水庫工程設(shè)計考究

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1壩型比選

根據(jù)工程推薦壩址的地形、地質(zhì)條件，以黏土心墻砂礫石壩、瀝青混凝土心墻砂礫石壩、混凝土面板砂礫石壩三種壩型進(jìn)行比選，最終選定瀝青混凝土心墻砂礫石壩為推薦壩型。1瀝青混凝土心墻砂礫石壩設(shè)計大壩壩型為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，全長120m，壩頂高程1218.32m，壩頂寬5m，最大壩高565m。澆筑式瀝青心墻厚度為0.5m，采用等厚布置。大壩上游壩坡1∶0，下游壩坡1∶25，擬定大壩壩體與圍堰相結(jié)合，圍堰頂高程1195m，圍堰頂寬5m，圍堰上游壩坡1∶0，下壩坡為1∶0，采用砂礫石填筑。大壩部分投資2449.89萬元(含圍堰)。2黏土心墻砂礫石壩設(shè)計大壩壩型為黏土心墻砂礫石壩，大壩全長120m，壩頂高程1218.16m，壩頂寬5m，最大壩高55.63m。黏土心墻頂寬3m，上下游邊坡均為1∶0.25。大壩上游壩坡1∶25，下游壩坡1∶25，大壩壩體與圍堰相結(jié)合，圍堰頂高程1197m，圍堰頂寬5m，圍堰上游壩坡1∶25，下游壩坡為1∶0。圍堰也采用砂礫石填筑。壩體防滲體采用黏土心墻，心墻軸線位于壩軸線上游1.0m處，與壩軸線平行。心墻頂寬0m，最大底寬29.5m，心墻上下游側(cè)依次設(shè)水平寬度0m的反濾料、0m的砂礫料過渡層。心墻基座處的砂礫石全部清除，黏土心墻基座坐落在基巖強風(fēng)化層底線上，黏土心墻底部澆筑C20混凝土基座，壩址處的基巖較發(fā)育，進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿處理，固結(jié)灌漿的深度為5m，帷幕灌漿深度按巖石透水率小于5Lu控制。大壩部分投資2690.19萬元(含圍堰)。3混凝土面板砂礫石壩設(shè)計大壩壩型為混凝土面板砂礫石壩，壩頂寬5m，壩長119m。壩頂高程1218.44m，最大壩高48.04m。大壩上游壩坡1∶1.6。采用C30F300W8混凝土面板，面板厚度為40cm。下游壩坡1∶1.6。在下游壩坡上設(shè)兩個馬道，馬道寬1.5m，高程分別為1205.00m、1195.00m。防滲混凝土面板砂礫石壩施工導(dǎo)流圍堰與壩體分離，在大壩壩腳上游85m處，修建導(dǎo)流圍堰，型式為砂礫石圍堰，圍堰頂高程1195m，堰頂寬5m，圍堰上游壩坡1∶5，下壩坡為1∶0，采用砂礫石填筑。根據(jù)地質(zhì)條件左右岸趾板基礎(chǔ)將表層的砂礫石層全部清除，基巖開挖至強風(fēng)化層下部，河床段基巖開挖至強風(fēng)化層下部，然后澆筑混凝土趾板。趾板處基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿處理。固結(jié)灌漿的深度為5m，帷幕深度按巖石透水率小于5Lu控制。大壩部分投資2050.16萬元，圍堰部分投資510.08萬元，合計總投資2560.24萬元。4比選結(jié)論通過綜合分析，在壩址處瀝青混凝土心墻砂礫石壩、黏土心墻砂礫石壩、混凝土面板砂礫石壩都有建壩的條件，但從基礎(chǔ)處理、施工條件、適應(yīng)變形能力、投資等角度來看，瀝青混凝土心墻砂礫石壩基礎(chǔ)容易處理，施工方法、技術(shù)簡單;冬雨季都可以施工，瀝青混凝土心墻在壩體中間，適應(yīng)變形能力較好，工期最短、投資最省，并且此壩型在塔城地區(qū)已建成多座并安全運行，擁有相對豐富的施工、管理經(jīng)驗。黏土心墻砂礫石壩施工條件復(fù)雜(不利于冬雨季施工)，機械化施工相互干擾大，工期相對較長，且投資明顯偏大。混凝土面板砂礫石壩投資也偏大，工期也比心墻壩多半年。綜合以上各方面分析、比較，瀝青混凝土心墻砂礫石壩的優(yōu)越性較明顯，故推薦瀝青混凝土心墻砂礫石壩為設(shè)計壩型。

