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么等水库大坝施工导流设计

2020-03-07张勋奎云南省水利水电勘测设计研究院

珠江水运 2020年1期
关键词:斜墙度汛围堰

张勋奎 云南省水利水电勘测设计研究院

1.工程概况

么等水库工程规模为中型,工程等别为Ⅲ等,总库容为1230.1×104m³。水库由枢纽工程及输水干渠工程组成。枢纽工程由大坝、溢洪道、导流泄洪输水隧洞组成,主要建筑物大坝、溢洪道、导流泄洪输水隧洞的级别为3级,次要建筑物为4 级,临时建筑物为5级。大坝为黏土心墙风化料坝,最大坝高61.0m,坝顶高程1266.0m,坝顶宽8m,坝顶长为251m。

2.水文气象条件

么等水库工程地处北回归线以南,属低纬山区南亚、中亚热带湿润季风气候区,其特点是:气候温暖,年降水量丰沛,干湿季分明,春旱突出。该区域洪水由暴雨形成,年最大洪水主要发生在6~10月。么等水库为山区河流工程,流域汇水面积小,具有一般山区河流的洪水特性,洪水具有陡涨陡落之势,洪水过程尖瘦,汇流历时短,一次洪水过程历时仅为24h左右。12~4月洪水量级最小而且变化不大,故把枯期时段定为12月至次年4月,汛期时段为5月至11月。由于工程区11月黏土料填筑有效天数为23天,为增加一期度汛坝体施工时间,故枯期施工时段采用11月~翌年4月。

3.地形地质条件

坝址区河流坡降较缓,纵比降约18‰,河床高程1195~1215m,河流流向在坝段内基本呈“S”型展布,总的流向为SSE 向。坝址河谷相对开阔,两岸山坡较陡,坡度在30°~40°之间,断面呈“U”型。沿两岸发育有一级阶地,零星发育有二级阶地。坝址区山顶高程1526~1571m,山体走向与区域构造基本一致。

4.导流方式

由于么等水库坝址河谷断面呈“U”型,洪枯流量相差大,大坝坝型为黏土心墙风化料坝,分期导流较为困难,大坝施工导流采用围堰挡水一次断流、导流隧洞泄流的方式。截流后第一个枯期采用上游围堰挡水、导流输水放空隧洞泄流,一个枯期内完成度汛坝体填筑;汛期采用度汛坝体挡水、导流输水放空隧洞泄流。

5.导流标准

么等水库工程规模为中型,工程等别为Ⅲ等,大坝、溢洪道、导流泄洪输水隧洞主要建筑物的级别为3 级,次要建筑物为4 级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2017)的规定,大坝施工导流建筑物级别为5级。

大坝施工导流分为枯期和汛期两个时段。

枯期导流标准:大坝枯期施工时段为11月~翌年4月,围堰采用土石围堰,其导流标准为5~10年洪水重现期。根据5年一遇与10年一遇枯期洪水调洪计算结果,枯期最高拦洪水位仅相差1.15m,围堰工程量相差不大,枯期导流标准采用10年一遇洪水(P=10%),设计洪峰流量65.6m³/s。

汛期导流标准:大坝为黏土心墙坝,截流后第一个汛期度汛拦洪库容V<0.1×108m³,坝体施工期临时度汛标准洪水重现期为20~50年。根据调洪计算结果,20年一遇洪水拦洪水位为123 4.23m,最大库容为0.014×108m³,50年一遇洪水拦洪水位为1236.28m,最大库容为0.017×108m³,两者调洪最大库容均远小于0.1×108m³,度汛标准取下限,采用20年一遇全年洪水(P=5%),设计洪峰流量231m³/s。

枢纽工程导流调洪成果见表1。

6.导流程序

根据本工程特点,大坝施工导流程序如下:

(1)第1年7月第2年10月,原河道过流,进行导流泄洪输水隧洞施工、大坝岸坡开挖。

(2)第2年10月下旬,围堰土石方开挖及戗堤进占。第2年11月初,河道截流。第2年11月中旬至第3年4月底,围堰挡水,导流泄洪输水隧洞泄流,进行河床坝基开挖、灌浆盖板浇筑、坝基固结灌浆及一期度汛坝体填筑。

(3)第3年5月至10月,由一期度汛坝体挡水,导流泄洪输水隧洞泄流,进行坝基帷幕灌浆施工。

(4)第3年11月至第4年4月,坝体挡水,导流泄洪输水隧洞泄流,进行二期坝体填筑及溢洪道施工。第4 年4月底坝体填筑到坝顶高程1266.00m,并进行水库下闸蓄水。

