南平水库混凝土重力坝设计.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date南平水库混凝土重力坝设计模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目：南平水库混凝土重力坝设计学习中心：奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 水利水电工程 -内容摘要所谓的重力坝就是依靠自身的重量产生的抗滑力，并且维持坝体稳定性的坝以抵抗水库的推力，达到稳定的要求，其基本的剖面呈三角形，上游面一般是垂直或稍倾向上游的三角形断面。本论文设计主要论述了福建南平水库混凝土重力坝的设计与分析，论文总共分为六部分，第一部分是对重力坝的相关概况，包含了水文分析、工程地质、建筑材料等内容；第二部分主要是坝址、坝型的选择；第三部分到第四部分为挡水建筑物设计以及坝体细部构造；最后一部分的内容为重力坝地基处理，包含了坝基的开挖与清理、坝基的帷幕灌浆、坝基排水、坝基的固结灌浆等内容。 关键词：混凝土重力坝；稳定应力；溢流坝目 录内容摘要I引 言11 设计资料21.1 南平水库重力坝基本资料21.1.1 流域概况21.1.2 地形地质21.1.3 建筑材料21.1.4 水文条件21.1.5 气象条件31.2 南平水库重力坝工程综合说明32 坝型及坝址选择62.1 坝型选择62.2 坝址选择63 挡水建筑物设计83.1 非溢流坝剖面设计83.2 荷载及组合计算103.3 抗滑稳定分析103.4 应力分析144 坝体细部构造164.1 坝顶构造164.2 廊道系统164.3 坝体分缝174.4 坝体止水184.5 坝体排水185 地基处理205.1 坝基的开挖与清理205.2 坝基的帷幕灌浆205.3 坝基排水205.4 坝基的固结灌浆20结论22参考文献23引 言重力坝是世界上最早出现的一种坝型之一。公元前2900年埃及美尼斯王朝在首都孟斐斯城附近的尼罗河上，建造了一座高15m、长240m的挡水坝。中国于公元前3世纪，在连通长江与珠江流域的灵渠工程上，修建了一座高5m的砌石溢流坝，迄今已运行2000多年，是世界上现存的，使用历史最久的一座重力坝1。混凝土重力坝是指用混凝土浇筑的，主要依靠坝体自重来抵抗上游水压力及其它外荷载并保持稳定的坝。其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求；同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求2。世界各国修建于宽阔河谷处的高坝，多采用混凝土重力坝；坝轴线一般为直线，断面型式较简单，便于机械化快速施工，混凝土方量较多，施工中需要严格的温度控制措施；坝顶可以溢流泄洪，坝体中可以布置泄流孔洞。我国的丹江口电站、丰满工程的大坝，目前世界上最大的水电站巴西伊泰普工程的大坝，均采用了混凝土重力坝。混凝土重力坝在水压力及其他外荷载作用下，主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。据统计，在各国修建的大坝中，重力坝在各种坝型中往往占有较大的比重。在中国的坝工建设中，混凝土重力坝也占有较大的比重，在20座高100m以上的高坝中，混凝土重力坝就有10座3。本次设计内容为福建南平水库水利枢纽，坝型选择为混凝土重力坝，整座重力坝主要有非溢流挡水坝段、溢流表孔坝段、溢流底孔坝段和电站厂房坝段。其中非溢流挡水坝段每坝段宽15米，分布于大坝两端；厂房坝段每段宽16米，布置在靠近右岸的主河床上，装机3台机组；底孔坝段每段宽22米，布置在厂房坝段左侧的主河床上；溢流坝段每段宽18米，布置在西河主河床上。