第三部分xx水电站(修改).docx

新沂xxxx水电站复核计算报告
一、基本资料
1、工程布置
xx水电站新建于1975年，为河床式小型水电站，站身底板为反拱结构，设计流量为20m3/s，落差3.5m，四台机组，总装机容量640kW。
水电站位于原南xx闸南侧，站身主体结构从下至上由尾水室、轮机层、排架、电机层组成，站身上游设翼墙，下游设交通便桥。
底板底板底高程为2.5-3.5m，顺水流方向长度为8.5m，垂直水流方向长度为21.4m。
本水电站主要建筑物为3级、附属建筑物为4级。
图1 站身剖面示意图

2、工程土质
（1）、土层土质
水电站稳定验算未进行专门地质勘探，本次验算依据《新沂河沭阳枢纽工程地质勘察报告》（江苏省水利勘测设计研究院有限公司提供，编号 06113）中“7－7’”断面提供的工程土质数据， “7－7’”断面位于水电站南岸，工程土质自上而下共分为如下数层：
①3层(Q4al)：褐黄、灰黄、灰褐色重、中粉质壤土、粉质粘土，含铁锰质结核，局部夹杂轻粉质壤土、细砂，软塑～可塑状态，中压缩性，场地分布比较广泛，层厚1.2～2.6m。
①4层(Q4al )：褐黄、灰黄色含少量砾的粘土，北xx闸部位为灰褐、褐黄色粉质粘土，含铁锰质结核，局部含砂礓，可塑状态，中压缩性，层厚0.9～2.9m，南xx闸部位缺失。
②1层(Q4al )：棕黄夹灰色粘土、粉质粘土，局部含砂砾，含铁锰质结核及砂礓，可塑～硬塑状态，中压缩性，层厚0.4～3.7m，场地广泛分布，局部泓道内因人工开挖缺失或层厚较小。
③层(Q3al )：棕黄夹灰白色粘土、粉质粘土，含铁锰质结核及砂礓，砂礓直径1～7cm，含量10～30％，下部含量渐少，硬塑～可塑状态，中压缩性，场地普遍分布，未揭穿，最大揭示厚度18.1m。
（2）水文地质
场地上部①3层粘性土直接出露于地表，由于近地表生物影响、地下水位上下波动及风干等因素，产生裂隙，因此①3层粘性土表层具有一定的透水性，构成场地的上部潜水含水层，①4、②1、③层粘性土为潜水含水层隔水底板。
根据水质分析结果，判定场地河水及地下水对砼均无腐蚀性。
场地分布土层渗透变形类型皆为流土型。
（3）场地及地基的地震效应
水电站建筑场地类别为Ⅱ类。场地地震动峰值加速度为0.15g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度，地震动反应谱特征周期为0.40s。该场地不存在可能液化土层。
（4）站身地基地质分析
根据勘察报告，发电厂基础座落于②1层上，②1层为含少量砾的粘土，直接快剪c=55kPa，Ф=19度， 地基允许承载力为220kPa，根据《水闸设计规范》，②1层为坚硬粘土，允许渗流坡降，水平段取0.4，出口段取0.7，允许渗径系数取3.0。
3、水位组合
根据分析，站身稳定验算水位组合如下：
表1 稳定计算水位组合
工 况
水 位 (m)
备 注
上游水位
下游水位
上下游水头差
最高发电水位
8.7
6.0
2.7

正常发电水位
8.3
5.3
3.0

最低发电水位
8.0
4.5
3.5

完建期
6.5
3.5
3.0

检修期
8.3
5.3
3.0

正常发电水位
+地震
8.3
5.3
3.0
地震烈度7°

二、站房防渗计算
（1） 验算防渗长度：
据文献 [2]知，站房地下轮廓布置如图1所示

图1 闸基地下轮廓布置示意图 单位： cm
根据水下检测资料：“站房上游侧翼墙底部靠近底板部分浆砌块石松动，且有少量坍落。”可以推断站房上游铺盖与底板之间的止水及有可能被拉断。此外，“上游底板部分、上下游中分缝部位两板面间有高差现象，为东侧高西侧低，高差3～8cm不等。”由此可以推测站房底板裂缝部位的防渗长度为：
L实≤7.5m
Hmax=8.0－4.5=3.5m
C= L实/ Hmax=7.5/3.5=2.14＜[ C]=3
故站房地基防渗长度已经不满足规范要求。
（2）站房渗流计算
采用直线比例法计算，由图1可得到简化地下轮廓布置，见图2。

