10+16+18=44天 d.計(jì)算結(jié)果 表8-1 施工分期 Ⅰ(圍堰) Ⅱ Ⅲ Ⅳ 說明 位置高程() 227.5～230.5 224.5～252.5 252.5～274 274～280.7 取1.5 工程量() 1.686 31.028 17.030 1.896 施工工期 10.10.1～10.10.31 10.11.1 ～11.4.30 11.5.1 ～ 13.5.10 13.5.11 ～ 13.7.30 有效工日(天) 17 111 434 44 平均施工強(qiáng)度() 99.165 2795.339 392.399 430.893 最大施工強(qiáng)度() 148.748 4193.008 588.598 646.339 8.3 工程量清單計(jì)算 8.3.1 堆石壩工程量計(jì)算 將堆石壩沿壩軸線方向分為六個(gè)壩段，繪制出每個(gè)壩段的平均斷面，再由各壩段長度求得工程量。 各壩段的平均斷面示意圖如下圖（圖中：綠色為地面線，紅線為開挖線）。 圖8-6 堆石壩壩段2平均斷面 壩段長度為：L1=3.65m,L2=31.42m,L3=66.22m,L4=50.88m, L5=54.2m總工程量計(jì)算見表7-5： 表8-5 堆石壩各段面及總工程量計(jì)算表 （單位：m3） 剖面 1 2 3 4 5 開挖 39.53 2469.61 13098.98 2096.26 6376.63 現(xiàn)澆混凝土 31.73 365.53 460.00 352.30 水泥砂漿 16.97 202.63 255.42 195.66 下墊層 788.01 2193.21 2621.85 1495.38 過度層 20.73 4620.00 7787.47 7787.69 5662.82 主堆石 757.54 128199.27 142129.72 37905.31 次堆石 105.57 86047.59 77877.95 10515.88 塊石護(hù)坡 9.45 178.78 2552.78 2066.75 881.83 8.3.2 副壩工程量計(jì)算 將副壩沿壩軸線方向分為三個(gè)壩段，繪制出每個(gè)斷面，求出副壩的平均斷面，再乘以副壩長度求得工程量。 所取壩段的斷面如下圖：（圖中：綠色為地面線，紅線為開挖線。） 圖8-7 副壩壩段1 斷面 圖8-8 副壩壩段2斷面 查圖得，各斷面每米工程量見表8-6： 表8-6 副壩各段面每米工程量計(jì)算表 （單位：m3） 斷面 1 2 素混凝土 3.209 　0 無砂混凝土 2.13 　0 過渡層 53.702 　0 主堆石區(qū) 223.77 　0 次堆石區(qū) 0 　0 下游保護(hù)層 5.23 　0 混凝土 3.75 27.75 開挖量 109.52 14.56 副壩軸線長度為：L1=33.225m；L2=85.6935m； ，總工程量計(jì)算見表7-7： 表8-7 副壩各段面及總工程量計(jì)算表 （單位：m3） 斷面 1 2 素混凝土 106.62 0　 無砂混凝土 70.769 0　 過渡層 1784.2 0　 主堆石區(qū) 7434.8 0　 次堆石區(qū) 0 0　 下游保護(hù)層 173.77 0　 碎石反濾層 0 0　 混凝土 124.59 2377.995 開挖量 3638.7 1247.697 8.3.3 趾板工程量計(jì)算 趾板共分為七段，其工程量計(jì)算見表7-8： 趾板段 1、2 3、4 5.6.7.8 9，10.11 12.00 13.14.15.16 17.18 剖面面積 1.12 1.12 1.17 1.19 4.80 1.15 1.04 長度 12.46 19.77 17.72 19.54 15.06 14.92 15.06 體積 27.91 44.40 83.03 69.51 72.29 68.67 31.41 8.3.4 L型擋墻工程量計(jì)算 L型擋墻長為206.49m，斷面面積為4.25m2，工程量為206.49*4.25=877.59m3。 8.4施工機(jī)械選擇及數(shù)量分析 a.機(jī)械選擇 開挖機(jī)械：正向鏟W200(2m3)； 運(yùn)輸機(jī)械：自卸汽車 佩爾利尼T20（載重量20T，容積11.7 m3）； 　　整平機(jī)械：推土機(jī) 移山-80； 碾壓機(jī)械：振動(dòng)碾 YT3-50（自重15T,加重50T） b.