2　溢洪道设计

2.1　布置原则

由于右岸为凹岸，又有余铁沟切割，且坝坡延伸范围大，没有有利的地形可供布置溢洪道。左岸为凸岸，有布置溢洪道的有利地形，因此，将溢洪道布置在左坝肩以南五庙坡断层带的龟头山鞍形地带。从避免高边坡开挖、减少工程量及进流条件较好等方面确定溢洪道轴线。

（1）规模。单宽流量主要根据建筑物和下游河床的地质条件，并结合施工便利、降低投资和安全运行等因素综合考虑拟定。参考国内外已建工程单宽流量，选定闸室底坎高程后，确定其设计单宽流量为129.97m3/（s·m），校核单宽流量170.57m3/（s·m）。

（2）布置型式。考虑闸基地质及建筑物的检修条件，确定溢洪道底坎高程为266.20m。溢洪道由引渠段、闸室段、泄槽段和出口挑流消能段组成，溢洪道长度232.0m。闸前30.0m引渠渠底采用混凝土衬砌厚0.5m。左岸翼墙采用扭曲面。引渠底板高程采用259.70m，右岸采用椭圆曲线，其方程为x2/302+y2/7.52=1，混凝土衬砌。左岸由于岩石稳定性差，采用ϕ22锚筋，锚入基岩深3.0m。引渠及闸室段高程260.00～262.00m以上分布有古滑坡体，需要清除。溢洪道闸室为3孔净宽11.0m的开敞式溢洪道，布置在龟头山南鞍部地带。闸室底板高程256.70m。采用克一奥Ⅰ型实用堰，堰顶高程266.20m。泄槽段由圆弧部分和1∶2的斜坡部分组成，后接挑流鼻坎。槽身采用矩形槽。闸室采用分离式底板，中墩厚2.0m，泄流总宽度33.0m。溢流堰上设17.43m的弧形闸门。中墩上下游端均采用流线型。闸室下游侧设置公路桥，桥宽7.0m，双侧人行道宽0.75m，桥面高程288.50m，并与坝顶公路相接。堰上游设置灌浆帷幕，并与坝体帷幕线相接。帷幕下游设深为6.0m和3.0m的基岩排水孔，基础面设纵向、横向无砂混凝土水平排水系统，并与泄槽段排水相接。泄槽段为矩形横断面，宽为37.0m，混凝土底板衬砌厚1.0m。底板纵、横缝一侧的基础面均设置无砂混凝土排水管。边墙为半重力式挡土墙。挑流段采用与泄槽等宽的连续式鼻坎，其反弧半径为29.58m，挑射角为30°，鼻坎顶高程为197.70m，鼻坎齿墙根据消能计算深入基岩13.0m，底部高程为179.70m。为防止水流冲刷鼻坎后岩石，鼻坎后10.0m范围采用1.0m厚的混凝土衬砌，衬砌顶高程为192.70m。

2.2　水力计算

2.2.1　泄槽段沿程水面线计算

溢洪道泄流能力见表1，泄槽段沿程水面线按下列公式进行计算：

墙高在掺气水深的基础上加安全超高Δ：

式中：h为断面不掺气水深；v为断面平均流速；掺气水深计算见表2，通过计算，墙高为7.7～11.7m，墙高取8.0～12.0m。

2.2.2　消能防冲

采用校核洪水及100年一遇洪水复核下游冲刷情况，校核洪水Q=6311.0m3/s，上游水位286.97m，下游水位为181.30m，河床高程171.30m。100年一遇洪水Q=4809.0m3/s，上游水位283.43m，下游水位为180.00m。消能形式采用挑流消能b=37.0m，反弧末端高程192.70m，反弧半径29.58m，纵坡i=50%，挑射角θ=30°。水舌挑距及最大冲坑深度分别采用《混凝土重力坝设计规范》（SL 319—2005）相应公式计算：

根据计算，校核洪水情况下，挑距为207.12m，冲坑深度52.81m，坡降为207.12/52.81=3.92。100年一遇洪水情况下，挑距为188.44m，冲坑深度45.84m，坡降为188.44/45.84=4.11，满足规范要求的1/1.5～1/5.0的要求。

2.3　闸室稳定、应力计算

计算工况考虑施工完建、正常蓄水位和正常蓄水位加地震工况。

基底面的抗滑稳定安全系数，按抗剪断强度公式计算：

K1=（f1·∑w+c·A）/∑P

通过计算，闸室稳定满足规范要求，基本组合基础最大最小应力分别为1.34MPa和0.23MPa，特殊组合基础最大最小应力分别为1.21MPa和-0.08MPa。满足规范要求。

2.4　基础处理

溢洪道底板及边墙基础岩石岩性分为两部分：前震旦系花岗片麻岩及寒武系岩层。花岗片麻岩面积较大，岩石强度高，受五庙坡断层影响小，较完整；寒武系岩层受构造影响，完整性差。上述岩层的底板及边墙分别设置直径为22mm、25mm的锚筋，锚入岩石2.0m、3.0m，锚筋间距2.0m×2.0m（长×宽）。五庙坡断层带：挖除断层带破碎岩石，回填混凝土，其中F7、F8之间挖除2.0m，F7、F6之间挖除1.0m。为减少断层带岩体的压缩性，防止在水重力的作用下，由于岩体压缩变形造成不均匀沉陷，导致纵横缝错台，对断层带进行固结灌浆，灌浆深度6.0～7.0m。为减轻地下水对底板的影响，在底板下设置无砂混凝土排水管。