【荐】松涛水利枢纽隧洞部分本科毕业设计论文报告.doc

河北工程大学毕业设计目录1 基本资料11.1流域概况11.2 施工场地及运输条件11.2.1施工场地11.2.2 运输条件21.3 气候特征21.3.1 气温21.3.2 降雨31.3.3 冰期51.3.4 风向及风速51.4 水文条件51.5 工程地质条件81.6当地建筑材料91.7坝体混凝土主要特征91.8 其他资料112 施工导流方案选择122.1施工导流的方式及使用条件122.2 导流方案132.3导流方案的确定142.4 导流标准152.5 导流时段的划分163 隧洞设计173.1导流隧洞的布置173.1.1 隧洞路线的选择与布置原则173.1.2 隧洞的布置183.2 隧洞的断面型式与尺寸选择183.2.1 隧洞的断面型式183.2.2 隧洞的断面尺寸183.2.3 隧洞的条数与布置193.3 隧洞的进口高程及坡降203.4 隧洞的进口设计203.5 隧洞的出口设计213.6 隧洞的气蚀破坏及防止措施224 围堰设计234.1常用围堰型式及使用条件234.2 围堰型式的选择244.3 围堰的平面布置254.4.1 土石围堰的结构型式254.4.2 土石围堰填料选择264.4.3 土石围堰断面尺寸设计284.4.4 围堰的拆除315 导流隧洞的水力计算325.1 隧洞截面参数325.2流态判别325.2.1 号隧洞的流态判别（短）335.2.2 号隧洞的流态判别（长）345.3 隧洞泄流能力计算355.3.1 自由出流泄流能力计算355.3.2 半有压流水力计算365.3.3有压流水力计算385.3.4 各种流态的泄流量计算成果395.3.5 调洪演算396 截流436.1截流的基本方法436.2龙口的位置和宽度436.3 截流时间的选择446.4截流标准的选择446.5 截流水力计算446.5.1 截流水力计算基本原理和方法概述456.5.2 截流过程中上游水位与宽度龙口泄流量关系曲线计算466.6 立堵截流材料的确定486.6.1截流材料尺寸496.6.2 截流材料类型496.6.3 备料量497 基坑排水517.1 初期排水517.2经常性排水517.3 排水设备的选择527.4溢水排水528 拦洪渡汛、蓄水和导流隧洞的封堵538.1 拦洪渡汛538.2 蓄水计划538.2.1 推求最迟封堵日期538.2.2 安全校核548.3 隧洞封堵559 施工控制性进度总计划569.1 准备工作569.2 导流工程569.3 大坝工程579.3.1 河床砼重力坝579.3.2 右岸砼坝589.3.3 左岸土坝589.3.4 电站厂房589.4 溢洪道5810 施工总布置5910.1施工总布置概述5910.1.1施工总布置应着重研究5910.1.2 施工总布置的原则5910.1.3 所需基本资料5910.2 内外交通6010.2.1 对外交通6010.2.2 场内运输6010.3 大型施工设施6010.3.1 左岸砂石料系统6010.3.2 右岸混凝土拌和系统6010.4 辅助企业和仓库61谢辞62参考文献63文献翻译64英文原文64翻译7380河北工程大学毕业设计1 基本资料1.1流域概况松涛水利枢纽位于柳河干流上的松涛峡，系级建筑物，由河床混凝土重力坝、溢洪道，右岸土坝和坝后厂房等部分组成。枢纽主要任务是发电，共装三台机组，每台机组15万吨，发电的最低水位为500m，相应库容19.5亿m3。枢纽的右岸适当位置布置有排砂放空洞，可满足封孔蓄水期下游供水100m3/s流量的要求。表1.1 枢纽各组成建筑物的工程量序号工 程 项 目挖方（km3）填 方（km3）混凝土和钢筋混凝土（km3）灌浆工程 （百米）土万(含砂砾石)石方合计土方堆砌石反滤层合计总计其中固结灌浆1河床坝段（1）（10）1103274377432071372石岸混凝土重力坝右（115跨）240352754411885463溢洪道121051017202424150（底板78溢流体72）4右岸土坝14301143170020511010155坝后厂房9696481.2 施工场地及运输条件1.2.1施工场地坝址距下游的仙州市河道长约100km，直线距离约50km，坝址附近皆为高山峡谷地区。松涛峡长约12km，上下游均有比较平坦的山间盆地，可作为施工场地。