肯斯瓦特水利枢纽工程抗冲耐磨混凝土设计及应用.docx

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水利科研东北水利水电2013年第6期

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[文章编号]1002-0624(2013)06-0046-03

肯斯瓦特水利枢纽工程抗冲耐磨混凝土设计及应用

姜波,王军

(新疆农八师肯斯瓦特水利枢纽工程建设管理局,新疆石河子832000)

[摘要]肯斯瓦特水利枢纽工程泄洪建筑物泄流时将承受高速水流的破坏,按照规范要求需采用抗冲磨混凝土。本文对采用HF抗冲磨剂与硅粉混凝土进行了抗冲磨对比试验,实验结果表明:在凝胶材料基本相同的条件下,硅粉混凝土、HF混凝土28d抗磨强度均能满足规范要求,但HF混凝土施工性能较好,容易保证施工质量。

[关键词]HF抗冲磨剂;混凝土;肯斯瓦特水利枢纽工程

[中图分类号]TV431[文献标识码]A

1工程概况

肯斯瓦特水库位于玛纳斯河中游河段,坝址东距乌鲁木齐市192km,北距石河子市50km。该工程是以防洪、兼顾灌概、发电的为大(2)型Ⅱ等工程。水库正常蓄水位990m,设计洪水位992.98m,校核洪水位993.49m,最大坝高129.40m,总库容1.88亿m3,调节库容0.39亿m3,为日调节水库。控制电站装机容量100Mw(3台单机容量30MW,1台单机容量10MW),设计年发电量2.7亿kW·h,工程总工期52个月。肯斯瓦特水利枢纽工程是由拦河坝、右岸溢洪道、泄洪洞、发电引水系统及电站厂房等主要建筑物组成。

2工程泄洪形式

工程泄洪建筑物有溢洪道和泄洪洞。溢洪道位于右岸坝肩处,开敞式布置。设计泄量1895.0m3/s,校核泄量2122.0m3/s,下游消能防冲标准相应泄量为532m3/s。溢洪道由进水渠、控制段、泄槽段、消力池、出水渠组成。溢洪道泄槽段为矩形断面,按设计流量、校核流量及消能防冲标准3种工况进行计算,采用分段求和法逐段推算水力要素,见表1。

由表1可以看出,最大流速发生在泄槽段末端上,最大流速42.49m/s。

泄洪洞在枢纽中的作用是渲泄洪水、冲砂、水库放空。泄洪洞进水塔及泄洪洞轴线与导流洞轴线在平面上重合,两洞高程相差50.0m,采用龙抬头与导流洞结合,为无压洞泄洪洞,总长900.14m,由引渠段、进水塔、龙抬头、洞身结合段、出口泄槽段、消力池及护坦段组成,设计泄量为

表1溢洪道泄槽水力计算表

下泄流量/m3-g-1

桩号

/m

底宽

/m

水深

/m

流速/m·s-1

掺气水深/m

2122.0

0+100

18

4.88

23.88

6.28

0+200

18

3.27

35.68

4.67

0+220.9

18

3.12

37.44

4.51

0+298.5

25

1.98

42.49

2.98

1895.00

0+100

18

4.45

23.87

5.73

0+200

18

2.99

35.50

4.27

0+220.9

18

2.86

37.21

4.13

0+298.5

25

1.82

42.07

2.74

532.0

0+100

18

1.38

21.42

1.74

0+200

18

0.97

30.38

1.33

0+220.9

18

0.94

31.32

1.30

0+298.5

25

0.66

32.32

0.91

500m3/s。“龙拾头”曲线段泄洪洞断面尺寸6m×6.7m,为城门洞型,顶拱角为120°。根据能量方程用分段求和法计算沿程的水深及流速,见表2。

表2泄洪洞洞身水力计算表

断面位置

底宽/m

水深

/m

流速/m·s-

掺气水深/m

曲线段斜坡段反弧段结合段

6

2.67~2.4331 2.43~2.2334.2.23~2.2037.2.23~3.3337.

.23~34.2828~37.383.38~37.84

45~25.043.

3.83~3.6060~3.40

3.40~3.3739~4.50

由表2可以看出,最大流速发生在反弧段上,最大流速37.84m/s。

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2013年第6期东北水利水电水利科研

3抗冲耐磨材料选择

该工程泄洪建筑物最大流速接近42.5m/s,按规范要求须进行抗冲耐磨材料设计。目前,国内高流速的工程中抗冲耐磨材料用的较多的有:硅粉混凝土、钢纤维混凝土、环氧砂浆及HF混凝土等。H

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