五里坝水库工程混凝土面板堆石坝设计.pdf

第 2 6卷 第 4期 2 0 1 4年 1 2月 浙 江水 利 水 电学 院 学 报 J Z h e j i a n g Un i v o f Wa r Re s El e c t r i c Po w V0 1 2 6 NO 4 De c 2 O1 4 五里坝水库 工程混凝土面板堆石坝设计 何米杏 ( 贵州新 中水工程有 限公司 ， 贵州 贵 阳5 5 0 0 0 1 ) 摘要 ： 五里坝水库是一座采用 0 3 0 6 7 m 变厚面板的堆石坝 ， 最 大坝 高6 7 4 m 由于坝基 为软质岩 、 强度低 ， 地 质条件较复杂 ， 结合工程特性 ， 围绕减 少岸坡 开挖和填 筑工程量 ， 降低坝体 不均 匀沉降 ， 确 保 良好 防渗止水 效果等 关键 问题进 行详细计 算分析 优 化设 计 出满足规 范要 求的 大坝枢纽布 置、 坝体 分 区、 填筑材料 和坝基 处理等方案 ， 为工程投 资决策提供 了重要依据 关键词： 混凝土面板堆石坝 ； 挡水建筑物 ； 泄水建筑物 ； 坝基 处理 中图分类号 ： T V 6 4 2 4 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8 5 3 6 X( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 3 6 0 4 De s i gn of Co nc r e t e Fa c ed Ro ck f i l l Da m i n W u l i b a Res er v oi r HE Mi x i ng ( Gu i z h o u X i n z h o n g Wa t e r C o n s e r v a n c y E n g i n e e r i n g CO ，L T D，G u i y a n g 5 5 0 0 0 1 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： W u l i b a Re s e r v o i r i s a r o c k fil l da m wi t h 0 3 0 6 7 m v a r i a bl e t h i c k c o nc r e t e f a c e d pa n e l s，6 74m hi g hTh e g e o l o g i c c o n d i t i o n o f d a m f o u n d a t i o n i s c o mp l i c a t e d b e c a u s e o f t h e s o f t r o c k w i t h l o w i n t e n s i t y C o mb i n e d w i t h t h e p r o j e c t c ha r a c t e r s，t h e f ul l s c a l e c a l c u l a t i o n a n d t h e a na l y s i s o n k e y i s s ue s a r e ma d e t o e n s ur e f a v o r a b l e e f f e c t i n a nt i s e e p a g e a n d s e a l i n g b y r e d u c i n g t h e s l o p e e x c a v a t i o n a nd fil l i n g e n g i n e e r i n g q ua nt i t y，a n d t h e a s y mme t r y s u b s i di n g ha s be e n r e s t r a i ne d Aft e r o p t i mi z a t i o n a n d a d j u s t me n t ，t h e r e l a t i v e a s p e c t s ，s u c h a s t h e c o n c r e t e f a c e d r o c k fi l l d a m s t r u c t u r e l a y o u t ，t h e d a m z o ni n g，t he d a m fil l i n g ma t e r i a l a n d t h e d a m f o un d a t i o n t r e a t me n t s c h e me，p e r f e c t l y me e t t he e n g i n e e r i ng r e q ui r