谟武水电站一期上游围堰防护设计

彭银秀

文章摘要:谟武水电站一期下下游围堰为土石过水围堰。上游围堰采用混凝土楔型块护面。文中主要介绍土石围堰混凝土块护面布置与混凝土型块的结构设计。
文章主题:水电站 围堰 土石围堰 过水围堰 防护 设计

文章内容：固,訇'叫.谟武水电站一期上游围堰防护设计室堡查,人摘要谟武水电站一期上下游围堰为土石过水围堰.上游围堰采用混凝土楔型块护面.文中主要介绍土石围堰混凝土块护面布置与混凝土楔型块的结构设计.关词护面设计受力分析楔型块结构一,概况.谟武水电站坝址河床开阔,结合水工枢纽布置,工程分两期施工.一期围堰先围右岸厂房及3孔水闸,二期围左岸船闸及7孔水闸.围堰采用过水围堰,即枯水期挡水,汛期基坑过水的方式.二,围堰设计标准围堰挡水时段为8月---,3月,按=20%,=1316./进行设计.围堰结构按全年洪水=10%,=6040./进行校核.三,一期围堰布置原设计一期围堰由纵向围堰,上下游横向主围堰组成,结构形式下部均为混凝土,上部为浆砌石.纵向围堰和横向围堰均在土石子围堰的防护下进行修建.纵向围堰长264,位于桩号坝左+72.50,坝上0+84至坝下0+180.上,下游横向子堰与纵向围堰的轴线交点分别为坝上0+54,坝下0+162.在一期围堰施工中,为了减少导流工程量,加快主体工程建筑物施工,降底导流费用,缩短了纵向围堰的长度,将原设计中的四道横向围堰改为二道横向围堰,即在土石子围堰上用基坑内主体工程开挖石碴加高培厚,作为一期上,下游主围堰,将原设计的混凝土,浆砌石混合围堰改为土石过水围堰.上,下游围堰与纵向围堰轴线的交点分别为坝上0+43.50,坝下0+140..为保证谟武电站一期工程安全渡汛,对～期上游围堰采取面层防护措施.四,土石围堰护面结构方案1.护面板的受力分析作用在护面板上并能引起板块失稳的力有:迎水面的动水压力,浮托力,渗透压力2『,水流对板块表面的拖泄力0.此外,尚有不太引入注意的脉动压力和局部.真空压力.见图1.土石过水围堰在水流通过时,由于受脉动压力或局部负压作用,板与板之问的紧密联系会因板的振动而松脱,在垂直于板面的浮托力和渗透压力的作甩下,使板或板头沿垂直于坡面方向上抬,当护面板的板头稍有抬高,板头部所承受的迎面动水压力和顺坡方向产生的动水压力矩都会迅速增大而导致失稳.同时,当被保护堰体产生不均匀沉陷时,易产生局部板头凸出,'_,一而使板头的迎面动水压力有迅速增大的可能性,造成护面块体失稳破坏.2.混凝±楔盈体护面在已建工程上应用为了探寻一种经济安全,施工方便的土石过水围堰的护面结构,查阅了有关资料,我国的天生桥二级,东风,普定三座水电站土石过水围堰,采用混凝土楔型体护面,前后于1987年,1989年,1990年建成过水,并经受了较大洪水考验.表1为三个电站工程土石过水围堰实际过流特性指标.表1土石过水固堰实际过流特性指标项目单位天生桥二级东风电站普定电站<>过流次数次17814累计历时36022160最大洪峰流量/43014260过堰流量/271542502300最大单宽流量.265757最大过堰流速/9.011.612.最大堰顶水深.710.39混凝土楔3.×20.73.320.7330.型体尺寸(长×宽平均厚)(长×宽×平均厚)(长宽平均厚)跌坎式土石围堰混凝土楔型体护面结构(见图2)的主要优点有:(1)混凝土楔型体块在土石围堰坡面上呈阶梯状布置,能排除各种因素造成护面板的迎面动水压力.(2)由于临近跌坎低部水流弯曲向下,对混凝土楔型体板产生有利于板块稳定的动能压力.(3)表面呈阶梯状布置,本身就可起到消能作用,减弱了水流对堰脚的冲刷能力.(4)在上,下两块相接的跌坎附近,有一个低压区,有利于该区域渗透水流从设置的排水孔中排出.(5)混凝土楔型块有较强的抗冲刷能力,.块体尺寸小,具有较大的变形适应能力,特适应碾压不够密实,沉陷量大的土石围堰.(6)混凝土楔型体块护面比平面混凝土护面板薄,可节约混凝土约50%.(7)混凝土楔型体块护面可预制或现浇,施工方便.作为土石过水围堰的护面,混凝土楔型体块结构比其他形式的平面护面结构在防护效果上有较大的优势,根据谟武工程一期围堰已建成的实际情况,选择混凝土楔型体次作为一期上游围堰的护面.41五,围堰护面设计一期上游围堰,基础(高程120左右)为砂砾石,堰体用土石混合科填筑,加高部分为主体工程建筑物的开挖石碴,堰顶高程130121,顶宽,上下游面边坡坡度为1:】.5.当护面结构进行设计时,围堰巳挡水运行,基坑内主体工程正在施工,为此,护面结构设计原则为:因地制宜,经济合理,方便施工.1.下游坡面的护面结构设计下游坡面的护面结构参见图3.(】)下游面坡度的拟定土石围堰过水时,下游面受水的冲刷力大,坡度不应太陡.已建上游围堰的下游面坡度为1:1.5,作为土石过水围堰,坡度太陡.但由于受主体工程厂房进水口前的拦砂坝位置限制,坡度最大限度只能控制在1:3.6.以拦砂坝作为下游坡面的护脚,然后延伸到堰顶130高程,将坡度修整成1:3.6.(2)混凝土楔型体块尺寸的拟定混凝土楔型体块尺寸小,能更好地适应堰体沉陷变形.天生桥二级,东风,普定三个:亡程的混凝土楔型体块平面面积在7～9之间,术程佝昆疑痰型体决侉平面尺寸为2.5×3.5(宽×长,8.75),见图4.经水力汁算,当全年洪:1%,=604./时,堰质泵.7,晨大鲁宽流量为23./?,最大充速4.09/,比天生侨二级,东风,普定三个水电站.实际过流量小.因此混凝土楔型体块厚度可适当减薄,定为0.5.为简化施工工艺,加快42施工速度,护面施工采用现浇,混凝土楔型块内仅布置20×20的毛竹片网,竹条用毛竹劈成3宽度,用铁丝绑扎.■—!.盟.'.灶呻盟32.图4混凝土块结构详图洼:图中尺寸来际单位的均为■(3)反滤与排水楔型体护而特点之一是上下两块相接的跌坎附近形成低压区,有利于渗透水流排出.为了充分利用这一特点,必须在跌坎附近设置排水孔,并在楔型体底部设置反滤积水层.排水孑布置见图4,每块混凝土楔型块布置5个排水孔,孔径5～75,施工时用毛竹筒成孔,以利堰体内渗水由孔洞排出.混凝土楔型体块底部铺50厚混合料,顺坡而下,与堰体护脚排水孔相连.堰体渗透水一部分由混凝土楔型体块排出,另一部分顺反滤层从下游排水孔排出.(4)混