三层岭水库初步设计报告(编辑修改稿)

三层岭水库初步设计报告(编辑修改稿)内容摘要：

00 万）》（ GB183062020），平均地震动峰值加速度小于 ，区域相对稳定性较好。 根据现场踏勘 情况，为了确保大坝运行安全，有必要对坝基进行防渗处理。 结合大坝的实际情况，且大坝处理最大深度为 ， 根据现场踏勘、挖探，坝体填筑质量 一般 ， 坝基 及坝肩表层 分布 为第四系残 、 坡积粘土，据现场调查了解，筑坝时清基 不彻底 ，实际运行中坝脚发现有渗漏，存在接触渗漏问题 ， 根据周边类似工程通过类比法，坝体土渗透系数为 104cm/s，具 弱 透水性。 加固设计 本次除险加固主要项目：大坝坝基 防渗处理；坝顶新建 泥结石 路面；上、下游 护坡及坝面排水系统 ；新建下游排水体； 新建干渠；右坝下涵管挖除后回填；左 坝下涵管 拆除 重建；完建溢洪道；维修 上坝 公路 和 增设水位标尺 等。 大坝 加固设计 坝顶高程复核 根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（ SL2522020）， 三层岭水库 设计洪水为 10 年一遇，校核洪水采用 50 年一遇。 根据《碾压式土石坝设计规范》（ SL2742020）规定，大坝坝顶超高按下式计算： Y=R+e+A 20 其中： Y— 坝顶超高， m； R— 最大波浪在坝坡上的爬高， m； e — 最大风壅水面高度， m； A— 安全加高， m。 （ 1） 波高及波长计算 由于风速 W=20m/s，风区长度 D=20km，满足鹤地水库公式适用条件，根据 规范 SL2742020，波浪波高 h2%和平均波长 Lm 采用公式： 3126122 0 06 0  WgDWWgh 2122 0 3 8  WgDWgL m 上式中 h2%：累积频率为 2%的波高， m。 D：风区长度， m。 W：计算风速， m/s。 根据规范正常运用情况 W=。 非常运用情况 W=Wmax。 （ 2） 波浪爬高 R 的计算 波浪平均爬高 Rm采用规范 SL2742020 中莆田试验站公式（不规则波方法），对于Ⅳ级土石坝，设计波浪爬高 R 取累积概率 P＝ 5%的爬高值 R5%，即 R=R5%=。 由于 m=~，则 Rm= LhmmmKK w21 式中： Rm—— 平均波浪爬高， m； m—— 单坡的坡度系数； KΔ —— 斜坡的糙率渗透性系数； Kw—— 经验系数，根据 HgW查表； H—— 坝前 水深； （ 3） 风雍水面高度 e 计算 根据规范 SL2742020，风雍水面高度 e 按下式计算： e= cos2 02gHDKW 式中： e—— 计算点处的风雍水面高度， m； K—— 综合摩阻系数，可取 106。 H0—— 水域的平均水深， m； β —— 风向与水域中线的夹角，取β＝ 0176。 21 （ 4） 坝顶高程计算 由以上公式计算出大坝坝顶超高，大坝所需的坝顶设计高程由库水位加上相应的坝顶超高即可得出，计算结果见表。 表 大坝坝顶高程计算表 项目 \计算工况 正常运用（ P=10%） 非常运用（ P=2%） 设计（校核）洪水位（ m） 风区长度 D（ m） 240 250 计算风速 W（ m/s） 15 坝前水深 H（ m） 水域平均水深 Ho（ m） hm（ m） Lm（ m） 内坡坡度系数 K△ Kw Rm（ m） R（ m） e（ m） A（ m） Y（ m） 需要坝顶高程（ m） 现有坝顶高程（ m） ~ ~ 由表 可看出， 大 坝设计要求的坝顶高程为 ，现状大坝坝顶 平均 高程为 ， 现状坝顶高程不 满足规范要求。 坝顶改造 现状坝顶 有一定高差 ， 整平到平均高程后， 结合 坝顶 泥结石路面 将坝顶高程加高到 ，坝顶长为 166m，设计路基宽 ，行车道宽 ，路面采用 泥结石 路面，厚 ， 上 游侧 C15 砼 齿 墙高程为 ， 尺寸为。 