5工程布置及建筑物2011.6.7

5 工程布置及主要建筑物

审 定： 王寿根

审 查： 余学明 蒲晓峰 魏映瑜 舒 涌 校 核： 郑岳岷 谭可奇 李庆华 编 写：参加工作主要工作人员：

冯 军 王晓安王 剑尹葵霞 董瑜斐 周小波 索慧敏 姜媛媛 李国善

李 菁 孙 璇 邱 玲

目 录

5.1 设计依据及基本资料 ........................................................................... 1

5.1.1 工程等别及设计标准 ................................ 1

5.1.1.1 工程等别 ........................................ 1 5.1.1.2 洪水设计标准 .................................... 1 5.1.1.3 抗震设计标准 .................................... 1 5.1.1.4 主要建筑物及结构的设计安全标准 .................. 1

5.1.2 设计依据 ......................................... 2

5.1.2.1 可行性研究报告主要结论及其审查意见 .............. 2 5.1.2.2 主要规程规范、技术标准 .......................... 2

5.1.3 基本资料 ......................................... 3 5.2 工程场址选择 ....................................................................................... 9 5.2.1闸址选择 .......................................... 9

5.2.2引水线路选择 ...................................... 9 5.2.3 厂址选择 ........................................ 10 5.3坝型、坝轴线和枢纽布置 .................................................................. 10 5.3.1坝型、坝轴线选择 ................................. 10

5.3.1.1坝型选择........................................ 10 5.3.1.2坝线选择........................................ 11

5.3.2 枢纽布置比选 .................................... 13

5.3.2.1首部枢纽布置方案比选 ............................ 13 5.3.2. 2 引水线路过沟方式选择 .......................... 13 5.3.2. 3 调压室形式选择 ................................ 13 5.3.2.4 压力管道形式选择 ............................... 14

5.4 首部枢纽建筑物 ................................................................................. 14

5.4.1 首部枢纽布置 .................................... 14 5.4.2 拦河闸坝 ........................................ 16

5.4.2.1 坝顶高程计算 ................................... 16 5.4.2.2 闸孔设计 ....................................... 17 5.4.2.3地基沉降计算 .................................... 20

5.4.3 消能防冲及抗磨设计 ............................... 21 5.4.4 闸基、两岸防渗及基础处理 ......................... 22 5.4.5取水口设计 ....................................... 27 5.4.6上下游河道整治 ................................... 27 5.4.7首部枢纽模型试验 ................................. 28

（详见专题报告） ....................................... 28

5.5 引水建筑物 ......................................................................................... 28 5.5.1 引水隧洞 ........................................ 28

5.5.2 调压室 .......................................... 29 5.5.3 压力管道 ........................................ 30 5.5.4 水力计算 ........................................ 31 5.6 厂区枢纽建筑物 ................................................................................. 32 5.6. 1主厂房布置 ...................................... 32

5.6.1.1 主机间布置 ..................................... 32 5.6.1.2 安装间布置 ..................................... 33

5.6. 2 副厂房 ......................................... 33 5.6. 3 尾水建筑物 ..................................... 34 5.6.4开关站 ........................................... 34 5.6.5进厂公路及厂区防洪 ............................... 34 5.6.6厂房整体稳定及地基应力 ........................... 34

5.6.7 厂房地基设计 .................................... 38 5.7防震抗震设计 ...................................................................................... 38 5.7.1首部枢纽 ......................................... 38

5.7.1.1基础条件........................................ 38

5.7.2引水建筑物 ....................................... 40

5.7.2.1引水隧洞........................................ 40 5.7.2.2压力管道........................................ 40 5.7.2.3压力管道........................................ 40

5.7.3 厂区枢纽建筑物................................... 41 5.8边坡工程 .............................................................................................. 43 5.8.1 工程边坡布置 .................................... 43

5.8.1.1坝肩边坡和厂房后坡概况 .......................... 43

5.8.2坝肩边坡处理 ..................................... 44 5.8.3 厂房后坡处理 .................................... 44

5.7.3.1 ................................................ 44 计算方法 ............................................... 44

5.9安全监测 .............................................................................................. 45 5.9.1首部枢纽安全监测设计布置 ......................... 45

5.9.1.1变形监测........................................ 45 5.8.1.2 渗流监测 ....................................... 46 5.8.1.3 坝肩边坡监测 ................................... 46 5.8.1.4 环境量监测 ..................................... 46

5.9.2 引水系统监测设计 ................................. 46 5.9.3厂区枢纽监测 ..................................... 47 5.9.4监测自动化初拟 ................................... 47

5.9.5巡视检查 ......................................... 48 5.10生产生活区布置与环境美化处理 .................................................... 48 5.10.1生产生活区布置 .................................. 48

5.10.2环境美化处理 .................................... 49 5.11工程量清单 ........................................................................................ 50 5.11.1枢纽建筑物工程量 ................................ 50

5.11.2 监测设备工程量.................................. 51

5.1 设计依据及基本资料

5.1.1 工程等别及设计标准

5.1.1.1 工程等别

出居沟电站位于宝兴县永富乡境内，是西河规划梯级规划的龙头水库，为低闸引水式电站。电站水库正常蓄水位1806.00m，总库容 32.3 万m3，具有日调节性能，装机容量为2×37MW，多年平均年发电量为3.32亿kW·h，年利用小时数4486h，出居沟电站的开发任务为发电，同时兼顾下游减水河段的生态景观用水及熊猫栖息地的相关要求。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定，本工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等。挡水建筑物为闸坝结构，最大坝高22 m，最大闸高21 m，挡水建筑物级别为3级，引水系统和厂房等主要建筑物按3级设计，次要建筑物按4级设计。

5.1.1.2 洪水设计标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定，挡水建筑物设计标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇，泄水建筑物消能防冲设计洪水标准为30年一遇，厂房洪水标准按50年一遇设计、200年一遇校核。洪水标准及相应流量见表5-1。

永久性水工建筑物洪水标准

表5-1 项 目 闸址 闸址 厂址 设 计 洪 水 重现期（年） 50 30 50 流量（m3/s） 284 251 434 500 200 校 核 洪 水 重现期（年） 流量（m3/s） 427 561 5.1.1.3 抗震设计标准

出居沟水电站工程设计烈度采用场地地震基本烈度Ⅶ 度。其挡水建筑物按丙类设防，出居沟水电站坝址、厂址未来50年超越概率为10%的地震烈度值分别为7.5度和7.7度，相应的基岩水平峰值加速度值分别为0.149g和0.168g，覆盖层水平峰值加速度值分别为0.181g和0.202g。

5.1.1.4 主要建筑物及结构的设计安全标准

(1) 水闸抗滑稳定安全系数允许值

水闸抗滑稳定安全系数的允许值

表5-2 运用条件 基本组合 特殊组合Ⅰ 安全系数 1.25 1.10 1

特殊组合Ⅱ 1.05

(2) 厂房安全系数根据《水电站厂房设计规范》（SL266-2001）规定，非岩基上的整体抗滑和深层抗滑稳定安全系数为：

基本组合 1.25 特殊组合Ⅰ 1.10 特殊组合Ⅱ 1.05

(3) 边坡控制标准

表5-3 计算工况 天然边坡下正常运行工况 天然边坡下地震工况 加锚索支护下正常运行工况 加锚索支护下地震工况 稳定安全允许系数 1.25～1.15 1.05 1.25～1.15 1.05 5.1.2 设计依据

5.1.2.1 可行性研究报告主要结论及其审查意见

详见附件1-1。

5.1.2.2 主要规程规范、技术标准

（9）主要技术规范

《水电枢纽工程等级划分及洪水标准》SL252-2000； 《防洪标准》GB 50201－94；

《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL 5021－93； 《水闸设计规范》SL 265－2001；

《水利水电工程进水口设计规范》SL285－2003； 《水工隧洞设计规范》SL 279—2002； 《水电站调压室设计规范》DL/T 5058－1996； 《水电站压力钢管设计规范》SL/T 281-2003； 《水电站厂房设计规范》SL 266－2001； 《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057-2009； 《水工建筑物抗震设计规范》SL 203-97； 《水工建筑物荷载设计规范》DL 5077－1997；

2

《水利水电锚杆喷射混凝土支护技术规范》GBJ186-85；

《混凝土坝监测仪器系列型谱》 （DL /T948-2005）； （《混凝土坝安全监测技术规范》 （DL/T5178-2003）； 《混凝土坝安全监测资料整编规程》 （DL/T5209-2005）； 《大坝安全监测自动化技术规范》 （DL/T5211-2005）； 《水库大坝安全管理条例》 （国务院令第77号）； 《水电站大坝运行安全管理规定》 （国家电力监管委员会令第3号）； 《水电站大坝安全检查施行细则》 （能源电[1988]37号）； 《水电站大坝安全管理办法》 （原电力工业部1997年颁发）； 《混凝土重力坝设计规范》 （DL 5108-99）； 《水电站厂房设计规范》 （SD 335-88）； 《水工隧洞设计规范》 （DL/T5195-2004）； 《水电站压力钢管设计规范》 （DL/T 5141-2001）；

《水电站调压室设计规范》 （DL/T 5058-96）；

5.1.3 基本资料

(1) 气象

多年平均气温 10°C 最高气温 29.5°C 最低气温 -11.0°C 多年平均水温 6.9°C 多年平均相对湿度 84% 多年平均风速 1.8m/s 最大风速 17 m/s (2) 水文

闸址处多年平均流量 13.2 m3/s 年平均径流量 4.16亿m3

出居沟电站设计洪水成果表

表5-4 位 置 标 准 Qp%(m3/s) 3

0.2 闸址 厂址 427 652 0.5 367 561 1 324 495 2 284 434 3.33 251 384 5 229 350 10 191 292 20 151 231 50 99 151 (3) 泥沙

多年平均推移质输沙量 2.26万t 多年平均悬移质输沙量 17.9 万t 多年平均含沙量 430g/m3 汛期（6～9月）平均含沙量 (4) 特征水位 闸坝：

正常蓄水位 汛期排沙运用水位 死水位 厂房：

正常尾水位 最低尾水位 (5) 主要地质参数

工程区河床覆盖层物理力学指标见表5-5。

727g/m3 1806.00m

1803.00 m 1801.00m 1319.32m 1318.95m 4

工程区河床覆盖层物理力学参数建议值表

表5-5 工程部位 密度 层位 岩性 ρ g/cm3 漂（块）卵（碎）石层 al Q4 碎砾质砂层 al Q4 Ⅱ 粉质粘土 lQ4 泥碎砾石层 pl+alQ4 含漂卵砾石层 al Q4 含漂卵的 泥砾石层 pl+alQ4 2.25 ～ 2.35 1.70 ～ 1.90 2.00 ～ 2.10 2.20 ～ 2.25 2.33 ～ 2.43 2.20 ～ 2.25 干密度 ρd g/cm3 2.20 ～ 2.30 1.65 ～ 1.70 1.62 ～ 1.66 2.14 ～ 2.18 2.20 ～ 2.25 2.14 ～ 2.18 允许 承载力 【R】 MPa 0.55 ～ 0.60 0.27 ～ 0.30 0.15 ～ 0.18 0.40 ～ 0.45 0.45 ～ 0.50 0.40 ～ 0.45 变形 模量 E0 MPa 45 ～ 50 18 ～ 22 8.0 ～ 10 35 ～ 40 35 ～ 40 35 ～ 40 φ 度 29 ～ 31 20 ～ 25 17 ～ 19 27 ～ 29 28 ～ 30 27 ～ 29 抗剪强度 C MPa 0 渗透系数 K cm /s 2.69×10-2 ～ 5.79×10-2 2.32×10-3 ～ 2.32×10-4 4.99×10-5 ～ 1.13×10-6 2.32×10-3 ～ 9.26×10-3 2.31×10-2 ～ 4.63×10-2 2.32×10-3 ～ 9.26×10-3 允许 坡降 J 0.12 ～ 0.15 0.20 ～ 0.25 0.8 ～ 1.0 0.18 ～ 0.20 0.12 ～ 0.15 0.18 ～ 0.20 水上 1:1.25 永久 水下 1:1.5 水上 1:1 边坡比 临时 水下 1:1.25 Ⅲ 闸 址 0 0.008 ～ 0.015 0 Ⅰ 厂 址 Ⅱ 0 1:1.25 1:1.5 1:1 1:1.25 Ⅰ 0 5

