团滩河水库电站工程一级电站主要建筑物设计方案.docx

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1、团滩河水库电站工程一级电站主要建筑物设计方案1.1 挡水建筑物(1)坝体剖面设计坝顶高程的确定根据碾压式土石坝设计规范(D1/T5395-2007),坝顶高程按以下公式计算:y=R+e+A式中：y坝顶超高(m)；R最大波浪在坝坡上的爬高(m)；e最大风雍水面高度(m)；A安全加高(III),正常情况取0.7m,非常情况取0.5m。波浪的波高和平均波长采用官厅水库公式：-=0.0076W,z,2W2式中:h波高(In),当空二20250时，为累积频率5强的波高黑；当空二250W2W21000时，为累积频率10%的波高hm；W一-计算风速(ms)。正常运用情况下取W=1.5V；非常运用情况下取W=

2、VoV为多年平均最大风速，V=9.9m/s；D风区长度(m),取为500m；1m平均波长(m)。经计算，设计情况下，gDW2=23,其值介于20250之间;校核情况下，gDW2=50,其值亦介于20250之间，因此，波高h为累积频率5%的波高1平均波高与平均水深Hn的比值小于0.1,故查表得，累积频率5%的波高除与平均波高%的比值为1.95,即可求得平均波高hno风壅水面高度计算公式如下:KW2DCe=Cosp2g%式中:e一一计算点处的风壅水面高度(m)；D风区长度(m),取500m；K综合摩阻系数，取3.6X102一一计算风向与坝轴线法线的夹角(。);Hm水域平均水深(i11)o平均波浪爬

3、高计算公式如下:式中：Rm平均波浪爬高(m)；m单坡的坡度系数；K一一斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型确定，本工程为碎护坡，取K=0.9；kW经验系数；hm平均波高(m)o该大坝工程等级为3级，根据碾压式土石坝设计规范(D1/T5395-2007),3级坝应采用累积频率为1%的波浪爬高值Rr,其值可由平均波浪爬高R换算求得。查表得，累积频率为1%的波浪爬高值R隔与平均波浪爬高R1n比值为2.42o经计算，坝顶高程计算成果见表6-29。坝顶高程计算成果表表6-29计算工况水库水位(m)设计爬高R(m)风壅高度e(m)安全加高(m)计算坝顶高程(m)正常蓄水情况480.01.1850.00020

4、.7481.885设计洪水情况480.01.8850.00020.7481.885校核洪水情况481.390.820.000090.5482.71由上表可知，计算最大坝顶高程由校核洪水情况确定，其计算最大坝顶高程为482.71m。为减少坝体工程量，考虑在坝顶上游侧设2.6m高的防浪墙，墙顶高出坝顶1m,因此确定墙顶高程483.Om,坝顶高程482.0m。坝顶结构设计坝顶宽度是根据混凝土面板堆石坝设计规范(S1228-98)的要求和坝顶交通及施工要求确定的。坝顶宽6m(不包括防浪墙)，上游侧设高为2.6m的钢筋混凝土防浪墙，防浪墙底部与面板顶部有一接缝并设止水。坝顶结构考虑交通公路的要求，设20

5、Cm厚的混凝土路面，其下为30Cin厚的碎石垫层，坝顶采用单侧坡度向下游排水，分段集中引至坝下。坝顶下游侧设有30Cm厚、50Cm高的混凝土路缘石。上、下游坝坡拟定拟定坝坡的基本原则是:在满足坝坡稳定性的同时，使坝坡尽可能陡，以减少工程量和工程投资；坝体主堆石填筑料为新鲜或微风化的砂岩料，大坝基础置于弱风化顶部，根据坝坡稳定计算结合筑坝材料性质和已建工程经验，大坝上游坝坡选用1:1.4,下游坝面分别在459.00m、436.0OnI及414.0Om高程设2m宽马道，马道间坡度1:1.4。坝体分区设计坝体材料分区原则：A、坝轴线以上堆石体是承受水荷载的主体,此部位堆石体应具有较高的变形模量，以使