e me n t s， w h i c h p r o v i d e s a n i mp o r t a n t b a s i s f o r p r o j e c t i n v e s t me n t d e c i s i o n ma k i n g Ke y wor d s： c o nc r e t e f a c e d r o c k fil l d a m；wa t e r r e t ai n i n g s t r u c t ur e；wa t e r d i s c h a r g e s t r uc t u r e；d a m f o u n da t i o n t r e a t me nt 1 工程概况 五里坝水库位于 黔南州平塘县通 州镇 打贵河 村 境 内 ， 拟 选 坝 址所 在 河 流为 打 贵 河 ， 属 于 珠 江 流 域 红水河 水 系曹渡 河 右岸 一 级 支流 工 程 主要 任 务 是向通州工业园区用水、 集镇农村人畜饮水及下游 农 田灌溉供水 ， 水库设计年供水量 8 4 1 0 0万 m ， 其 中工业 园 区年 供水 量 6 0 9 0 0万 m ， 集 镇 农 村 人 畜 饮水 年供 水 量 1 7 3 8 0万 m ， 灌 溉 年 供 水 量 5 8 2 0 万 i n ， 下放 生 态水 量 为 1 6 9 2 0万 I n 坝 址 控 制 集 水 面 积 2 8 2 0 k m ， 校 核 洪 水 位 9 0 2 4 3 m( P = 0 2 ) ， 总库容 5 5 2 0 0万 m ， 工程等别为 等 ， 工 程 规模属 小 ( 1 ) 型 正 常蓄水 位 8 9 8 O 0 m， 正 常蓄水 收稿 日期 ： 2 0 1 4 - 1 0 1 3 作者简介 ： 何 米杏 ( 1 9 8 7一) ， 女 ， 贵州贵阳人 ， 工程师 ， 主要从 事 水利水 电工程设计 工作 位 以下 库容 4 6 1 O 0万 m。 ； 死 水位 8 6 0 5 0 n l ， 死 库容 2 9 1 0万 m ， 兴利库容 4 3 1 9 0万 m 2 坝址 区地 形地质条件 坝址 河段 河谷 总 体 为不 对称 的宽 “ V” 型谷 ， 左 岸坡总体较右岸坡 缓 ， 地形坡度 2 0 。3 5 。 右岸坡 在 高程 8 9 0 i n以下 ， 地 形 坡 度 在 4 0 。5 0 。 之 间 ， 高 程在 8 9 0 9 1 0 m， 地形 坡度 在 6 0 。 7 5 。 之 间 ； 9 1 0 m 高程 以上 ， 地 形 坡 度 为 5 O 。6 5 。 左 岸 坡 峰顶 高程 多在 1 0 0 0 i n以上 ， 右 岸坡 峰顶 高程 多在 1 0 5 0 m 以 上 坝址 左岸 为 凹岸 ， 冲 刷 较 强 ， 右 岸 为 凸 岸 ， 谷 底 为农 田 河床较平缓 ， 无跌坎 、 深潭 发育 河床 高程 为 8 4 08 5 0 In， 落 差 约 1 0 In左 右 ， 平 均 比降 约 3 3 ， 河 流总 体 自东 向西 流 ， 呈 侵 蚀 地 貌 坝 址 分 1 )贵州省水利水 电工 程咨询有 限责任 公司 平塘 县五 里坝水库工程可行性研究报告 R ， 2 0 1 4 3 8 浙江水利水电学院学报 第2 6卷 成 ， 然 后 洞 内 布 置 取 水 兼 放 空 管 引 水 段 总 长 4 0 0 0 m， 底 板高 程 8 5 6 0 0 m， 净宽 7 6 0 m 塔 式 取 水 口总长 l 0 4 0 m， 进 口底 板 高程 8 5 7 0 0 m 在塔 式 取水口进口设 置一拦污栅 ， 尺 寸为 3 6 r n X 2 8 In ( 宽 高 ) ， 拦 污 栅 后 设 一 扇平 板 事 故 闸 门 ， 尺 寸 为 2 0 m x 2 0 m( 宽 高 ) ， 工 作 闸 门 后 设 1 0 m 1 0 m( 长 宽 ) 通 气 兼 进 入 孔 取 水 隧 洞 总 长 4 8 8 3 3 m， 取 0+ 0 0 0 0 0取 0+0 1 0 4 0为 取 水 口 进 口； 取 0+ 0 1 0 4 0一取 0+l 1 2 8 3新 建 取水 隧 洞 ， 底 坡 i = 0 0 4 5 2 ； 取 0+1 1 2 8 3取 0+ 4 9 8 5 6隧洞 由导流 洞改造 而成 ， 底坡 i = 0 0 2 5 6 ； 隧洞 洞 身采 用 城 门洞 型 ， 净 宽 2 8 r n ， 净 高 4 0 In， 出 口底 板 高 程 8 4 2 5 0 m q b l 2 0 0 m m取水兼放空钢管在隧洞 出口 经 过 闸 阀 室 后 接 入 消力 池 内 ， 在 闸 阀 室 分 出 一 根 7 O 0 