玉滩水库沥青混凝土心墙石渣坝设计.pdf
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1、2 0 1 3年 第 3 2卷 第 1期 D WR H E 水 利 水 电 工 程 设 计 2 5 玉滩水库沥青混凝土心墙石渣坝设计 陆永 学 时铁城 李 娅 李浩瑾 摘 要 玉滩水库扩建工程 主坝 经过 精心设计,采用 了适合软岩地 区的沥青混凝土心墙 石渣坝。通过相关试验和 计 算,合理确定 了坝体结构和分 区,大坝 2 0 0 8年底开工建 设 ,2 O l 1年基本 完工 ,2 o 1 2年 汛期水位 达到正 常蓄水位 , 经受 了蓄水考验。 关键词 玉滩水库 沥青混凝土心墙 软岩石渣坝 中图分类号T V 6 4 1 文献标识码B 文章编号 1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0
2、1 3 ) 0 1 0 0 2 5 0 4 1 工 程 概 况 工程 由枢 纽和灌 区组成 。水库 枢纽 由主坝 、 副坝 、溢洪道及灌溉 引水 隧洞 等组成 水库 正常 蓄水位 3 5 1 6 0 m,相应 库容 1 3 2 1亿 m ,校核 洪 水位 3 5 3 3 2 m,总库容 1 4 9 6亿 m ,为大 ( 2 )型 I I 等工程 。水库设计洪水标准为 1 0 0年一遇洪水 , 洪峰流量 为 2 2 2 0 m3 s :校核洪水标准为 2 0 0 0年 一 遇洪水 ,洪峰流量为 4 4 8 0 m3 s 。作为枢纽 主要 建筑物 主坝为 2级建筑物 ,坝址 区基岩为侏罗 系中统上
3、沙溪庙组上段砂岩 、泥岩及砂岩 、泥岩 、 粉砂 岩互层 。地震基本烈度 为 6度 ,建筑物设防 烈度 为 6度 。主坝推荐 坝型为沥青混凝 土心墙石 渣坝 ,最大坝高 4 2 7 0 m,坝长 6 7 8 1 5 m。 2 工程地质条件 坝址位于浅 山丘陵地貌 区,地面高程 3 0 9 3 7 6 m。最高处 为主坝左坝肩香炉石 山顶高程 3 7 6 1 m。最低处为玉滩桥 以下濑溪河河床 ,高程 3 0 9 9 m,相对 高差 约 6 6 m。濑 溪河河 道弯曲 ,河谷开 阔 ,呈 U形 。主 坝 左 岸 地形 坡 度 陡 ,香 炉 石 呈 平 顶丘 ,四周砂岩形成陡崖 ,高度 1 5 2
4、 5 m;右岸地 形坡 度缓 ,轿 顶坡 地 形呈 阶梯 状 ,坡 角 2 0 。 一 3 0 。 。 坝址 区第 四系松散堆积层分布范 围较 大 除 局部厚度较大外 ,一般厚度 不大。基岩 地层为中 生界侏罗系 中统上沙溪庙组上段红色碎 屑岩 ,总 厚度约 2 4 0 m。 坝基 岩体 中发育 软弱夹层 一般延伸长度不 大 ,分布较为分散 厚度较小。 软弱夹层 以原生 为主 ,其 次为次生型 、构造 型 ;在发现的软弱夹层 中,有 6条为地面调查发 现 的 其 余 均为 钻孔 揭 露 :大 多数发 育 在弱 风 化一微新 岩体 中 ,少数发 育在全 强风化岩 体 中 ; 从分布层位看 ,J
5、s 、J 2 s 泥岩层中较为发育 ,其 次为 J 2 s 之砂岩层 中 ;一般分布较为分散 ,延伸长 度较短 ,厚度较 薄 ,仅玉 Z K1 0与玉 Z K1 1 之 间分 布在 高程 约 2 9 0 m、H K 2 8与 H K 2 9之间分布在高 程约 3 1 5 m的软弱夹层相互连通,延伸较长。 3 坝体料力学特性试验 3 1 料 场 主坝坝体填筑料采用 当地砂岩石渣料和 泥岩 石渣料。砂岩石渣料有斜石坝和牛场寨 2个料场。 斜石 坝有用层 为 J 2 s 4弱风化一新 鲜巨厚层砂岩 弱风化砂岩饱和单轴抗压强度 8 O 5 8 5 7 M P a ,软 化系数 0 5 2 厚度 6 9
6、 1 3 8 m:牛场寨有用 层为 J 2 s 弱风化一新鲜 巨厚层砂岩 ,弱风化砂 岩饱和 单 轴抗压强度 7 9 0 9 7 7 MP a ,软化系数 0 5 0 ,厚 度 1 4 9 2 3 1 m。 3 - 2 现 场碾 压试 验 3 _2 _ 1 初次 碾压 试验 为 了确定 坝 体填 筑标 准 和 压实 采用 的参数 ( 碾压设备型号 、振动频率及重量 、行进速度 、铺 筑厚度 、碾压遍数等) ,对筑坝材料进行不 同的铺 土 厚 度 、不 同 碾 压遍 数 和加 水 与不 加 水 等 多 种 不 同工 况 的现 场碾压 试 验 。 现场碾压试验选择 2 5 t 自行式振动平碾 ,分
