1、魚劍口水電站碾壓混凝土壩設計【摘要】重慶魚劍口水電站碾壓混凝土壩，樞紐布置簡單合理。在設計上充分利用了 碾壓混凝土最新的設計理念和施工工藝，合理布置壩段分縫及內(nèi)部廊道。合理進行混 凝土標號分區(qū)，極大地提高了施工進度。為碾壓混凝土壩的建設提供了有益的經(jīng)驗。【關鍵詞】重慶魚劍口水電站 碾壓混凝土設計工程概況魚劍口水電站是龍河干流梯級規(guī)劃中心最末一級電站，位于龍河下游河段，主要 任務是發(fā)電，采用混合開發(fā)方式。壩址位于重慶涪陵廖家壩上游819m的韓家沱，與上 一梯級石板水電站尾水相銜接，壩址上距石板水水電站壩址和廠址分別為18.9km、 9.16km，下距豐都縣城31km。樞紐控制流域面積2149km

2、2，壩址處多年平均流量 43.6m3/s，多年平均年徑流量13.75億m3。水庫正常蓄水位252m，總庫容880萬m3,調(diào)節(jié)庫容176m3。電站裝機容量60MW。電站工程由首部攔河壩樞紐、引水系統(tǒng)和地面廠房組成。首部攔河壩為重力式碾 壓混凝土壩。引水系統(tǒng)布置在右岸，由進水口、引水隧洞、調(diào)壓井及壓力管道組成， 電站廠房位于右岸安寧河口上游階地，主要建筑物有主、副廠房及尾水渠等。本工程為三等工程，其主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5 級。設計洪水標準為50年一遇，相應的洪水流量為5790m3/s;校核洪水標準為500年 一遇，相應的洪水流量為7950m3/s；消能防沖洪水設計標準為

3、30年一遇，相應的洪水 流量為5180m3/s。工程于2001年8月開工，2004年全面竣工.攔河壩樞紐布置2.1攔河壩樞紐總體布置方案攔河壩樞紐為重力式碾壓混凝土閘壩，壩址處于不對稱的 U型河谷，河床寬約 90m。左岸高程266.00m以下為陡坡，坡度約為60，以上為緩坡；右岸為緩坡，坡 度約為3540。河床覆蓋層厚度約為1521m。攔河壩為直線布置的碾壓混凝土重力壩，壩頂長156m，壩頂高程256m，最大壩 高50m，考慮到碾壓壩的特點，設三條縱縫，自左至右全壩分為四個壩段，依次為左 岸非溢流壩段、溢流壩段、右岸非溢流壩段。壩頂總長156m，壩頂高程256.0m，最大 壩高50m。河床中部

4、溢流壩段布置5孔X 11m寬的開敞式溢流孔溢流壩段共分兩個壩段。.左 右岸為重力式擋水壩段。溢流壩段下游布置消能防沖的的戽式消力池及海漫。2.2壩體斷面設計樞紐大壩為3級建筑物，壩型為混凝土實體重力壩。壩體斷面主要由壩體穩(wěn)定、 應力條件、水工結構布置、壩頂交通等要求確定，泄水壩段的斷面還要滿足堰頂設置 高程和泄流水力學條件的要求。主要設計原則：壩體斷面基本三角形的選定以建基面抗滑穩(wěn)定及應力滿足規(guī)范要求為準則。壩體斷面設計時不考慮壩段間的整體作用，以單個壩段單元進行穩(wěn)定、應力計算。 大壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)采用剪摩公式計算。壩體斷面設計：壩體斷面設計除滿足穩(wěn)定要求外，還應滿足結構布置要求，并使外觀整

5、齊簡單， 方便施工。并節(jié)省工程量。最后確定壩體斷面形式如下：溢流壩段基本三角形頂點高程252.70m，下游壩坡為1： 0.85,并與堰面曲線平順 相切。堰頂高程237.00m。上游壩坡為直立面。兩岸非溢流壩段基本三角形頂點高程256.00m，下游壩坡為1： 0.70。2.3溢流壩段結構布置布置五個表面溢流孔。壩頂高程256m。根據(jù)水庫正常蓄水位以及上游石板水電站 廠房的防洪要求，且考慮壩上游引水系統(tǒng)進水口（底板高程為237.80m）的拉沙需要， 確定堰頂高程237m?？卓趦舫叽鐬?1x16m （寬X高）。中墩厚3.5m，邊墩厚3m。 溢流段總長75m，分為兩個壩段，設中縫。溢流壩段建基面高程為

