水工建筑物课程设计书.doc

'水工建筑物课程设计书 设计说明书1基本资料及设计数据1.1基本资料1.1.1概况驿前河是抚河，源区支流，源出赣闽边界武夷山脉西麓的广昌驿前镇梨木庄，流域面积474平方公里（赤水以上），赤水以下至南城段为抚河中上游段，称为旴江，南城以下为抚河中下游主流，杨溪水库坝址位于驿前河杨溪附近，坝址以上流域面积为138平方公里，主河道长27.8公里，平均比降0.0082。1.1.2枢纽任务枢纽主要任务以灌溉发电为主，并结合防洪，航运，养鱼及供水等任务进行开发。1.1.3地形，地质概况1）地形情况：库区内地形三面环山，地势西南高，北部低，其中以西南部河流发源地灵花仙山山峰最高达991米（黄河标高，后同）库区河流大致为自西南向东再转向北，流域面积范围在东经116º15′至116º22′，北纬26º31′至26º36′之间。2）区域地质情况：广昌县杨溪电站在大地构造上处武夷山地背斜的西北翼，属于我国东部地区新华厦构造体系，构造线大致呈北东方向，发育走向北北东的褶皱系和断裂带。根据江西——福建等震线图，本区的地震烈度为六度。区内出露的岩性主要有前震旦系的变粒岩和加里东期的混合花岗岩及零星的第四纪覆盖物。3）库区工程地质条件：库区出露地层为前震旦系的变粒岩和加里东期的混合花岗岩，此外零星分布的厚度很小的冲击沙，卵，石层及坡亚粘沙土层。库区仅见驿前大断层通过，但远离坝区，此断层为压扭性断裂，破碎带挤压紧密，且被第四纪坡残土层覆盖，因此不成为库区渗漏通道。此外，库区主要有变粒岩和混花岗岩组成，岩石渗透性小，四周山体雄厚，又无大的临谷，故库区无渗漏之虑。库区尚未发现大的滑坡，坍塌，大的崩塌堆集等不良的物理地质现象，山坡是稳定的。建坝不后不致产生大的边岸再造问题。库区植被发育，水土保持良好，固体径流来源不丰富，因此，库区淤积问题不致严重。此外，库区除了下陌村及部分田外，尚无有价值的矿产资源和文物古籍被淹没，故淹没损失小。1.1.4水文，气象概况1）降水量：每年平均降水量1720毫米，实测最大年降水量2336毫米（1957年），年最小降水量1140.2毫米（1971年），降水量年分配不均匀，主要集中在3——6月，约占全年降水量的62%。2）气温：每年平均气温为18度,实测极端最高温度40度（1983年8月），极端最低气温-9.8度（1955年1月），月平均最高气温30度（1983年7月），月平均最低气温2.3度（1977年1月）。3）蒸发：多年平均蒸发量1504.9毫米，月最大蒸发量309.7毫米（1956年7月），月最小蒸发量22.4毫米（1957年2月）。4）湿度：多年平均相对湿度80%，月最小相对湿度8%。5）风速及风向：多年平均风速1.8米/秒，多年最大风速20米/秒，相应风向为南风。6）日照：多年平均时数为1828.5小时，无霜期多年平均为273天。 1.2设计数据1）杨溪水库的设计洪水位为236.26米，校核洪水位为237.17米，下游水位高分别为189.69、190.6米。2）风速及吹程：由基本资料可知，多年平均最大风速为1.8米/秒，洪水期的多年平均最大风速为20米/秒，吹程为1.2KM。3）坝顶高程的确定：设计水位和校核水位均进行计算，取其较大者，作为最后的坝顶高程。4）基础开挖：根据基本资料中河谷的地质情况确定开挖高程为182.4米。