試論混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計

1、<p>　　試論混凝土重力壩施工導(dǎo)流設(shè)計</p><p>　　摘要：混凝土重力壩尤其是碾壓混凝土壩中，混凝土為成層結(jié)構(gòu)，因而層面特性對混凝土壩的安全至關(guān)重要，個別壩段水平薄弱面的存在對混凝土壩的整體安全性有重要影響。因此為了使水工建筑物能保持在干地上施工，用圍堰來維護(hù)基坑，并將水流引向預(yù)定的泄水建筑物具有重要的工程意義。 </p><p><b>　　關(guān)鍵詞： <

2、/b></p><p>　　中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　由于混凝土重力壩具有碾壓倉面大、施工強度高、高溫多雨季節(jié)連續(xù)施工等特點，以及受施工組織措施、設(shè)備能力、氣候條件等因素的影響，個別壩段的水平層面存在形成局部范圍薄弱面的可能。而這些薄弱面的存在，不可避免地會對壩體產(chǎn)生不利影響，因此進(jìn)行引流對其具有重要的工程意義。國內(nèi)某典型重力壩計劃分兩期

3、開發(fā)，初期正常蓄水位375m，最大壩高192 m，廠房裝機(jī)7臺，總裝機(jī)容量420萬KW。后期大壩加高，提高正常蓄水位至400m，最大壩高達(dá)216．5 m，廠房增加裝機(jī)2臺，使總裝機(jī)容量達(dá)540萬KW。 </p><p>　　1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)的選擇 </p><p>　　水利行業(yè)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)SL319―2005《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，混凝土圍堰的導(dǎo)流設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為5-10年一遇，相應(yīng)設(shè)計流量

4、為13500m3/s~ 11100m3/s。在選擇導(dǎo)流設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時，充分考慮了以下因數(shù)：工程下游有城鎮(zhèn)，人口密集，具有一定經(jīng)濟(jì)規(guī)模；壩址處于暴雨中心附近，降雨強度大，洪水暴漲暴落、峰高量大，破壞力大。工程上游河段有已建梯級水電站；導(dǎo)流隧洞下游段位于軟巖段，一旦遇險，搶險的難度很大；根據(jù)規(guī)范精神應(yīng)取上限值。 </p><p>　　導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用值：初期導(dǎo)流上、下游RCC圍堰和導(dǎo)流隧洞按IV級臨時建筑物設(shè)計，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)

5、為頻率10％、全年洪水13500m3/s。工程水電站在2005年和2006年的6～7月預(yù)留5.5億m3防洪庫容，可降低水電站導(dǎo)流隧洞和上、下游圍堰的規(guī)模，調(diào)蓄后可將頻率10％、全年洪水13500m3/s降低為10930m3/s。 </p><p><b>　　2 導(dǎo)流方式研究 </b></p><p>　　在可行性研究階段，施工導(dǎo)流分別研究比較了圍堰過水和圍堰全年擋水

6、兩類基本方案。對圍堰過水方案，選擇了不同導(dǎo)流時段和導(dǎo)流建筑物型式及大小，對施工工期及施工進(jìn)度等進(jìn)行了充分論證；圍堰全年擋水方案，則在相同導(dǎo)流時段，不同的擋水建筑物形式和泄水建筑物的多少及布置進(jìn)行比選。 </p><p>　　2.1 圍堰過水方案 </p><p>　　圍堰過水方案比較了導(dǎo)流時段9~5月和10~4月兩大類方案。其中對9~5月方案又細(xì)分為I-1，I-2，I-3三個方案。各方案工

7、程特性見圖1。各方案從本質(zhì)上看是導(dǎo)流時段長短的區(qū)別，盡管方案I－4導(dǎo)流工程主要工程量較少，但總工期保證率稍低；而方案I－1、方案I－2和方案I－3圍堰擋水時段相同，大壩施工工期相同，導(dǎo)流工程費用方案I－1最低。從地質(zhì)條件分析看，不宜采用過大斷面隧洞，因此，方案I－1和方案I-3成洞條件優(yōu)于方案I－2。方案I-3較方案I-1相當(dāng)于多一條長約980m的隧洞，增加了準(zhǔn)備期導(dǎo)流隧洞的施工強度和難度。經(jīng)過對工程施工時段及施工工期、導(dǎo)流建筑物工程規(guī)

8、模及工程量、成洞條件、隧洞汛期運行條件等方面綜合分析后，推薦圍堰過水方案I－1，即2條13m×17m城門洞型斷面導(dǎo)流隧洞，RCC圍堰過水方案。 </p><p>　　圖1：圍堰過水方案主要導(dǎo)流建筑物工程特性對照表 </p><p>　　2.2全年擋水圍堰方案 </p><p>　　按照導(dǎo)流建筑物的不同，全年圍堰擋水方案即方案II又分為方案II－1、方案II

9、－2和方案II－3；各方案工程特性見圖2。 </p><p>　　圖2：全年圍堰擋水方案主要導(dǎo)流建筑物工程特性對照表 </p><p><b>　　2.3比選結(jié)論 </b></p><p>　　在最初的比較結(jié)論中認(rèn)為從技術(shù)難度和措施上講，過水圍堰方案I-1在導(dǎo)流布置、施工技術(shù)措施、施工強度、施工準(zhǔn)備及臨建工程、組織管理、資金運用等方面，較為符合