大坝防渗加固设计 22 根据国内病险水库加固处理技术经验，本次设计 坝基 防渗加固处理设计选择目前应用较为普遍、防渗性能直观且施工工艺成熟的 填筑粘土 截水槽 防渗 方案。 方案布 置： 在 上游 坝脚 下 设粘土 截水 槽 ，底宽 ，深度 伸入 覆盖层。 施工 采用机械作业，分层填筑，分层碾压。 大坝坝坡加固设计 上游坡护坡设计 （ 1）现状护坡复核 大坝上游 为 砼 护坡， 底部未设垫层， 需 重新 护坡。 （ 2）护坡方案比较与选择 本次加固设计选取两种护坡方案进行比较。 方案一干砌块石护坡：护坡厚度 35cm，碎石嵌缝，下设 15cm 厚砂卵石垫层；方案二 C15 砼预制块护坡： C15 砼预制块为正六边形，厚 ，边长 30cm，缝间采用 水泥砂浆勾缝，下设 10 cm 厚砂卵石垫层。 表 护坡方案比较表 序号 项目 单位 单价（元） 块石护坡 C15 砼预制块护坡 工程量 总价（万元） 工程量 总价（万元） 1 块石护坡 m3 2 碎石嵌缝 m3 3 砂卵石垫层 m3 4 C15 砼预制块 m3 总价 万元 本次设计本着技术可行，投资合理的原则，从技术角度、工程造价、施工难易程度、施工进度、建材来源等方面进行综合分析比较，最后确定采用方案二对大坝 上游坝坡 进行 护坡。 （ 3）护坡设计 1）预制块护坡厚度计算 23 参照本地区已建水库，本工程 采 用 厚 C15 砼预制块对大坝上游坝坡进行护坡 ，可满足要求。 2）上游护坡设计 上游设计坡比 为 1：。 截水槽 粘土填筑完成后，进行坝坡平整 ；然后在坝面上铺设 10cm 厚砂卵石混合料；再进行 C15 砼预制块护坡。 预制块为正六边形，边长为 30cm，缝间采 用 水泥砂浆勾缝， C15 砼预制块护坡上至 正常蓄水位 ，下至坝脚，两侧护至两坝肩与岸坡相接处；部分砼预制块设排水孔，排水孔中心同预制块中心，孔径 5cm， 间距 ，呈梅花形布置。 下游坝坡设计 下游设计坡比 维持现状坡比 1： 2. 0。 拆除下游干渠， 清除大坝下游坡的杂草、杂物后 ，再 重新铺设草皮护坡，采用顺坡平铺法，草种选用结篓草，草皮移植在春季进行，接植过程注意保持水分。 下游排水体设计 新建贴坡式排水体。 具体设计为：贴坡排水体顶高程 ， 底 高程， 高 ，顶宽 ，外坡 1： 2. 0。 反滤层相邻两层的颗粒大小关系应满足层间系数ξ = D50/ d50≤ 8~10；且各层的不均匀系数η＝ D60/ d10≤ 10，本次设计反滤层的材料分为三层即： 砂卵石混合料 层 厚，砂粒径 d=~2mm，卵石 粒径 d=5~20mm， 碎石层 ，碎石粒径d=60~120mm， 块石层 厚 ，块径 250~400mm，要求新鲜坚硬，耐风化。 排水沟设计 在下游坡与山体相接处设置 岸坡 排水沟，在排水体上设纵向排水沟，排水沟采用 C15 砼浇筑，排水沟采用矩形断面，断面尺 寸为 300 300mm 24 （宽高），衬砌厚 15cm。 上、下游坝坡人行梯道设计 大坝加固后，在上下游坝坡新建上坝踏步，在 大坝 0+106处设置宽 的 C15 砼踏步。 溢洪道加固设计 溢洪道工程现状 现状溢洪道位于大坝 左侧岸坝肩 ， 衬砌 长为 ， 进水口 高程为，泄槽段底宽为 ~，泄槽 纵坡为 和 ， 下游 无 消能设施 和 出水渠 ，洪水不能安全下泄。 溢洪道加固设计 本次设计 保留原 溢洪道，并新建 下游泄槽段和 消能设施。 具体布置：溢洪道 控制 段进口底高程维持现状 ，宽 ， 后接泄槽，底宽为~,进口底板高程 ，出口底板高程。 桩号 0+000~桩号0+020 维持现状 ； 加高 桩号 0+020～ 桩号 0+024， 泄槽底坡 i=；桩号0+024~桩号 0+038 维持现状，泄槽底坡 i=；新建 桩号 0+038～ 桩号0+051， 泄槽底坡 i=， 进口接进水渠，出口设消力 ， 池长。 