闸（坝）址区岩（石）体物理力学指标见表5-6。

闸（坝）址区岩（石）体物理力学性特性参数建议值表

表5-6 天然 密度 分类 岩 性 ρ g/cm3 Ⅲ 微风化~新鲜的玄武岩 2.76 ~ 2.78 2.72 ~ 2.75 2.60 ~ 2.75 2.50 变形 模量 E0 GPa 6 ~ 8 3 ~ 5 2 ~ 3 0.2 ~ 0.5 泊松比 μ 0.22 F′ 0.9 ~ 1.1 0.6 ~ 0.8 0.45 ~ 0.55 0.3 ~ 0.4 抗剪（断）强度 岩体 C′ MPa 1.0 ~ 1.2 0.5 ~ 0.6 0.25 ~ 0.35 0. 05 f′ 0.9 ~ 1.1 0.65 ~ 0.75 0.5 ~ 0.6 0.3 ~ 0.45 岩体/砼 C′ MPa 0.8 ~ 1.0 0.5 ~ 0.6 0.3 ~ 0.4 0. 05 水上 工程坡比 水下 Ⅳ1 Ⅳ Ⅳ2 弱风化、弱卸荷的玄武岩 0.25 1：0.5 1：0.75 强风化、强卸荷的玄武岩 0.35 1：0.75 1：1.0 Ⅴ 构造破碎带 ＞0.35 1：1.25 1：1.5

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引水隧洞围岩分类见表5-7。

引水隧洞围岩分类表

表5-7 分类 岩 性 绢云母石英岩 结晶灰岩 大理岩 玄武岩 Ⅲ 细晶灰岩 白云岩 结晶灰岩 玄武岩 粉砂质板岩 Ⅳ1 Ⅳ 绢云母石英 片岩 地层 代号 P1d2 C2+3 D2 P2d P1d1 D12 D11S2+3 D12 D11S2+3 P2d P1s O2+31 风化、卸荷 程度 微风化～ 新鲜 微风化～ 新鲜 微风化～ 新鲜 微风化～ 新鲜 弱风化 弱卸荷 微风化～ 新鲜 微风化～ 新鲜 微风化～ 新鲜 强风化 强卸荷 结构 类型 厚层状 结构 厚层状 结构 次块状～ 镶嵌碎裂状结构 薄～中厚层状 结构 镶嵌碎裂状结构 薄层状结构 互层状 结构 互层状 结构 碎裂状结构 碎裂散 体结构 岩石单 轴抗压 强 度 (MPa) 70～900 40～45 65～75 50～70 45～55 30～40 岩体完 整性 较完整 完整 完整性差 较完整 较破碎 完整性差 ～ 较破碎 完整性差 ～ 较破碎 完整性差 ～ 较破碎 较破碎 破碎 结构面 状态 闭合、粗糙 闭合、粗糙 闭合、粗糙 闭合、粗糙 较松弛 地下水 状态 渗滴水为主 渗滴水为主 渗滴水为主 渗滴水为主 主要结构面走向与洞线夹角 ＞60° ＞60° ＞60° ＞60° ＞60° 围岩 总评分 70～75 65～70 65～70 45～65 40～45 Ⅱ 闭合、平直光滑～干糙～渗滴水 粗糙 闭合、平直光滑～干糙～渗滴水 粗糙 闭合、平直光滑～干糙～渗滴水 粗糙 松弛 松弛 干糙～渗滴水 线状流水～ 涌水 40～50 ＞60° 40～45 绢云母绿泥石石英片岩及千O2+32 O12 O11 玫岩 Ⅳ2 Ⅴ 玄武岩 断层破碎带 挤压破碎带 P2d 15～30 30～40 ＞60° ＞60° 30～35 ≤25 7

引水隧洞、调压室、压力管道围岩分类及力学特性参数建议值见表5-8

引水隧洞、调压室、压力管道围岩分类及力学特性参数建议值表

表5-8 天然 密度 分类 围岩基本特征 ρ g/cm3 Ⅱ 微风化~新鲜厚层状绢云母石英岩（P1d2）、厚～巨厚层状结晶灰岩（C2+3）和大理岩（D2）等，岩石中硬～坚硬，较完整。裂隙延伸中长～长，闭合，裂面新鲜、粗糙，间距0.5~1.0m，呈块状结构，围岩多湿润，且以渗滴水为主。 微风化~新鲜的玄武岩、薄～中厚层状结晶灰岩和白云岩（P2d 、P1d1 、D12、D11、 S2+3）、板岩夹薄~极薄层状灰岩（P1s）、灰绿岩等，结晶灰岩和白云岩裂隙延伸中长～长，闭合，裂面新鲜、粗糙，裂隙间距0.3~0.6m，呈次块状~镶嵌结构，围岩呈干燥~湿润状态，局部滴水。 弱风化弱卸荷的玄武岩，微风化~新鲜粉砂质板岩夹薄~极薄层状细晶灰岩（P1s），各类片岩、千枚岩（O2+32 、O12 、O11），镶嵌~碎裂结构或薄层状~互间层状结构，完整性差~较破碎，岩体呈湿润~渗滴水状态。 微风化~新鲜绢云母绿泥石石英片岩及千枚岩（O11）与洞向交角＜30°的洞段、弱风化的各类片岩和千枚岩、强风化强卸荷的玄武岩P2d。O11岩体具薄层状结构，完整性差；P2d岩体松弛，裂隙较发育，呈碎裂结构，岩体呈湿润~渗滴水状态。 断层及其影响带 2.65 ~ 2.70 2.60 ~ 2.75 变形 模量 E0 GPa 10 ~ 15 5 ~ 9 2 ~ 4 1.5 ~ 2.0 0.2 ~ 0.5 弹性 模量 E GPa 15 ~ 25 8 ~ 15 4 ~ 6 2.5 ~ 3.0 泊松比 μ 0.22 岩体 抗剪（断）强度 f′ 0.80 ~ 1.2 0.65 ~ 0.80 0.55 ~ 0.65 0.50 ~ 0.55 0.35 ~ 0.4 C′ MPa 1.0 ~ 1.5 0.35 ~ 0.7 0.30 ~ 0.40 0.20 ~ 0.30 0.05 ~ 0.10 单位弹性抗力系数 K0 MPa/cm 50 ~ 60 30 ~ 40 20 ~ 30 15 ~ 20 岩体坚 固系数 fk 5 ~ 6 4 ~ 5 3 ~ 4 不稳定 2.50 0.35 2 ~ 3 极不稳 稳定 基本 稳定 稳定性 评价 Ⅲ 0.25 ~ 0.30 局部 稳定 性差 Ⅳ1 Ⅳ Ⅳ2 2.60 0.32 Ⅴ 2.45 ＞0.35 ≤5 ≤1 8

5.2 工程场址选择

5.2.1闸址选择

《出居沟开发方式研究》阶段，考虑如下因素，一期工程拟选闸址河段为灯笼沟与扑鸡沟交汇口至汇口下游500米：如闸址往上移，闸址将进入灯笼沟与扑鸡沟，其中一条沟的流量不能利用或不便利用；灯笼沟与扑鸡沟目前未做规划，闸址往上移进入灯笼沟或扑鸡沟将影响两条沟未来的规划方案；闸址上移，将进入大熊猫世界遗产地保护区。因此，拟选闸址河段上限为灯笼沟与扑鸡沟交汇口。灯笼沟与扑鸡沟汇口至原规划坝址之间2500m长河段平均比降为2.84%，因此越往下水能利用越差；灯笼沟与扑鸡沟汇口下游500米右岸分布有代家沟和龙采沟两条泥石流沟，泥石流沟位于库区将直接威胁首部取水枢纽的安全和影响调节库容；此段河床愈往下游河床愈宽，首部建筑物长度愈长，首部挡水枢纽建筑物造价增加较多。

《出居沟可行性研究》阶段对闸址进行了勘探调查，未发现有制约闸址成立的新的控制性因素，闸址选择控制性因素仍与《出居沟开发方式研究》阶段相同。选闸址河段下限为灯笼沟与扑鸡沟交汇口下游500米。该500m河段内，仅位于汇口下游中岗闸址两岸基岩出露且河床宽度小，其上下游建闸条件明显较差。因此，可行性研究阶段仍推荐中岗闸址为代表性闸址。2006年1月4日四川发展和改革委员会《川发改能源（2006）2号》文件同意中岗闸址为可研推荐的闸址。

《出居沟初步设计研究》阶段进一步对闸址进行了勘探调查，未发现有制约闸址成立的新的控制性因素，闸址选择控制性因素仍与可行性研究阶段阶段相同。2010年12月，四川省发改委召开了《出居沟水电站装机容量专题报告》审查会，其评审意见认为因本工程建设区域处于世界遗产大熊猫栖息地附近，出居沟电站二期工程已不具备建设的条件，出居沟电站仅有一期建设的可能。不建二期而仅建一期，对一期闸址选择无影响。因此，本阶段仍推荐采用中岗闸址。

5.2.2引水线路选择

引水线路沿线山体雄厚，地形陡峻，沟谷深切，山顶海拔高度一般3000～3500m，临谷高差1000～1500m。河道两岸冲沟发育，左岸有中岗沟、出居沟、木爪沟、阳山沟和若碧小沟；右岸有龙采沟、老鹰沟、巴斯沟和永兴沟，特别是巴斯沟规模较大，沟床长达18km，切割较深，沟内具长年流水。 线路沿线出露的地层有奥陶系、志留系、泥盆系、石碳系和二叠系，岩石为玄武岩、绢云母石英片岩、绢云母千枚岩、大理岩、结晶灰岩、白云岩、绢云母石英岩、粉砂质板岩等，此外还有后期辉绿岩脉分布。物理地质现象以崩塌、滑坡为主，崩塌均发生在沿河两岸和深切支沟内的谷坡陡峭处，同时在阳山沟内左、右岸各发育一处滑坡。线路沿线地下水基本类型以基岩裂隙水为主，受大气降

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水补给。基岩裂隙水的赋存与运移除与地形条件有关外，主要受岩性、构造所控制。

引水线路选择布置过程中，在河道的两岸各布置一条引水线路进行比较。从工程地质条件来看，两岸线路所穿越的地层岩性、构造发育程度基本相似，其工程地质条件无质的区别，都具有布置引水线路的条件。但右岸由于巴斯沟规模较大，沟床较长，切割较深，如满足隧洞过巴斯沟处埋深控制要求，隧洞在离河道约5km处过沟，其引水线路远长于左岸，因此，经综合比较，本阶段选择左岸引水线路进行布置。

5.2.3 厂址选择

可研设计阶段以若碧小沟与西河交汇口为界，综合考虑地形、地貌及地质条件，进行了上、下二个厂址方案比较。就地形、地质条件而言，两厂址布置厂房的地形、地质条件相似，但下厂址引水线路需绕行若碧小沟，引水线路比上厂址长1327.3米，压力管道长约500米，而且下厂址不利于调压井和压力管道的布置。同时，下厂址处于若碧小沟和若碧沟之间，受两沟的洪水和泥石流影响很大，对两沟的处理难度很大。经综合比较，上厂址优于下厂址。可研审查意见同意将上厂址做为推荐厂址。

本阶段仍以可研阶段推荐的厂址—上厂址为推荐厂址。

综上所述，推荐中岗闸址Ⅰ线、左岸引水线路、上厂址的枢纽布置格局。

5.3坝型、坝轴线和枢纽布置

5.3.1坝型、坝轴线选择

5.3.1.1坝型选择

（1）当地材料坝

闸首地处熊猫保护区附近，环境因素异常敏感。修建土坝需在岸边另辟溢洪道，本工程左右两岸山崖陡峻，工程量将十分巨大，对闸首原地貌地形改变大；同时，土石坝需大规模开采当地建筑材料，大规模进行边坡开挖、支护，对当地环境破坏较大，很难得到相关部门的批准。

同时坝址附近发现的防渗土料极少，仅代家沟土料场有少量分布，仅能满足围堰用料。修建土心墙坝需要大量防渗土料，因防渗土料不足，放弃设计土心墙坝。面板坝及沥青心墙坝或沥青面板堆石坝因环境因素都不可能。 （2）拱坝