5）混凝土的弹性模量Ec=1.0×106T/m26）基岩的弹性模量EF=1.0×106T/m27）淤沙浮容重Rs=0.8T/m38）淤沙内摩擦角14度9）该种重力坝的洪峰流量比较大，校核洪水最大下泄流量1100m³/s，设计洪水下泄流量690m³/s10）校核洪水位（0.2%）黄海237.17米11）设计洪水位（2%）236.26米12）正常蓄水位236.0米13）死水位220.00米14）总库容2840万米15）电站总装机容量Ng2500*2千瓦16）水电站最大引用流量11.02秒/立方米17）淤沙高程203米18）坝址下游校核水位190.6米19）坝址下游设计水位189.69米2重力坝设计2.1剖面设计2.1.1坝顶宽度&坝底宽度坝顶宽度一般取坝高的8%～10%，且不小于2m。当在坝顶布置移动式启闭机时，坝顶宽度要满足安装门机轨道的要求。坝底宽度约为坝高的0.7～0.9倍。2.1.2坝顶高程（分别按照设计情况和校核情况计算）坝顶高程应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程，应高于波浪顶高程。防浪墙顶至设计洪水位或校核洪水位的高差，按下式计算：式中：为波浪高度，m；为波浪中心线高于静水位的高度，m；为安全加高，按下表选用。运用情况坝的级别123设计情况（基本情况）0.70.50.4校核情况（特殊情况）0.50.40.3 ，在正常蓄水位和设计洪水位时，库面风速宜采用相应洪水期多年平均最大风速的1.5-2.0倍；D为风作用于水域的长度，称为吹程，为自坝前到对岸的距离。在校核洪水位时，宜采用相应洪水期多年平均最大风速。坝顶高程H（选用其中的较大值）：设计情况：H设=设计洪水位+校核情况：H校=校核洪水位+防浪墙高度设置为1.2米。2.1.3坝底高程坝底高程=开挖高程坝高=坝顶高程-坝底高程2.1.4坝坡系数的确定根据工程经验，上游坝坡系数常采用n=0～0.2；下游坝坡系数常采用m=0.6～0.8；在此坝的设计中，采用上游坝坡系数n=1:0.18；经过m取各值的比较计算，采用下游坝坡系数m=1:0.75。2.2稳定设计2.2.1沿坝基面的抗滑稳定分析（1）抗滑稳定安全系数公式，计算公式如下：式中：为接触面以上的总铅直力；为接触面以上的总水平力；为作用在接触面上的扬压力；为接触面间的摩擦系数。坝基面抗滑稳定安全系数荷载组合坝的级别123基本组合1.101.051.05特殊组合（1）1.051.001.00（2）1.001.001.00（2）抗剪断公式，计算公式如下：式中：为接触面面积，为抗剪断摩擦系数，为抗剪断凝聚力。坝基岩体力学参数岩体分类混凝土与坝基接触面岩体变形模量(GPa)(MPa)(MPa)Ⅰ1.50～1.301.50～1.300.85～0.751.60～1.402.50～2.0040.0～20.0Ⅱ1.30～1.101.30～1.100.75～0.651.40～1.202.00～1.5020.0～10.0Ⅲ1.10～0.901.10～0.700.65～0.551.20～0.801.50～0.7010.0～5.0Ⅳ0.90～0.700.70～0.300.55～0.400.80～0.550.70～0.305.0～2.0Ⅴ0.70～0.400.30～0.05－0.55～0.400.30～0.052.0～0.2 2.2.2深层抗滑稳定分析因本设计坝基岩性良好，故不进行深层抗滑稳定分析。2.2.3岸坡坝段的抗滑稳定分析计算公式如下：式中：为自重W分解为对滑动面的法向分力；T为自重W分解为对滑动面的切向分力；S为切向分力和水压力的合力。