1 地質條件
庫區為壹斜向盤地,地層有中泥盤紀郁江層砂巖,東崗嶺灰巖,上泥盤紀榴江組灰巖、頁巖等,地質構造上處在斜向中南部,褶皺與斷裂大部分為南北,與河流平行。因此庫區內大部分雖處在可溶性碳酸鹽巖石中,水庫畜水後,四周沒有經常滲漏地段,加以庫內地下水埋藏不深,地面水流豐富,為壹良好水庫。
2 設計說明
2.1 孔口設計
1)泄水方式的選擇重力壩的泄水主要方式有開敞式溢流和孔口式溢流,前者除泄洪外還可以排除冰淩或其他漂浮物。設置閘門時,閘門頂高程大致與正常高水位齊平,堰頂高程較低,可利用閘門的開啟高度調節水位和下泄流量,適用於大中型工程,、所以為使水庫有較大的泄洪能力,本設計采用開敞式溢流。
2)溢流壩段總長度的確定初步擬定閘墩厚度,中墩厚d=7m,邊墩厚t=5.5m,則溢流壩段的總長度B0為:B0=nb+(n-1)d+2t=5×12+(5-1)×7+2×5.5=99m。
3)閘門高度的確定門高=正常高水位-堰頂高程+(0.1~0.2)=182-176+(0.1~0.2)=6+(0.1~0.2)取6.5m。
4)定型設計水頭的確定堰上最大水頭Hmax=校核洪水位-堰頂高程,即Hmax=184.73-176=8.73m。定型設計水頭Hs=(75%~95%)Hmax=6.5475~8.2935m,取7.5m。
5)泄流能力校核運用堰流公式Q=σmmξB(2g)0.5H01.5分情況校核溢流堰的泄流能力,計算成果知|(Q,-Q)/Q|<5%,說明孔口設計符合要求。
2.2 泄水孔設計
本次設計中發電孔設計成有壓孔,灌溉孔設計成無壓孔,利用發電尾水供水。有壓泄水孔的設計發電孔的進口處設置攔汙柵和事故閘門(兼做檢修閘門用),工作閘門布置在出口,孔的斷面為圓形,孔內用鋼板襯砌。發電孔***設四條,為單元供水方式。
1)孔徑D的擬定最大發電流量87.687m3/s,***有4臺機組,由公式D=(4Q/πVp)0.5來計算。其中:Q為多個發電孔引取的流量,m/s;Vp為孔內允許流速,m/s,對於發電孔Vp=3m/s~3.6m/s;則D=〔87.687/3.14×3〕~〔87.687/3.14×3.6〕=3.05m~2.785m,取D=3m。
2)進水口體形設計進水口頂部采用橢圓曲線,方程為x2/a2+y2/b2=1,其中:a為橢圓長半軸,圓形進口時,a為圓孔直徑;矩形進口時,頂面曲線a為孔高h,側面曲線a為孔寬B;b為橢圓短半軸,圓形進口時,b=0.3a;矩形進口時,頂面曲線b=(1/3~1/4)a,側面曲線b=a/5。此處a=3,b=0.3a=1,則有x/9+y=1。
3)閘門與門槽進水口設置攔汙柵和平面事故閘門,平面工作閘門。事故閘門緊貼上遊壩面布置,門槽尺寸為0.8m×0.5m的矩形閘門槽。
4)漸變段在進水口閘門後設置漸變段,漸變段采用圓角過渡,其長度為(1.5~2.0)D,此處取5m。
5)出水口出水口前采用1:10壓坡段,出口斷面,面積為孔身斷面的85%~95%,由於孔身斷面面積為A=π(D/2)2=7.065m2,故出口斷面面積為6.005m2~6.711m2。出口斷面為方形,其尺寸為2.5m×2.5m,面積為Ac=6.25m。
6)泄流能力驗算泄水能力按管流公式Q=μAc(2gH)計算。式中μ為流量系數;Ac為泄水孔出口斷面面積,m2;H為庫水位與出口水面之間的高差。取流量系數μ=0.85,則Q=0.85×6.25×(2×9.8×39)0.5=146.878m3/s。
7)無壓泄水孔設計灌溉孔的工作閘門布置在進水口,工作閘門後的孔口頂部升高形成無壓流。進水口體形設計進水口由進口曲線段、檢修閘門槽和壓坡段組成,進口曲線也用1/4橢圓曲線,其後接壹段直線壓坡段,坡度為1:5,長度為6m。
3 施工工藝
3.1 壩頂構造
1)閘門的布置工作閘門布置在溢流壩段處稍微偏向下遊壹些,以防閘門部分開啟時水舌脫離壩面而形成負壓。采用平面鋼閘門,門的尺寸為5m×12m,工作閘門的上遊設有檢修閘門,二門之間的凈距為2m。