10、國內(nèi)一般水電工程施工技術(shù)水平和施工組織管理的常規(guī)要求，而全年擋水圍堰方案在上述多個方面均超過了水電工程常規(guī)的技術(shù)要求，實施困難相對較大，因此，盡管全年擋水圍堰方案與過水圍堰方案相比總工期可提前半年，但經(jīng)技術(shù)比較以采用過水圍堰方案I-1為宜。另外采用受力條件優(yōu)越的平底馬蹄形隧洞斷面形式，解決了軟巖地區(qū)超大斷面成洞問題；另外采用RCC工藝，通倉快速施工上下游RCC圍堰。通過上述綜合措施，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證后推薦II-1方案。從2004年1

11、1月截流以來的運行情況表明，選擇II-1方案是合適的。 </p><p>　　3 導(dǎo)流建筑物布置 </p><p>　　導(dǎo)流建筑物主要由布置在左岸的2條導(dǎo)流隧洞和布置在右岸的1條導(dǎo)流隧洞、兩道土石圍堰、兩道碾壓混凝土圍堰、廠房圍堰、后期下游土石圍堰（包括透水護(hù)坦圍堰、隧洞封堵圍堰、泄洪洞圍堰）及大壩壩身4孔導(dǎo)流底孔等組成。 </p><p>　　左岸布置2條導(dǎo)流隧洞

12、，按高、低洞布置，即進(jìn)口底板高程分別為450m和430m。低洞布置在山體內(nèi)側(cè)，高洞布置在靠河床側(cè)，高低洞軸線平面間距（水平投影）最小為50m。右岸布置1條低洞，進(jìn)口底板高程430m。上下游RCC圍堰均為重力式圍堰。其中，下游圍堰與水墊塘二道壩結(jié)合。在滿足RCC圍堰施工的條件下，土石圍堰以盡量靠近RCC圍堰布置為原則，并滿足隧洞過流時圍堰坡腳不被淘刷或沖刷的要求。廠房圍堰布置以滿足廠房尾水閘門干地施工為原則，結(jié)合右岸導(dǎo)流隧洞出口右導(dǎo)墻形成

13、封閉圍堰系統(tǒng)，圍堰位于廠房尾水渠上。 </p><p>　　4 導(dǎo)流洞斷面選擇與進(jìn)出口高程 </p><p>　　導(dǎo)流隧洞采用左2比 1的布置方案，單條隧洞過流斷面凈面積235.5m2，隧洞斷面選用適應(yīng)導(dǎo)流條件、受力條件好且施工方便的平底馬蹄型隧洞，斷面尺寸為15.6×17.7m。根據(jù)導(dǎo)流隧洞穿越地層條件、運行條件與施工特點，在完成圍巖初期支護(hù)的條件下，分段采取不同的襯砌型式。對

14、于導(dǎo)流隧洞進(jìn)出口、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖段均采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度根據(jù)巖層情況與運行條件分別選用，Ⅲ類圍巖段襯砌厚度為：頂拱0.5m，側(cè)墻0.5～1.20m，底板1.2m； </p><p>　?、纛悋鷰r段襯砌厚度為頂拱0.60m，側(cè)墻0.60～1.50m，底板1.50m；Ⅴ類圍巖段襯砌厚度為頂拱0.80m，側(cè)墻0.80～2.0m，底板2.0m；對于Ⅰ、Ⅱ類圍巖區(qū)，主要采取頂拱厚15cm鋼纖維混凝土噴錨，底

15、板及側(cè)墻為厚度0.30m鋼筋混凝土襯砌的組合襯砌型式。對于隧洞進(jìn)出口漸變段，根據(jù)其運行條件與結(jié)構(gòu)形式，采用全斷面鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度適當(dāng)加厚。 </p><p>　　5 導(dǎo)流底孔布置比選 </p><p>　　導(dǎo)流底孔下閘后孔身全線回填混凝土封堵。在招標(biāo)設(shè)計階段，根據(jù)最新的水工模型試驗成果和工程中、后期導(dǎo)流及永久泄洪需要，適當(dāng)調(diào)整了孔口布置。將4個導(dǎo)流底孔進(jìn)口底板高程調(diào)高到高程490m

16、，孔口尺寸為6.5m×8m，布置在12#、13#、15#、16#壩段。根據(jù)工程放空需要，將原在高程500m的兩個放空孔降到高程490m。放空孔尺寸為4X6m，跨縫布置在13#、14#和14#、15#壩段；為滿足工程永久泄洪需要，在壩身設(shè)有6個表孔、7個中孔，表孔堰頂高程617m，孔口尺寸12X13m,中孔孔口尺寸7X6m，進(jìn)口底高程分別為550m(1#、3#、5#、7#)和543m(2#、4#、6#)，相應(yīng)出口高程分別為550

17、m和551.33m。調(diào)整后的孔口布置，除適當(dāng)抬高了導(dǎo)流隧洞進(jìn)口閘門的擋水水頭外，不僅簡化孔口布置，降低大壩混凝土施工難度，而且對大壩混凝土施工進(jìn)度的提前，進(jìn)而對發(fā)電工期的提前均有好處。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 練繼亮,鐘登華. 混凝土壩施工仿真多目標(biāo)評判理論與方法[J]. 水力發(fā)電學(xué)報. 2005(05) &l