高土石过水围堰设计与施工技术论文

高土石过水围堰设计与施工技术研究摘要：滩坑水电站过流围堰在单宽流量、流速、水头以及上游形成库容等指标上均在全国前列，文章通过对滩坑电站过流围堰的初步设计、模型试验、设计调整及施工等进行了初步探讨，在国内同类工程施工中具有一定借鉴意义。

关键词：高土石围堰过流设计与施工技术研究

中图分类号：tv551.4 文献标识码：a 文章编号：

1672-3791(2011)10(c)-0000-00

1 工程概况

滩坑水电站工程位于浙江省青田县境内的瓯江支流小溪上，距青田县城西门约32km。

该电站由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、引水系统、发电厂房、地面开关站等建筑物组成。拦河坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程171.0m，最大坝高162.0m，坝顶长507.0m。电站属一等工程，主要建筑物按ⅰ级建筑物设计。上游围堰堰顶高程选定为56.8m，最大堰高约23.8m，堰顶宽度为8m，围堰基础置于河床覆盖层上。

2 围堰设计

2.1 围堰设计标准

围堰挡水设计标准为枯水期10～4月时段p=10%洪水，相应流量为2420m3/s，导流隧洞导流，相应上游水位55.94 m，下游水位37.57 m。

2.2 围堰结构选择

2.2.1围堰断面初拟尺寸

本工程的围堰为过水围堰，参照类似工程已建工程资料及结合本工程的实际情况，为充分利用当地材料，围堰采用土石围堰，根据《碾压式土石坝设计规范sl274-2001》、《水利水电工程施工导流设计导则dl/t5114-2000》，结合该工程可研阶段模型试验的成果，考虑围堰的挡水水位，安全超高和交通要求，经计算初步拟定的围堰断面尺寸如下：

（1）上游围堰。上游围堰堰顶高程选定为56.8m，最大堰高约23.8m，堰顶宽度为8m，围堰基础置于河床覆盖层上，上游初拟边坡为1：2.0，下游边坡为1：3.5，堰体的防渗体系：下部砂砾石覆盖层采用混凝土防渗墙，上部采用土工布防渗心墙，围堰的过水保护体系采用钢筋石笼结合混凝土防护面板护面。

（2）下游围堰。下游围堰堰顶高程选定为38.2m，最大堰高约8.2m，堰顶宽度为6m，围堰基础置于河床覆盖层上，考虑到过流要求，上游初拟边坡为1：2.5，下游边坡为1：2.5，下游面设21 m 宽的消力防护区，堰体的防渗体系采用混凝土防渗墙，围堰的过水保护体系：上游边坡采用干砌石护面，堰顶及下游边坡采用混凝土面板，消力防护区尾部采用钢筋石笼护面。

2.2.2围堰防渗体设计

(1)围堰基础防渗体设计。上下游围堰堰基河床覆盖层上部q4层厚7.0～10.3m，渗透系数k=2.44×10-2～6.8×10-2cm/s，属强透水层，下部q3层厚7.20～14.05m，渗透系数k=1.23×10-3～1.8

×10-3cm/s，为中等透水层，覆盖层下伏基岩大部分以弱风化火山集块岩为主，基岩完整，弱透水。

针对堰基地质情况，根据围堰挡水要求及围堰施工特点，上、下游围堰基础截流戗体以下高程（上游围堰为el37m高程以下，下游围堰为el36m高程以下）防渗体拟采用塑性混凝土防渗墙结构形式，防渗墙轴线与围堰轴线重叠，墙底嵌入基岩50cm，根据塑性混凝土防渗墙允许的水力梯度结合本工程工作水头，经过水力计算并考虑施工便利，确保防渗体的质量，上、下游围堰的防渗墙体厚度统一按80cm设计。

(2)堰体防渗体设计。上游围堰堰体高25.8m，堰顶及下游边坡拟采用混凝土面板保护。经过与粘土心墙等方案比选，上游围堰截流戗体el37.0m高度以上的堰体防渗采用心墙土工膜防渗，土工膜防渗所承受的最大静水头为21.8m，最大静水压力为0.213mpa，由于水利工程不定因素较多，为提高土工膜的抗撕裂强度，拟选用夹网聚氯乙烯复合土工膜，根据其所承受的最大静水压力，查国标

gb/t17688-1999表10，选用膜厚0.5mm的土工膜，产品名

tgwf2000/0.50gb/t17688-1999。土工膜防渗体采用心墙折叠式布置形式，心墙迎水面设置不小于200cm厚的天然砂砾石保护层，背水面设置不小于100cm厚的粒径小于d40（4cm）的土工膜支承骨架砂砾石层和150cm厚的天然砂砾石过渡层。

土工膜通过与两岸坡相交线开槽（120cm×140cm深×宽）连接，在槽内浇筑混凝土截水墙并埋设土工膜。土工膜与防渗墙连接。在

防渗墙顶混凝土达到一定强度后，进行墙顶混凝土凿除。初拟凿除50cm，凿除到墙身混凝土致密，无浮浆为止，再浇筑80×60盖帽混凝土，土工布折叠埋入盖帽混凝土不少于40cm。

为保证堰体填筑的均匀、密实性，减少堰体的沉降变形，围堰填筑必须分层碾压密实，填筑孔隙率不大于22%。

下游围堰基础防渗墙顶高程为el36.0m，堰体顶高程为el38.2m，高差只有2.2 m，其堰体的防渗体采用混凝土墙形式，把防渗墙体接高，并与堰面过水保护面板连成整体。

2.3.3围堰过流保护设计

根据招标要求，围堰过水保护设计标准为全年p=5%洪水，相应的洪峰流量为10400m3/s，由导流洞与堰顶联合泄洪，经水力计算，由导流洞分流1912 m3/s，堰顶过流7901 m3/s，上游围堰堰顶长238 m，堰顶单宽流量33.19 m3/s，下游围堰堰顶长197 m，堰顶单宽流量40.10 m3/s。

上游围堰堰高25.8m，堰顶单宽流量33.19 m3/s，受围堰后坡面收缩和基岩的共同影响下，下游侧堰面上水流两侧收缩、水流集中，水面曲线准确计算比较困难，根据水力模型实测结果，堰面下游侧的最大流速为18.2 m3/s，堰面过流保护设计要求如下。

（1）堰头的构造设计。上游围堰施工期有通车要求，采用折线形的宽顶堰，堰顶宽8m，整个堰头为刚性体，堰头混凝土板厚150cm，底部设置80cm厚的干砌石过渡层，沿围堰轴线方向每10m设置沉陷、温度缝，堰头与下游溢流面板的连接设缝分开，避免互相影响，