引水式电站重力坝施工设计

- 1 -一 基本资料一 基本资料1.1 工程概况1.1 工程概况1、工程地理位置、工程任务和规模燕云电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州松潘境内的岷江河右岸一级支流热务沟梯级开发的第一级，该电站工程的主要任务是发电。燕云电站为单一径流引水式电站，电站取水枢纽控制流域面积660.8km2。电站有效库容 120 万 m，电站设计引用流量16.99m3/s，设计工作水头 127.51m，装机 18.0MW（29.0MW）。燕云电站为单一径流引水式电站，电站取水枢纽控制流域面积660.8km2。电站有效库容 120 万 m，电站设计引用流量16.99m3/s，设计工作水头 127.51m，装机 18.0MW（29.0MW）。根据防洪标准（GB5020194）及水电枢纽工程等级划分及设计安全标准（DL/T 51802003）规定本工程为 IV 等小（1）型工程，主要水工建筑物为 4 级，次要水工建筑物和临时性水工建筑物为 5 级。坝体设计洪水标准为 30 年一遇，校核洪水标准为 300 年一遇坝体设计洪水标准为 30 年一遇，校核洪水标准为 300 年一遇。2、对外交通规划及施工场地条件燕云水电站位于松潘县燕云乡境内，首部枢纽、引水线路及厂址有松潘县至黑水县省级公路相通，并与国道 213 线相连，电站建设区距松潘县县城约 109km，距成都约 356km，对外交通较为方便。鉴于各支洞无公路与主要交通公路相通，故需修建临时公路或施工便道，将各主要施工建筑物与对外交通相连。 - 2 -工程区首部枢纽河段左岸有大片河滩地，施工布置较为方便；引水隧洞各施工支洞及跨沟暗涵处施工均位于山坡或或沟内，施工场地较为狭窄，施工布置比较困难；厂区部位施工场地较为开阔，施工布置较为方便。3、施工期间综合利用要求及通航本工程以发电为主要目标，无航运、漂木等综合利用要求。施工期间无断流情况出现，对下游供水及厂、闸址间河道的生态环保用水均无影响。4、供应条件1）主要建筑材料供应本电站施工对外交通运输以公路运输为主。工程区附近天然建材储量丰富，质量也满足本工程需要。主要建筑材料钢材从成都采购，综合运距为 356km，木材、油料、炸药由松潘县供应，综合运距为 109km，水泥由拉法基水泥厂供应，综合运距为 270km。2）施工机械修配工程施工机械设备与汽车修理可依托松潘县地方机械修理厂承担，工地只设机修站和汽车保养站。3）施工供电和施工供水本工程施工由当地地方电网供电。热务沟及工程区内水质良好，施工生产、生活用水可抽取热务沟水或就近截取支沟水。 - 3 -4）施工队伍及施工设备和物质采购工程建设期间所需的临时工，生产物资等可在松潘县招募和采购。省内水电专业施工队伍众多，可实行招投标选择施工队伍。1.2 地形条件1.2 地形条件取水建筑物重力坝位于岷江一级支流小姓沟与其一级支流泗拉柯沟交汇处下游约 90m 左右处的小姓沟上。小姓沟由 NW 向 SE 流经坝区，谷底宽为 110150m。右岸为 1020的缓坡，左岸为3045的斜坡和峻坡。燕云电站取水口地形图1.3 工程地质1.3 工程地质河床右岸为 1020的缓坡，根据坝轴线坝 ZK4、坝 ZK5 钻探资料揭示，上部为 1.001.85m 左右的崩坡积层（QCoL+dl4）亚粘土夹块碎石；下部为中生界三迭系西康群中统杂谷脑下段（T2z1） - 4 -岩层：灰色钙质石英细砂岩（或绿灰色凝灰质砂岩）与少量深灰色粉砂质板岩及灰黑色透镜状薄层状结晶灰岩的不等厚间互层。先将上部的崩坡积层（QCoL+dl4）亚粘土夹块碎石和局部不稳定坡体彻底清除，再将坝坝基础置于中生界三迭系西康群中统杂谷脑下段（T2z1）岩层上，其承载能力满足坝坝对地基的要求。建议将坝肩崁入基岩 35m，坝肩强卸荷岩体呈强透水状态，应加强防渗处理措施，防止沿坝肩接头渗漏，并对边坡和坝肩作好抗冲刷处理措施和护岸工程处理措施。