光照碾压混凝土重力坝设计

1、光照水电站碾压混）疑土重力坝设计摘要：光照水电站是贵州省政府批准开工建设的第二批“西电东送”工程之一，其拦河大坝可研阶段为常态混 凝土重力坝，可研审查后转为碾压混凝土重力坝，最大坝高195.5m。其结构和构造设计、混凝土筑坝材料选择甚 为重要，本文就目前转型设计的一些初步成果作简要介绍。关键词：光照水电站；碾压混凝土重力坝；布置；结构设计1工程概况光照水电站位于贵州省关岭县和晴隆县交界的北盘江中游，是北盘江干流的龙头梯级电站，地处“六 盘水、安顺、黔西南”火电基地中心，距省会贵阳直线距离162km，距安顺市直线距离75km，距施工供电 电源起点晴隆县直线距离14km，滇黔铁路和320国道公路从

2、附近通过，交通较为便利。工程以发电为主， 其次航运，兼顾灌溉、供水及其他等任务。工程枢纽由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪表孔、放空底孔、右岸引水系统及地面厂房等组成，枢纽布 置见图1。电站装机容量1040 MW （4X260 MW），保证出力180.2MW，多年平均发电量27.54亿kWh。 水库正常蓄水位745m，死水位691m，总库容32.45亿m3，死库容10.98亿m3，为不完全多年调节水库。图1枢纽布置图光照工程等级为I等大（1）型工程，挡水坝、泄水建筑物、引水发电系统等永久建筑物为1级建筑物。 大坝及泄水建筑物按1000年一遇（P=0.1% ）洪水设计，按5000年一遇（P=0.02%

3、）洪水校核；引水发电系 统按200年一遇（P=0.5%）洪水设计，按1000年一遇（P=0.1%）洪水校核；下游消能防冲按100 （P=1%） 年一遇洪水设计。坝址河谷为基本对称V型谷，岸坡地形比较完整，自然边坡角40。50。坝址区主要分布砂页岩、灰 岩、泥灰岩，岩层走向与河谷近于垂直，岩层倾向下游，倾角50。60。，两岸岩石裸露。坝址区地质结构较 简单，断裂构造不甚发育，地震基本烈度为W度。水库不存在邻谷渗漏问题，库岸较稳定。2碾压混凝土重力坝布置光照碾压混凝土重力坝座落在永宁镇组T1yn 1灰岩地层上，岩石坚硬完整。大坝由左右岸挡水坝段、电 梯井坝段、表孔坝段及底孔坝段组成。大坝坝顶高程7

4、50.50m，最大坝高195.5m，最大坝底宽160m， 坝顶全长410m，其中左、右岸挡水坝段分别163m和 156m，泄水建筑物坝段长91m，共分20个坝段，大坝 下游立视见图2。挡水坝上游面615m高程以下为1： 0.25的 坝坡、下游面坝坡1:0.75，坝顶宽12m。泄水建筑物布置在河床坝段，由3个表孔 和2个底孔组成。表孔布置在9#12#坝段，每 孔净宽16m。堰顶高程725m，每孔设有16x20m （宽x高）的弧形工作闸门，最大泄量为 9857m3/s。每孔弧形闸门前均设置一道检修门 槽，三孔共用一扇平板检修门，由坝顶移动式 门机启闭。溢流坝中墩厚4.5m，边墩厚4m。 溢流堰面按

5、 WES剖面设计，直线段坡比为 1:0.75,下游出口采用大差动挑流消能和收缩 两边孔外边墙的体型布置形式，反弧半径均为 45m，中间孔挑角为30。，两边孔挑角为22。 各孔间用导水墙分隔。溢流坝布置见图3。图3溢流坝段剖面两个底孔分别紧靠溢流坝两侧布置在9#和12#坝 段。进口底板高程640m，进口孔口尺寸为4mx6.5m（宽X高），最大泄流量1597m3/s；底孔进口段设有检修门 槽和事故门槽，两孔共用一扇平板检修门和一扇平板 事故门；在出口处设置充压式弧形工作闸门；出口孔 口尺寸为4mx6m （宽x高）。底孔出口采用转折导墙和 斜鼻坎的挑流消能形式，斜鼻坎反弧半径为45m，最 大挑角27

6、。底孔坝布置见图4I坝体混凝土总量约280X104m3，其中碾压混凝土 241 X 104m3，占坝体总方量的86%，常态混凝土 39 X 104m3，占坝体总方量的14%。3坝体结构设计rILvl：!r Fh（1）坝体防渗结构图4底孔坝段剖面光照大坝坝高大于40m的坝体上游侧采用富胶凝 二级配碾压混凝土防渗型式，上游面防渗层厚度自上而下从3.5m13.3m （其中，非溢流坝段710高程以上 至坝顶750.5高程直接为三级配碾压混凝土防渗）；上游坝面615高程以上采用0.8m、615高程以下采用1m厚的变态混凝土，下游坝面0.5m厚的变态混凝土。碾压层面施工缝作冲毛处理并铺设1.52cm的水泥

