天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝研究与设计
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砼面板堆石坝施工混凝土面板堆石坝施工前言自80年代中期以来,混凝土面板堆石坝坝型成为我国坝工设计中的主要坝型之一。
据有关资料不完全统计,至1999年末,短短15年中,我国已建和在建的混凝土面板堆石坝有70多座(西北口、吉林小山等)。
拟建坝高超过100米的24座土石坝中,混凝土面板堆石坝有20座,占83.3%。
混凝土面板堆石坝之所以发展如此迅猛,一方面是因为筑坝材料可以就地取材,投资省;更重要的是,土石坝大型施工机械的发展和新技术的采用,以及其高强度的填筑、施工工期较短、分期填筑的灵活性、施工设备可以充分利用、施工不受气候条件限制等优点。
一、天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝概述天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝最大坝高178m,坝顶长1168m,面板面积18万m2。
是当今已建和在建同类坝型中高度位居世界第二,其余规模都居第一的工程。
坝体分为6个填筑区(见图1):垫层料区(ⅡA)、过渡料区(ⅢA)、主堆石区(ⅢB)、次堆石区(ⅢC、ⅢD);上游周边缝区的粉煤灰和细粉砂嵌缝带和粘土铺盖及任意料回填区;下游量水堰过渡料、粘土防渗铺盖和任意料的填筑区。
大坝填筑的主要技术指标及施工参数如下:分区号最大粒径(mm)铺料厚度(m)碾压遍数加水量(%)ⅡA 80 0.4 6 10 ⅢA 300 0.4 6 10ⅢB 800 0.8 6 20ⅢC 800 0.8 6ⅢD 1600 1.6 6 20二、坝体填筑分期施工对于堆石坝的整体性和尽量减少坝的不均匀沉降来说,尽可能地保持坝体全断面平起上升最为理想。
但是,施工中往往受到填筑强度、渡汛要求、混凝土面板的浇筑、观测设备的埋设、观测房的修建等因素的制约,全断面填筑平起上升很能难做到。
结合渡汛、拦洪、面板混凝土施工、分期蓄水发电及施工能力,施工程序上将大坝分为6期连续填筑。
见图2各经济断面。
三、坝料的开采与备制1.垫层料(ⅡA料)垫层料位于混凝土面板下面,将面板浇筑在一个较平整的平面上,从而使面板受力均匀,避免应力集中。
天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝施工综述吴桂耀 黄宗营(南方水电有限责任工程公司,广西隆林,533409)关键词 混凝土面板堆石坝 基础开挖 坝体填筑 趾板 面板 灌浆 天生桥一级水电站摘 要 天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝是目前世界上已建、在建的同类坝型中最高坝之一,其坝基开挖、坝体填筑、趾板和面板施工、帷幕灌浆等,取得了一整套设计、施工技术经验,对国内外建设同类型大坝具有一定的指导意义。
该项工程经各种手段检测和评估,说明工程质量是好的,并经127m水头、740m水位(设计水位780m)的初步考验渗水量不大,未出现异常现象。
天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝坝高178 m,坝体填筑总量约1800万m3,是目前世界上已建、在建的同类坝型中最高坝之一,现将该坝的施工技术综述如下。
1 坝基开挖坝基开挖包括趾板基础开挖和坝基基础开挖,其开挖总量约230万m3,其中趾板岩石开挖约24万m3,一般开挖及河床冲积层开挖约206万m3。
趾板基础要求开挖至弱风化岩层以下2m,对坝轴线上游的坝基基础要求将覆盖层及全风化层全部挖除,对坝轴线以下的坝基基础要求将覆盖层挖除。
坝基开挖方法采用常规机械化施工。
2 坝体填筑大坝填筑主要分为:ⅡA(垫层料)区、ⅢA (过渡料)区、ⅢB(主堆石料)区、ⅢC(软岩料)区、ⅢD(次堆石料)区、上游趾板和周边缝填料区。
标准断面图见本专号第22页。
基础清理随坝体填筑上升自下而上进行,并超前于坝体填筑上升的高度。
当基础面出现有陡岩、反坡现象时,采用手风钻打眼放炮或配以反铲将陡岩、反坡等挖除,使其坡度不陡于1∶0.3的正向坡。
大坝上游0.3H条带的岩石边坡不陡于1∶0.5的正向坡。
对坝区内的地质钻探孔,在开挖至基岩面后找出孔口,先采用钻机扫孔并清洗孔壁,经检查验收合格后再用100号水泥砂浆回填封堵。
对坝区的地质探洞采用3种处理方式:一是趾板区探洞,在趾板基础开挖完成后,对余留的探洞进行清理并清洗干净后用200号混凝土回填,然后再进行回填灌浆;二是坝轴线上游填筑区的探洞,经清理冲洗干净后用100号浆砌石回填;三是坝轴线下游填筑区的探洞,洞口以内30m范围用100号浆砌石回填。