河床左岸为 3045的斜坡和峻坡，根据坝轴线坝 ZK1、坝ZK2 钻探资料揭示，上部为 2.503.60m 左右的崩坡积层（QCoL+dl4）亚粘土夹块碎石；下部为中生界三迭系西康群中统杂谷脑下段（T2z1）岩层：灰色钙质石英细砂岩（或绿灰色凝灰质砂岩）与少量深灰色粉砂质板岩及灰黑色透镜状薄层状结晶灰岩的不等厚间互层。先将上部的崩坡积（QCoL+dl4）亚粘土夹块碎石和局部不稳定坡体彻底清除，再将坝坝基础置于中生界三迭系西康群中统杂谷脑下段（T2z1）岩层上，其承载能力满足坝坝对地基的要求。建议将坝肩崁入基岩 35m，坝肩强卸荷岩体呈强透水状态，应加强防渗处理措施，防止沿坝肩接头渗漏，并对边坡和坝肩作好抗冲刷处理措施和护岸工程处理措施。谷底堆积物根据坝轴线 ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5 钻探资料揭示，河床上部根据地层主要为河流冲积层（Qal4）漂卵砾石夹砂，卵砾石成份主要为细粒钙质石英砂岩、凝灰质砂岩、粉砂质板岩、 - 5 -结晶灰岩、石英脉等。卵砾石磨园度较好，为园状和次园状，少数为次棱状或片状，粒径一般为 0.050.20m，最大可达 0.60m 以上，分选性较差。砂为中粗粒，主要成份为长石、石英、云母及岩屑等，颜色为灰、灰黑等杂色，覆盖层厚度 2.002.50m 左右，结构为稍密和中密，透水性强。下部为中生界三迭系西康群中统杂谷脑下段（T2z1）岩层：灰色钙质石英细砂岩（或绿灰色凝灰质砂岩）与少量深灰色粉砂质板岩及灰黑色透镜状薄层状结晶灰岩的不等厚间互层。先将上部的河流冲积层（Qal4）卵砾石夹砂彻底清除，再将坝坝基础置于中生界三迭系西康群上统侏倭组T3zh岩层上，承载能力较高，能满足坝坝对地基的要求。建议将坝基置于基岩上，并采用固结灌浆和帷幕灌浆等工程措施，防止沿坝基接头渗漏。根据地层结构及其工程地质性质，建议主要工程地质参数如下：漂卵砾石夹砂：天然容重=2122KN/m3；允许承载力R=0.300.35Mpa；变形模量 E。=3035 Mpa；泊松比=0.32；允许水力坡降 J=0.140.16；抗剪指标 f=0.48，C=0；渗透系数K=3050m/d；建议开挖坡比：水上 1:1，水下 1:1.5。亚粘土夹块碎石：=1819；R=0.200.22；E。=2022；=0.35。建议开挖坡比：1:11:1.25。风化卸荷基岩：=25；R=1.01.2；E。=20003000；=0.29； f=0.60，C=0.1；K=510；建议开挖坡比：1:0.50 - 6 -1:0.75。工程建设区属强震波及区，经查国家地震部门的潜在地震危害性分析成果，根据中国地震动参数区划图（GB183062001）、建筑抗震设计规范局部修订（2008）及建筑工程抗震设防分类标准（GB502232008）查证，松潘县燕云水电站勘察区抗震设防烈度为 8 度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为0.20g。燕云电站坝轴线工程地质横剖面图燕云电站坝轴线工程地质纵剖面图1.4 气象1.4 气象 - 7 -设计流域在气候分区上属于川西高原气候 II 区。流域西北部寒冷而干燥，东南部则较湿润温和。根据流域内主要气象站已有的观测资料分析，具有以下特点：气温随海拔升高而降低；在地域上，气温由西北向东南递增，年均气温变幅为 2；降雨由西北向东南减少，平均降雨量变幅为 200mm；雨日由北向南减少，水面蒸发由北向南至茂县增加，相对湿度由北向南增加，日照由北向南减少等变化规律。小姓沟流域内仅有马拉墩和树珠坝雨量站，缺乏气象观测资料。树珠坝雨量站资料较短，马拉墩站有 1959-2002 年雨量资料，根据该站资料统计多年平均降雨量为 702.3mm，最大一日降雨量为84.9mm（1988 年 6 月 15 日）。工程河段距松潘气象站直线距离仅15km，松潘气象站为地区基本站，测验项目齐全，资料统一完整，本次设计所需气象特征值以松潘气象站为代表站。