索风营水电站碾压混凝土重力坝设计

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1、索风营水电站碾压混凝土重力坝设计龙起煌,王树兰,雷声军(中国水电贵阳勘测设计研究院,贵州贵阳550002)摘要:索风营水电站的拦河大坝经坝型综合比较后,选定为碾压混凝土重力坝。大坝由左右岸挡水坝段与河床溢流坝段组成,坝顶全长164158m,最大坝高11518m,其结构和构造设计及碾压混凝土材料选择均有利于快速和大仓面碾压施工。碾压混凝土坝与常态混凝土坝相比,具有节约水泥、简化温控、施工简便、节省工期、造价低等特点,使碾压混凝土的优势得以充分的发挥。该碾压混凝土重力坝的建设,使碾压混凝土筑坝技术迈上了一

2、个更新的台阶。关键词:水工结构;碾压混凝土重力坝;结构设计;索风营水电站中图分类号:TV64212;TV642144文章编号:100720133(2004)0320017204文献标识码:B①由左、右岸挡水坝段和河床溢流坝段组成,共分9个坝段(见图1)。坝顶高程843180m,最大坝高11518m,坝顶宽8m,最大底宽97m,坝顶全长164158m,其中左、右岸挡水坝段的长度分别为46182m和34176m。挡水坝段上游面780m高程以下为1∶0125的坝坡,下游面的坝坡为1∶0170。溢流坝段的基本

3、剖面与挡水坝段相同,设有5个表孔,每孔净宽13m,闸墩厚3m,堰顶高程81815m,溢流堰面采用WES曲线,经斜线段后与R=8144m的反弧段相连,其后再接消力池。表孔设有13m×19m(宽×高)弧形工作闸门和平板检修闸门。闸墩尾部采用新型“X”型宽尾墩,与台阶溢流坝面及消力池联合消能。溢流坝面上的台阶宽为0184m,高为1120m。消力池的长度为91112m,净宽为77m,底板高程为737m,出口尾坎的坎顶高程为747m。溢流坝的剖面布置见图2。坝体混凝土总量为52148×104m3,其中碾压混凝土

4、44170×104m3,占坝体总方量的8512%。0工程概况索风营水电站位于贵州省修文县与黔西县交界的乌江中游六广河河段,其上、下游分别与已建的东风水电站和乌江渡水电站衔接。工程以发电为主,装机容量为600MW,在电力系统中承担调峰、调频、事故备用等任务。坝址控制流域面积21862km2,占乌江流域面积的2419%;坝址多年平均流量395m3/s,多年平均气温1613℃,极端最高气温4015℃,极端最低气温-5℃;多年平均相对湿度为77%,多年平均水面蒸发量为94015mm,多年平均风速为119m/s

5、。水库为日调节水库,正常蓄水位837m,总库容21012亿m3。枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪表孔、消力池、右岸引水发电系统及地下厂房等组成,为Ⅱ等大(2)型工程。大坝、泄洪及引水发电系统等主要建筑物按2级建筑物设计。大坝设计洪水标准为:按100年一遇洪水设计,相应入库洪峰流量为12500m3/s;按1000年一遇洪水校核,相应入库洪峰流量为16300m3/s。坝体稳定及应力分析索风营大坝抗滑稳定及应力分析根据规范1采用概率极限状态设计原则,以设计断面满足大坝稳定及强度承载能力极限状态为控制条件,以

6、分项系数设计表达式进行结构计算;另外,碾压混凝土重力坝在体型上要力求简单和方便施工,同时还应使坝体能满足结构布置等要求。2坝址为基本对称的狭窄“U”形河谷,河面高程760m,水面宽50～70m,两岸地形高陡,基岩裸露。坝基为三叠系下统夜郎组玉龙山灰岩,两岸2-32-2及河床的上游侧为T1y,厚层及中厚层岩T1y层,岩石坚硬完整;河床坝趾及消力池部位为2-1薄层、极薄层灰岩,岩层的走向为横穿河谷T1y倾向上游,倾角约32°～45°。坝区的地质构造不发育,地震基本烈度小于6度。①收稿日期:20042032

7、08作者简介:龙起煌(19662),男,贵州省天柱县人,高级工程师,碾压混凝土重力坝布置1图1索风营水电站大坝上游立视图(尺寸单位:cm)211坝体抗滑稳定承载能力极限状态计算索风营大坝抗滑稳定计算及强度承载能力极限状态主要采用刚体极限平衡和材料力学法计算。挡水坝段坝基的抗剪断综合参数标准值取fk=01865,Ck=01653MPa;溢流坝段坝基的抗剪断综合参数标准值取fk=01753,Ck=01485MPa;坝体碾压层面的抗剪断参数标准值取fk=0191,Ck=0197MPa。坝基抗滑稳定承载能力极

8、限状态计算结果见表1。空情况)下,下游坝面的垂直应力均为压应力,垂直正应力最大值为2187MPa出现在坝基,小于基岩的允许承载力和混凝土的允许抗压强度承载力。3坝体结构设计311坝体防渗结构索风营大坝的坝体防渗形式采用富胶凝二级配碾压混凝土,上游面防渗层厚度自上而下从215m渐变至615m(其中,非溢流坝段下游折坡点高程以上至坝顶直接为三级配碾压混凝土防渗),上下游坝面分别采用017m和015m厚的变态混凝土。碾压层面施工缝要作冲毛处理并铺设115～2c