天生桥一级电站混凝土面板堆石坝安全监测设计简介
谢秦兰;魏寿松
【期刊名称】《大坝观测与土工测试》
【年(卷),期】1993(000)004
【摘要】天生桥一级电站是红水河梯级电站的第一级,位于红水河上游南盘江干流上。
其混凝土面板堆石坝最大坝高178m,总库容10.26Cm^3。
工程于1991年6月正式开工,是国内在建的最高的混凝土面板堆石坝,在国际上也名列前矛。
我国混凝土面板堆石坝起步较晚,尚处在累积经验阶段。
因此,必需设置一套完整的、可靠的原型观测设施,了解大坝在施工期和蓄水期的工作状态。
【总页数】4页(P18-21)
【作者】谢秦兰;魏寿松
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TV641.43
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1.吉林台一级水电站混凝土面板砂砾堆石坝安全监测设计 [J], 杨国华;郭霞辉;高闻;马宇燕
2.天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝面板混凝土的施工 [J], 黄宗营;秦国逊
3.电平器在天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝面板变形监测中的应用 [J], 彭柏荣
4.天生桥一级高面板堆石坝几个设计问题的再讨论兼议‘混凝土面板堆石坝设计规
范’(送审稿) [J], 魏寿松
5.天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝安全监测设计 [J], 冯业林;魏寿松;谢秦兰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
混凝土面板堆石坝裂缝的成因及对策探讨谢玉杰, 张光碧, 冯锦德, 黄泽明, 高 睿, 李 浩(四川大学水利水电学院,四川成都 610065)摘 要:随着我国水电资源的进一步开发,混凝土面板堆石坝作为一种适应性强的经济坝型将成为首选。
面板堆石坝的关键技术问题是要解决面板混凝土的裂缝问题,分析了面板结构裂缝和非结构(温度)裂缝的成因,并列举了一些工程上常用的防止面板裂缝的措施,引用了天生桥一级水电站面板堆石坝的面板施工措施,探讨了对面板的保护。
关键词:混凝土面板堆石坝;混凝土配合比;施工养护;裂缝与防治中图分类号:T V54;T V64;T V698文献标识码: B文章编号:1001-2184(2007)05-0076-031 引 言近年,在我国的大坝建设中,混凝土面板堆石坝发展很快。
堆石坝具有工程量小、安全性好、可简化导流、施工方便、工期短、造价低等优点,已受到坝工建设者的重视,其设计方法和施工技术日臻完善。
随着我国水电建设的进一步发展,混凝土面板堆石坝将成为一种适用性强的经济坝型。
但是,就以往的经验而言,面板堆石坝的面板在施工期和蓄水期时有开裂的现象出现。
为此,很有必要对造成面板裂缝的原因和解决措施进行研究。
笔者在前人的基础上总结了面板裂缝的成因并提出了裂缝防止措施。
2 混凝土面板裂缝成因分析2.1 面板裂缝分类就堆石坝面板产生的裂缝而言,可能发生两类裂缝,即由坝体不均匀变形引起的结构性裂缝和由混凝土本身性能而产生的收缩裂缝。
2.2 面板裂缝原因(1)混凝土面板裂缝结构性分析。
面板在外力作用下产生的裂缝,主要是由于堆石坝面板支撑体在自重和施工期反向水压力等外荷载作用下产生不均匀的沉降和水平位移,导致面板和垫层之间脱空,改变了面板以承压为主的力学模型而发生裂缝[1]。
此种裂缝是造成面板后期呈规律性开裂的主要原因。
(2)混凝土面板裂缝的非结构性分析。
混凝土面板由于厚度小、结构暴露面积大而对环境温度变化敏感。
天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝施工程序
梁传国
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】1999(000)003
【摘要】天生桥一级水电站面板堆石坝坝体填筑方量大,原规划坝体填筑要达到水库正式蓄水高程需37个月的工期.由于1号导流洞发生大塌方,致使工程截流后第1个枯水期没有按计划抽水、下基坑,使大坝填筑工期拖后.但在施工过程中采取了一系列措施,如结合各期导流要求,合理规划坝体填筑分期、降低溢洪道闸室段基础开挖高程、合理配置大型施工机械设备、合理布置上坝道路并做好堆石料备料,及科学组织施工、严格管理等,从而使大坝能在28个月内完成蓄水前的填筑方量,达到蓄水发电要求,为面板堆石坝工程快速施工积累了经验.
