引水式电站闸坝枢纽工程设计说明本科设计资料(7)

2020-02-21 16:53

300号混凝土抗磨层厚0.4m。护坦上下游均做齿墙,上游齿墙底同闸底板底,下游齿墙深5.6m。护坦下设有两层反滤料,总厚0.4m。末端有穿过齿墙的排水管,将渗入反滤层的水排至齿墙下游。护坦的分块用有止水的沉陷缝分为9块。顺水流方向分为3段,第一段为水平段,长10m,斜坡段分为2段,各20m长。垂直水流方向也分为3段,中间段长14.5m,两端各设一段,长12m。

2).抗滑、抗浮稳定计算:护坦必须有足够的厚度(或重量),以保证其在校核情况下有足够的稳定安全系数。

(1)如果护坦板底不承受渗透压力,护坦板的厚度可用下式估算

t?K0q0.5z0.25

式中 t------护坦板厚度 q------单宽流量 z------上下游水位差

K。-----经验系数,通常取K。=0.13~0.15

(2)当护坦承受渗透压力时,护坦应有足够的重量克服渗透压力,以免被顶托漂浮。护坦厚度可以用下式估算

K(U?W) t?

?cLk 式中 t-------护坦板的平均厚度

U-------单位宽度护坦底面的扬压力(包括渗透压力和浮托力) W-------单位宽度护坦上的水体重量 Lk------护坦长度 ?c------护坦材料的容重 K--------安全系数,取1.1~1.2

经计算,取护坦板厚度1.6m,其上覆盖采用300号的混凝土抗磨层厚0.4m。

8 下游导墙设计 8.1 结构尺寸

具体如下图

导墙底长6.16m,和护坦相连接,其上为梯形,迎水面垂直,高5.2m,背水面坡度为1:0.8,并填土,填土坡度1:1.31。坝顶高程1627.2m,宽2m。

8.2 抗滑稳定计算

1).计算情况

(1)完建情况 (2)校核洪水情况 (3)地震情况

2).荷载组合

(1)完建情况:自重

(2)校核洪水情况:自重+水重+静水压力+扬压力

(3)地震情况:校核洪水情况+地震荷载(地震动水压力+地震动土压力+地震

惯性力)

3).计算公式

(1)抗滑稳定安全系数的计算公式为:

Kc?f?G ?H 式中符号意义同前

4).计算结果

(1)校核洪水情况

Kc=4.37>1.05 挡水坝段抗滑稳定满足要求 (2)地震情况

Kc=1.932>1.05 挡水坝段抗滑稳定满足要求 8.3 地基应力计算:荷载组合同前,公式同前。 计算结果:

(1)完建情况 ?max=126.094kPa

?min=96.500kPa

闸基反力不均匀系数η=1.306<1.50 闸基反力不均匀系数满足要求 且 ?max〈400 kPa=[R] 地基承载力满足要求 (2)校核情况 ?max=89.094kPa ?min=59.500kPa

闸基反力不均匀系数η=1.497<1.50 闸基反力不均匀系数满足要求 且 ?max〈400 kPa=[R] 地基承载力满足要求 (3)地震荷载情况 ?ma=95.935kPa x ?min=52.658kPa

闸基反力不均匀系数η=1.821<2.00 闸基反力不均匀系数满足要求 (地震特殊荷载)

且 ?max〈400 kPa=[R] 地基承载力满足要求

9 止水、排水和抗磨措施 9.1 止水

1).拦河闸闸段沉陷缝的止水:

拦河闸全长42.5m,在其中间设置一沉陷缝,其中左段闸长20m,在闸边墩也各设一沉陷缝。沉陷缝宽度应按计算确定,设计中根据同类型的已建工程,取沉陷缝宽度0.1m,闸底板以下部分缝宽取0.02m。0.1m的缝填沥青木屑板,0.02m的缝填沥青木板。每条沉陷缝有一道垂直止水和一道水平止水,其交叉点是整结的。垂直止水由一个沥青井及井上游一道紫铜片和井下游一道镀锌铁片组成。沥青井直径0.4m,灌注沥青混凝土。井内设有两队?16钢筋电热极,可在闸顶通电融化沥青。水平止水仅为一道铜片。

2).两岸连接段止水同上

3).混凝土防渗墙与闸底板的接头止水,参见闸基防渗措施 9.2 排水

为了减少闸底及护坦底面上的渗透压力,在护坦下设有排水反滤层和排水管。 1).反滤层:反滤材料要求有足够的排水能力,且有不至使地基发生管涌。

2).排水管:反滤层中埋有多孔混凝土排水管,将渗入反滤层的水排到护坦下游。 9.3 抗磨措施

熊猫河河床比降大(1.8%),推移质多且粒径大,因此首部枢纽的各过水建筑物应考虑抗推移质磨损和冲击的措施。

抗磨设计中,分别根据各建筑物的重要性,过水和过沙的条件,施工运行,运行后检修的可能性等因素,结合抗磨材料的价格和供应情况,来选定抗磨措施及抗磨材料。

原则上,拦河闸闸室,进水口前沿等部位的底板及边墙和闸墩下部1至1.2m用钢板护面,铺盖采用条石护面,护坦底板采用300号混凝土护面。 10 闸顶工作桥及交通桥

当公路通过水闸时,需设公路桥。即使无公路通过,闸上也应建有供行人及拖拉机通行的交通桥。交通桥一般设在水闸下游,本设计中设在上游,以便使闸墩上的交通桥和两岸连接建筑物上的交通桥成直线,是交通顺畅。跨度小于3~6m的水闸常采用板式结构。

