浆砌石重力坝设计大纲

1FCD31160FCD水利水电工程初步设计阶段浆砌石重力坝设计大纲范本中小型水利水电勘测设计标准化信息网1999年10月2工程初步设计阶段浆砌石重力坝设计大纲主编单位主编单位总工程师参编单位主要编写人员软件开发单位软件编写人员勘测设计研究院年月3目录1引言（4）2设计依据文件和规范（4）3设计基本资料（4）4大坝布置（9）5泄流消能方案的比较和确定（9）6坝体设计（10）7坝体稳定及应力分析（13）8基础处理（14）9模型试验（15）10观测设计（15）11工程量计算（16）12专题研究和创优计4划（16）13设计成果（16）1引言11工程概况_工程位于_省_市县境内，_水系_级支流_河的_游，上下距_市县_KM。是一座以_为主，结合_等综合利用的水利水电枢纽工程。本工程可行性研究报告于_年_月由_审查通过，选定坝址为_。12可行性研究审查意见13业主对初步设计的要求提示简述设计合同中乙方应承担的主要责任和义务，甲方提出的合理化建议和要求，以及提交设计文件的具体时间。2设计依据文件和规范21设计依据的文件1_工程可行性研究报告2_工程可行性研究报告审批文件3_工程可行性研究地质报告和建材试验报告4_工程可行性研究专题报告提示简述可行性研究审查意见。提示论述选点理由。55_工程设计合同及设计任务书6_工程初步设计地质报告和建材报告22主要设计规范1SDJ1278水利水电枢纽工程等级划分及设计标准和补充规定山区、丘陵区部分试行2SDJ21787水利水电枢纽工程等级划分及设计标准平原、滨海部分试行3GB5020194防洪标准4SDJ2178混凝土重力坝设计规范及其补充规定试行5SL2591浆砌石坝设计规范6DL50731997水工建筑物抗震设计规范7SL/T19196水工混凝土结构设计规范8SDJ34189溢洪道设计规范9SDJ33689混凝土大坝安全监测技术规范23参考资料砌石坝施工规范讨论稿3设计基本资料31工程等级及建筑物级别311工程等级_工程水库总库容_106M3，防洪效益_，灌溉面积_HM2，水电站装机容量_MW。按SDJ1278或SDJ21787的规定，本工程为_等。提示如将工程等别降低或提高，简要论述降低或提高的理由。312建筑物级别由工程等别查SDJ1278或SDJ21787可确定建筑物的级别如下永久工程主要建筑物为_级。永久工程次要建筑物为_级。临时建筑物为_级。砌石重力坝为_级。32水文气象321坝址气温与水温1月平均气温与水温见表1；表1坝址气温与水温单位月份123456789101112多年平均月平均气温月平均水温2多年平均最低月平均气温_；3多年平均最高月平均气温_；4多年平均年平均气温_；5绝对最高气温_；6绝对最低气温_。322风向、风速与吹程61风向_；2风速多年平均最大风速_M/S，实测最大风速_M/S，多年平均风速_M/S；3吹程_KM。323冰情冬季冰冻期_月_月，多年平均最大冰层厚_M，春季流冰持续时间_D，冰块最大面积_M2，流速_M/S，流冰抗碎强度_MPA，溶冰期_月_月。324坝址水位流量关系坝址水位流量关系见表2。表2坝址水位流量关系表水位H，M流量Q，M3/S33洪水标准331大坝洪水标准与相应水位大坝洪水标准与相应水位见表3。