枢纽选定坝址位于峡谷尾部，距峡谷出口约1.7km，坝区河床两岸山坡陡峻，成V字形。左岸坡度4580，陡缓相间；右岸坡度6085，两岸山顶均为黄土覆盖。坝址河床高程一般为410m，枯水季一般水位为418m，河面宽5060m，深化偏右岸，最深约10m。坝址左岸山峰起伏高出河面约150m以上。右岸坝头附近为一狭小丘陵阶地，高出河面约110m左右。与坝区阶地相连的就是地形平坦面积宽阔的李家台四级阶地，高程560580m。自峡谷出口起，两岸地势逐渐开阔，呈狭长的二级阶地，高程约430440m，沿柳河右岸距坝址约8km的旧镇，附近有宽阔平坦的二级阶地。坝内河谷两岸有很多冲沟，左岸主要有坝址下游200m处的滑沟；右岸主要有坝址上游150m处的红柳沟，下游的刘家沟、金沟和银沟等。这些冲沟切割既深且短，均系沿断层及节理裂隙发育而成，与河谷多成7080的交角。由于这些冲沟的切割，使坝区地形变得非常复杂，给施工场地布置造成一定困难。坝区附近可供施工场地布置的地段，有右岸李家沟，峡谷出口下游右岸的明坝和左岸的易家湾等阶地，各地段特性如表1.2所示。表1.2 各地段特性表顺序名 称位 置距坝址离（km）可利用面积(km2)高 程（m）1李家沟右岸坝址下 坝右岸坝址下游25054304403易家湾左岸坝址下游30034304404旧 镇右岸坝址下游80204254601.2.2 运输条件仙州到松涛的公路线为六级公路，已建成通车，路线全长约50km。对于水路交通，因柳河上游为峡谷，河窄水急，不能通行船只。有国家铁路干线通过仙州市，可沿柳河岸边进工地。1.3 气候特征1.3.1 气温本区为大陆性气候。多年平均温度为9.6，月平均最高温度为22.9，最低为6.5；绝对最高为39.1，绝对最低为-23.1，日最小变幅1.3。坝址附近历年气温观测统计资料，如表1.3所示。1.3.2 降雨本地区雨量稀少，年平均降水量为330.1mm，最大达471.9mm，其中6070集中在79月，最大日降雨量为71.8mm。最长一次降水延续时间4昼，最大一次降雨量为21mm。暴雨常在下午或晚间出现。降雪一般于11月下旬开始，最大一次为20mm，积雪最大厚度为6cm，积雪日期一般从11月下旬到次年3月上旬，年平均积雪日数为21.6日，土壤冰结深度约1m。本地区降水统计资料如表1.4和表1.5。表1.3 坝区19531988年气温（）特征 项目月份日平均最高绝对最高日平均最低绝对最低月平均17.513.8-18.3-23.1-6.5214.917.5-15.4-22.1-1.6322.526.9-7.9-16.35.5428.433.2-2.9-8.412.0532.735.53.20.117.4634.236.58.52.921.0735.939.111.79.322.9834.438.310.65.421.5929.131.95.30.516.41023.628.0-2.5-6.610.11117.421.6-10.4-15.31.8127.610.9-15.7-21.6-5.3年平均9.6表1.4 坝区19521988年各月降水量（mm） 月份项目123456789101112全年平 均1.32.97.913.932.538.362.389.856.619.03.92.0330.5最 大16.99.023.427.763.8103.2126.7218.4108.950.613.69.1471.9最 小0700.32.15.018.633.212.20.500210.8 表1.5 坝区19851988年各月不同降水量出现天数统计表降 水 量月 份 （天数）全年 天数1234567891011125mm以下最多6571318201617118515112最少12461112612951393平均4.32.35.78.7151712149.772.76104.35mm以下最多00002345520016最少0000112311007平均000011.73421.70012.310mm以上最多0000011421006最少0000011210001平均000000.30.7210.3004.320mm以上最多0000001110002最少000000000.70001续表1.5平均000000.30.30.700001.71.3.3 冰期每年11月底或12月初行凌，12月底封冻，次年2月底或3月初解冻。