公伯峡水电站混凝土面板堆石坝设计

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1、公伯峡水电站混凝土面板堆石坝设计　　简介：公伯峡水电站的拦河大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高m。该坝的特点是：坝址处于高地震区且河谷极不对称，气候寒冷，日温差大、干燥，岩性变化复杂，开挖渣料质量差别大，两岸上游设有目前国内较高的混凝土高趾墙。在设计中充分考虑了这些特点，就坝体稳定、应力应变分析、坝体分区、坝料平衡、接缝止水结构设计、混凝土高趾墙等进行了深入研究和优化设计。关键字：混凝土面板堆石坝设计公伯峡水电站　　公伯峡水电站混凝土面板坝具有以下特点：面板坝处于极不对称河谷中，左右岸平均坡度分别为30°和60°；右岸1m

2、高程以上为阶地砂壤土及砂砾石层，致使面板受拉缝范围大，右岸陡坡处周边缝剪切变位较大；由于两岸坝头分别为电站进水口及溢洪道，结合地形地质条件，两岸均需设高趾墙；坝址处于高地震区，基本烈度7度，坝体设防烈度8度；坝体大部分利用枢纽工程开挖料填筑，枢纽工程开挖量大，岩性变化复杂，分区时虽考虑了渣料性能差别，但利用开挖料难度仍较大；气候寒冷，日温差大、干燥，因此面板防裂问题较突出。1坝体设计　　坝顶高程和坝顶宽度　　水库正常蓄水位和设计洪水位为2，校核洪水位2。考虑了波浪爬高、风壅水面高、地震涌浪、地震沉陷及库区滑坡涌浪等情况，经计

3、算坝顶高程由地震情况控制，防浪墙顶高程为2，坝顶高程为2，防浪墙底高程高于正常蓄水位。为保证拉模施工平台宽度大于m及满足坝顶交通要求，坝顶宽度确定为m。　　坝坡设计　　参考国内外已建和在建100m以上高混凝土面板坝的经验，结合本工程坝料的质量和分区以及处于高地震区的特点，经稳定计算分析后，确定上游坝坡为1∶，下游坝坡为1∶～1∶，综合坝坡1∶。　　坝体材料分区及坝料设计　　坝体材料分区　　(1)坝体材料分区原则。坝体中应有畅通的排水通道且坝料之间应满足水力过渡的要求；坝轴线上游侧坝料应具有较大的变形模量且从上游到下游坝料变

4、形模量可递减，以保证蓄水后坝体变形协调，尽可能减小对面板变形的影响，从而减小面板和止水系统遭到破坏的可能性；充分合理利用枢纽的开挖料，以达到经济的目的。　　(2)坝体材料分区。根据分区原则，坝体从上游向下游依次分为：面板上游面下部土质斜铺盖及其盖重区、混凝土面板、垫层区、垫层小区、过渡区、主堆石区及下游次堆石区。堆石料较砂砾石有较大的抗剪强度和良好的透水性，故布置在上游侧，而堆石特别是次堆石与砂砾石压缩模量差别很大，其分界线应有较大坡度，以使其变形有渐变的过程。除垫层和主堆石间设过渡料外，砂砾石料底部也设过渡料层防止砂砾石冲

5、蚀。　　坝体材料设计　　垫层料。垫层料由微、弱风化花岗岩和片麻岩加工而成。最大粒径100mm，小于5mm的颗粒含量为35%～45%，小于mm的颗粒含量为4%～7%。设计干密度g／cm3，孔隙率16%，渗透系数K=1×10-3cm／s，允许渗透坡降J＞70。该区水平宽度m，铺料厚度cm。为了改善坝体与岸坡的连接，在坝基部位垫层向下游延伸H。　　过渡料。过渡料位于垫层与主堆石区之间，为微、弱风化花岗岩。最大粒径300mm，小于5mm的颗粒含量为3%～17%，小于mm的颗粒含量小于7%。设计干密度g／cm3，孔隙率18%，渗透系

6、数K=1×10-1cm／s，允许渗透坡降J＞30。水平宽度m，铺料厚度cm。在坝基与岸坡部位向下游延伸将垫层料包住。　　主堆石料。主堆石料Ⅰ区为大坝主要支撑体的一部分，兼作坝体排水体。为微、弱风化花岗岩和片岩，其中片岩含量不超过30%。最大粒径800mm，小于5mm的颗粒含量小于8%，小于mm的颗粒含量小于5%。设计干密度g／cm3，孔隙率20%，铺料厚度cm。　　主堆石料。为大坝主要支撑体的一部分，材料为砂砾石。最大粒径450mm，小于5mm的颗粒含量为15%～40%，小于mm的颗粒含量小于7%。设计相对密度，铺料厚度cm

7、。　　次堆石料。次堆石料位于坝体下游干燥部位，为强风化花岗岩和弱风化片岩(试验表明强风化片岩不宜作为上坝料)。级配连续，最大粒径1000mm，小于5mm的颗粒含量小于35%，小于mm的颗粒含量小于8%。铺料厚度cm，15t振动碾碾压6～8遍。　　垫层小区料。该区位于面板周边缝下游，该部位狭窄，应加强人工夯实或采用平板震动器进行碾压。材料为微、弱风化花岗岩和片麻岩。最大粒径40mm，小于5mm的颗粒含量45%，小于mm的颗粒含量小于7%。设计干密度g／cm3，孔隙率17%，铺料厚度cm。　　上游粉砂质壤土压坡。为封堵面板裂缝和

8、周边缝裂缝，在上游1m高程以下面板上游侧设置粉砂质壤土压坡，顶宽m，上游坡度1∶，其上游侧设置碎石盖重体加以保护。　　土石方平衡　　由于公伯峡坝址地质条件复杂，岩性变化规律性差，主体工程开挖后，实际可利用上坝的石渣料数量、质量均有很大变化。根据XX年3月底实际统计资料对坝体分区进行了调整