2.3应力分析因为假定按直线分布，所以可按偏心受压公式计算上、下游边缘应力和，计算公式如下：式中：为作用于计算截面以上全部荷载的铅直分力的总和，KN；为作用于计算截面以上全部荷载对截面垂直水流流向形心轴的力矩总和，KN·m；B为计算截面的长度，m。2.4构造设计2.4.1横缝为了减少温度应力，适应地基不均匀变形和满足施工要求，沿坝轴线方向设置横缝。横缝间距一般为15～20m。缝宽2cm，内有止水。坝体设有两道止水片和一道防渗沥青井。止水片采用1.0mm厚的紫铜片，第一道止水片距上游坝面1.0m。两道止水片间距为1m，中间设有直径为20cm的沥青井，止水片的下部深入基岩30cm，并与混凝土紧密嵌固，上部伸到坝顶。2.4.2纵缝为了适应混凝土的浇筑能力和减小施工期的温度压力，在平行坝轴线方向设铅直纵缝。纵缝间距一般为15～30m。2.4.3坝体排水为减小渗水对坝体的不利影响，在靠近坝体上游面需要设置排水管幕。排水管幕至上游面的距离，一般要求不小于坝前水深的1/10～1/12，且不小于2m。排水管间距2～3m,内径15～25cm。2.4.4廊道系统为了满足灌浆、排水、观测、检查和交通等的要求，需求在坝体内设置各种不同用途的廊道，这些廊道互相连通，构成廊道系统。其中包括：坝基灌浆廊道、检查和坝体排水廊道。2.4.4.1坝基灌浆廊道廊道为城门洞形，宽度和高度应能满足灌浆作业的要求，一般宽为2.5～3m,高为3～4m，底面距基岩面不宜小于1.5倍廊道宽度。廊道随坝基面由河床向两岸逐渐升高，坡度不宜陡于40°～45°。2.4.4.2检查和坝体排水廊道 在靠近坝体上游面沿高度每隔15～30m设置检查和排水廊道，断面形式采用城门洞形，最小宽度1.2m，最小高度2.2m，至上游面的距离应不小于0.05～0.07倍水头，且不小于3m，上游侧设排水沟。2.4.5坝顶坝顶上游设置防浪墙，与坝体连成整体，其结构为钢筋混凝土结构。防浪墙在坝体横缝处留有伸缩缝，缝内设止水。墙高为1.2m，厚度为30cm，以满足运用安全的要求。坝顶采用混凝土路面，向两侧倾斜，坡度为2%，两边设有排水管，汇集路面的雨水，并排入水库中。坝顶公路两侧设有宽1m的人行道，并高出坝顶路面20cm，坝顶总宽度为5m，下游侧设置栏杆及路灯。2.5地基处理2.5.1坝基的开挖与清理DL5108—1999《混凝土重力坝设计规范》要求：混凝土重力坝的建基面应根据岩体物理性质，大坝稳定性，坝基应力，地基变形和稳定性，上部结构对地基要求，地基加固处理效果及施工工艺、工期和费用等经济技术条件比较确定。原则上应在考虑地基加固处理后，在满足坝的强度和稳定性的前提下减少开挖量。坝高超过100m时，可建在新鲜、微风化的或弱风化下部基岩上；坝高在50～100m时，可建在微风化致弱风化上部基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化中部至上部基岩上；两岸岸坡较高部位的坝段，其利用基岩的标准可适当放宽。2.5.2坝基的固结灌浆固结灌浆也一般布置在应力较大的坝踵和坝址附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。灌浆也呈梅花状或方格状布置，孔距、排距和孔深取决于坝高和基岩的构造情况。孔距和排距一般从10～20m开始，采用内插逐步加密的方法，最终约为3～4m。孔深5～8m，必要时还可适当加深，帷幕上游区的孔深一般为8～15m。