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1、重庆交通大学重庆交通大学 2012011 1届本科毕业答辩届本科毕业答辩2012011 1.6.17.6.17重庆碑口电站重庆碑口电站闸坝设计闸坝设计指导教师：指导教师：杨忠超杨忠超姓姓 名：名：杨明哲杨明哲学学 号：号：0 07 715031503专专 业：水利水电工程业：水利水电工程设计主要内容设计主要内容第第1 1章章 工程布置工程布置第第2 2章章 水闸布置水闸布置 第第3 3章章 进水口建筑物设计进水口建筑物设计第第4 4章章 基础处理基础处理第第5 5章章 施工组织设计施工组织设计 工程概况工程概况碑口电站位于御临河上，坝址位于渝北碑口电站位于御临河上，坝址位于渝北区麻柳沱镇下游区
2、麻柳沱镇下游2.5km2.5km处。御临河是长江左处。御临河是长江左岸一级支流，流域面积为岸一级支流，流域面积为3861km3861km2 2，河长，河长208.4km208.4km，总落差，总落差538m538m，河道平均比降为，河道平均比降为2.582.58。碑口电站坝址以上控制流域集雨面。碑口电站坝址以上控制流域集雨面积积3640km3640km2 2，河长，河长169.61km169.61km，坝址以下河长，坝址以下河长38.79km38.79km。工程开发任务为发电和航运，并。工程开发任务为发电和航运，并兼有防洪、灌溉、供水等。本电站采用混合兼有防洪、灌溉、供水等。本电站采用混合式开
3、发方式，水库总库容式开发方式，水库总库容37663766万万m m3 3，正常蓄，正常蓄水位水位181.5m181.5m，设计引用流量，设计引用流量68.0m68.0m3 3/s/s，电站，电站装机容量装机容量28MW28MW。1 1、坝址和坝型的初步选择、坝址和坝型的初步选择2 2、闸轴线选择、闸轴线选择 综合考虑地形、地质、水流、施工、管理及周围环境等因素，水闸轴线选定综合考虑地形、地质、水流、施工、管理及周围环境等因素，水闸轴线选定A1A2A1A2，A1A1坐标为坐标为X=8604.374X=8604.374，Y=69986.180Y=69986.180，A2A2坐标坐标X=8754.8
4、50X=8754.850，Y=69965.032Y=69965.032，此，此处河道中心线方向为处河道中心线方向为8282，水闸轴线与河道中心线正交。，水闸轴线与河道中心线正交。第第1 1章章 工程布置工程布置 （1）综合工程布置条件和工程量等众多影响因素，最终推荐下坝址为）综合工程布置条件和工程量等众多影响因素，最终推荐下坝址为重庆碑口电站选用坝址。重庆碑口电站选用坝址。（2）综合比较分析各坝型，在不淹没麻柳沱镇为前提下，选定水闸方）综合比较分析各坝型，在不淹没麻柳沱镇为前提下，选定水闸方案。案。3 3、工程等别的确定、工程等别的确定工程等别工程等别主要建筑物主要建筑物次要建筑物次要建筑物临
5、时建筑物临时建筑物等等2级级3级级4级级 根据设计所给资料的水库总库容（根据设计所给资料的水库总库容（3766万万m3）数据查）数据查水工建筑物水工建筑物(第三版第三版)表表 2.1 可知此工程的等级可知此工程的等级等。等。根据以上确定的工程先等别查水工建筑物根据以上确定的工程先等别查水工建筑物(第三版第三版)表表 2.2 可知此可知此工程的主要建筑物级别为工程的主要建筑物级别为 2 级，次要为级，次要为 3 级。级。表表 1.1建筑物级别表建筑物级别表 水库调节性能水库调节性能日调节日调节电站装机容量电站装机容量 8000KW8000KW电站引用流量电站引用流量 150m3/s150m3/s