工作桥是供设置启闭机和管理人员操作使用时使用。工作桥的高度,应保证闸门开启后不影响泄放最大流量,并考虑闸门的安装和检修吊出需要。工作桥的位置应尽量靠近闸门上游侧,为了安装、启闭、检修方便,应设置在工作闸门的正上方。

10.1 检修门工作桥:检修门工作桥通过5个闸孔顶部,桥面高程1637.2m。桥孔净跨:泄洪闸为6m,冲沙闸为3m。工作桥桥面毛宽度2.518m,仅为横架在两闸墩间的2条横梁。横梁上设轨道,所有检修桥共用一台门机。

10.2 平板工作门:冲沙闸和泄洪闸的平板工作门工作桥面高程1645.7m,工作桥桥面宽4m,由钢筋混凝土及与之整体浇筑的纵梁构成。桥孔净跨,冲沙闸为3m,泄洪闸为6m。泄洪闸孔每孔设一台QPQ-2×80的启闭机。2孔冲沙闸各设一台QPQ-2×40的启闭机。 11 防渗措施

水闸建成后,由于上、下游水位差,在闸基及边墩和翼墙的背水一侧产生渗流。渗流对建筑物不利,主要表现:

1) 降低了闸室的抗滑稳定及两岸翼墙和边墩的侧向稳定性;

2) 可能引起地基的渗透变形,严重的渗透变形会使地基受到破坏,甚至失事; 3)损失水量;

4)使地基内的可溶物质加速溶解。 因此,必须做好闸基的防渗工作。 11.1 闸基防渗措施方案的选择:

设计中对闸基防渗措施进行水平防渗和垂直防渗二类方案的比较,水平防渗方案主要靠水平铺盖起防渗作用。由于河床最上一层覆盖层渗透系数大,且容易产生渗透变形,所以,水平防渗方案要求铺盖很长,否则难以达到较好的防渗效果。因此,本方案的工程量较大,不宜采用。

垂直防渗方案主要靠垂直防渗墙(或防渗帷幕)起防渗作用。考虑到防渗墙(或防渗帷幕)又分直达基岩式及悬挂式二种。直达基岩式防渗效果好,且深入到相对不透水层20m,

施工也教容易。因此,采用直达基岩式。

在直达基岩式垂直防渗方案中,有对采用混凝土防渗墙和帷幕灌浆二个方案进行了比较。

本闸址地基覆盖层层次较多,帷幕灌浆是比较困难的。表层渗透系数大,灌浆时容易串浆。由此可见采用一般的方法和材料进行帷幕灌浆难以达到较好的防渗效果。 混凝土防渗墙方案结构可靠,在国内外已得到广泛的采用,在施工和运用上均有不少经验。采用本方案工期较短,工程量较小,造价也较低。 11.2 防渗墙的位置及深度、厚度的确定。

1). 防渗墙的位置的选定:将防渗墙放在闸底板前端。考虑到保护闸前河床免被冲刷及加强防渗的需要,在闸底板上游加设水平防渗铺盖。(在铺盖和护坦一节有介绍) 2).防渗墙深度的确定:

防渗墙的深度,按照渗透逸出坡降不超过地基的允许坡降计算确定。工程中取防渗墙深度为13m。

3).防渗墙厚度的确定:

按用冲击钻打槽孔浇混凝土的施工方法,一般防渗墙后为0.8m。故确定本工程防渗墙厚为0.8m。在确定防渗墙厚时进行了混凝土的允许水力梯度和溶蚀的校核计算。 (1)防渗墙墙身水力梯度计算:

梯度 J?H L 式中 H--------防渗墙所承受的水头 L--------防渗墙厚度 ∴ J=14/0.8=17.5

由于 J在10~30之间,故按规范,本防渗墙混凝土的抗渗标号应不低于S6,为可靠起见,采用S8。相应的强度标号定为200号。 (2)从抗溶蚀年限来计算防渗墙厚度:

K·H/a·c t?T· 式中 t--------防渗墙的要求厚度,m T--------抗溶蚀年限,取50年 K--------防渗墙渗透系数: 1?10?8m/s=0.315m/year H--------防渗墙所承受的水头,14m

a--------使防渗墙混凝土强度降低50%时,渗过混凝土的水量与

每方水泥用量之比(m3/kg),对普通混凝土a=1.54m3/kg

c--------每立方米混凝土的水泥用量,本工程为410kg/m3


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