混凝土心墙堆石坝设计处理办法.pdf

第 8期 ( 总第 3 9 9期 ) 吉 林水利 2 0 1 5年 8月 文章编号1 0 0 9 2 8 4 6( 2 0 1 5 )0 8 0 0 2 6 0 3 混凝土心墙堆石坝设计处理办法 余果 ( 重庆市水利 电力建筑勘测设计研究院，中国 重庆4 0 1 1 2 1 ) 摘要 对 某水利工程项 目实际案例沥青混凝土心墙 堆石挡水坝 、重力溢流坝、取水 口及输水 管道 的结构设计 方案进行 了分析 ，认 为根据本 工程客观条件坝顶设厚 2 0 0 e ra C 2 5强度 混凝 土路 面 。坝体分 区方面竖直式布置 沥青心墙 ，与基座接触处纵 向周边缝设 “ W”型铜 片止水 ，过 渡层与心墙上游， 下游分别设置砂岩过渡层 ，坝体 7 0 0 e ra 以上 区域设置混凝土基 座 。7 0 0 e m以下 区域设置混凝土底座 ，堆石料 分区设计 方面考虑梯形 区堆石料 ， 能够保障沥青混凝土心墙堆石挡水坝整体结构的稳定 关键词 】水利工程 ；结构设计 ；沥青混凝土心墙堆石挡水坝 中图分类号rI T v 6 4 1 4 + 1 文献标识码B 1 工程概 况 河心烟草援建水源工程主要 由沥青混凝土心 墙堆石挡水坝 、 重力溢流坝 、 取水 口及输水管道等 组成。 大坝坝顶总长 1 5 8 3 6 m， 其 中挡水段一 沥青混 凝土心墙堆石坝坝顶高程 1 2 9 5 2 0 m坝轴线长 1 3 7 m( 不含溢 流坝 ) ， 最大坝高 3 4 9 m； 溢流坝段 长 2 1 3 6 m。堰顶高程 1 2 9 2 5 0 m无闸门 WE S堰泄 流 ， 溢流净宽为 5 0 m 2 ； 取水塔 塔体高 2 5 2 m。 圆 筒内径 5 0 m； 输水管道总长 1 8 1 8 5 k m。 管径根据输 水流量的变化分为 D N 5 0 0 、 D N 4 0 0 、 D N 2 0 0三个等 级 ， 设计流量 0 1 2 6 m3 s。工程等别方面 ， 枢纽工 程为 V等小 ( 2 ) 型工程， 拦河坝、 溢洪道 、 取水 口等 主要建筑物为 5级 ；次要 、临时建筑物级别 为 5 级。 灌区渠系建筑物设计流量均小于 5 0 m? s , 根据 灌溉与排水工程设计规范 规定， 渠系建筑物级别 为 5级 防洪标准采用 1 0年一遇设计 2 工程主要建 筑物结构设计 本工程施工现场所涉及到的建筑物 主要包括 沥青混凝土心墙堆石挡水坝 、 重力溢流坝 、 取水 口 及输水管道等几个方面。 沥 青 混凝 土 心墙 堆 石坝 的体 坝轴 线 长 1 3 7 m 坝顶高程 l 2 9 5 2 0 m， 坝顶宽 6 0 m 上游坝坡均为 l ： 1 5 5 下游坝坡坡 比 1 ： 1 5 5 大坝最低建基面高程 1 2 6 0 3 0 m 最大坝高 3 4 9 m， 最大坝底宽 1 2 1 7 9 m。 沥青混凝土心墙设在坝轴线靠上游侧 1 5 m处 顶 部高程 1 2 9 4 7 0 m， 心墙顶宽 0 6 m， 心墙 两侧坡 比 1 ： 0 0 0 5 ， 近底部 3 m位置底宽放宽至 1 8 m。心墙与 坝壳料间上 、 下游均各设一层水平宽度为 3 0 m的 反滤 过渡 料 。心墙底 部设 3 m厚 C 2 5混凝 土 基座 。 心墙与基座连接处凿毛 然后喷涂稀释沥青 最后 涂一层 1 -2 c m砂质沥青玛蹄脂 本区段采用 C 1 5埋石混凝土填筑 坝顶高程 l 2 9 5 2 0 m建基面最低高程 1 2 8 4 8 5 m最大坝高 1 0 3 5 m，坝 底 最 大 宽 度 2 1 9 8 m 坝 顶 总 长 度 2 1 3 6 m， 大 坝 0 + 1 3 7 0 0 -0 + 1 3 9 0 0坝 段 为 挡 水 坝 段 ，坝 顶宽 6 0 m，上 游坡 面垂 直 。下 游 坝坡 为 1 ： 0 8 。0 + 1 3 9 0 0 -0 + 1 5 0 5 0坝段 为 1 1 5 m 宽 溢流段 溢流堰堰型为 WE S实用堰 堰顶高程 1 2 9 2 5 0 m 溢流净宽 1 0 m。堰体上游堰头采用三圆弧曲线 下 游接坝面 1 ： 0 8坝坡 的直线段 然后通过半径 为 3 0 m的圆弧曲线 将坝坡直线与长 8 m的消力池相 连 ， 消 力池 接泄 水 渠道 排 人下 游 河道 堰 上 设 置人 行桥 ， 桥墩厚度 1 5 m， 闸墩长度 6 0 m。 