表3大坝洪水标准与相应水位表洪水标准洪峰流量,M3/S下泄流量,M3/S上游水位,M下游水位,M备注移民标准P_防洪限制P_设计洪水P_校核洪水P_332导流洪水标准与相应水位导流洪水标准与相应水位见表4。表4导流洪水标准与相应水位表导流标准洪峰流量,M3/S导流流量,M3/S上游水位,M下游水位,M备注枯水时段P_全年围堰汛期P_过水围堰333发电流量与电站尾水位发电流量与电站尾水位见表5。表5发电流量与电站尾水位运行方式引用流量,M3/S导流流量,M3/S尾水位,M坝后水位,M备注单机保证出力单机满发提示1坝址水位流量关系尚宜绘成曲线。2如消能工拟采用面流或戽流形式，另列出坝轴线下游一定距离的水位流量关系表或曲线。提示列出各设计情况的洪水频率及洪水流量。7全部机组满发34水库特征水位1设计洪水位_M；2校核洪水位_M；3正常蓄水位_M；4防洪限制水位_M；5死水位_M。35泥沙与淤积1坝址多年平均含沙率_KG/M3；2坝址多年平均悬移质输沙量_万T；3坝址多年平均推移质输沙量_万T；4水库淤积标准_A；5大坝淤积高程_M；6淤沙内摩擦角_；7淤沙浮容量N_KN/M3。36地形坝址地形图1/10001/500。37地质371工程地质1工程地质图坝区工程地质平面图；坝址工程地质纵、横剖面图；坝区钻孔柱状图。2各类岩石和不利结构面的物理力学性质基岩物理力学指标见表6。表6基岩物理力学指标表基岩类型新鲜岩石微风化岩石弱风化岩石软弱夹层断层备注容重，KN/M3提示如为引水式电站，则应将电站尾水位推算至坝址处；如无电站，则以其他建筑物尾水位确定大坝设计的下游正常水位及下游最低水位。提示根据前设计阶段成果，初步确定水库特征水位。提示说明坝址所处河床位置和地形特征，包括河床深槽和陡坎等位置及深度。提示简述坝基岩层产状与坝轴线的相关关系，坝基岩体的主要构造形态及其发育特征。重点说明坝基岩体不同风化带特征及各风化带下限埋深。8干抗压强度，MPA饱和抗压强度，MPA地基的承载强度，MPA混凝土/岩岩/岩混凝土/砌体摩擦系数F/F砌体/砌体混凝土/岩岩/岩混凝土/砌体凝聚力C，MPA砌体/砌体弹性模量E，MPA变性模量E0，MPA泊松比3建议岩、土开挖边坡建议岩、土开挖边坡见表7。表7建议岩、土开挖边坡临时坡永久风化程度水上水下水上水下微风化弱风化强风化全风化土层砂卵石4河床岩体抗冲刷流速河床岩体抗冲刷流速_M/S。372水文地质1坝址渗透剖面图2地下水水质水的酸碱度_；PH值_；对水泥的侵蚀性_。3承压水特性承压水特性见表8。表8承压水特性表层号高程，M分布范围承压水头，MPA补给来源提示简述坝基岩体的渗透特性，相对不透水层的分布位置、厚度和构造破坏部位的透水或阻水性，承压含水层的含水特性、埋藏条件和承压水头等。938地震烈度1本坝区基本烈度_度；2按DL50731997的规定，大坝设防烈度为_度。39建筑材料力学指标391块石料主要力学指标块石料主要力学指标见表9。表9块石料主要力学指标表料场岩石种类风化程度容重KN/M3弹模MPA泊松比抗压强度MPA抗拉强度MPA可供开采量M3运距KM新鲜微风化弱风化新鲜微风化弱风化推荐使用的料场为_。392坝址材料设计指标坝址材料设计指标见表10。