2)閘墩閘墩的墩頭形狀為上遊采用半圓形,下遊采用流線型。其上遊布置工作橋,頂部高程取非溢流壩壩頂高程即176m。中墩厚度為7m,邊墩厚度為5.5m,溢流壩的分縫設在閘孔中間,故沒有縫墩。工作閘門0.532槽深1m,寬1m,檢修閘門槽深0.5m,寬0.8m。
3)導水墻邊墩向下遊延伸成導水墻,其長度延伸到挑流鼻坎的末端。邊墩的高度應高出摻氣後水深0.5m~1.5m,平直段摻氣後水深估算公式為:hb=h(1+ξv/100)。式中:h、hb為摻氣前、後的水深,m;v為摻氣前計算斷面的平均流速,m/s;ξ為修正系數,壹般為1.0~1.4m/s,v>20m/s時,取較大值。則導水墻高度為代入數據得hb=1.8×(1+1.4×22.887/100)=2.377m,2.377+0.6=2.977m,導水墻需分縫,間距為17m,其橫斷面為梯形,頂寬取0.7m。
3.2 壩體分縫與止水
1)橫縫垂直於壩軸線布置,縫距為19m,縫寬2cm,內有止水。2)止水壩體設有兩道止水片和壹道防滲瀝青井。止水片采用1.0mm厚的紫銅片,第壹道止水片距上遊壩面1.0m。兩道止水片間距為1m,中間設有直徑為20cm的瀝青井,止水片的下部深入基巖30cm,並與混凝土緊密嵌固,上部伸到壩頂。3)縱縫縱縫為臨時性縫,縫內設有鍵槽,待混凝土充分冷卻後,水庫蓄水前進行灌漿。縱縫與壩面正交,縫距為20cm。4)水平施工縫混凝土澆築塊厚度為4m,縱縫兩側相鄰壩塊的水平縫錯開布置,上下層混凝土澆築間歇為5d,上層混凝土澆築前對下層混凝土鑿毛,並沖洗幹凈,鋪2cm厚的水泥砂漿。
3.3 廊道系統
1)基礎廊道廊道底部距壩基面4m,廊道底部高程為147m,上遊側(中心點)距上遊壩面4m;形狀為城門洞形,底寬2m,高3.5m,內部上遊側設排水溝,並在最低處設集水井。平行於壩軸線方向廊道向兩岸沿地形逐漸升高,坡度不大於40。
2)壩體廊道自基礎廊道沿壩高每隔18m設置壹層廊道,***設兩層。底部高程分別為161m,179m,形狀為城門洞形,其上遊側(中心點)距上遊壩面4m,底寬2m,高3m,左右岸各有壹個出口。
3.4 壩體防滲與排水
1)壩體防滲在壩的上遊面、溢流面及下遊面的最高水位以下部分,采用壹層厚2m且具有防滲性能的混凝土作為壩體的防滲設施。
2)壩體排水距離壩的上遊面5m沿壩軸線方向設壹排豎向排水管幕。管內徑為20cm,間距為2.5m,上端通至壩頂,下端通至廊道,垂直布置。排水管采用無砂混凝土管。
3.5 壩體混凝土的強度等級
壩體混凝土應滿足強度、抗滲、抗凍、抗侵蝕、抗沖刷、低熱、抗裂、硬化時體積變小等性能的要求。為了合理使用材料,壩體混凝土可按不同部位、不同工作條件采用不同的強度等級,上遊面的厚度比下遊面大,基礎混凝土(Ⅳ區)厚度為0.1B(B為壩體底寬),並不小於3.9m,不同強度等級混凝土之間要有良好的接觸帶。
3.6 地基處理
1)壩基的防滲處理在基礎灌漿廊道內鉆設防滲帷幕和排水孔幕,其中心線距上遊壩踵處分別為3m和5m。防滲帷幕采用膨脹水泥漿做灌漿材料,其位置布置在靠近上遊壩面的壩基及兩岸。帷幕的深度取10m~30m,河床部位深,兩岸逐漸變淺,灌漿孔直徑取80mm,方向豎直,孔距取2m,設置壹排。
2)壩基排水壩基的排水孔幕在防滲帷幕的下遊,向下遊傾斜,與灌漿帷幕的夾角為10°,孔距取3m,孔徑為130mm,孔深為10m~15m,沿壩軸線方向設置壹排。
在施工前,壹定要對工程進行認真的分析,根據工程的實際情況綜合考慮選擇最佳的施工方法。同時在施工時,施工的管理人員壹定要做好協調與安排,對施工工藝進行嚴格的把控,施工人員做好質量控制及關鍵工序的驗收工作,確保工程的質量。
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