昭通悦乐水电站混合坝型方案比选设计.doc

昭通悦乐水电站混合坝型方案比选设计 　　摘要：混凝土重力坝为“刚性坝”，石渣坝为“柔性坝”，两种坝型在同一挡水坝体中结合使用，因存在不均匀沉降，使其接头部位可能存在开裂或脱开，从而形成集中渗漏通道，危及坝体安全。 　　关键词：混凝土心墙石渣坝；扶壁挡墙石碴坝；均质石渣坝；不均匀沉降；高压旋喷； 　　 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 　　 　　清洁水能资源的利用对促进经济社会的发展起到极大推动作用，近些年来水能资源的开发也得到较大的发展，随着开发的不断推进，优越条件的资源也变得越来越少，可开发资源的条件变得越来越差，设计技术难度也越来越大。因此设计中根据当地实际条件情况，如何择优选取各建筑物结构形式尤为重要，它直接关系到工程的建设投资成本。本文以悦乐水电站为工程实例，介绍设计过程中如何根据当地的实际地形地貌、地质条件，选择最优的坝型。本文对坝型和坝体结构选择进行了充分的比选和深入分析研究，最终采用混凝土重力坝+均质石渣坝混合坝型作为设计实施方案，为今后类似工程提供一定的参考和借鉴。 　　 　　1 工程概况 　　悦乐水电站地处滇东北高原昭通市大关县悦乐乡，金沙江一级支流横江的支流洒渔河下游河段。该电站为引水式电站，电站装机20MW，年发电量8887万kwh，坝址控制径流面积2789km2。工程由河闸坝、取水口、引水隧洞、调压井、压力管道、厂房、开关站及附属工程组成。首部枢纽为混合坝型，坝轴线长125m，最大坝高21m，坝顶高程996.00ｍ。死水位为987m，汛前水位为991.89m，正常蓄水位为993.8m，设计洪水位(P=3.33%)为 994m，校核洪水位（P=0.5%）为994.30m。坝体分为6个坝段，①号坝段为左岸挡水坝段，根据实际地形地质条件选用重力坝+均质石渣坝混合坝型，②、③号坝段为泄洪表孔坝段，共二孔，孔口尺寸12×7m，堰顶高程987.30m，为开敞式WES曲线型实用堰。④号坝段为泄洪冲沙底孔坝段，设两孔，孔口尺寸5.5×5.5m；⑤号坝段为宽3m的一道溢流堰及右岸挡水坝段。 　　2设计条件 　　本工程从地质条件上分析，枢纽区天然防渗土料缺乏，而混凝土骨料则较为丰富，储量、质量均能满足要求，坝基弱风化泥质粉砂岩强度高，具备筑刚性坝的条件，但地形条件上，左岸滩地冲洪积层覆盖厚度较大，平均厚度约11m，滩地至坝顶仅为6.3m，该段如修建混凝土坝，清基深度较深，开挖及混凝土回填工程量较大，如修建土石坝，只要作好防渗处理问题，具备筑坝条件。因此坝型的选择主要取决于二者的投资大小。 　　经计算，混凝土重力坝方案投资较混凝土重力坝＋石渣坝方案增加投资365.28万元。且混合坝型坝体石渣可利用隧洞已开挖的风化料（弱～微风化泥质粉砂岩及弱～微风化灰岩）及坝体本身的开挖料，储量约4.5×104m3，质量及储量均满足设计要求。因此结合实际地形、地质情况，并就地取材以节省工程投资，选取混凝土重力坝＋石渣坝混合坝型作为基本坝型。 　　本工程①号坝段采用混凝土重力坝＋石渣坝混合坝型，两种坝型在同一挡水坝体中结合使用，因存在不均匀沉降，使其接头部位可能存在开裂或脱开，从而形成集中渗漏通道，危及坝体安全，必须采取工程措施进行处理，且基础砂卵砾石层结构松散、透水性强、中等压缩性，存在管涌及流土等渗透变形破坏，对基础也必须采取工程措施进行处理。因此凝土重力坝＋石渣坝混合坝型也存在一定的技术问题，在设计中需要进一步研究，本工程的重点及难点问题就主要是坝型方案的比选研究。 　　3混合坝坝型方案比较 　　为使大坝经济安全，本工程进行混凝土重力坝+混凝土心墙石渣坝混合坝型、混凝土重力坝＋扶壁挡墙石碴坝混合坝型、混凝土重力坝+均质石渣坝混合坝型三种坝型比选。 　　（1）混凝土重力坝+混凝土心墙石渣坝混合坝型 　　左岸混凝土心墙石渣坝坝基开挖主要是清除崩堆体及滩地表层砂壤土层，至下部的砂砾石层处，满足石渣坝坝基承载力要求，开挖深度约为2m，F8断层破碎加深开挖后坝基做混凝土塞处理；岸坡段基础座落在洪冲积层，厚约2～11m，为砂卵砾石层。由于石渣坝坝段及左岸岸坡坝段基础均为砂砾石层，结构松散、透水性强、中等压缩性，存在管涌及流土等渗透变形破坏，采用高压旋喷处理，利用河床砂卵石形成混凝土幕墙，解决该层的渗透变形及混凝土心墙基础的沉降变形问题，高压旋喷采用三排孔，排距70cm，孔距80cm。 　　 　　混凝土重力坝+混凝土心墙石渣坝混合坝型结构简结明了流畅。但是由于混凝土重力坝为“刚性坝”而混凝土心墙堆石坝为“柔性坝”，两种坝型之间可能存在不均匀沉降，而使其接头部位开裂或脱开，从而形成集中渗漏通道，危及坝体安全。 　　(2)混凝土重力坝＋扶壁挡墙石碴坝混合坝型 　　混凝土重力坝＋扶壁挡墙石碴坝，扶壁挡墙