大学课程《土石坝设计与施工课程》教学PPT课件：3-2溢洪道布置.pptx.pptx

1、13-2溢洪道布置项目三项目三 溢洪道设计溢洪道设计2一、进水渠布置二、控制段布置三、泄槽段布置四、扩散消能段布置五、出水渠布置主要内容3-2 3-2 溢洪道布置溢洪道布置3水布垭水电站溢洪道水布垭水电站溢洪道陆浑水库溢洪道陆浑水库溢洪道 岳城水库溢洪道岳城水库溢洪道 桥墩水库溢洪道桥墩水库溢洪道小浪底水库小浪底水库糯扎渡水电站糯扎渡水电站41-1-进水渠；进水渠；2-2-溢流堰；溢流堰；3-3-泄槽；泄槽；4-4-消力池；消力池；5-5-出水渠；出水渠；6-6-非常溢洪道；非常溢洪道；7-7-土石坝土石坝正槽式河岸溢洪道组成：由进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施及出水渠等5部分组成。正槽式河

2、岸溢洪道正槽式河岸溢洪道正槽式河岸溢洪道5一、进水渠进水渠：进水渠：作用是将水库的水平顺地引向溢流堰。作用是将水库的水平顺地引向溢流堰。设计原则：设计原则：减小水头损失，增加溢洪道的泄流能力。减小水头损失，增加溢洪道的泄流能力。溢洪道进水口的形式溢洪道进水口的形式1-喇叭口；喇叭口；2-土坝；土坝；3-进水渠进水渠61 1.最好布置成直线：指引水渠沿水流方向的中心线在平面最好布置成直线：指引水渠沿水流方向的中心线在平面 上最好呈直线，避上最好呈直线，避免水流急剧转变。（如果不得不转弯免水流急剧转变。（如果不得不转弯 时，时，R大于等于（大于等于（46）倍的渠底宽度）倍的渠底宽度）2 2.进水口

3、多做成喇叭口形，使水流逐渐收缩。进水口多做成喇叭口形，使水流逐渐收缩。3 3.引水渠和溢流堰之间用渐变段连接，防止堰前产生漩涡和回流，影响泄水。引水渠和溢流堰之间用渐变段连接，防止堰前产生漩涡和回流，影响泄水。土基土基 梯形，岩基梯形，岩基 近似矩形近似矩形横断面应有足够大的尺寸，以降低流速，减小水头损横断面应有足够大的尺寸，以降低流速，减小水头损 失。一般失。一般V=35m/s,V不不淤淤VV不冲不冲4.横断面横断面7新鲜岩石为新鲜岩石为1 0.11 0.3风化岩石为风化岩石为1 0.51 1.0土基为土基为1 1.51 2.5横断面边坡根据稳定要求确定横断面边坡根据稳定要求确定为了减小糙率

4、，防止冲刷，引水渠宜做衬砌，也可不衬砌。为了减小糙率，防止冲刷，引水渠宜做衬砌，也可不衬砌。衬砌分为混凝土、砌石：其中砌石又分浆砌石和干砌石。衬砌分为混凝土、砌石：其中砌石又分浆砌石和干砌石。进水渠的纵断面一般做成平底坡或具有不大的逆进水渠的纵断面一般做成平底坡或具有不大的逆坡。坡。5.5.纵断面：纵断面：进水渠进水渠8二、控制段控制段控制段又称溢又称溢流堰或控制堰，溢洪道的控制段包括：溢流堰及两侧连接流堰或控制堰，溢洪道的控制段包括：溢流堰及两侧连接建筑物，是控制溢洪道泄流能力的关键部位。建筑物，是控制溢洪道泄流能力的关键部位。型式选择型式选择宽顶堰宽顶堰实用堰实用堰驼峰堰驼峰堰折线形堰折线

5、形堰常用常用 溢流堰应根据地形、地质条件、运用要求、通过技术经济比较选定。通常用开敞式溢流堰应根据地形、地质条件、运用要求、通过技术经济比较选定。通常用开敞式或带胸墙孔口式的宽顶堰（或带胸墙孔口式的宽顶堰（2.5H2.5H10H10H），实用堰（），实用堰（0.67H0.67H2.5H2.5H）,驼峰堰，折驼峰堰，折线形堰。开敞式溢流堰具有较大的超泄洪能力，宜优先选用。线形堰。开敞式溢流堰具有较大的超泄洪能力，宜优先选用。91.1.宽顶堰宽顶堰（2.5H10H）特点：特点：结构简单，施工方便，但流量系数较低。由于宽顶堰重量轻、荷载小，对承载力较结构简单，施工方便，但流量系数较低。由于宽顶堰重量