挡水坝段最大断面的底面高程为128米，坝顶高程为228米，防浪墙高1.2米，最大坝高为101.2m，属高坝类型。坝顶宽12米，最优断面的上游坝坡坡率为1:0.2，上游折坡点高程为181米，下游坝坡坡率为1:0.7，下游折坡点高程688.98英尺。通过对混凝土重力坝设计过程中的设计资料；坝型、坝址；挡水建筑物；坝体细部结构以及地基处理等方面的归纳。并对其中的坝体尺寸、抗滑、应力等进行数据计算。总结出了一般重力坝的设计步骤。1 设计资料1.1 南平水库重力坝基本资料1.1.1 流域概况南平水库水利枢纽位于西河上游，全河流域面积3200km2，流向自北向南，干流的平均比降为。流域内多石山，小部分为丘陵，水土流失不严重。本枢纽工程是以发电为主兼顾灌溉和供水的综合利用工程，水库的总库容为，发电引水高程为，最大引水流量为，发电装机容量4万kW。灌溉下游左岸耕地2.5万km2，灌溉最大引水流量，引水高程352.5m。1.1.2 地形地质坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、微风化及覆盖层。河槽高程为，河槽处为半风化的花岗岩，风化层厚度为，基岩具有足够的抗压强度，岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般，风化层厚，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。坝基的力学参数：抗剪断系数（混凝土与基岩之间）为。基岩的允许抗压强度。地震的基本烈度为6度。河流泥沙计算年限采用50年，坝前淤沙高程为345m，泥沙的浮重度为，内摩擦角为。坝体混凝土重度采用。1.1.3 建筑材料砂料、卵石在坝址上、下游均有，坝址下游5km以内砂储量丰富，可供建筑使用。1.1.4 水文条件坝址以上控制集雨面积，多年平均流量3.1m3/s，平均年径流量9776.2m3。水文水利规划成果如下：上游设计洪水位为385.4m，相应的下游水位334.3m，库容为1140m3，溢流坝相应的泄量为1250m3/s；上游校核洪水位为386.7m，相应的下游水位为335.2m，库容为1200万m3，溢流坝相应的泄量为1680m3/s；上游正常高水位为383.5m，相应的下游水位为331.7m，库容为895万m3；死水位为350m，相应的库容为40万m3。淤沙高程为345m，相应的库容为35万m3。1.1.5 气象条件本地区洪水期多年平均最大风速14m/s，水库的风区长度为2.6km。1.2 南平水库重力坝工程综合说明根据工程的效益、库容确定本工程属于等工程，其主要建筑物为3级。次要建筑物为4级，临时性建筑物为5级。本工程是以发电为主的综合利用工程，溢流坝段应布置在主河槽处，冲沙孔应布置在电站进水口附近，另外电站布置应考虑地形、交通及电站附属建筑物布置等条件。本枢纽的主体工程由挡水坝段、溢流坝段、泄水底孔坝段、电站坝段及其建筑物组成。电站为坝后式，该重力坝由18个坝段组成，每个坝段的长度大约为15m，从右岸至左岸依次为：1号-6号坝段为挡水坝段，7号、8号坝段为溢流坝段，9号、10号坝段为底孔坝段，11号-18号坝段为左岸挡水坝段，该坝的坝基面最低高程为327.0m，坝顶高程为386.7m，最大坝高为59.7m，坝体总长为277.5m。如图1-1：枢纽工程布置。图1.1 枢纽工程布置枢纽的主要技术指标见表。