冰冻期约23个月。冬季行凌初期，多为针状，薄片状冰凌。流冰速度最大为1.45m/s，最小为0.95m/s。春季流冰多为坚硬冰块，冰厚一般为0.2m，最厚可达1m。流冰期一般无过大冰块下泄。1.3.4 风向及风速本地区春季多风，最大风速为17m/s，风向多为东北向。1.4 水文条件柳河的年最小流量多发生在1、2月份，3月份上游开始融雪化冰，流量渐增，6月份以后即进入汛期。年最大流量一般发生在79月间（附图1、附图2、附图3）。坝址区实测最大流量为5640m3/s，最小流量为205m3/s，多年平均流量为830m3/s；河水含沙量最大达5kg/m3（79月），最小为0.01kg/m3（12月）。峡内流速最大为7m/s，最小为0.8m/s。其流量特征资料列于表1.6、表1.7、表1.8、表1.9、表1.10、表1.11。表1.6 坝址水文站各月不同频率的瞬时最大流量（m3/s） 频率月份1251020148546243040437024053933713563343723680615568507413101210107095683952350211018161580132064810427035703730247075470492042103650309085130467040303550302096380562046103870311010370034103010270023701117501650152014101290续表1.612796759701659601全年63905870513045603810表1.7 坝址水文站不同频率的月平均流量（m3/s） 频率月份15102085134832732226521823453383272692293469432410300240458649945832733259595694804253546112071160748240671890102088278562081250105076058053691140870695541480109596305474133851169257948940032812430421406378285全 年840638553446402表1.8 不同施工期各种频率的最大流量（m3s）时 段频 率125102011.15.312050192017501610145011.165.10134012701170109099710.16.304710429037103260279010.166.1528402670243022402020表1.9 不同施工期各种频率的最大流量（m3s）水位（米）418.00418.5419.4421.50422.50423.60424.65425.55流量 （m3/s）250500100020002500300035004000水位（m）426.40427.15427.65428.20428.70429.50430.05430.50流量 （m3/s）450050005500600065007500850010500表1.10 水位库容关系表水位（m）418.0428.0432.8435.6439.1444.1447.6450.3455.2流量（10-8m3/s）00.20.40.60.81.21.62.03.0水位（m）458.7461.8464.3468.2471.7475.4482.1492.9503.2流量（10-8m3/s）4.05.06.08.010.012.015.018.020.0表1.11 各种频率洪水过程数据表 流 量 日 月频 率5210.5912500285031203365922600296432443632932740312434183686942870327235813860953040346637934090963220367140174330973420390042674600983660417245664923993940449249165300910426048565315573091146005244573961879124860554060636537913513058486400690091448005472598864569154400501654895918916410046745115551591738404378479051659183630413845304882919343039104280461392032403694404243589213100353438684170922295033633680397092328203215351837939242700307833703632925260029643245349792625002850312033651.5 工程地质条件坝区为高山峡谷区。