7.导流建筑物设计

7.1 导流隧洞

为减少导流费用,节省工程投资,导流隧洞考虑与泄洪输水隧洞全结合的形式布置。导流泄洪输水隧洞布置在左岸,由进口明渠段、有压洞身1段、竖井段、有压洞身2段、工作闸室段、明渠扩散陡坡段、消力池段及护坦段等组成,隧洞全长为519.50m。

进口明渠段长7.00m,进口底板高程取1221.20m,底坡i=0,矩形断面,边墙高3.9m,采用C30钢筋混凝土衬砌。有压洞身1段长152.6m,圆形断面,直径为2.9m,底坡i=0.00325;竖井段长4.7 m,底坡i=0,内设2.9m×2.9m平面检修闸门一道;有压洞身2段长252.7m,圆形断面,直径为2.9m,底坡i=0.00538,洞身出口底板高程为1219.38m,有压洞身1段、2段采用40cm 厚的C30钢筋混凝土衬砌。工作闸室段长11m,底板高程1219.38m,底坡i=0,闸室设2.4m×2.4m弧形工作钢闸门一道,采用C30 钢筋混凝土衬砌。明渠扩散陡坡段长25.35,底坡i=0.66667,底宽由5.0 m 扩散为10 m,边墙高4.0~7.0m,采用C30钢筋混凝土衬砌。消力池段长34m,底宽为10.0m,池深4.1m,边墙高7.0m,底板高程1204.90m,为U形整体钢筋混凝土结构。护坦段长20.35m,采用M7.5浆砌石衬砌。

7.2 大坝上、下游围堰

上游围堰布置于大坝与导流泄洪输水隧洞进口明渠之间,截流戗堤考虑与围堰结合,上游围堰采用黏土斜墙土石围堰,由于堰基覆盖层较浅,斜墙截水槽可穿过覆盖层进入相对不透水层。围堰最高拦洪水位为1226.09m,堰顶高程取1227.00m,最大堰高12.5m,堰顶宽6.81m,上游黏土料坡比1:2.5,黏土斜墙顶部水平宽2.0m,围堰石渣料上下游坡比均为1:2.0,迎水面采用厚0.3m干砌块石护坡。围堰堰壳料采用建筑物开挖石渣料填筑,斜墙黏土料采用大坝土料场开采土料填筑。

表1 枢纽工程导流调洪成果表

由于坝址处河道比降较缓,为防止隧洞下泄洪水影响坝基施工,在大坝下游布置下游围堰,下游围堰导流标准采用枯期11月~翌年4月10年重现期(P=10%)的导流泄洪输水隧洞最大下泄流量28.56m³/s,相应的下游河道水位为1208.27m,堰顶高程取1209.00m,围堰最大高度为2.0m,堰顶宽7.35m,下游围堰采用黏土斜墙土石围堰,下游迎水面黏土料坡比1:2.5,黏土斜墙顶部水平宽1.0m,围堰石渣料上下游坡比均为1:2.0,迎水面采用厚0.5m石渣料护坡。

7.3 度汛坝体

截流后第一个汛期采用临时度汛坝体挡水,度汛坝体最高拦洪水位为123 4.23m,度汛体顶高程1235.50m,最大高度30.5m。根据降水统计,本地区黏土心墙2~4月有效施工天数为59天,按每天填筑52cm,能够达到度汛高程,但风险较大,因此度汛体采用“抬头坝”型式,上游侧铺筑黏土斜墙防渗,度汛坝体顶宽10.95m,其中坝壳料填筑宽度为5.15m,斜墙反滤料宽度1.0m,在1222.00m设一级马道,马道宽度2m,自上而下坡比分别为1:2.2、1:2.5,斜墙粘土料宽度3.85m,坡比为1:3.0。为防止度汛坝体防渗体冲刷破坏,在迎水面采用厚0.3m干砌块石护坡。下游坡比为1:2.0,在高程1225.00m留平台,并与大坝下游坡结合。

8.结语

2018年1月10日,水库大坝已顺利封顶。么等水库大坝施工导流设计,充分考虑了地形地质、水文气象及枢纽建筑物布置的特点,优化导流方案,选择了导流隧洞与永久泄洪输水隧洞结合,围堰只在枯水期挡水,减小了围堰规模,集中力量填筑度汛坝体挡汛期洪水,在降低了导流费用的同时,又保证了施工工期,使工程能够尽早发挥效益。

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