郭庄土石坝枢纽设计.doc

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郭庄土石坝枢纽设计

枢纽布置就是研究枢纽中各个水工建筑物的相互位置,是枢纽设计中一项重要内容,需以设计、施工、运行管理、经济等各方面进行全面论证,综合比较,最后以若干各比较方案中选择最好的枢纽布置方案。 1.坝址、坝型选择河枢纽布置应与施工导流、施工方法和施工期限结合考虑,要在较顺利的施工条件下尽量缩短工期。 2.枢纽布置应满足各个建筑物在布置上的要求,保证各建筑物在任何工作条件下都正常工作。 3.在满足建筑物强度和稳定的条件下,降低枢纽总造价和其年运转费用。 4.枢纽中的各建筑物布置紧凑,尽量将同一工种的建筑物布置在一起,以减少联结建筑物。 5.尽可能使枢纽中的各部分建筑物早期投产,提前发挥效益。 6.枢纽的外观应与周围环境协调,在可能条件下注意美观。 郭庄水利枢纽组成包括:挡水建筑物、泄水建筑物和发电站建筑物。 根据SDJ12—78《水利水电工程枢纽等别划分及设计标准(山区,丘陵部分)》,综合考虑水库总库容、防洪效益、灌溉面积,电站装机容量,工程规模由库容5030万m3控制,属中型。 主要建筑物为3级,次要建筑物为4级,临时建筑物为5级。 永久性水工建筑物洪水标准,正常运用(设计)洪水重现期100~50年;非常运用(校核)洪水重现期1000年。 建筑物类型 坝型选择。影响坝型选择的因素很多,最主要的是坝址附近的建筑材料,还有地形、地质条件、气候条件、施工条件、坝基处理、抗震要求等。应选择几种比较优越的坝型,拟定剖面轮廓尺寸,进而比较工程量、工期、造价,最后选定技术上可靠、经济上合理的坝型。本设计可供选择的有重力坝、拱坝、土石坝。 1、对于重力坝具有以下工作特点 (1)重力坝筑坝材料强度高,耐久性好,抵抗洪水漫顶、渗漏、冲刷、地震破坏等的能力强。因而失事率低,工作安全可靠。 (2)对地质、地形条件适应性强。由于坝底压应力不高,对地质条件要求较低。 (3)由于重力坝可做成溢流的,也可在坝内设置泄水孔,故一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞,枢纽布置紧凑。 (4)结构作用明确。由于横缝将重力坝分成若干坝段,各坝段独立工作,结构作用明确。 (5)施工方便。 (6)由于坝体剖面尺寸往往由稳定和坝体拉应力强度条件控制而做得较大。材料用量多,坝内压应力较低,材料强度不能充分发挥。且坝底面积大,因而扬压力也较大,对稳定不利。 (7)因坝体体积较大,施工期混凝土收缩应力也较大,为防止发生温度裂缝,施工时对混凝土温度控制的要求较高。 2、对于拱坝,具有以下特点 (1)具有双向传力的性能,拱坝荷载一部分通过拱的作用传给两岸岩体,另一部分通过竖直悬臂梁传给坝底基岩。因此,拱坝的选择要由良好的地形地质条件,如V形U形和梯形山谷。拱坝理想的地质条件时基岩坚硬致密,质地均匀,有足够的强度,透水性小,抗风化能力强,无大的断裂构造和软弱夹层。 (2)拱是推力结构,有利于发挥工材料的抗压性性能,可使坝体做得较薄,一般可节省同高重力坝工程量的1/3~2/3,节省材料,减小造价,增加工程效益。 (3)拱坝具有较高的超载能力。 (4)拱坝轻韧,富有弹性和整体性好,借助岩基对地震动能的吸收,具有较强的抗震能力。此外,拱坝体型复杂,剖面较薄,设计施工难度大,对施工质量、筑坝材料强度和防渗要求,以及对地形、地质条件及地基处理的要求均较高。 3、对土石坝,具有以下特点: (1)土石坝可就地取材,与混凝土坝相比,节省大量水泥、钢材和木材,且减少了筑坝材料远途运输费用。 (2)对地质、地形条件要求低,任何不良地基经处理后均可筑土石坝。 (3)施工方法灵活,技术简单,且管理方便,利于加高扩建。它的缺点由:①不允许坝顶溢流(过水土石坝除外),所需溢洪道或其他泄水建筑物的造价往往很大;②在河谷狭窄、洪水流量大的河道上施工导流较混凝土坝困难;③采用黏性土料作防渗体时,黏性土料施工受气候条件影响大。 根据郭庄水库坝址处资料,该地对外交通不便,也不具有适宜建拱坝的有利地形,河床部分基岩埋深15~24m,但具有储量丰富的土石料。综合考虑该坝址处的地形、地质条件、建筑材料及其工程效益,选择土石坝作为郭庄水利枢纽的挡水建筑物。 二、泄水建筑物的选择 考虑到郭庄水利枢纽该地区在丰水年汛期洪峰流量较大,千年一遇洪水为2710 m3/s,该枢纽挡水建筑物为不过水土石坝,因此,泄水建筑物选择溢洪道和泄洪隧洞共同担任泄洪。 枢纽布置方案确定 一、挡水建筑物-土石坝 挡水建筑物按直线布置,坝布置在河湾地段上。 二、泄水建筑物 泄水建筑物包括泄洪隧洞和溢洪道。 由于坝址处东半山坡高峻,岩体完整,风化作用较轻,西岸山坡相对低矮平缓,岩石风化较河床东边重,岩石表面由较多的裂缝,情况不如东边,但仍是良好的地基。对于泄洪隧洞,为了缩短长度,减小工程量,泄洪隧洞布置在东岸,而将溢洪道布置在西岸山坡。

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