表1-1 枢纽技术指标表主要技术指标序号项目单位数量序号项目单位数量1流域面积Km2320010校核洪水位时最大泄量m3/s16802装机容量万KW411坝顶长度m277.53灌溉面积万hm22.512最大坝高m59.74校核洪水位m386.713坝顶高程m386.75设计洪水位m385.414溢流堰顶高程m376.46正常高水位m383.515电站进水口中心线高程m348.57死水位m35016坝段总数个188淤沙高程m34517总库容万m312009设计洪水位时最大泄量m3/s12502 坝型及坝址选择2.1 坝型选择从南平水库周边的地形条件来看，南平水库位于西河上游，河岸两边高山林立，但由于两岸山高过于悬殊，因此拱坝并不适合，且拱坝的特点就是依靠两岸的拱段反作用力维持自身的稳定，它对周边的天然地形要求比较高，故排除拱坝；再者是土石坝，虽说山体周围石场丰富，土石坝也均可在不同的地形、地貌以及各种气候条件进修建，但从以上数据进行分析，最大泄洪量流量较大，并不适合土石坝；最后我们来看重力坝，重力坝为混凝土或为石材修筑，靠自身的重力维持坝体稳定，没有两岸高度的要求，可抵御较大的泄洪量，从南平水库的地形以及修筑指标数据来看修筑混凝土重力坝型比较合适4。另外从地质条件上来看，拱坝它要求河岸两边不宜过大，地质岩层需要良好且岩性不宜差别过大，从西河来看，西河虽两岸狭窄，但两岸岩层质地不一，若要施工，工程量巨大不符合经济效益；若是修筑土石坝，从周边石材来看，周边土石、砂砾的材料丰富可就地取材，土石坝适合，但从刚才的洪水泄量来讲，此处不适合修筑土石坝；因此从地质条件上来看，西河两岸地质岩性一般、两岸狭窄的特点适合修筑混凝土重力坝。再者从筑坝材料及经济效益上来看，由于坝体周围均为山体，故可开山凿石，就地取材可减少许多的材料成本以及运输成本，可以说土石坝对于大部分的水利枢纽来说都是有着比较大的优势的，但由于南平水坝地处南平水泥厂15公里内，由于两地相近可以大大减少材料的运输成本，虽说不及土石坝的经济效益，但也可减少混凝土重力坝的修筑成本。从施工条件上了，修筑坝体下游有着开阔的地带场地布置方便，西河沿河有着公路，交通便利，距离城区不远，可就近调配施工人员，运输材料的距离较短施工条件方便，混凝土重力坝不存在问题。综台效益上来看，选择混凝土重力坝可满足南平市发电、防洪、灌溉等各种经济效益。因此综合考虑，坝型选择混凝土重力坝。2.2 坝址选择根据坝区水文气象以及地质条件，南平水库枢纽可行性研究阶段，在选择坝型、坝址时，初选了上、下两个坝址，下坝址距上坝址6km。地形条件与地质条件上。上、下坝址地形稍有差异，上坝址处河床狭窄，其宽度仅为160m死河滩，坝址附近河床坡度甚陡，水流湍急，有小瀑布，右岸地势较高，左岸地势较低，有起伏之山头。上坝址处为震旦纪砂岩。左岸风化较严重，深达3 4m，且夹有页岩。坝址处水流急，故无砂卵石等淤积物，且无侵蚀地下水。而下坝址处两边岸坡比较平缓，但由于南平水库枢纽的正常高水位为383.5m，而上坝址的两岸有山头超过400m，坝体可以依靠与山而建，减少工程量。下坝址处的开挖量较大，且下坝址位于河道弯道段，流态对枢纽泄流不利，不适合做坝址。故选择上坝址5。3 挡水建筑物设计3.1 非溢流坝剖面设计非溢流坝剖面设计的基本原则是：满足稳定和强度要求，保证大坝安全； 工程量小，造价低；结构合理，运用方便；利于施工，方便维修。遵循以上原则拟定出的剖面，需要经过稳定及强度验算，分析是否满足安全和经济的要求，然后修改已拟定的剖面，重复以上过程直至得到一个经济的剖面。这是一个反复修改的过程。1、坝顶高程的拟定坝顶高程分别按设计和校核两种情况，用以下公式进行计算：波浪要素按官厅公式计算。