桥面高程 1 2 9 5 2 0 m。 0 + 1 5 0 5 0 -0 + 1 5 8 3 6坝 段 为右岸 挡水 坝 段 ， 坝 段 长 7 8 6 m， 坝 顶 宽 6 0 m， 上 游 坡 面垂 直 ， 下 游坝 坡为 l ： 0 8 收稿 日期2 0 1 5 0 4 1 8 作者简介 余果( 1 9 8 5 一) ， 男， 重庆人， 本科 ， 助理 工程师 ， 研 究方向： 水工建筑。 一 2 6 吉林水利 混凝土心墙堆石坝设计处理办法 余 果 2 0 1 5年 8月 本 区竖塔式取水 口位于大坝轴线上游右岸约 4 5 m处 ， 取水 口由进水渠 、 取水塔 、 引水隧洞组成 。 引水明渠底板高程 1 2 7 3 0 0 0 m 长 1 5 m。放水塔共 四层取水管 ， 自上而下为 3根 p 3 0 0分层取水钢管 及底层 p 5 0 0取水钢管 。由 4个分层取水钢管上的 电动阀门控制取水水位 以满足农作物对水温 的要 求 ； 4孔分层取水钢管用 p 5 0 0钢管至上而下连接， 并作为灌溉 、 生产 、 生活用水的供水主 ： 取水塔 体 底板高程为 1 2 7 0 0 m工作平 台及工作桥高程为 1 2 9 5 2 m。 塔体 总高度为 2 5 2 m： 塔 身采用 圆筒 式 结构 ， 圆筒体为下部壁厚 1 0 m、 上部壁厚 0 8 m 的 C 2 0钢筋 混凝 土结 构 本工程 中根据 建设项 目水 资源论证 导则 ( S L Z 3 2 2 2 0 0 5 ) 要求 每年下泄多年平均径流量的 1 0 的生态流量 ， 即 l 1 3 8万 m3 ， 流量为 0 0 0 3 m 3 s ， 利用取水干管放生态流量 在引水隧洞出口后设 分水闸阀 D N 1 5 0 3 沥青混凝土心墙堆石坝结构设计 1 ) 坝顶结构设计 ： 本工程 中坝顶宽度参照 碾压式土石坝设计 规范 ( S L 2 7 4 2 0 0 1 ) 中有关规定 ， 取值为 6 0 m。坝 顶结构设计方面 考虑工程所处地区交通通行的 要求 ， 设 C 2 5强度混凝土路 面 ， 厚度为 2 0 0 e m， 下 部设水泥稳定碎石层 ( 铺设 厚度 为 3 0 0 c m) ， 路面 与碎石层问采用 6 ram厚乳化沥青稀浆封层 坝顶 采用单侧 2 坡度向下游排水 坝顶下游 C 2 0砼排 水沟净空尺寸 0 3 0 4 m。坝顶上 、 下游设 1 2 m高 C 2 0砼栏杆。 上坝公路布置在坝体右岸。 溢流坝段 顶部交通桥为 C 3 0钢筋砼 ， 为板梁结构 ， 跨度 5 m， 板厚 0 2 m， 梁宽 0 4 m， 高 0 6 m。 2 ) 坝体分区设计 本工程 中坝体分区方面所涉及到区域包括 上游 下游过 渡层 、 基层 垫座 、 堆石料 坝心 、 排 水 带 、 混凝 土防渗心墙 、 坝基混合料层 、 以及排水垫 层料等在 内。以上各个分 区结构设计中需要采取 的技术要点包括以下几个方面： 在有关沥青混凝土 防渗心墙 的设计 方面 本 工程 中沥青心墙采用竖直式布置 心墙轴线布置 在坝轴线上游 1 5 m。顶部与坝顶齐平 ，心墙顶宽 0 6 m 近底部 3 m位置底宽放宽至 1 8 m。碾压层厚 0 2 2 m。心墙底部设 3 0 m厚 C 2 5混凝土基座， 基座 底宽 5 m， 两侧坡 比 l ： 0 5 。沥青心墙与基座接触处 纵 向周边 缝 设 二 道 “ W” 型铜 片止 水 基 座 间距 8 m 设一横 向沉 降缝 缝 内竖 向设一道 “ W” 型铜 片止 水 。 与上 部周 边 缝 内钢 片 止水 相 连结 。 同时 ， 本 环 节 中， 有关沥青原料 的设计按照 重庆交通道路石 油沥青技术要求 中的 A H一 7 0标号 ， 配合比参照已 成类似工程实例黔江洞塘水库工程 沥青砼配合 比参数参考表 1 。 在有关过渡层的设计方面 本工程中分别于 表 2 沥青砼 配合 比参数参考表 沥青混凝土心墙 的上游侧 以及下游层各设置一道 砂岩过渡层 砂岩过渡层基本原料采用山王庙料 场的质地坚硬的灰岩石料 。具体设计方案为 ： 将过 渡层布置在沥青心墙上下游侧 水平厚 3 m 最大 粒 径 0 0 6 m 碾压 层 厚 0 3 m。 