狭谷由震旦纪变质岩构成，其上部为第四纪砾石岩，含砂砾石层及黄土。柳河流向，在坝址附近转为S260W，河谷呈弯曲形。河谷两岸变质岩顶板出露标高，左岸约520m，右岸约515m。在标高515m时，谷宽约135m，坝址左右岸基岩上直接为黄土覆盖。坝址区及上下游河床覆盖层厚512m。表面0.3m左右为黄土覆盖，以下均由卵砾石夹粗、中砂等物构成。河床靠右岸有一深槽，顺河呈长条状分布，深槽处水深约10m，覆盖层厚1012m，此深槽系河水沿构造裂隙侵蚀冲刷而成。坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片岩和角闪岩组成，石质坚硬，相当于16级岩石分类中的第X级岩石，普氏系数f=8云母石英片岩极限抗压强度为10001200kg/cm2，角闪片岩极限抗压强度为9001200kg/cm2。坝址右岸距河边480m处，有一天然冲刷的鞍状地形，溢洪道即建此处，该处系古河道的遗址，两侧有大小冲沟数条，与它成7080交角。此坝址处水文地质情况，地下水属裂隙补给水，数量很少，主要在构造裂隙及局部破碎带内。在坝区变质页岩中还有裂隙承压水，稳定水位432446m，单宽涌水量一般为3L/min，最大为120L/min，随岩石裂隙发育程度、联通情况和深度而变化。松涛是地震波及区，据上级主管部门提出的松涛水利枢纽地段的地震基本烈度为7度。1.6当地建筑材料坝址上、下游均有砂石材料。特别是坝址下游藏量丰富，开采运输比较方便，质量一般皆符合要求，只有砂质土尚未找到理想的产地，必要时可以采用两岸的黄土代替，各料物主要特征见表1.12、表1.13。1.7坝体混凝土主要特征坝体混凝土的设计龄期为90天，水工设计中内部混凝土用100，外部混凝土用150。总混凝土用量比为0.75比0.25。坝体混凝土的配合比见表1.15。混凝土的容重为2400kg/m3。混凝土的热学指标及各种材料的热学性能见表1.16、表1.17。混凝土采用600纯熟料水泥，水泥最终水化热为67K/kg，水泥放热速率m=0.384d。表1.12 各砂料场的颗料组成及物理性质表料场名称粒 径 （mm）平均粒径（mm）容 重(吨/米2)比重粒度模数孔隙率（）5.0含 量 （）富家沟及孙家沟8.88.8814.420.819.2200.461.572.703.1241.9老虎沟8.8129.615.22014.4200.401.962.672.7326.6宛家沟9.814.79.111.914.79.8300.341.982.672.3525.8表1.13 各料场基本特性表 项目料场名称位置及地形面积（km2 ）高程（米）覆盖层厚（m）有效层厚（m）储量（km3）洪水及地下水情况明坝四级阶地左岸坝址下游1.2公里有两大冲沟0.1355057026.8（平均）142900卵砾石层与红砂岩接触带雨季有小泉流出旧镇滩右岸坝址下游6.9公里滩石平坦有水渠与阶地相隔0.224104160.257.51430常水位在414以下平谷滩右岸坝址下游9公里滩道略有起伏，覆盖薄，有水渠通过。0.134104150.185.5708富家沟右岸坝址下游10公里山沟里，河口为冲积滩沟壁黄土覆盖,沟中平时无水0.3715平时为干沟孙家沟3.5200老虎沟0.054604802.07.0390表1.14 混凝土配合比混凝土设计标号水灰比含砂率（）每米3混凝土对各种材料需要量（公斤米3）水水泥5（mm）520（mm）2040（mm）4080（mm）80150（mm）1000.6421.3107.5167463427427428427100#0.5620.4108193441431431432432表1.15 混凝土的热学指标比 热C（kkg）导温系数a（m2h）导热系数(kmh)热交换系数(km2h)0.210.00482.410表1.16 混凝土各材料的比热材 料 名 称水水泥砂子粗骨料C比热(kkg)1.000.140.190.201.8 其他资料地方工业、住宅、卫生福利和劳动力来源仙州市，有些地方工业可以利用，这些地方工业可考虑在施工期间委托进行部分加工和修配工作。