6、最大工作水头最大工作水头 17.65m17.65m最小工作水头最小工作水头8m8m额定水头额定水头11.8m11.8m转速转速118.17r/s118.17r/s最大应用流量最大应用流量12.45m3/s12.45m3/s吸出高吸出高3.5m3.5m引用流量引用流量68m3/s68m3/s上游正常高水位上游正常高水位180m180m下游正常尾水位下游正常尾水位169.5m169.5m净水头净水头10.5m10.5m出力出力6069KW6069KW备用容量备用容量303.45kw303.45kw总装机总装机7282.8kw7282.8kw表表 1.2水文水力计算成果水文水力计算成果第第2 2章章
7、 水闸布置水闸布置1 1、组成部分组成部分 水闸从左至右依次布置水闸从左至右依次布置1 1孔冲沙闸、孔冲沙闸、4 4孔泄洪闸，冲沙闸由五部分组成：上游防渗孔泄洪闸，冲沙闸由五部分组成：上游防渗铺盖、上游束水墙、上游闸室段、消力池及下游隔水墙；泄洪闸由两部分组成：闸室铺盖、上游束水墙、上游闸室段、消力池及下游隔水墙；泄洪闸由两部分组成：闸室段和消力池。段和消力池。2 2水闸闸顶高程确定水闸闸顶高程确定 通过计算最终确定闸顶高程取通过计算最终确定闸顶高程取192m192m。工况工况水位水位(m)吹程吹程(km)风速风速(m/s)h(m)闸顶高程闸顶高程(m)正常蓄水正常蓄水1804.620.850
8、.43.50183.5设计洪水设计洪水187.154.620.850.43.50190.65校核洪水校核洪水190.424.613.90.31.31191.73表表2.1 闸顶高程计算汇总表闸顶高程计算汇总表 3.3.闸孔总净宽及闸孔尺寸确定闸孔总净宽及闸孔尺寸确定 根据闸址地质条件和各种堰型的构造要求及施工条件，本工程水闸底板采用宽顶根据闸址地质条件和各种堰型的构造要求及施工条件，本工程水闸底板采用宽顶堰。堰。综合考虑上游淹没和土建工程投资情况，最终选定闸孔总净宽综合考虑上游淹没和土建工程投资情况，最终选定闸孔总净宽50.0m50.0m。根据水闸。根据水闸地质条件、运用要求、选用的闸门结构型
9、式及启闭机容量等因素综合分析，确定闸孔地质条件、运用要求、选用的闸门结构型式及启闭机容量等因素综合分析，确定闸孔孔径为孔径为10.0m10.0m，共分，共分5 5孔。孔。图图2.1 水闸平面布置图水闸平面布置图 4.4.闸室稳定计算及基底应力校核闸室稳定计算及基底应力校核 闸室稳定计算取相邻顺水流向永久缝之间的闸段作为计算单元，本工程闸室稳定计算取相邻顺水流向永久缝之间的闸段作为计算单元，本工程稳定计算分别取稳定计算分别取1 1冲沙闸段和冲沙闸段和4 4、5#5#泄洪闸段为计算单元。泄洪闸段为计算单元。表表2.2 岩基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允许值岩基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数的允
10、许值 荷荷载组载组合合计计算工况算工况抗剪公式抗剪公式抗剪断公式抗剪断公式基本基本组组合合完建情况完建情况1.053.00正常蓄水位正常蓄水位1.053.00特殊特殊组组合合校核洪水位校核洪水位1.002.50检检修情况修情况1.002.50荷载荷载组合组合计算计算工况工况（kN）（kN）抗剪抗剪公式公式抗剪抗剪断公断公式式PmaxPminKcKc基本基本组合组合完建完建情况情况48022.7712354.31.7414.44358.37-15.35正常正常水位水位52136.4514628.72214.85273.84187.15特殊特殊组合组合校核校核水位水位55973.6217584.3
11、22.4914.84307.28152.82检修检修情况情况48762.3711986.331.6512.69336.22103.12表表2.32.3 1#1#冲沙闸段稳定计算和基底应力校核结构表冲沙闸段稳定计算和基底应力校核结构表 表表2.4 5、6#泄洪闸段稳定计算和基底应力校核结构表泄洪闸段稳定计算和基底应力校核结构表 荷载组荷载组合合计算工计算工况况（kN）（kN）抗剪公抗剪公式式抗剪断抗剪断公式公式PmaxPminKcKc基本组基本组合合完建情完建情况况47032.7912454.372.7914.34273.44187.33正常水正常水位位50317.4514328.142.051
