吳思鵬

摘 要：近年來，隨著國(guó)家加大水利基礎(chǔ)設(shè)施投資，水利工程水源點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為本次投入的重點(diǎn)之一。文章以松林水庫堆石混凝土為例，簡(jiǎn)述適合該工程重力壩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為堆石混凝土重力壩高壩設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：自密實(shí)混凝土；堆石混凝土；重力壩設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）36-0077-02

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 工程概況

松林水庫位于云南省彝良縣金沙江三級(jí)支流松林河中上游河段上，地理坐標(biāo)位于東經(jīng)104°15'，北緯27°8'。是一座以灌溉、人畜飲水為主的中型水利工程。

水庫死水位1920.30m，死庫容128×104m3，正常水位1958.80m，正常蓄水位庫容1347×104m3，興利庫容1219×104m3，校核洪水位1960.43m，總庫容1470×104m3。

攔河壩為堆石混凝土重力壩，最大壩高90m，壩頂寬度為6.0m，壩軸線長(zhǎng)度為230.00m。由溢流壩段、左、右岸非溢流壩段共十個(gè)壩段組成。

壩址出露地層為D2s中細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖，兩岸鉆孔揭露夾砂質(zhì)泥巖，左、右岸壩基陡-峻坡地帶出露的巖石淺表部多強(qiáng)風(fēng)化，厚度0.0～5.0m；河床地表基巖多裸露，多弱風(fēng)化，為硬質(zhì)石英砂巖，強(qiáng)度較高。左岸斜坡地帶多第四系崩坡積覆蓋，組成物分選性差，厚度變化大，厚度在較陡處較薄，坡腳地段較厚，結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)強(qiáng)度低，下伏弱風(fēng)化基巖頂界埋深7.0～12.0m；右岸斜坡地帶多第四系殘坡積層覆蓋，鉆孔揭露厚約6.5m，力學(xué)強(qiáng)度低，弱風(fēng)化基巖頂界埋深10～15m；弱～微風(fēng)化石英巖屬硬質(zhì)巖，抗風(fēng)化能力強(qiáng)；兩岸巖體中的泥巖夾層屬軟質(zhì)巖類，強(qiáng)度低，抗風(fēng)化能力弱。

2 大壩布置

水庫大壩采用R90C15W6F50堆石混凝土填筑，壩頂寬度為6.0m，最大壩高90m，壩軸線長(zhǎng)度為230.0m。由溢流壩段、左、右岸非溢流壩段、輸水孔壩段、泄洪沖沙孔壩段共十個(gè)壩段組成。

左岸非溢流壩段包含1#壩段、2#壩段，其中：1#壩段長(zhǎng)31.6m，2#壩段長(zhǎng)22.0m，右岸非溢流壩段包含5#～10#壩段，其中5#、6#壩段長(zhǎng)均為22.0m，7#、8#、9#壩段長(zhǎng)均為20.0m， 10#壩段長(zhǎng)29.0m。上游壩面1926.00m高程以上為鉛直面，以下按1：0.15的坡比延伸至壩基面；下游壩面1953.70m高程以上為鉛直面，以下按1：0.78的坡比延伸至壩基面。

溢流壩段為3#壩段，共布置3孔，單孔寬為6.0m，設(shè)有3道6.0m×4.0m弧形工作閘門，配QH2×160kN卷揚(yáng)式啟閉機(jī)各一臺(tái)，堰頂高程1955.50m，溢流堰為WES實(shí)用堰，定型設(shè)計(jì)水頭Hd=4.2m，溢流堰頭部為三圓弧曲線，堰頂下游為WES冪曲線，堰面曲線與壩下游坡相切，直線段坡比為1：0.78，直線下游側(cè)和一反弧段相接，圓弧半徑R=15.0m，圓弧段最低點(diǎn)高程1885.004m，反弧中心角77.05°，挑角25°，挑坎坎頂高程1886.40m。

