混凝土面板堆石坝毕业设计

摘要混凝土面板堆石坝是用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体，迎水面用混凝土面板作防渗体的坝，它对地形和地质条件都有较强的适应能力，并且施工方便、投资省、工期短、运行安全、抗震性好，因而其作为坝型选择具有很大的优势。通过地质地形，库区经济，料场位置及材料的分析，最终确定大坝为混凝土面板堆石坝。混凝土面板堆石坝作为一种特殊的土石坝，主要由堆石体和防渗系统组成，即：面板、趾板、垫层、过渡层、主堆石区和次堆石区。本文扼要介绍设计中进行的主要工作和设计成果：调洪演算、枢纽布置、坝体分区及坝料设计、坝体渗流及稳定分析、坝体沉降计算、坝体的细部构造以及地基处理、泄洪隧洞的设计等。关键词：混凝土面板堆石坝调洪演算坝体设计渗流计算稳定验算隧洞ABSTRACTWithconcretepanelsasimperviousbodyontheupstreamside,concretefacerockfilldamislayeredwithrubbleorgravelandcompactedintorockfilldam.Becauseofitsstrongabilitytoadapttotheterrainandgeologicalconditions,convenientconstruction,lessinvestment,shortconstructionperiod,operationsafetyandgoodearthquakeresistance,concretefacerockfilldamhasagreatadvantagetobeasaselectionofdamtype.Concretefacerockfilldamasaspecialkindofearth-rockdam,ismainlycomposedofrockfillandimpervioussystem,namely:panel,toeboard,cushionlayer,transitionlayer,mainrockfillzoneandsecondaryrockfillzone.Thispaperbrieflyintroducedthemaindesignandthedesignresults:floodregulatingcalculation,layout,damzoninganddamdesign,damseepageandstabilityanalysis,settlementcalculation,thedamstructureandfoundationtreatment,releasefloodwaterstunneldesignetc.Keywords:concretefacerockfilldam,floodrouting,designofdambody,seepagecalculation,stabilitycalculation,tunnel目录1.基本资料和要求...........................................................................41.1大龙河水电站基本工程资料............................................................41.2设计工作要求...................................................................................92.洪水调节计算.............................................................................102.1调洪演算.........................................................................................102.2方案选择.........................................................................................353.坝址选择及枢纽布置...................................................................363.1坝址及坝型选择.............................................................................363.2枢纽总体布置.................................................................................374．大坝设计....................................................................................384.1土石坝坝型选择.............................................................................384.2大坝轮廓尺寸的拟定.....................................................................394.2.1坝体剖面设计...................................................................................................394.2.2坝体材料分区及坝料设计..............................................................................464.2.3面板、趾板、连接板及分缝止水设计...........................................................49结语..................................................................................................54参考文献..........................................................................................5541.基本资料和要求1.1大龙河水电站基本工程资料1.1.1基本概况大龙河属于亚热带季风气候，具有高山气候性质，寒冷潮湿。据气象站资料统计，该地区多年平均气温16.9℃，极端最高气温37.5℃，极端最低气温-4.0℃；多年平均风速1.4m/s，最大风速13m/s（相应风向NNE）；多年平均相对湿度80%。大龙河水电站工程是以发电为主，兼有防洪、灌溉等综合利用的枢纽工程，坝址控制流域面积1449km2，水库正常蓄水位670m，相应库容7879万m3。死水位630m。本工程所在河段为不通航河段，因此不存在施工期通航问题。目前坝址附近的官帽舟村已开通中国电信的有线电话，坝区附近已经设置了中国移动通讯的基站，信号基本上可以覆盖工程区范围。天然建筑材料中工程所需石料除充分利用永久建筑物开挖料外，其余全部由坝址附近的河口石料场提供。该石料场距坝址约2.5km，紧临103省道，石料有用层总储量为617.9万m3；本阶段调查了工程附近八个砂砾石料产地，总储量为26万m3，其中净砂储量今为6.4万m3，不能满足工程需要，拟全部采用人工砂料。主要浇筑材料中的水泥，木材，汽油、柴油、钢材、火工材料来自周边相邻地区。经水质分析，大龙河河水对人体无害，对混凝土无侵蚀性，工程生产及生活用水直接取自大龙河，其中生活用水需经适当处理。库区水位位于库岸岸坡中部，库水位附近均无农田分布，因此水库不存在农田浸没问题。5根据县矿管办和县广电文体局1999年3月17日出具的证明材料：该电站水库区及工程影响范围内无县经济发展规划的重要矿产资源，该电站水库区及工程影响范围内无地区文物古迹”。因此，库区无矿产和文物淹没。根据《防洪标准》GB50201-94、《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180-2003，本工程总库容0.8839亿m3，工程等别为三等3级,工程规模为中型工程。因此其枢纽主要建筑物挡水及泄水建筑物、发电引水系统及发电厂房均为3级建筑物、次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。若大坝采用混凝土面板堆石坝，建筑物级别提高一级，为2级建筑物，大坝设计洪水标准采用100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核，厂房设计洪水标准采用100年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。1.1.2地质条件库区不存在嘉陵江组灰岩的岩溶渗漏问题，库周山体雄厚，四周无低于670m的低邻谷存在。因此水库蓄水后不存在永久性渗漏问题。坝址所在河段，地层产状平缓，工程地质条件相对单一，对坝线的选取不起控制作用。现初定的坝线位置有利于溢洪道、导流洞及引水隧洞进口的布置。坝址两岸为基本对称的“V”形谷，两岸高程670m以下坡度多为40°～50°，局部形成陡坎，基岩出露。河床砂砾卵石厚7～8m，其渗透系数K=1.5×10-2cm/s，透水性强，属强透水层。枢纽区组成岩体主要为侏罗系下沙溪庙组（J2s1）泥质粉砂岩、长石石英砂岩夹粉砂质泥岩，两岸岩体裂隙发育，透水性中等，弱风化带透水率q=4～40lu，属弱～中等透水层，微风化岩体一般q=0.7～5lu，属微～弱透水层，局部达10～15lu，为中等透水层，岩体相对不透水层（q≤3lu）线一般埋深河床45～55m，两岸50～70m。坝基河床覆盖层结构松散、透水性强（属强透水层），不宜直接作地基6持力层；左岸弱风化厚25～30m、河床弱风化厚17～27m岩石裂隙较发育，弱风化岩体质量属CⅣ类～CⅢ类，岩石饱和抗压强度为25MPa，可作为砼面板堆石坝坝体地基。但由于坝基岩体为抗水性抗风化性较差的泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩，坝基开挖后应及时回填砼，不应在空气中暴露时间过长，否则岩体强度降低较快，对大坝稳定不利。由于河床及两坝肩均存在透水带，据钻孔揭示左右两岸地下水位较低，左岸670m高程处地下水位深达50m，右岸670m高程处地下水位深亦达43m。因此，坝基的防渗问题较突出。坝址区内经验算自然岸坡处于基本稳定状态；但由于受裂隙切割、软弱夹层顺层展布，开挖中可能牵动表层强卸荷松动岩块或破坏了边坡的原始结构，均可能导致局部坡段岸坡岩体的失稳，施工中应引起重视并采取相应的工程措施；开挖边坡建议值见表下1-1。表1-1工程开挖边坡坡比建议值表类别砂砾卵石粘土夹碎石、碎石土粉砂质泥岩泥质粉砂岩长石石英砂岩弱风化微风化弱风化微风化弱风化微风化临时边坡1:1.0～1:1.21:1.0～1:1.21:1.01:0.751:0.51:0.351:0.51:0.3永久边坡1:1.51:1.51:1.0～1:1.21:0.75～1:1.01:0.75～1:1.01:0.751:0.5～1:0.751:0.3～1:0.571.1.3洪水资料05001000150020002500300035004000450050009.5.29.5.59.5.89.5.119.5.149.5.179.5.209.5.239.6.29.6.59.6.89.6.119.6.149.6.179.6.209.6.239.7.29.7.59.7.89.7.119.7.149.7.179.7.209.7.239.8.29.8.59.8.89.8.119.8.149.8.179.8.209.8.239.9.2时间（月.日.时）流量（m3/s）P＝0.05％P＝0.1％P＝0.2％P＝0.5％P＝1.0％典型图1-1坝址设计洪水过程线图