库水位与下泄流量计算 溢洪道泄流量按堰流公式计算：   HgmBQ  式中： σ — 淹没系数，σ =； ε — 侧收缩系数，ε =； m— 流量系数， m=； B— 溢流宽度， B=； 25 H— 堰上水深。 根据公式计算出水位和下泄流量之间的关系，见表。 表 三层岭水库 水位 下泄流量成果表 库水位 H(m) 泄流量 (m3/s) 库水位 H(m) 泄流量 (m3/s) . 4 泄槽设计 泄槽设计 按 P=2%校核洪 水位下泄洪 Q=。 （ 1）泄槽结构设计 泄槽段进口宽 ，出口宽。 本次设计对 桩号 0+000~桩号 0+0桩号 0+024~桩号 0+038 段维持现状；加高 桩号 0+020~桩号 0+024 段；新建 桩号 0+038~桩号 0+051， 为 直线 段，底坡 i= 进口底板高程 ，出口底板高程。 新建泄槽 边墙为 C20 砼 直墙 式挡土墙，底板厚均为， 边墙高见表。 （ 2）泄槽水面线及边墙高计算 ①临界水深 临界水深计算公式为：3 2gqhk  式中： hk— 临界水深， m； q— 单宽流量，即bQq， m3/s m； α — 流速分布不均匀系数，取α =。 经计算得， hk=。 WK=Bhk== Xk=B+2hk=+2= 26 Rk=kkXW = Ck= 1Rk1/6= ik= BCXKK =＜ i= 属陡坡，发生 SⅡ型降水曲线，末端水深以正常水深 h0 为渐近线，计算水深 h1 = 正常水深计算 Q=WC Ri W0=h0B=2h 0 X0=B+2h0=2+2h0 R0= 00222OOWhXh  C0= R01/6 i= 经计算 h0= 同理，当泄槽宽度为 ， i= 时，经计算， h0=； 当泄槽宽度为 ， i= 时，经计算， h0=。 ②泄槽水面线计算 泄槽进口宽 ，出口 ， 泄槽底坡分为 三 段，进口底板高程 ，出口底板高程。 用分段求和法计算 水面线： △ L1－ 2=Jigvhgvh  2cos2cos21112222  3/422RvnJ 式中： △ L1－ 2— 分段长度， m； 27 h h2— 分段 始 、 末断面的水深 ， m； v v2— 分段 始 、 末断面的 平均 流速 ， m/s； α α 2— 流速不均匀系数，取 ； θ — 泄槽底坡角度，（ 0）； i— 泄槽底坡， i=tgθ； J— 两段面的平均摩阻坡降； n— 泄槽槽身糙率系数，取 n=； v— 两段平均流速， m/s； R— 两段平均 水力半径， m。 ③掺气水深的计算 泄槽段水流掺气水深按下式计算： hvhb   1001  式中： h、 hb— 泄槽计算断面的水深及掺气后的水深， m； v— 不掺气情况下泄槽计算断面的流速， m/s； ζ — 修正系数，取 s / m。 ④计算边墙高 溢洪道边墙高按下式计算： H=hb+△ z 式中：△ z— 安全超高，△ z=； 其余符号意义同前。 经计算，泄槽水面线及计算墙高成果见表。 表 泄槽水面线及计 算墙高 水深 h 流速 v 掺气水深 边墙高 断面距离 对应桩号 （ m） （ m/s） （ m） （ m） ∑ L（ m） 20 0+020 4 0+024 14 0+038 23 0+051 （ 3） 泄槽边墙结构设计 本次边墙结构设计选取 C20 砼 直墙 式边墙方案，顶宽 ， 边墙高见表。 墙内设φ 50PVC 排水管，孔距为 ，排水管进口用 250g/m2 28 土工布（ 350mm 350mm）封口，土工布后设反滤料。 （ 4） 泄槽底板设计 ①泄槽底板厚度计算 泄槽底板需抵抗高速水流的冲击，其所需最小厚度用下式计算： t=h 式中： t— 底板厚度， m； v— 流速， m/s； h— 水深， m； α—。