2.5.3帷幕灌浆DL5108—1999《混凝土重力坝设计规范》规定：岩体相对隔水层的透水率q根据不同坝高可采用下列标准：坝高100m以上，q=1～3Lu[1Lu=0.01L/(min·m)]；坝高在100～50m之间，q=3～5Lu；坝高在50m以下，q=5Lu。2.5.4坝基排水排水孔幕与防渗帷幕下游面的距离，在坝基面处不宜小于2m。排水孔幕一般略向下游倾斜，与帷幕成10°～15°交角。排水孔孔距为2～3m，孔径约为150～200mm，不宜过小，以防堵塞。孔深一般为帷幕深度的0.4～0.6倍，高、中坝的排水孔深不宜小于10m。2.6溢流重力坝和泄水孔的孔口设计2.6.1泄水方式选用表面溢流式，表面溢流孔泄流能力大，宣泄同样的流量，表面溢流孔造价远小于深水泄水孔。2.6.2孔口设计溢流坝的孔口设计涉及很多因素，如洪水设计标准、下游防洪要求、库水位壅高有无限制、是否利用洪水预报、泄水方式以及枢纽所在地段的地形、地质条件等。2.6.2.1洪水标准 洪水标准包括洪峰流量和洪水总量，是确定孔口尺寸、进行水库调洪演算的重要依据，可根据SL252-2000《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》的标定，参照下表选用。山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]项目水工建筑物级别12345设计1000～500500～100100～5050～3030～20校核5000～20002000～10001000～500500～200200～100由水文计算可知：校核洪水最大下泄流量1100m3/s，设计洪水下泄流量690m3/s。2.6.2.2孔口型式选用开敞溢流式。这种型式的溢流孔除宣泄洪水外，还能用于排除冰凌和其他飘浮物。须设闸门，其闸门顶略高于正常蓄水位，堰顶高程较低，可以调节水库水位和下泄流量，减少上游淹没损失和非溢流坝的工作量，且当遭到意外洪水时可有较大的超泄能力。2.6.2.3孔口尺寸（1）单宽流量的确定通过调洪演算，可得出枢纽的总下泄流量，通过溢流孔口的下泄流量应为式中为经过电站和泄水孔等下泄的流量；为系数，正常取用时取0.75～0.9，校核运用时取1.0。设为溢流段净宽（不包括闸墩的厚度），则通过溢流孔口的单宽流量为对一般软弱岩石或裂隙发育岩石，左右；对较好的岩石，；对坚硬或完整岩石，。（2）孔口尺寸有闸门的溢流坝，需用闸墩将溢流段分隔为若干个等宽的孔口。若孔口宽度为，则孔口数,一般选用略大于计算值的整数。令闸墩厚度为，则溢流前沿总长应为再利用下式求堰顶水头：式中：为闸墩侧收缩系数，与墩头型式有关；为流量系数，与堰顶型式有关；为重力加速度，。设计洪水位减去即为堰顶高程。2.6.2.4闸门和启闭机工作闸门选用平面闸门，优点：结构简单，闸墩受力条件好，各孔口可共用一个活动式启门机。启闭机选用活动式启闭机，可以兼用于启吊工作闸门和检修闸门。2.6.2.5闸墩和工作桥闸墩形状上游端采用半圆形，下游端采用方形。工作闸门槽深，宽，门槽处的厚度不得小于。2.6.3溢流面体形设计溢流面由顶部曲线段、中间直线段和反弧段三部分组成。设计要求：① 有较高的流量系数，泄流能力大；②水流平顺，不产生不利的负压和空蚀破坏；③体形简单、造价低、便于施工等。2.6.3.1顶部曲线段选用WES型溢流堰顶部曲线，因为其流量系数较大且剖面较瘦，工程量较省，坝面曲线用方程控制。