因地基覆盖层太深，同时本地不具备修建拱坝的地形、地质条件，不选择拱坝。 （3）闸坝（重力坝）

挡水建筑物设计为闸坝时，大量建筑材料从建设区域外购买，对当地环境扰动较小。坝身能布置泄洪，不用另辟岸边式溢洪道，减少对坝址区环境的扰动；同时可以节约工程量。

综上所述，本工程因地处环境因素异常敏感区域及地形地质条件不具备等因素，不具备修建土石坝及拱坝的条件，本阶段以闸坝为推荐坝型。

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5.3.1.2坝线选择

中岗闸址两岸基岩出露宽度小，因此闸线选择余地不大，根据与上、下游水流的平顺衔接，拟定了Ⅰ、Ⅱ两条闸线进行比较。两条闸线的位置见图5-1。其中Ⅰ线闸轴线坐标：A(556526.819，3388355.266)；B(556597.217，3388404.663)。Ⅱ线闸轴线坐标：C(556608.803，3388420.308)；D(556540.596，3388349.037)。两闸线夹角11°12′5″。

11

两条闸线平面位置图

图5-1

Ⅰ线首部枢纽与Ⅱ线首部枢纽布置图分别见CD187 CB -13-3（19~24），CD187 CB-13-3（37~41）。两条闸线首部枢纽的布置差异不大，均为覆盖层上建低闸，从左至右分别布置左岸接头坝、进水口、冲沙闸、排污闸、泄洪闸、生态放水管、右岸接头坝。两闸线首部枢纽主要工程量稍有差别（见表5-9），Ⅰ线首部枢纽工程量比Ⅱ线首部枢纽工程量低；两闸线首部枢纽布置方案与上、下游水流衔接有差别，Ⅰ线首部枢纽布置方案与上、下游水流衔接较好，下泄水流能顺直的回归原河床；Ⅱ线首部枢纽与下游水流条件衔接较差，下泄水流要转弯才能回归原河床。Ⅰ、Ⅱ闸线首部枢纽投资分别为4708.44万元和4803.10万元，Ⅰ闸线首部枢纽投资较低。故本阶段推荐Ⅰ线。

Ⅰ、Ⅱ闸线首部枢纽主要工程量比较表

表5-9 项目 覆盖层开挖 石方明挖 石方洞挖 C10 C15 混凝土 C20 C25 C30 抗磨C40 钢筋 钢板 喷混凝土(厚10cm) C20 单位 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 t t m3 12

Ⅰ闸线 29487 10568 1029 903 27715 11010 5466 285 590 1236 52 296 Ⅱ闸线 30602 11000 1702 920 31227 10802 5150 285 382 1234 52 300

帷幕灌浆 混凝土防渗墙(厚80cm) 投资 m m2 万元 3546 6732 4708.44 3600 6600 4803.10 5.3.2 枢纽布置比选

5.3.2.1首部枢纽布置方案比选

在选定Ⅰ闸线，引水线路位于西河左岸的基础上,比较了进水口分别位于左岸阶地、右岸深槽部位两方案的差异。当进水口位于右岸时，因护坦及海漫位于河道深槽，其下部需回填，工程量比进水口位于左岸工程量大。同时进水口后，隧洞进口以前段需设计明渠或坝身开孔，结构复杂，增加工程量较多。从首部枢纽泥沙试验多年淤积情况来看，右岸进水口位于水库建成后的凹岸，进水口门前淤积将十分严重。同时整个枢纽的泄水建筑物布置在河道右侧，对汛期水库排沙不利。从施工安排比较来看，进水口布置在左岸河滩地上，一期可全年施工其首部枢纽主要建筑物，二期只施工右岸一个坝段，仅需在回填原河道的基础上做一小型围堰；施工完左岸滩地上的建筑物后，结合施工围堰，既具备先期发电条件。如进水口位于右岸，则一期需修围堰挡水，并需在左岸河滩上挖一明渠过水，待一期将泄洪闸、冲沙闸及排污闸完建后，挖开一期围堰，建好第二期围堰后才能施工左岸河滩地上建筑物，待二期建设完毕后才具有发电条件。综合以上原因，最终选择进水口位于左岸的方案。

在选定左岸布置进水口后，分别对进水口坝段后建暗涵、挡水坝坝身开孔、进水口坝段后建明渠、进行了布置比较，三方案主要工程量比较见表5-10。

首部枢纽主要工程量比较表

表5-10 项目 覆盖层开挖 石方洞挖 混凝土C20 钢筋 帷幕灌浆 混凝土防渗墙(厚80cm) 砂卵石回填 单位 m3 m3 m3 t m m2 m3 暗涵 29487 1029 11010 1236 3546 6732 2308 明渠 30296 1029 14756 1432 3546 6732 2400 坝身引水廊道 37346 1176 12429 1418 4124 6426 38672 从上表可看出，三方案以坝体引水廊道方案工程量最大，以暗涵方案为最小，推荐暗涵方案。 经分析比较后选定进水口坝段后建暗涵的布置方案。见图CD187 CB-13-3（19~24）。

5.3.2. 2 引水线路过沟方式选择

因本工程地处世界遗产地熊猫保护区附近，生态环境极为敏感；如采取管桥或倒虹吸方式过沟，会对过沟处地表植被及原始地形地貌造成大的破坏，同时人员出现比较集中，对地表环境影响较大；而采用绕沟方案，大量工作都在地下完成，仅需要在洞口附近布置供风及供水等少量系统，对地表的影响极其微弱。经分析对比选择，本阶段选择绕沟方案。

5.3.2. 3 调压室形式选择

出居沟电站设计水头480m，引水隧洞长12534.302m，设计引用流量19.4m3/s。根据本电站水头高、引水线路长、流量小、“托马”稳定面积小的特点，调压室型式选择主要为气垫式、溢流式或水室式。

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因调压室处绿泥石片岩和千枚岩,围岩以Ⅳ类为主，其地应力及渗透性很难满足气垫式调压室的要求；而对溢流式，由于无设溢水道的地质地形条件，因此，经综合比较，本电站选择水室式调压室。

5.3.2.4 压力管道形式选择

压力管道布置比较了埋管和明管两个方案。明管方案因厂房后坡坡高达230余米，地形坡度较陡，边坡岩体中裂隙发育，表部岩体卸荷强烈，岩体松动明显，对明管的安全运行不利，工程处理230余米的高边坡难度、工程量均较大，因此，选择采用埋管方案。

综上所述，出居沟水电站枢纽工程主要由首部枢纽、引水系统、厂区枢纽等建筑物组成。 首部枢纽建筑物从右至左依次布置右岸挡水坝段，泄洪闸、排污闸、冲沙闸、进水口、左岸挡水坝段。拦河闸坝轴线方向为N54°56′35″E，闸坝顶高程为1808.00m，闸坝顶全长约169.00m。水库正常蓄水位为1806.00m，死水位为1801.00m，最大闸高21.00 m,最大坝高22.00m。

电站进水闸位于左岸，采用“正向泄洪排沙，侧向取水”的布置型式。取水口上游侧挡水坝兼为导墙平顺水流，并与岸坡相连接。设计一孔进水闸，孔口内设置两道工作拦污栅。

引水建筑物由有压引水隧洞、调压室及压力管道组成。引水隧洞全长12534.302m，布置于河道左岸，采用埋藏式穿越中岗沟、出居沟、木爪沟、阳山沟和若碧小沟。调压井型式选择水室式。 厂区建筑物由主厂房、副厂房、升压站、尾水渠、回车场及进厂公路桥等组成。回车场、安装间、主机间呈“一”字形排列，副厂房布置在主厂房的靠山侧，升压站布置在安装间靠山侧。尾水渠正向出水，轴线方向与河道呈约60°夹角相接。厂区交通经进厂大桥与对岸陇东镇至雅安市的县城公路相联。

5.4 首部枢纽建筑物

5.4.1 首部枢纽布置

首部枢纽建筑物从右至左依次布置右岸挡水坝段，泄洪闸、排污闸、冲沙闸、进水口、左岸挡水坝段。闸坝顶高程为1808.00m，闸坝顶全长约169.00m。最大闸高21.00 m,最大坝高22.00m。 推荐闸轴线位于灯笼沟与扑鸡沟交汇口下游约400m处，其方位为N54°56′35″E。引水隧洞进水口侧向布置在左岸，取水角为105°54′25″，在靠近主河床布置两孔泄洪闸，左岸紧靠进水口布置一孔排污闸和一孔冲沙闸，构成“正向冲沙、泄洪，侧向取水”的引水防沙和泄洪的枢纽布置体系。 泄洪闸和冲沙闸底板采用同一高程，根据河道的冲淤特征及地形地质条件确定为1792.00m，比原平均河床高程略高。经泄洪消能计算，并考虑水库冲砂要求，确定闸孔尺寸为：泄洪闸2孔，单孔尺寸5.00m×5.00m（宽×高），孔顶以上设胸墙，胸墙底高程1797.00m；冲沙闸1孔，孔口尺寸2.5m×5.00m（宽×高），孔顶以上设胸墙，胸墙底高程1797.00m；排污闸1孔，堰顶高程1803.00m，孔口宽度2.5m。由于河床覆盖层深达80m，采用覆盖层上建闸，闸基置于漂（块）卵（碎）砾石层上。各闸室段闸顶总长27.00m，闸顶高程1808.00m，最大闸高21.00m。中墩厚度3.00m，缝墩2.00m，闸底

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板厚度3.50m，闸室顺水流方向长度23.50m。泄洪闸闸孔和冲沙闸闸孔均设弧形工作闸门和平板检修闸门各一扇，排污闸闸孔只设一扇平板工作闸门。泄洪闸和冲沙闸的工作闸门由布置在闸顶的固定式卷扬机操纵，平板检修闸门由闸顶排架悬挂的电动葫芦操纵。

为满足下泄2.2m3/s的环保流量，首部枢纽闸门槽坝段布置有直径0.5m的下泄水流钢管。为保证在上游水位变动时下泄流量恒定，通过安装在坝下游的阀门进行控制。

闸室上游设置钢筋混凝土铺盖，铺盖以1：10的坡度倾下游与闸室相连，铺盖长度15.00m，厚度1.50m。为确保进水口“门前清”，在冲沙闸和排污闸之间的上游铺盖上设一道束水墙，墙顶高程1800.00m，长度19.00m，厚度为1.50m。

冲沙闸、排污闸、泄洪闸下游布置32.5m长的斜坡护坦，护坦坡度1：5，后接20.0m长水平护坦，水平护坦顶高程为1785.50。为防止下游冲坑淘刷，在护坦末端设置深齿槽，槽深6.0m，齿槽底高程1779.50m。护坦下设纵、横向排水管，底部设反滤。桩号（闸）0+066.00~（闸）0+076.00m之间边墙由矩形断面渐变为边坡为1:1.5的梯形断面，（闸）0+076.00以后为下游河道整治区，两岸以浆砌块石护坡至（闸）0+200.00m桩号，浆砌块石坡脚底部从桩号（闸）0+066.00m以6°角扩散到（闸）0+116.00m断面，护坦末端桩号为0+076.00m。

进水口侧向布置在河床左岸，前缘与拦河闸轴线呈105°54′25″交角。进水口宽度按引用流量及过栅流速确定为6.0m，闸墩厚2.0 m。底板高程1796.50m，比冲沙闸底板高4.5m。为防止漂浮杂物，进水口设两道工作拦污栅。

由于受左岸地形条件限制，为了平顺水流，改善进水口水流条件，在进水口左侧上游方向设置长约68.75m的挡水墙(兼做导水墙)，并连接至左岸，墙顶高程1808.00m。分为四个坝段，坝顶宽5.00m，坝顶高程1808.00m，最大坝高16.50m。上游面为铅直面到1796.50m高程后以1：1放坡至1793.50 m高程，其下铅直至建基面1791.50m。下游面从1808.00m高程到1804.00m高程为铅直面，1804.00m高程以下以1：0.7放坡到1793.50高程, 水平加大坝底宽度2 m，其下铅直至建基面1791.50m，坝底总宽17.35m。基础置漂（块）卵（碎）砾石层上。底部接防渗墙。

右岸挡水坝段长约61m，采用混凝土重力坝，共分为四个坝段（包括一储门槽坝段），储门槽坝段顶宽9.0m，其余三个坝段坝顶宽6.00m，坝顶高程1808.00m，最大坝高22.00m，上游坝面外挑2.0m后坝面铅直至1806 m高程,1806.00高程以下按1:1边坡减小坝剖面至1804.00高程，其下为铅直面至1795.00高程，1795.00高程以下按1:1加大坝底宽度至1792.00高程，1792.00高程以下铅直至建基面。坝下游由1808.00高程铅直到1805.00，其下以1：0.7放坡至1792.00，1792.00以下铅直至建基面。基础为漂（块）卵（碎）砾石层上。

闸坝基础防渗采用混凝土防渗墙，墙厚0.80m，防渗墙伸入相对隔水层即第Ⅱ层，防渗墙底高程1741.00 m。两岸基岩部分采用帷幕灌浆，帷幕灌浆为1排，间距1.5 m,灌浆深度伸入弱风化、弱卸荷下，左岸灌浆平硐长25.00 m，右岸灌浆平硐长45.00 m，灌浆平洞尺寸为3.0*3.5 m(宽*高).