公式如下：库水位以上的超高：式中波浪高度，m；波浪中心线超出静水位的高度，m；安全超高，m，可以在下表中查找；表3-1 非溢流坝坝顶安全超高值 （单位：m）水工建筑物安全级别（水工建筑物级别）（1）（2、3）（4、6）设计情况校核情况0.70.50.50.40.40.3计算风速，水库为正常蓄水位和设计洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速的倍；校核洪水位时，宜用相应洪水期多年平均最大风速，；D风区长度，m；L波长，m。H坝前水深，m。官厅公式适用于。坝顶或防浪墙顶高程=静水位+相应的库水位以上的超高。比较以上两种情况下的坝顶高程并取较大值，减去防浪墙高度（左右），则可以得到带有防浪墙的坝顶高程。对于1、2级坝，坝顶高程不得低于校核洪水位。坝顶高程计算成果见下表。表3-2 坝顶高程计算成果表计算情况风速v（m/s）波高（m）波长（m）水面高度（m）安全加高（m）静水位以上的超高（m）坝顶高程（m）设计情况校核情况28141.470.6214.207.100.480.172、坝顶宽度的拟定为了适应运用和施工的需要，坝顶必须有一定的宽度。一般地，坝顶宽度取最大坝高的，且不小于。若有交通要求或有移动式启闭设施时，应根据实际需要确定。3、坝坡的拟定考虑坝体利用部分水重增加其抗滑稳定，根据工程实践，上游边坡系数，下游边坡系数。4、上、下游起坡点位置的确定上游起坡点位置应结合应力控制标准和发电引水管、泄水孔等建筑物的进口高程来确定，一般起坡点在坝高的附近。下游起坡点的位置应根据坝的实用剖面型式、坝顶宽度，结合坝的基本剖面计算得到（最常用的是其基本剖面的顶点位于校核洪水位处）。由于起坡点处的断面发生突变，故应对该截面进行强度和稳定校核。根据以上几个方面，初拟非溢流重力坝实图3.1 非溢流坝剖面设计3.2 荷载及组合计算 重力坝承受的荷载主要有：自重，静水压力，动水压力，扬压力，泥沙压力，浪压力及其地震荷载。图3.2 重力坝荷载计算示意图1、自重 取c=24.0 kN/m3 根据自重公式：W=Vc得： W1=1/2×8.28×41.38×244111.5168KN W2=9×82.75×2417874 KN W3=（82.7512.79）×（66.517.28）×24×1/241321.1744 KN 2、水压力水深为H时，单位宽度上的水平静水压力P为 P1/2H2斜面、折面、曲面承受的总静水压力，除水平静水压力外，还应计入其垂直分力。垂直水压力按水重计算。水9.81kn/m3。 PH11/2×9.81×（351.75269）233587.294KNPH21/2×9.81×（271.9269）241.25KNPV1（349.9310.38）×8.28×9.813210KNPV21/2×41.38×8.28×9.811680.58KNPV31/2×（271.9269）×8.28×9.81117.78KN3、扬压力扬压力包括渗透压力和浮托力两部分。渗透压力是由上下游水位差H产生的渗流在坝内或坝基面上形成的水压力；浮托力是由下游水面淹没计算截面而产生向上的水压力。扬压力分布图如计算简图所示。扬压力折减系数0.25。U1B×H266.5×9.81×（271.9269）1892KNU212×H12×0.25×9.81×（349.9271.9）2296KNU3（B12）×H×1/2（66.512）×0.25×9.81×78×1/25213KNU412×（H1H2H）×1/212×（9.81×80.99.81×2.90.25×9.81×78）×1/23443KN4、泥沙压力百年后坝前淤沙高程为286.6m，淤沙浮容重为8 kn/m3，内摩擦角为0°。竖直方向的泥沙压力PSKV按作用面上的淤沙重量（按淤沙的浮重度）计算，水平压力按 PSKH1/2sbhs2tg2（45°s/2）计算。