闸坝设计报告

1.4 挡水建筑物

1.4.1 结构布置

挡水建筑物由左、右岸挡水坝组成。

左、右岸挡水坝坝型均为混凝土重力坝，①坝段为右岸挡水坝段，⑤坝段为左岸挡水坝段，坝段长分别为13.3m、24.9m，坝顶宽6.0m，坝顶高程2213.00m。

①、⑤坝段均建在覆盖层上，最低建基面高程2260.50m，最大坝高12.5m。坝体上游侧在高程2269.50m处以1∶1的反坡向上游悬挑1.5m至高程2211.00m，牛腿厚2.0m；高程2269.50m～2261.50m为铅直面，高程2261.50m～2262.50m 段坡度为1∶0.5。下游坝坡坡度为1∶1，起坡点高程为2261.50m。在上、下游高程2262.50m处设宽2.0m平台，重力坝最大底宽16.0m。

1.4.2 设计计算

1.4.

2.1 坝顶高程计算

根据DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》的规定，坝顶高程按正常蓄水位和校核洪水位加相应的高差ΔH确定，并取两者中最大值作为坝顶(或防浪墙顶)高程，ΔH值按下式计算：

△H=h1%+h z+h c(1.4-1) 式中：

△H—坝顶或防浪墙顶至设计水位的高差，m；

h1%—波高，m；

h z—波浪至设计水位的高差，m；

h c—安全超高，m。

波浪要素按DL5011-1991《水工建筑物荷载设计规范》中的官厅水库公式计算，重力坝坝顶高程计算结果见表1.4-1。

表1.4-1 重力坝坝顶高程计算成果表

根据表1.4-1坝顶高程计算成果，确定重力坝坝顶高程为2213.00m 。 1.4.2.2 稳定应力计算

a) 计算公式

按SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》的有关公式及规定，对座落于覆盖层地基上的重力坝分别采用纯摩公式和材料力学公式计算抗滑稳定和基底应力。

抗滑稳定安全系数计算公式：

C f G K H ∑=

∑ (1.4-2) 式中：

K C —沿坝基底面的抗滑稳定安全系数； f —坝基底面与地基之间的摩擦系数；

G ∑—作用在坝段上的全部竖向荷载，kN ；

H ∑—作用在坝段上的全部水平向荷载，kN 。

基底应力计算公式： max min G M

P A W ∑∑=± (1.4-3) 式中：

max min

P —基底应力的最大值或最小值，kPa ；

G ∑—作用在坝段上的全部竖向荷载，kN ；

M ∑—作用在坝段上的全部竖向和水平荷载对于基础底面垂直水流方

向的形心轴的力矩，kN·m ；

A —坝段基底面的面积，m 2；

W —坝段基底面对于该底面垂直水流方向的形心轴的截面矩，m 3。 b) 计算工况及荷载组合：

1) 工况1：基本组合1(正常蓄水工况) 上游水位为正常蓄水位2210.00m ，下游无水。

荷载作用组合：自重+水重+静水压力+扬压力+浪压力+泥沙压力。 2) 工况2：基本组合2(设计洪水工况)

上游水位为设计洪水位2269.12m ，下游水位2268.91m 。

荷载作用组合：自重+水重+静水压力+扬压力+浪压力+泥沙压力。 3) 工况3：基本组合3(工程完建工况) 上、下游无水。 荷载作用组合：自重。

4) 工况4：特殊组合1(校核洪水工况)

上游水位为校核洪水位2211.86m ，下游水位2210.13m 。

荷载作用组合：自重+水重+静水压力+扬压力+浪压力+泥沙压力。 5) 工况5：特殊组合2(正常蓄水位+地震情况) 上游水位为正常蓄水位2210.00m ，下游无水。

荷载作用组合：自重+水重+静水压力+扬压力+浪压力+泥沙压力+地震作用。 挡水建筑物抗滑稳定及基底应力计算成果见表1.4-2。

表1.4-2 挡水建筑物坝基抗滑稳定及基底应力计算成果

注：重力坝基底应力以SL265-2001《水闸设计规范》土基上基底应力最大值与最小值之比

的允许值为控制。

表1.4-2计算结果表明，左、右岸挡水建筑物坝基抗滑稳定安全系数在各种工况下均满足规范要求。坝基无拉应力，基底平均压应力及最大压应力均不超过地基允许承载力350kPa ，基底应力的最大值与最小值之比均满足规范要求。 1.4.2.3 地基沉降计算

地基沉降按以下公式计算： i n

i i

i

i h e e e m S ∑

=∞+-=11211 (1.4-4)

式中：

S —地基最终沉降量，mm ；

i —土层号；

n —地基压缩层计算深度范围内的土层数；

i e 1—基础底面以下第i 层土在平均自重应力作用下的孔隙比；

e 2i —基础底面以下第i 层土的平均自重应力+平均附加应力作用下的空

隙比；

h i —第i 层土的厚度，mm ；

m —地基沉降修正值。

经计算，挡水建筑物地基最大沉降量为6.5cm ，最大沉降量满足规范的要求。

1.5 泄水消能建筑物

1.5.1 方案比选 1.5.1.1 堰型比选

***水电站泄水建筑物采用混凝土水闸，最大坝高为14.5m ；水库库容小，泥沙问题严重，需考虑冲沙。据此工程特点拟定平底堰和驼峰堰两种堰型方案进行堰型比选。

平底堰方案闸孔尺寸为10.0m×1.5m(宽×高)，堰顶高程为2262.50m ，闸顶高程为2213.00m ，最大闸高14.5m 。

驼峰堰方案闸孔尺寸为10.0m×6.0m(宽×高)，上游堰高取0.24H d (H d 为定型设计水头，H d =6.25m)，即堰顶高程2264.00m ，闸顶高程2213.50m ，最大闸高为15.0m 。泄洪闸堰面曲线由三段圆弧相切连接而成，上游段圆弧半径为9.0m ，圆心角28°；中间圆弧半径为3.15m ，圆心角56°；下游段圆弧半径为9.0m ，圆心角28°。泄洪冲沙闸由三段圆弧和一段直线相切连接而成，上游段圆弧半径为9.0m ，圆心角28°；中间圆弧半径为3.15m ，圆心角62°；下游段圆弧半径为3.68m ，圆心角34°；中间圆弧与下游圆弧之间用坡比为1∶1.5的直线相连，驼峰堰堰面曲线见图1.5-1。