12、4.29307.16152.21特殊组特殊组合合校核水校核水位位49973.1817289.321.6512.95336.72103.13检修情检修情况况48663.3512493.333.1430.19285.8141.26第第3 3章章 进水口建筑物设计进水口建筑物设计1.1.进水口布置进水口布置 碑口电站进水口布置在河床左岸，采用直接进水布置，下游紧接厂房，右侧与碑口电站进水口布置在河床左岸，采用直接进水布置，下游紧接厂房，右侧与泄洪闸以导水墙隔开。泄洪闸以导水墙隔开。通过比较，在满足电站正常运行水位通过比较，在满足电站正常运行水位181.50m181.50m能够正常取水及排沙的前提下，
13、进水口底能够正常取水及排沙的前提下，进水口底高程为高程为164.10m164.10m，顶高程为，顶高程为170.00m170.00m。进水口闸顶高程与闸坝段闸顶高程同高，取。进水口闸顶高程与闸坝段闸顶高程同高，取191.50m191.50m。图图3.1 进水口结构剖面图进水口结构剖面图2 2进水口结构设计进水口结构设计 进水口包括进水口闸室段和进水渠段。进水口包括进水口闸室段和进水渠段。进水渠段：断面为梯形，采用直线与渐变布置，底板为进水渠段：断面为梯形，采用直线与渐变布置，底板为0.5m0.5m厚的钢筋混厚的钢筋混凝土，进水渠宽凝土，进水渠宽23.6m23.6m，并以坡度，并以坡度1 1：2
14、.52.5由高程由高程170.00m170.00m至至164.10m164.10m。进水渠前。进水渠前设置一道拦沙坎，坎高设置一道拦沙坎，坎高4.5m4.5m，坎顶高程为，坎顶高程为174.50m174.50m，底高程为，底高程为169.0m169.0m，顶部宽，顶部宽2.5m2.5m。左岸护坡高程。左岸护坡高程182.00m182.00m，坡比由，坡比由1 1：0.50.5渐变至渐变至1 1：2.52.5，长，长101.15m101.15m。进水口闸室段：由底板、闸墩、拦污栅、检修闸门、排沙廊道及压力墙进水口闸室段：由底板、闸墩、拦污栅、检修闸门、排沙廊道及压力墙等组成。进水口闸室段总长等组
15、成。进水口闸室段总长10.6m10.6m，底板高程为，底板高程为164.10m164.10m，前端设齿墙，因考，前端设齿墙，因考虑冲沙廊道（虑冲沙廊道（1.2m1.8m1.2m1.8m）布置，前齿墙长为）布置，前齿墙长为3m3m。第第4 4章章 基础处理基础处理 坝基处理的目的在于提高其强度、稳定性、耐久性坝基处理的目的在于提高其强度、稳定性、耐久性和抗渗能力，具体的措施通常包括开挖、清理、灌浆、和抗渗能力，具体的措施通常包括开挖、清理、灌浆、排水和特殊软弱地带的处理等。排水和特殊软弱地带的处理等。1.1.地基开挖与清理地基开挖与清理 基岩开挖后，在浇注混凝土前，需进行彻底的清基岩开挖后，在浇
16、注混凝土前，需进行彻底的清理和冲洗，包括：清除一切松动的岩块，打掉突出的尖理和冲洗，包括：清除一切松动的岩块，打掉突出的尖角，基坑中原有的勘探钻井、孔、洞等均应回填封堵。角，基坑中原有的勘探钻井、孔、洞等均应回填封堵。开挖爆破不能损害设计开挖线以下基岩的质量；当基岩开挖爆破不能损害设计开挖线以下基岩的质量；当基岩为易风化的岩石，如页岩、粘土岩等时，在设计开挖线为易风化的岩石，如页岩、粘土岩等时，在设计开挖线或边线以上宜留有保护层或边线以上宜留有保护层0.20.20.30.3米，待混凝土浇注时米，待混凝土浇注时才随挖注浇。才随挖注浇。2.2.固结灌浆固结灌浆 固结灌浆的目的是：提高基岩的整体性和