PSKH1/2sbhs2tg2（45°s/2）1/2×8×（286.6269）2×tg2（45°0°2）1239.04KNPSKVV=1/2×（286.6269）2×0.2×8247.8KN5、浪压力当L2时，可假定浪顶以及水深等于L2处的浪压力为零，静水位处的浪压力最大，并呈三角形分布。L9m，hlhz0.8348260.243115Pi=r×(h1+hz) ×L/4=23.79KNPL1（hlhzL/2）×L/2×1/2×9.81123.12KNPL2L/2×L/2×9.81198.65KN合力计算以及力矩计算如下表3-3所示：表3-3 非溢流坝荷载计算成果汇总荷载作用垂直力（KN）水平力（KN）对截面形心力臂(m)力矩（KN*M）自 重W14111.516827.74114053.476W21787420.48366059.52W341321.17440.4317768.1水压力PH133587.29427.56925665.82PH241.250.9740水压力PV1321029.11593458.15PV21680.5830.4951240.88(续表3-3)水压力PV3147.4331.524647泥沙压力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.42浪压力PL128.1576.952166.14PL222.0776.751693.87小 计68633.233680.5-292878.9扬压力U12368U22289U35197U43433总 计55346.2-292878.9校核工况下的荷载计算 因为两种工况下的坝体自重和泥沙压力相同，故仅计算水压力、浪压力以及扬压力。各种压力计算原理、计算公式和计算参数同。1、水压力PH11/2×9.81×（350.4269）232500KNPH21/2×9.81×（272.63296）264.63KNPV1（350.426941.38）×8.28×9.813250.7KNPV21/2×41.38×8.28×9.811680.58KNPV31/2×（272.63269）×8.28×9.81147.43KN2、浪压力 L6m ， hlhz0.5028950.132333Pi=r×(h1+hz) ×L/4=12.158KNPL1（hlhzL/2）×L/2×1/2×9.8128.15KNPL2= L/2×L/2×9.8122.07KN3、扬压力U1B×H266.5×9.81×（272.63269）2368KNU212×H12×0.25×9.81×（350.4272.63）2289KNU3（B12）×H1/2（66.512）×0.25×9.81×77.77×1/25197KNU412×（H1H2H）×1/212×（9.81×81.49.81×3.630.25×9.81×77.77）×1/23433KN合力计算以及力矩计算如下页表所示。库空情况下的荷载计算库空情况下的荷载只有坝体自重，力以及力矩值汇总如下：W4111.51681787441321.174463306.7KNM=114053.476366059.5217768.1462344.896 KN*M表3-4 非溢流坝荷载计算成果汇总荷载作用垂直力（KN）水平力（KN）对截面形心力臂(m)力矩（KN*M）自 重W14111.516827.74114053.476W21787420.48366059.52W341321.17440.4317768.1水压力PH13250027.58896350PH264.631.2178.2水压力PV13250.729.11594644.13PV21680.5830.4951240.88PV3147.4331.524647泥沙压力PSKH1239.045.877273.16PSKV247.830.497555.42浪压力PL128.1576.952166.14PL222.0776.751693.87小 计 68633.233680.5-292878.9扬压力U12368U22289U35197U43433总 计55346.2-292878.93.3 抗滑稳定分析重力坝沿坝面失稳的机理是：首先在坝踵处基岩和胶结面出现微裂松弛区，随后在坝趾处基岩和胶结面出现局部区域的剪切屈服，进而屈服范围逐渐增大并向上游延伸，最后，形成滑动通道，导致坝的整体失稳。