鱼剑口水电站碾压混凝土坝设计

1、鱼剑口水电站碾压混凝土坝设计【摘要】重庆鱼剑口水电站碾压混凝土坝，枢纽布置简单合理。在设计上充分利用了 碾压混凝土最新的设计理念和施工工艺，合理布置坝段分缝及内部廊道。合理进行混 凝土标号分区，极大地提高了施工进度。为碾压混凝土坝的建设提供了有益的经验。【关键词】重庆鱼剑口水电站 碾压混凝土设计工程概况鱼剑口水电站是龙河干流梯级规划中心最末一级电站，位于龙河下游河段，主要 任务是发电，采用混合开发方式。坝址位于重庆涪陵廖家坝上游819m的韩家沱，与上 一梯级石板水电站尾水相衔接，坝址上距石板水水电站坝址和厂址分别为18.9km、 9.16km，下距丰都县城31km。枢纽控制流域面积2149km

2、2，坝址处多年平均流量 43.6m3/s，多年平均年径流量13.75亿m3。水库正常蓄水位252m，总库容880万m3,调节库容176m3。电站装机容量60MW。电站工程由首部拦河坝枢纽、引水系统和地面厂房组成。首部拦河坝为重力式碾 压混凝土坝。引水系统布置在右岸，由进水口、引水隧洞、调压井及压力管道组成， 电站厂房位于右岸安宁河口上游阶地，主要建筑物有主、副厂房及尾水渠等。本工程为三等工程，其主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5 级。设计洪水标准为50年一遇，相应的洪水流量为5790m3/s;校核洪水标准为500年 一遇，相应的洪水流量为7950m3/s；消能防冲洪水设计标准为

3、30年一遇，相应的洪水 流量为5180m3/s。工程于2001年8月开工，2004年全面竣工.拦河坝枢纽布置2.1拦河坝枢纽总体布置方案拦河坝枢纽为重力式碾压混凝土闸坝，坝址处于不对称的 U型河谷，河床宽约 90m。左岸高程266.00m以下为陡坡，坡度约为60，以上为缓坡；右岸为缓坡，坡 度约为3540。河床覆盖层厚度约为1521m。拦河坝为直线布置的碾压混凝土重力坝，坝顶长156m，坝顶高程256m，最大坝 高50m，考虑到碾压坝的特点，设三条纵缝，自左至右全坝分为四个坝段，依次为左 岸非溢流坝段、溢流坝段、右岸非溢流坝段。坝顶总长156m，坝顶高程256.0m，最大 坝高50m。河床中部

4、溢流坝段布置5孔X 11m宽的开敞式溢流孔溢流坝段共分两个坝段。.左 右岸为重力式挡水坝段。溢流坝段下游布置消能防冲的的戽式消力池及海漫。2.2坝体断面设计枢纽大坝为3级建筑物，坝型为混凝土实体重力坝。坝体断面主要由坝体稳定、 应力条件、水工结构布置、坝顶交通等要求确定，泄水坝段的断面还要满足堰顶设置 高程和泄流水力学条件的要求。主要设计原则：坝体断面基本三角形的选定以建基面抗滑稳定及应力满足规范要求为准则。坝体断面设计时不考虑坝段间的整体作用，以单个坝段单元进行稳定、应力计算。 大坝抗滑稳定安全系数采用剪摩公式计算。坝体断面设计：坝体断面设计除满足稳定要求外，还应满足结构布置要求，并使外观整

5、齐简单， 方便施工。并节省工程量。最后确定坝体断面形式如下：溢流坝段基本三角形顶点高程252.70m，下游坝坡为1： 0.85,并与堰面曲线平顺 相切。堰顶高程237.00m。上游坝坡为直立面。两岸非溢流坝段基本三角形顶点高程256.00m，下游坝坡为1： 0.70。2.3溢流坝段结构布置布置五个表面溢流孔。坝顶高程256m。根据水库正常蓄水位以及上游石板水电站 厂房的防洪要求，且考虑坝上游引水系统进水口（底板高程为237.80m）的拉沙需要， 确定堰顶高程237m。孔口净尺寸为11x16m （宽X高）。中墩厚3.5m，边墩厚3m。 溢流段总长75m，分为两个坝段，设中缝。溢流坝段建基面高程为