6、坝体变形尽可能小，从而使面板和止水系统不致因坝体变形过大而遭致破坏，坝轴线下游堆石体的变形模量可适当降低。B、各区坝料之间应满足水力过渡要求，渗透系数从上游至下游递增，并保证坝体排水畅通，以防止坝体内部产生管涌和冲蚀。C、各分区最小尺寸应能满足机械化施工要求，方便施工D、坝料分区尽可能简单。按照以上原则，大坝分为以下几个主要填筑区：(a)上游粉细砂铺盖区当面板局部开裂和止水系统受损后，防渗料随水流带进缝中，经面板下垫层料的反滤作用，淤堵裂缝，恢复防渗性能。铺盖顶部高程河床段为432.00m,两坝肩为453.00m,河床段与两坝肩通过1：1.5的坡度相连，顶宽3.0m,上游边坡1:1.5o(b)

7、盖重区覆盖在上游粘土铺盖上，维持上游铺盖区的稳定，并起保护作用。选用大坝开挖的弃殖料填筑，顶部高程河床段为432.00m,两坝肩为453.00m,河床段与两坝肩通过1：1.5的坡度相连，顶宽3.0m,上游边坡1：2.8。(C)特殊垫层区：此处有出现漏水的可能性，为加强对周边缝的渗漏控制，在趾板周边缝下游侧设置特殊垫层区，该区材料为料场人工破碎筛分后配制的砂岩料。最大粒径为40mm,小于5mm的颗粒含量为35%60%,小于0.75mm的颗粒含量控制在510%。薄层碾压密实(碾压层厚0.2m,适量加水)，以尽量减少周边缝的位移，同时起到反滤作用。(d)垫层区：垫层区水平宽度3.0m,以1:1.4的

8、坡等宽布置。材料为料场人工破碎筛分后配制的砂岩料。最大粒径为80mm,小于5mm的颗粒含量为30%45%,小于0.75mm的颗粒含量控制在46%。设计干密度2.2gcm3,孔隙率18.5%,渗透系数IX1OTCn1s,碾压层厚0.4m,适量加水。垫层上游坡面为挤压碎边墙，以满足面板施工及临时度汛的要求。挤压式边墙断面为梯形，以钱接的方式使边墙可适应垫层区的变形,其底部不会形成空腔,有效避免空腔对面板的不利影响。墙高度为垫层料的设计铺填厚度，边墙上游侧坡度与混凝土面板堆石坝的上游坝坡相同，为1:1.4。本工程顶部宽度确定为IOCm。边墙下游侧坡度采用8:1(C)过渡层区：过渡区水平宽度4.0m,

9、等宽布置，材料为料场人工破碎砂岩料。最大粒径为30mm,小于5.Omm含量20%30%,设计干密度2.15g/cm)相应孔隙率20.0%,渗透系数IX1OTCms,填筑层厚度0.4m,适量加水。(f)主堆石区：主、次堆石区的分界线从477.9m高程开始以向下游1:0.35的坡至河床。主堆石区是面板堆石坝的主要受力区，要求用良好的级配，坚硬的石料填筑，压实后能自由排水。本工程主堆石料选用新鲜砂岩料，最大粒径60OnInb粒径小于5mm的颗粒含量不超过4%15%,粒径小于0.075mm的颗粒含量不超过5%,设计干密度2.1gc相应孔隙率21.0%,渗透系数IX1(TCns,填筑层厚度0.8m,适量

10、加水。(g)次堆石区：次堆石区由于其变形对坝体和面板变形影响不大，材料选用微风化砂岩料，部分采用泄洪洞开挖料填筑。最大粒径80mm,粒径小于0.075mm的颗粒含量不超过5%,设计干密度2.05gc孔隙率22%,填筑层厚度1On1,适量加水。另外，在下游坝坡最外层砌筑粒径的大于60Cn1的干砌石帮砌整齐作为护面。(h)滤水坝趾区：在大坝下游414m以下设置堆石棱体,材料选用微风化灰岩料。最小粒径1.0m,设计干密度2.0g/cm3,孔隙率23%,填筑层厚度1.2m。碎面板堆石坝坝体填筑材料设计指标见表6-30o坝体分区堆石设计指标表表630坝体分区填筑材料最大粒径(mm)设计干容重(gcm3)

