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正文內(nèi)容

畢業(yè)論文-面混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)

2024-07-12 13:44 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 12 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 經(jīng)以上計(jì)算,將設(shè)計(jì)和校核洪水過程線和下泄流量過程線畫在同一張圖紙上(見圖 26 以及圖 27),可以發(fā)現(xiàn)兩線交點(diǎn)為 qt 曲線的最高點(diǎn), 此最高點(diǎn)就是 下泄最大流量,依據(jù)此流量在 qz 曲線中查 出 相應(yīng)的水位即為設(shè)計(jì)或校核水位高程。 圖 26 該水庫設(shè)計(jì)洪水過程線于下泄流量過程線 13 圖 27 該水庫校核洪水過程線于下泄流量過程線 在圖 26 和 27 上可以查出: 設(shè)計(jì)狀況下: 最大下泄流量為 qm=1250 m179。/s,對(duì)應(yīng)上游水位 z=。 校核狀況下: 最大下泄流量為 qm=1765 m179。/s,對(duì)應(yīng)上游水位 z=。 方案選取 表 24 對(duì)擬定方案進(jìn)行比較 方案 溢流壩寬度 B 工況 Q( m3/s) 上游水位高 Z( m) 超高 △ z( m) 一 38 設(shè)計(jì) 1250 校核 1750 二 50 設(shè)計(jì) 1310 校核 1851 三 60 設(shè)計(jì) 1370 校核 1950 四 75 設(shè)計(jì) 1427 校核 2020 以上四個(gè)方案都符合要求,由于該方案采用河岸溢洪道泄洪,因此要綜合考慮溢洪道泄洪時(shí)的水流條件、溢洪道開挖量、經(jīng)濟(jì)因素及泄洪時(shí)對(duì)下游的影響。綜合考量之后,我決定選擇方案四。 14 15 第 3 章 壩 址 選擇及樞紐布置 壩址及壩型選擇 壩址選擇 混凝土面板堆石壩的壩軸線選擇,既要考慮壩址的地形地質(zhì)條件,又要考慮面板堆石壩的特點(diǎn),且有利于其他建筑物的布置。重點(diǎn)是選擇較理想的趾版線位置,使趾版地基盡量置于堅(jiān)硬、非沖蝕性和可灌的巖基上,盡量避開斷 裂發(fā)育、強(qiáng)烈風(fēng)華、夾泥、巖溶等不利地址因素,使趾板開挖量和趾板地基處理工作量減少。另一方面要選擇有利的地形,使壩軸線采用直線形式,并盡可能與直線正交,以節(jié)省壩體工作量和方便施工。 壩型選擇 壩型選擇應(yīng)綜合考慮下列因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定: 1.壩址區(qū)河勢(shì)地形、壩址基巖、覆蓋層特征及地震烈度等地形地質(zhì)條件; 2.筑壩材料的種類、性質(zhì)、數(shù)量、位置和運(yùn)輸條件; 3.施工導(dǎo)流、施工進(jìn)度與分期、填筑強(qiáng)度、氣象條件、施工場地、運(yùn)輸條件和初期度汛等施工條件; 4.壩高:高壩多采用土質(zhì)防滲體分區(qū)壩,低壩多采用均質(zhì) 壩,條件合適時(shí)宜采用混凝土面板堆石壩; 5.樞紐布置、壩基處理以及壩體與泄水、引水建筑物等的連接; 6.運(yùn)行條件:如對(duì)滲漏量要求高低,上、下游水位變動(dòng)情況,分期建設(shè)等; 7.壩及樞紐的總工程量、總工期和總造價(jià)。 所選壩軸線處河床沖積層較深,兩岸風(fēng)化巖透水性深,基巖強(qiáng)度低,且不完整。從地質(zhì)條件看不宜修建拱壩。