7、砂浆。坝体材料分区大坝612高程以下基础垫层河床部位为23m厚的常态混凝土，岸坡612高程以上两岸为1m厚的变态混 凝土。大坝二级配防渗碾压混凝土根据不同的防渗要求分为两种强度等级，分别为上游面558至658高程二 级配防渗碾压混凝土厚7.513.3m、7.5m、下游面校核水位以下二级配防渗碾压混凝土厚4m、其强度等级 C90_25、抗渗等级W12，上游面658至710高程二级配防渗碾压混凝土厚5.5m和3.5m,强度等级C9驼0、抗渗等 级W10。坝体大体积三级配碾压混凝土根据不同的强度要求分为三种强度等级，分为58至600高程的R区、 强度等级C90-25、抗渗等级W8； 600至680高

8、程的Rn区、强度等级C9驼0、抗渗等级W6； 680至750高程的R田区、 强度等级c90-15、抗渗等W6。大坝上下游面、电梯井周边、碾压混凝土分区内的廊道及孔口周边、及其他 不便碾压施工的部位为c90-1525变态混凝土。溢流堰头采用c2契0常态混凝土，闸墩为c28-30常态混凝土。底 孔进、出口及导墙表面、溢流面及导墙表面抗冲耐磨表面为 c28-45常态混凝土。溢流坝和非溢流坝材料分区分别见图3图5。坝体分缝及止水两岸坝基较陡，考虑岸坡挡水坝段的侧向稳定，部分坝 体横缝拟采用切缝机切缝，切缝面积可为缝面面积的2/3。坝 体共分20个坝段，最大坝段宽度为25m，最小坝段宽度为17m， 大部

9、分坝段宽度为20m。坝体横缝上游侧658m高程以下设三 道1.8mm厚的铜片止水，658m高程以上设两道1.6mm厚的铜 片止水，下游侧610m高程以下设两道1.2mm厚的铜片止水； 溢流坝段横缝下游侧设两道1.2mm厚的铜片止水。止水及横 缝周边采用变态混凝土，缝间用沥青杉板分隔。图5非溢流坝段剖面坝体排水孔采用预埋水平盲沟管和铅直盲沟坝体排水坝体排水是为了拦截渗透水、减少坝体渗透压力的措施。管的方式形成，排水孔布置在上游二级配防渗碾压混凝土的下游侧，水平管孔御150，铅直管孔径(p 200， 702m高程以上布置p 200间距为5m的铅直管，702m高程至658m高程布置p 200间距为5

10、m的铅直管和p 150 间距为3m的水平管，658m高程至558m高程布置p 200间距为5m的铅直管和p 150间距为2m的水平管。水平 管和铅直管之间进行连接形成第”字形排水管网，各层坝体排水管渗水在不同高程位置均排至相应高程的 坝体廊道内。坝内廊道布置为了充分发挥大仓面碾压和快速施工的优势，坝内廊道布置以尽可能简化和减少施工干扰为原则，结 合两岸灌浆廊道坝体共布设五层廊道:底层558612m高程沿建基面为基础灌浆及排水廊道，第二层为579m 高程廊道为交通廊道，第三至第五层廊道为612m高程、658m高程、702m高程的灌浆、交通及观测廊道，竖 向交通及通风为电梯井，612 m高程以上的

11、各层廊道与电梯井及大坝下游侧的坝后交通桥连通。4碾压混凝土筑坝材料混凝土原材料根据目前的比较，初选的贵州水泥厂、贵州水城水泥有限责任公司、贵州六枝畅达水泥 有限责任公司生产的P.O 42.5普通硅酸盐水泥，正在作比较试验研究，大坝混凝土拟选择具有一定微膨胀性 的水泥；粉煤灰以安顺火电厂生产的II级粉煤灰为主，盘县火电厂生产的I级粉煤灰、纳雍火电厂生产的 n级粉煤灰作为灰源点进行比较试验。大坝混凝土设计指标根据该坝体应力条件和使用要求，坝体混凝土主要设计指标见表1。碾压混凝土配合比光照电站表i混凝土主要设计指标表混凝土种类编号强度等级级配抗渗等级抗冻等级90d极限拉伸匆0 - 4容重kN/m3强度保证率坝内大体积碾压混 凝土R IC三W.FN0.75N2480%RII90-25_C_三8W100N0.70N2480%RIII90-20CQn.三bW100F-nN0.65N2480%防渗层碾压混凝土RIV90-15二bW50F-nN0.80N2485%RV90-25二12W“i150_F_N0.80N2485%坝基垫层常态混凝土CI90-202三10100F H00N0.85N2480%大坝碾压混凝土配合比正在进行试验研究。5结语随