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5.4.2 拦河闸坝

5.4.2.1 坝顶高程计算

根据《水闸设计规范》（SL265－2001），水闸闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定。

（1）正常蓄水位工况

坝顶高程≥水闸正常蓄水位+波浪计算高度+相应安全超高值 正常蓄水位：▽1806.00m

相应安全超高按3级建筑物查得，为0.4 m

波浪计算高度=波浪高度（2hl）+波浪中心线至静水位的高度（h0）

2hl?0.0166?V?D?1.165

V取为多年平均最大风速的1.5倍，V=1.5×17=25.5（m/s） D为吹程，取为1km

54132hl?0.0166?25.5?1?0.95

54132Ll?10.4?2hl?20.8?10.0

4?hlh0??0.28 2Ll波浪计算高度=0.95+0.28=1.23

闸顶高程≥1806+1.23+0.4=1807.63（m） （2）设计洪水位工况

闸顶高程≥设计洪水位+相应安全超高值 1797.98+0.7=1798.68（m） （3）校核洪水位工况

闸顶高程≥校核洪水位+相应安全超高值 1799.74+0.5=1800.24（m）

以上三种情况取大值，最终确定坝顶高程为：▽1808.00m。

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5.4.2.2 闸孔设计

为尽量保持原河床水沙运动规律，顺畅排沙且不致造成上、下游淤积，泄洪闸冲沙闸底板高程比选定闸线处河滩地平均高程1792.00m略高。如降低闸底板高程，可能因闸底板淤沙而影响闸运行。抬高闸底板高程，则需加大闸地板厚度，增加工程量，同时影响汛期泥沙下泄，汛期大量泥沙可能淤积库内。根据首部枢纽泥沙实验拟定的汛期开闸冲沙的运行方式，泄洪闸尽量布置在靠近河流主河槽，各闸室泄流宽度5.00m。冲砂闸布置在进水口前，以利保持进水口门前清。

本工程闸（坝）顶高程由正常蓄水位控制，正常蓄水位1806.00m加波浪爬高、安全超高等，闸（坝）顶高程为1808.00m。

在孔口尺寸比较中，首先考虑了冲沙闸和泄洪闸采用相同的孔口尺寸，这样虽然可简化闸孔、闸门设计，也可省一道检修闸门，但由于冲沙闸孔过宽，而天然河道来流量有限，在平、枯水期冲沙流量和流速不够、冲沙效果不好；若为提高冲沙流速而局部开启冲沙闸门，则为孔流冲沙，其在闸前形成的冲沙漏斗范围有限。因此，根据多泥沙河流引水防沙的经验，冲沙闸和泄洪闸采用不同的孔口尺寸，冲沙闸孔尺寸选定为2.5×5.0m（宽×高）。

根据闸址河道宽度、泄流能力及水库冲排淤沙的要求，确定采用两孔泄洪闸，泄洪闸型式选择为胸墙式平底板闸，考虑有利于冲沙排沙，经计算泄洪闸孔口尺寸为5.0×5.0m（宽×高）。 （1）泄流能力计算

按结构布置进行泄流计算，闸门全开；

当he/H0?0.65时，泄流能力按无坎宽顶堰堰流公式计算，即：

Q???mB02gH02

式中：he???孔口高度（m）；

3Q???过闸流量（m3/s）；

????淹没系数； ????侧收缩系数；

m???流量系数；

； B0???闸孔总净宽（m）

； H0???包括行进流速水头的堰上水头（m）

当he/H0?0.65时，泄流能力按无坎宽顶堰孔流公式计算，即：

Q??'?heB02gH0

式中：he???孔口高度（m）；

Q???过闸流量（m3/s）；

?'???孔流淹没系数；

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????孔口流量系数；

； he???孔口高度（m）； B0???闸孔总净宽（m）

； H0???包括行进流速水头的堰上水头（m）

流量系数考虑侧收缩后取m=0.36计算，下游为急流衔接，根据护坦末端天然河道水位流量关系曲线，在各种工况下均为自由出流，淹没系数σ=1.0。

计算中考虑电站停机敞泄排沙时拦河闸的泄流能力情况，计算结果见表5-11

出居沟电站闸坝枢纽泄流曲线计算成果表

表5-11 洪水频率 洪水泄量 （％） （m3/s） 0.2 427 2 3.3 20 284 256 151 上游水位 (m) 1799.74 1797.98 1797.58 1795.92 下游水位 (m) 1791.64 1790.93 泄洪闸泄量（m3/s） 342 232 209 123 冲沙闸泄量（m3/s） 85 52 47 28 排污闸泄量（m3/s） 0 0 0 0 进水口引用流量（m3/s） 0 0 0 0 备注 闸孔全开 (2) 抗滑稳定及地基应力计算 ⑴ 主要数据

拦河闸（坝）为三级建筑物，地震设防烈度为7°，主要建筑物有泄洪闸、冲沙闸、排污闸及挡水坝段，闸坝基础物理指标见表5-5，闸坝防渗采用半封闭的混凝土防渗墙和帷幕灌浆。 ⑵ 计算水位 拦河闸：

正常运行：上游水位1806.00m，下游水位1785.50； 设计洪水：上游水位1797.98m，下游水位1795.83m； 校核洪水：上游水位1799.74m，下游水位1796.54m； 挡水坝：

正常运行：上游水位1806.00m，下游1785.50； 设计洪水：上游水位1797.98m，下游水位1790.93m； 校核洪水：上游水位1799.74m，下游水位1791.64m； ⑶ 荷载及其组合

作用在闸（坝）上的荷载有：①建筑物自重；②静水压力；③水重；④扬压力；⑤泥沙压力；⑥浪压力；⑦地震作用力：包括地震惯性力及地震动水压力。

根据《水闸设计规范》（SL265-2001），各种荷载及组合见表5-12。

荷载及组合表

表5-12

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荷 载 荷载计算情况 组合 自重 水重 静水压力 扬压力 淤沙压力 波浪压力 地震荷载 基本正常蓄水 组合 设计洪水 特殊校核洪水 组合 地震 施工完建 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 说 明 未计地下水产生的扬压力 按正常蓄水位计算 按设计洪水位计算 按校核洪水位计算 按正常蓄水位计算+7°地震

⑷ 计算公式

按上述规范，拦河闸（坝）的沿基底面的抗滑稳定安全系数按抗剪强度公式计算，计算公式为：

Kc?建筑物的基底应力按材料力学公式计算，计算公式为：

f?G?H

P

maxmin?G?Mx?My???AWxWy

式中：Kc—沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数； f—沿闸室基底面与地基之间的摩擦系数；

maxPmin —闸室基底应力的最大值或最小值(kPa)；

∑G—作用在闸室上的全部竖向荷载（包括闸室基础底面上的扬压力，kN）； ∑H—作用在闸室上的全部水平荷载(kN)；

?Mx、?My—作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础形心轴x、y的力矩；

A—闸室基底面的面积（m2）；

?Wx、?Wy—闸室基底面对于该底面形心轴x、y的截面矩（m3）

。

拦河闸（坝）抗滑稳定及地基应力计算成果

拦河闸（坝）抗滑稳定及基底应力计算成果见表5-13

表5-13 建筑物 荷载组合 计算工况 正常蓄水 基本组合 进水口 特殊组合 施工完建 设计洪水位 检 修 校核洪水位 地震情况 正常蓄水 泄洪闸 基本组合 施工完建 设计洪水位 抗滑稳定安全系数 允许值 1.25 1.25 1.25 1.1 1.1 1.05 1.25 1.25 1.25 计算值 上游端 基底应力（KN/ m2） 下游端 应力不均匀系数 7.91 27.60 157.78 18.45 4.18 1.42 --- 10.92 274.58 275.76 233.90 256.27 225.01 229.89 174.25 322.64 264.81 329.28 280.42 286.84 261.72 285.76 354.25 222.77 175.036 95.07 1.20 1.02 1.23 1.02 1.27 1.54 1.28 1.84 2.79 19

检 修 特殊组合 校核洪水位 地震情况 正常蓄水 基本组合 冲沙（排污）闸 特殊组合 施工完建 设计洪水位 检 修 校核洪水位 地震情况 正常蓄水 挡水坝 基本组合 （纵0+027.00~纵0+034.00） 特殊组合 施工完建 设计洪水位 校核洪水位 地震情况 正常蓄水 挡水坝 基本组合 （纵0+034.00~纵0+076.00） 特殊组合 施工完建 设计洪水位 校核洪水位 地震情况 1.1 1.1 1.05 1.25 1.25 1.25 1.1 1.1 1.05 2.50 6.44 1.16 1.93 --- 15.29 3.54 8.95 1.50 1.7 --- 7.17 4.74 1.36 1.41 --- 4.26 3.11 1.12 214.50 251.24 131.82 245.87 428.03 356.20 308.76 340.06 186.71 173.59 352.01 293.49 277.51 204.32 157.01 404.48 289.41 266.08 104.88 164.45 104.16 265.20 293.88 233.93 147.79 228.54 153.60 353.04 233.51 112.59 128.28 130.89 192.61 301.59 138.74 124.57 132.09 343.39 1.30 2.41 2.01 1.20 1.83 2.41 1.35 2.21 1.89 1.345 2.871 2.288 2.12 2.027 1.92 2.92 2.32 2.01 3.27 1.25 1.25 1.25 1.1 1.05 1.25 1.25 1.25 1.1 1.05 计算结果表明，拦河闸（坝）的抗滑稳定安全系数在各种工况下均大于规范要求；基底应力也满足地基允许承载力要求，最大值与最小值之比也在规范要求范围内。

5.4.2.3地基沉降计算

由于闸基河床覆盖层各层成因类型、组成结构及物理力学性质均存在差异，分布位置和厚度也不尽相同，尤其闸坝基础存在砂层透镜体，因此，本阶段研究分析了地基的沉降变形和不均匀变形。

a. 计算剖面

沿各建筑物轴线剖面进行计算 b. 计算参数

计算参数按闸址覆盖层物理力学指标建议值取用。 c. 计算工况 见下表 d、计算公式

沉陷计算公式采用分层总和法：

20

(ZiCi?Zi?1Ci?1)ZiCi?Zi?1Ci?1 Ei?1si式中：ms——地基沉陷量修正系数，根据各层地基土的坚硬程度，Ⅰ层取1.1计算，Ⅱ层取1.4计算， Ⅲ层取1.1计算，砂层透镜体取1.4计算；

n——地基压缩层范围内所划分的土层数；

s?msS'?ms?n?0?0——基础底面处的附加应力，对闸和坝分别取正常运用工况下的最大应力

值；

Esi——基础底面下第i层土的变形模量；

Zi、Zi-1——分别为基础底面至第i层土和第i-1层土底面的距离；

Ci、Ci-1——分别为基础底面至第i层土和第i-1层土底面范围内平均压力系数。 d、计算结果

各建筑物沉降计算值

表5-14（单位：cm）

建筑物 进水口 冲沙（排污）闸 泄洪闸 挡水坝（纵0+027.00~纵0+034.00） 挡水坝（纵0+034.00~纵0+076.00） 正常蓄水位 8.79 9.40 4.60 5.66 6.37 施工完建 7.43 11.44 5.48 5.62 6.73 设计洪水 6.82 7.17 2.66 5.13 4.82 检修 校核洪水 6.47 8.27 3.17 5.81 7.12 2.75 5.03 4.72 地震 7.97 9.47 4.58 6.98 5.93 经计算，在各种运用情况下，首部建筑物的最大沉降量为11.44cm，均未超过规范允许范围；相邻部位的最大沉降差在泄洪闸段和冲沙排污闸坝段间，最大沉降差为5.96cm，略为超过规范允许范围内，只要做好相关止水设计，此不均匀沉降将不会对首部建筑物造成危害。