据据松潘气象站已有的观测资料统计，松潘县多年平均气温 5.9，极端最高气温30.0，极端最低气温-21.1，多年平均降雨量为 723.2mm，最大一日降雨量 46.0mm，多年平均蒸发量 1127.3mm，多年平均无霜期220d，多年平均相对湿度 64%，多年平均风速 1.30m/s，最大风速15.7m/s，多为 SSW 向，雷暴日数为 50d。1.5 水文1.5 水文燕云电站取水口以上集雨面积为 660.8km2，与小姓沟下游控制站树珠坝水文站集雨面积 1575km2，相差 58%，按规范要求应进行修正计算，修正计算主要按面积、雨量进行。经计算面积修正系数为 - 8 -0.4196，结合马拉墩雨量站及四川省水文手册（燕云电站坝址以上流域多年平均降雨量介于 740mm760mm 之间，流域所跨降雨等值线区域较为狭窄，取均值 750mm 作为坝址以上流域多年平均降雨量），经计算得雨量修正系数为 1.0679，综合修正系数为 0.4480，依此修正系数，按公式雨量面积树珠坝燕云KKQQ对树珠坝水文站径流计算成果进行修正计算得燕云电站取水口设计径流成果。 燕云电站取水口径流成果表 燕云电站取水口径流成果表 表-1 设计流量断面时段均值CvCs/Cv10%50%90%5 月至次年 4月8.85 0.17210.85 8.85 7.03 1-3 月2.69 0.1923.36 2.66 2.06 燕云电站12-4 月3.51 0.1924.39 3.47 2.68 依据树珠坝水文站（集雨面积 1575km2）设计洪水洪峰流量成果，根据水文比拟法，按面积比的 2/3 次方推算至燕云电站的坝址、厂址断面，由此计算出燕云电站坝址设计洪水成果。 - 9 -燕云电站设计洪水计算成果燕云电站设计洪水计算成果表-2设计年最大洪峰流量（m3/s）断面位置集雨面积均值（m3/s）CvCs/Cv0.2%0.33%1%2%3.3%5%坝址660.870.60.43.5200188163147135125根据小姓沟流域的暴雨洪水特性，洪水具有明显的季节性变化规律，从树珠坝水文站实测资料可知，年最大流量最早出现在 6 月中旬，最晚出现在 9 月下旬，跨度较短，故将年内洪水分为四期：45 月为汛前过渡期，69 月为主汛期，10 月为汛后过渡期，11次年 3 月为枯水期。 燕云电站分期设计洪水计算成果表燕云电站分期设计洪水计算成果表表-3断面位置分期3.30%5.00%10.00%20.00%50.00%11 月至次年 3月13.012.511.710.79.14-5 月49.847.142.437.128.4坝址：660.8km26-9 月135.125.5108.090.464.2 - 10 -610 月43.140.135.530.121.411 月至次年 3月16.616.115.013.811.74-5 月61.658.352.445.935.26-9 月160.2148.3127.6106.875.9厂址：848.8km210 月60.856.550.142.530.2因燕云电站坝址、厂址河段无实测水位流量关系资料，根据现场情况，断面测流较为困难，因此本阶段采用水力学公式推算水位流量关系。 坝底高程 3097.73m坝底高程 3097.73m 正常蓄水位 3119.73m 正常蓄水位 3119.73m 50 年一遇风速 15.70m 50 年一遇风速 15.70m 多年平均最大风速 15.70m 多年平均最大风速 15.70m 吹程 1.00km 吹程 1.00km1.6 技术规范1.6 技术规范 水利水电工程等级划分及洪水标准（DL/T 51802003）； 防洪标准GB50201-94； - 11 - 水闸设计规范SL265-2001； 混凝土重力坝设计规范SL319-2005；水闸布置水闸布置水闸泄流方案，底板高程 3097.73m 双孔尺寸为 2m*3m。水闸泄流方案，底板高程 3097.73m 双孔尺寸为 2m*3m。二、调洪演算二、调洪演算2.1 水闸布置在河床底部，为闸孔出流。2.1 水闸布置在河床底部，为闸孔出流。底板高程