表3-5 抗滑稳定安全系数荷载组合坝的级别12、3Ks 基本组合1.101.05特殊组合（1）1.051.00特殊组合（2）1.001.00计算以一个坝段（单宽）作为计算单元，公式采用抗剪强度公式，将坝体与基岩看成是一个接触面，而不是胶结面。当接触面呈水平时，其抗滑稳定安全系数Ks为Ksf（WU）P ，f取1.0。 设计工况下的抗滑稳定分析Ksf（WU）P1.0×55718.8534709.551.605根据设计规范，1.6051.10，有以上计算可知，设计洪水情况下，坝基面满足抗滑稳定要求。 校核工况下的抗滑稳定分析Ksf（WU）P1.0×55346.233680.51.643根据设计规范，1.6431.05，有以上计算可知，校核洪水情况下，坝基面满足抗滑稳定要求。3.4 应力分析应力分析的目的是检验所拟坝体断面尺寸是否经济合理，并为确定坝内材料分区、某些部位配筋提供依据。应力分析采用材料力学法，其基本假定为：坝体混凝土为均质、连续、各向同性的弹性材料。视坝段为固接于地基上的悬臂梁，不考虑地基变形对坝体应力的影响，并认为各坝段独立工作，横缝不传力。假定坝体水平截面上的正应力按直线分布，不考虑廊道等对坝体应力的影响。在一般情况下，坝体的最大和最小应力都出现在坝面，所以应该校核坝体边缘应力是否满足强度要求。用材料力学分析坝体应力时，重力坝设计规范规定的强度指标。1、坝基面的y应符合下列要求（1）运用期：在各种荷载组合下（地震荷载除外），坝基面的最大铅直正应力应小于坝基容许应力（计算时应计入扬压力）。最小铅直正应力应大于零（计算时应计入扬压力）。（2）施工期：下游坝面允许有不大于0.1MPa的拉应力。2、坝体应力要求（1）运用期。坝体上游面的最小主应力要考虑两种控制标准：在作用力中计入扬压力时，要求0，即为压应力；当作用力中不计入扬压力时，要求0.25h。坝体下游面的最大主压应力，不得大于混凝土的容许压应力。（2）施工期。坝体主压应力不得大于混凝土的容许压应力，在坝的下游面可以有不大于0.2MPa的主拉应力。本设计分设计情况和校核情况两种情况分别分析水平截面上的正应力。因为假定按直线分布，所以按偏心受压公式计算上、下游的边缘应力。设计工况下：yu=Wi/T+6*Mi/T2=68562.85/66.5+6*(-316363.24)/(66.5*66.5)=601.76KPayu=Wi/T6*Mi/T2=68562.85/66.56*(-316363.24)/(66.5*66.5)=1460.24KPa校核工况下yu=Wi/T+6*Mi/T2=68633.2/66.5+6*(-292878.9)/(66.5*66.5)=634.62 KPayu=Wi/T6*Mi/T2=68633.2/66.56*(-292878.9)/(66.5*66.5)=1429.92KPa各项均满足要求。4 坝体细部构造4.1 坝顶构造对于非溢流坝，坝顶上游侧应设置防浪墙，宜采用与坝体连成整体的钢筋混凝土结构，墙身应有足够的厚度以抵挡波浪及漂浮物冲击，墙高为1.01.2m，在坝体的横缝处应留伸缩缝，并设置止水。下游侧应设置栏杆、灯柱，以保护行人和行车安全。坝顶路面应有适当的横向坡度，并设置相应的排水设施，以便排除路面雨水。