5.4.3 消能防冲及抗磨设计

本工程消能防冲的设计标准按30年一遇洪水标准设计。根据闸址处的地形条件及下游河道特征，考虑到天然河道年悬移质输沙量17.9万t，推移质输沙量2.26万t ；推移质中数粒径0.038mm，最大粒径0.569mm。闸室设抗冲耐磨钢板，钢板厚12 mm，闸墩钢板铺设高度1.2 m，排污闸、冲砂闸工

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作门前闸底板表层铺设12 mm厚钢板，排污闸、冲砂闸工作门后和护坦表层设40 cm厚抗冲耐磨混凝土。根据首部模型实验在护坦末端设消力池,池底高程2385.50m，消力池前部20 m混凝土护底,底板厚度按类似工程初步确定为1m。后部仅两岸用浆砌石护坡。经首部枢纽试验验证在冲沙闸与泄洪闸的护坦之间可不用隔墙隔开。试验结果表明，为防止水流贴壁冲刷和冲坑回流淘刷，下游护坦末端设6.00m深的防冲齿槽。

5.4.4 闸基、两岸防渗及基础处理

首部枢纽闸基河床覆盖层深厚，成层结构复杂，各层物理力学性质、透水性和抗渗稳定性差异较大，存在闸基渗漏。必须对闸基进行防渗处理。两岸闸肩卸荷岩体透水性强，防渗帷幕向两岸穿过卸荷带，伸入到新鲜完整岩体。 (1) 闸基及两岸防渗措施 ① 闸基及两岸渗透特性

闸（坝）基河床覆盖层最大厚度＞85.15m，可分为三大层，主要持力层为第Ⅲ层漂（块）卵（碎）石层, 组成粗粒～巨粒土为主，细粒充填少，水文地质试验成果显示其具强透水特征，且在勘探过程中局部孔段有漏水漏浆现象，说明存在架空现象，故建坝蓄水后，该层将构成坝基渗漏的主要途径。下部第Ⅱ层粉质粘土分布连续，最小厚度＞6m，且透水性微弱，可作为闸（坝）基防渗依托。 两岸坝肩谷坡较陡峻，岩体卸荷较强烈，强卸荷带岩体裂隙发育，张开宽度大，具强透水性；弱卸荷带岩体卸荷裂隙仍较发育，具中等透水性。因此存在沿两岸坝肩绕渗问题，需采取防渗处理措施。 ② 基础处理

闸坝基础防渗采用混凝土防渗墙，墙厚0.80m，防渗墙伸入相对隔水层即第Ⅱ层，防渗墙底高程1741.00 m，基岩部分采用帷幕灌浆，灌浆深度暂按伸入弱风化、弱卸荷下考虑，左岸灌浆平硐长25.00 m，右岸灌浆平硐长45.00 m。

（2）三维渗流计算

渗流计算采用有限元计算分析方法求解连续介质稳定渗流问题，采用的应用软件主要有Seepage-3D、AUTOCAD、WINSURFER等。计算网格单元采用八节点六面体等参单元。

①三维整体模型

1、模型范围：截取边界：X方向，顺河向自上游指向下游取约400m；Y方向，沿坝轴线自右岸指向左岸截取约400m；Z方向，以高程为坐标，底高程截至1650.00m，顶高程截至1808.00m。

2、模型边界：计算模型中边界类型主要有已知水头边界、不透水边界两种：①已知水头边界包括坝区上下游水位淹没线以下的定水头边界； ②坝体按不透水介质处理，

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即建基面为不透水边界。

3、水力条件：上游水位取正常蓄水位1806.00m，根据地质提供的地下水资料考虑安全余度，下游取截取边界水位1784.00m。

整体有限元计算模型网格如图5－2所示，经离散后模型单元总数27056，结点总数27751。

图5－2 三维有限元模型

②计算参数

渗流计算参数表

表5-15 渗透系数cm/s 材料名称 ①层：泥卵砾石 ②层：粉质粘土 ③层： 漂块卵石 强风化层 弱风化层 微新岩层 防渗墙 灌浆帷幕 Kx 5.8×10-3 2.5×10-5 4.2×10 1.5×10-3 6.0×10-4 －7.5×105 －1.0×107 －5.0×105 -2

允许渗透 Kz 5.8×10-3 2.5×10-5 4.2×10 1.5×10-3 6.0×10-4 －7.5×105 －1.0×107 5.0×105 －Ky 5.8×10-3 2.5×10-5 4.2×10 1.5×10-3 6.0×10-4 －7.5×105 －1.0×107 －5.0×105 -2坡降[J] 0.12～0.15 0.8～1.0 0.18～0.20 备注 第Ⅱ层粉质粘土其破坏坡降为4.29～5.29，破坏形式主要为流土；第Ⅲ层漂（块）卵（碎）石层临界坡降0.62～0.70，破坏坡降1.30～1.55，破坏型式为管涌。 -2 ③计算成果分析

坝区典型剖面渗流场（防渗墙底高程为1741.00m）分布图如图5－3所示，由于Ⅱ层相对Ⅰ、Ⅲ层渗透系数较小，Ⅱ层承担了消减水头的作用；在防渗墙底部下游侧（第

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Ⅱ层内部）其最大渗透坡降可达1.831，以防渗墙底部为中心向外辐射状减小。在防渗墙周围一定范围内Ⅱ层土颗粒可能启动进入上层土体，但还不至于有大量土体颗粒的移动，在该层顶部渗透坡降小于允许渗透坡降，因而总体来说渗透稳定还是比较安全的；第Ⅰ层最大渗透坡降可达0.15，位于防渗墙底部与Ⅱ层交界处，其余部位坡降均小于允许坡降；Ⅲ层在闸底出口段坡降较大，最大为0.245，小于临界坡降（0.62～0.70），采取反滤排水措施可达到渗透稳定的要求。坝区总渗流量为4809.0 m3/d（0.056 m3/s），其中闸基渗流量占总渗流量的93.3%。基于渗流量较小，考虑将原设计防渗墙抬高10m（防渗墙底高程为1751.00m），其两岸渗漏量变化不大，闸基渗漏量增加到原来的4.34倍；平均每天渗流量达到23989（m3/d），大大超过枯水期多年平均流量的1%，因此防渗墙底高程为原设计1741.00m。

不同防渗墙底高程渗流量成果表

表5-16

计算内容 防渗墙底程（m） 1741.00 1751.00 闸基渗流量（m3/d） 两岸坝肩渗流（m3/d） 4489.0 19500.0 320.0 301.08 总渗流量（m3/d） 4809.0 23989.0 泄洪闸底端主要坡降比较表(防渗墙底高程1741.00m)

表5-17 点号 A B C D

X 7.69 5.44 13.208 75.496 坐标 Y Z 168.3 1742.27 168.3 168.3 168.3 1741.92 1785.35 1783.99 平面 位置 见图5-3 见图5-3 见图5-3 见图5-3 坡降J 1.00 0.983 0.055 0.245 允许坡降[J] 0.8～1.0 0.8～1.0 0.18～0.20 0.18～0.20 24

图5－3 泄洪闸断面等势线分布图（防渗墙底高程1741.00m）

闸址区防渗墙接触渗透坡降表

表5-18

防渗墙接触渗透坡降 防渗墙底高程（m） 上游侧平均坡降 Ⅱ层 1741.0 1.695 Ⅲ层 0.029 下游侧平均坡降 Ⅱ层 1.181 Ⅲ层 0.062 平均坡降 Ⅱ层 1.438 Ⅲ层 0.046

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闸区典型剖面渗透坡降（防渗墙底高程为1741.00,除去防渗墙周边）

表5-19

剖面P2(Y=135) 右岸挡水坝段 剖面P6(Y=190) 左岸挡水坝段 剖面P3(Y=168) （泄洪闸） 剖面P4(Y=178) （排污闸） 剖面P5(Y=187) （冲沙闸） 材料 最大坡降 闸底平均坡降 最大坡降 闸底平均坡降 最大坡降 闸底平均坡降 最大坡降 闸底平均坡降 最大坡降 闸底平均坡降 允许坡降 Ⅰ层 0.133 0.108 0.135 0.099 0.111 0.082 0.106 0.092 0.111 0.100 0.12～0.15 Ⅱ层 1.00 0.707 0.961 0.445 0.958 0.607 0.989 0.616 0.961 0.530 0.8～1.0 Ⅲ层 0.178 0.051 0.115 0.053 0.179 0.043 0.148 0.032 0.176 0.053 0.18～0.20 26

5.4.5取水口设计

电站取水口位于河床左岸，紧邻冲沙闸布置，为岸边有压取水的闸式进水口。取水口前缘与闸轴线呈105°54′25″夹角，顶部高程1808.00m，与闸顶高程相同。取水口由拦污栅闸、渐变段、进水闸三部分组成。

拦污栅闸基础置于第Ⅲ层含漂（块）砂卵砾石层上，拦污栅闸宽度按引用流量23m3/s及过栅流速0.8~1.0m3/s要求确定为6.0m，设计为1孔。拦污栅闸底板高程1796.50m，高出冲沙闸底板4.5m，防止推移质进入取水口，闸室设2道拦污栅。为平顺水流，改善进水口水流条件，拦污栅闸左侧挡水坝兼为导墙与上游岸坡连接。上游导墙长68.75m，导墙采用混凝土重力式挡墙，墙顶高程1808.00m

拦污栅闸后为一喇叭口型渐变段，渐变段基础置于第Ⅲ层含漂（块）砂卵砾石层上。渐变段边墙顶高程1808.00m，底板坡度为1：2.24。

渐变段后接进水闸，进水闸基础置于第Ⅲ层含漂（块）砂卵砾石层。进水闸底板高程根据有压引水进口最小淹没深度确定：

S=CVd1/2

S-孔口淹没深度，m； V-孔口断面流速，m/s； d-孔口高度，m；

C-与进水口形状有关的系数。

为满足有压引水进口最小淹没深度，经计算进水闸底板高程采用1797.25m。为使水流平顺进入引水隧洞，减少水头损失，进口段顶板设置四分之一圆弧曲线。进水闸内设一孔口尺寸为3.3m×3.25m（宽×高）的工作闸门，以方便检修引水隧洞。闸门后通过渐变段进入引水隧洞。

5.4.6上下游河道整治

首部枢纽泥沙实验发现，当水库初期下泄各频率洪水时,，因右岸原河道尚未淤积，水流沿原河道行至右岸挡水坝前再横向流动到泄水建筑物前，导致泄水建筑物和进水口前水流极其紊乱，同时严重威胁上游束水墙的安全。为平顺进水口及泄水建筑物上游水流，对上游原河道进行整治，将泄水建筑物和引水口上游的左岸滩地开挖形成一条明渠，明渠底坡i=0.015，边坡1：2.5，与上游河道和泄水建筑物及引水口平顺相接。右岸原河床用弃渣回填到1795.00高程，弃渣前部用钢筋石笼作成1：

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0.5的挡墙保护弃渣。

5.4.7首部枢纽模型试验

（详见专题报告）

西安理工大学首部枢纽模型试验表明：

（1）出居沟水电站首部枢纽总体布置合理，建筑物体型无大问题。

（2）泄流能力满足要求。 （3）建筑物尺寸满足工程运行

（4）由于河道比降陡，库区和下游河道部分断面流速大于原河道抗冲流速，库区及下游河道会遭受水流不同程度冲刷。

（5）按照拟定的运行方式，电站进水口含沙量可满足本工程过机含沙量的要求，水库的有效库容亦能满足日调节库容的要求。

5.5 引水建筑物

5.5.1 引水隧洞

引水隧洞全长12534.302m，布置于河道左岸。隧洞沿线山体雄厚，地形陡峻，沟谷深切，山顶海拔高度一般3000～3500m，临谷高差1000～1500m，左岸发育有中岗沟、出居沟、木爪沟、阳山沟和若碧小沟。隧洞沿线出露的地层有奥陶系、志留系、泥盆系、石碳系和二叠系，岩石为玄武岩、绢云母石英片岩、绢云母千枚岩、大理岩、结晶灰岩、白云岩、绢云母石英岩、粉砂质板岩等，此外还有后期辉绿岩脉分布。

