松林水库堆石混凝土重力坝设计

松林水库堆石混凝土重力坝设计

近年来，随着国家加大水利基础设施投资，水利工程水源点基础设施建设成为本次投入的重点之一。文章以松林水库堆石混凝土为例，简述适合该工程重力坝的设计要点，为堆石混凝土重力坝高坝设计提供参考。

标签：自密实混凝土；堆石混凝土；重力坝设计

Abstract：In recent years，with the increase of national investment in water infrastructure，water project water point infrastructure construction has become one of the focus of the investment. Taking the rockfill concrete of Songlin Reservoir as an exemplar，this paper briefly describes the key points of the design of the gravity dam suitable for the project，and provides reference for the design of the high gravity dam of the rock-fill concrete dam.

Keywords：self-compacting concrete；rockfill concrete；gravity dam design

1 工程概况

松林水库位于云南省彝良县金沙江三级支流松林河中上游河段上，地理坐标位于东经104°15’，北纬27°8’。是一座以灌溉、人畜饮水为主的中型水利工程。

水库死水位1920.30m，死库容128×104m3，正常水位1958.80m，正常蓄水位库容1347×104m3，兴利库容1219×104m3，校核洪水位1960.43m，总库容1470×104m3。

拦河坝为堆石混凝土重力坝，最大坝高90m，坝顶宽度为6.0m，坝轴线长度为230.00m。由溢流坝段、左、右岸非溢流坝段共十个坝段组成。

坝址出露地层为D2s中细粒长石石英砂岩，两岸钻孔揭露夹砂质泥岩，左、右岸坝基陡-峻坡地带出露的岩石浅表部多强风化，厚度0.0～5.0m；河床地表基岩多裸露，多弱风化，为硬质石英砂岩，强度较高。左岸斜坡地带多第四系崩坡积覆盖，组成物分选性差，厚度变化大，厚度在较陡处较薄，坡脚地段较厚，结构松散，力学强度低，下伏弱风化基岩顶界埋深7.0～12.0m；右岸斜坡地带多第四系残坡积层覆盖，钻孔揭露厚约6.5m，力学强度低，弱风化基岩顶界埋深10～15m；弱～微风化石英岩属硬质岩，抗风化能力强；两岸岩体中的泥岩夹层属软质岩类，强度低，抗风化能力弱。

2 大坝布置

水库大坝采用R90C15W6F50堆石混凝土填筑，坝顶宽度为6.0m，最大坝高90m，坝轴线长度为230.0m。由溢流坝段、左、右岸非溢流坝段、输水孔坝段、泄洪冲沙孔坝段共十个坝段组成。

左岸非溢流坝段包含1#坝段、2#坝段，其中：1#坝段长31.6m，2#坝段长22.0m，右岸非溢流坝段包含5#～10#坝段，其中5#、6#坝段长均为22.0m，7#、8#、9#坝段长均为20.0m，10#坝段长29.0m。上游坝面1926.00m高程以上为铅直面，以下按1：0.15的坡比延伸至坝基面；下游坝面1953.70m高程以上为铅直面，以下按1：0.78的坡比延伸至坝基面。

溢流坝段为3#坝段，共布置3孔，单孔宽为6.0m，设有3道6.0m×4.0m弧形工作闸门，配QH2×160kN卷扬式启闭机各一台，堰顶高程1955.50m，溢流堰为WES实用堰，定型设计水头Hd=4.2m，溢流堰头部为三圓弧曲线，堰顶下游为WES幂曲线，堰面曲线与坝下游坡相切，直线段坡比为1：0.78，直线下游侧和一反弧段相接，圆弧半径R=15.0m，圆弧段最低点高程1885.004m，反弧中心角77.05°，挑角25°，挑坎坎顶高程1886.40m。

泄洪冲沙底孔布置于河床4#非溢流坝段内，坝段长度为20.0m。孔口型式为有压的方型孔，断面尺寸4.0m×4.0m，底坡i=1：100，进口底板高程1885.00m。全长83.3m，由进口段、进口闸室段、孔身段、出口闸室段、挑流消能段组成，进口设一道4.0m×4.0m事故检修闸门，配置一台QPG2×1250kN-80m启闭机。出口设4.0m×3.0m-80m弧形工作门一道，配置QHSY-2000KN/600kN-80m液压启闭机一台。消能段反弧圆弧半径R=10.0m，反弧挑角为20°，挑坎坎顶高程1885.00m。

3 大坝设计

3.1 设计原则

堆石混凝土与常态混凝土基本性能是一致的，工作状况也是相同的，故其设计方法也是相同的，坝体断面由稳定条件及应力条件确定，其控制标准执行《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）的相关规定。

3.2 断面设计

依据混凝土重力坝设计规范以及坝址地形地质条件，拟定有关各项应力和抗滑稳定的约束条件，参考已建相似工程设计参数，拟定上、下游坝坡坡率约束条件，监理目标函数的约束集，按动态规划“逆序”求解法进行求解，最后得出满足各部位、各层面的稳定、应力条件的基本断面。

经计算本工程大坝合理断面为：坝顶宽度6m，河床建坝基面高程1871.2m，最大坝高90m，坝顶长度230m，下游坝坡在高程1953.70m高程以下为1：0.78，以上到坝顶为铅直，上游坝坡在高程1926.00m以下为1：0.15，以上到坝顶为铅直。3.3 基础处理

固结灌浆：大坝基础座落于弱风化岩体。固结灌漿在坝基范围布置，孔、排距按3～4m设计。坝轴线上游和卸荷裂隙带固结灌浆孔深均为12m，其余坝基

固结灌浆深为8m。固结灌浆总进尺17400m。

帷幕灌浆：大坝基础及坝肩防渗采用帷幕灌浆，两岸绕坝及坝基渗漏底界以3Lu为标准。河床坝基为双排孔布置，孔距2.0m，排距1.0m；两坝肩为单排孔设计，孔距2.0m。设计采用高压孔口封闭法灌浆，最大设计灌浆压力为3.5MPa。大坝帷幕轴线总长430.0m。帷幕灌浆总进尺20600m。

4 抗滑稳定

坝体稳定及应力计算主要依据《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）及《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）的规定进行，设计断面应满足坝体及坝基的稳定、应力和布置要求。选择2#非溢流坝、3#溢流坝、4#非溢流坝、7#非溢流坝段典型坝段沿建基面进行了抗滑稳定计算。

坝体抗滑稳定采用抗剪断强度和抗剪强度公式计算：

K′=

K=

式中：K′-按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；f′-坝体混凝土与坝基岩接触面抗剪断摩察系数；C′-坝体混凝土与坝基岩接触面抗剪断粘聚力，kPa；A-坝基接触面面积，m2；K-按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；f-坝体混凝土与坝基岩接触面抗剪摩察系数；？撞W-作用于坝体上全部荷载对滑动平面的法向分值，kN；？撞P-作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值，kN。

大坝抗滑稳定计算成果如表2。

计算结果显示，坝体在各种荷载组合工况下，抗滑稳定能满足规范要求。

5 结束语

松林水库工程大坝为国内在建堆石混凝土重力坝之最高坝（大坝高度90m），项目已按设计进行施工，目前大坝施工即将封顶，因此大坝抗渗性能、温度裂缝、层间抗剪强度等参数在施工检测中得到验证。

参考文献：

[1]朱赛，边峰.堆石混凝土重力坝设计案例分析及应用中的技术改进[J].水利水电技术，

2014，45（11）：85.

[2]燕岩生.堆石混凝土重力坝设计分析[J].文摘版：工程技术，2015（42）：