羊槽水庫樞紐的建筑物選型分析范文

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摘要:針對目前水庫樞紐工程設(shè)計(jì)選用建筑物過程中存在的問題，文章以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，分析了水庫樞紐工程建筑物的選型要點(diǎn)，并提出了水庫樞紐建筑物壩型比選控制的合理性，滿足工程項(xiàng)目的施工建設(shè)需求，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞:羊槽水庫;建筑物選型;C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩;合理性

0引言

水庫樞紐工程，作為保護(hù)地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)成果的關(guān)鍵，其建設(shè)使用的安全可靠性直接決定了地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性。然而，受水庫工程建設(shè)規(guī)模日趨擴(kuò)大與所處地區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜性影響，使建筑物選型的適用性降低，無法達(dá)到工程建設(shè)的目標(biāo)要求。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)從實(shí)踐角度出發(fā)，即在明確所處地質(zhì)條件的情況下，綜合分析建筑物所處的環(huán)境，進(jìn)而提升建筑物建設(shè)的質(zhì)量效果。

1工程概況

羊槽水庫工程位于三都縣周覃鎮(zhèn)水東村境內(nèi)，所處流域?yàn)橹榻饔蛄邓畺|河右岸支流水雅河上游。根據(jù)工程項(xiàng)目建設(shè)的綜合利用需求，即以農(nóng)村供水及灌溉為主的綜合性水利工程，對建筑物建設(shè)使用的適用性進(jìn)行分析，以在下放環(huán)境用水的前提下，達(dá)到P=95%農(nóng)村供水量為27.56萬m3，P=80%灌區(qū)供水量120.21萬m3。

2羊槽水庫樞紐建筑物的選型要點(diǎn)

本水庫樞紐建筑工程的設(shè)計(jì)選型階段，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)相關(guān)管理部門制定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在結(jié)合地勘工作的情況下，對壩址進(jìn)行適應(yīng)性分析。為提高建壩河段的適宜性，應(yīng)在上游河段的母坡以上修建成庫，在其水雅河右岸支流修建引水壩引水至羊槽水庫，滿足其工程規(guī)模要求。此外，經(jīng)勘察結(jié)果顯示，壩址河谷為基本對稱的“V”型橫向谷，左、右岸地形坡角上緩下陡，左岸778－850m坡度較陡為35°－50°，850m以上坡度多為20°－35°;右岸778－835m坡度為35°－40°，835m以上為15°－25°。正常蓄水位805m時(shí)，河谷寬66.5m，寬高比較小，為2.6，從地形、地質(zhì)條件來看，壩址應(yīng)從拱壩、重力壩和面板堆石壩，3種壩型中進(jìn)行選擇。根據(jù)推薦壩址巖性構(gòu)造條件，分析3種壩型存在的工程地質(zhì)問題進(jìn)行分析評價(jià)，選擇最適宜的壩型作為本階段的研究壩型［1］。1)拱壩。壩址河谷呈基本對稱“V”型橫向谷，巖層傾向N52°W、傾角45°，傾上游略偏左岸，河床平緩，無跌坎、深潭發(fā)育，兩岸山體雄厚，左、右岸地形坡角上緩下陡，左岸高程778－850m坡度較陡為35°－50°，高程850m以上坡度多為20°－35°;右岸高程778－835m坡度為35°－40°，高程835m以上為15°－25°。未發(fā)現(xiàn)滑坡、滑塌等跡象，左、右岸為斜向坡，自然坡體穩(wěn)定。河床高程778－779m，正常蓄水位時(shí)谷口寬66.5m，寬高比2.6。兩岸坡地形完整，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，自然邊坡穩(wěn)定。地形相對狹窄，兩岸山體厚實(shí)，壩肩巖體強(qiáng)度較高，地形地質(zhì)條件適宜新建拱壩［2］。2)重力壩。壩址河谷呈基本對稱“V”型橫向谷，巖層傾向N52°W、傾角45°，傾上游略偏左岸，河床平緩，無跌坎、深潭發(fā)育，兩岸山體雄厚，左、右岸地形坡角上緩下陡，左岸高程778－850m坡度較陡為35°－50°，高程850m以上坡度多為20°－35°;右岸高程778－835m坡度為35°－40°，高程835m以上為15°－25°。未發(fā)現(xiàn)滑坡、滑塌等跡象，左、右岸為斜向坡，自然坡體穩(wěn)定。河床高程778－779m，正常蓄水位時(shí)谷口寬66.5m，寬高比2.6。兩岸坡地形完整，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，自然邊坡穩(wěn)定。地形相對狹窄，兩岸山體厚實(shí)，壩基、肩巖體強(qiáng)度較高，地形地質(zhì)條件對新建重力壩無制約條件。3)面板堆石壩。壩址河谷呈基本對稱“V”型橫向谷，巖層傾向N52°W、傾角45°，傾上游略偏左岸，河床平緩，無跌坎、深潭發(fā)育，兩岸山體雄厚，左、右岸地形坡角上緩下陡，左岸高程778－850m坡度較陡為35°－50°，高程850m以上坡度多為20°－35°;右岸高程778－835m坡度為35°－40°，高程835m以上為15°－25°。未發(fā)現(xiàn)滑坡、滑塌等跡象，左、右岸為斜向坡，自然坡體穩(wěn)定。河床高程778－779m，正常蓄水位時(shí)谷口寬66.5m，寬高比2.6。兩岸坡地形完整，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，自然邊坡穩(wěn)定。地形相對狹窄，兩岸山體厚實(shí)，壩基、肩巖體強(qiáng)度較高，地形地質(zhì)條件能滿足新建面板堆石壩的要求［3］。