隧洞埋深大，围岩岩质类型主要由前、后段板岩、片岩类、碳酸盐岩类所组成，主要断层、地层走向均与洞线大角度相交，对洞室稳定性有利。围岩以Ⅲ、Ⅳ1类为主，断层及其影响带围岩类别为Ⅳ ～Ⅴ 类。隧洞埋深大都在400m以上，最大垂直埋深达1400m以上，预测地应力较高，深埋段遇软弱岩石存在塑性变形问题，在隧洞通过坚硬完整岩石的洞段存在轻微～中等岩爆的可能。引水隧洞沿线地下水以裂隙水为主，在断层破碎带、裂隙密集带以及过沟段，存在集中涌水可能。

为了满足隧洞沿线过沟埋深和避免影响保护区，过中岗沟、出居沟、木爪沟隧洞在平面布置上采用绕沟方式，过阳山沟采用了钢板衬砌外包钢筋混凝土的方式。引水隧洞平面上共布置8个控制点，P3～P5控制点均布置在沟内，控制点转弯半径均为50m。

隧洞进口底板高程1794.00m，调中位置底板高程为1550.00m，引水隧洞沿线承受

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内水压力为0.12～2.62MPa、。隧洞进口至（隧）0+765.479m，隧洞纵坡i=0.005225；（隧）0+765.479～（隧）2+374.722m，隧洞纵坡i=0.027359；（隧）2+374.722～（隧）5+525.881m，隧洞纵坡i=0.000317；（隧）5+525.881～（隧）9+292.849m，隧洞纵坡i=0.003769；（隧）9+292.849～（隧）9+462.589m，采用斜井下压至1562.26m高程，斜井倾角55°，弯段转弯半径50m；（隧）9+462.589～（隧）（隧）12+534.302m，隧洞纵坡i=0.00401。

隧洞沿线设置6条施工支洞，其中，2＃、4＃和6＃施工支洞设检修进人门，1＃、3＃、5＃施工支洞封堵。为防止岩石掉块进入机组，在隧洞末端设置集石坑。

根据动能经济比较，隧洞断面经济直径为3.1m，发电引用流量为19.4m3/s时，洞内设计流速V=2.53m/s。为方便施工，减少施工附加工程量，按水头损失相近的原则，确定隧洞低压段断面为城门洞形，宽3.3～3.4m，高3.25～3.3m，高压段断面为圆形，直径3.3m，洞内最大流速为2.22m/s。

鉴于本电站引水隧洞较长，岩性复杂，为缩短工期，考虑对地质条件较好的Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段采用锚喷衬砌，Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段采用现浇混凝土衬砌。按隧洞总水头损失与圆形断面水头损失相等的原则拟定如下断面尺寸：Ⅱ类围岩，底宽3.4m，上部圆弧半径1.7m，直墙高1.6m，边、顶拱采用素喷混凝土支护，喷混凝土厚10cm，局部采用挂网喷混凝土支护，锚杆Φ22，L＝2.5m，喷混凝土厚10cm，底板采用素混凝土衬砌，厚20cm；Ⅲ类围岩，底宽3.3m，上部圆弧半径1.65m，直墙高1.6m，边、顶拱采用挂网锚喷混凝土支护，锚杆Φ22，L＝2.5m，喷混凝土厚15cm，底板采用素混凝土衬砌，厚20cm；Ⅳ类围岩低压段，断面为底宽3.3m，上部圆弧半径1.65m，直墙高1.6m，采用40cm厚单层钢筋混凝土衬砌；Ⅴ类围岩低压段，断面为底宽3.3m，上部圆弧半径1.65m，直墙高1.6m，采用60cm厚双层钢筋混凝土衬砌；Ⅳ、Ⅴ类围岩高压段，开挖断面为底宽4.5m，上部圆弧半径2.25m，直墙高1.6m，衬砌断面采用直径为3.3m的圆形，采用60cm厚双层钢筋混凝土衬砌；Ⅳ、Ⅴ类围岩段顶拱回填灌浆，单、双交错布置，周边固结灌浆，每排6孔，深入基岩3m，排距3m，梅花形布置。

引水隧洞结构布置图详见：CD187 CB-13-3(25~26)。

5.5.2 调压室

调压室一带为绢云母绿泥石片岩及千枚岩，岩层产状为N30°～60°E/NW∠50°～70°，浅表部岩体以弱风化弱卸荷为主，调压室水平埋深大于70m，垂直埋深大于90m。上室洞身段及竖井围岩大部分为微风化～新鲜的绢云母绿泥石片岩及千枚岩，以Ⅳ1类围岩为主。

本电站设计水头480.19m，引水隧洞长12534.302m，设计引用流量19.4m3/s。根据本电站水头高、引水道长、流量小，“托马”稳定面积小的特点，调压井型式选择水室式。

调压室布置为埋藏式。调压室竖井采用圆形断面，内径3.3m，下部隧洞底板高程为1550.00m，

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竖井高256m。经计算分析，该调压室不设下室。由于竖井承受的水头较高，且水位变幅较大，竖井井筒采用钢筋混凝土衬砌，衬厚60cm，并进行周边固结灌浆，每排6孔，深入基岩3m，排距3m，梅花形布置。调压室上室处于相对较差的岩体内，不宜开挖大跨度洞室，为此选择宽4m，高4.5~5.5m的城门形断面。调压室上室长150m，底高程为1809.00~1809.98m，坡降i=0.01。上室采用全断面钢筋混凝土衬砌，衬厚60cm，顶拱进行回填灌浆，单、双交错布置，周边进行固结灌浆，每排12孔，深入基岩4.5m，排距3m，梅花形布置。上室交通洞长约99m，断面型式为城门洞形，宽3m，高3.5m，采用钢筋混凝土衬砌。

调压室结构布置图详见：CD187 CB-13-3(27~28)。

5.5.3 压力管道

压力管道由上平段、上斜井段、中平段、下斜井段和下平段组成。

压力管道段围岩与调压室相同，除下平段靠近地表约50m洞段外，均以Ⅳ1类围岩为主，压力管道轴向与岩层走向交角大，约为70°，对洞室稳定有利。下平段最后45～50m总体为弱风化、弱卸荷岩体，风化、卸荷裂隙较发育，岩体破碎、较松弛，成洞条件较差，为Ⅳ2类围岩。

压力管道采用一条主管、经一个卜形岔管分为两条支管分别向厂房内两台机组供水的联合供水布置方式，压力管道主管长721.5844m。其中，上平段长100m，中心高程1551.20m；上斜井段长256.2535m，倾角55°；中平段长100m，中心高程1441.20m；下斜井段长162.8334m，倾角55°；下平段主管长202.4975m，中心高程1325.81m；1#支管长36.4252m，2#支管长44.1040m。桩号（管）0+716.5844以前压力管道为地下埋藏式，以后主管、岔管及支管均为外包混凝土明管。岔、支管部分的基础为覆盖层。考虑基础的不均匀沉降，在压力管道基覆界线处设置波纹补偿器。压力管道全线采用钢板衬砌，主管内径2.3m，支管内径1.5m。

根据《水电站压力钢管设计规范》中规定，考虑本工程自取水口至压力钢管前引水道较长，钢管内压较大，而埋深不大，故在压力钢管首端设置蝶阀。为便于蝶阀检修，设置了蝶阀室及交通洞。蝶阀室长8m，断面为城门洞形，宽6.5m，高12m，蝶阀室交通洞约433m，断面型式为城门洞形，宽4.5m，高4.5m。

压力管道出口处边坡按1：0.5开挖，采用挂网锚喷混凝土支护。

根据调压室最高涌浪与压力管道最大水击计算，压力管道最大内水压力2.623~5.282MPa。采用第四强度理论进行压力管道结构分析，结构重要性系数取1.0，设计状况系数取1.0，结构系数主管取1.3、岔管及支管取1.6，压力管道全线采用16MnR钢板衬砌，钢板厚度除满足结构所需的厚度外，另计入锈蚀、磨损及管壁厚度误差等2mm。计算结果：主管壁厚30mm，支管壁厚32~26mm。

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压力管道抗外压稳定，经初步计算，每隔2m设一加劲环，其管壁和加劲环的抗外压稳定安全系数均在1.8以上。

压力埋管段管道外预留60cm的操作空间，并回填混凝土，沿线顶拱回填灌浆，底部接触灌浆。压力管道明管段管道外包60cm的钢筋结构混凝土。 压力管道结构布置图详见：CD187 CB-13-3(27~28)。

5.5.4 水力计算

电站装机两台，单机引用流量9.55m3/s，总引用流量19.4m3/s，电站水库正常蓄水位1806.00m，死水位1801.00m，引水隧洞全长12534.302m，压力管道主管长721.5844m。 (1) 隧洞进口淹没水深计算

引水隧洞进口宽3.3m，高3.25m，流量19.4m3/s，流速1.77m/s，经验系数取0.72，计算淹没水深为2.3m，实际淹没深度为3.75m，满足进口淹没水深要求。 (2) 隧洞水头损失计算

引水隧洞全线采用城门洞形断面，对于Ⅱ~Ⅲ类围岩洞段采用锚喷支护，底宽3.3~3.4m，高3.25~3.3m。隧洞锚喷糙率设计值0.028，底板现浇混凝土糙率采用设计值0.014，计算的Ⅱ~Ⅲ类围岩洞段断面综合糙率为0.02423。对于Ⅳ~Ⅴ类围岩洞段采用钢筋混凝土衬砌，其糙率采用设计值0.014，按此计算沿程水头损失，另计入拦污栅、工作闸门、检修闸门、渐变段、隧洞平面转弯段、以及隧洞与调压室底部连接段等局部水头损失，求得引水隧洞总水头损失hw=68.4×10-3Q2，当两台机满负荷运行、引用流量为19.4m3/s时，引水隧洞总水头损失为24.95m。 (3) 调压室涌浪水位计算

调压室型式为水室式，其“托马”临界稳定断面按引水隧洞可能最小糙率控制，求得调压室临界稳定断面积为Fth=3.185m2。实取调压室内径为3.3m，其实际面积F=8.553m2，“托马”稳定安全系数K＝2.69。调压室的最高与最低涌浪水位采用四阶龙格-库塔法计算，其计算条件及成果见表5-20。

电站调压井涌浪水位计算成果表

表5-20 计算工况 计算参数与成果 水库水位(m) 引水隧洞糙率 导叶开启或关闭时间Ts(s) 涌浪水位(m) 丢弃负荷 Q=19.4→0(m3/s) 1806.00 0.0164／0.012 14 增加负荷 Q=9.55→19.4(m3/s) 1801.00 0.0220／0.016 14 1812.366 1749.391 (4) 压力管道水头损失与水锤计算

压力管道采用钢板衬砌，主管总长721.5844m，内径2.3m；1#支管长36.4252m，2#支管长44.1040m，内径1.5m。钢板衬砌设计糙率采用n=0.012，计入蝶阀、弯道、岔管及球阀等局部水头损失，求得

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压力管道总水头损失为6.76m。

压力管道最大水锤升压出现在运行工况为电站水库水位1806.00m，两台机满负荷运行时，突然丢弃全部负荷的情况，此时导叶有效关闭时间Ts=14s，取压力波传播速度为c=1200m/s，经计算最大水锤升压为第一相水锤，其水锤升压系数为ζ=0.069，最大升压水头ΔH=32.951m，压力管道末端承受最大内压5.13MPa。

压力管道最大水锤降压出现在运行工况为电站水库水位1801.00m，一台机满负荷运行、第二台机组负荷由Q＝0增至满负荷运行的情况，此时导叶开启时间Ts=14s，取压力波传播速度为c=1200m/s，经计算最大水锤降压为第一相水锤，其水锤降压系数为η=0.079，最大降压水头ΔH=37.434m。

5.6 厂区枢纽建筑物

发电厂房位于西河左岸若壁小沟沟口上游约300m的平缓滩地上，此处地形开阔、平坦，地基为含漂卵砾石层。根据地形地质条件和厂区枢纽布置的需要，考虑压力管道布置、尾水出水条件和厂区对外交通等因素，主厂房纵轴线方向为N68°W，与压力管道主管垂直相交，基本平行河道水流方向。 厂区建筑物由主厂房、副厂房、升压站、尾水渠、回车场及进厂公路桥等组成。回车场、安装间、主机间呈“一”字形排列，副厂房布置在主厂房的靠山侧，升压站布置在安装间靠山侧。尾水渠正向出水，轴线方向与河道呈约60°夹角相接。