17、弹性模量，减少基岩受固结灌浆的目的是：提高基岩的整体性和弹性模量，减少基岩受力后的变形，提高基岩的抗压、抗剪强度，降低坝基的渗透性。力后的变形，提高基岩的抗压、抗剪强度，降低坝基的渗透性。灌浆范围从坝踵上游灌浆范围从坝踵上游0.10.10.150.15倍坝高开始，到坝趾倍坝高开始，到坝趾0.150.150.20.2倍倍坝高为止。按照该要求从坝踵前坝高为止。按照该要求从坝踵前5 5米开始到坝趾下游米开始到坝趾下游8 8米结束。灌浆孔米结束。灌浆孔常布置成梅花形或井字形。孔距从常布置成梅花形或井字形。孔距从101020m20m开始，采用内插逐步加密，开始，采用内插逐步加密，最终孔距最终孔距2 24
18、 4米。孔深一般为米。孔深一般为5 51515米，应根据地质情况并参照灌浆实米，应根据地质情况并参照灌浆实验确定。孔径一般为验确定。孔径一般为151538mm38mm。图图4.1 固结灌浆孔的布置固结灌浆孔的布置 3.3.帷幕灌浆帷幕灌浆 帷幕灌浆的重要目的是降低坝底渗透压力，帷幕灌浆的重要目的是降低坝底渗透压力，也有利于坝基内产生机械或化学管涌，即防止基也有利于坝基内产生机械或化学管涌，即防止基岩裂隙中的填充物被带走或溶滤，减少坝基渗透岩裂隙中的填充物被带走或溶滤，减少坝基渗透流量等。帷幕灌浆最常用的是水泥浆，有时也用流量等。帷幕灌浆最常用的是水泥浆，有时也用化学灌浆。化学灌浆。帷幕灌浆常在
19、灌浆廊道内进行，一般先进行帷幕灌浆常在灌浆廊道内进行，一般先进行固结灌浆，并利用已浇注混凝土坝块的压重，采固结灌浆，并利用已浇注混凝土坝块的压重，采用分级灌注法，即自上而下钻进一段，灌注一段，用分级灌注法，即自上而下钻进一段，灌注一段，灌好后再钻深一段，如此继续加深，直到必要的灌好后再钻深一段，如此继续加深，直到必要的深度为止。深度为止。本闸坝钻孔采用本闸坝钻孔采用100100型地质钻机，灌浆采用型地质钻机，灌浆采用TBW-200/40TBW-200/40灌浆泵和灌浆泵和JJSJJS2B2B普通搅拌桶。采取至普通搅拌桶。采取至上而下，孔内循环灌浆方法，段长一般不超过上而下，孔内循环灌浆方法，段
20、长一般不超过5m5m，射浆管距孔底，射浆管距孔底0.5m0.5m。灌浆、封孔、检验应符合。灌浆、封孔、检验应符合水工建筑物水泥灌浆施工技术规范水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T DL/T 5148-20015148-2001）规定。）规定。第第5 5章章 施工组织设计施工组织设计1.1.投资总预算投资总预算 由下面的表格统计可知，投资总预算为由下面的表格统计可知，投资总预算为6499.636499.63万元万元.即总概算价格为即总概算价格为6499.636499.63万元。万元。序序号号工工 程程 名名 称称单单位位单价单价其其 中中人工费人工费材料费材料费机械费机械费其他其他 费费用用
21、其其 他他 直直接费接费1土方开挖土方开挖m35.20.1203.620.370.052石方开挖石方开挖m315.623.415.562.440.940.153干砌块石干砌块石m354.881330.2500.520.534钢筋制安钢筋制安3638.54175.652639.93109.9729.2635.465帷幕灌浆帷幕灌浆m160.2424.3531.7554.0818.781.556固结灌浆固结灌浆m81.2214.1318.5526.426.260.787橡胶止水带橡胶止水带m69.852.8853.5600.280.688三毡四油三毡四油m274.934.1856.280.020.360.739土方开挖土方开挖m38.91.3105.340.380.08附图附图1 水闸平面布置图水闸平面布置图附图附图2 闸坝剖面图闸坝剖面图附图附图3 冲沙闸剖面图冲沙闸剖面图 谢谢谢谢杨忠超杨忠超老师的悉心指导老师的悉心指导同时感谢同组同学的热心帮助同时感谢同组同学的热心帮助敬请各位专家批评指正！