紫坪鋪水利樞紐工程混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)

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1、紫坪鋪水利樞紐工程混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)1楊志宏[摘要]介紹壩高156m的紫坪鋪工程混凝土面板堆石壩的剖面設(shè)計(jì)、壩體堆石分區(qū)設(shè)計(jì)、面板設(shè)計(jì)、趾板設(shè)計(jì)、分縫止水和基礎(chǔ)處理等方面的特點(diǎn)。[關(guān)鍵詞]面板堆石壩樞紐布置標(biāo)準(zhǔn)剖面細(xì)部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)處理紫坪鋪工程1.工程概況紫坪鋪水利樞紐工程位于岷江上游，壩址在都江堰市城西北約9km處的沙金壩岷江干流河段，是岷江上游已規(guī)劃的6個(gè)梯級(jí)中的第5個(gè)梯級(jí)，其上游是已建的映秀灣電站，下游6km為舉世聞名的都江堰渠首。水庫(kù)校核水位883.10m，正常水位877.00m，死水位817.00m，總3庫(kù)容11.12億

2、m，攔河大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩高156m。該工程是以灌溉和供水為主，兼有發(fā)電、防洪、環(huán)境保護(hù)、旅游等綜合效益的大型工程，控制灌溉面積1400萬畝，并33提供城市生活及工業(yè)用水50m/s，城市環(huán)境保護(hù)用水20m/s。電站裝機(jī)4×190MW，保證出力168MW，多年平均年發(fā)電量34.17億kW·h，工程等級(jí)為一等。233工程壩址控制流域面積22662km，壩址區(qū)多年平均流量469m/s，年徑流總量148億m。岷江在壩區(qū)沙金壩河段形成180°轉(zhuǎn)彎的河曲，使右岸形成一長(zhǎng)約1000m、底寬400～650m的條形山脊。河谷呈不對(duì)稱“

3、V”形谷，左岸以基巖斜坡為主，自然坡度40～50°，右岸條形山脊地表多為覆蓋層，自然坡度20°～25°。工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度。壩基河床覆蓋層厚10～15m，由漂卵礫石組成，其中漂卵石占55%，礫石占25%，細(xì)粒占20%，整體結(jié)構(gòu)較松散，局部架空。趾板地基由含煤含礫中細(xì)砂巖、粉砂巖、煤質(zhì)頁(yè)巖等組成，其中砂巖占39%，粉砂巖占48%，煤質(zhì)頁(yè)巖占13%，層間剪切破碎帶L11至L14穿越趾板基礎(chǔ)。巖體強(qiáng)卸荷帶垂直深度在河床部位0～8m，左岸20～30m，右岸15～20m。2.工程樞紐布置根據(jù)紫坪鋪壩址區(qū)地形地質(zhì)條件，工程樞紐布置為：

4、河床布置混凝土面板壩，沿右壩肩自左至右依次布置溢洪道、引水發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)水口及引水隧洞(進(jìn)口正下方為沖砂放空洞進(jìn)口)，##2及1泄洪排砂洞，電站廠房及開關(guān)站布置在壩后靠右岸。另外，壩左岸布置場(chǎng)內(nèi)施工左干道直達(dá)尖尖山堆石料場(chǎng)，左干道在壩軸線下游部分作為永久上壩公路。樞紐布置見圖1。3.混凝土面板壩設(shè)計(jì)3.1大壩剖面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)紫坪鋪工程的混凝土面板堆石壩壩頂高程884.00m，趾板基礎(chǔ)高程728.00m，最大壩高156.00m。壩頂長(zhǎng)約650m，寬12.00m，壩頂設(shè)“L”型防浪墻，墻頂高程885.40m，墻底879.40m，墻高6m。壩

5、體上游坡坡度1:1.4，下游坡分別在高程840.00m及796.00m設(shè)置兩級(jí)寬5m的馬1四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院。239道，840.00m高程馬道以上的壩坡坡度1:1.5，以下的壩坡坡度1:1.4。壩體標(biāo)準(zhǔn)剖面見圖2。江800岷51850480063590085090080029507508501000950900800岷850江##①混凝土面板堆石壩②1泄洪排砂隧洞③2泄洪排砂隧洞④沖砂放空隧洞⑤引水發(fā)電系統(tǒng)⑥溢洪道1混凝土面板堆石壩21#泄洪排沙隧洞32#泄洪排沙隧洞圖1樞紐總布置圖4沖砂放空隧洞5引水發(fā)電系統(tǒng)6溢洪道

6、圖1樞紐總布置圖EL.884.00EL.873.50混凝土面板EL.840.00壩干砌塊石ⅡⅢAⅢB軸EL.796.00ⅢCEL.780.00線ⅢD10000ⅣEL.753.00ⅣA覆蓋層EL.728.00ⅡBⅡAⅡ-墊層區(qū)ⅡA-特殊墊層區(qū)ⅡB-反濾料ⅢA-過渡區(qū)ⅢB-主堆石區(qū)ⅢC-次堆石區(qū)ⅢD-下游堆石區(qū)Ⅳ-蓋重保護(hù)料ⅣA-輔助防滲料圖圖2標(biāo)準(zhǔn)剖面圖2標(biāo)準(zhǔn)剖面圖通過室內(nèi)大型動(dòng)三軸試驗(yàn)，詳細(xì)研究堆石壩壩料的動(dòng)力工程特性，并在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，采用非線性鄧肯–張E–B模型對(duì)大壩進(jìn)行了二維、三維靜力分析和Ⅷ度地震情況下的動(dòng)力反應(yīng)分析

7、。為了模擬壩體在施工過程各階段應(yīng)力和變形的情況，二維計(jì)算中采用了按施工分期分次加載的方式。二維、三維的計(jì)算結(jié)果比較接近，應(yīng)力與位移變化的規(guī)律一致，三維240結(jié)果稍小一些，由于河谷較為寬緩，空間作用不顯著，未出現(xiàn)明顯的拱效應(yīng)。鑒于三維分析考慮因素較為全面，計(jì)算結(jié)果以三維為準(zhǔn)。從計(jì)算成果可看出，壩體的變形和應(yīng)力以及面板垂直縫和趾板周邊縫的變形可以通過工程措施得到有效控制，壩體的設(shè)計(jì)是合理的，未發(fā)現(xiàn)有特殊不利的性狀。3.2壩體分區(qū)設(shè)計(jì)以控制壩體的變形、沉降為主導(dǎo)，盡量避免面板開裂及接縫止水破壞，同時(shí)壩體各分區(qū)要有良好的級(jí)配過渡，滿足設(shè)

8、計(jì)透水要求。筑壩料主要為壩軸線上游4.5km岷江左岸的尖尖山灰?guī)r料，其母巖飽和抗壓強(qiáng)度弱風(fēng)化為63.48MPa，新鮮為76.42MPa；軟化系數(shù)弱風(fēng)化為30.92，新鮮為0.87，干密度2.70g/cm。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)及有限元計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)成果，同時(shí)