上游段曲线方程：下游段曲线方程：2.6.3.2反弧段根据DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》规定：对于挑流消能，，为校核洪水闸门全开时反弧段最低点处的水深。也可采用经验公式：2.6.3.3中间直线段中间直线段与坝顶曲线和下部反弧段相切，坡度与非溢流坝段的下游坡相同。2.6.3.4剖面设计溢流重力坝剖面与其邻近的非溢流重力坝的基本剖面相适应。上游坝面设计成铅直的，并与非溢流重力坝的上游坝面相一致。2.6.4消能防冲设计由溢流坝下泄的水流具有巨大的能量，必须妥善进行处理，否则势必导致下游河床被严重冲刷，甚至造成岸坡坍塌和大坝失事。所以必须合理选择和设计消能措施，对枢纽布置、大坝安全及工程量都有重要意义。本设计选用挑流消能，能通过鼻坎可以有效地控制射流落入下游河床的位置、范围和流量分布，对尾水变幅适应性强，结构简单，施工、维修方便，工程量小。鼻坎挑射角度一般采用。鼻坎反弧半径一般采用，为鼻坎上水深。鼻坎坎顶应高出下游水位，一般1～2m为宜。水舌挑射距离按水舌外缘计算，其估算公式为：式中：为水舌挑距，m；为重力加速度，；为坎顶水面流速，，约为鼻坎处平均流速的1.1倍；为挑射角度；为坎顶平均水深在铅直向的投影，；为坎顶至河床面的高差，m。冲刷坑深度，工程上常按下式进行估算：式中：为水垫厚度，自水面至坑底的距离，m；为单宽流量；为上、下游水位差，m；为冲坑系数，对坚硬完整的基岩，坚硬但完整性较差的基岩，软弱破碎、裂隙发育的基岩。 细部构造设计1坝顶构造坝顶路面应具有2～3％的横向坡度，并设置砼排水沟(30×30cm)以排出坝顶雨水，坝顶上游的防浪墙（宽0.5m，高1.2m）要承受波浪和漂浮物的作用，因此墙身应有足够的刚度、强度和稳定性，宜采用与坝体连成整体的钢筋砼结构，而下游侧则可设防护栏，为满足运用要求和交通要求，在坝顶上布置照明设施，即在上游侧每隔25m设一对照明灯，一只朝向坝顶路面方向，一只朝向水库方向。根据大坝正常运行需要，在坝顶还要设置通向坝体内部各层廊道、电站的电梯井，便于观测和维修人员快速进出。2分缝止水2.1坝体分缝1、横缝：减小温度应力，适应地基不均匀变形和满足施工要求；2、纵缝：适应砼的浇筑能力和减小施工期的温度应力，在平行坝轴线方向设置。一般情况下横缝为永久缝，也有临时缝，垂直坝轴线，用于将坝体分成为若干独立的坝段；纵缝为临时缝，可分为铅直纵缝、斜缝和错缝三种，纵缝缝面应设水平向键槽，键槽呈斜三角形，槽面大致沿主应力方向，在缝面上布置灌浆系统进行接缝灌浆，为了灌浆时不使浆液从峰内流出，必须在缝的四周设止浆片。3、水平施工缝：是上、下层浇筑块之间的接合面。浇筑块厚度一般为1.5～4.0m；在靠近基岩面附近用0.75～1.0m的薄层浇筑，以利于散热，减少温升，防止开裂。2.2、止水设计横缝内需设止水，止水材料有金属片、橡胶、塑料及沥青等，对于高坝应采用两道止水片，中间设沥青井，金属片止水一般采用1.0～1.6mm后的紫铜片，第一道止水治上游面的距离应有利于改善坝体头部应力，一般为0.5～2.0m（本设计采用1.0m），每侧埋入砼的长度约为20～25cm（本设计采用25cm），在止水片的安装时要注意保证施工质量，沥青井为方形或圆形（本设计采用方形），其一侧可用预制砼块，预制块长1.0～1.5m，厚5～10cm（本设计采用1m×10cm），沥青井尺寸大致为15cm～15cm至25cm～25cm（本设计采用20cm×20cm），井内灌注的填料由二号或三号是由沥青，水泥和石棉粒组成，井内设加热设备（通常采用电加热的方法），将钢筋埋入井中，并以绝缘体固定，从底部一直通到坝顶，在井底设置沥青排出管，以便排除老化的沥青，重填新料，管径可为15～20cm。