坝区附近村镇不多，且民房数量不多，只能在明坝村和李家台村用少量民房作为工人临时住宅。而其它福利设施及住宅需要建设。施工期间大批的生活物资和粮食、燃料、日用品等，均需从仙州市运来，当地只能解决副食品和部分粮食等供应。施工期间施工队伍由公开招标选定。施工用电：初步估计仙州市可供应量最高负荷约1.2万千瓦。坝址区地下水硫酸根（）含量约20003000毫克升，对一般水泥有硫酸盐侵蚀性。因此基础混凝土有抗硫酸盐侵蚀的要求，铝酸三钙的含量应小于5。地下水不宜作为工程用水和生活用水。河水除含沙外，无其它杂质，经沉淀处理后可作为工程和生活用水。河北工程大学毕业设计2 施工导流方案选择施工导流就是在江河上修建水利水电工程时，为使水工建筑物能在干地上进行施工，需要用围堰维护基坑，得到干燥基坑，同时为解决施工和水流蓄泄之间的矛盾，避免水流对水工建筑物施工的不利影响，把全部或部分水流引向预定的泄水通道往下游宣泄。施工导流设计的主要任务是：周密的分析研究水文、地形、地质、水文地质、枢纽布置及施工条件等基本资料，在满足上述要求的前提下，选定导流标准，划分导流时段，确定导流设计流量；选择导流方案及导流建筑的型式；确定导流建筑物的布置、构造及尺寸；拟定导流建筑物修建、拆除、堵塞的施工方法以及截断河床水流、拦洪度汛和基坑排水等措施。正确合理的施工导流方案可以加快施工进度、降低工程造价，否则会使工程施工遇到意外的障碍，拖延工期，增加投资，甚至会引起工程失事。2.1施工导流的方式及使用条件施工导流方式大体可分为两类，即分段围堰法和全段围堰法导流。其中与分段围堰导流法相配合的导流方式包括束窄河床导流、底孔导流、梳齿或预留缺口导流即利用用旧建筑物（如泄洪孔、排砂孔、引水管道等）；与全段围堰导流法相配合的导流方式包括隧洞导流、涵洞导流、明渠导流和渡槽导流等。各种导流方式的使用条件简述如下：（1） 分期导流 常用于中下流河床较宽的河道，尤其当河床具有滩地、河心洲、礁岛等可利用时，对分期导流更为有利。（2） 明渠导流 一般适用于岸边具有台地、缓坡的地形，或附近有旧河道、山沟、垭口、河湾等可供利用的地形。明渠具有施工简单、既适合大型机械施工，也可人工开凿等优点；有利于施工进度，缩短工期；对通航、放木条件也较好。（3） 隧洞导流 一般用于中上游峡谷地区，没有条件布置纵向围堰的河段。（4） 涵洞导流 多用于土石坝，涵洞埋入坝下。与隧洞相比，具有施工简单、速度快、造价低等优点。因此，只要地形、地质具有布置涵洞的条件均可考虑涵洞导流。（5） 渡槽导流 适用于流量不大的小型工程。（6） 底孔导流 常用于分期导流中，也有在明渠内设置底孔，成为明渠结合底孔导流。有时还为了中后期施工渡汛需要而增设底孔。（7） 梳齿或预留缺口导流 缺口导流广为采用，常与底孔或其他泄水建筑物配合，成为混凝土坝中后期施工渡汛的一种主要导流方式。（8） 厂房导流 常用于低水头河床式电站。以上各种导流方式，应根据工程具体条件分析，有时还不是单一使用，而是几种方式相互配合。如明渠或底孔配合隧洞、底孔或缺口配合明渠、先梳齿后底孔等多种型式。此外，无论分期导流或一次断流都有可能采用过水围堰或不过水围堰。2.2 导流方案所谓导流方案就是不同导流时段、不同导流方式的组合。导流方案的选择受多种因素的影响。一个合理的导流方案，必须在周密研究各种影响因素的基础上，拟定几个可能方案，并进行技术经济比较，从中选择技术经济指标优越的方案。选择导流方式应考虑的主要因素如下：（1） 地形、地质条件 坝址河谷地形、地质，往往是决定导流方案的主要因素。各种导流方式都必须充分利用有利地形，但还必须结合地质条件，又是随和各地形适合分期导流，由于河床覆盖层较深，纵向围堰基础防渗、防冲难以处理，不得不采用明渠导流。（2） 水文特性 径流量的大小、洪枯流量的变幅、洪枯水时段的长短、洪水峰量及出现的规律等都直接影响导流方案。对于大流量的河道，隧洞导流较难满足要求，宜用分期导流、明渠导流或其他多种方式的导流。对于洪枯水位变幅较大的河道，可用过水围堰，以降低导流工程造价。对于流量较为平稳、洪枯变幅不大的河道，宜用不过水围堰，以争取更多有效工期。