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        潼南老鴉山水庫(kù)瀝青砼心墻石渣壩設(shè)計(jì)

        2018-12-31 00:00:00胡萍
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年8期

        【摘要】老鴉山水庫(kù)根據(jù)壩址的地形地質(zhì)條件、天然建筑材料、經(jīng)濟(jì)等多方面確定的壩型,主要對(duì)壩體各基礎(chǔ)、心墻以及壩體等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和介紹。

        【關(guān)鍵詞】水庫(kù);瀝青砼心墻石渣壩;設(shè)計(jì)

        1、工程概況

        老鴉山水庫(kù)位于潼南五桂鎮(zhèn)方坡村老鴉溝,壩址以上集雨面積3.6km2,距五桂鎮(zhèn)政府駐地4.0km,距潼南縣城50.0km。壩址所處地貌為造剝蝕—侵蝕深丘地貌,河谷形態(tài)呈“U”型,谷底高程294.40m,寬約65.0m,出露地層為第四系(Q4)覆蓋層和侏羅系上統(tǒng)遂寧組(J3sn)紫紅色、紫褐色砂質(zhì)泥巖、泥巖與灰紫色泥質(zhì)粉砂巖,巖層產(chǎn)狀為265°~286°∠2°~4°,單斜構(gòu)造。水庫(kù)不存在庫(kù)水向庫(kù)盆外滲漏問(wèn)題,庫(kù)岸穩(wěn)定,工程地質(zhì)條件較好,具備成庫(kù)條件。

        2、壩體設(shè)計(jì)

        老鴉山水庫(kù)壩基巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖,屬極軟巖,強(qiáng)度低,易軟化,工程區(qū)附近粘土料缺乏,石料相對(duì)充足,壩型經(jīng)過(guò)(重力壩、土石壩)綜合比較,選擇了碾壓石渣心墻壩作為推薦壩型。

        2.1工程主體布置

        老鴉山水庫(kù)大壩為碾壓式瀝青砼心墻石渣壩,壩軸線方向?yàn)槲鞅?東南方向,壩軸線坐標(biāo)為左壩肩G1點(diǎn):X=3298885.718m,Y= 570033.221m(北京54坐標(biāo)系,下同);右壩肩G2點(diǎn):X=3298813.488m,Y= 570135.240m。

        該壩正常水位為312.5m,設(shè)計(jì)洪水位314.32m,校核洪水位315.06m,死水位305.50m,防浪墻墻頂高程317.00m,壩頂高程315.80m,最低建基面高程287.60m,最大壩高28.20m,壩頂寬度5.0m,最大壩底寬度126.06m,壩頂長(zhǎng)度125.0m。

        壩體上游壩坡坡比1:2.25、1:2.5,下游坡比1:2、1:2.25、1:1.5,上游設(shè)一級(jí)馬道(302.50m);下游設(shè)二級(jí)馬道(307.50m、297.50m),馬道寬2m。

        瀝青砼心墻石渣壩共分6個(gè)區(qū),I區(qū)為上游壩殼,Ⅱ區(qū)為下游壩殼,Ⅲ區(qū)為上游過(guò)渡層,Ⅳ區(qū)為下游過(guò)渡層,Ⅴ區(qū)為下游堆石排水區(qū),Ⅵ為上下游蓋重區(qū)。上游采用C20預(yù)制砼塊護(hù)坡,下游采用C20砼框格內(nèi)植草皮護(hù)坡,心墻上、下游側(cè)過(guò)渡層水平寬度均為2m。

        瀝青砼心墻厚度根據(jù)《土石壩瀝青砼面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL501-2010)確定為0.5m,在心墻與砼接觸段局部加大,擴(kuò)大段高2.5m,局部擴(kuò)大段按坡度1:0.2控制,心墻與砼基座接觸處設(shè)置成弧形,以增加瀝青砼心墻與砼基礎(chǔ)的接觸面積,弧形的矢高為0.2m。瀝青砼心墻與基礎(chǔ)連接處設(shè)置砼基槽,基槽最大垂直深度2m,基槽兩側(cè)邊坡開(kāi)挖坡度為1:0.5,砼為C20,防滲標(biāo)號(hào)為W8。

        2.2壩體基礎(chǔ)處理

        2.2.1覆蓋層處理

        壩址出露地層為第四系(Q4)覆蓋層,紫紅色粉質(zhì)粘土,厚0.5~5.8m,如采取壩基覆蓋層作為壩基層,需要對(duì)覆蓋層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證和工程處理,其工程投資較大,且增加了安全隱患(壩基處理不當(dāng),存在壩基滲漏),因次,該水庫(kù)采取覆蓋層全部清除方案(規(guī)模較小,清除工程量不大,為減小工程隱患)。

        2.2.2壩基防滲處理

        基礎(chǔ)垂直防滲采用帷幕灌漿,沿心墻砼基座布置,在進(jìn)行帷幕灌漿之前先進(jìn)行固結(jié)灌漿,固結(jié)灌漿為雙排,排距2.0m,孔距為2.0m,深入基巖5~8m。

        帷幕灌漿為單排,孔距2m,位于兩排固結(jié)灌漿孔中間,孔深要求深入基巖相對(duì)隔水層(q≤10Lu)以下5.0m。左、右岸將壩基防滲帷幕延伸至正常蓄水位與地下水位線相交處,形成岸幕。