【总页数】3页(P31-33)
【作者】梁传国
【作者单位】中国南方电力联营公司,广州,510620
【正文语种】中文
【中图分类】TV5
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1.天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝设计与施工 [J], 张先员
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4.天生桥一级水电站河道水流控制与面板堆石坝施工程序规划 [J], 徐永
5.天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝坝体填筑施工中有关问题论述 [J], 周绍红;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
天生桥一级水电站面板堆石坝周边缝止水设计
毛正非
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】1999(000)003
【摘要】天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝设计坝高178 m,其周边缝的止水至关重要.根据"七五""八五"科技攻关成果,该坝周边缝止水按张开值22 mm、沉陷42 mm、切向位移25 mm、三道止水设计.即底部铜片止水,铜片厚1 mm,伸长率控制在20%~30%之间;中间部位以680 m高程分,以下采用铜片止水,以上采用H2-861,二者用铜塑接头相连;顶部采用无粘性材料(粉细砂、粉煤灰)止水,用Geotextile 400 g/m2土工织物及带网眼镀锌铁皮保护.该设计的不断优化、完善及实施,为我国200 m级高的混凝土面板堆石坝周边缝止水设计积累了经验.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】毛正非
【作者单位】昆明勘测设计研究院,昆明,650051
【正文语种】中文
【中图分类】TV22
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天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝面板混凝土的施工
黄宗营;秦国逊
【期刊名称】《水利水电技术》
【年(卷),期】2000(031)006
【摘要】天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝高178 m,面板面积17.3万m2,分三期进行浇筑.面板垫层料坡面进行了平整、压实并用乳化沥青保护.面板混凝土的配合比是通过大量对比试验确定的,二、三期面板混凝土的配合比还在一期面板的基础上进行了优化.面板采用有轨滑模和无轨滑模进行施工.为保证面板的质量,对砂石骨料、水泥、外加剂和坡面平整度、侧模安装质量及混凝土的塌落度等进行了严格的控制.混凝土取样结果、面板裂缝检查及渗流观测结果都表明,面板的质量良好.【总页数】4页(P8-11)
【作者】黄宗营;秦国逊
【作者单位】中国人民武装警察部队水电第一总队,广西壮族自治区隆林县,533409;中国人民武装警察部队水电第一总队,广西壮族自治区隆林县,533409
【正文语种】中文
【中图分类】TV5
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天生桥一级水电站水工建筑物设计浅析
方大凤
【期刊名称】《云南水力发电》
【年(卷),期】2001(017)002
【摘要】天生桥一级水电站工程规模大,其混凝土面板堆石坝与同类坝型相比,居国内第一,世界第二。
目前工程已经竣工,文章对设计过程中的重大技术问题进行了回顾,并对一些问题作了思考,以供同行们参考。
【总页数】6页(P4-9)
【作者】方大凤
【作者单位】国家电力公司昆明勘测设计研究院,云南昆明 650051
【正文语种】中文
【中图分类】TV641.4+3
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天生桥一级水电站面板堆石坝面板脱空处理
陈圣平;徐明星;秦金太
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2001(032)012
【摘要】天生桥一级水电站面板堆石坝为特大型面板堆石坝,混凝土面板总面积17.15万m2,分3期施工.下期面板施工前,在对上期面板进行检查时发现,面板与大坡面产生脱空,其主要原因是施工组织欠妥、大坝沉降量大及水库蓄水使面板产生挠曲变形所致.处理措施为:采用水泥粉煤灰浆液灌注脱空部位,对于减少面板裂缝有着积极的意义.其处理方法,可为其它类似工程借鉴.
【总页数】2页(P21-22)
【作者】陈圣平;徐明星;秦金太