图2 简化地下轮廓布置图 单位：m
底板所承受的渗透压力计算
F =0.5×10×3.5×7.5=131.3kN/m
渗透坡降计算
水平平均坡降 J＝
故站房渗流可能产生渗透变形。
三、 站房稳定计算
作用在站房上的荷载主要有：结构自重、水重、水压力、扬压力、土压力及地震荷载，各种荷载按国家现行的有关标准的规定计算确定，对可能同时作用的的各种荷载按基本及特殊两种情况进行组合。根据文献［1］按正常使用情况，取相邻闸孔中心线之间的站房为一个计算典型段，其宽度为4.8m，底板长按7.50m计算，以站房底部下游边缘为矩心，站房结构各荷载计算结果汇总见表1。
表1 站房结构荷载汇总表
分布荷载名称
竖向力（kN）
水平力（kN）
力矩（kNm）
上部楼层传递荷载
1154.9

4626.5
上部闸墩自重
187.8

859.2
下部闸墩自重
953.8

3954.3
水轮机室顶板
122

498
胸墙及蜗壳室
437.5

912.2
水轮机室底板
85.3

305
前帷墙重
681.5

4696
底板重
525.5

2003
水轮机及尾水管重
65.1

234.3
闸门前水重
46.9

386
渗透压力
-630.2

-3151
水平水压力

619.2
-1197.2
下游尾水及浮力
-524.4

-1966.5
水平土压力

60.8
-71.5
合计
3105.7
680
12088.3
注：表中竖向力以向下为正，力矩以逆时针向为正。
1、 基底压力计算：
偏心距：e0=7.5/2-12088.3/3105.7=-0.142m (偏向上游)

η＝pmax/pmin=96.1/76.5=1.26＜［η］=2.5
满足规范安全要求。
2、站房抗滑稳定计算
站房持力层为重粉质粘土，取f＝0.25计算：
Kc= ==1.14＜ [Kc]=1.25
故站房稳定不满足规范安全要求,有可能发生滑动。
3、地震期站房抗滑稳定计算
计算对象选取与前面相同，考虑地震荷载与正常运用情况组合。按文献[6]的要求，计算水平向地震荷载，且水平向设计地震加速度代表值ah=0.15g, g=9.8m/s2。
地震惯性力计算
按文献［6］，沿建筑物高度作用于质点上的水平向地震惯性力代表值Fi：
Fi＝ahξGEiαi/g=0.0375GEiαi
式中： GEi---集中在质点上的重力作用标准值
αi---质点上的动态分布系数, 按文献［6］取。
地震惯性力计算见表2
表2 水平向地震惯性力计算表
构件名称
GEi
距墩顶高度 (m)
距墩底高度 (m)
αi
Fi（kN）
上部楼层传递荷载
1154.9
4.5

4.02
174.12
上部闸墩自重
187.8
2.25

3.81
26.83
下部闸墩自重
953.8

3.25
1.87
66.89
水轮机室顶板
122

6.5
2.0
9.15
胸墙及蜗壳室
437.5

5.5
1.89
31.01
水轮机室底板
85.3

2.4
1.46
4.67
前帷墙重
681.5

2.0
1.41
36.03
底板重
525.5

0.2
1.0
19.71
水轮机及尾水管重
65.1

2.1
1.43
5.13
合计

373.54
地震动水压计算
F1＝0.65 ahξρwH02B
=0.65×0.2×9.81×0.25×1.0×2.52×32.4=65kN
站房地震期抗滑稳定计算
按文献［6］，闸室地震期抗滑稳定极限状态可由下式表示：

滑动效应：
1.0×0.85×（1.0×373.54+1.0×65+1.0×680）＝950.8kN
抗滑效应：
×0.25×（0.95×4260.3－524.4－630.2×1.2）＝576 kN

故
其相应的抗滑稳定安全系数：

不满足规范安全要求，闸室地震期抗滑不稳定。

四、结论与建议
（1）由于上游翼墙部分浆砌块石坍落站房底板断裂，站房地基防渗长度不满足规范安全要求，经站房地基渗流计算表明站房地基及有可能发生渗透变形。
（2）因站房底板裂缝，导致其底部渗透压力增大，站房稳定不满足规范安全要求。可能产生滑动，应尽快采取安全措施。
（3）地震期站房抗滑稳定也不满足规范安全要求，极可能产生滑动，建议尽快采取安全加固措施或拆除重建。