表10坝体材料设计指标材料标号容重KN/M3抗压设计强度MPA抗拉设计强度MPA弹模MPA泊松比线胀系数C,1抗渗标号抗冻标号混凝土C15C20C25_砂浆/混凝土毛石砌体_毛石_砂浆/混凝土块石砌体_块石_砂浆/混凝土粗石料砌体_粗石料4大坝布置1041坝轴线的布置和选择根据可行性研究阶段选定的坝址地形、地质、水文等自然条件，结合枢纽建筑物的综合利用要求和施工条件，统筹考虑布置数条坝轴线。对拟定的数条坝轴线进行经济技术方案比较，择优选定。42坝型选定43总体布置5泄流消能方案的比较和确定51泄流方案比较以汛期限制水位和安全下泄流量为条件拟定泄流方案，确定堰顶高程、堰面曲线和溢流前沿宽度孔数和闸孔宽度等。拟定满足条件的多个泄流方案，综合考虑择优选择二三个方案参与总体布置方案比较。52消能方案比较结合下游水位和地质情况，分别对各泄流方案进行消能工设计，并相互进行比较。53方案确定对同时满足泄流和消能要求条件的方案进行比较，以运行安全、工程造价最低为原则，确定泄流、消能方案。54水力计算水力计算按SDJ34189中附录一所列计算公式进行。提示坝轴线一般布置成直线，当地形、地质条件不具备时，也可布置成折线。提示一般应对实体重力坝和空腹重力坝进行比较。提示1简述总体布置的原则。2叙述各建筑物的布置。一般情况下，溢流坝布置在河床中央或河床深槽处，非溢流坝布置在溢流坝两侧。发电站厂房布置在_。3厂房布置在大坝空腹中时，应明确厂房布置的主要高程和控制尺寸。提示拟定泄流方案时还需考虑以下方面1水库放空和排沙要求；2厂房段除外，能堤供泄流的河床宽度；3下游河床地质条件对消能防冲的特殊要求；4洪水特性和上游水位允许雍高幅度的大小；5闸门型式和闸门调度要求；6下游用水要求。提示有必要时消能方案还应考虑消能水雾对升压站和下游涌浪对电站、通航建筑物运行的影响。116坝体设计61坝顶布置611坝顶高程确定非溢流坝坝顶不得低于水库最高静水位，防浪墙顶不得低于正常运用或非正常运用的水库静水位加相应的超高H。H按SL2591中第811条计算。612防浪墙布置防浪墙高度为_M，采用_结构，应与坝体连成整体，两端与坝肩基岩相接。613非溢流坝坝顶布置非溢流坝顶结构应满足设备布置、检修、交通和观测等方面的要求，兼顾安全、适用、经济、美观等。选择坝顶宽度为_M。614溢流坝坝顶布置溢流坝顶设置交通桥及工作桥，交通桥宽_M，采用_闸门；工作桥宽_M，启闭机型式为_，荷载_。62实体重力坝断面设计621坝基岩层非溢流坝坝基拟座落在_岩层上_M_M高程，溢流坝坝基拟座落在_岩层上_M_M高程。622非溢流坝1非溢流坝断面基本体形为三角形，其顶点在最高水位附近。2根据地质参数及可行性研究阶段设计成果，初拟上游坝坡_，下游坝坡_。按此初始断面进行优化，在满足稳定、应力等条件下，选择最佳断面。623溢流坝1坝顶及下游坝坡外型，应符合本大纲51及52节选定的堰型、消能工的形式及尺寸。2溢流堰面宜采用混凝土，混凝土厚_M，表面布置抗裂防冲钢筋网,纵向筋_，横向筋_。3溢流坝上游面体形应与非溢流坝上游面一致。63空腹重力坝拟定或选择断面的要求631坝体外廓断面外廓尺寸采用满足稳定和应力要求的较经济的实体重力断面其上游坝坡以10为好。632空腹布置与尺寸提示简述坝顶结构布置原则和要求1非溢流坝顶宽度一般不小于3M；2防浪墙高一般为12M，可采用浆砌石或钢筋混凝土结构；3如闸门采用油压启闭，则需布置油管道和油压机房；4弧形闸门可考虑在其下游支铰处设检修便桥。提示1坝体设有引水管孔时，应确定上游折坡点高程。