止水片及沥青井需伸入岩基一定深度，约30～50cm，井内填满沥青砂，止水片必须延伸到最高水位以上，沥青井需延伸到坝顶。图5-1止水设计 1—第一道止水铜片；2—沥青井；3—第二道止水铜片；4—预制块；5—横缝6—沥青油毡；7—加热电极3混凝土标号分区砼重力坝坝体各部分的工作条件及受力条件不同,对砼材料性能指标的要求也不同,为了满足坝体各部分的不同要求,节省水泥用量及工程费用,把安全与经济统一起来，通常将坝体砼按不同工作条件进行分区,选用不同的强度等级和性能指标,一般分为6个区,见下图（5-2）。图5-2坝体混凝土分区示意图坝体混凝土分区表强度抗渗抗冻抗冲刷抗侵蚀低热IC15W2F100IIC15W6F200IIIC20W8F50IVC20W6F50DWVC15W2F50DWVIC30W2F300Ⅰ区—上、下游水位以上坝体表层砼，其特点是受大气影响；Ⅱ区—上、下游水位变化区坝体表层砼，既受水位的作用也受大气影响；Ⅲ区—上、下游最低水位以下坝体表层砼；Ⅳ区—坝体基础砼；Ⅴ区—把体内部砼；Ⅵ区—抗冲刷部分的砼。4坝体排水坝体排水是为了减小渗水对坝体的不利影响，在靠近坝体上游面需要设置排水管幕，排水管应通至纵向排水管道，其上部应通至上层廊道或坝顶（溢流面以下），以便于检修管距可采用采用3m，排水管幕距上游坝面的距离，一段要求不小于坝前水深的1/10～1/12，且不少于2m，（1/10～1/12）（51.46～52.37）=（4.29～5.23）m。故根据规定排水管设置在距上游面5m处，以使渗透坡降控制在允许范围内。排水管采用预制多孔混凝土管，内径可为15cm～25cm（取20cm），随着坝体混凝土的浇筑而加高。渗入排水管的水可汇集到下层纵向廊道，沿积水沟或集水管经横向廊道的排水沟汇入集水井，再用水泵或自流排水排向下游，排水沟断面常用30cm×30cm，低坡3%，排水管施工时必须防止被混凝土的杂物等堵塞。排水管与廊道的连通采用直通式，如图5-3所示。 5廊道系统为了满足施工运用要求，如灌浆，排水，观测，检查和交通的需要，在坝体内设置各种廊道，这些廊道互相连通，构成廊道系统。5.5.1坝基灌浆廊道帷幕灌浆需要在坝体浇灌到一定高度后进行，以便利用混凝土压重提高灌浆压力，保证灌浆质量。本次设计基础灌浆廊道断面取3.0×3.5m，形状采用城门洞型。廊道的上游壁离上游侧面的距离应满足防渗要求，在坝踵附近距上游坝面0.05～0.1倍作用水头、且不小于4～5m处设置，本次设计取5m，为满足压力灌浆，基础灌浆廊道距基岩面不宜小于1.5倍廊道宽度，取5m。灌浆廊道兼有排水作用，并在其上游侧设排水沟，下游侧设坝基排水孔幕，在靠近廊道最低处设置集水井，汇集从坝基和坝体的渗水，然后经由水泵抽水排至下游坝外。5.5.2检查及坝体排水廊道为了检查巡视和排除渗水，常在靠近坝体上游面适当高度方向每隔15～30m设置检查和排水廊道，断面形式多采用城门洞形，最小宽度为1.2m，最小高度为2.2m，距上游面的距离应不少于0.05～0.07倍水头，且不小于3m,该重力坝选取7m，上游测设排水沟。各层廊道在左右两岸应各有一个出口，并用铅直的井使各层廊道连通。排水廊道断面尺寸统一拟定为2m×2.5m，城门洞形。 