由于过渡 层在 整个 沥 青混凝土心墙堆石坝中发挥着传递沥青混凝土荷 载水平的作用 ， 因此 ， 过渡层除了需要确保级配标 准的理想 还需要在施工 中与沥青混凝土心墙 同 步进行铺筑与碾压作业 3 】 在有关基座 垫座的设计方面 本工程 中在坝 体高 度 i7 0 0 e m位 置 防渗体基 础设 置强度 为 C 2 5等级的混凝土基座 。 同时 ， 在坝体高度 7 0 0 e ra 位置 防渗体基础设置强度为 C 2 5等级的混凝土 垫座 基座与垫座均坐落于本区软风化基岩结构 之上。 混凝土基座设计中。 高度最大值为 1 0 0 m， 顶 部宽度最大值为 1 0 5 m 与岩石接触部分底部宽度 取值 为 1 3 5 m 同时底座部分设置灌浆廊道 ， 设计 参数为 2 5 x 3 5 m。同时 ，在两岸基座端部 6 0 2 0 m 高程处 各设置 1 条通向坝下游的 2 5 3 5 m的交 通廊道 垫座混凝土强度等级为 C 2 5等级 ， 混凝土 垫座宽度取值为 4 0 m 厚度取值为 3 0 m。 在有 关上游 下游砂岩 堆石料 分区 的设计 方 一 2 7 吉林水利 混凝土心墙堆石坝设计处理办法 余 果 2 0 1 5年 8月 面 设计 上 游 下游 砂岩 堆 石料 分 区 的主要 目的是 减少并控制沥青混凝土心墙顺水方 向的流向位移 4 1 。因此 。在设计过程 中 ，于上游水位骤降区内 6 3 8 m高程以上 。 设置湿化变形小 、 力学稳定性好 、 刚度较大的堆石料梯形 区在坝体下游校核洪水 位以下填筑堆石料水平排水带 。砂岩堆石填筑量 为 6 9万 m， 。堆石料主要采用砂岩堆石料 ， 原料干 密度符合 2 1 5 g c m 标准。 4 结语 本次研究中分析了水利工程 中主要建筑物在 结构设计方面的关键要点与主要 问题 认为解决 我国当前水利工程建筑物结构设计中的问题还需 要长时间的探索与研究 通过提高结构设计方案 合理性 的方式 ， 使资源利用更加合理 ， 基础设施建 设不断完善 以巩固水利工程中相关建筑物 的施 工功能与地位。口 参考文献 ： 1 】 车 宜霞 略议 水 工 结构 设计 【 J 城 市建 设理 论研 究 ( 电子 版 ) ， 2 0 1 2 ， ( 3 ) 【 2 】 侯 颖鑫 浅谈水利工程 建筑物结构设计与 处理办 法 J 】 建筑 工程 技 术与设计 ， 2 0 1 4， ( 3 3 ) ： 5 3 7 5 3 7 【 3 】 昊继明 水工建 筑混 凝土结构设计及其施 工质量控 制们 水利技 术监督 。 2 0 1 1 ， 1 9 ( 3 ) ： 2 6 2 8 4 龚勇 关于水利 工程建筑物结构设计相 关问题 的探讨 J 】 大科技 ， 2 0 1 4 ， ( 2 4 ) ： 1 5 6 1 5 6 ， 1 5 7 St r uc t ur a l d e s i g n o f hy d r a u l i c e ng i ne e r i ng a n d c o nc r e t e c o r e r o c kfil l d a m pr o c e s s i ng YU Gu o Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r ， t a k i n g r o c k fi 1 1 d a m w i t h a s p h a l t c o n c r e t e c o r e wa l l ， g r a v i t y o v e r f l o w d a m， wa t e r i n t a k e a n d w a t e r p i p e l i n e o f a w a t e r c o n s e r v a n c y p r o j e c t a s a n e x a m p l e ， a n a l y z e d t h e i r s t r u c t u r e d e s i g n p r o g r a m； A c 。 c o r d i n g t o t h e p r o j e c t t h a t t h e o b j e c t i v e c o n d i t i o n s s e t c r e s t 2 0 0 c m C 2 5 s t r e n g t h c o n c r e t e p a v e m e n t ， d a m v e r 。 