水利枢纽碾压混凝土重力坝施工设计[详细]

第一章金河金水水利枢纽

1.1 流域概况及枢纽任务

万江是我国大河流之一,其干流全长1200公里,流域面积25400平方公里,上游95%为山地,河床狭窄,水流湍急；中游大部分为丘陵地带,河床较宽；下游岸为冲积平原,人口最密,农产丰富,为重要农业区域,且有一个中等工XX市,但下游河床淤高,主要靠堤防挡水,每当汛期,常受洪水威胁。万江流域内物产以农产为主,有稻谷、小麦、玉米、甘薯等,矿产较少,燃料很缺乏。

金河是万江的重要支流,流经万江的上、中游地带,全长250公里,平均坡降为0.0009,流域面积为9200平方公里,河道两岸为山地丘陵,河道狭窄,水流较急,能量蕴藏甚大,但洪水涨落迅速,对万江中下游防洪相当不利。

金河开发计划是配合万江而制定的,为减轻金河洪水对万江中下游农田的威胁,且开发金河能够供应万江中下游工农业日益增长的动力需要,拟在金河与万江汇流处的金水兴建水利枢纽。本枢纽的主要任务是防洪、发电等综合利用效益。

1.2 坝址地形

在本坝址地区,河床狭窄,仅一百多米宽,但随着高程之增高两岸便趋于平坦。两岸高度在200米以上,海拔高程在400米以上,在坝址处右岸较左岸为陡,右岸平均坡度为0.5左右,左岸为0.4左右。坝址位于河湾的下游,在坝址上游十余公里有一开阔地带,为形成水库的良好条件。

1.3 坝址地质

该区地质构造比较简单,主要岩层为黑色硅质页岩和燧石,上有3-9米左右的覆盖层,系河沙卵石,近风化泥土层及崩石。其岩层性质为:

黑色硅质页岩:属沉积岩,为硅质胶结物之页岩,根据勘测结果,该岩层性质坚硬致密,仅岩石上层10-18米深度存在有裂缝和节理,不很严重,但须加以处理,经过压水试验,岩石之单位吸水量为0.1公升/分钟。

燧石:其岩层不宽,分布于左岸,岩性较黑色硅质页岩为弱。岩层走向:左岸为南300西,右岸为南50东,倾角为500-700,倾向正向上游:在坝址处,据目前资料尚未发现断层。

硅质页岩的力学性质:

(1)天然含水量时的平均容重: 2600公斤/立方米

(2)基岩抗压强度: 1000-1200公斤/平方厘米

(3)牢固系数 12～15

(4)岩石与混凝土之间的的抗剪断摩擦系数为f’=0.85,抗剪断凝聚力系数c’=7.0kg/cm2；抗剪摩擦系数ｆ＝0.65。

1.4 水文气象

本枢纽位于我国中部,气候温和,雨量丰富,雨量多集中于6-9月,此四个月为丰水期,多暴雨。流域及河流坡度较陡,故洪水来势凶猛。枯水期在10-5月,1-4月为最枯季节:本河流自1954年开始建立水文站,本枢纽距该站不远。

1、多年月平均流量表

2、各种时期不同频率的洪峰值

3、降雨量资料,见下表: 单位:毫米

一日最大降雨量曾达90.5毫米。

4、气温记录及冰冻情况,见下表: 单位:cm

年平均气温为16.5℃。河道常年不结冰,在委寒冷的情况下,地面有冰冻现象,但历时短。

5、河道泥沙情况

根据坝址附近水文站的统计,本河流年平均输砂量为 1.8×106米3,在河流上游山区有部分森林,其他地方亦在进行造林工作和其他的水土保持工作。水土保持生效年限可采用30年,泥沙饱和容重取1.4吨/立方米,泥沙内摩擦角为00。

6、水库吹程、风速

吹程为3.0公里；多年平均最在风速为15米/秒。50年一遇的风速为17米/秒。

7、典型洪峰过程线,水库水位——库容曲线,水库水位——面积曲线(见另图)。

8、坝址流量——水位关系如下表:

1.5 当地材料分布情况

在坝址上下游两岸有大量的河砂和较多的卵石,椐初步调查河砂的储蓄量为820000立方米,渗透系数K=4×10-2厘米/秒,卵石储量有580000立方米,大部分在上海。在坝址下游三公里左右,有部分土壤；储量不多,约52000立方米,K=1×10-3厘米/秒。在本河流上游地区,有部分山区森林,可作筑坝所需木材之用。

1.6 交通运输

(1)陆路:目前已有三级公路通过本地区,离坝址150公里处有铁路,且与公路衔接。

(2)外地材料之运输,主要靠铁路、公路,部分可用木船,运输较方便。

(3)施工动力与施工机械的供应:施工动力大部分可由坝址下游XX县城供给,不足之数由离坝址70公XX县城供给。施工机械之供应是方便的。

(4)劳动力:坝址所在地区,有足够的农业劳动力；在满足了农业生产的要求下,可以抽调一部分农业劳动力参加枢纽之修建工作。

1.7 其他设计资料

上游校核洪水位 184m 死水位 166.28m

上游设计洪水位 181m 电站总装机容量108000千瓦

上游正常蓄水位 179m 电站最大引用流量 360m3/s

设计流量 2200m

校核流量 3300m

下游校核尾水位154m

下游设计尾水位152m

下游正常尾水位151m

第二章枢纽总体布置

2.1 工程等别确定

因为校核洪水位为184m,查水位—库容曲线,总库容=20亿m3>10亿m3

故:工程等别为Ⅰ等。

又由电站装机容量10800千瓦,大于50MW且小于300MW；

故:工程等别为Ⅲ等。

由两者综合得,取等别大的,该工程等别为Ⅰ等,因此建筑物级别为Ⅰ级,抗滑稳定系数K=1.10 。

2.2 水利枢纽的分类及布置原则

水利枢纽按承担任务的不同可分为防洪枢纽、灌溉枢纽、发电枢纽、航运枢纽等。而大多情况下都是多目标的集合利用枢纽。按坝型可分为重力坝枢纽、拱坝枢纽、土石坝枢纽及水闸枢纽等。

水利枢纽布置必须充分考虑地形,地质条件,使各种水工建筑物都能布置在安全可靠的地基上,并能满足建筑物的尺度和布置要求以及施工的必需条件,枢纽布置使各个不同功能的建筑物在其位置上各得其所,在运行中相互协调,充分有效地发挥所承担的任务。在满足基本要求的前提下,力求建筑物布置紧凑,一物多用,减少工程量,降低造价。同时要充分考虑美学要求。一个大型水利枢纽工程的总体布置是一项复杂的工程,需要按系统工程分析方法进行论证确定。

2.3 坝址选择

坝址选择与枢纽布置密切相关,不同坝型轴线易采取不同的坝型和枢纽布置,同一坝址也可以有不同的坝型和枢纽布置方案,通过经济比较择优选出坝轴线位置及相应的合理坝型和枢纽布置。

坝址选择与地质条件密切相关,理想坝址地质条件是强度高,透水性好,不易风化,没有构造缺陷的岩基,但一般来说,坝址在地质上总是存在缺陷,因此,在选用坝址时应用实际出发。不仅要慎重考虑坝基地质条件,还要求库区及坝址两岸的边坡有足够的稳定性。坝址地形条件与坝型选择和枢纽布置有着密切关系。

除此之外,地形条件在很大程度上会影响坝址。一般来说,坝址宜选在河谷狭窄地段,坝轴线较短,可以减少坝体工程量,还要考虑便于施工导流等等,因此需要全面分析。结合考虑,选择最有利的坝址,对于此工程: