沙牌碾压混凝土拱坝设计.doc

1 沙牌碾压混凝土拱坝设计摘要:较为详细地介绍了坝高 130m 的沙牌碾压混凝土拱坝的设计和特点, 主要包括枢纽布置、拱坝布置、混凝土设计和筑坝材料、结构设计、温度控制措施和基础处理。关键词:碾压砼拱坝设计特点沙牌水电站 1 工程概况沙牌水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县境内, 是岷江支流草坡河上游的一个梯级龙头电站。电站采用蓄、引相结合的开发方式, 坝址位于草坡河上沙牌村牛厂沟附近, 厂址在其下游约 5km 的克充台地, 电站尾水汇入已建成的草坡水电站水库。坝址距草坡河口约 19km ,距汶川县城约 47km ,距成都约 136km 。沙牌水电站水库正常蓄水位为 1866 . 0m ,死水位为 1825 . 0m ,总库容 0. 18亿 m3 。电站总装机容量 36 MW , 年发电量 1. 79亿kW·h ,年利用小时数为 4 791h 。工程为 2 三等工程,主要建筑物为 3 级建筑物,设计洪水标准按 50 年一遇, 校核洪水标准按 500 年一遇, 地震基本烈度为 7度。枢纽工程主要由碾压混凝土拱坝、右岸 2 条泄洪洞及右岸发电引水隧洞、发电厂房等建筑物组成。碾压混凝土拱坝高 130m ,是目前国内外最高的碾压混凝土拱坝。沙牌水电站分两期建设:一期工程采用引水式开发, 建低闸临时取水,于 1995 年 11 月开始施工, 1997 年5 月发电; 二期工程采用高拱坝挡水, 形成具有季调节性能的水库, 于 1997 年6月 16 日开工建设, 2002 年5月 30 日碾压到坝顶。拱坝于 2003 年5月8 日下闸蓄水, 工程将于 2003 年12 月全面竣工。 2 枢纽布置沙牌水电站坝址处河谷深切, 两岸基岩裸露, 河谷形状为 V形, 基本对称, 其宽高比约为 , 适合于修建混凝土拱坝。坝基岩体主要为花岗闪长岩, 岩体完整性好, 风化卸荷不强; 在坝基中上部高程出露有花岗闪长岩夹片岩, 对片岩进行混凝土置换处理后,可以满足拱坝建基面的要求。根据坝址区自然条件,并考虑到采用碾压混凝土筑坝技术等因素, 拱坝体型设计为三心圆单曲拱坝, 拱坝坝身不布置泄洪建筑物。在拱坝右岸布置 2 条泄洪隧洞, 1 号泄洪洞进水口底高程为 1846 . 0m ,结合导流洞的利用,洞身采用涡漩式内消能竖井泄洪洞,最大泄流量为 242m3 /s;2 3 号泄洪洞进水口底高程为 1805 . 0m ,洞身采用长陡坡,坡度为 10 %,最大泄流量为 211m3 /s 。发电引水系统布置在拱坝右岸, 进水口底板高程为 1818m , 引水隧洞全长 3 500 . 92m ,洞径 3m ,引用流量 15. 6m3 /s 。调压井布置在下厂址草坡河右岸的山体中, 为圆筒阻抗式, 直径 4. 5m ,高 99. 36m 。调压井后为埋藏式压力管道, 2 台机共用 1 根总管, 管径 2m ,支管直径 1. 2m 。厂房布置在草坡河左岸的克充阶地上,主厂房长 26m 、宽 18. 5m 、高 31. 55m ,安装 2 台单机容量为 的混流式机组。主体工程施工期采用断流围堰挡水、隧洞导流、坝体全年施工的导流方案。枢纽布置见图 1 。该枢纽布置较大地简化了碾压混凝土拱坝结构,为碾压混凝土快速施工创造了极为有利的条件。 3 碾压混凝土拱坝布置拱坝建基面确定在基岩弱风化下段下限,即坝基开挖至微风化顶板,坝基主要为Ⅱ类岩体,局部位于两岸的中、上部高程Ⅲ-2 类岩体上。当建基面上出现 Sc 密集带时,要进行混凝土置换处理, 同时加强坝基固结灌浆, 增强坝基整体性和均匀性。 4 碾压混凝土拱坝设计应满足安全和经济的目的,同时应充分发挥碾压混凝土快速施工的优势, 并容易保证施工质量。经比较论证, 三心圆单曲拱坝体型形状简单, 有利于简化坝体构造,更便于碾压混凝土施工及保证施工质量。从国内外施工技术水平和实践经验出发, 为积极稳妥地推动高碾压混凝土拱坝建设的顺利发展, 沙牌拱坝体型设计采用三心圆单曲拱坝。为改善拱坝坝体应力, 合理利用地形条件, 减轻河床深槽下部开挖和施工难度,在河床底部设置垫座。拱坝体型参数特征值见表 1。转贴于论文联盟 4 拱坝混凝土设计强度及筑坝材料沙牌拱坝混凝土设计强度采用 90 天龄期的 20 MPa 碾压混凝土。在基本荷载组合作用下, 混凝土抗压安全系数取 。应力控制标准和混凝土抗压强度安全系数见表 2。根据拱梁分载法坝体应力分析表明,在基本组合及特殊组合工况下, 坝体应力、位移分布规律合理, 应力状态良好,满足控制标准。 5 碾压混凝土在施工期的水化热温升对高碾压混凝土拱坝应力将产生不利影响, 主要可通过合理的分缝及在高温季节埋设冷却水管予以解决。在筑坝材料上,水泥采用阿坝州白花水泥厂生产的白花 425 号中热水