【作者单位】长江水利委员会,设计院,;长江水利委员会,陆水管理局,;黄河工程公司,【正文语种】中文
【中图分类】TV641.43
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天生桥一级水电站—面板面积及堆石体方量世界第一的大坝佚名【期刊名称】《河北水利》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】1页(P25)【正文语种】中文天生桥一级水电站位于南盘江干流,为红水河梯级开发的龙头电站。
坝址右岸为广西壮族自治区隆林县,左岸为贵州省安龙县。
电站距贵阳市240km,其上游约62km 是南盘江支流上的鲁布革水电站,下游约7km 是天生桥二级水电站。
电站于1991 年6 月开工建设,1994年底截流,1998 年底第一台机组发电,2000 年工程竣工。
坝址控制流域面积50139km2,多年平均径流量193 亿m3。
总库容102.57 亿m3,为不完全多年调节水库。
主要建筑物均按1000 年一遇洪水设计,最大可能洪水校核。
枢纽由混凝土面板堆石坝、开敞式岸边溢洪道、放空隧洞、引水系统和地面厂房等主要建筑物组成。
天生桥一级水电站采用混凝土面板堆石坝,最大坝高178m,居20世纪末世界已建面板坝的第2 位,坝顶长度、坝体填筑方量和面板面积居世界首位。
坝顶高程791m,坝顶长1104m,坝体填筑量约1800 万m3,其中1400 万m3的填筑料来源于溢洪道的开挖渣料。
布置在右岸垭口的溢洪道具有规模大、泄流量大、流速高的特点,由引水渠、溢流堰、泄槽、挑流鼻坎和护岸工程组成。
溢流堰前缘宽度81m,设5 孔13mX20m弧形闸门,为20 世纪末中国规模和泄量最大的岸边溢洪道,最大流速达45m/s,泄槽内布置有掺气减蚀设施。
放空隧洞位于右岸,具有后期导流、旁通及放空等多种作用,最大泄量为1766m3/s。
用弧形闸门控制。
总水压力87350kN,是国内采用液压伸缩式止水的最大弧形闸门。
电站总装机容量1200MW,4 机联合运用时,保证出力403.6MW,多年平均发电量52.5 亿kW·h。
厂房位于大坝下游左侧岸边,采用单机单管引水方式。
引水系统布置在左岸,由引水渠、进水塔、隧洞与压力钢管组成。
天生桥一级水电站面板堆石坝施工导流与渡汛水力发电?1999年?第3期41天生桥一级水电站面板堆石坝施工导流与渡汛们乙/f匡焕祥(长江水利要再—,430010)Tf.J可6卜关键词^l互!甚型.塑堡互塑天生桥一级查皇站_摘要天生桥一级水电站是我国在建最高的混凝土面板堆石坝,工程采用的施工导流标准,渡讯方式,导流程序是合理的.施工过程中采取了过流保护工程措施及安全渡讯调控管理,使工程按设计如期进行,大大简化了施工导流建筑物的规模,缩短了前期工期,节省了资金的投人.水利水电枢纽工程的施工导流贯穿于整个工程施工过程,正确地选择导流的标准,渡汛方式,将对整个工程工期及投资产生重大影响.与土石坝相比.钢筋混凝土面板堆石坝(以下简称面板坝)的施工导流标准,渡汛方式,施工程序,具有突出的优点天生桥一级水电站面板坝工程施工导流采用的是枯水期施工围堰(过水围堰)挡水,隧洞导流.第一个汛期由导流隧洞与填筑的堆石坝体过水渡汛;第二个汛期则为填筑坝体挡水,导流隧洞与放空洞泄流联合渡汛天生桥堆石体过流保护工程的施工经验,为我国高面板堆石坝的施工导流提供了直接的成功经验.本文对此作一简要介绍.1施工导流设计方案比选1.1工程规模豆自然特性本工程系红水河梯级的第一级水电站,面板坝最大坝高178131,坝顶长ll68m,坝体总填筑量为l875万m,钢筋混凝土面板面积约18万m.水库总库容102.6亿131.电站装机容量1200Mw(4×300MW),本工程属大I型工程,其永久建筑物为一级标准,临时建筑物为四级标准.本工程位于红水河上游南盘江干流.坝址下游约7km处是已建成的天生桥二级水电站首部枢纽.上游约62km有南盘江支流黄泥河上已建成的鲁布革水电站.坝址以上汇水面积50139km.据实测31年水文系列,多年平均流量612m/s.最大流量7780m/s,最小流量72131/s,洪枯流量比高达100倍,峰高量大,持续时间长.坝址处河谷开阔,在二级电站修建前,枯水期水面宽约40~l60m,水深约2~10m,河床冲积层厚约6.O~25.6m,近基岩面有0.5~13.3m的淤泥质粘土层,围堰基础地质条件不良.1.2导流方案比选天生桥一级堆石坝导流曾研究过围堰全年挡水,工程施工初期渡汛标准按30年重现期全年洪水10800131/s推算的方案.此方案即使布置3条导流隧洞(断面为13.5m×13.5131的修正马蹄形),上游挡水围堰仍高达60m(填筑量达210万m,且基础处理困难),需要在截流后的一个枯水期将它建成,实施难度很大,因而放弃.招标文件确定的方案是过水围堰与两条导流隧洞(断面同前)联合导流.上游围堰(堰顶高程651m,长273m)高约20m,填筑总量21.4万131.;下游一期围堰(堰顶高程647.2131.