mm钢岔 管作 为工业 园 区及人 饮取 水管 ， 分 出 一 根 3 O 0 m m 钢 岔 管 作 为 下 游 灌 溉 输 水 管 ， 分 出 一 根 q 2 0 0 mm钢 岔管 ， 作为生 态水 用 4 混凝土 面板堆石坝结构优化设 计 计算 4 1 坝顶 高程 大坝 为 4级建 筑物 ， 面板 堆石坝 按 5 0年 一遇 洪 水设计 和 5 0 0年 一 遇 洪 水 校 核 的 控 制 工 况 来 确 定 坝顶高程 根据调洪计算结果 ， 大坝设计洪水位为 9 0 1 2 1 m， 校核洪水位为 9 0 2 4 3 m， 正常蓄水位为 8 9 8 0 0 I n ， 风 区长度 ( 吹 程 ) D =1 0 0 0 m， 正 常 条 件 设 计 风速 =1 8 m s ， 非 正常 条 件下设 计 风 速 ： 1 2 m s 按 碾 压 式 土 石 坝 设 计 规 范 ( S L 2 7 4 2 0 0 1 ) 及 混凝土 面板堆石坝设计 规范( S L 2 2 8 2 0 1 3 ) 相 关规 定 ， 坝顶 高 程 按 正 常蓄 水 位 、 设 计 洪水 位和校 核洪 水位 +正常 运 用情 况 的墙顶 超 高 3 种运 用工 况进行 分析 ， 坝顶 高程 计算 成果 ( 见表 1 ) 表 1 坝顶高程计算 成果表 从表 1 可知， 坝顶高程 的控制情况为校核洪水 位情况 ， 最终选定坝顶高程为 9 0 3 4 0 r n ， 防浪墙 高 出坝顶 1 2 0 m， 防 浪墙顶 高程 为 9 0 4 6 0 m 4 2坝顶标 准剖 面 坝顶 高程 9 0 3 4 0 m， 河床 趾 板 建 基 面高 程 8 3 6 0 0 m， 最大坝高 6 7 4 0 m， 坝顶宽度 7 8 0 m， 坝 顶 长 2 6 9 0 6 In 上 游 侧 设 “ L ”型 防 浪 墙 ， 墙 高 3 7 0 m， 顶 部 高 程 9 0 4 6 0 I n 防浪 墙 上 游 底部 设 置 1 0 IT I 宽的小道以利检查行走 防浪墙 与面板 间用 止 水 连 接 大 坝 堆 石 料 为 灰 岩 ， 上 游 坝 坡 为 1 ： 1 4 1 、 下 游 坝 坡 为 1 ： 1 4 ， 下 游 综 合 坝 坡 为 1 ： 1 4 9 2， 下 游 坝 坡 分 别 在 高 程8 6 8 0 0 m、 8 8 6 0 0 In高程处设置 2 0 1T I 宽的马道 混凝土面板 厚 度从 上 向下渐 变 ， 面 板 顶 部厚 度 为 0 3 0 m， 底 部 最 大厚 度 为 0 6 7 m， 下 游 面 为 干 砌 块 石 护 坡 ， 厚 0 5 0 m， 坝体 标 准剖 面 ( 见 图 2 ) 图 2面板堆石坝典型横剖面图 第 4期 何 米 杏 ： 五 里 坝 水 库 工 程 混 凝 土 面板 堆 石 坝 设 计 3 9 从 图 2可知 ， 坝体 分 区为 上游 盖 重 区 1 B ( 顶 部 宽 3 m， 坡比 1： 2 5 ， 高程 8 5 9 O 0 m) ， 上游铺盖 区 1 A ( 顶 部 水 平 宽 3 m， 坡 比 1 ：2 0， 顶 部 高 程 8 5 9 O 0 m) ， C 2 5 混 凝 土 面 板 F( 厚 t=0 3 0 0 6 7 m) ， 特 殊 垫 层 区 2 B， 垫 层 区 2 A( 水 平 宽 度 3 m) ， 过 渡 区 3 A( 水平 宽 度 3 m) ， 主 堆石 区 3 B( 上 游坡 1 ： 1 4 1 ， 下 游坡 1： 0 5 ) ， 下 游堆 石 区 3 C( 上 游坡 1： 0 5 ， 下游坡 1： 1 4 ) ， 下游块石护坡 3 D ( 厚 0 5 m) 上 游 坝 坡 为 1 ：1 4 1 、 下 游 坝 坡 为 1： 1 4 ， 下游综合坝坡为 1： 1 4 9 2 ， 下游坝坡分别 在高 程 8 6 8 O 0 m、 8 8 6 O 0 m 高 程处 设 置 2 O 0 m 宽 的 马道 混凝 土 面 板厚 度 从 上 向下 逐 渐 渐 变 ， 面 板 顶部 厚度 为 0 3 0 m， 底部 最 大 厚度 为 0 6 7 m， 下 游 面 为干砌 块石 护坡 ， 厚 0 5 0 m 垫层 料最 大 粒 径 为 8 0 m m， 小 于 5 m m 颗 粒 的 含量 为 3 5 5 5 ， 小 于 0 0 7 5 m m 的 颗粒 含 量 控 制 在 O 8 ， 设 计 干 密 度 2 1 8 t m ， 孔 隙率 1 9 ， 渗 透 系数 1 0 e m s 垫 层 区 的 上 游 坡 面 要 求 认 真修坡 、 压 实 ， 以便 混凝 土 浇 筑 过 渡料 最 大 粒 径 为 2 0 03 0 0 m m， 小 于 5 mm颗 