鄒書江

(貴州華水建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司，貴陽550001)

委俄水電站位于秧壩河與弼佑河交匯處下游0.97 km處筑壩，為引水式開發(fā)，壩址以上集水面積535 km2。水庫(kù)正常蓄水位468.0 m，最大壩高23.63m，總庫(kù)容為35.3 萬m3，左岸渠道+隧洞引水，渠道長(zhǎng)490.36 m，隧洞長(zhǎng)2.2214 km。于委俄寨子下游2.8 km處設(shè)廠房發(fā)電，電站尾水位高程400 m(接龍灘電站正常蓄水位)，利用河道天然落差68 m，天然河道比降9.5‰?，F(xiàn)有公路從廠區(qū)附近通過，壩、庫(kù)區(qū)未有公路通過。

1 工程概況

委俄水電站混凝土重力壩由非溢流壩和溢流壩兩部分組成，壩軸線長(zhǎng)130.85 m，壩頂寬3 m，壩頂高程473.63 m，壩底高程450.0 m，最大壩高23.63 m，溢流堰頂高程為568.00 m，溢流壩高18.0 m，溢流壩段長(zhǎng)65m，非溢流壩段長(zhǎng)65.85 m。大壩下游壩坡比為1∶0.75，導(dǎo)流墻厚2.0 m。

壩址區(qū)褶皺構(gòu)造發(fā)育，巖體產(chǎn)狀復(fù)雜多變，從地表調(diào)查綜合判斷，河床中部有一尖棱背斜褶皺順河通過，受其影響，部分褶皺軸部巖層擠壓錯(cuò)動(dòng)變位，兩翼巖層分別傾向山內(nèi)，左岸傾角60°，右岸傾角58°。河床和河漫灘為單層結(jié)構(gòu)，厚約8.5 ～8.6 m，鉆孔未揭露地段深度會(huì)有些變化，該層上部多為松散至稍密，下部為稍密到中密;階地為雙層結(jié)構(gòu)，上部為厚約1.5 ～4.0 m的砂質(zhì)性土，下部為厚約1.70～5.50 m砂卵礫石層。壩址巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。河床基巖面起伏較小，下游無深切沖刷坑［1］。

2 混凝土重力壩的設(shè)計(jì)內(nèi)容

根據(jù)壩區(qū)工程地質(zhì)、地形條件、河流來砂量及水文計(jì)算成果綜合分析，本工程大壩為C10混凝土毛石重力壩，主河床布置溢流壩段，溢流壩段不超過主河床寬度，原河床寬度為70 m，大壩溢流長(zhǎng)度布置為65 m，能滿足上游榮丁電站廠房50 a一遇的防洪問題。取水口、沖砂孔均布置在左岸，采用閘門控制流量，取水口進(jìn)口底板高程為465.5 m，孔口尺寸為3.9×2.5 m。沖砂底孔進(jìn)口底板高程為464.5 m，孔口尺寸為2.5×2.5 m。

2.1 混凝土的施工設(shè)計(jì)

該壩C10細(xì)石混凝土砌石重力壩，最大壩高23.63 m，壩頂高程473.63 m，壩頂長(zhǎng)130.85 m?；炷潦┕こ绦?yàn)?基礎(chǔ)開挖到建基面高程，通過驗(yàn)收合格并簽證后，即可進(jìn)行混凝土澆筑［2］。

首先進(jìn)行測(cè)量放樣。測(cè)量放樣采用全站儀、水準(zhǔn)儀，做整個(gè)工程的四等控制測(cè)量。再根據(jù)設(shè)計(jì)資料計(jì)算大壩相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的方位角、高程、坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)設(shè)。

然后進(jìn)行基礎(chǔ)處理及施工縫處理。在進(jìn)行混凝土澆筑之前，必須將建基面的松動(dòng)巖塊、巖石尖角及其他污物清理干凈，同時(shí)排干積水，使建基面符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求后，才能在其上澆筑混凝土?；炷潦┕たp處理，在混凝土澆筑8 h后或混凝土初凝后用鑿毛機(jī)鑿毛。