2重力坝坝坡，上游一般为10102，下游一般为106108。12空腹宜置于坝底中部略偏下游，空腹底宽宜为坝底宽度的1/3左右，高度宜为坝高的1/41/3。633空腹剖面形状空腹剖面形状宜采用组合圆形状。上游侧为小半径，下游侧为大半径，大小半径之比宜大于2。空腹下游面的倒悬度不宜大于031，空腹上游面宜倾向上游一定角度，使空腹断面轴线趋向于坝体合力作用线。634空腹优化设计采用优化设计方法，以满足稳定和应力要求为条件，空腹面积最大为目标，确定最佳空腹形状和空腹位置。64溢流面曲线和闸墩设计641溢流面曲线由泄流和消能水力计算结果，确定泄流孔口型式、溢流堰面上游曲线、下游曲线和反弧段曲线。642闸墩1根据闸门及启闭机布置、水流条件以及结构要求，确定采用混凝土浆砌石闸墩中闸墩厚_M，长_M；边闸墩厚_M可考虑与非溢流坝体连成一体；闸墩采用_型式的尾部形式。2按设计规范8进行配筋计算，估算钢筋数量。3应注意闸墩与浆砌石坝体之间的连接，并进行核算。65坝体防渗设计651浆砌石坝防渗设施652防渗面板或心墙厚度防渗面板或心墙顶部厚度采用_M，底部厚度采用_M。653混凝土面板分缝与止水混凝土面板每隔_M设伸缩缝，缝间埋设止水。654面板混凝土标号面板混凝土为C20，抗渗标号_，抗冻标号_。655混凝土面板布筋混凝土面板表层布置温度钢筋网，纵向筋_、_，横向筋提示1由采用的工作闸门、检修闸门的型式和位置，决定闸墩的结构布置。2闸墩布置应与消能型式、水流条件协调。3应注意边闸墩的受力状态与中闸墩略为不同。提示浆砌石坝应有防渗设施，一般采用如下几种形式1设置在坝体上游面的混凝土防渗面板；2设置在靠近迎水面砌石体内的混凝土防渗心墙；3利用坝体自身防渗；4其他形式如喷涂化学防渗层等。4当闸墩受力较大或体形复杂时，可通过三维有限元分析来确定其结构布置。当弧门推力大于1000T时，可考虑采用预应力闸墩。13_、_。66廊道和孔洞661廊道和孔洞布置廊道和孔洞应统一布置，并尽可能设在坝体应力较小的部位。坝内廊道、孔洞有立体交叉时，其净距不宜小于3M。662坝基灌浆廊道布置和尺寸坝基灌浆廊道底面至基岩面的距离不得小于15倍廊道宽度，其断面形状采用园顶直墙形，宽度宜为25M3M，高度宜为3M4M。663坝基排水廊道布置和尺寸按裂隙分布发育情况，坝基排水廊道宜在基岩面或靠近基岩面纵、横方向布置。廊道宽度宜为12M25M，高度宜为22M3M。664纵向廊道距上游坝面距离纵向廊道的上游壁至上游坝面的距离宜为00501倍坝面作用水头，且不得小于3M。67坝体分缝和排水67坝体分缝和排水671坝体分缝根据地形、地质、温度等因素，可设置沉降缝或温度缝。一般在地形突变处设置沉降缝。672坝体内排水管坝体内宜设置一排竖直排水管。排水管至坝上游面的距离不得小于3M。管距宜为3M5M。68坝体标号分区7坝体稳定及应力分析71荷载及组合711荷载计算荷载计算按SL2591附录二及DL50731997第三章进行。712计算工况1基本组合工况一水库正常蓄水位_M正常坝后水位_M自重扬压力泥沙压力浪压力或冰压力二者取其中大者工况二水库设计洪水位_M设计坝后水位_M自重扬压力泥沙压力浪压力动水压力2特殊工况工况三水库校核洪水位_M校核坝后水位_M自重扬压力泥沙压力浪压力提示1混凝土防渗面板或心墙底部厚度一般为最大水头的1/301/60；2面板伸缩缝间距一般为10M20M；3面板表层温度钢筋网应根据施工与自然条件，参照类似工程或通过温度计算确定。