文章编号:0559-9342(2000)10-0015-03珊溪水库工程枢纽总布置陈振文(华东勘测设计研究院,浙江杭州310014)关键词:枢纽总布置;混凝土面板堆石坝;溢洪道;泄洪洞;引水发电建筑物;发电厂房;珊溪水库工程摘要:珊溪水库工程具有坝高、库大、河床覆盖层深、施工难度大等特点。
设计中考虑坝址区地形、地质、水文、施工等条件,枢纽布置合适,充分利用了建筑物开挖料,合理设置坝体分区填筑材料,加快了施工进度,缩短了工期,取得良好的经济效益。
中图分类号:TV511(255)文献标识码:B1工程概况珊溪水利枢纽工程由珊溪水库工程和赵山渡引水工程组成,工程以灌溉和城市供水为主,兼有发电和防洪等效益。
珊溪水库工程位于浙江省文成县境内的飞云江干流中游河段,属Ñ等工程。
其坝址位于文城县珊溪镇上游约1km处,距文成县城28km,距温州市117km。
枢纽由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、引水系统、厂房、升压开关站和牛坑溪排水系统等组成(见图1)。
2枢纽主要建筑物211混凝土面板堆石坝珊溪水库混凝土面板坝坝高132150m,坝顶宽1010m,上游坝坡1B114,下游坝坡设/之0字形宽1010m的上坝公路,上坝公路间局部坡度1B1125,下游平均坝坡1B1157。
坝体断面分成7个主要区,即垫层区、过渡层区、上游堆石区、下游堆石区、砂砾料区、面板上游粉土及石渣回填区、下游超径石回填区。
其中垫层区水平宽210m,过渡层区水平宽410 m。
上游堆石区及坝体高程57100m以下堆石区采用较新鲜的堆石料,下游堆石区可采用弱风化的堆石料。
砂砾料区布置在坝体中、下游干燥区,砂砾料周边设宽210m的过渡层。
坝体河床砂砾石覆盖层基础面铺设一道110m厚的反滤过渡层。
混凝土面板顶部厚013m,底部最大厚度0168 m,面板设置垂直缝,间距12m,两岸局部为6m。
面板中部设置单层双向钢筋,配筋率为0135%~014%。
不同高程趾板宽度分别为1010、810、610m,相应厚度为017、016、015m。
趾板按单层双向配筋,配筋率均为0135%。
面板和趾板混凝土标号均为C25,抗渗标号S12,抗冻标号D100。
面板与趾板间设周边缝,内设3道止水。
面板垂直缝设2道止水。
河床部位覆盖层较厚,最深达24m。
经计算分析比较,决定将趾板下游60m范围的坝基覆盖层全部挖除,其他部位基础面仅清除表面1~2m松散层,局部低凹处逐层碾压回填优质砂砾石,找平后对整个坝基面压实,回填坝基过渡料。
坝基两岸多为岩石出露,清除1~2m表层浮土后即为较完整基岩,可直接作为坝体基础。
坝基防渗沿趾板设置一排帷幕灌浆,帷幕灌浆采用现场磨细的525号普通硅酸盐水泥。
帷幕灌浆孔距210m,深度20~41m,帷幕底部深入相对不透水层1X[0103L/(min#m#m)2以下510m,帷幕灌浆质量以透水率X[0103L/(min#m#m)为合格。
在趾板范围内进行固结灌浆,灌浆深度6~10m。
212溢洪道溢洪道位于左坝头,利用岸坡开挖而成,溢洪道轴线与坝轴线相互垂直。
整个建筑物由进水渠、闸首、泄槽、挑流鼻坎及预挖冲坑等组成。
溢洪道总长约610m,其中溢流堰至挑流鼻坎长约200m。
进水渠底板高程12710m,长155m,宽72m,两收稿日期:2000-09-18作者简介:陈振文(1957)),男,福建人,教授级高级工程师,现任国家电力公司华东勘测设计研究院设计总工程师115水工与机电设计水力发电#2000年#第10期图1珊溪水库工程枢纽总平面布置侧设翼墙。