出居沟电站水轮机安装高程按五十年一遇设计洪水考虑，经计算，确定水轮机的安装高程为1325.81m。安装间和发电机层同高，为1333.51m。下游最低尾水位为1318.95m，正常尾水位为1319.32m。

进厂交通经进厂大桥与对岸陇东镇至雅安市的县城公路相联。回车场位于安装间的右侧，地面高程为1333.41m。

厂区枢纽布置（推荐方案）见附图 CD187 CS-13-3(29~30)。

5.6. 1主厂房布置

安装间、主机间呈“一”字形排列，副厂房布置在主厂房的靠山侧，安装间布置在主机间右侧。主厂房总长度56.0m，其中主机间长35.5m，安装间长20.48m，主机间与安装间在水轮机层以上设0.06m宽的抗震缝，在水轮机层下设0.02m宽的沉降缝。主机间宽21m，最大高度33.61m。安装间宽21m，最大高度23.9m。 5.6.1.1 主机间布置

主机间内安装2台立轴冲击式水轮机，装机容量2×37MW。主厂房宽度受发电机组及其附属设备和球阀吊运控制。机组纵轴线距上游吊车柱内边10.0m，距下游吊车柱内

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边8.0m。机组间距由配水环管及尾水管控制，为14.0m。主机间从上至下分发电机层、水轮机层和球阀层，水轮机安装高程1325.81m。厂内安装一台125t/20tLk=19.0m的单小车桥式起重机，轨顶高程1343.01m。

发电机层：地面高程1333.51m，其上游侧布置有检修动力箱、二次机旁盘和球阀吊物孔；下游侧布置有机旁动力屏及下至水轮机层的楼梯通道。

水轮机层：地面高程1327.71m，层高5.8m。上游侧布置球阀吊物孔、控制屏、调速器、油压装置以及下至球阀层的楼梯通道，发电机母线及电缆通过布置在该层上游墙（发电机层板梁下面）上的母线孔和电缆孔引至副厂房。机墩进人孔设在第三象限。在下游大体积混凝土中设置了技术供水池。

球阀层：地面高程1323.31m，层高4.4m。球阀室长度32.5m，宽度4.75m，室内布置有球阀、机组漏油箱、上水轮机层楼梯。球阀室上游水下墙厚1.50m，左右端水下墙厚1.50m，在下游大体积混凝土中布置尾水锥管进人孔，与球阀室连通。球阀室底板建基面由于地基承载力要求开挖至含alQ4含漂卵砾石层，建基面高程为1315.50m。

厂房布置见附图CD187 KX-13-3( 31~36 )。 5.6.1.2 安装间布置

安装间布置由于受进厂交通高程影响比较了安装间与发电机层同高及与发电机层下错1.5m两种方案，错层方案与同层高方案工程量没有本质差别，考虑到厂房的永久运行及机组检修时的方便，最终选择了安装间与发电机层同高的方案。

安装间分上﹑下两层布置。上层为安装场，供机组安装和检修使用。上层地面高程与发电机层同高，为1333.51m，进厂大门设在安装间右侧。由于限于地形的局限性，变压器运输要从安装间检修场上通过，所以在安装间板梁柱布置时着重考虑了这一因素。下层地面高程1327.71m，层高5.80m，建基面高程1325.71m。其上游侧布置空压机室、透平油处理室、烘箱室等，下游侧布置透平油库、油处理室、转子支墩等。

5.6. 2 副厂房

副厂房布置在主机间靠山侧，平面尺寸35.5m×11.00m（长×宽），共三层。底层地面高程1328.71m，层高4.8m，布置有高低压配电装置室、蓄电池室等。二层地面高程1333.51m，与发电机层同高，层高5.7m，布置有12kV开关柜和母线室、柴油发电机室储油间等。三层地面高程1339.21m，层高5.00m，室内布置中控室、计算机室、通信室、

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仪器仪表室、会议室、电工试验室、储瓶室等。左端布置联系各层的楼梯间、卫生间。

5.6. 3 尾水建筑物

尾水平台布置在主厂房下游侧，平台高程为1324.42m。尾水平台上不设闸门，但预留简易闸门槽。尾水渠全长约为42m，渠宽19.6m，底板平坡，底板高程为1318.21m。

尾水渠两侧在前25m设置高度渐变的衡重式混凝土挡墙，后段采用混凝土导流墙。在出口设一底坎，为防止泥沙进入尾水渠内，坎顶高程为1318.71m。

尾水建筑物均置于覆盖层基础上，地基持力层主要为冲洪积堆积的含漂卵砾石层，层内无连续砂层，结构密实，允许承载力450~500kpa，压缩模量35~40Mpa，内摩擦角28°~30°，承载力及抗变形能力均满足要求。

5.6.4开关站

开关站采用地面开敞式，位于安装间靠山侧，长度35.50m，宽度19.00m，地面高程与发电机层高程相同，基础位于碾压密实的填方砂卵石上。

5.6.5进厂公路及厂区防洪

厂房位于西河左岸若壁小沟沟口上游平缓滩地上，厂区交通经进厂大桥与对岸陇东镇至雅安市的县城公路相联。

厂房防洪标准按50年一遇设计，200年一遇校核。相应尾水位分别为1322.31m和1322.92m，厂房进厂公路高程为1330.5～1333.41m，满足厂区防洪要求。

5.6.6厂房整体稳定及地基应力

厂房建基面基础与地基之间的摩擦系数f=0.5；地基允许承载力[R] =0.45MPa，抗滑稳定计算采用抗剪公式计算。

①荷载及其组合

基本荷载：①厂房结构及永久设备自重；②回填土石重；③相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的静水压力；④相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的扬压力；⑤相应于正常蓄水位或设计洪水位情况下的浪压力；⑥淤沙压力；⑦土压力；⑧冰压力。

特殊荷载：①校核洪水位或检修水位情况下的静水压力；②校核洪水位或检修水位情况下的扬压力；③校核洪水位或检修水位情况下的浪压力；④地震力。

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根据《水电站厂房设计规范》（SL266-2001），各种荷载及组合见表5-21。

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表5-21 荷载类别 荷载组合 计 算 情 况 永结久构设自备重 重 回填土石重 静泥扬浪土水沙压压压压压力 力 力 力 力 冰 压力 上 下 游 水 位 水重 附 注 基本组合 正 常 运 行 机组检修 1 下游设计洪水位(1322.31m) √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 下游检修水位(1319.49m) 下游设计洪水位(1322.31m) 下游校核洪水位(1322.92m) 下游满载运行尾水位(1319.49m) 2 3 4 6 √ √ 特 机组未安装 殊 组 非常运行 合 地震情况 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 1）蜗壳二期砼未浇2）水重应根据实际情况确定 考虑顺河向水平地震力

②抗滑稳定计算： 公式： K=式中

K—按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；

f?W ?PΣW—全部荷载对滑动面的法向分力值，包括扬压力，KN； ΣP—全部荷载对滑动面的切向分力值，包括扬压力，KN；

f—滑动面的抗剪摩擦系数；

厂房抗滑稳定计算成果见表5-22。

抗滑稳定计算成果表

表5-22 序号 1 2 3 4 5 工况 正常运行（设计洪水） 机组检修（半台机运行） 机组未安装（设计洪水） 非常运行（校核洪水） 地震（Ⅶ度）情况（满载水位） 抗滑稳定安全系数允许值 1.25 1.10 1.10 1.10 1.05 主机间抗滑稳定安全系数 9.73 10.89 9.08 9.48 6.91 ③抗浮稳定计算公式

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公式： Kf=式中：

?W UKf—抗浮稳定安全系数；

ΣW—作用于机组段全部重量，KN； U—计算段全部扬压力KN； 厂房抗浮稳定计算成果见表5-23。

抗浮稳定计算成果表

表5-23 序号 1 2 3 4 5 工况 正常运行（设计洪水） 机组检修（半台机运行） 机组未安装（设计洪水） 非常运行（校核洪水） 地震（Ⅶ度）情况（满载水位） 抗浮稳定安全系数允许值 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 主机间抗浮稳定安全系数 4.83 9.49 4.58 4.41 8.74 ④地基应力计算 公式： σ=式中：

σ—厂房地基面的法向应力，KPa；

ΣW—作用于机组段全部荷载（包括或不包括扬压力）对滑动面的法向分力值的总和，KN；

ΣMx—作用于机组段的全部荷载（包括或不包括扬压力）对计算截面形心轴的力矩总和，KN.m；

y—计算截面上计算点至形心轴X的距离，m； Jx—计算截面对形心轴X的惯性矩，m； 地基应力计算成果见表5-24。

主机间地基应力计算成果表

表5-24 单位：MPa 地基应力 工 况 σmax 正常运行（设计洪水） 0.25 计入扬压力 σmin 0.14 37

不均匀系数η σmax 0.31 不计入扬压力 σmin 0.21 不均匀系数η 1.48 ?W?MXy ?AJX1.77

机组检修（半台机运行） 机组未安装（设计洪水） 非常运行（校核洪水） 地震情况（满载水位） 0.28 0.24 0.25 0.30 0.17 0.13 0.14 0.15 1.65 1.88 1.80 2.04 0.31 0.30 0.32 0.36 0.21 0.19 0.20 0.16 1.49 1.59 1.54 2.19 计算结果表明，各工况下厂房抗滑稳定、抗浮稳定均满足规范要求。基底上、下游均为压应力，并且均小于地基允许承载力，满足规范要求。

5.6.3.6. 厂房地基设计

厂房地基持力层为含漂卵砾石层，允许承载力450~500kpa，压缩模量35~40Mpa，内摩擦角28°~30°， 抗变形能力较强，无连续分布的砂层，能够满足地面厂房对地基的要求，通过沉降计算，地基平均沉降量为92 mm，远小于规范允许值。但由于基础持力层内颗粒粗细不均，同时考虑开挖对原地基土层的扰动影响，参照同类型电站厂房地基处理方案，对厂房基础采用固结灌浆处理，孔深5～10m，间排距3m。河床侧采用钢筋石笼护岸以防止河水冲刷基础。

5.7防震抗震设计

5.7.1首部枢纽

5.7.1.1基础条件

闸（坝）址区河床覆盖层最大厚度大于85.17m（相应基岩面高程低于1707m），谷底基岩深槽略偏左岸。据河床覆盖层的物质组成、结构及成因类型的差异，自下而上划分为三大层（钻孔揭露各层厚度及顶板高程详见表3-8）：

第Ⅰ层：泥卵（碎）砾石层（pl+alQ4）：系冲积与洪积混合堆积，位于谷底基岩之上，总体呈灰～灰黑色，顶板埋深54.7m～59.6m，最大厚度＞27m。卵（碎）砾石成份复杂，主要为灰岩、玄武岩、砂岩，部分为凝灰岩、花岗岩等，一般呈次圆或扁圆状，少量次棱角或球状，粒径一般2cm～6cm，次为0.5cm～2cm。粗粒间孔隙充填灰黑色含泥中粗砂，含量约9.6%～11.1%。该层总体结构较密实。

第Ⅱ层：粉质粘土层（lQ4）：系堰塞湖相沉积，呈深灰～灰黑色。钻探揭示该层在平面分布连续，顶板埋深45.7m～48.7m，层厚6m～12.51m。钻进过程中，钻孔有明

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显的缩径现象，岩芯呈可塑～软塑状。该层底部含有少量砾石，粘粒含量也相对减少，砾石粒径一般0.5cm～1cm，含量约占10%～15%。

第Ⅲ层：漂（块）卵（碎）石层（alQ4）：系现代河床冲积堆积，分布于河床中上部层厚一般45m～47m。物质成分较杂，主要有灰岩、砂岩、玄武岩等，磨圆度中等，球度差。该层以粗粒～巨粒土为主，缺乏细粒充填，局部具架空结构。其中漂石块径一般20cm～30cm，含量约15%～25%；卵石粒径一般6cm～8cm（大者10cm～12cm），含量约占30%～40%；砾石粒径以3cm～5cm为主，含量约25%～35%。钻孔揭露该层结构复杂，层中随机分布有数层厚度2.5m～4m的泥砾石透镜体和数层碎砾石砂层透镜体，