支墩壩本身應(yīng)力較高,對(duì)地基的要求也很高,在這種地質(zhì)條件下修建支墩壩也是不可行的。較高的混凝土重力壩也要求建在巖石地基上。通過對(duì)各種不同的壩型進(jìn)行定性分析,綜合考慮地形、地質(zhì)條件、建筑材料、施工條件、綜合效 益等因素,最終選擇土石壩方案。 樞紐總體布置 樞紐建筑物組成 本設(shè)計(jì)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地址以及水文等多方面的因素,最終選定樞紐的建筑物組成為: 1.擋水建筑物:面板堆石壩 2.泄水建筑物: 河岸溢洪道 3.水電站建筑物:包括引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道、電站廠房、開關(guān)站等。 樞紐布置 1.擋水建筑物 ——面板堆石壩 16 擋水建筑物按直線布置,壩布置在河灣地段上。 2.泄水建筑物 ——河岸溢洪道 泄洪采用 河岸溢洪道方案,溢洪道布置在大壩右岸。 3.水電站建筑物 引水隧洞、電站廠房布置于凸岸,由于 風(fēng)化巖層較深,廠房布置在開挖后的堅(jiān)硬玄武巖上,開關(guān)站布置在廠房旁邊。 土石壩壩型選擇 影響土石壩壩型選擇的因素很多,最主要的是壩址附近的筑壩材料,還有地形地質(zhì)條件、氣候條件、施工條件、壩基處理、抗震要求等。應(yīng)選擇幾種比較優(yōu)越的壩型,擬定剖面輪廓尺寸,進(jìn)而比較工程量、工期、造價(jià),最后選定技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理的壩型。本設(shè)計(jì)限于資料只作定性分析確定土石壩壩型選擇。 均質(zhì)壩材料單一,施工簡單,但壩身粘性較大,冬雨季施工較為不便,且無足夠適宜的土料來作均質(zhì)壩,故均質(zhì)壩方案不可行。 塑性斜墻壩(用砂礫料作為壩殼 ,以粘土料作防滲體設(shè)在壩體的上游做斜墻)的斜墻與壩殼兩者施工干擾相對(duì)較小,工期較短,但對(duì)壩體、壩基的沉降比較敏感,抗震性能較差,易產(chǎn)生裂縫;塑性心墻壩(用砂礫料作為壩殼,以粘土料作防滲體設(shè)在壩剖面的中部做心墻)與斜墻壩相比工程量相對(duì)較小,適應(yīng)不均勻變形,抗震性能較好,但要求心墻粘土料與壩殼砂礫料同時(shí)上升,施工干擾大、工期長。由于本地區(qū)粘性土料自然含水量較高,不宜大量采用粘性土料,故本設(shè)計(jì)中不考慮。 鑒于 該河流 本流域大部分為山嶺地帶,山脈、盆地相互交錯(cuò)于其間,地形變化劇烈,流域內(nèi)支流很多,但多為小的山區(qū)河流, 地表大部分為松軟沙巖、頁巖、玄武巖及石灰?guī)r的風(fēng)化層,汛期河流含沙量較大,沖積層較厚,兩岸有崩塌現(xiàn)象。堆石壩壩坡較陡,工程量較小,施工干擾相對(duì)較小且對(duì)不同壩址氣候條件和地形地質(zhì)條件都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性;又為利用當(dāng)?shù)氐奶烊唤ㄖ牧系扔行зY源,減少外來建筑材料的供應(yīng),故本工程采用面板堆石壩壩型的設(shè)計(jì)。 大壩輪廓擬定 大壩剖面輪廓尺寸包括壩頂高程、壩頂寬度、上下游壩坡、 面板和趾板設(shè)計(jì)等。 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》( SL274—2021)(以下簡稱 “規(guī)范 ”)規(guī)定,壩頂高程 分別按照 :① 正常蓄水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、 ② 設(shè)計(jì)水位加正常運(yùn)用條件下的壩頂超高、 ③ 校核水位加非常運(yùn)用下的壩頂超高進(jìn)行計(jì)算,因該地區(qū)地震烈度為 7,故還需考慮正常蓄水位加非常運(yùn)用時(shí)的壩頂超高再加上地震涌浪高度,最后取以上四種工況最大值,同時(shí)并保留一定的沉降值。