左翼墙为扭曲墙,右翼墙为直立墙。
溢洪道为5孔开敞式溢洪道,每孔净宽1210m,堰顶高程为13210m,堰面曲线为WES型,曲线方程为y= 010575x1181。
闸墩厚度为310m,溢洪道总宽7210 m,两侧分别设齿墙与山坡和坝体连接。
溢洪道顶部布置交通桥、工作桥和启闭机房等。
溢洪道陡槽分为两级,第一级陡坡1B210,第二级陡坡1B213,底板厚60c m,下设锚筋。
分别于桩号0+75182和0+13010处设两道掺气槽,差动坎部位坎侧补气。
陡槽段左边墙为贴坡式,右边墙视地形条件分别采用衡重式和重力式。
陡槽段边墙顶高程按校核工况在波动和掺气后的计算水面线上加115m超高确定。
溢流堰上游部分设一道帷幕灌浆,与坝体帷幕相接并向左岸山体延伸。
堰基及挑流鼻坎基础分别进行固结灌浆。
泄槽底板基础内布置间距15m的横向排水管,横向排水管与3条纵向排水管相连,纵向排水管通过挑流鼻坎将渗水排向下游。
泄槽左贴坡墙内布置竖向排水管,与底板基础内横向排水管相连。
消能采用差动式挑坎,鼻坎高程84172m,挑角为35b和12b,反弧段坎底高程8010m,坎底前部反弧半径4510m,夹角为2315b,坎底后部反弧半径78116 m,夹角12b。
溢洪道设置5扇弧形工作闸门和上游1扇活动平板检修闸门。
213泄洪洞泄洪洞有两个主要功能,其一是与溢洪道共同宣泄超过200年一遇以上洪水;其二是水库检修时用于放空水库。
另外,在施工期和1号导流洞共同导流渡汛,在初期发电期间尚需利用该洞控制水库16水力发电#2000年#第10期水位。
泄洪洞建筑物位于大坝左岸,洞线呈直线布置,水平长度51017m,由进水渠、有压洞段、事故检修闸门井、工作闸门操作室、无压洞段、出口消能工以及通风洞、交通洞等部分组成。
进水口底板高程60 m,事故检修闸门及工作闸门布置在隧洞中段,二者相距40m(中心线)。
泄洪洞建筑物进水明渠长约100m,底板高程60m,平面呈扩散形,宽37~12m,右侧(靠河床)扩散角15b,左侧为0b。
有压洞段为进口至工作闸门,水平长170m。
进口段长10m,断面10m@13m~10m@10m(宽@高),为使水流平顺,避免出现负压产生空蚀,进口段顶板为1/4椭圆曲线(曲线方程为x2102+y232=1)。
根据运用要求,进口底板高程为60m,洞底坡i=0。
事故检修门前的洞身断面为圆形,内径10m,事故检修门井后洞身断面为7m@813m(宽@高)的矩形。
工作闸门至出口为无压洞段,水平长130m,洞底坡i=010622,出口高程5110m,洞身断面为城门洞形,宽714m,高12125m,洞顶余幅1616%~ 2214%。
无压洞段的流速较高,建筑物在高速水流的作用下极易产生磨蚀及空蚀破坏,因此设置了掺气槽,向水流底部掺气,以降低侧边流速。
掺气槽设在工作闸门室中心线下游7m处,为挑跌坎结合形式,两侧通气槽从水面以上通至槽底,通气槽断面为018m@115m。
无压洞出口下接一段宽714m的矩形槽,长50138m,为扩散水流,减小单宽流量,再接一段扩散式渠槽,扩散角2@215b,长18144m,渠槽底坡i= 01031,渠槽末端接扩散挑流式消能工,扩散角同渠槽,长33188m,起挑角35b,反弧半径52173m,中心角361776b。
挑流鼻坎为连续式,宽121856m;鼻坎中部开2m深的槽,用以降低低水位、小流量时水跃的涌水高度,以减少水流漫溢及鼻坎的贴鼻冲刷。
渠槽首端设掺气槽一道,其形式及作用同无压洞。
反弧段底板两侧设排水管(DN300)通至鼻坎下游,用于排放积水。
