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面板壩壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新思路研究

2010-09-17 15:12  來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  1工程概況

  衛(wèi)星水庫(kù)位于義烏市境內(nèi)后溪上游,距廿三里鎮(zhèn)9km.工程于2000年8月進(jìn)場(chǎng)開(kāi)工,于2003年6月完工。攔河壩為鋼筋混凝土面板堆石壩,壩頂寬6.2m,壩頂長(zhǎng)301m,最大壩高為52.5m,上、下游壩坡均為1:1.3.水庫(kù)控制集雨面積為5.37k㎡,總庫(kù)容為546.37萬(wàn)m3,正常庫(kù)容500萬(wàn)m3,相應(yīng)水位185.66m.它是一座以供水為主,兼顧防洪、灌溉的水利工程。

  2壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  衛(wèi)星水庫(kù)壩頂結(jié)構(gòu)采用上、下游雙擋墻的型式,壩體下游懸臂擋墻底部高程為180.8m,頂部高程為187.0m,高6.2m,上游防浪墻的建基面高程(壩頂臨時(shí)滑模高程)為185.8m,高出正常蓄水位以上0.14m。大壩壩體在高程180.6m-186.8m之間為靜碾?yún)^(qū)填筑,上游1米寬墊層區(qū)鋪筑厚度為40厘米,采用16t振動(dòng)碾靜碾8遍;下游擋墻立板邊1米寬采用Ⅰ區(qū)料鋪筑,厚度為20厘米,采用小型手扶式振動(dòng)碾碾壓8遍;上游墊層區(qū)和下游擋墻I區(qū)料之間為I、Ⅱ區(qū)混合料區(qū),鋪筑厚度為40厘米,采用16t振動(dòng)碾靜碾8遍。上游墊層區(qū)設(shè)計(jì)孔隙率n≤21.5%,混合料區(qū)設(shè)計(jì)孔隙率年n≤22.5%,下游擋墻立板邊Ⅰ區(qū)料設(shè)計(jì)孔隙率n≤21.5%。

  本工程壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同之處在于以下兩方面:

  1、國(guó)內(nèi)面板壩壩頂滑模臨時(shí)高程以下壩體填筑均采用動(dòng)碾,本工程滑模高程以下5.2m則采用I、Ⅱ區(qū)混合料靜碾;

  2、本工程滑模施工的壩面作業(yè)平臺(tái)寬度為6.6m,比混凝土面板堆石壩一般作業(yè)平臺(tái)寬度少2.4m。

  3合理性分析

  3.1工程措施的合理性分析

  面板混凝土澆筑平臺(tái)的一般寬度大于9m,而本工程的混凝土澆筑平臺(tái)寬度為6.6m,作業(yè)平臺(tái)寬度的縮窄,無(wú)疑是給施工增加了難度。通過(guò)設(shè)計(jì)、業(yè)主、監(jiān)理和施工單位共同努力,改變牽引設(shè)備錨固方式,使卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)座與下游擋墻連為一體,簡(jiǎn)化滑模設(shè)施,并采用兩臺(tái)5t的卷?yè)P(yáng)機(jī)并排牽引,面板澆筑采用跳倉(cāng)澆筑順序,工程翻斗車運(yùn)輸入倉(cāng)澆筑。通過(guò)精心施工和合理安排,最終使面板澆筑保質(zhì)按時(shí)完成,并獲得業(yè)主和監(jiān)理的一致好評(píng)。

  國(guó)內(nèi)面板壩的靜碾?yún)^(qū)均設(shè)置在上游防浪墻建基面(壩頂臨時(shí)滑模高程)以上,并不提具體的設(shè)計(jì)指標(biāo),而本工程卻設(shè)在上游防浪墻建基面以下5.2m,所以對(duì)靜碾?yún)^(qū)的指標(biāo)設(shè)計(jì)顯得非常重要。隨著碾壓設(shè)備的改進(jìn),面板堆石壩的填筑質(zhì)量越來(lái)越好,沉降量越來(lái)越小,由于下游擋墻澆筑需一個(gè)半月時(shí)間,相當(dāng)于給靜碾?yún)^(qū)填筑前預(yù)留了一個(gè)半月沉降時(shí)間,使壩體沉降趨于穩(wěn)定,為壩體靜碾?yún)^(qū)和動(dòng)碾?yún)^(qū)沉降趨于一致創(chuàng)造了有利的條件,從而使面板在壩體自身沉降的作用下能均勻受力。為慎重起見(jiàn),要求施工單位對(duì)壩頂靜碾?yún)^(qū)做碾壓試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)碾壓試驗(yàn)結(jié)果的分析,參照類似工程的壩體填筑指標(biāo),并結(jié)合工程實(shí)際,提出了如上所述的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