7、不 加水和加水 2种试验工况。 加水工况分 3种铺土厚度 ( 6 0 、8 0 、1 0 0 e m) ,3种碾压遍数 ( 4 、6 、8遍 ) , 1 种行车速度( 2 5 k l l ) :不加水工况分 3种铺土厚 度 ( 6 0、8 0 、1 0 0 c m) ,2种碾压遍数( 4 、6遍 ) ,1 种行车速度 。 砂岩料加水 区域和不加水 区域碾压后 的干密 度分别见表 1和表 2 。 2 6 水 利 水 电 工 程 设 计D WR H E 2 0 1 3 年 第 3 2卷 第 1期 铺土厚度 c m 碾压遍数 干密度 ( s C lT I- :) 1 2 3 最小值 最大值 平均值
8、平均干密度值随铺 土厚度的变化幅度不完全相 同 但总体的变化规律较为相似 平均干密度值 随铺 土厚 度 的增 加 有较 为 明显 的减 小 铺 土厚 度 从 6 0 c m增加到 8 0 c m时的干密度减小幅度较铺土厚度 从 8 0 c m增加到 1 0 0 e m时要小。平均干密度值随 碾 压遍数 的增加呈规律性的增加 ,碾压遍数从 4 遍增加到 6遍时的干密度增加幅度较碾压遍数从 6 遍 增加 到 8遍时 要大 。 3 2 - 2 补 充碾压 试 验 现场碾压试 验完毕后 根据设计要求对砂岩 料做补充试验 ,补充 碾压试验铺土厚度 8 0 c m 和 1 0 0 c m,碾压遍数 8遍
9、,激振力 3 9 0 k N。加水量 为 5 5 ( 按试验料填筑体积计算 ) ,并在上料摊铺 过程中洒水 以使洒水更为均匀。 经 补 充 试 验 ,砂 岩料 复核 试 验 干 密 度 结 果 见 表 3 ,表面累计平均沉降关系曲线见图 1 。 表 3 砂岩补充试验干密度结果 从砂岩料 的补充试验可以看出 ,随着激振力 的提高 ,干密度较 碾压试验都 有 0 0 2 g c m 的提 高 ,说 明碾压激振力对 干密度值 的提高有较为明 显 的影响。 从颗粒级配曲线上也可以看出 ,试验 料破碎情况较碾压试验 更为显著 ,累计平均沉降 量 的变化趋势与碾压试验变化规律相似。 根据现场碾压试验 ,确
10、定坝体施工碾压参数 : 砂 岩加水 、铺土厚度 8 0 c m、激振力 3 9 0 k N、碾 压 8 遍 ,设计于密度 2 0 3 g , c m 。 4主 坝 设 计 4 - 1 主坝坝体设计 主坝坝型为沥青混凝土心墙石渣坝 ,坝顶高 程 3 5 4 2 0 m,防浪墙 顶高程 3 5 5 6 0 m,最低建基 面高程 3 1 1 5 0 m,最 大坝 高 4 2 7 0 m。坝顶 总长 6 7 8 1 5 m,坝顶宽 7 m。大坝上游在高程 3 3 3 5 0 m 陆永 学等 玉 滩 水 库 沥 青 混 凝 土 心 墙 石 渣 坝 设 计 2 7 目 皇 面 逝 蜉 士 磔 O 碾压遍数
11、 图 I 砂岩 加水碾压 8遍工 况下表面累积沉降量关 系曲线 以上边 坡 为 1 : 2 2 5 ,高 程 3 3 3 5 0 m 以下 至 高 程 3 2 3 0 0 m坡 度 为 1 : 2 5 ,再 以下 为 1 : 2 7 5 ,高 程 3 3 3 5 0 m设宽 4 2 7 5 m马道 3 2 3 0 0 m高程设 5 m 宽马道 ;下游 3 2 7 0 0 m高程以上边坡 为 1 : 1 9 ,以 下为 1 : 2 。分 别在 高程 3 4 0 m及 3 2 7 m处 设置 马 道 。马道 宽度 均 为 2 m。 沥青混凝土心墙采用直心墙形式 ,厚度在 高 程 3 3 1 0 m
12、以上为 0 5 0 m,以下为 0 7 0 m,墙顶高 程 为 3 5 3 4 0 m高 于校核 洪水 位 3 5 3 3 2 m。心 墙 底部 2 m为渐变段 ,与混凝土齿槽相接处心墙加 厚至 1 m,混凝土齿槽 混凝 土采用 C 2 0 W6 ,二 级 配 沥青混凝土心墙与混凝土齿槽采用止水铜 片 连接 为保证沥青混凝土和混凝土齿槽 良好连接 , 齿槽顶部设反弧,反弧上铺设 2 0 mm沥青玛蹄脂。 心墙上 、下游侧 分别设 2 m厚 的过渡层 ,作为沥 青混凝土心墙的持力层和保护层 。过渡层至坝基 逐渐加厚与基础相接 。心墙过渡层后布置水平排 水 坝脚设贴坡 排水 ,与水平排水相接 。水
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