路面排水应与坝体内排水连通或直接排入把体内6。当设置人行道时，宜高出坝顶路面2030cm。对于溢流重力坝，溢流坝的上部构造，应根据运行要求布置。有交通要求时，应按公路等级设置交通桥;无交通要求时，需设置人行道。对于大中型工程溢流坝，坝顶常设置闸门、闸敦、工作桥、启闭机等。 本工程有双线交通要求，故取路面宽9m，两旁设人行道各1人m，人行道上设栏杆，路面呈弧形，以将路面积水排向两侧，以排水管排向上游水库。图4.1 非溢流坝坝顶结构布置图4.2 廊道系统重力坝内有纵向(沿坝轴线)和横向(垂至于坝轴线)廊道，纵向廊道按高程分层设置，一般沿坝高每隔1530m设置一层，其断面形状为城门洞形。当有多层廊道时，应在两岸将各层互相连通。若廊道较长，沿坝长每隔200300m，应在上下层廊道之间设置交通通道。对高坝应设置12座电梯及便梯，对中坝和中型工程的高坝，视需要设置电梯或便梯。本工程坝内廊道包括基础灌浆廊道和坝体排水检查廊道，其设计按规范要求确定。因坝体存在空腔，故 重力坝的廊道与各坝段空腔相通，在空腔内设置1.5m宽的悬臂检查平台，形成环行通道。跨横缝的横向廊道可用三角形尖顶和平底断面7。图4.2 坝内廊道系统图4.3 坝体分缝为了防止坝体因温度变化和地基不均匀沉陷而产生裂缝，满足施工(混凝土的浇筑能力和施工期的温控)的需要，坝体需要分缝。常见的缝有：横缝、纵缝、水平施工缝。横缝。垂至于坝轴线，将坝体分成若干各坝段。间距(一般是相等的)为1220m，缝宽12cm。横缝一般为永久性缝，缝面为水平面，缝内设置止水。纵缝。一般为竖缝形式，缝面应设置键槽，并埋设灌浆系统，并在蓄水前进行灌浆。纵缝与坝面应垂直相交，避免浇筑块有尖角。间距为1530m，深孔坝段、寒冷地区，宜选用较小的间距。水平施工缝。坝体上下层浇筑块之间的结合面称水平施工缝。一般浇筑块厚1.54m，靠近基岩面层厚度为1.52m，同一坝相邻浇筑块水平施工缝的高程应错开。 4.4 坝体止水止水与坝的级别和高度有关。高坝：止水采用两道止水片，止水片间设沥青井，两道止水片均为紫铜片，厚度为1.01.6mm。中低坝的止水可适当简化，中坝第一道止水片为紫铜片，第二道止水片可采用塑料或橡胶止水片.横缝止水必须与坝基岩石妥善连接，止水片一般埋入基岩内的深度为3050cm，沥青井也埋入基岩内.对于本枢纽，为满足混凝土的浇筑能力和温度控制的需要，沿坝轴线方向每隔20m设一横缝，厂房坝段考虑机组间距取18m，上下游方向因坝段宽度较大，设两道垂直纵缝，遇钢管处，纵缝与钢管轴线垂直。图4.4 坝体浇筑示意图4.5 坝体排水为了减小坝体的渗透压力，在靠近坝的上游防渗层后面，沿坝轴线方向，布置一排竖向排水管。其中心线距离上游坝面(1/101/12)倍坝前水深，一般为25m。排水管间距23m，采用无砂混凝土预制管，管径不小于110mm，一般取150250mm。排水管的上部延伸至最高水位以上，下部直通廊道，竖直布置，不宜有弯头8。坝基排水目的：通过排除渗水降低坝基底面的渗透压力。坝基排水范围：基础排水一般设一排主排水孔。对于地址条件良好的基础应充分利用排水作用，除设主排水孔外，高坝可设置辅助排水孔23排，中坝可设置辅助排水孔12排。排水孔的位置及方向：防渗帷幕下游设置主排水孔，辅助排水孔可设置在基础纵向排水廊道内。在坝基面上，主排水孔与帷幕灌浆孔的距离不宜小于2m。主排水方向一般向下游倾斜，与帷幕的夹角为。对于本工程，为减小坝体内的渗透压力，在距上游面5m设一排坝体排水管，与上游面平行布置，排水管与各层廊道内的排水沟相连，渗水经排水管流至排水沟，再由排水沟流至集水井排走。排水管间距3m，多孔混凝土管内径为15cm。由于的存在，不设置坝基排水廊道9。