2工程布置

麥海因水庫由瀝青混凝土心墻砂礫石壩、導(dǎo)流放水涵洞、溢洪道等建筑物組成。瀝青混凝土心墻砂礫石壩壩軸線大致呈東西方向，東偏南2°14''''57″。導(dǎo)流放水涵洞布置在河床右岸一級階地上，其軸線與壩軸線斜交呈81.44°夾角。導(dǎo)流兼放水涵由進(jìn)口引渠段、閘井段、無壓埋涵段、出口矩形槽段、出口消能防沖段等部分組成，系統(tǒng)總長252m。溢洪道為開敞式溢洪道，位于大壩右岸，溢洪道全長1906m，由進(jìn)水渠段、溢流堰段、漸變段、陡槽段組成，堰頂高程1215.93m。

3主要建筑物設(shè)計

1大壩設(shè)計1.1壩體輪廓設(shè)計大壩壩型為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，大壩全長120m，壩頂高程1218.32m，壩頂寬5m，大壩最大壩高565m。防浪墻頂高程1219.32m，防浪墻高7m，高出壩頂1.0m，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆。澆筑式瀝青心墻與防浪墻底部相連，心墻寬0.5m。大壩上游壩坡1∶0，采用15cm厚C20F200現(xiàn)澆混凝土護坡，下游壩坡1∶25，采用6cm厚混凝土預(yù)制六棱塊護坡。大壩壩體與圍堰相結(jié)合，圍堰頂高程1195m，圍堰頂寬5m，圍堰上游壩坡1∶0，下壩坡為1∶0。圍堰也采用砂礫石填筑。1.2壩體分區(qū)此次設(shè)計大壩分為五個區(qū)，從上游到下游分別為圍堰砂礫石區(qū)、大壩砂礫石區(qū)、過渡料區(qū)、下游堆石區(qū)、瀝青混凝土心墻。a.圍堰砂礫石區(qū)。采用大壩清基料填筑，砂礫石相對密度Dr≥0.80。b.大壩砂礫石區(qū)。采用S3料場北部范圍的砂礫石料填筑，砂礫石相對密度Dr≥0.80。c.過渡料區(qū)。過渡料設(shè)于心墻兩側(cè)，水平寬度0m，采用級配連續(xù)，最大粒徑為80mm，小于5mm的粒徑含量為25%～40%左右的砂礫料，含泥量(粒徑小于0.075mm的顆粒)小于5%，滲透系數(shù)不應(yīng)小于1×10－3cm/s，過渡料區(qū)從混凝土骨料場篩分制備。d.下游堆石區(qū)。下游堆石區(qū)采用溢洪道爆破料填筑，堆石區(qū)頂高程1207m，頂寬15m，底高程1192m，上游坡度1∶0.75，下游坡度1∶1.5，最大粒徑600mm，小于0.075mm的顆粒小于5%，堆石區(qū)設(shè)計孔隙率不大于23%。e.瀝青混凝土心墻。壩體防滲采用澆筑式瀝青混凝土心墻，心墻軸線位于壩軸線上游1.9m處，與壩軸線平行。澆筑式瀝青心墻與防浪墻底部相連，心墻厚度為0.5m，采用等厚布置，瀝青占瀝青混凝土混合料總重的10%～15%，填料占礦料總重的12%～18%，骨料的最大粒徑為20mm，級配指數(shù)0.35。瀝青采用A－100甲道路石油瀝青。瀝青混凝土要求孔隙率小于3%，滲透系數(shù)不大于1×10－8cm/s，水穩(wěn)定系數(shù)不小于0.90。