长l53.8m)高l8.7m,填筑总量12.7万m,二期(即1997年汛前)再加高至657.2m,全年挡水.经研究.上下游围堰的基础冲积层均不开挖,设高喷板墙垂直防渗处理上游过水围堰断面结构为宽顶堰加堰后消能平台(混凝土厚lm),其问1:5斜坡段以厚0.9m的混凝土楔形体保护}下游围堰坡脚设10m长的柔性护坡,由5排2m×2m的钢筋石笼连接而成,两岸则以石笼护坡(见图l,图2).1.3导流标准与程序(1)l995~l996年与1996~l997年两个枯水期(从11月11日至次年5月20日),按该时段20年重现期洪水,设计流量l670m/s,由导流洞单独收稿日期;1998—09—0742水力发电?1999年?第s期圈l上游圈堰断面螬构(单位:高程为m;其余为ram)圈2下游一期暖堰断面结构(单位:高程为m;其余为ram) 泄流,上下游围堰挡水施工.(2)1996年汛期,按30年重现期全年洪水,设计流量10800m/s;由导流洞(两条)与过水断面(未完成坝体)联合泄流渡汛.(3)1997年汛期,按300年重现期全年洪水,设计流量l7400m/s,放空隧洞投人运行,与导流洞(两条)联合泄流渡汛.(4)1997年汛后,导流洞下闸封堵,l997~1998年枯水期由放空洞单独泄流.(5)1998年讯期,按500年重现期全年洪水,设计流量18800m/s,由放空洞与溢洪道简易过水断面联合泄流渡汛.(6)1998年枯水期,第1台机组发电,由放空洞泄放余水.2渡汛实践与过流保护工程2.11995年渡汛本工程于l991年开工,原定1993年冬截流,后因故推迟一年.l994年10月,l号导流洞进口段冒顶塌方34万m.,只得在2号导流洞单洞导流条件下,于l2月25日实施截流(一次成功),随即进行上下游过水围堰施工.1995年汛期,围堰过流l2次,最大来水流量4800m./s,上游围堰安然无恙,下游围堰则出现5次险情.据分析,主要原因是二级电站运行水位控制偏低,下游围堰实际尾水位显着低于招标文件规定,过堰流速大于设计值,下游护坡及坡脚遭受强烈淘刷,致使局部失稳.221996年渡汛保护研究鉴于l995年的教训,本工程1996年防洪渡讯被电力工业部列为全国在建工程的防汛重点.为确保已填筑的180万m.上坝料及下游围堰的安全,专门进行了渡汛水力学模型试验.(1)试验是在l:100水工正态模型上进行的.导流建筑物包括两条导流洞及过水围堰与未完成的坝体.上下游围堰相距约1km.未完坝体堆石料接设计的主堆石料及次堆石料级配模拟.预留的泄槽为一宽顶堰,长约300m,其过水断面接常遇洪水不冲流速考虑,底宽120m,槽底高程642m,两侧以l:1.4的斜坡升至6601'11高程以上.试验观测了9种工况下的流态,下泄流量分别为2500,3000,3500,4400,5500,6500,7760,9670和10800m./s,下游围堰尾水位控制在643m左右(原型可由二级电站调控).(2)试验表明,坝体渡汛的难度主要取决于下泄流量的大小.下泄流量为5000m/s以下时,两条导流洞分流约2o00m./s,过坝水流平顺,最大流速24m/s,泄槽底部及边坡均未见大于25cm的石料被冲动;下泄流量为5500~7760122./s时,泄槽进出口水流波动增大,最大流速4.4m/s,槽底石料出现冲动,且有块石横向滚动;下泄流量为9670~1O800m./s时,过坝水流成面流,波动剧烈,最匡焕祥:天生桥一级水电站面板堆石坝施工导流与渡汛43 大流速达5.7m/s,泄槽进出口底部块石滚动,两侧岸坡受冲坍塌.根据各部位受冲情况,试验建议对坝体泄槽段保护的范围为高程642~658rfl.重点保护进出口底部及两侧孤形段岸坡,尤应侧重进口段底部及进口右侧岸坡;泄槽直线段和河槽底部只需一般保护.2.3坝体过流保护工程参照国内外的成功经验,主要采用不同型式的钢筋铅丝笼(以下简称"石笼",所用钢筋一般为≠20),铺护在未完成坝体泄槽段的重点防护部位.2.3.1裹头与进出口护底进口收缩岸坡弧形段采用连续石笼护坡,与预埋在坝内的钢筋焊接,并以4rfl×1.5m×1m的石笼压脚.出口扩散岸坡弧形段问隔地铺设石笼,其问以钢筋焊接,内填25cm以上块石,表面覆盖铅丝网泄槽底部(高程642m平台),在进口段40rn与出口段l5rfl,每隔6m,垂直于水流方向设置1条石笼,长12Om,宽1.5rfl,高lrn,底部以钢筋相连,石笼之间回填主堆石(ⅡB料),碾压密实,其上覆盖钢筋网形成整体.其余槽底部分按常规填筑标准施工.2.32护坡与护脚泄槽两侧1:1.4的坡面上,先用钢筋焊成1.6rfl×1.6rfl的骨架,再于其内干砌大于2Oem的块石,上覆铅丝网,再焊钢筋作为压条(闯距o.8m×0.8m),并与预埋在坝内的钢筋焊牢.