涉及的壩頂高程是針對(duì)壩沉降以后的情況而言的,因此,竣工時(shí)的壩頂高程應(yīng)預(yù)留足夠的沉降量。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn),土石壩預(yù)留沉降量一般為壩高的 %。 17 壩頂高程在水庫正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用期間的靜水位以上應(yīng)當(dāng)有足夠的超高,以保證水庫不漫頂,其超高值 △ h 由下式而定: h=R+e+A? ( 31) 式中: △ h——壩頂在水庫靜水位以上的超高, m; R——最大波浪在壩坡上的爬高, m; e——最大風(fēng)浪引起壩前壅高, m; A——安全超高, m。 ( 1)最大波浪爬高 R 由官廳水庫公式: 131 1 2022021 .0 0 7 6g h g DVVV???? ???? ( 32) 1 3 . 7 51 2 . 1 5022021 .3 3 1mgL gDVVV???? ???? ( 33) %1%1 hKKKKR RV?? ? ( 34) 式中: ?V —— 該流域最大風(fēng)速,取 18m/s; D —— 該流域最大吹程,取 15km; ?K —— 波浪入射角的折減系數(shù)取 ; ?K —— 混凝土護(hù)面取 ; VK —— 查表得取 。 RK —— RK 的表達(dá)式如下: QNMthK R )()( ??? ( 35) 2/12/1%121 ??????????????????mmm LHthhLmM ? ( 36) 18 ??????????????mmmmmmLHshLHLHthN???44 ( 37) 擬取定 m=,經(jīng)計(jì)算得?VgD =453,則取累積頻率 10%的波高。 由 45 至 47 計(jì)算得 RK =, %1 ?????? m, mgHDWe os200 2 ?? ? 由于該壩級(jí)別為 3 級(jí),正常運(yùn)用情況下的安全加高 A=,非常情況下的安全加高 A=。 壩頂高程的計(jì)算: : h??? 設(shè)hH =+++= : hhH ??? =270+++= 位加非正常運(yùn)用情況的壩頂超高: h??? 校hH =+++= 由以上可得壩頂高程為 。由平面布置圖可知壩址處河床高程為 216m,向下開挖 6m 清除砂卵石覆蓋層,則壩高為 +6= 考慮到要預(yù)留 %的沉降,則壩高為 ?( 1+%) =,取最大壩高為 ,壩頂高程為 ,壩高為 +6=。 2. 壩頂寬度 壩頂寬度主要取決于交通、 運(yùn)行、施工、構(gòu)造、抗震、防汛及其他特殊要求。當(dāng)無特殊要求時(shí),對(duì)高壩壩頂最小寬度可選用 8m,對(duì)中低壩可選用 8m。當(dāng)壩頂有交通要求時(shí),其寬度應(yīng)按照道路等級(jí)要求遵照交通部門的有關(guān)規(guī)定來確定。又壩高大于 70 米,屬于 中 高壩。綜合考慮各因素,本設(shè)計(jì)方案壩頂寬度采用8m。 土石壩壩坡的陡緩直接影響著工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性,因而在選擇時(shí)應(yīng)特別重視。壩坡的確定,常需綜合考慮壩型、壩高、壩的等級(jí)、壩體及壩基材料的性質(zhì)、所承受的荷載、施工和運(yùn)用條件等因素。一般 19 參照已建成類似工程經(jīng)驗(yàn)擬定壩坡,再經(jīng)過計(jì)算分析逐步 修改確定。在滿足穩(wěn)定要求的前提下,應(yīng)盡可能使壩坡陡些,以減少壩體工程量。