索風營水電站碾壓混凝土重力壩設計

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1、索風營水電站碾壓混凝土重力壩設計龍起煌,王樹蘭,雷聲軍(中國水電貴陽勘測設計研究院,貴州貴陽550002)摘要:索風營水電站的攔河大壩經壩型綜合比較后,選定為碾壓混凝土重力壩。大壩由左右岸擋水壩段與河床溢流壩段組成,壩頂全長164158m,最大壩高11518m,其結構和構造設計及碾壓混凝土材料選擇均有利于快速和大倉面碾壓施工。碾壓混凝土壩與常態(tài)混凝土壩相比,具有節(jié)約水泥、簡化溫控、施工簡便、節(jié)省工期、造價低等特點,使碾壓混凝土的優(yōu)勢得以充分的發(fā)揮。該碾壓混凝土重力壩的建設,使碾壓混凝土筑壩技術邁上了一

2、個更新的臺階。關鍵詞:水工結構;碾壓混凝土重力壩;結構設計;索風營水電站中圖分類號:TV64212;TV642144文章編號:100720133(2004)0320017204文獻標識碼:B①由左、右岸擋水壩段和河床溢流壩段組成,共分9個壩段(見圖1)。壩頂高程843180m,最大壩高11518m,壩頂寬8m,最大底寬97m,壩頂全長164158m,其中左、右岸擋水壩段的長度分別為46182m和34176m。擋水壩段上游面780m高程以下為1∶0125的壩坡,下游面的壩坡為1∶0170。溢流壩段的基本

3、剖面與擋水壩段相同,設有5個表孔,每孔凈寬13m,閘墩厚3m,堰頂高程81815m,溢流堰面采用WES曲線,經斜線段后與R=8144m的反弧段相連,其后再接消力池。表孔設有13m×19m(寬×高)弧形工作閘門和平板檢修閘門。閘墩尾部采用新型“X”型寬尾墩,與臺階溢流壩面及消力池聯(lián)合消能。溢流壩面上的臺階寬為0184m,高為1120m。消力池的長度為91112m,凈寬為77m,底板高程為737m,出口尾坎的坎頂高程為747m。溢流壩的剖面布置見圖2。壩體混凝土總量為52148×104m3,其中碾壓混凝土

4、44170×104m3,占壩體總方量的8512%。0工程概況索風營水電站位于貴州省修文縣與黔西縣交界的烏江中游六廣河河段,其上、下游分別與已建的東風水電站和烏江渡水電站銜接。工程以發(fā)電為主,裝機容量為600MW,在電力系統(tǒng)中承擔調峰、調頻、事故備用等任務。壩址控制流域面積21862km2,占烏江流域面積的2419%;壩址多年平均流量395m3/s,多年平均氣溫1613℃,極端最高氣溫4015℃,極端最低氣溫-5℃;多年平均相對濕度為77%,多年平均水面蒸發(fā)量為94015mm,多年平均風速為119m/s

5、。水庫為日調節(jié)水庫,正常蓄水位837m,總庫容21012億m3。樞紐由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪表孔、消力池、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)及地下廠房等組成,為Ⅱ等大(2)型工程。大壩、泄洪及引水發(fā)電系統(tǒng)等主要建筑物按2級建筑物設計。大壩設計洪水標準為:按100年一遇洪水設計,相應入庫洪峰流量為12500m3/s;按1000年一遇洪水校核,相應入庫洪峰流量為16300m3/s。壩體穩(wěn)定及應力分析索風營大壩抗滑穩(wěn)定及應力分析根據規(guī)范1采用概率極限狀態(tài)設計原則,以設計斷面滿足大壩穩(wěn)定及強度承載能力極限狀態(tài)為控制條件,以

6、分項系數(shù)設計表達式進行結構計算;另外,碾壓混凝土重力壩在體型上要力求簡單和方便施工,同時還應使壩體能滿足結構布置等要求。2壩址為基本對稱的狹窄“U”形河谷,河面高程760m,水面寬50～70m,兩岸地形高陡,基巖裸露。壩基為三疊系下統(tǒng)夜郎組玉龍山灰?guī)r,兩岸2-32-2及河床的上游側為T1y,厚層及中厚層巖T1y層,巖石堅硬完整;河床壩趾及消力池部位為2-1薄層、極薄層灰?guī)r,巖層的走向為橫穿河谷T1y傾向上游,傾角約32°～45°。壩區(qū)的地質構造不發(fā)育,地震基本烈度小于6度。①收稿日期:20042032

7、08作者簡介:龍起煌(19662),男,貴州省天柱縣人,高級工程師,碾壓混凝土重力壩布置1圖1索風營水電站大壩上游立視圖(尺寸單位:cm)211壩體抗滑穩(wěn)定承載能力極限狀態(tài)計算索風營大壩抗滑穩(wěn)定計算及強度承載能力極限狀態(tài)主要采用剛體極限平衡和材料力學法計算。擋水壩段壩基的抗剪斷綜合參數(shù)標準值取fk=01865,Ck=01653MPa;溢流壩段壩基的抗剪斷綜合參數(shù)標準值取fk=01753,Ck=01485MPa;壩體碾壓層面的抗剪斷參數(shù)標準值取fk=0191,Ck=0197MPa。壩基抗滑穩(wěn)定承載能力極

8、限狀態(tài)計算結果見表1?？涨闆r)下,下游壩面的垂直應力均為壓應力,垂直正應力最大值為2187MPa出現(xiàn)在壩基,小于基巖的允許承載力和混凝土的允許抗壓強度承載力。3壩體結構設計311壩體防滲結構索風營大壩的壩體防滲形式采用富膠凝二級配碾壓混凝土,上游面防滲層厚度自上而下從215m漸變至615m(其中,非溢流壩段下游折坡點高程以上至壩頂直接為三級配碾壓混凝土防滲),上下游壩面分別采用017m和015m厚的變態(tài)混凝土。碾壓層面施工縫要作沖毛處理并鋪設115～2c