在护坡与槽底相接的坡脚,在4m宽范围内实施与上述护坡相同的保护措施.2.3.3泄槽前后缘泄槽前缘,从高程617.5m的垫层到高程635rfl为坝体l:1.4坡面,按面板基础坡面的要求施工,即以10.5t斜坡碾碾压6遍,密实度抽检合格后,经人工修坡,铺上铅丝网再抹5crfl厚的1O0号水泥砂浆(汛后拆除,进行面板施工);高程635m至高程642m为主堆石体,坝体护坡按1;1.4碾压检查合格即可(见图3,4,5).2.4天生桥二级电站水位调控管理由于天生桥一级电站下游围堰座落在二级电站库区内,其水位流量关系有别于原河道.在中小流量时,下游围堰的尾水位可以显着地受到二级电站运行水位(637~645m)的调控.南圈3大坝过流保护平面(单忙m)一圈4过藏保护横毒!l面示皇(单位tm)模型试验表明,为了确保一级电站大坝1996年安全渡汛,当下泄流量为200O~4000r!q./s时,二级电站运行水位应作相应配合:在涨峰时段,尾水位维持在6415rn左右,落峰时段升至64:3rfl左右.当下泄流量大于4000rn/s时,二级电站可按自身调度方案运行.此外,上游鲁布革电站的泄洪冲沙也采取错峰调度,同时尽可能做好本工程的中长期气象分析及短期雨情水情预报.并做好渡汛观测和防洪抢险的组织措施落实.25工程进展和1996,1997年渡汛1995年汛后,大坝基坑抽水清淤,进入基础开挖(总量l16万rn,最大开挖强度16万rfi/月),同卜--~~圈5过藏保护擞断面示蠢<单位:m)卜一卜-jL水力发电?1999年-第3期天生桥一级水电站放空洞高水头Lc乙(一心弧形闸门的设计研究汪志龙蒋正鸿丁,(昆丽瓦瓦)关量词墨墅凰£1.生望苎查塾里天生桥一镪奎皇堕摘要在研究国内外众多潜孔弧形闸门资料的基础上,通过对总水压力,最大承压水头,闸门孔口尺寸,水封形式和门槽水力学等关键性的技术指标和参数的对比分析,进行了天生桥一级水电站放空洞弧形工作闸门的选型设计在120m承压水头下采用液压伸缩式水封,刷新了谱孔弧形闸门使用该种水封的国内记录.通过天生桥一级水电站放空洞弧形工作闸门及液压伸缩式水封的选型设计的实践,为我国高水头潜孔弧门的选型设计积累了经验.天生桥一级水电站放空隧洞全长l052.17nl,它承担放空水库,施工期参与导流和泄洪,汛末调节蓄水流量,电站停机检修时向下游供水的多种功能.放空洞弧形工作闸门是履行上述功能的关键性设备.根据枢纽布置要求,工作闸门为弧形闸门.其技术参数如下:工作闸门段流速36.6m/s;孔口尺寸6.4nl×7.5m;设计水头120m;校核水头l3Om;操作条件为动水全开,全关,90m以下水头局部开启;设计水头时总水压力87.35MN;最大总水压力95.06MN;孔口数量l孔;闸门数量l扇;支承跨度4m.总水压力的大小在一定程度上反映了闸门的设收稿日期1999—02—01时继续修复了l号导流洞并加固下游围堰.1996年2月开始大坝填筑,6月25日前.设计过水断面及保护工程基本完成(填筑最高强度64万m/月),7月4日,围堰第一次过水.1996年汛期围堰过水7次,其中流量最大的3次洪峰亦属常年洪水(3200~3790m/s),最高淹没高程648m.由于两条导流洞均投入运行,过堰水流平缓,流速不大,上下游围堰及未完成的坝体均未出现任何险情,1996年渡汛任务顺利完成.1996年10月,基坑提前抽水清淤,开始泄槽回填.1997年3月21日至5月1日, 一期混凝土面板浇筑完成(高程680m,面板面积3万m).汛前,下游围堰加高至657.2m高程,坝体经济断面填筑到725m高程(按300年重现期防洪要求).1997年汛期,实际出现4次洪峰,最大流量6300m/s.由于放空洞参预泄洪,坝前水位仅达668.8nl.1997年12月,大坝经济断面右岸达到748 iTl,开始浇筑二期混凝土面板(高程746m,面板面积7万in);大坝前缘铺盖及趾板灌浆均达到675 m高程;放空洞亦达到验收标准.同年l2月15日, 导流洞顺利下闸.实现了水库初期蓄水目标.3结语(1)天生桥一级水电站施工导流及渡汛方式,标准,施工程序是合理的,渡汛工程总体上是成功的.虽然实际洪水远未达到设计渡汛标准,从堆石坝安全施工角度考虑.所采用的过流保护工程标准仍是必要的;填筑强度高,虽有一定难度,实践证明,经过努力是可以实现的.(2)由于l号导流洞进口段开挖过程中突然出现大塌方,截流后的第1年只能由2号导流洞单洞导流,使截流及初期渡汛风险增大,教训是深刻的. 对位于山体薄弱带的导流隧洞进出口段,理应采取有预见性的保护措施.(3)实现坝体过水安全渡汛,下游围堰至关重要,不仅应有认真设计的消能防冲设施,还需维持足够的尾水位,否则,下游围堰一旦冲毁,必将累及未完成的坝体及上游围堰.。
1 工程概述1.1 工程规模天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝,其坝高178m,坝顶长度1168m,坝顶宽12m,坝体上游坡1:1.4,下游坝坡综合比1:1.4。
大坝主要由堆石体、趾板、混凝土面板及防渗帷幕等构成。
堆石体主要划分为垫层料区、过度料区、主堆石区和次堆石区,总填筑方量1800万m3;混凝土面板厚度为底部0.9m、顶部0.3m,并按16m等宽分垂直缝,其挡水面积17.3万m2。