土石壩上游壩坡長期浸泡于水中,土的抗剪強(qiáng)度下降,會(huì)降低壩體的穩(wěn)定性。所以當(dāng)材料相同時(shí),上游坡常比下游坡緩,對(duì)于同一側(cè)的壩坡,水下部分常比水上部分緩,鋼筋混凝土面板堆石壩比土壩陡。 本設(shè)計(jì)中,上游坡率取 ;下游坡率為 ,下游每隔 30m 設(shè)置馬道。設(shè)置馬道有利于壩坡穩(wěn)定,防止壩面沖刷,便于觀測(cè)和檢修、設(shè)置排水設(shè)備,也可作為交通之用,考慮這些因素其寬度取為 。 壩體分區(qū)設(shè)計(jì) 混凝土面板堆石壩以堆石體為支承結(jié)構(gòu),采用混凝土 面板作為壩的防滲體,并將其設(shè)置在堆石體上游面,它由防滲系統(tǒng)、墊層、過渡層、主堆石體、次堆石體等組成。 一、壩體材料分區(qū)原則 壩體中應(yīng)有暢通的排水通道且壩料之間應(yīng)滿足水力過渡的要求,各區(qū)壩料的透水性宜按水力過渡要求從上游向下游增加,下游堆石區(qū)下游水位以上的壩料不受此限制;壩軸線上游側(cè)壩料應(yīng)具有較大的變形模量且從上游到下游壩料變形模量可遞減,以保證蓄水后壩體變形協(xié)調(diào),盡可能減小對(duì)面板變形的影響,從而減小面板和止水系統(tǒng)遭到破壞的可能性;充分合理利用樞紐的開挖料,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的。 二、壩體分區(qū)設(shè)計(jì) 根據(jù)分區(qū) 原則,壩體從上游向下游依次分為:混凝土面板 ( F) 、墊層區(qū)( 2A)、過渡區(qū)( 3A)、主堆石區(qū)( 3BⅠ、 3BⅡ)、下游次堆石區(qū)( 3C)及下游護(hù)坡( 3D)。 三、壩體填料設(shè)計(jì) ( 1A)(細(xì)粉砂鋪蓋區(qū)) 面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范要求 100m 以上的高混凝土面板堆石壩,在面板下部的上游側(cè)設(shè)置上游鋪蓋區(qū), 而本設(shè)計(jì)壩體高度為 73m 屬于中壩,因此不需設(shè)專門的上游鋪蓋區(qū)。 ( 2A) 墊層區(qū)位于混凝土面板的底部,主要為混凝土面板提供一個(gè)均勻的、穩(wěn)定的、具有低壓縮性的優(yōu)良基礎(chǔ),將作用于面板上的庫水壓力較均勻的傳遞 給下游的過渡區(qū)和堆石區(qū),同時(shí)又緩和下游堆石體變形對(duì)面板的影響,改善面板應(yīng)力狀態(tài),因此,墊層應(yīng)為高密實(shí)度而又具有一定塑性的堆石層。同時(shí),墊層與面板直接接觸,墊層本身在水壓力作用下產(chǎn)生的變形對(duì)面板影響更大,故還應(yīng)具有盡可能大的變形模量;為使墊層具有一定程度的臨時(shí)面板作用,以擋汛期洪水,還需有低透水性。有時(shí)也作為壩體防滲的第二道防線,是最為重要的一個(gè)區(qū)。 墊層料由壩址上游 約 200m處 正開采的新鮮灰?guī)r巖料和碎石加工而成。設(shè)計(jì)要求最大粒徑為 80 mm,小于 5 mm 的顆粒含量為 40%50%,小于 mm 的顆粒 含量為 < 10%,級(jí)配連續(xù)。設(shè)計(jì)干密度 g/cm3,孔隙率 1520%,滲透系數(shù) K=1104cm/ s,允許滲透坡降 J> 70。上下游水平寬度均為 3m,墊層施工的每層鋪筑厚度 ,用 10t 振動(dòng)碾壓 4遍以上。為了改善壩體與岸坡的連接,在壩基部位墊層向下游延伸 H( H 為該處作用水頭)。
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