（3） 主体工程型式与布置 水工建筑物的结构型式、总体布置、主体工程量等，是导流方案选择的主要依据之一。导流需要尽量利用永久建筑物，坝址、坝型选择及枢纽布置也必须考虑施工导流，两者是互为影响的。对于高土石坝，一般不采用分期导流，常用隧洞、涵洞、明渠或其他多种方式导流，不宜采用过水围堰，有时也允许坝面过水，但必须有可靠的保护措施。对于混凝土坝，允许坝面过水，常用过水围堰。但对于主体工程规模大、基坑施工时间较长的工程，宜采用不过水围堰，以保证基坑全年施工。对于低水头电站，有时好可利用围堰挡水发电，已提前受益。（4） 施工因素 导流方案与施工总进度的关系甚为密切，不同的导流方案有不同的施工程序，不同的施工程序影响导流的分期和导流建筑的布置，而施工程序的合理与否，将影响工程受益时间和总工期。因此，在选择导流方案时，必须考虑施工方法和程序，施工强度和进度，土石方的平衡和利用，场内外交通和施工布置。随着大型土石方施工机械的出现和机械化施工的不断完善，土石围堰用得更多、更高了，明渠规模也越来越大。（5） 综合利用因素 施工期间的综合利用主要有通航、放木及上、下游梯级电站时的发电、灌溉、供水等。在拟定和选择导流方案时，用综合考虑，使各期导流泄水建筑物尽量满足要求。以上影响导流方案的诸因素，应根据工程具体情况分析而定，在一般情况下，坝型和河谷地形往往是导流方案选择的主要条件之一。如以坝顶长与坝高的比值=L/h表示河谷形状系数，经国内外100多个工程的统计分析，得出如下关系：对于混凝土坝，小于3时，一般适合一次断流隧洞导流；大于4.5时，一般适合分期导流；在34.5之间时，一次断流和分期导流均有可能。对于土石坝，小于10时，一般用一次断流隧洞或涵洞导流；大于10时，采用明渠、隧洞、涵洞导流均有可能。在河谷极为开阔的情况下也可采用分期导流。2.3导流方案的确定由松涛水利枢纽的水文条件，坝址河段径流量主要来自降雨，以及融雪的补给、洪水由暴雨形成汛期为6月至10月，河谷水位暴涨暴落。多年个月平均流量、最大流量和最小流量见表2.1，各频率施工洪水成果见表2.2表2.1 坝址多年流量统计表（m3/s） 20 年一遇月份123456789101112全年月最大流量470371615107018663570421040304610301015207015130月平均流量32733843249956971110201050870630579421638松涛水利枢纽选定坝址位于峡谷尾部，距峡谷出口约1.7公里，坝址河床两岸山坡陡峻，成V字形，河床宽度较窄，故不宜采用分段围堰导流。同时综合坝址处的地形地貌特征，此枢纽也不具备开挖明渠、采用明渠导流的条件。主要因为坝址处垭口处于高程较高处（处于520m以上，高出河床10m以上，不适合初期导流）开挖量大，地面干扰大，工期风险难以估计隐含风险大。前期导流明渠以及底孔坝段结构混凝土需要按永久建筑物的要求施工，大型砂石加工及混凝土系统准备建筑进度难以满足施工要求。因此在准备期内完成明渠的施工难度较大，截流工期的保证率低。因此，明渠导流方式显然不合理。坝址河谷及两岸的变质岩主要由云母石英片和角闪岩组成，石质坚硬，相当于16级岩石分类中的第X级岩石，在岩石地质条件上具备开挖隧洞的条件。再由河谷形状系数=L/h，经计算松涛水利枢纽坝址处所在形状系数=1.633，且为主体工程为混凝土坝，适合一次拦断截流，适合采用隧洞导流。虽然隧洞导流的投资高，但前期项目施工干扰小，因开挖出渣，混凝土浇筑时段分散，总强度不高，截流工期有保证，风险明朗，有利于防范。表2.2坝址施工洪水成果表（m3/s）频率1%2%5%10%20%全年最大流量6390587051304560381011.15.312050192017501610145011.165.10134012701170109079710.16.304710429037103260279010.166.1528402670243022402020月平均流量11692579489400124304214063781348327322265234533832726934694324103004586499458327595956948042561120711607482综合考虑比较，初步拟定采用隧洞导流方式总体上是可行的，且优于其他导流方案。本设计最终决定采用隧洞导流。