        2.3壩體設(shè)計(jì)

        2.3.1心墻砼基座

        瀝青砼心墻底部設(shè)置砼基座與基巖連接,為保證砼基座與基巖的整體性,同時(shí)也確保心墻與砼基座連接的可靠性,要求砼基座安全嵌入強(qiáng)風(fēng)化基巖以下2m,待澆筑砼底板后對(duì)基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿和錨固處理?;讓?.0m,高2m,兩側(cè)坡比1:0.5,心墻與基座采用弧形連接,半徑為1.5m。

        2.3.2瀝青砼心墻參數(shù)

        規(guī)范規(guī)定:“心墻的最大厚度一般取壩高的1/70~1/110”。參考國(guó)內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn),老鴉山水庫(kù)大壩壩高28.20m,心墻最大底部厚度為0.4m,考慮機(jī)械施工的需要的尺寸定為0.5m,因此采用0.5m等厚心墻。為提高心墻底部和砼基座接觸面積,在底部2.5m范圍內(nèi)對(duì)心墻厚度按1:0.3的坡度進(jìn)行擴(kuò)大,到接觸面心墻厚度擴(kuò)大為1.5m,然后以0.2m深弧形與C20砼基座連接,在心墻和C20砼基座之間涂抹瀝青瑪蹄脂膠結(jié)層并設(shè)止水銅片。為了防止心墻沉陷與防浪墻脫離,壩頂以下墻體與瀝青砼防滲心墻連接處心墻尺寸擴(kuò)大至0.9m,擴(kuò)大段高1.0m,采用一道止水銅片。

        本工程瀝青砼主要技術(shù)性能指標(biāo)為:設(shè)計(jì)容重≥2.38g/cm3;孔隙率<3%,滲透系數(shù)<1×10-8cm/s,內(nèi)摩擦角≥270;凝聚力≥0.4MPa;水穩(wěn)定系數(shù)不小于0.85,瀝青砼骨料最大粒徑19mm。力學(xué)性能滿足應(yīng)力變形要求。

        2.3.3筑壩堆石料要求

        結(jié)合水庫(kù)周邊料場(chǎng)情況,對(duì)筑壩堆石料作如下合計(jì)要求:

        1)上游壩殼料(碾壓石渣)采用從料場(chǎng)開(kāi)采的砂巖料,下游壩殼料采用砂巖和開(kāi)挖泥巖(主要用于下游壩面,作為種植土)料。主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為:級(jí)配良好,粒徑小于5mm的顆粒含量為5%~15%,最大粒徑不大于6O0mm或填筑厚度的2/3,0.075mm以下的顆粒含量不小于3%,填筑時(shí)不得發(fā)生粗料集中架空現(xiàn)象;透水性良好,滲透系數(shù)不小于1.6×10-1cm/s; 設(shè)計(jì)孔隙率20%~25%,設(shè)計(jì)干密度為2.0g/cm3。

        2)過(guò)渡層堆石料要求

        過(guò)渡層材料的最大粒徑與瀝青砼粗骨料的最大粒徑之比不能大于8,以使瀝青砼在受水平荷載后,瀝青砼不會(huì)壓入過(guò)渡層孔隙之中。根據(jù)碾壓試驗(yàn)(受碾重限制),可對(duì)過(guò)渡料的級(jí)配作進(jìn)一步調(diào)整。

        過(guò)渡料主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為:粒徑在80mm以下的連續(xù)級(jí)配,級(jí)配良好,最大粒徑不宜大于80mm;小于5mm的顆粒含量為25%~35%,0.075mm以下的顆粒含量不大于5%;透水性良好,滲透系數(shù)不小于3.0×10-2cm/s;設(shè)計(jì)干密度為2.1g/cm3;孔隙率不大于17.9%。

        3)排水體設(shè)計(jì)

        排水設(shè)施采用組合式排水(褥墊式排水+棱體排水體)。棱體排水體頂高程297.50m,寬度為2m,內(nèi)坡1:1,外坡1:1.5;褥墊式排水用硬質(zhì)灰?guī)r塊石料平鋪在壩基上,在周圍設(shè)置厚0.5m碎石反濾層,排水區(qū)上游側(cè)延伸至心墻下游過(guò)渡層,頂部高程293.10m。,排水體材料、反濾層料采取外購(gòu),參數(shù)滿足規(guī)范要求。

        3、設(shè)計(jì)總結(jié)

        近年來(lái),瀝青砼心墻石渣壩建設(shè)較多,壩體施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)在于心墻(防滲能力強(qiáng)、良好的塑性和柔性),心墻質(zhì)量是壩體成功與否的關(guān)鍵,隨著已建工程的逐步交付,施工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,壩體質(zhì)量得到進(jìn)一步提高,作為一種實(shí)用性較強(qiáng)的壩型,老鴉山水庫(kù)瀝青砼心墻石渣壩的工程設(shè)計(jì)對(duì)其它壩型有一定的借鑒意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1]新疆下坂地瀝青混凝土心墻壩壩體設(shè)計(jì)研究[期刊論文]-水利規(guī)劃與設(shè)計(jì) 2009(5)

        [2]胡春林;黃廖山;李友華;土石壩瀝青混凝土心墻的變形特性研究[期刊論文]-武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2001(09)。

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