地基处理设计天然地基，由于经受长期的地质作用，一般都有风化、节理、裂隙等缺陷，有时还有断层、破碎带和软弱夹层，所有这些都需要采取适当的处理措施，地基处理的主要任务是：（1）防渗；（2）提高基岩的强度和整体性。1清基开挖1.1开挖原则地基开挖与清理的目的是使坝体坐落在稳定、坚固的地基上。开挖深度应根据坝基应力、岩石强度及完整性，结合上部结构对地基的要求和地基加固处理的效果、工期和费用等研究确定，原则上应考虑技术加固处理后，在满足坝的强度和稳定的基础上，减少开挖。坝高超过100m时，可建在新鲜、微风化或弱风化下部的基岩上。1.2开挖设计靠近坝基面的缓倾角软弱夹层应尽可能清除。顺河流流向的基岩面尽可能略向上倾斜，以增强坝体的抗滑稳定性，基岩面应避免有高低悬殊的突变，以避免造成坝体内应力集中。在坝踵和坝址处可开挖齿坎以利稳定。采用爆破开挖时应避免放大炮，以避免造成新的裂隙或是原有裂隙张开。基岩开挖到最后0.5～1.0m，应采用受风钻钻孔，小药量爆破；遇有宜风化的页岩、粘土岩等，应留0.2～0.3m的保护岩层，待到浇筑混凝土前再挖除。对岸坡坝段，在平行坝轴线方向宜开挖成台阶状，但须避免尖角。1.3坝基清理基岩开挖后，在浇灌混凝土前，需要进行彻底的清理和冲洗，包括：清除松动的岩块，打掉突出的尖角。基坑中原有的勘探钻孔、井、洞等均应回填封堵2坝基加固固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝踵和坝趾附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。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、坝址附近灌注孔相对较密，呈梅花形布置，其他部位疏一些。孔距排距由灌浆试验确定，一般从10～20m开始，采用内插逐步加密的方法，最终约为3～4m，本设计取4m。孔深5～8m，必要时还可适当加深，帷幕上游区的孔深一般为8～15m。钻孔方向垂直于基岩面。当存在裂隙时，为了提高灌浆效果，钻孔方向尽可能正交于主要裂隙面，但倾角不能太大。图6-1骨戒灌浆孔的布置 3防渗排水3.1帷幕灌浆1、帷幕灌浆目的帷幕灌浆的目的是：降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗流量。灌浆材料最常用的是水泥浆，有时也采用化学灌浆，化学灌浆的优点是：可灌性好，抗渗性强，但较昂贵，且污染地下水质，使用时需慎重，本次设计从经济合理以及环保角度考虑，选用水泥浆作为灌浆材料。2、帷幕灌浆范围防渗帷幕布置于靠近上游面坝轴线附近，自河床向两岸延伸，钻孔和灌浆常在坝体内特设的廊道内进行，靠近岸坡处.帷幕深入两岸的部分，原则上也应达到上述标准，并与河床部位的帷幕保持连续，形成连续的不透水的防渗墙。当相对隔水层距地面不远时，帷幕应深入岸坡与该层相衔接。当相对隔水层埋藏较深时，可深到原地下水位线与最高枯水位的交点B处，如图6-2，在BC′以上设置排水，以降低水库蓄水后库岸的地下水位。图6-2防渗帷幕沿坝轴线的布置1—灌浆廊道；2—山坡钻进；3—坝顶钻进；4—灌浆平洞；5—排水孔；6—最高库水位；7—原河水位；8—防渗帷幕底线；9—原地下水位线；10—蓄水后地下水位线3、帷幕灌浆设计防渗帷幕的厚度应当满足抗渗稳定要求，即帷幕的渗透坡降不能超过规定的容许值，见表6-1。表6-1防渗帷幕的容许渗透坡降帷幕区的透水率q（Lu）帷幕区的渗透系数k（cm/s）容许渗透坡降J<510<315<120 灌浆所能到的帷幕厚度l与灌浆孔排数有关，如图所示，当由n排灌浆孔时，此处，为灌浆孔排距，一般；c为孔距；为单排灌浆时的帷幕厚度，。