水利枢纽工程坝型选择影响因素的分析

水利枢纽工程坝型选择影响因素的分析

白洁

吉林同富工程建设有限公司吉林长春130012

摘要：坝型选择是水利水电工程设计中首先需要解决的一个重要问题,其涉及到许多重要影响因素,在通常情况下,一个坝址都有两个或两个以上的坝型方案可供选择,而且各个方案互有优缺点,于是给决策者优选最佳坝型带来了困难。

关键词：条件；坝型选择；处理；水利枢纽；措施

一、地形和地质条件

1、地形条件。土石坝对地形条件没有特别要求,而拱坝对地形条件较高,拱坝要求比较狭窄的河谷,岸坡平顺无突变,向下游收缩的峡谷,宽高比小于、等于10的地形可以修建拱坝。

2、地质条件。在水利工程建设中,地质工作是基础性、支柱性工作,并贯穿其全部过程,世界上有2000多座大坝和水库失事,其中大多与不良地质条件有关,仅在20世纪,就有200多座大坝坍塌和漫顶,使13500人死于非命。地质条件的好坏是决定修建拱坝的关键问题,拱坝的安全主要取决于两岸坝座的承载能力。因为拱坝支撑在两岸岩石上,两岸的基岩必须承受由拱端传来的巨大推力。两岸拱肩必须提供足够的支撑力,保证拱坝稳定,要求基岩比较均匀,坚固完整,有足够强度,透水性小,而且抗风化。

二、坝型选择

坝址处属高山地形，两岸山体宽厚高峻，河谷呈不对称“U”型，河床、漫滩及左岸岸坡覆盖层由含壤土碎块石、含漂石砾卵石、砂砾石和冰水积漂卵石组成，厚约25～150m。右岸漫滩、阶地发育不完整，山坡大部分基岩裸露，岩石由闪长玢岩和熔结凝灰岩组成；左岸漫滩发育，宽约550m，三级阶地明显，高程4240.00m以下为含壤土碎块石覆盖，高程4240.00m以上基岩裸露，岩石由闪长玢岩和花岗岩组成。由地质条件看基本坝型只能采用土石坝，坝型选择实质上是防渗型式和筑坝材料的选择。最终选定碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝为选定坝型，主要理由：1）粘土心墙所用的粘土的开采造成自然环境的破坏，而沥青混凝土心墙坝所用沥青虽需外地购买，运距远，但使用量少，且坝址附近有满足要求的碱性骨料料场，沥青混凝土心墙坝型更具有优势。2）碾压式沥青混凝土心墙砂砾坝方法抗震稳定性较好。3）沥青混凝土心墙坝填筑受降雨、低气温等气候因素的影响小，粘土心墙砂砾石坝方案的粘土心墙施工受降雨、低气温等气候因素的影响大。4）碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝方案投资最低。

三、枢纽布置

枢纽布置是研究枢纽中多个水工建筑物之间的相互位置。广义的枢纽布置包括坝址选择,坝型选择和枢纽布置,坝址选择、坝型选择和枢纽布置三者之间是相互联系的,不同的坝址适用于不同的坝型,因而具有不同的枢纽布置,由于水文、地质、地形条件的不相同,每个枢纽布置也是各自特点。枢纽布置是将有不同要求水工建筑物有机地组合起来,共同完成各自任务。

四、大坝抗震性能及措施

在地震烈度较高的地区,选用抗震性能好的坝型,对大坝的安全运行及下游的安全保护尤为重要。重力坝主要依靠自身重量,在地基上产生磨擦力和坝与地基之间的凝聚力来抵抗坝前巨大的水推力,来维持自身稳定的一种坝型,对抵抗意外荷载、地震、洪水漫顶等能力较强,总体安全可靠度较高。

初步设计阶段抗震措施就坝顶附近采用堆石填筑、铺设土工格栅和铺设钢筋网三个方案进行比较，最终推荐堆石填筑方案。

1）土工格栅具有施工方便、工期较短、抗拉强度高、造价较低等诸多优点。其抗震效果好，铺设受气候环境的影响小，尤其适合在恶劣气候环境地区工程中使用。

2）钢筋网抗拉强度高，钢筋间距大，阻滑力分布没有土工格栅均匀，存在锈蚀问题需对表面进行处理，端部需设置混凝土框格锚固，框格施工对坝体填筑工期有一定程度影响。

3）坝坡堆石方案，旁多石料场石料储量和质量均满足要求。坝体堆石填筑可与砂砾石填筑同步进行，不存在施工干扰问题，填筑质量易保证。堆石棱角明显，块石之间咬合力大，抗震性能好。在坝坡表面堆石围压小，粗颗粒材料指标的非线性特性无法充分利用，地震力作用下表面块石易滑落，但不会影响深层坝坡稳定，也可通过采用浆砌石护坡增强坝坡表面堆石的抗震性能。

4）投资方面，钢筋网方案投资最高，堆石填筑方案比土工格栅方案投资接近。

五、坝基防渗处理

坝基防渗处理包括覆盖层防渗处理和两岸基岩防渗处理。两岸基岩处，进行帷幕灌浆处理，坝基防渗主要是针对深厚覆盖层的垂直防渗处理，初步设计阶段比较3种防渗处理方案：灌浆帷幕全封闭方案、混凝土防渗墙全封闭方案、120m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案。通过渗流分析各方案的可行性，从地形地质条件、工程布置、防渗可靠性、施工技术条件、渗漏量及电能损失、工程量和投资、运行检修条件等方面进行了比较，选择120m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案。混凝土防渗墙全封闭方案具有墙体耐久性好，防渗效果可靠，施工质量容易控制，不需设置灌浆廊道和覆盖层灌浆施工设备等优点。120m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案具有120m深以上墙体耐久性好，防渗效果可靠，施工质量容易控制，投资省等优点；混凝土防渗墙截断了大部分透水土层，只有中部长330m深度超过120m的部分采用灌浆帷幕，帷幕质量对整体防渗可靠性影响小；为便于运行维护，需设置灌浆廊道，增加了施工干扰和工期。虽然现场试验防渗墙深度已接近150m，但考虑到150m深混凝土防渗墙施工具有一定难度，国内外均无类似工程经验。120m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案在3个方案中，工程投资最少。

六、结束语

随着施工技术的发展,随着建筑材料的发展,坝型也更加丰富,这都给坝型选择增加了难度。但不同的工程实际情况各不相同,考虑因素的侧重点也不同,但坝型选择上综合考虑,多方案比较,可以根据具体情况舍去方案间差别不大的影响因素,合理选择坝型。通过对水利枢纽工程坝型选择的影响因素的分析并依据各坝型的基本特征对水利枢纽工程的坝型选择依据进行比较,为作出一个相对最优的决策,选择合适的坝型提供参考。

参考文献

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