6、206m，最大壩高50m，溢流壩堰頂設平板檢修閘門和弧型工作閘門。檢修閘門由壩頂門機啟閉，弧型工 作閘門由液壓啟閉機啟閉，液壓啟閉機油泵房設在閘墩上。溢流壩基礎采用1.5m厚常態(tài)混凝土，上游面3m采用富膠凝材料碾壓混凝土，堰 面及閘墩采用抗沖常態(tài)混凝土。其余部位全部采用一般碾壓混凝土。2.3非溢流壩段結構布置在溢流壩兩側，分別設一個非溢流擋水壩段，壩頂寬度根據(jù)壩體穩(wěn)定及施工要求， 并考慮樞紐本身的交通要求，設為8m。另在左岸設檢修門庫，相應壩頂寬度增大為10m。壩體上游面鉛直，下游面坡比為：1： 0.7。非溢流壩基礎采用常態(tài)混凝土墊層，上游面、壩頂及下游面常規(guī)尾水位以下采用 富膠凝材料碾壓混凝

7、土，其余部位全部采用一般碾壓混凝土。非溢流壩段于兩側與邊坡接觸部位，進行接觸灌漿處理，并適當布置錨桿，以充 分保證邊坡壩段穩(wěn)定安全。2.4消能設計及下游河床保護消能防沖按30年一遇洪水設計標準設計。本工程上下游水位差較小，下游水深大， 經(jīng)多種方案比較，采用的消能防沖設計為：寬尾墩+戽式消力池。消力池長40m，尾坎 高4m，內(nèi)坡比為1： 2.5,底板高程為209m。為滿足抗浮抗滑穩(wěn)定要求，并考慮將消 力池座落在基巖上，底板建基面高程為206m，局部為204m，底板厚度為35m。消力 池凈寬69m，兩側設貼坡式導墻。導墻上設平壓孔，導墻與邊坡接觸處，設錨桿加固， 以滿足其穩(wěn)定要求。從水工模型實驗可

8、看出，寬尾墩的消能效果非常明顯，對下游的 沖刷較輕。但為保證消力池的安全，及消力池下游兩側邊坡的穩(wěn)定，在消力池下游設 20m長的鋼筋混凝土海漫，并對海漫兩側邊坡進行噴混凝土保護。2.5壩頂布置壩頂高程為256.00m，上游設有1.2m高的防浪墻，下游設有欄桿。壩頂寬10m， 在右岸非溢流壩段設有樓梯井，左岸非溢流壩段設有檢修門庫一個。壩頂檢修閘門啟閉門機軌道右起溢流壩右邊墩，左至檢修門庫左側。溢流壩段設 門機軌道梁和交通便橋預制梁。液壓啟閉機油泵房及壩基排水泵房設在閘墩下游部位。大壩右側接豐石公路。攔河壩樞紐布置特點及優(yōu)化3.1取消部分永久橫逢,方便碾壓混凝土施工從碾壓混凝土壩的施工考慮，為方

9、便施工，充分體現(xiàn)碾壓壩的優(yōu)點，并增加邊坡 壩段的穩(wěn)定性，在技施階段進行了優(yōu)化設計。將溢流壩段與非溢流壩段之間的永久橫 逢取消，改為施工臨時縫。攔河壩樞紐由原來的四個壩段改為左右兩個壩段。壩段長 度分別為77.5米和78.5米。基礎墊層采用常態(tài)混凝土，分縫按常規(guī)混凝土設計，分縫上部碾壓混凝土內(nèi)，設多層并縫鋼筋網(wǎng)。3.2結合碾壓混凝土施工方法，優(yōu)化設計溢流壩段體形溢流壩堰面原點上游面采用橢圓曲線，原點下游面曲線為Y=0.05X1.85,堰面曲 線后接曲率為1： 0.85的直線段。不設反弧段。為方便碾壓混凝土施工，加快施工進度，參照其他工程的有益經(jīng)驗，堰面采用臺 階式堰面，亦進一步增大了消能效果。3

10、.3簡化廊道及樓梯井布置，方便碾壓混凝土施工為便于碾壓混凝土施工，壩內(nèi)僅在基礎處縱向設1條灌漿排水廊道和1條基礎排 水廊道，另設2條橫向交通廊道。灌漿排水廊道平行壩軸線布置，供帷幕灌漿施工、壩體排水、壩基排水等使用。 斷面為城門洞型，寬2.5m，高3.5m。上游壁距上游壩面3.0m。廊道底高程在河床壩 段為209.0m，距基巖面3.0m，左右兩端均已1： 1坡分別上升到225.0m和220.0m。 左側為盲腸段經(jīng)通氣孔與外界相連，通氣孔為矩形，寬1.5m，高1.5m。右側經(jīng)樓梯井 至壩頂。樓梯井內(nèi)設有吊物孔和上壩階梯通向壩頂。基礎排水廊道平行壩軸線布置，供壩基排水使用。斷面為城門洞型，寬2.0