6、轻、荷载小，对承载力较差的土基适应能力较强，因此，在泄量不大或附近地形较平缓的中、小型工程中应用较差的土基适应能力较强，因此，在泄量不大或附近地形较平缓的中、小型工程中应用较广广 。102.2.实用堰（实用堰（0.67H0.67H2.5H2.5H）特点：特点：流量系数比较大，在泄量相同的条件下需要的溢流前缘较短，工程量相对流量系数比较大，在泄量相同的条件下需要的溢流前缘较短，工程量相对较小，但施工较复杂。大、中型水库，特别是岸坡较陡时，多采用这较小，但施工较复杂。大、中型水库，特别是岸坡较陡时，多采用这种形式种形式 。实用堰实用堰113.3.驼峰堰驼峰堰 驼峰堰是一种复合圆弧的溢流低堰，堰面由

7、不同半径的圆弧组成。其流量系数可达驼峰堰是一种复合圆弧的溢流低堰，堰面由不同半径的圆弧组成。其流量系数可达0.420.42以上，设计与施工简便，对地基的要求低，适用于软弱地基。以上，设计与施工简便，对地基的要求低，适用于软弱地基。124.4.折线形堰折线形堰为获得较长的溢流前沿，在平面上将溢流堰做成折线形。为获得较长的溢流前沿，在平面上将溢流堰做成折线形。折线形堰剖面图折线形堰剖面图堰顶高程：小型水库溢洪道常不设闸门，堰顶高程就是水库的正常蓄水位；溢洪道设闸门时，堰顶高程低于水库的正常蓄水位。侧槽式溢洪道的溢流堰一般不设闸门。13三、泄槽（）槽（）槽内的水流处于急流状态，水流流速大。内的水流处

8、于急流状态，水流流速大。（）高（）高速水流对边界条件的变化非常敏感，当边墙有转折时就会产生冲击波。速水流对边界条件的变化非常敏感，当边墙有转折时就会产生冲击波。（）当（）当陡槽边墙向水流内部偏转时，冲击波使横断面上的水深局部增加，因而要陡槽边墙向水流内部偏转时，冲击波使横断面上的水深局部增加，因而要求边墙也增高求边墙也增高 。（）泄（）泄水槽内极易产生掺气、空蚀等问题。水槽内极易产生掺气、空蚀等问题。（一）水力特（一）水力特征征 泄槽的底坡为陡坡，所以又称之为陡槽，以便将过堰水流迅速安泄槽的底坡为陡坡，所以又称之为陡槽，以便将过堰水流迅速安全地泄向下游。全地泄向下游。14（二）泄槽的平面布（二

9、）泄槽的平面布置置尽可能布置成直线、等宽、对称断面。尽可能布置成直线、等宽、对称断面。15（三）泄槽的纵剖（三）泄槽的纵剖面面 （）（）为为节省开挖，泄槽的纵坡常随地形、地质条件变化。但为了使水流平顺和节省开挖，泄槽的纵坡常随地形、地质条件变化。但为了使水流平顺和便于施工，坡度不宜太大。便于施工，坡度不宜太大。变变（）坡（）坡度由陡度由陡 缓时，泄槽易被动水压力破坏。为避免，应在变坡处用反弧连缓时，泄槽易被动水压力破坏。为避免，应在变坡处用反弧连接。接。R=(3R=(36)h,6)h,其中其中h h为变坡处断面水深。为变坡处断面水深。变变（）坡（）坡度由缓度由缓 陡时，水流易脱离槽底产生负压。

10、在变坡处宜采用符合水流轨迹陡时，水流易脱离槽底产生负压。在变坡处宜采用符合水流轨迹的抛物线连接。的抛物线连接。（）纵（）纵坡应大于临界坡，以保持急流。常用纵坡为坡应大于临界坡，以保持急流。常用纵坡为1 15 5。16（四）泄槽的横断面（四）泄槽的横断面 （）在（）在岩基上的泄槽多做成矩形或近似矩形的横断面，边坡比大约为岩基上的泄槽多做成矩形或近似矩形的横断面，边坡比大约为1:0.11:0.11:0.31:0.3。（）非（）非岩基上，一般为梯形断面，边坡比不宜缓于岩基上，一般为梯形断面，边坡比不宜缓于1 1：1.51.5。（）（）泄泄槽边墙高度的确定槽边墙高度的确定 一般一般V78m/s时，空气