11、设计孔隙率(%)碾压层厚(m)建议碾压遍数加水量垫层区人工破碎砂岩料802.218.50.4370适量特魁区人工破碎砂岩料402.218.50.2一一过渡区人工破碎砂岩料3002.15200.48-1025主堆石区料场砂岩料6002.1210.86825次堆石区料场砂岩料和泄洪洞开挖料8002.05221.06825滤水坝趾区人工破碎砂岩料10002.0231.26适量(2)坝体防渗结构设计混凝土面板设计面板顶部高程480.77m,顶部厚度取0.3m,并向下部逐渐增加，底部厚度按下式计算：t=0.3+0.003H式中：t面板厚度(m)；H一一计算断面至面板顶部的垂直距离(m)0钢筋混凝土面板底

12、部最大厚度为0.51m。面板采用单层双向配筋，各向平均含筋率为0.4%。面板混凝土标号C25W8F50,二级配，水灰比小于0.50。趾板设计根据混凝土面板堆石坝设计规范(S1228-98)要求、地质建议及本工程的实际情况，趾板建在弱风化岩的上部。趾板宽度按水头的110120考虑，根据所处的地质条件及水头，趾板宽度分为5m、4.5m和4m,分界在432.00m、457.OOm高程，厚度均为0.5m。为了适应温度变化和干缩影响，趾板沿长度方向设伸缩缝，每段长约12m,与面板垂直缝错开。趾板混凝土标号C25W8F50,顶部设配筋率0.3%单层双向钢筋。为了提高趾板基础部位岩石的完整性，保证趾板与基础

13、结合，同时提高表层基岩的抗渗能力，沿趾板线全长布置锚筋和进行浅孔固结灌浆,锚筋直径628mm,锚入岩石深4m,间距为2m；浅孔固结灌浆深6m。接缝止水设计止水系统在混凝土面板堆石坝中是比较关键的环节。为了适应坝体的沉降变形，在面板与趾板之间设置周边缝，面板与面板之间设置垂直缝，趾板之间设置伸缩缝，防浪墙与面板设水平缝。在不便滑模浇筑的局部，设临时水平施工缝,该缝可不设止水，但面板钢筋要穿过缝面。根据缝的不同作用和要求，采用了以下几种不同的止水构造型式。A、周边缝周边缝设二道止水，即底部铜片止水，周边缝表面设柔性填料止水，其上用橡胶膜密封保护，两侧用扁钢固定并保护。周边缝采用沥青浸渍木板嵌缝，厚

14、度为12mmoB、面板垂直缝垂直缝分为压性缝（B型垂直缝）和张性缝（A型垂直缝）两种。A型垂直缝：张性垂直缝，左岸3条，右岸5条，缝间距为6m,该缝设二道止水，即底部止水铜片，顶部设柔性填料止水。B型垂直缝：压性垂直缝，共9条，缝间距为12m,设一道止水，即底部止水铜片。C、趾板伸缩缝趾板伸缩缝与面板分缝错开，而且垂直于“x”线，设一道橡胶止水，并与周边缝止水构成封闭系统。D、坝顶缝防浪墙伸缩缝间距为12m,与面板垂直缝错开，设一道橡胶止水。防浪墙与面板缝间设二道止水，即底部止水铜片，顶部设柔性填料止水。结构与面板A型垂直缝相同。（3）基础处理坝基地质条件坝址区位于马槽坝背斜北西翼，构造简单，

15、岩层为单斜构造，岩层产状：走向N6576,倾向NW,倾角925,岩层倾向上游微偏左岩。坝址区断裂、褶皱不发育。坝址区岸坡裂隙发育长度较短，最长34m,一般V1.5m0裂面多闭合。岩体中裂隙发育程度与岩性有关，砂岩、灰岩类强度较高的脆性岩体裂隙发育，而泥岩、页岩等软质岩的岩体裂隙一般不发育。坝基河谷为横向谷，岩层倾向上游，且为弱透水的泥、页岩岩层，不存在贯通坝基上下游的断层破碎带或节理密集带，不会产生大的坝基渗漏问题。坝基存在的渗漏现象主要为裂隙性渗漏。河床岩体强风化层微弱发育，仅ZKI（H孔发育有2.0m强风化层。弱风化层厚度为1821.9Om左右，底板埋深22.2023.5Om（高程385.99395.23m）,向两岸增厚。河床坝基岩体卸荷作用较弱，卸荷带不明显，裂隙不发育，岩体完整性好