1.2 地质地貌大坝座落于“V”形宽阔河谷之中,河谷横向总体形态近似梯形,顺河向呈波状起伏,河床宽度一般为100~150m。
坝址区为中三迭统(T2)软弱层状岩体构成的纵向河谷地段,由薄至中厚层局部块状的泥岩、砂岩及灰岩组成,岩层倾向左岸,右岸为顺向坡。
坝区地质构造以北东向断裂为主,区域性压缩断层F8从右岸坝头附近通过,受其影响,两侧发育了一系列派生及伴生断层,以及层间剪切带、小褶曲和节理裂隙发育。
1.3 工程施工大坝于1996年2月10日开始填筑,1999年底完成防浪墙施工。
1.4 安全监测系统布置监测项目主要划分为:坝体表面变形、坝体内部变形、接合缝、面板挠度、坝体应力、面板应力应变、渗流渗压、水情、动力等监测,大坝监测的各个项目相互关联,监测内容最终结果反映在坝体变形、面板变形、面板应力、面板周边缝和垂直缝开合度、渗流渗压等指标上,一旦出现异常情况可进行相互对比分析,从而达到监控大坝安全的目的。
2 主要监测成果1 坝体变形1.1坝体表面变形位于一~三期面板顶部监测结果表明:面板与垫层料皆产生较明显的竖向和剪切位移,同时发生微量张开,面板向下游最大位移83cm、最大沉降116.4cm、最大横向(向河床中部)位移8.5cm。
位于坝后坡不同高程区域的堆石体也产生了较大位移变形。
1.2坝体内部变形(1)沉降变形坝0+640/高程665m 最大沉降位于坝轴线部位,其沉降量153cm;坝0+640/高程692m 最大沉降位于坝轴线部位,其沉降量309.3cm;坝0+630/高程725m 最大沉降位置发生在坝轴线下游30m,其量值达346.3cm;坝0+630/高程758m 最大沉降位置发生在坝轴线下游30m,其量值241cm;坝0+918/高程725 m 最大沉降位置发生在坝轴线下游46m,其量值273.6cm;坝0+918/高程758 m 最大沉降位置发生在大坝后坝坡,其量值为157.5cm;坝0+438/高程725 m 最大沉降位置发生在坝轴线下游35m,其量值为120.0cm;坝0+438/高程758 m 最大沉降位置发生在坝轴线部位,其量值为107.5cm。
综合分析表明:1)坝体沉降与堆石体填筑有密切相关性,填筑荷载增加,相应区域迅速产生压实沉降变形;填筑放缓或暂时停止,堆石体仅发生徐变性密实沉降变形,且后期沉降趋势随时间的延续而减缓,并趋于稳定;沉降变形也随水库蓄水位的升高而增大(坝轴线上游坝体表现较为明显)。
2)因坝体分期填筑,先填上游经济断面,后填筑下游侧坝体,故坝轴线上游侧沉降主要发生在前期,后期沉降幅度减小,而坝轴线下游侧的沉降前期相对较小,后期填筑时较大。
3)由于坝体纵向填筑未同时上升,且填筑进度差异较大,致使大坝左岸的沉降速率大于右岸。
4)就坝体材料分区而言,坝轴线上游为主堆石区(硬岩料区),下游为次堆石区(软岩料区),坝料及压实要求均是上游高于下游,故最终沉降为坝轴线及下游区域大于上游区域。
5)到2001年3月,从各测点的过程线看,高程725 m及以下堆石体的沉降曲线已趋于平缓,沉降已经基本完成;高程758 m坝0+438桩号测点沉降变化过程线一直比较平缓,而坝0+630及坝0+918测点在2000年汛期后还在继续沉降。
6)从大坝沉降资料看,1/3~1/2坝高堆石体层的沉降速率较大,最大沉降点位于坝0+630~坝0+730的高程692m~725m之间。
(2)水平位移1)到2001年3月底,较大水平位移出现在下游坡附近及坝体上部,且河床中部断面水平位移较两岸大,坝轴线附近上下游测点的水平位移较小。
2)靠上游坝坡附近测点在水库水位上升时,呈现向下游位移趋势,其中,靠上游坝坡测点C4-H2为观测到的最大水平位移达103cm。
3)1998年汛前,二期面板已浇筑完成(高程746m),坝体填筑至高程768m,面板开始挡水,此时由于坝体为经济断面方式填筑,且水平位移测试系统需在进入下游永久观测房后才能进行观测,故高程746m以下许多水平位移测点未能捕捉到1998年汛期库水位上升期间(最高水位上升至高程740.22m)水荷载对主堆石区产生的挤压变形效应。
4)从各断面测点的位移过程线看,截止到2001年3月底,高程725 m以下坝体的水平位移在2000年汛期后已经基本完成,高程725 m以上坝体的水平位移还在缓慢发展。
2 面板变形及应力分布1面板挠曲变形蓄水前(1998年6月),一期面板整体向上游变形,最大变形为向上游13.8cm(高程665 m),致使一期面板顶部出现面板与垫层料脱空。
二期面浇筑完成,水库开始蓄水,面板整体向下游位移。
从2000年10月至2001年3月,一期面板变化很小,二期面板向下游变形,三期面板向上游回弹;2001年3月31日,三期面板顶部电平器挠曲变形测值为46.9cm(法线方向)。
挠曲变形测值表明:面板的变形与填筑体变形,以及施加在面板的水压力有密切相关性。
三个断面的面板挠曲变形整体表现为:均为向下游的波浪起伏状变形。
面板中部区域和左岸区域较大,其变形量为同一数量级,左岸略大于中部;右岸面板区域挠曲变形要小得多。
