樞紐布置下工程設(shè)計(jì)論文

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1樞紐布置

在本工程可研階段，初步選定了坪底村下游約500m處的上壩址和坪底村下游約1.2km處的下壩址兩個(gè)壩址進(jìn)行比選。從上壩、下壩址的地形地質(zhì)條件、建筑物布置、施工條件、工程量及投資等多方面進(jìn)行了綜合比較，推薦采用上壩址方案。

1.1壩型坪底水庫(kù)為屈產(chǎn)河干流上的骨干工程，由于河流洪水量大峰陡，壩址處河谷狹窄，兩岸地形陡峻，無合適地形修建溢洪道，故不具備建土石壩的條件。根據(jù)工程區(qū)料場(chǎng)調(diào)查資料，壩址區(qū)就近無合適的石料場(chǎng)，最近的料場(chǎng)位于屈產(chǎn)河上游羅村鎮(zhèn)東北九寨溝處，距離壩址約50km，運(yùn)距較遠(yuǎn)。同時(shí)，考慮到砌石施工速度較慢，漿砌石壩在該工程中不具備明顯的優(yōu)勢(shì)，因此水庫(kù)壩型不適宜采用當(dāng)?shù)夭牧蠅巍８鶕?jù)推薦壩址的地形、地質(zhì)條件，并考慮泄洪、交通、施工等因素，結(jié)合樞紐總體布置，宜采用混凝土重力壩和碾壓混凝土重力壩2種壩型。按照壩型的特點(diǎn)進(jìn)行了2種樞紐總布置方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較(見表1)。經(jīng)計(jì)算，碾壓混凝土重力壩方案總投資26169.37萬元，工期2年;混凝土重力壩方案總投資23454.21萬元，工期2年。混凝土重力壩方案投資比碾壓混凝土重力壩方案省，加之施工度汛方便，施工工藝簡(jiǎn)單，故確定混凝土重力壩方案為推薦方案。

1.2溢洪道坪底水庫(kù)河流泥沙含量很高，年輸沙量大。據(jù)裴溝水文站1970－2002年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均懸移質(zhì)輸沙量737.6萬t，多年平均輸沙量為811.8萬t，平均含沙量為248kg/m3。為了保證水庫(kù)的正常運(yùn)行提高供水效益，采用壩頂溢流方案，不設(shè)溢洪道。

1.3導(dǎo)流洞結(jié)合施工工期和壩址地形條件，坪底水庫(kù)工程采用全河一次斷流，上下游圍堰擋水，導(dǎo)流洞泄流，非汛期施工的導(dǎo)流方式。導(dǎo)流洞布置于大壩左岸，總長(zhǎng)度372m，其中，進(jìn)口段75m，圓形壓力隧洞段275m(洞徑15m)，出口段22m。

1.4取水泵站坪底水庫(kù)取水方式采用庫(kù)區(qū)直接取水，在庫(kù)區(qū)右岸距大壩約65m處的凹岸新建一座深井式圓形泵房，布置3臺(tái)400SG550－17×6長(zhǎng)軸深井泵，2臺(tái)工作，1臺(tái)備用。單泵設(shè)計(jì)流量0.15m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程105.0m，通過管道輸水至調(diào)蓄水池。

1.5調(diào)蓄水池由于坪底水庫(kù)采用非汛期蓄水運(yùn)行方式，為保證汛期正常供水，在供水點(diǎn)相應(yīng)位置修建調(diào)蓄水池1座。調(diào)蓄水池建于西衛(wèi)村上游屈產(chǎn)河河道左岸河漫灘上，總庫(kù)容為120萬m3，其中供水調(diào)節(jié)庫(kù)容108.3萬m3，死庫(kù)容11.7萬m3。調(diào)蓄水池的布置形式為平原型水庫(kù)，采用四周填筑圍護(hù)壩形式。

1.6樞紐布置經(jīng)過對(duì)樞紐布置與施工條件、施工工期、工程投資、運(yùn)行條件等方面的綜合比較，最終選定坪底水庫(kù)由混凝土重力壩+溢流表孔+泄洪排沙洞+取水泵站等建筑物組成。

2樞紐建筑物設(shè)計(jì)

2.1混凝土重力壩根據(jù)壩址處地形條件，樞紐大壩軸線布置為一直線，壩軸線起點(diǎn)(右壩頭)坐標(biāo):X=99456.416mY=100472.131m終點(diǎn)(左壩頭)坐標(biāo):X=99381.738mY=100385.145m(獨(dú)立坐標(biāo)系)大壩壩頂總長(zhǎng)115.4m，壩頂高程837.0m，最大壩高段建基面高程806.0m，最大壩高31.0m。大壩由左、右岸擋水壩段和溢流壩段三部分組成。左岸擋水壩段長(zhǎng)22.4m，右岸擋水壩段長(zhǎng)19.5m，溢流壩段(布置在左岸擋水壩段和泄流底孔壩段中間)長(zhǎng)715m。擋水壩段壩頂高程837.0m，壩頂寬4.5m，上游壩坡為豎直面，下游壩坡坡比1∶0.75;溢流壩段共設(shè)6孔溢流表孔，孔口凈寬10m，堰頂高程825.0m，溢流表孔壩段設(shè)寬4.5m的檢修工作橋與兩岸壩頂相通。根據(jù)泄洪排沙的要求，在右岸樁號(hào)0+011.1m－0+017.9m壩段設(shè)有壓泄流底孔，底孔斷面尺寸為4m×4m，進(jìn)口底高程816.0m。

2.2導(dǎo)流洞導(dǎo)流洞進(jìn)口引水渠為梯形斷面，設(shè)計(jì)底寬2.5m，石質(zhì)設(shè)計(jì)邊坡1∶0.4，土質(zhì)設(shè)計(jì)邊坡1∶1.0，進(jìn)口底高程81150m，設(shè)計(jì)縱坡i=0。導(dǎo)流洞洞身段圍巖為三疊系中統(tǒng)二馬營(yíng)組第三巖組，巖性為灰綠色中厚層長(zhǎng)石石英砂巖夾暗紫色泥巖，巖性堅(jiān)硬，巖體較完整。巖體堅(jiān)固系數(shù)f=3－4。圍巖類別為Ⅲ類。洞徑設(shè)計(jì)為15m，開挖洞徑17m。縱坡為i=1/100，洞長(zhǎng)275m。0+000－0+225段洞身采用噴錨支護(hù)，噴10cm厚混凝土，錨桿采用25、L=2m砂漿錨桿;0+225－0+275段洞身采用噴錨支護(hù)及20cm厚C20混凝土襯砌。導(dǎo)流隧洞出口明渠為梯形斷面，設(shè)計(jì)底寬4.0m。石質(zhì)設(shè)計(jì)邊坡1∶0.4，土質(zhì)設(shè)計(jì)邊坡1∶1.0，設(shè)計(jì)縱坡i=1/200。主體工程施工完成后對(duì)導(dǎo)流洞進(jìn)行封堵，封堵位置位于大壩軸線處，采用混凝土堵頭，堵頭設(shè)計(jì)長(zhǎng)10.0m。

2.3取水泵站泵房整體設(shè)計(jì)高度29.62m，根據(jù)最低取水位825.5m，確定泵房底板高程為820.50m，由水泵及設(shè)備布置確定泵房?jī)?nèi)徑為7.14m，外徑為8.74m。泵房分上、下兩部分，下部塔筒采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高度為20.3m，筒壁壁厚依次為1.0m、0.8m，底板厚度為1.2m。水泵工作平臺(tái)(塔筒頂部)高程為839.5m，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆板梁結(jié)構(gòu)。廠房工作平臺(tái)外設(shè)一圈走道板，寬1.8m。上部廠房采用圓形磚混結(jié)構(gòu)，直徑8m。根據(jù)起吊設(shè)備要求，確定屋面梁底高程為848.82m，軌頂高程為846.00m。屋頂采用50mm厚彩色壓型復(fù)合板及鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。泵房?jī)?nèi)設(shè)LD環(huán)形電動(dòng)單梁起重機(jī)，起吊重量為10t。泵站副廠房利用走道板空間，房高4.95m，走道板外緣封閉。泵房前布置進(jìn)水閘室，長(zhǎng)2.5m，孔口寬度為1.5m，進(jìn)水口底高程為824.0m，閘室內(nèi)設(shè)置攔污柵和檢修閘門各一扇(前后布置)，其孔口寬1.5m，高5.0m。閘門和攔污柵啟吊設(shè)備均選用電動(dòng)葫蘆啟吊，懸掛電動(dòng)葫蘆位置高程844.5m。檢修平臺(tái)高程與工作平臺(tái)相同，檢修平臺(tái)上設(shè)排架，用以安裝起吊設(shè)備。

2.4調(diào)蓄水池調(diào)蓄水池圍護(hù)壩采用均質(zhì)碾壓土壩，壩頂軸線總長(zhǎng)度1542.39m，壩頂高程905.0m，最大壩高10.0m。壩頂寬度5.0m，在壩頂迎水面設(shè)防浪墻，墻高1.0m。圍護(hù)壩迎水面邊坡為1∶2.5，背水面邊坡為1∶3，背水面邊坡坡腳設(shè)堆石棱體排水。進(jìn)水管(水庫(kù)供水管道)位于調(diào)蓄水池西北角樁號(hào)1+414.36m處，管徑DN600，為壩內(nèi)埋管，管道出口接入沿迎水面壩坡設(shè)置的泄槽及消力池。放水管位于調(diào)蓄水池北側(cè)樁號(hào)0+55m處，管徑DN800，進(jìn)口設(shè)鋼筋砼結(jié)構(gòu)的進(jìn)水塔，放水管穿越壩體后接電廠取水管道沿河道左岸輸水至電廠。放水管進(jìn)水塔塔高10.0m，上設(shè)排架柱及啟閉機(jī)房，進(jìn)水塔與壩頂用交通橋連接，塔內(nèi)設(shè)檢修閘門和工作閘門各一扇，其孔口寬1.0m，高1.0m。

3結(jié)束語

坪底水庫(kù)工程采用閘壩結(jié)合的形式，同時(shí)采用空庫(kù)度汛的利用方式，有效地解決了當(dāng)?shù)睾樗嗌澈看蟆⑺畮?kù)淤積嚴(yán)重的問題，可大大地提高水庫(kù)的使用壽命。因采用空庫(kù)度汛，為了保證供水，修建了總庫(kù)容120萬m3的調(diào)蓄水庫(kù)。能否利用該庫(kù)區(qū)的近20m厚的淤積層修建截潛流工程，補(bǔ)充一部分汛期供水，從而減少調(diào)蓄水庫(kù)的庫(kù)容，是下一步應(yīng)進(jìn)行研究的主要目標(biāo)。

作者：朱珺單位：山西省水土保持監(jiān)測(cè)中心