参考以往的工程经验和工程实例，在河谷地段，洪水期洪水多为暴雨形成，河谷水位暴涨暴落，可采用的围堰型式有过水和不过水围堰。采用过水围堰在技术上是可行的，但本工程中，过水围堰对基坑冲刷严重，采用的浇筑设备安装期较长，过水围堰方案会拖后设备的安装和使用，影响工期较大。所以本设计采用不过水围堰，不过水围堰又分为全年挡水围堰和枯水期挡水围堰，两种围堰的选择比较评估见围堰设计。2.4 导流标准广义地讲，导流标准是选择导流设计流量进行施工导流设计的标准，它包括初期导流标准、坝体拦洪渡汛标准、孔洞封堵标准等。施工初期导流标准主要考虑导流建筑物的等级、洪水重现期和导流标准风险度分析。本设计中，由于松涛水利枢纽为一级建筑物，根据水利水电施工组织设计手册（卷），保护建筑物为级，相应的设计洪水标准为20年一遇，枯水期挡水围堰按同样的标准设计，见表2.3表2.3 导流标准表项目枯水期围堰挡水方案全年围堰挡水方案挡水阶段11月5月全年设计标准20年一遇20年一遇设计流量（m3/s）117051302.5 导流时段的划分在工程施工过程中，不同阶段可以采用不同的施工导流方法和挡水、泄水建筑物。不同导流方法组合的顺序，通常称为导流程序。导流时段就是按导流程序所划分的各施工阶段的延续时间，具有实际意义的时段，主要是围堰挡水而保证基坑干地施工的时间，所以也称挡水时段。导流时段的划分与河流的水文特征、水工建筑物的布置和型式、导流方案、施工进度等因素有关。本设计中，全年围堰设计洪水标准为20年一遇；对于枯水期挡水围堰方案的导流标准，根据水利水电施工组织设计手册（卷）的规定，并结合现场实际情况选用枯水期20年一遇的洪水。当选择采用挡水围堰时，对枯水期施工时段进行选择时段短时，导流流量小，导流建筑物布置和施工简单，造价低，但基坑施工期较短，施工强度大；对时段短时，对施工进度有利，但导流建筑物规模大，造价高，施工难度大。因此须对导流设计和施工有效工期进行综合比较。枯水期时段划分见表2.4表2.4 枯水期时段比较施工期枯水时段的选择枯水施工时段（月.日月.日）项目单位11.15.3111.165.1010.16.3010.166.15设计最大流量m3/s1750117037102430截流难度简单较简单较困难困难施工有效时间月6587由上表可知，在时段选择的分析结果中，在枯水期内完成截流、基坑排水、基础开挖和围堰施工是可行的。选择11月16日5月10日这段时期为施工枯水期，不仅截流的难度小，同时也为前期施工准备和隧洞的施工争取充足的时间，因此选择此苦水时段在技术上是可行的，不但经济合理，而且减少工期。3 隧洞设计3.1导流隧洞的布置3.1.1 隧洞路线的选择与布置原则本设计采用隧洞导流，但隧洞的选择与合理布置，对减少工程量，降低造价，方便施工，缩短工期等关系很大。隧洞的布置主要考虑地形与地质条件、水流流速和流态要求、枢纽水工建筑物的布置是否与永久建筑物结合等，一般要求如下：（1） 充分利用地形条件，尽量使洞线最短。当坝址位于河湾地段时，宜将隧洞布置在凸岸，如无河湾，利用冲沟布置进口，也能使洞线顺直。（2） 当洞线必须转弯时，应尽量避免急转弯，其曲率半径一般不小于5倍洞宽，转角不宜大于60，即弯道切线交角不宜小于120，由线段首尾均应保持直线段连接，直线段长度不小于5倍洞宽为宜，否则因离心力作用会产生横波，或因流线折断而产生局部真空，影响隧洞泄流，严重时会危及隧洞安全。（3） 为使水流顺畅，防止出口水流冲刷对河岸和进出口上下游围堰的影响，出口段洞线与河道主流的交角一般不大于30为宜，进口段交角视具体情况可适当放宽。当有通航、放木要求时，其交角应按通航要求确定。进出口距围堰堰脚应有一定的安全距离，一般不应小于1020 m。（4） 洞线应尽量选择在岩石新鲜，岩性坚硬，断层较少，裂隙不发育的地层，避免通过较大断层破碎带。洞线方向与岩层走向尽量呈正交，交角一般不小于45为宜。避开不离地质构造。（5） 进出口位置，在选择洞线的同时，应放在地质条件较好的部位，以利洞口稳定。从地形上看，一般选择在坡度较陡，岩石出露的位置为好，避免明挖过大，进洞困难。进洞处顶部岩层厚度一般在1.03.0倍洞泾之间（6） 进出口高程选择，需考虑：截流、通航、放木要求、封堵条件、泥沙淤积或磨损，方便施工等。一般情况，截流、通航、放木均要求进口高程低一些，通常取枯水位以下1.01.5m。