3羊槽水庫樞紐的建筑物壩型比選

3.1地形、地質(zhì)條件比較推薦壩址河谷為基本對稱的“V”型橫向谷，左、右岸地形坡角上緩下陡，左岸778－850m坡度較陡為35°－50°，850m以上坡度多為20°－35°;右岸778－835m坡度為35－40°，835m以上為15°－25°。未發(fā)現(xiàn)滑坡、滑塌等跡象，左、右岸為斜向坡，自然坡體穩(wěn)定。河床高程778－779m，正常蓄水位時(shí)谷口寬71.66m，寬高比2.4;下伏基巖為C1y1深灰色、灰黑色中厚層灰?guī)r夾灰黑色泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，為中硬巖，強(qiáng)風(fēng)化巖體分化破碎、溶蝕較為嚴(yán)重，弱風(fēng)化巖體承載較高，抗變形能力較好，能滿足剛性壩及柔性壩的承載和變形要求;壩址處巖層傾向N52°W、傾角45°，傾上游略偏左岸，河谷基本為橫向谷。正常蓄水位805m時(shí)河谷寬66.5m，寬高比較小，為2.6，從地形、地質(zhì)條件來看，壩址適宜拱壩、重力壩和面板堆石壩壩型［4］。

3.2建筑材料比較C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩、面板堆石壩和重力壩均能充分利用當(dāng)?shù)刎S富的優(yōu)質(zhì)石料資源，對減少水泥用量降低壩體水化熱溫升有明顯優(yōu)勢。從建材方面考慮，C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩、混凝土面板堆石壩和碾壓混凝土重力壩均能滿足要求［5］。