11、m，高 2.5m。上游壁距上游壩面17.0m。廊道底高程在河床壩段為206.0m，左兩端以1： 1.83 坡上升到213.4m，右端以1： 1.2坡上升到215.2m。3.4合理布置建筑物混凝土標號分區(qū)壩體混凝土的強度標號主要根據(jù)壩體應力及抗裂要求確定，同時考慮到抗凍、抗 滲及抗沖耐磨等耐久性要求。碾壓混凝土本身除滿足穩(wěn)定和強度要求外，同樣需具有 耐久性、抗?jié)B性等。碾壓混凝土壩壩體標號分區(qū)還應充分考慮施工的方便，混凝土標 號不宜過多?？紤]當?shù)貧夂驐l件，混凝土標號對抗凍不做要求。根據(jù)上述原則，壩體 各部位混凝土設計標號如下：基礎部位混凝土，即基礎面以上1.5m范圍內(nèi)混凝土，主要由強度和抗裂， 防

12、滲性能控制，采用三級配常態(tài)混凝土，設計標號為R90200S8。壩體上游面混凝土(厚度3m)，主要由強度和抗裂，防滲性能控制，采用 二級配富膠凝材料碾壓混凝土，設計標號為R90200S8。壩體內(nèi)部混凝土，主要由應力和溫控要求控制，采用三級配碾壓混凝土， 設計標號為R90100S4。下游壩面混凝土，考慮常規(guī)下游水位以下的強度和抗裂，防滲要求，高程 234.00m以下，采用二級配富膠凝材料碾壓混凝土，設計標號為R9O200S4。溢流壩段堰面為抗沖磨混凝土，采用三級配常態(tài)混凝土，設計標號為R90 350 CM。溢流壩段閘墩為抗沖磨混凝土，采用三級配常態(tài)混凝土，設計標號為R90 300 CM。溢流壩段下

13、游消力池混凝土，兩側消力池導墻為三級配抗沖磨常態(tài)混凝土， 設計標號為R90 300 CM；消力池地板，高程208.00m以上部分為三級配抗 沖磨常態(tài)混凝土，設計標號為R90 350 CM；高程208.00m以下部分為三級 配常態(tài)混凝土，設計標號為R90200S8。消力池下游防沖海謾混凝土，采用三級配抗沖磨常態(tài)混凝土，設計標號為 R90 350 CM。對于有防滲要求及郎道周邊的部位，過去常規(guī)方法是利用常態(tài)混凝土，本工程結 合最近碾壓混凝土施工工藝和設計發(fā)展，采用了富膠凝材料碾壓混凝土和變態(tài)混 凝土，加快了施工進度。3.5優(yōu)化壩體止水和壩內(nèi)排水壩段永久橫縫間設有止水，溢流壩段上游面設有三道止水，第

14、一道紫銅片堰頂與 門槽止水相接，第二道紫銅片經(jīng)溢流面延伸至下游面，并深入壩基，形成止水閉封圈， 第三道橡膠止水帶至堰頂與第二道紫銅片相接。在壩段非永久橫縫一閘墩與碾壓混凝土間也設有止水，在距上游壩面1.0m處設有 兩道止水，第一道紫銅片，第二道為橡膠帶。下游壩面最高洪水位以下設有一道紫銅 片止水。壩體灌漿排水廊道及基礎排水廊道穿過橫縫的周圍設有一道橡膠止水帶，騎縫交 通廊道沿橫縫均設有止水封閉圈。在左右兩岸巖體與壩體結合的斜邊坡段，設有一道紫銅片截水槽，先將紫銅片沿 壩軸線方向埋入巖體截水槽內(nèi)，然后填筑基礎混凝土。壩體排水孔設在距上游壩面3.0m處，孔距3.0m，排水孔底部通入灌漿廊道內(nèi)上游 拱腳側壁，孔徑150mm。排水孔采用拔管形成。結語重慶魚劍口水電站碾壓混凝土壩，充分利用地形地貌的自然條件和當?shù)貧夂驐l件， 樞紐布置簡單合理。在投資節(jié)省、技術先進、施工快捷，使用方便等方面達