t i c a l p a r t i t i o n i n g s t y l e l a y o u t a s p h alt c o r e wa l l ， i n c o n t a c t wi t h t h e b a s e l o c a t e d a t t h e l o n g i t u d i n al p e r i p h e r al j o i n t s“ W”t y p e c o p p e r s e al， t r a n s i t i o n and c o r e w a l l u p s t r e a m d o w n s t r e a m w e r e s e t t r a n s i t i o n s a n d s t o n e d a m 7 0 O c m l o c a l e a b o v e t h e c o n c r e t e f o u n d a t i o n， 7 0 O c m f o l l o w i n g l o c a l e s c o n c r e t e b a s e， r o c k fi l l s p a r t i t i o n d e s i g n c o n s i d e r a t i o n s r o c k fi l l s t r a p e z o i d a r e a， t o p r o t e c t t h e a s p h a l t c o n c r e t e c o r e w a l l r o c k fi l l d a m r e t a i n i n g a s t ab l e o v e r all s t r u c t u r e Ke y wo r d s ： h y d r a u l i c e n g i n e e ri n g ； s t r u c t u r al d e s i g n； a s p h a l t c o n c r e t e c o r e wall r o c k fi l l d a m ( 上接第 2 5页) Re v i e w o n S t e p p e d Ene r g y Di s s i p a t o r S t ud i e s Z h e n g Q i u - w e n ， C h e n Z h i - y u Ab s t r a c t ： S t e p p e d e n e r g y d i s s i p a t o r w a s w i d e l y u s e d i n h y d r o p o w e r p r o j e e t d u e t o t h e h i 【g h e n e r gy d i s s i p a t i o n r a t e B u t i t i s d i 伍c u l t t o r e s e a r c h wi t h t h e c o mp l e x i t y o f h y d r a u l i c c h a r a c t e ri s t i c s T h e e s s a y ana l y z e d t h e p r e s e n t s t u d i e s o n h y d r a u l i c c h a r a c t e ri s t i c s o f s t e p p e d e n e r gy d i s s i p a t o r ， a n d p o i n t e d o u t t h e s h o r t c o mi n g s o f t h e s t u d i e s ， p r o p o s e d t h e r e s e arc h d i r e c t i o n o f s t e p p e d e n e r g y d i s s i p a t o r Ke y wo r d s ： s t e p p e d e n e r g y d i s s i p a t o r ； h y d r a u l i c c h ara c t e r i s t i c s ； c a v i t a t i o n e r o s i o n； r e s e arc h d i r e c t i o n 一 28