提示1坝基一般应设1M2M厚的混凝土垫层。2坝体标号分区应按坝体应力分布和施工方便确定。14动水压力工况四工况一或工况二取二者不利情况地震荷载工况五工况一或工况二其它特殊荷载72稳定分析721抗滑稳定计算情况坝体抗滑稳定计算必须考虑下列几种情况1沿垫层混凝土与基岩接触面滑动；2沿浆砌石体与垫层混凝土接触面滑动；3浆砌石体之间滑动；4沿坝基中软弱面的深层滑动。722计算公式计算采用抗剪断公式或抗剪公式，计算公式见SL2591。723侧向稳定当库坡较陡时大于110或平台段较窄时小于坝段长度的1/3时，应根据地质条件核算坝体侧向抗滑稳定。73应力计算731坝体应力计算内容1各计算截面上的应力分布或上、下游面应力。2坝体廊道和孔洞等部位的局部应力。732坝体应力计算方法1材料力学法见SDJ2178附录三。2当坝体设置混凝土防渗面板时，可考虑坝体一个方向异性，按分层异弹模方法分析，见SL2591附录三。74有限元分析741采用有限元分析的工程情况空腹坝和坝基复杂的实体坝，应采用有限元进行分析。742计算边界确定采用有限元进行坝体应力分析时，应将坝体和坝基一同计算，坝基计算范围为深115倍坝高，上、下游宽各115倍坝高。743网格形状与大小有限单元的形状以类似正方形为好，其最长边与最短边的比应小于23；坝体有限单元的最长边应小于25的坝高，坝踵和孔洞边缘处的单元尺寸可适当小些，坝基计算边界处的单元尺寸可适当大些。744应力控制1坝踵部位坝基面以上35坝高处不出现主拉应力。2坝址部位主压应力不超过容许压应力值。8基础处理提示1若不考虑地震设防，则工况四没有。2若没有其它特殊荷载，则工况五没有。1581坝基开挖1河床部位建基面要求开挖至_风化层，两岸开挖至_风化层。2岸坡坝段应按其侧向稳定要求，开挖一定宽度的平台。82断层和破碎带处理1凡在坝基面出露的断层和破碎带必须进行处理，使其满足允许水力坡降和基础承载力的要求。2断层较窄时，可根据断层和破碎带的胶结状况，沿断层和破碎带的发展方向挖深1015倍断层和破碎带宽度，宽1520倍宽度的齿槽，回填混凝土。3断层较宽时，应做专门地基应力计算，确定基础处理方法和范围。83帷幕灌浆1坝基渗透要求达到相对不透水层的单位吸水量_L/MINMM。坝基防渗以采用水泥灌浆为主，防渗帷幕深入相对不透水层以下5M。2防渗帷沿挡水建筑物前缘布置置为一排帷幕灌浆孔，孔距_M，排距_M。3断层影响带局部漏水量较大的地段增设一排补强帷幕灌浆孔，孔距_M，排距_M。84坝基排水为有效降低坝基扬压力，可在距大坝帷幕线下游_M处设排水孔一排，排水孔孔径_M，孔距_M，孔深一般为帷幕深度的1/31/2。85固结灌浆当处理坝基岩石张开裂隙等基岩缺陷或提高基础强度时，采用固结灌浆加固坝基岩体，固结灌浆孔距_M，排距_M，呈_布置。提示可将整个坝基按岩体地质条件分为几类，对各类基岩的固结灌浆要求分别考虑。9模型试验91水力模型试验92结构模型试验10观测设计101观测项目确定提示1对相对不漏水层埋深较深的坝基，可按悬挂式帷幕设计。2对有承压水的坝基帷幕设计应专题研究。提示1有条件时，可用水力模型试验对泄流能力进行验证。2面流、戽流消能