混凝土拌制?；炷涟柚圃?×0.75 m3的拌和機(jī)拌制，按照設(shè)計(jì)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況控制配合比通過嚴(yán)格的電子稱量系統(tǒng)稱量。混凝土在拌制過程中，嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和拌制時(shí)間，保證混凝土有良好的和易性。

2.2 重力壩模板設(shè)計(jì)

根據(jù)委俄水電站設(shè)計(jì)資料，模板采用普通定型組合鋼模板，利用內(nèi)拉外撐方式立模。外支撐件用120×120×3 500 mm 方木，內(nèi)撐件用100×100×2 000 mm預(yù)制混凝土構(gòu)件支撐。局部異型模板采用木模，廊道頂拱用特制弧形鋼模。選用的混凝土預(yù)制塊需要在預(yù)制場(chǎng)統(tǒng)一預(yù)制，再由人工裝車運(yùn)至大壩，在用人工砌筑，砌筑好厚兩天過后才能澆筑壩體混凝土。

在這個(gè)設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)資料，該壩體材料為細(xì)石混凝土砌石壩，大壩高度不高，大壩底部較薄，又是在低溫季節(jié)施工。因此將大壩不設(shè)置橫向施工縫，采用通倉(cāng)澆筑，澆筑層高為1 ～2.0 m，兩層間覆蓋時(shí)間間隔為6 ～7 d。

2.3 重力壩非溢流壩段與溢流壩段的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大壩壩體為C10混凝土砌毛石填心，大壩基礎(chǔ)采用C15混凝土墊層，厚0.5 m。大壩外殼采用C15混凝土預(yù)制塊，厚30 cm。防滲墻底部厚1.0 m，頂部厚0.3 m。大壩頂面為C15混凝土，厚10 cm。為安全起見，在大壩頂上下游設(shè)φ50 鍍鋅鋼管欄桿，欄桿高1.2 m。壩基采用帷幕灌漿防滲［3］。

大壩溢流面采用C20鋼筋混凝土澆筑，厚0.5 m。溢流導(dǎo)流邊墻采用C20鋼筋混凝土澆筑，邊墻厚度為2 m。消力戽采用C20鋼筋混凝土澆筑，最薄處?kù)娴缀穸葹? m，戽底高程為456 m，鼻坎高高程為458.93 m。為防止大壩溢洪消能時(shí)沖刷壩腳，在壩腳設(shè)置10 m 長(zhǎng)C10混凝土砌毛石護(hù)坦，護(hù)坦厚度為1 m。

2.4 取水口和沖沙底孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)

取水口和沖砂孔布置在大壩非溢流壩段左側(cè)。取水口底板高程為465.50 m，孔口尺寸為4.6 m×2.8 m，布設(shè)平板閘門一道，閘門井采用C20鋼筋混凝土澆筑。沖沙孔底板高程為464.50m，孔口尺寸為2.5 m×2.5 m，布設(shè)閘門2 道，閘門井采用C20鋼筋混凝土澆筑。

混凝土可以采取水平及垂直運(yùn)輸?；炷了竭\(yùn)輸用10 t自卸氣車運(yùn)輸;混凝土垂直運(yùn)輸在左、右510 m高程分別布置塔機(jī)，再由塔機(jī)吊運(yùn)入倉(cāng)。相關(guān)人員要在澆筑前，先檢測(cè)模板及建基面是否滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在合格的基礎(chǔ)面上鋪一層2 ～3 cm厚同等標(biāo)號(hào)的稠砂漿，鋪筑層厚500 mm，臺(tái)階長(zhǎng)度為2～3 m，用φ100 型高頻振搗器振搗密實(shí)。鋪筑層間歇時(shí)間應(yīng)≤2 h。混凝土平倉(cāng)用人工結(jié)合振搗棒平倉(cāng)。