碎砾石砂层透镜体最小埋深12.1m，最大埋深41.84m（见表3-9），厚度一般0.53m～1.95m，个别厚度达5.87m（BZK04钻孔揭示）。碎砾石成分主要有灰岩、砂岩、玄武岩等，磨圆度中等，球度差，粒径一般2cm～6cm，少量 6cm～10cm。砂为含泥中细砂，含量约50%～60%。

经地质判定，第Ⅰ层、第Ⅱ层地震情况下均不会发生液化、第Ⅲ层中透镜状碎砾石砂层顶板埋深大于12.1m，干密度较大，结构较密实，抗液化能力较强，为透水性强的漂（块）卵（碎）石层所围限，地震时孔隙水压力易于散失，结合相对含水量和液性指数复判成果分析，Ⅲ层内碎砾石砂层透镜体在Ⅶ度地震烈度条件下，产生液化的可能性很小，即使发生液化，因其在地基中呈透镜状，无连续性，总量分布少，不会对首部枢纽产生危害。

5.7.1.2首部枢纽建筑物稳定、应力、沉降计算

首部枢纽各建筑物在地震工况下的稳定、应力、沉降计算详见5.4.2节，计算结果表明各建筑物在各种工况下的计算值均满足相关规范要求。

5.7.1.3闸顶高程复核

根据电站的水库运行方式和水闸泄流计算成果，出居沟电站设计洪水位为：1797.98m；校核洪水位为1799.74m，较正常蓄水位1806.00m低很多，因此闸顶高程由正常蓄水位控制。

波浪计算高度为：1.23 m。

根据水闸级别查规范正常蓄水位情况下的水闸安全超高为0.4m。地基沉降计算中首部挡水建筑物中最大沉降为11.4cm，因此水闸的闸顶高程最低应为：

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1806+1.23+0.4+0.114=1807.744m

为避免闸顶门机轨道梁等结构部件长期浸没于水中，因此以1808.00m为闸顶高程。

5.7.2引水建筑物

5.7.2.1引水隧洞

引水隧洞大地构造部位属金汤弧形构造带东翼，在长期地质历史时期经受了多次构造运动，岩层挤压紧密，褶皱、断层发育。引水隧洞区内出露的地层有奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二叠系，岩石为玄武岩、绢云母石英片岩、绢云母千枚岩、大理岩、结晶灰岩、白云岩、绢云母石英岩、粉砂质板岩等，此外还有后期辉绿岩脉分布。

引水隧洞沿线分布的主要断层有幺堂子、大草塘、九奔流、青草塘和阳山沟等高倾角弧形冲断层，各断层与引水线路多呈大角度相交，具强烈挤压特征，断层带宽一般数米～数十米不等，组成物质主要为构造透镜体和挤压片岩，晚更新世以来不具有活动性。

引水线路物理地质现象以崩塌、滑坡为主，崩塌均发生在河谷岸坡和深切支沟内的谷坡陡峭处。

引水隧洞埋深大都在400m以上，最大垂直埋深达1400m以上。

引水隧洞Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段采用锚喷支护，Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段采用钢筋混凝土衬砌，并进行固结灌浆和顶拱回填灌浆。引水隧洞在围岩变化、结构变化处（包括转弯段、分岔段等部位）设置变形缝，缝间设置止水，满足结构变形和止水要求。引水隧洞过断裂带采用钢板衬砌并外包钢筋混凝土，设置波纹节以适应变形。

引水隧洞埋深较大，加之采用如上工程措施，其抗震性能好，能够满足抗震要求。 5.7.2.2压力管道

调压室竖井围岩为微风化～新鲜的绢云母绿泥石片岩及千枚岩，岩石强度较低，完整性差，以Ⅳ1类围岩为主；调压室上室洞身围岩大部分为微风化～新鲜的绢云母绿泥石片岩及千枚岩，以Ⅳ1类围岩为主。调压井竖井施工期间采用喷锚支护，永久结构采用钢筋混凝土衬砌，并进行固结灌浆；调压井上室钢筋混凝土衬砌，顶拱进行回填灌浆，周边进行固结灌浆。调压井竖井和上室采用工程措施后能满足抗震要求。 5.7.2.3压力管道

压力管道段围岩与调压室相同，除下平段靠近地表约50m洞段外，均以Ⅳ1类围岩为

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主，压力管道轴向与岩层走向交角大，约为70°，对洞室稳定有利。下平段最后45～50m总体为弱风化、弱卸荷岩体，风化、卸荷裂隙较发育，岩体破碎、较松弛，成洞条件较差，为Ⅳ2类围岩。压力管道初期支护采用挂网锚喷处理，永久支护主要采用钢板衬砌，钢衬段采用16MnR钢板，钢管外侧回填C20混凝土，沿线顶拱回填灌浆，底部接触灌浆，考虑基础的不均匀沉降，压力管道在基覆界线处设置波纹补偿器。压力管道采用工程措施后能满足抗震要求。

5.7.3 厂区枢纽建筑物

5.7.3.1设计概况

发电厂房为引水式地面厂房，厂房枢纽位于西河左岸若壁小沟沟口上游约300m，为一高漫滩，拔河高1m～2m，地面高程1319m～1320m。厂房基础持力层为含漂卵砾石层，承载力较高，抗变形能力较强，无分布连续的砂层，能够满足地面厂房对地基的要求。

厂房后坡地形较陡，在高程1385m以下坡度约75°～80°，但坡面与岩层走向大角度相交，边坡整体稳定。发育一组产状为N40°～50°W/SW∠55°～65°的裂隙，其走向与边坡近于平行，倾角缓于边坡，与层面组合构成局部小规模的潜在不稳定楔形块体。

出居沟水电站工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等。发电厂房按3级建筑物设计，永久性次要水工建筑物按4级设计。根据《水利水电工程边坡设计规范》（DL/T 5353-2006）中划分边坡类别和级别（见表5－25），厂房边坡为A类Ⅱ级边坡。厂房及边坡抗震按Ⅷ度设防，按50年超越概率10％的基岩水平峰值加速度202cm/s2进行抗震设计。

水电水利工程边坡类别和级别划分

表5-25 类别 级别 A类 枢纽工程区边坡 B类 水库边坡 滑坡产生危害性涌浪或滑坡灾害可能危及影响1级水工建筑物安全的边坡 可能发生滑坡并危及2级、3级建筑物安全的边坡 要求整体稳定而允许部分失稳或缓慢滑落的边坡 Ⅰ级 影响1级水工建筑物安全的边坡 Ⅱ级 影响2级、3级水工建筑物安全的边坡 Ⅲ级 影响4级、5级水工建筑物安全的边坡

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5.7.3.2抗震设计标准

厂房整体稳定在地震情况下设计采用的安全系数见表5-26。

抗滑稳定最小安全系数

表5-26 地基类别 非岩 基上 荷载 组合 基本组合 特殊 组合 基本组合 特殊 组合 岩基 基本组合 特殊 组合 I Ⅱ I Ⅱ I Ⅱ 厂房建筑物级别 1 1.35 1.20 1.10 2 1.30 1.15 1.05 1.10 1.05 1.00 3.00 2.50 2.30 抗剪断强度计算公式 抗剪强度计算公式 3 1.25 1.10 1.05 适用公式 抗剪断强度计算公式或抗剪强度计算公式 注：特殊组合I适用于机组检修、机组未安装和非常运行倩况，特殊组合Ⅱ适用于 地震情况。

厂房边坡设计安全系数见表 5-27。

水电水利工程边坡设计安全系数

表5-27 类别及 工况 级别 持久 状况 1.30~ 1.25 1.25~ 1.15 1.15~ 1.05 短暂 状况 1.20~ 1.15 1.15~ 1.05 1.10~ 1.05 偶然 状况 1.10~ 1.05 持久 状况 1.25~ 1.15 1.15~ 1.05 1.10~ 1.00 短暂 状况 1.15~ 1.05 1.10~ 1.05 1.05~ 1.00 偶然 状况 A类 枢纽工程区边坡 B类 水库边坡 Ⅰ级 1.05 Ⅱ级 1.05 1.05~ 1.00 Ⅲ级 1.00 ≤1.00

5.7.3.3发电厂房抗滑稳定及基底应力抗震计算

厂房枢纽各建筑物在地震工况下的稳定、应力计算详见 5.6.6 节，计算结果表明各建筑物在各种工况下的计算值均满足相关规范要求。

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5.7.3.4厂区枢纽边坡稳定抗震计算

厂房后山边坡高陡，基岩裸露，采用岩质边坡稳定分析程序——陈祖煜EMU岩质边坡稳定分析程序计算。

本工程主厂房后边坡在高程1385m以下坡度约75～80°，高度约50m，根据发育产状为N45°~55°W/SW∠55°~65°的裂隙走向模拟滑动面进行计算。根据计算目的，以及需要的计算成果，计算时工况考虑四种：①天然边坡下正常运行工况；②天然边坡下地震工况；③加锚索支护下正常运行工况；④加锚索支护下地震工况。稳定计算结果见表5-29。

由表中结果可知，厂房后边坡在天然状态下安全系数没有达到规范稳定允许系数，有可能失稳；但在做了锚索支护后边坡稳定计算安全系数已满足规范要求。由此，厂房后边坡的锚索支护是可行的。具体工程处理措施为：在1380米高程设SNS柔性防护网一道，边坡采取挂网锚喷支护处理，在厂房后边坡范围内设置200t级锚索、L=30m（下部两排）及L=40m、50m（上部两排交错布置），喷混凝土厚度0.20m，锚杆Φ25@2m、L=6m、8m（交错布置），挂网钢筋Φ10@0.2m。

5.8边坡工程

5.8.1 工程边坡布置

5.8.1.1坝肩边坡和厂房后坡概况

闸（坝）肩为玄武岩，地形坡度总体约45°～55°，表部岩体处于强风化、强卸荷状态，临近地表无大断裂切割，顺坡向裂隙较发育，但倾角约60°～80°，总体陡于地形坡度；岩体内无贯穿性不利结构面组合，边坡整体稳定性较好，但对地表危岩体应做清除处理。

此外，由于两岸闸（坝）肩强风化强卸荷岩体具一定深度，表部岩体强度较低且卸荷松驰，应对闸（坝）接头处的强风化、强卸荷带岩体采取有效的工程处理措施。

厂房后山边坡高陡，基岩裸露，在高程1385m以下坡度约75～80°，但坡面与岩层走向大角度相交，边坡整体稳定。但发育三组产状为①N45°~55°W/SW∠55°~65°②N25°~35°E/NW∠45°~55°③N70°~80°W/NE∠30°~40°的裂隙，其中产状为走向①N45°~55°W/SW∠55°~65°的这组裂隙与边

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坡近于平行，倾角缓于边坡，与层面组合构成局部小规模的潜在不稳定楔形块体，所以采用岩质边坡稳定分析程序进行验算。

5.8.2坝肩边坡处理

闸（坝）肩为玄武岩，岩体内无贯穿性不利结构面组合，边坡整体稳定性较好，地表有部分危岩体。对部分危岩体开挖撬除后，采用长锚杆和挂网喷混凝土进行保护处理。

5.8.3 厂房后坡处理

5.7.3.1计算方法

运用陈祖煜EMU岩质边坡稳定分析程序计算。

本工程主厂房后边坡在高程1385m以下坡度约75～80°，高度约50m，根据发育产状为N45°~55°W/SW∠55°~65°的裂隙走向模拟滑动面进行计算。根据计算目的，以及需要的计算成果，计算时工况考虑四种：①天然边坡下正常运行工况；②天然边坡下地震工况；③加锚索支护下正常运行工况；④加锚索支护下地震工况。

② 计算参数

计算参数参照以往工程经验并结合试验成果，见表5-28。

边坡稳定计算参数表

表5-28 项目 岩体天然容重 内摩擦角φ 粘聚力c 裂隙产状 锚索支护参数 计算断面支护根数 26.5KN 24.2° 130KN N45°~55°W/SW∠55°~65° 2000KN，L＝30m、40m，与水平倾角-9° 4束 ③ 计算成果及分析 稳定计算结果见表5-29。

边坡稳定计算成果表

表5-29 计算工况 天然边坡下正常运行工况 天然边坡下地震工况 稳定安全系数 1.00 0.9 稳定安全允许系数 1.25～1.15 1.05 44

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