帷幕灌浆孔的排数，在一般情况下，高坝可设两排，中、低坝设一排，对地质条件差的地段还可适当增加。当帷幕由n排灌浆孔组成时，一般仅其中一排孔钻灌至设计深度，区域各排的孔深可取设计深度的1/2～1/3。孔距一般为1.5～4.0m，排距宜比孔距略小。本次设计属中坝，所以帷幕设一排，孔距取3.0m。钻孔方向可以是铅直的，也可有一定的倾斜度，依工程地质情况而定，帷幕灌浆必须在浇灌一定后的坝体混凝土后施工。灌浆压力一般应通过实验确定，通常在帷幕表层段不宜小于1～1.5倍坝前静水头，在孔底段不宜小于2～3倍坝前静水头，但应以不破坏岩体为原则。3.2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。根据规定要求，排水孔幕与防渗帷幕下游面的距离，在坝基面处不小于2m。坝基的排水孔幕一般略向下游倾斜，与灌浆帷幕成10°～15°交角，此处取15°；排水孔距为2～3m，此处取3m；孔径约为150～200mm，不宜过小，以防堵塞，此处取200m；孔深一般为帷幕深度的0.4～0.6倍，高、中坝的排水孔不宜小于10m，此处取10m，沿坝轴线方向设置一排。4软弱带处理4.1断层破碎带的危害断层破碎带的强度低，压缩变形大，易于使坝基产生不均匀沉降，引起不利的应力分布，还会使坝至坝体开裂。如果破碎带与水库相同，还会使坝底的渗透压力加大，甚至产生机械或化学管涌，危及大坝安全。4.2断层破碎带处理措施对倾角较陡的走向近于顺河流流向的破碎带，可采用开挖回填混凝土的措施，做成混凝土塞，其高度可取断层厚度的1～1.5倍，且不小于1.0m，见图。如破碎带延伸至坝体上、下游边界线以外，则混凝土塞也应向外延伸，延伸长度取为1.5～2.0倍混凝土塞的高度。在选择坝址时，应尽量避开走向近于垂直河流流向的陡倾角断层破碎带，因为它将导致坝基渗透压力或坝体位移增大。如难以避开，也可用混凝土塞，但其开挖深度要比近于顺河流流向的大，约为1/10～1/4坝底宽度，如下图6-3。图6-3陡倾角断层破碎带的处理 1—坝段；2—伸缩缝；3—断层破碎带；4—混凝土塞；5—基岩面；6—坝体；7—灌浆帷幕；8—排水孔幕对走向近于顺河流流向的缓倾角断层破碎带，埋藏较浅的应予挖出；埋藏较深的，除应在顶面作混凝土塞外，还要考虑深埋部分对坝体稳定的影响。必要时可在破碎带内开挖若干斜井和平洞，回填混凝土，形成有混凝土塞和水平塞组成的刚性骨架，封闭该范围内的破碎物，以阻止其产生积压变形和减少地下水产生的有害的作用。在选择坝址时，应尽量避开走向近于垂直河流流向的缓倾角断层破碎带。如不可避免，也可采用上述方法进行处理。4.3软弱夹层的处理具有软弱夹层的坝基，由于夹层的抗剪强度很低，遇水易软化或泥化，通常都须进行加固处理，以满足抗滑稳定要求。根据软弱夹层的埋深、产状、厚度、充填物的性质，结合工程的具体情况，为了阻止软弱夹层滑动，一般采用的处理措施有：（1）对于浅埋的夹层，多用明挖处理，将软弱夹层清除，回填混凝土或者在上游坝踵、下游坝趾设置深齿坎，切断软弱夹层直达完整基岩。当夹层埋藏较浅时，此方法施工方便，工程量小，采用的较多。（2）对于埋藏较深、较厚，倾角较缓的软弱夹层，可在夹层内设置混凝土洞塞。（3）采用大型钢筋混凝土抗滑桩。（4）若有两层以上的软弱夹层时，可采用预应力锚索，锚索可在水库正常运行的情况下施工，特别适合于已建工程的施工。'