混凝土保溫及養(yǎng)護(hù)也是混凝土重力壩設(shè)計(jì)中一項(xiàng)非常重要的工作，確保水電站能夠順利運(yùn)行?；炷猎跐仓?2 ～18 h進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28 d左右。在低溫(0 ～2 ℃)環(huán)境下，采用草墊、乙烯泡沫墊、麻袋布?jí)|等保溫材料覆蓋，同時(shí)停止混凝土澆筑，對(duì)剛澆筑的場(chǎng)面用潮濕的麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)。

2.5 下方生態(tài)流量的放水管設(shè)計(jì)

該工程除了發(fā)電沒有其它功能，下游無生活、生產(chǎn)用水要求，也沒有珍稀動(dòng)植物存在和保護(hù)風(fēng)景區(qū)以及景觀的存在，但從生態(tài)角度考慮，仍然考慮下放0.5 m3/s的水量。為便于管理，設(shè)計(jì)在大壩非溢流壩段左側(cè)布置放水管道進(jìn)行下放生態(tài)水。

放水管按簡(jiǎn)單管道自由出流進(jìn)行計(jì)算:

式中:Q 為管道設(shè)計(jì)流量，0.5m3/s;μc為管道流量系數(shù)。λ 為沿程水頭損失系數(shù);為重力加速度，9.8m/s2;C 為謝才系數(shù);R 為管道過水?dāng)嗝娴乃Π霃?.25D0;∑ζ 為管道計(jì)算段中各局部水頭損失系數(shù)之和，查閱《水力計(jì)算手冊(cè)表》，;出口閘閥1 個(gè)，，則∑ξj=0.6;A 為管道斷面面積，m2;Hb為作用水頭，3.5m;經(jīng)計(jì)算，放水管管徑為0.374 m，設(shè)計(jì)采用Φ402 鑄鐵管，管長(zhǎng)30 m，管壁壁厚為6.0 mm，理論重量為

式中:d 為管道內(nèi)徑，m;l 不管道計(jì)算段長(zhǎng)度，30m;58.6 kg/m。并在放水管出口設(shè)置閘門井一座，布置放水閘門一個(gè)。

2.6 壩體穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

由于大壩為低壩，故其穩(wěn)定采用抗剪斷公式計(jì)算，計(jì)算公式如下:

式中:K 為安全系數(shù);f′為抗剪斷摩擦系數(shù);∑W 為鉛直方向合力;U 為揚(yáng)壓力;C′為內(nèi)聚力;A 為單位寬度壩體底滑面;∑P 為水平方向合力。

計(jì)算成果見表1。

表1 穩(wěn)定計(jì)算成果表

由上表計(jì)算可知:基本組合情況最小安全系數(shù)＞［3.0］，特殊組合情況最小安全系數(shù)＞［2.5］，滿足規(guī)范要求，故大壩是穩(wěn)定安全的。

3 結(jié) 語

通過上文對(duì)委俄水電站混凝土重力壩的設(shè)計(jì)研究，可以得出該混凝土重力壩具有結(jié)果簡(jiǎn)單、靈活布置的特點(diǎn)，在水電站中很好的結(jié)合了工程地質(zhì)和地形以及周圍建筑物。該混凝土重力壩設(shè)計(jì)在穩(wěn)定性和養(yǎng)護(hù)上也能夠很好的滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，使水電站的樞紐布置更加完善，高效運(yùn)行。

［1］孫新莊，張華明，黃堅(jiān).功果橋水電站碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì)［J］.西北水電，2014(08):168-169.

［2］王小杰.車家壩河水利樞紐碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì)［J］.河南科技，2014(01):102-103.

［3］季昀，李同春，姚俊琪.基于性能的重力壩設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2013(02):148-149.