紫坪铺水利枢纽工程混凝土面板堆石坝设计

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1、紫坪铺水利枢纽工程混凝土面板堆石坝设计1杨志宏[摘要]介绍坝高156m的紫坪铺工程混凝土面板堆石坝的剖面设计、坝体堆石分区设计、面板设计、趾板设计、分缝止水和基础处理等方面的特点。[关键词]面板堆石坝枢纽布置标准剖面细部结构基础处理紫坪铺工程1.工程概况紫坪铺水利枢纽工程位于岷江上游，坝址在都江堰市城西北约9km处的沙金坝岷江干流河段，是岷江上游已规划的6个梯级中的第5个梯级，其上游是已建的映秀湾电站，下游6km为举世闻名的都江堰渠首。水库校核水位883.10m，正常水位877.00m，死水位817.00m，总3库容11.12亿

2、m，拦河大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高156m。该工程是以灌溉和供水为主，兼有发电、防洪、环境保护、旅游等综合效益的大型工程，控制灌溉面积1400万亩，并33提供城市生活及工业用水50m/s，城市环境保护用水20m/s。电站装机4×190MW，保证出力168MW，多年平均年发电量34.17亿kW·h，工程等级为一等。233工程坝址控制流域面积22662km，坝址区多年平均流量469m/s，年径流总量148亿m。岷江在坝区沙金坝河段形成180°转弯的河曲，使右岸形成一长约1000m、底宽400～650m的条形山脊。河谷呈不对称“

3、V”形谷，左岸以基岩斜坡为主，自然坡度40～50°，右岸条形山脊地表多为覆盖层，自然坡度20°～25°。工程区地震基本烈度为Ⅶ度。坝基河床覆盖层厚10～15m，由漂卵砾石组成，其中漂卵石占55%，砾石占25%，细粒占20%，整体结构较松散，局部架空。趾板地基由含煤含砾中细砂岩、粉砂岩、煤质页岩等组成，其中砂岩占39%，粉砂岩占48%，煤质页岩占13%，层间剪切破碎带L11至L14穿越趾板基础。岩体强卸荷带垂直深度在河床部位0～8m，左岸20～30m，右岸15～20m。2.工程枢纽布置根据紫坪铺坝址区地形地质条件，工程枢纽布置为：

4、河床布置混凝土面板坝，沿右坝肩自左至右依次布置溢洪道、引水发电系统进水口及引水隧洞(进口正下方为冲砂放空洞进口)，##2及1泄洪排砂洞，电站厂房及开关站布置在坝后靠右岸。另外，坝左岸布置场内施工左干道直达尖尖山堆石料场，左干道在坝轴线下游部分作为永久上坝公路。枢纽布置见图1。3.混凝土面板坝设计3.1大坝剖面结构设计紫坪铺工程的混凝土面板堆石坝坝顶高程884.00m，趾板基础高程728.00m，最大坝高156.00m。坝顶长约650m，宽12.00m，坝顶设“L”型防浪墙，墙顶高程885.40m，墙底879.40m，墙高6m。坝

5、体上游坡坡度1:1.4，下游坡分别在高程840.00m及796.00m设置两级宽5m的马1四川省水利水电勘测设计研究院。239道，840.00m高程马道以上的坝坡坡度1:1.5，以下的坝坡坡度1:1.4。坝体标准剖面见图2。江800岷51850480063590085090080029507508501000950900800岷850江##①混凝土面板堆石坝②1泄洪排砂隧洞③2泄洪排砂隧洞④冲砂放空隧洞⑤引水发电系统⑥溢洪道1混凝土面板堆石坝21#泄洪排沙隧洞32#泄洪排沙隧洞图1枢纽总布置图4冲砂放空隧洞5引水发电系统6溢洪道

6、图1枢纽总布置图EL.884.00EL.873.50混凝土面板EL.840.00坝干砌块石ⅡⅢAⅢB轴EL.796.00ⅢCEL.780.00线ⅢD10000ⅣEL.753.00ⅣA覆盖层EL.728.00ⅡBⅡAⅡ-垫层区ⅡA-特殊垫层区ⅡB-反滤料ⅢA-过渡区ⅢB-主堆石区ⅢC-次堆石区ⅢD-下游堆石区Ⅳ-盖重保护料ⅣA-辅助防渗料图图2标准剖面图2标准剖面图通过室内大型动三轴试验，详细研究堆石坝坝料的动力工程特性，并在试验研究的基础上，采用非线性邓肯–张E–B模型对大坝进行了二维、三维静力分析和Ⅷ度地震情况下的动力反应分析

7、。为了模拟坝体在施工过程各阶段应力和变形的情况，二维计算中采用了按施工分期分次加载的方式。二维、三维的计算结果比较接近，应力与位移变化的规律一致，三维240结果稍小一些，由于河谷较为宽缓，空间作用不显著，未出现明显的拱效应。鉴于三维分析考虑因素较为全面，计算结果以三维为准。从计算成果可看出，坝体的变形和应力以及面板垂直缝和趾板周边缝的变形可以通过工程措施得到有效控制，坝体的设计是合理的，未发现有特殊不利的性状。3.2坝体分区设计以控制坝体的变形、沉降为主导，尽量避免面板开裂及接缝止水破坏，同时坝体各分区要有良好的级配过渡，满足设

8、计透水要求。筑坝料主要为坝轴线上游4.5km岷江左岸的尖尖山灰岩料，其母岩饱和抗压强度弱风化为63.48MPa，新鲜为76.42MPa；软化系数弱风化为30.92，新鲜为0.87，干密度2.70g/cm。根据室内试验及有限元计算结果，并结合现场爆破试验成果，同时