6、206m，最大坝高50m，溢流坝堰顶设平板检修闸门和弧型工作闸门。检修闸门由坝顶门机启闭，弧型工 作闸门由液压启闭机启闭，液压启闭机油泵房设在闸墩上。溢流坝基础采用1.5m厚常态混凝土，上游面3m采用富胶凝材料碾压混凝土，堰 面及闸墩采用抗冲常态混凝土。其余部位全部采用一般碾压混凝土。2.3非溢流坝段结构布置在溢流坝两侧，分别设一个非溢流挡水坝段，坝顶宽度根据坝体稳定及施工要求， 并考虑枢纽本身的交通要求，设为8m。另在左岸设检修门库，相应坝顶宽度增大为10m。坝体上游面铅直，下游面坡比为：1： 0.7。非溢流坝基础采用常态混凝土垫层，上游面、坝顶及下游面常规尾水位以下采用 富胶凝材料碾压混凝

7、土，其余部位全部采用一般碾压混凝土。非溢流坝段于两侧与边坡接触部位，进行接触灌浆处理，并适当布置锚杆，以充 分保证边坡坝段稳定安全。2.4消能设计及下游河床保护消能防冲按30年一遇洪水设计标准设计。本工程上下游水位差较小，下游水深大， 经多种方案比较，采用的消能防冲设计为：宽尾墩+戽式消力池。消力池长40m，尾坎 高4m，内坡比为1： 2.5,底板高程为209m。为满足抗浮抗滑稳定要求，并考虑将消 力池座落在基岩上，底板建基面高程为206m，局部为204m，底板厚度为35m。消力 池净宽69m，两侧设贴坡式导墙。导墙上设平压孔，导墙与边坡接触处，设锚杆加固， 以满足其稳定要求。从水工模型实验可

8、看出，宽尾墩的消能效果非常明显，对下游的 冲刷较轻。但为保证消力池的安全，及消力池下游两侧边坡的稳定，在消力池下游设 20m长的钢筋混凝土海漫，并对海漫两侧边坡进行喷混凝土保护。2.5坝顶布置坝顶高程为256.00m，上游设有1.2m高的防浪墙，下游设有栏杆。坝顶宽10m， 在右岸非溢流坝段设有楼梯井，左岸非溢流坝段设有检修门库一个。坝顶检修闸门启闭门机轨道右起溢流坝右边墩，左至检修门库左侧。溢流坝段设 门机轨道梁和交通便桥预制梁。液压启闭机油泵房及坝基排水泵房设在闸墩下游部位。大坝右侧接丰石公路。拦河坝枢纽布置特点及优化3.1取消部分永久横逢,方便碾压混凝土施工从碾压混凝土坝的施工考虑，为方

9、便施工，充分体现碾压坝的优点，并增加边坡 坝段的稳定性，在技施阶段进行了优化设计。将溢流坝段与非溢流坝段之间的永久横 逢取消，改为施工临时缝。拦河坝枢纽由原来的四个坝段改为左右两个坝段。坝段长 度分别为77.5米和78.5米。基础垫层采用常态混凝土，分缝按常规混凝土设计，分缝上部碾压混凝土内，设多层并缝钢筋网。3.2结合碾压混凝土施工方法，优化设计溢流坝段体形溢流坝堰面原点上游面采用椭圆曲线，原点下游面曲线为Y=0.05X1.85,堰面曲 线后接曲率为1： 0.85的直线段。不设反弧段。为方便碾压混凝土施工，加快施工进度，参照其他工程的有益经验，堰面采用台 阶式堰面，亦进一步增大了消能效果。3

10、.3简化廊道及楼梯井布置，方便碾压混凝土施工为便于碾压混凝土施工，坝内仅在基础处纵向设1条灌浆排水廊道和1条基础排 水廊道，另设2条横向交通廊道。灌浆排水廊道平行坝轴线布置，供帷幕灌浆施工、坝体排水、坝基排水等使用。 断面为城门洞型，宽2.5m，高3.5m。上游壁距上游坝面3.0m。廊道底高程在河床坝 段为209.0m，距基岩面3.0m，左右两端均已1： 1坡分别上升到225.0m和220.0m。 左侧为盲肠段经通气孔与外界相连，通气孔为矩形，宽1.5m，高1.5m。右侧经楼梯井 至坝顶。楼梯井内设有吊物孔和上坝阶梯通向坝顶。基础排水廊道平行坝轴线布置，供坝基排水使用。断面为城门洞型，宽2.0