粒 的 含量 为 2 0 3 0 ， 小于 0 0 7 5 m i ll 的颗粒含量控制在 0 5 ， 设计干密度 2 1 5 t m ， 孔 隙率 2 0 ， 渗透系数 l 0 1 0 c m s 主 堆 石 料 最 大 粒 径 为 5 0 0 8 0 0 m m， 小 于 5 m m颗粒 的含量 为 0 2 0 ， 小 于 0 0 7 5 m m 的颗 粒 含 量 控 制在 O 5 ， 设 计 干 密 度 2 1 3 t m ， 孔 隙 率 2 1 ， 渗 透 系 数 1 0 1 0 e m s 下 游 堆 石 区 最 大 粒 径 为 8 0 0 m m， 小 于 5 m m 颗粒 的含 量 为 0 2 0 ， 小 于 0 0 7 5 m m 的 颗 粒含 量控 制在 0 5 ， 设计 干 密度 i2 1 t m ， 孔 隙率 2 2 ， 渗 透 系 数 1 0 1 0 e m s 为 封 堵 面 板可 能 出现 的裂缝 以及 张 开 的周 边缝 和板 间缝 ， 在上游坝面高程 8 5 9 O 0 m 以下设置粉砂土铺 盖及 石 渣 盖重 回填 粘土 渗 透系数 不 大于 1 1 0 e m s ， 用 运 输 机 械 分 层 压 实 ； 回填 石 渣 为 任 意 料 ， 亦 要 求 用 运输 机械 与粘 土料 同时分 层压 实 4 3坝 基处 理 坝 基 开 挖 ， 开 挖 边 坡 为 ： 弱 、 强 风 化 基 岩 边 坡 1： 0 7 5 ， 覆盖 层边坡 1 ： 1 将 趾 板 、 垫 层 和 过 渡层 设于强风化岩体下部或弱风化岩体上部 ， 开挖深度 1 22 2 m 堆石基础只需将表层覆盖层挖除 即可 坝基 防渗 采用水 泥帷幕灌浆 ， 按单 排布置 于趾 板 上 ， 最大孔深约 2 7 8 3 m， 两岸帷幕 由地面开孔 ， 坝 体帷幕由趾板顶面开孑 L 在河床部位帷幕灌浆最低 高程为 8 2 0 6 4 m， 深度为 1 5 9 6 m， 按单排布置于坝 基 上游侧 ， 孔 距 2 0 m； 左右 岸帷 幕均 采用 地 面平 台 灌 浆 的方 式 ， 孔距 2 0 m， 最大孔 深 约 2 9 2 7 m 防渗 帷幕线 总 长 3 9 2 3 9 m 为 避 免 帷 幕 灌 浆 时 破 坏 趾 板， 造成灌浆时漏浆不起 压， 在趾板及趾板下游水 平 防渗 段范 围内进 行 固结 灌浆 和喷 锚 支 护 ： 在 趾板 基础 布置 4排 固结 灌浆 孔 ， 排距 2 0 m， 间为 2 0 m， 孑 L 深 5 0 m， 梅 花形 布置 ， 总进 尺 4 3 0 0 m 在 趾板 基 础布置锚杆 ， 河床段趾板设 2 5锚杆 ， L=4 5 m， 间 排距 均为 2 0 m 5 结 语 ( 1 ) 根 据 坝 址 地 形 地 质 条 件 ， 结 合 水 库 蓄 水 库 容 、 枢纽布置 、 工程导流 、 施工技术和综合投 资等综 合因素 ， 推荐混凝土面板堆石坝枢纽方案 ， 溢洪道 及过 水 隧洞布 置于 右岸 ( 2 ) 按 S L 2 7 42 0 0 1和 S L 2 2 8 2 0 1 3相 关公 式 进行计算 ， 确定大坝坝顶高程为 9 0 3 4 0 m， 防浪墙 顶高程为 9 0 4 6 0 m， 设计采用厚 0 3 0 6 7 m变厚 的 C 2 5混凝 土 面板 ( 3 ) 工程具有 良好的社会效益和经济效益 ， 后 期需 对 坝址 区地 质 条 件 和 坝 肩 边 坡 稳 定 性 进 行 深 入 研究 ， 以为施工 提供 重要 的设 计指 导 参 考 文献 ： 1 康军红 双峰寺水 库大 坝坝型 比选 J 水科 学 与工程 技术 ， 2 0 1 3 ( 2 ) ： 4 41 7 2 高红民， 梁谦 红瓦屋溢流面板堆石坝设计研究 J 中国农 村水利水 电， 2 0 0 6 ( 1 2 ) ： 1 2 01 2 2 3 吕生玺 ， 温续余 ， 庞晓岚 洮 河九甸 峡水利枢纽 工程混凝 土面 板堆石坝设计 J 水利水 电技术 ， 2 0 0 5 ( 1 1 ) ： 4 85 1 4 马勋骋 街 面水 电站 混凝 土 面板 堆石 坝主 要技 术 问题 探讨 J 水利科技与经济 ， 2 0 0 6 ( 1 0 ) ： 6 9 76 9 9 5 中华人民共和国水利部 S L 2 7 42 0 0 1碾压式土石坝设计规范 s 北京 ： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 0 2 6 中华人民共和国水利部 S L 2 2 82 0 1 3混凝土面板堆石坝设计 规范 S 北京 ： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 1 3