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2014年岩土工程师考试基础知识_混凝土重力坝设计

|0·2014-05-08 15:16:08浏览0 收藏0

1.设计基本资料

  1.1 基本概况

  高鸟桥电站位于榕江县西北面、平永河上游,距榕江县城35公里,地处县内平江乡与平永镇交界。距平永镇所在地4公里,平江乡所在地15公里。坝址以上集雨面积为240Km2,多年平均年径流量为1.832亿m3,多年平均径流5.81m3/S,多年最枯日平均流量0.7m3/S.由于流域植被较好,两岸大部分都是基岩,故除短暂洪水期外,河水清澈,含泥量较少。高鸟桥电站工程设计水头为15米,拦河坝高28.77 m,工程等别为四等,拦河坝为Ⅳ级建筑物。

  1.2 水文气象资料

  1.2.1 水库特性

  本方案电站坝址选在上轴线。按电站工程洪水计算规范,校核洪水取200年一遇,设计洪水取30年一遇进行计算。坝址下游无防洪要求,溢流坝堰顶不设闸门,故取正常蓄水位与堰顶高程一致。经计算,其特征水位及相应下泄流量。

  1.2.2 气象资料

  本流域位于雷公山暴雨中心边缘,系黔东南地区稳定多雨区,年平均降雨量约为1345.6┨,多年平均径流深655┨,年平均气温16.4℃,极端最低气温-7.6℃,极端最高气温37.5℃,年平均相对湿度80%,无霜期282天。全年气候温和,雨量充沛,属中亚热带湿润季风气候。

  1.3 坝址地质条件

  拟建坝址为陡立型横向河谷,岩层倾向上游,持力层岩石坚硬,强度高,基岩节理裂隙虽然比较发育,但倾角都比较大,未发现缓倾裂隙的存在,对大坝稳定影响不大;坝址下游虽然存在一小断层F4,但未发现其贯穿库区,对水库的影响不大;此外,河床比较狭窄,覆盖层较薄。根据提供的地质报告资料,坝址岩石摩擦系数f为0.5~0.65,内聚力C为0.25~0.3┧/┩2。不足之处是坝肩岩体卸荷裂隙比较发育,风化程度较深,开挖量较大;断层F4延伸至坝址左岸山体,若建拱坝对左坝肩的稳定可能有一定影响。

  1.4 天然建筑材料

  本区附近只有一处天然砂场,在弄子口寨脚河道转弯处,距工地约500米,该砂场储量较小(约1000立方米),且砂砾中含软弱颗粒及含泥较重,质量较差,建议不用。在坝址上游约100米及300米处,下游约150米处,基岩裸露,分布着厚至块状变余砂岩和中厚层粉砂质板岩,岩石坚硬,强度较高,可供开采块石及机械加工砂石料,其储量丰富,可以满足工程建筑材料的需求。建议坝址上游石场开采4000立方米左右,其余的在坝址下游石场开采。

  1.5 水库淹没

  重力坝溢流堰高15米,蓄水后,淹没农田1.33亩,旱地0.25亩,林地118.66亩,浸没公路涵洞、桥梁基础各一座,需加固处理;淹没区内未发现具有经济价值和开发价值的矿产及文物古迹分布,水库淹没损失较小。

  2.枢纽总体布置

  2.1 坝轴线选择

  在坝址地形图上选两条坝轴线,即上坝轴与下坝轴进行比较。通过比较,上坝址基岩倾向上游,两岸基岩裸露,河床覆盖深在6米以内,渗漏问题不严重。根据钎探资料,河床覆盖层最厚6米,最薄0.3米,清基工程量不大。该坝址河流顺直,水流条件好,下泄水流离主河道左岸弯曲段远。综合上述地质、地形、水流等方面的条件,上坝轴线较下坝线条件优越,故采用上坝线作为本工程坝轴线。

  2.2 坝型选择

  根据上述所提供的地形、地质条件及水文气象资料,进行综合分析如下:

  电站拟选坝址河谷呈“U”型,宽高比达3.1以上,拱的作用小,两岸山体稳定性较差,并因洪水流量大,泄洪建筑物较难布置,故放弃拱坝设计方案。电站附近,筑坝土料缺乏,同时坝址位置较窄,无法布置溢洪道,如布置溢洪道,还需对左坝肩进行大面积的开挖,有可能造成坝体稳定性差,工程量大,造价高,也是不可取的。

  若采用重力坝方案。其筑坝材料可用砼和浆砌石两种材料,能使该工程充分利用现有的自然条件,且泄洪建筑物容易布置,施工导流易于解决。居于浆砌石和纯混凝土两种坝型而言,浆砌石重力坝虽然水泥用量少,投资小,但不能实现机械化施工,人工砌筑,坝体质量难以控制,工期长,是不可取的;另外,随着改革的深入,施工质量和进度都将受到合同和国家法律的约束。因此,唯有混凝土重力坝才是较理想的坝型,它能满足由于施工工艺、组织管理和机械设备使用水平的迅速提高而使工程早日完工的要求。

  重力坝按坝体的结构形式,可分为实体重力坝、宽缝重力坝和空腹重力坝三种。实体重力坝的结构形式简单,设计施工方便,其问题是扬压力大,材料抗压强度不能充分发挥。空腹重力坝、宽缝重力坝则可以利用空腹和宽缝排除坝基的渗透水流,有效减少扬压力,较好地利用材料的抗压强度,可减少10%~30%的工程量,可降低工程造价,但其模板用量大,施工工艺复杂,需专业队伍进行施工。

  综合上述多方面因素,实体坝虽然工程量大,但由于其体型简单、施工方便、工期短,工程可提前发挥效益,从而使工程投资可以得到补偿,混凝土实体重力坝有利条件较多,故拟定为本工程的最优坝型。


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