事故检修闸门段,水平长20173m。
闸门孔口尺寸为7m@813m(宽@高),孔口前洞顶板有1B4的压坡,以缩小闸门尺寸,增大闸门前段的正压。
紧临闸门后设有通气孔,通至水库最高水位以上,通气孔内径116m。
检修闸门井开挖断面为圆形,衬后内径10m。
闸门检修及启闭设备布置在高程14215m 闸门井上方。
工作闸门室段,水平长241266m,设置工作弧形闸门。
闸门前洞顶板有1B512压坡将洞收缩成7 m@7m闸门孔口。
工作门启闭设备布置在高程8317m操作室内。
操作室有通向上坝公路的交通洞。
高程76m操作室右侧设有通风洞,用以补充高速水流拖曳及无压洞掺气带走的空气。
214引水发电建筑物根据枢纽总体布置要求,并综合考虑了地形、地质、施工、运行及水力条件等因素,引水发电建筑物布置于右坝头山体内,采用一洞两机,即2条主洞,4条支洞,厂房安装机4台单机容量为50MW的机组。
两主洞平行,中心距30m,主要建筑物有进水明渠、进水口、引水隧洞、钢筋混凝土岔管、高压钢支管等。
进水口为竖井式深水进水口,拦污栅设在进口前与竖井分开,进水口段包括进口平洞段、事故闸门竖井段。
1、2号洞进口底板高程分别为10010、8610 m,1、2号洞平洞段分别长74163、81163m。
为减小拦污栅尺寸,进口中间用2m厚中墩分为2孔,每孔净宽5m,各设拦污栅1扇,事故闸门1扇,闸门孔口尺寸为6m@7m(宽@高),紧邻闸门后布置有通气孔,通至水库最高水位以上155m高程,通气孔内径115m。
闸门检修平台布置在水库正常蓄水位以上14410m高程。
1、2号隧洞分别长1951131、1621036m,均由上平段(渐变段、平面弯段、直平段)、上弯段、斜井、下弯段及下平洞段组成。
洞身为圆形,内径710m。
每条引水隧洞一分为二,设置分岔角为45b的卜形岔管。
岔管为钢筋混凝土结构,岔管主管内径710m,支管内径410m,以锥管形式过渡,使其水流平顺,减少水头损失。
距岔管中心线211213m为压力钢管的起点,压力钢管共4条,中心距15m,管长80m(从钢衬起点~蝶阀中心线),内径410m,在蝶阀前渐缩至内径315m与蝶阀相接,管外回填60cm厚C20素混凝土。
215发电厂房发电厂房位于大坝下游右岸牛坑溪出口左侧,安装4台单机功率为50MW的水轮发电机组。
发电厂房由主厂房、下游副厂房、端副厂房(中控楼)组成。
主厂房由机组段和安装场组成,(下转第24页)17陈振文:珊溪水库工程枢纽总布置MPa,最小主压应力-0143MPa。
虽然局部有集中应力,但不大,C25混凝土可以满足结构要求,按构造配筋即可。
消能工底板全长设锚筋。
31314事故检修闸门段本段水平长20173m,闸门孔口尺寸为7m@813 m(宽@高),孔口前洞顶板有1B4的压坡,以缩小闸门尺寸,增大闸门前段的正压。
紧临闸门后设有通气孔,通至水库最高水位以上,通气孔内径116m。
设置通气孔的目的在于当隧洞或工作门需检修及发生事故时,在关闭事故检修门时需通气孔补充空气;检修完毕,工作门关闭两门间冲水平压时,用于排气。
检修闸门井开挖断面为圆形,衬后内径10m。
闸门检修及启闭设备布置在高程14215m闸门井上方。
高程6813m以上井身采用普通混凝土C25。
高程6813m以下,由于门槽处边界轮廓突变,易引起水流脱离边界的流动,同时脱离处形成漩涡,在离心力的作用下,漩涡中形成较大的负压,易使建筑物空蚀破坏,所以采用抗空蚀性能强的钢板衬砌,衬砌范围为高程6813m以下泄0+1191635~0+1401365闸门前后的洞身段及门槽。