如高程过低，可能造成泥沙淤积或门槛磨损，影响封堵闸门沉放，对施工出渣、排水也不利。（7） 隧洞底坡的选择与进出口高程密切相关，常取14，也有采用平底的。对于无压隧洞，加大底坡可增加泄水能力，应设计成陡坡为好，对于有通航放木要求的河道，底坡不宜过大，以设计成缓坡。（8） 隧洞应有足够的埋深。局部地段（如通过冲沟、垭口时）的最小埋深一般不小于3倍洞泾，隧洞与永久建筑物的距离应尽量避免相互影响，必要时需采取适当措施。（9） 当导流隧洞与永久隧洞结合时，其布置还应满足永久建筑物的要求。3.1.2 隧洞的布置综上所述以及结合本工程的设计资料及地形图，综合分析：左岸岸坡都较陡峻，且为河湾凸岸，右岸也较陡峭，但河床右岸有一深槽，深槽处水深约10m，覆盖层厚约1020m，此深槽系河水沿构造裂隙侵蚀冲刷而成。若布置在右岸，须挖明渠，使冲沟中的积水引入河道，同时为防止围堰的冲刷，需要设挡水设施，增加施工难度和施工经费。故经比较在左岸开挖隧洞。同时为便于组织施工，节省人力物力，免修大型施工桥，将两条隧洞布置在一岸。又由水文资料知此河流量不是很大且无通航及其他要求，故两条隧洞采用相同断面，底坡取4，因含沙量大，进出口高程应尽量高些的原则，进口高程取库水位以下1.0m，即418.0-1.0=417.0m。3.2 隧洞的断面型式与尺寸选择隧洞的断面型式与尺寸的选择，应首先考虑隧洞的工作状态。导流隧洞常有明流和压力流两种工作状态，明、压流交替不可避免。即使前期导流按明流设计，中后期施工渡汛也可能成为压力流。因此，隧洞的断面型式与尺寸，不仅满足前期导流，还必须考虑中后期施工渡汛的要求，在一般情况下，都按压力流设计，也有不少设计明流。由于明、压流交替过渡段的流态极不稳定，隧洞工作状态的设计，应力求避免在围堰最高挡水位置发生明压流交替过渡状态。3.2.1 隧洞的断面型式常用的隧洞断面型式有圆形、马蹄形、拱门形等，应根据地质条件、水力条件（有压、无压、水头的大小）、截流和通航要求、方便施工等经过技术经济比较确定。拱门形断面，由于底部过水面积大，有利于截流、通航、放木施工也比较方便，调整高宽比，还有利于围岩的稳定。其高宽比一般用1.01.7，顶拱圆心角120180。3.2.2 隧洞的断面尺寸隧洞断面尺寸，取决于过水流量的大小。在流量一定的条件下，隧洞经济断面的选择，须拟定几个隧洞尺寸，计算相应的围堰高度，并计算不同断面尺寸的隧洞与围堰的工程量造价。两者相加，总造价最小的断面尺寸即为经济断面。但由于隧洞开挖及衬砌单价高，围堰的单价低，比较结果往往是小隧洞配高围堰最经济。因此，隧洞断面尺寸的选择不能但从经济上分析。经济合理隧洞断面尺寸应体现以下的方面：尽量发挥隧洞效益的同时，务使围堰能在一个枯水期内建成，并保证围堰的安全和技术上的可靠性；洞内流速不超过允许的抗冲流速；满足通航通航、放木等综合利用的要求；方便施工；满足中后期施工渡汛要求。如果不满足，应加大隧洞断面，降低围堰高程，减小洞内流速。隧洞经济断面分析，虽不能做选择断面尺寸的唯一依据，但从总的趋势来看，在围堰高度允许的前提下，尽量减少隧洞断面是经济的。如果水头过低，洞内流速过小，就不能充分发挥隧洞的泄流能力。据统计，国内导流隧洞单位面积的过水流量一般为620m3/（sm2）之间。3.2.3 隧洞的条数与布置两条或多条隧洞，一般在下列情况采用：（1） 导流流量较大，要求较大的过水面积，而地质条件又不允许开挖过大断面。（2） 虽地质条件允许开挖大断面隧洞，而施工设备及技术水平不相适应，或因大断面隧洞支护不经济，而小隧洞可以简化支护。（3） 大断面隧洞施工难度大，工期过长，影响围堰截流时间，先打通一条较小隧洞进行截流，然后用两条或多条隧洞导流。（4） 因隧洞断面过大，后期下闸封堵困难。（5） 运行方面的特殊要求，如为通航、放木设置专用隧洞。采用两条或多条隧洞时，如无特殊要求，以相同的断面尺寸为宜，以利施工。隧洞条数的选择，须根据地质地形条件、枢纽总体布置、是否与永久隧洞结合等进行综合分析比较。隧洞最大断面尺寸取决于地质条件、施工方法、及技术水平，一般凭经验综合分析确定。两条或多条隧洞布置在一岸或两岸时，需根据具体情况而定。一岸布置时，两隧洞之间的最小间距一般不小于3倍洞宽，大断面隧洞也有不到3倍洞宽的，需根据地质条件、施工方法、衬砌措施等具体分析。多条隧洞的高程布置，在满足截流、通