2面板垂直缝开合度二期面板垂直缝顶部最大开合度发生在左岸,其测值40.1mm,右岸侧垂直缝最大开合度13.3mm,靠河床中部基本处于受压闭合状态。
垂直缝开合度测值与库水位关系密切。
三期面板垂直缝顶部最大开合度发生在左岸,其测值为31.6mm,右岸侧垂直缝最大开合度为11.9mm,靠河床中部基本处于受压闭合状态。
根据监测结果表明:二期面板左、右岸区域最大开合度略大于三期面板对应的同区域开合度;同一高程面板垂直缝开合度表现为左岸区域远大于右岸区域;各区域垂直缝开合与堆石体向河床中部变形,以及库水位影响相关。
3面板与垫层料间脱空坝0+438断面三期面板高程758m、786m区域基本未出现脱空,剪切变位也极小。
坝0+662断面(最大监测断面):二期面板上部高程746 m区域为最大脱空部位,其脱空量为8cm,相应剪切位移达3.2cm,库水位上涨期间,表现为面板脱空缝隙被压实闭合,剪切位移略向反向发展后趋于稳定。
三期面板从低高程至坝顶,呈现出脱空和剪切由小到大的分布规律,尤其在上部高程786 m区域,最大累积脱空3.6cm、最大剪切位移18cm。
坝0+918断面三期面板高程786 m区域为最大脱空部位,其脱空量为4.7cm,相应剪切位移达20.1cm。
各期面板较大脱空与剪切均出现在靠上部区域,垫层料变形大,脱空与剪切变位也大,同时脱空和剪切位移与库水位存在明显的挤压和变形关系。
4面板周边缝位移据面板周边缝的三向测缝计观测资料,周边缝最大位移为:沉降25.2mm(左岸THJ11),开合度19.7mm(河床段THJ4),下向剪切8.4mm(右坝肩THJ1)。
总体看:三向测缝计测值变化甚微,显示周边缝处于稳定状态。
5面板内部应力应变(1)钢筋应力:从埋设的钢筋计测值看,其实测应力与温度呈轴对称趋势,温度降低,钢筋应力增大,即向拉应力发展;温度升高,钢筋应力减小,即向压应力发展,说明了前期温度是钢筋应力变化的主要原因,但后期钢筋应力变化主要来自面板变形的影响。
一期面板钢筋应力:水平向与顺坡向钢筋绝大多数处于受压状态,顺坡向压应力大于水平向压应力,较大压应力集中在一期混凝土面板中部区域,实测顺坡向钢筋最大压应力-127.9Mpa ,水平向最大压应力-54.06MPa。
二期面板钢筋应力:钢筋应力拉、压约各占一半,位于面板靠河床中部较高部位的高程745 m水平向钢筋压应力较大(-154.9MPa),较低部位即位于一、二期面板交界处的顺坡向钢筋压应力较大(-128.66MPa),其余区域拉、压应力值均不大。
三期面板钢筋应力:库水位以上区域水平向与顺坡向钢筋应力受温度影响较大。
水平向钢筋应力,主要表现为三期面板上半部区域两岸侧为拉应力,中部区域为压应力,最大拉应力80.82Mpa,最大压应力-47.8Mpa(SBH25);顺坡最大拉应力101.48MPa,最大压应力-87.06Mpa。
坝0+630和坝0+725发生了超量程的现象,与面板变形、面板出现裂缝的现象十分吻合,该处面板所受拉应力已完全由钢筋承担。
(2)混凝土应力应变:一期面板各测点均为压应变,应变值在-51.1×10-6~-871.82×10-6之间;二期面板各测点多为压应变,应变量在38.8×10-6~-946.9×10-6之间;三期面板各测点应变表现为有拉有压,混凝土应变在366.48×10-6~-610.01×10-6之间,有些顺坡向部位曾出现了11548×10-6~1887.19×10-6,说明该部位混凝土延顺坡向受力已超过其极限拉伸值。
混凝土面板顺坡向应变,除大坝中部的面板顶部附近有一小范围的拉伸应变外,其余承受压应变。
较高的压应变集中在一、二期面板,最大压应变为-1027×10-6,位于L6/高程683m。
混凝土水平向应变完全为压应变,较大压应变集中在混凝土面板上部三分之一部位,最大压应变为-915×10-6,位于L6/高程745m。
(3)混凝土温度:从混凝土面板内温度计测值看,在混凝土浇筑初期,混凝土入仓温度约为20~24℃,温升可达45℃。
面板混凝土的温度受其入仓温度和气温直接影响。
水库蓄水后,库水位以下的温度测值常年保持在15~23℃,库水位以上的温度随气温改变而变化,面板内部一般为10~40℃,高温季节面板表面曾达56℃。
3 大坝渗流渗压3.1渗流压力(1)坑埋式渗压计:除PP1、PP3测点水位与库水位关联性略强外,其它渗压计测点受库水位影响不大,水位变幅一般小于2m。
(2)钻孔渗压计:帷幕前渗压计实测水位与库水位变化密切,其渗压为0.9h(h为水库水位)水头左右。
帷幕后高程较低的PRA2~5 、PRB2~5和PRC2~5有微小的上升幅度,其剩余水头比埋设在较高部位的PRD2~3要大一些,其剩余水头在20%以下。
较高部位的PRD1位于趾板X线上游侧6.5m,剩余水头在10%以下。
PRZ2的剩余水头比较大(该区域为F8断层横向穿越帷幕线部位),实测水头变化与库水位一致。
PRZ3的剩余水头随库水位升高而增大,在30%左右。