11、m，高 2.5m。上游壁距上游坝面17.0m。廊道底高程在河床坝段为206.0m，左两端以1： 1.83 坡上升到213.4m，右端以1： 1.2坡上升到215.2m。3.4合理布置建筑物混凝土标号分区坝体混凝土的强度标号主要根据坝体应力及抗裂要求确定，同时考虑到抗冻、抗 渗及抗冲耐磨等耐久性要求。碾压混凝土本身除满足稳定和强度要求外，同样需具有 耐久性、抗渗性等。碾压混凝土坝坝体标号分区还应充分考虑施工的方便，混凝土标 号不宜过多。考虑当地气候条件，混凝土标号对抗冻不做要求。根据上述原则，坝体 各部位混凝土设计标号如下：基础部位混凝土，即基础面以上1.5m范围内混凝土，主要由强度和抗裂， 防

12、渗性能控制，采用三级配常态混凝土，设计标号为R90200S8。坝体上游面混凝土(厚度3m)，主要由强度和抗裂，防渗性能控制，采用 二级配富胶凝材料碾压混凝土，设计标号为R90200S8。坝体内部混凝土，主要由应力和温控要求控制，采用三级配碾压混凝土， 设计标号为R90100S4。下游坝面混凝土，考虑常规下游水位以下的强度和抗裂，防渗要求，高程 234.00m以下，采用二级配富胶凝材料碾压混凝土，设计标号为R9O200S4。溢流坝段堰面为抗冲磨混凝土，采用三级配常态混凝土，设计标号为R90 350 CM。溢流坝段闸墩为抗冲磨混凝土，采用三级配常态混凝土，设计标号为R90 300 CM。溢流坝段下

13、游消力池混凝土，两侧消力池导墙为三级配抗冲磨常态混凝土， 设计标号为R90 300 CM；消力池地板，高程208.00m以上部分为三级配抗 冲磨常态混凝土，设计标号为R90 350 CM；高程208.00m以下部分为三级 配常态混凝土，设计标号为R90200S8。消力池下游防冲海谩混凝土，采用三级配抗冲磨常态混凝土，设计标号为 R90 350 CM。对于有防渗要求及郎道周边的部位，过去常规方法是利用常态混凝土，本工程结 合最近碾压混凝土施工工艺和设计发展，采用了富胶凝材料碾压混凝土和变态混 凝土，加快了施工进度。3.5优化坝体止水和坝内排水坝段永久横缝间设有止水，溢流坝段上游面设有三道止水，第

14、一道紫铜片堰顶与 门槽止水相接，第二道紫铜片经溢流面延伸至下游面，并深入坝基，形成止水闭封圈， 第三道橡胶止水带至堰顶与第二道紫铜片相接。在坝段非永久横缝一闸墩与碾压混凝土间也设有止水，在距上游坝面1.0m处设有 两道止水，第一道紫铜片，第二道为橡胶带。下游坝面最高洪水位以下设有一道紫铜 片止水。坝体灌浆排水廊道及基础排水廊道穿过横缝的周围设有一道橡胶止水带，骑缝交 通廊道沿横缝均设有止水封闭圈。在左右两岸岩体与坝体结合的斜边坡段，设有一道紫铜片截水槽，先将紫铜片沿 坝轴线方向埋入岩体截水槽内，然后填筑基础混凝土。坝体排水孔设在距上游坝面3.0m处，孔距3.0m，排水孔底部通入灌浆廊道内上游 拱脚侧壁，孔径150mm。排水孔采用拔管形成。结语重庆鱼剑口水电站碾压混凝土坝，充分利用地形地貌的自然条件和当地气候条件， 枢纽布置简单合理。在投资节省、技术先进、施工快捷，使用方便等方面达