11、从自由水面进入水体，考虑掺气。时，空气从自由水面进入水体，考虑掺气。泄槽边墙高度根据掺气后的水面线泄槽边墙高度根据掺气后的水面线hb加加0.51.5m的超高确定。的超高确定。H边墙边墙=hb+安全超高（安全超高（0.51.5m）。）。17（五）泄槽的构造（五）泄槽的构造1.衬砌作衬砌作用用（1）目的：目的：防止冲刷，保证泄槽安全泄水。防止冲刷，保证泄槽安全泄水。（2）总要求：总要求：光滑平整光滑平整 可减小糙率，防止空蚀、负压的产生。可减小糙率，防止空蚀、负压的产生。止水可靠止水可靠 防止高速水流钻入缝内将底板掀起。防止高速水流钻入缝内将底板掀起。排水畅通排水畅通 可有效降低扬压力，增加衬砌的

12、稳可有效降低扬压力，增加衬砌的稳 定性。定性。坚固耐用坚固耐用 能抵抗水流冲刷、温度、风化等作用，延长寿命。能抵抗水流冲刷、温度、风化等作用，延长寿命。18（3）类型：）类型：（4）厚度：）厚度：条石或块石：条石或块石：303060cm60cm混凝土：混凝土：202040cm40cm，流速高的大中型工程，流速高的大中型工程303050cm,50cm,土基土基条石或块石衬砌条石或块石衬砌岩基上岩基上V15m/s小型工程。小型工程。砼衬砌砼衬砌 流速大的大中型工程或土基。流速大的大中型工程或土基。192.衬砌的分缝与止水 为控制温度裂缝的发生，除配温度筋外，需要纵、横向的伸缩缝将衬砌分为块状，防止

13、地基不均匀沉陷。2）土基：15m左右或更长3）伸缩缝内设止水，防止砌块掀起纵缝做成键槽式或平接式横缝做塔接式，防止衬砌底板沿地基面滑动4）施工纵横缝1）基岩：612m20(a)(a)平面布置图；（平面布置图；（b b）纵剖面图）纵剖面图 1 1进水渠；进水渠；2 2混凝土护底；混凝土护底；3 3检修门槽；检修门槽；4 4工作闸门；工作闸门；5 5帷幕；帷幕；6 6排水孔；排水孔；7 7横缝；横缝；8 8纵缝；纵缝；9 9工作工作桥；桥；1010公路桥；公路桥；1111开挖线；开挖线；211-1-止水；止水；2-2-横向排水；横向排水；3-3-灰浆座垫；灰浆座垫；4-4-齿墙；齿墙；5-5-透水

14、垫层；透水垫层；6-6-纵向排水管纵向排水管止水：缝内设止水，防止高速水流钻入泄槽底板，掀起底板止水：缝内设止水，防止高速水流钻入泄槽底板，掀起底板2.衬砌的分缝与止水223.3.衬砌的排水衬砌的排水 为减小衬砌所受的渗透压力，衬砌的纵缝和横缝下面应设有排水设备，纵横向为减小衬砌所受的渗透压力，衬砌的纵缝和横缝下面应设有排水设备，纵横向排水相互连通，渗水集中到纵向排水再排向下游。排水相互连通，渗水集中到纵向排水再排向下游。1）岩基上的横向排水设备）岩基上的横向排水设备 开挖成开挖成30cm30cm的沟槽，槽内填碎石。为防的沟槽，槽内填碎石。为防止灰浆进入堵塞，上用混凝土板止灰浆进入堵塞，上用混

15、凝土板 或沥青油毡盖好。或沥青油毡盖好。2）纵向排水设备）纵向排水设备 多为缸瓦管，多为缸瓦管，1020cm，管周填砾石，管接口不封闭，管周填砾石，管接口不封闭，以便收集渗水。以便收集渗水。4）黏性）黏性土地基土地基 做反滤层。做反滤层。3）土基）土基 在底板下做平铺式排水，碎石层在底板下做平铺式排水，碎石层30cm。23横缝与排水构造横缝与排水构造纵缝与排水构造纵缝与排水构造1212搭接线；搭接线；1313键槽缝；键槽缝；1414平接缝；平接缝；1515横向排水管；横向排水管；1616纵向排水管；纵向排水管；1717锚筋锚筋 244.4.底板锚固底板锚固 在岩基有时用锚筋将衬砌和岩基连在一起