3.3樞紐布置比較從樞紐布置上分析，本樞紐需要設(shè)置泄洪、放空、引水等建筑物。因所選壩址為基本對稱的“V”型橫向谷，河床較窄，河床高程778－779m，正常蓄水位時(shí)谷口寬71.66m，寬高比2.4，分期導(dǎo)流時(shí)導(dǎo)流不易布置，施工干擾大，碾壓混凝土重力壩方案可以利用壩體做成溢流壩，壩內(nèi)也可設(shè)置放空、引水孔洞，樞紐建筑物布置因地制宜、合理緊湊、但施工導(dǎo)流時(shí)需分段施工，施工干擾大。C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩可以利用壩體作成溢流壩，因C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩壩體較薄，不宜分段施工，故不采取分段施工導(dǎo)流，采取一次攔斷河流，采用導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流，導(dǎo)流隧洞后期改造作為取水建筑物，對壩體施工干擾小，因此C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩結(jié)合地形條件，便于施工，施工干擾性小，面板堆石壩的樞紐布置，雖然壩體充分利用了當(dāng)?shù)刎S富的石料資源，但壩身不能解決放空、取水引水設(shè)施的布置，需另辟途徑，要在兩岸山體另設(shè)相應(yīng)建筑物，且兩岸山體陡峭，無低矮亞口，兩岸邊布置溢洪道較困難，需從壩頂溢流，增加壩體危險(xiǎn)系數(shù)。因此，就樞紐布置、運(yùn)行管理、施工干擾而言，C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩都優(yōu)于碾壓混凝土重力壩和面板堆石壩［6］。

3.4施工條件、施工工藝比較從施工導(dǎo)流角度來看，由于工程所選壩址為基本對稱的“V”型橫向谷，河床較窄，河床高程778－779m，正常蓄水位時(shí)谷口寬71.66m，寬高比2.4，分期導(dǎo)流時(shí)導(dǎo)流不易布置，施工干擾大，因此，重力壩可利用壩體進(jìn)行分期導(dǎo)流控制。但因河床較窄，分期導(dǎo)流的施工干擾大且C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩壩體較薄，不宜分段施工，因此，不可采用分段施工導(dǎo)流作業(yè)。此外，工程建設(shè)者還應(yīng)采取一次攔斷河流與導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流，并在導(dǎo)流隧洞后期改造作為取水建筑物，繼而降低對壩體的施工干擾。值得注意的是，面板堆石壩應(yīng)采用導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流，在施工導(dǎo)流方面砌石拱壩與面板堆石壩相當(dāng)，在一定程度上優(yōu)于重力壩［7］。C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩施工機(jī)械化程度較高、進(jìn)度較快，因采用砌塊石，不受溫控影響，且壩體方量最小;面板堆石壩要求機(jī)械化程度高，施工工藝流程較簡單，壩體填筑工程量大，壩體方量最大;碾壓混凝土石重力壩施工機(jī)械化程度也較高、進(jìn)度較快，且不受壩體溫控影響，壩體方量次之。因此，從施工工藝而言，C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩優(yōu)于C15混凝土重力壩與面板堆石壩。

3.5工程量及投資比較將三種壩型落于實(shí)踐的工程量及投資經(jīng)濟(jì)技術(shù)運(yùn)用進(jìn)行比較，C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩建筑部分投資2095萬元，C15碾壓混凝土重力壩建筑部分投資3302萬元，面板堆石壩建筑部分投資2981萬元，C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩最優(yōu)。從以上幾點(diǎn)分析對比內(nèi)容可以看出3種壩型在技術(shù)上不存在制約條件，樞紐布置上C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩與C15碾壓混凝土重力壩相當(dāng)，條件較優(yōu)，面板堆石壩較差，施工總體布置及進(jìn)度抗干擾方面C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩最優(yōu)，工程量及投資經(jīng)濟(jì)效益上C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩最優(yōu)。因此，羊槽水庫樞紐建筑物的壩型選擇建議采用C15混凝土砌塊石拋物線雙曲拱壩，以提高工程建設(shè)使用的安全可靠性。

4結(jié)語

綜上所述，水庫樞紐建筑物壩型選用的合理性，關(guān)乎工程建設(shè)使用的質(zhì)量效果。為使壩型的設(shè)計(jì)運(yùn)用達(dá)到預(yù)期價(jià)值，相關(guān)人員應(yīng)綜合多方面因素，如工程量、投資、施工條件、施工工藝、樞紐布置以及建筑材料等，通過對優(yōu)選出來的若干壩型進(jìn)行比選。如此，設(shè)計(jì)確定的水庫樞紐建筑物壩型，就能滿足整個(gè)工程項(xiàng)目的施工建設(shè)需求。

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作者：黃天江單位：貴州拓土資源開發(fā)有限公司