機(jī)械生產(chǎn)率 ① 周期性運(yùn)行機(jī)械生產(chǎn)率（正向鏟挖掘機(jī)、自卸汽車） 式中：—土斗或車箱幾何容積；—土斗或車箱的充盈系數(shù)；—時(shí)間利用系數(shù)；—體積換算系數(shù)；—機(jī)械運(yùn)行一次循環(huán)時(shí)間。 式中：—挖土機(jī)裝滿一車的斗數(shù) —挖土機(jī)循環(huán)工作的時(shí)間 可取1—2.5分鐘，包括調(diào)車、等待時(shí)間，取2min。 正向鏟挖掘機(jī)：，，，， 。 自卸機(jī)車：，，，，， 則 ② 振動(dòng)碾的生產(chǎn)率： 式中：V — 碾壓機(jī)開行速度，V=1500m/h； B — 滾筒長度(m), B=2.0m； C — 搭接長度(m)，C=0.2m； h — 鋪土厚度(m)，h=0.8m； n — 壓實(shí)遍數(shù)，n=6； — 時(shí)間利用系數(shù)，； — 體積換算系數(shù)，； ③ 推土機(jī) 查定額，移山-80T2-80臺(tái)班產(chǎn)量為0.93～1.346，推土機(jī)生產(chǎn)率為 ,取為130m3/班。 機(jī)械數(shù)量: ,取17臺(tái)。 c.配套機(jī)械數(shù)量計(jì)算 一臺(tái)挖土機(jī)正常工作時(shí)，配合的汽車數(shù)n，由下式確定： 則，取11臺(tái) 即一臺(tái)挖土機(jī)配11臺(tái)自卸汽車。 進(jìn)行工藝配套驗(yàn)算（即）： 故滿足要求。 8.5混凝土工程量及機(jī)械數(shù)量計(jì)算 8.5.1.趾板工程量 由工程量清單中可得趾板混凝土工程量： 趾板施工時(shí)間取10天，則趾板的施工強(qiáng)度 8.5.2 混凝土面板 在大壩平面布置圖上，用cad量出面板俯視圖投影面積，再計(jì)算出實(shí)際面積。面板分三期施工： 一期： 又面板后 施工期取10天 平均強(qiáng)度為： 最大施工強(qiáng)度： 二期： 又面板后 施工期取16天 平均強(qiáng)度為： 最大施工強(qiáng)度： 三期： 又面板后 施工期取5天 平均強(qiáng)度為： 最大施工強(qiáng)度： 8.5.3擋浪墻 由工程量清單可得擋浪墻混凝土工程量： 防浪墻施工時(shí)間定為一個(gè)月，有效工日為16天 平均施工強(qiáng)度為： 最大施工強(qiáng)度： 8.5.4 副壩 由工程量清單可得副壩的混凝土工程量 施工時(shí)間定為三個(gè)月，有效工日為48天 平均施工強(qiáng)度為： 最大施工強(qiáng)度： 8.5.5混凝土工程機(jī)械選擇數(shù)量計(jì)算 8.5.5.1 混凝土工程最大工作強(qiáng)度計(jì)算 比較趾板、混凝土面板、擋浪墻、副壩的混凝土施工強(qiáng)度，可知最大的混凝土施工強(qiáng)度為 8.5.5.2混凝土拌合設(shè)備數(shù)量計(jì)算 采用J1-400拌合機(jī)。生產(chǎn)率為，一天工作16h，則生產(chǎn)率為，取為 拌合機(jī)數(shù)量為：1臺(tái) 第九章 導(dǎo)流洞施工計(jì)算 9.1基本資料 （1）導(dǎo)流隧洞長330m；斷面形式：圓形，洞徑D =2.4m；進(jìn)口高程為227.5m，混凝土襯砌厚度為0.3m。 （2）導(dǎo)流隧洞在截流前建成，采用每天兩個(gè)循環(huán)制，每循環(huán)工作12小時(shí)。 （3）地形條件：巖石，開挖時(shí)需要臨時(shí)支撐。 （4）爆破用炸藥：硝銨炸藥 9.2開挖方法選擇 采用鉆爆法，采用全斷面開挖。 9.3鉆機(jī)爆破循環(huán)作業(yè)項(xiàng)目及機(jī)械設(shè)備的選擇 在隧洞進(jìn)出口同時(shí)進(jìn)行開挖，每個(gè)工作循環(huán)中有關(guān)固定作業(yè)時(shí)間如下： 測量放樣24分鐘； 裝藥連線30分鐘； 人員退場12分鐘； 臨時(shí)支護(hù)30分鐘； 裝藥0.5小時(shí)； 爆破、散煙、安全檢查處理1小時(shí)； 裝渣機(jī)械進(jìn)、出洞各15分鐘； 鉆車進(jìn)、出洞各15分鐘 ； 其他30分鐘。 隨循環(huán)進(jìn)尺而變的作業(yè)有鉆孔和出渣，其延續(xù)