泄洪沖沙底孔布置于河床4#非溢流壩段內(nèi)，壩段長(zhǎng)度為20.0m。孔口型式為有壓的方型孔，斷面尺寸4.0m×4.0m，底坡i=1：100，進(jìn)口底板高程1885.00m。全長(zhǎng)83.3m，由進(jìn)口段、進(jìn)口閘室段、孔身段、出口閘室段、挑流消能段組成，進(jìn)口設(shè)一道4.0m×4.0m事故檢修閘門，配置一臺(tái) QPG2×1250kN-80m啟閉機(jī)。出口設(shè)4.0m×3.0m-80m弧形工作門一道，配置QHSY-2000KN/600kN-80m液壓?jiǎn)㈤]機(jī)一臺(tái)。消能段反弧圓弧半徑R=10.0m，反弧挑角為20°，挑坎坎頂高程1885.00m。

3 大壩設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

堆石混凝土與常態(tài)混凝土基本性能是一致的，工作狀況也是相同的，故其設(shè)計(jì)方法也是相同的，壩體斷面由穩(wěn)定條件及應(yīng)力條件確定，其控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL319-2005）的相關(guān)規(guī)定。

3.2 斷面設(shè)計(jì)

依據(jù)混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范以及壩址地形地質(zhì)條件，擬定有關(guān)各項(xiàng)應(yīng)力和抗滑穩(wěn)定的約束條件，參考已建相似工程設(shè)計(jì)參數(shù)，擬定上、下游壩坡坡率約束條件，監(jiān)理目標(biāo)函數(shù)的約束集，按動(dòng)態(tài)規(guī)劃“逆序”求解法進(jìn)行求解，最后得出滿足各部位、各層面的穩(wěn)定、應(yīng)力條件的基本斷面。

經(jīng)計(jì)算本工程大壩合理斷面為：壩頂寬度6m，河床建壩基面高程1871.2m，最大壩高90m，壩頂長(zhǎng)度230m，下游壩坡在高程1953.70m高程以下為1：0.78，以上到壩頂為鉛直，上游壩坡在高程1926.00m以下為1：0.15，以上到壩頂為鉛直。

3.3 基礎(chǔ)處理

固結(jié)灌漿：大壩基礎(chǔ)座落于弱風(fēng)化巖體。固結(jié)灌漿在壩基范圍布置，孔、排距按3～4m設(shè)計(jì)。壩軸線上游和卸荷裂隙帶固結(jié)灌漿孔深均為12m，其余壩基固結(jié)灌漿深為8m。固結(jié)灌漿總進(jìn)尺17400m。

帷幕灌漿：大壩基礎(chǔ)及壩肩防滲采用帷幕灌漿，兩岸繞壩及壩基滲漏底界以3Lu為標(biāo)準(zhǔn)。河床壩基為雙排孔布置，孔距2.0m，排距1.0m；兩壩肩為單排孔設(shè)計(jì)，孔距2.0m。設(shè)計(jì)采用高壓孔口封閉法灌漿，最大設(shè)計(jì)灌漿壓力為3.5MPa。大壩帷幕軸線總長(zhǎng)430.0m。帷幕灌漿總進(jìn)尺20600m。

4 抗滑穩(wěn)定

壩體穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算主要依據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL319-2005）及《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL5077-1997）的規(guī)定進(jìn)行，設(shè)計(jì)斷面應(yīng)滿足壩體及壩基的穩(wěn)定、應(yīng)力和布置要求。選擇2#非溢流壩、3#溢流壩、4#非溢流壩、7#非溢流壩段典型壩段沿建基面進(jìn)行了抗滑穩(wěn)定計(jì)算。

壩體抗滑穩(wěn)定采用抗剪斷強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算：

K′=

K=

式中：K′-按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f′-壩體混凝土與壩基巖接觸面抗剪斷摩察系數(shù)；C′-壩體混凝土與壩基巖接觸面抗剪斷粘聚力，kPa；A-壩基接觸面面積，m2；K-按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f-壩體混凝土與壩基巖接觸面抗剪摩察系數(shù)；？撞W-作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值，kN；？撞P-作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值，kN。

大壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果如表2。

計(jì)算結(jié)果顯示，壩體在各種荷載組合工況下，抗滑穩(wěn)定能滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)束語

松林水庫工程大壩為國(guó)內(nèi)在建堆石混凝土重力壩之最高壩（大壩高度90m），項(xiàng)目已按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，目前大壩施工即將封頂，因此大壩抗?jié)B性能、溫度裂縫、層間抗剪強(qiáng)度等參數(shù)在施工檢測(cè)中得到驗(yàn)證。

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