1.3基礎(chǔ)處理壩址處兩岸基巖裸露，左壩肩岸巖體可能形成大的坍滑體全部清除，其余部分清除0.5m厚的表層風(fēng)化巖石;混凝土基座坐落在基巖面以下5m。由于右壩肩壩基處只清除0.5m厚的表層風(fēng)化巖石，混凝土基座坐落在基巖面以下5m。主河床段心墻基座處的砂礫石全部清除，在主河床處混凝土基座坐落在基巖以下5m，河床其余段壩基砂礫石清除4m厚，清基完成后，沿瀝青心墻軸線方向開挖基巖槽，然后澆筑C20混凝土基座，以封閉巖石裂隙，并可作為基礎(chǔ)灌漿的蓋板。該壩址處的基巖較發(fā)育，應(yīng)進(jìn)行固結(jié)灌漿，固結(jié)深度為5m。帷幕灌漿帷幕深度按巖石透水率小于5Lu控制。兩岸最大帷幕灌漿處理深度為397m，帷幕灌漿總進(jìn)尺2307.91m。2導(dǎo)流放水涵洞設(shè)計導(dǎo)流放水涵洞由進(jìn)口引渠段、閘井段、無壓埋涵段、出口矩形槽段、出口消能防沖段等部分組成，系統(tǒng)總長252m。進(jìn)口引水渠長40m，進(jìn)口為現(xiàn)澆鋼筋混凝土整體式矩形槽，底板高程1188.77m，底寬1.5m，襯砌厚度為0.8～0.3m。閘井順?biāo)鞣较蜷L8m，采用岸塔式進(jìn)水口，布置在壩軸線上游約38m處，與上游護坡結(jié)合，底板高程1188.77m，底寬1.5m，底板厚0m，邊墻厚0m。閘井高程1199.87m以下部位埋于上游壩殼料之中，1199.87m以上露出壩面。閘井后接無壓埋涵段，長130m，縱坡0.02，埋涵迎水面為城門洞形斷面，背水面為矩形。底寬1.5m，直墻高1.05m，頂拱為半徑0.75m的半圓，襯砌厚度為0.5m的鋼筋混凝土。出口矩形槽段，長16m，縱坡0.02，為矩形斷面，底寬1.5m，墻高1.2m，采用鋼筋混凝土襯砌，厚0.4m。出口消力池段主要布置57.56m長陡坡段和13m消力池段，為矩形斷面，底寬1.5m，墻高1.2～3m，采用鋼筋混凝土襯砌，厚0.4～0.6m。該段大部分巖石屬于較破碎強風(fēng)化巖石，基礎(chǔ)承載力標(biāo)準(zhǔn)值為0.5MPa。3溢洪道設(shè)計溢洪道為開敞式，位于大壩右岸，全長171m，由進(jìn)水渠段、溢流堰段、漸變段、陡槽段組成。進(jìn)水渠段長6.6m，邊墻為C25F200混凝土八字墻，寬0.5m。溢流堰段長6m，采用無坎寬頂堰，堰寬20m，堰頂高程1215.93m，邊墻為C25F200混凝土現(xiàn)澆重力式擋土墻，墻高8m，頂寬1m，底寬59m。漸變段總長30m，底坡0.033，始端寬20m，末端寬15m，單側(cè)收縮角6°。陡槽段全長130.5m，底寬15m，底坡0.01。溢洪道底板及邊墻均采用C25F200混凝土現(xiàn)澆，巖石開挖邊坡為1∶0.5。溢洪道開挖高度小于10m處只噴5cm厚混凝土，高度大于10m處進(jìn)行噴錨處理，錨筋間距1.5m，拉筋間距0.3m，然后噴10cm厚混凝土。

4結(jié)語

該工程于2011年10月開工建設(shè)，2012年6月下閘蓄水，運行正常，設(shè)計指標(biāo)滿足規(guī)范要求，說明工程設(shè)計是科學(xué)合理的。

作者：俞曉燕單位：新疆塔城地區(qū)水利水電勘察設(shè)計院