16、，以增加衬砌的稳定性。在岩基有时用锚筋将衬砌和岩基连在一起，以增加衬砌的稳定性。锚筋直径为锚筋直径为25mm或更大，间距约为或更大，间距约为1.53.0m，插入深度大至为，插入深度大至为4060倍的钢筋直径。倍的钢筋直径。对于可能发生不均匀沉陷或不设锚筋的泄槽底板，应在底板的上游端设置齿墙，并对于可能发生不均匀沉陷或不设锚筋的泄槽底板，应在底板的上游端设置齿墙，并采用上下游板块的全搭接横缝。采用上下游板块的全搭接横缝。岳城水库岳城水库255.5.边墙的构造边墙的构造（1）结）结构型式构型式：衬砌或挡土：衬砌或挡土墙。墙。常为常为（2）构造：构造：与地板基本相同都需要分缝、止水、排水，顶部设有平

17、台，有利于通行。与地板基本相同都需要分缝、止水、排水，顶部设有平台，有利于通行。挡土墙式挡土墙式 土基，如图（土基，如图（a）、（）、（b）衬砌式衬砌式 岩基，如图（岩基，如图（c）266.6.防空蚀措施防空蚀措施 对于流速大于对于流速大于15m/s的水工建筑物，如进水口、门槽、挑流鼻坎等应慎重选择其体的水工建筑物，如进水口、门槽、挑流鼻坎等应慎重选择其体型；对于流速大于型；对于流速大于20m/s的区域，更应予以重视。掺气减蚀设施可采用挑坎、跌坎通气的区域，更应予以重视。掺气减蚀设施可采用挑坎、跌坎通气槽及其各种组合形式。槽及其各种组合形式。27掺气槽掺气槽掺气槽掺气槽通气孔通气孔泄槽：直线、

18、等宽、对称布置；矩形断面，混凝土衬砌，掺气槽，通气泄槽：直线、等宽、对称布置；矩形断面，混凝土衬砌，掺气槽，通气孔。孔。28泄槽：直线、等宽、对称布置；矩形断面，混凝土衬泄槽：直线、等宽、对称布置；矩形断面，混凝土衬砌。砌。正槽式河岸溢洪道正槽式河岸溢洪道29四、消能防冲1.消能方式：消能方式：1 1）底流式：适用于地质条件较差或溢洪道出口距坝较近）底流式：适用于地质条件较差或溢洪道出口距坝较近 的情况。的情况。2 2）挑）挑流式：适用于水头大，有较好的岩基或泄槽末端远离拦河坝，挑流冲刷流式：适用于水头大，有较好的岩基或泄槽末端远离拦河坝，挑流冲刷坑不影响建筑物的安全。坑不影响建筑物的安全。a

19、.a.重力式消能重力式消能b.b.衬砌式消能衬砌式消能挑流式挑流式挑流式挑流式3031坎上需设通气孔、排水孔。坎上需设通气孔、排水孔。作用作用通气孔：向水舌下补气，减免真空影响挑距和空蚀。通气孔：向水舌下补气，减免真空影响挑距和空蚀。排水孔排水孔1-1-纵向排水；纵向排水；2-2-护坦；护坦；3-3-混凝土齿强；混凝土齿强；4-4-50cm50cm通气孔；通气孔；5-5-10cm10cm排水管排水管 坎上坎上 排除反弧段积水排除反弧段积水坎下坎下 排除渗水，降低墙后渗水压力排除渗水，降低墙后渗水压力32（1）引水渠。底宽90.0m，轴线长890.32m。引水渠横断面为复式，两侧边坡坡比为：覆盖

20、层1:1.5，上部龙潭组页岩为1:1.0，每15m高设一级宽3.0m的马道；下部茅口组灰岩为直立式，每15m高设一级宽4.5m的马道。（2）控制段。坝顶高程407.0m。溢流坝段设5个孔口尺寸为14.0m21.8m的表孔，堰顶高程378.2m。清江水布垭水电站溢洪道33（3）泄槽段。泄槽段轴线呈直线，泄槽底板纵坡由一坡度i=0.1584的斜坡段，下接y=0.1584x+0.0046x2的抛物线段，再接1:1.2的陡坡段组成。泄槽总宽度92m，由纵向隔墙将泄槽分为5个区，即5个表孔各成一区，总泄洪宽度80m，隔墙宽3m泄槽设3道跌坎式掺气槽。（4）挑流鼻坎采用阶梯式窄缝挑坎，鼻坎长度即收缩段长度30m，收缩比为0.250.20。反弧段半径R=35.0m，挑角-10。（5）下游防冲段。采用防淘墙加混凝土护岸的结构型式。防淘墙墙底最低高程160m，顶高程200m，最大墙高40m，高程200m以上为混凝土护坡。防淘墙采用钢筋混凝土结构，墙厚3m。3435谢谢！