5 地基处理天然地基常存在着不同程度的缺陷，必须经过处理才可作为坝基础。常用的处理方法有：开挖与清理、加固处理、坝基帷幕灌浆、基础排水等方法。5.1 坝基的开挖与清理高坝需修建在新鲜岩面上，故将覆盖层全部开挖，左岸覆盖层厚度较薄，130m高程以下几乎无覆盖层，130m高层以上逐渐加厚。坝基开挖量主要集中在右岸，45m高程以上覆盖层厚约10m左右，故全部挖除。为提高坝体的测向稳定性，沿岸坡开挖成台阶状10。5.2 坝基的帷幕灌浆帷幕灌浆的目的：降低坝底的渗透压力，减少绕坝渗透，防止坝基内产生渗透破坏，使幕后的坝基面渗透压力降至允许值以内。帷幕灌浆的范围：河床及两岸。灌浆的材料：一般采用水泥浆，必要时也可采用化学浆。位置：应在靠近上游坝面的坝轴线附近，自河床向两岸延伸。钻孔和灌浆常在基础廊道内，靠近两岸可在坝顶或平洞内进行。帷幕灌浆钻孔的方向：原则上应尽量穿过最多的裂隙和岩层层面。一般向上游倾斜的角度为。本工程为减小渗透压力对坝体稳定的影响，减小扬压力，在灌浆廊道设一排帷幕灌浆孔，利用高压灌浆填塞岩内的裂缝和空隙等污水通道，帷幕深度打入相对不透水层12m。5.3 坝基排水为进一步降低坝底面的扬压力，应在防渗帷幕后设置排水孔幕。排水孔幕距防渗帷幕下游面约0.51.0倍帷幕孔距，在坝基面上相距不宜小于2m。排水孔幕一般向下游倾斜，与帷幕成10°15°交角。主排水孔孔距23m（在砼坝体内预埋钢管），孔经为1520cm，高、中坝孔深不宜小于10m，同时设辅助排水孔幕23排，布置在坝基面纵向排水廊道内，孔距约35m，孔深约612m。5.4 坝基的固结灌浆为了提高基岩的整体性和基岩的承载能力，减少不均匀沉陷，提高地基表层防渗性能，需要对坝基进行加固处理11。 固结灌浆孔时一种用低压浅层灌水泥浆的方法来加固地基，适用于裂隙发育又无其他缺陷时。 固结灌浆孔一般布置在坝踵、坝址附近，以及节理裂隙发育和破碎带的范围内。灌浆孔布置呈梅花形或方格形12。本工程采用浅孔低压灌注法灌入水泥浆，以提高基岩的弹性模量、抗渗性和强度等。在坝踵坝址附近关注孔相对较密，呈梅花形布置，其他部位树疏一些。孔距排距由灌浆试验确定，一般为36m。结论本文对混凝土重力坝设计的内容进行了系统的阐述，通过对坝型、坝址的分析对比，选择的混凝土重力坝这种坝型，并介绍了主坝体的设计，对非溢流坝段进行剖面设计、分析了坝体的细部构造以及地基的处理，目前采用了一些经验因素与假设。在今后工作中进行更合理的坝型尺寸拟定仍将使重要的值得研究和探讨的课题。同时做好稳定性分析计算进行合理的坝体结构布置，深入做好地基处理等都是坝工建设中的重要内容。参考文献1中国电力企业联合会标准化部.电力工业标准汇编·水电卷·水工（上册）.北京：水利电力出版社，19942中华人民共和国水利电力部.水工钢筋混凝土结构设计规范 （SDJ1078）.北京：水利电力出版社，19833武汉水利电力学院水利教研室编.水利计算手册.北京：水利出版社，19804汝乃华.重力坝.北京：水利电力出版社，19835水利电力部.水工建筑物抗震设计规范（SDJ1078）.北京：水利电力出版社，19796水利电力部.水利水电枢纽工程等级划分设计标准（SDJ1278）.北京：水利电力出版社，19817华东水利学院.水工设计手册（第五册）混凝土坝.北京：水利电力出版社，19878潘家铮.重力坝的设计和计算.北京：中国工业出版社，19659祁庆和.水工建筑物.（第2版）.北京：水利电力出版社，198610 华东水利学院.水工设计手册（第六册）泄水与过坝建筑物.北京：水利电力出版社，198711水力学.上册.吴持恭主编.北京：高等教育出版社，2003.1112水工建筑物.上册.马文英，刘建中，李显军编著.郑州：黄河水利出版社，2003