  表1碾壓試驗(yàn)成果匯總表

填筑料源
 
填筑料視比重
 
碾壓部位
 
鋪料厚度cm
 
碾壓遍數(shù)
 
沉降量mm
 
含 水 率 %
 
干容重kn/m3
 
孔 隙 率 %
 
d60/d10
 
d302/(d60.d10)
 
石粉碎石級(jí)配料
 
2.63
 
上游墊層區(qū)
 
1#坑
 
38.8
 
8
 
52
 
3.50
 
20.79
 
20.95
 
38.7
 
2.58
 
2#坑
 
3.18
 
20.76
 
21.06
 
48.39
 
1.45
 
2#料場(chǎng)爆破軋制料
 
2.62
 
混合料區(qū)
 
1#坑
 
43.8
 
8
 
47
 
2.83
 
20.27
 
22.63
 
17.33
 
1.64
 
2#坑
 
4.71
 
20.47
 
21.87
 
15.63
 
1.23
 
石粉碎石級(jí)配料
 
2.63
 
下游擋墻墊層區(qū)
 
1#坑
 
21.8
 
8
 
45
 
9.0
 
20.83
 
20.78
 
40.0
 
2.95
 
2#坑
 
7.0
 
20.64
 
21.52
 
32.1
 
1.59
 

  3.2經(jīng)濟(jì)分析

  該壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中下游擋墻的混凝土方量為2235m3,合計(jì)費(fèi)用89.4萬(wàn)元;但由于下游擋墻的增設(shè),使壩體填筑方量減少,減少方量占總填筑量的14.5%,減少寬度3m,工程量減少7.25萬(wàn)m3,節(jié)省費(fèi)用217.5萬(wàn)元;總投資節(jié)省128.1萬(wàn)元。

  4結(jié)語(yǔ)

  混凝土面板堆石壩是土石壩的主要壩型之一,由于堆石為自由排水材料,在堆石體內(nèi)不可能形成浸潤(rùn)線和孔隙水壓力,安全穩(wěn)定性能好,在混凝土面板堆石壩下游增設(shè)擋墻對(duì)工程的質(zhì)量、投資、工期、效益均有好處。對(duì)于中、小型面板堆石壩,有以下幾點(diǎn)可供設(shè)計(jì)參考:

  1、壩頂臨時(shí)滑模高程處的作業(yè)平臺(tái)寬度可適當(dāng)縮窄,可由9m縮至6m;

  2、根據(jù)工程實(shí)際,靜碾?yún)^(qū)可置于壩頂臨時(shí)滑模高程以下一定的部位,只要設(shè)計(jì)合理,措施得當(dāng),可取得和振動(dòng)碾壓一樣的效果,碾壓參數(shù)參考值:上游墊層區(qū)設(shè)計(jì)孔隙率n≤21.5%,混合料區(qū)設(shè)計(jì)孔隙率年n≤22.5%,下游擋墻立板邊Ⅰ區(qū)料設(shè)計(jì)孔隙率n≤21.5%;

  3、壩頂下游采用高擋墻(5~6m)型式,可節(jié)約填筑

  工程量約13%~17%,又可滿足壩體穩(wěn)定要求。

  衛(wèi)星水庫(kù)自從2003年4月28日下閘蓄水至今,水庫(kù)已達(dá)到正常蓄水位,根據(jù)業(yè)主的跟蹤觀測(cè),水平位移累計(jì)沉降量為20.95mm,垂直位移累計(jì)沉降量為46mm,沉降量小,滲漏量為0.1L/S。這說(shuō)明大壩總沉降絕大部分在施工期完成,并運(yùn)行良好。衛(wèi)星水庫(kù)的壩頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給中、小型面板壩的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法提供了一種新思路。

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