水利工程大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點

王廷

摘 要： 在現(xiàn)階段的水利工程中，大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計工作是非常重要的一項內(nèi)容。水利工程項目中大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該綜合分析當(dāng)?shù)氐匦螚l件、地質(zhì)狀況等因素，保證其能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，并且有降低成本、提升安全性、縮短施工工期等優(yōu)勢。因此，應(yīng)該充分掌握水利大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，采取最佳的施工方式。同時還應(yīng)該進行大壩結(jié)構(gòu)部分運行狀況監(jiān)測，提升安全性、穩(wěn)定性。本文通過水利樞紐工程大壩結(jié)構(gòu)作為研究對象，了解設(shè)計標準，然后開展詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升設(shè)計水平。

關(guān)鍵詞： 水利樞紐工程;混凝土面板;堆石壩;設(shè)計

【中圖分類號】TV641 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.35.086

引言：水利大壩工程在建設(shè)的過程中，經(jīng)常會遇到軟弱土層，為了保證大壩工程的穩(wěn)固性，則需要進行科學(xué)有效的處理設(shè)計，對基礎(chǔ)施工內(nèi)容進行有效管理，保證大壩工程基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性。要掌握基礎(chǔ)處理設(shè)計中的重難點，實現(xiàn)基礎(chǔ)處理設(shè)計工作的有效落實，保證水利大壩工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

1 工程簡介

某水利樞紐工程項目處于江西省某干流上，壩址上的流域面積2970km2，多年平均年徑流量12.08億m3，總庫容為2.105億m3，電站裝機為60MW，工程等別為Ⅱ等。該工程采取的是混凝土結(jié)構(gòu)形式，主要組成結(jié)構(gòu)就是堆石壩、泄洪洞、溢洪道等等，還有一些電站廠房等建筑結(jié)構(gòu)部分。大壩是混凝土堆石壩的結(jié)構(gòu)形式，壩頂長270m，壩頂高程547.40m，防浪墻頂高程548.40m，壩頂寬6m，最大壩高56.60m，上游壩坡1∶1.4，下游壩坡1∶1.3?；炷撩姘搴穸?.3～0.5m，址板厚0.8m。經(jīng)過現(xiàn)場環(huán)境的綜合分析，該壩在運行中，單日環(huán)境中溫差比較差，孔隙內(nèi)水結(jié)冰比較充分，凍融循環(huán)的數(shù)量是比較多的，面板能夠保證較高的強度、防滲性與耐久性的要求，并且對于柔性與嵌縫材料、止水帶等結(jié)構(gòu)部分要求比較高，因此，面板、趾板等結(jié)構(gòu)部分的材料要求較高，且結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該達到規(guī)范化的標準要求，從而可以提升整體結(jié)構(gòu)形式。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 水庫除險加固設(shè)計原則

①除險加固的重點是解決水庫的病險問題，確保水庫的安全運行。②設(shè)計及工程施工盡可能不影響水庫正常效益的發(fā)揮，不應(yīng)給庫區(qū)帶來新的移民安置問題，也不應(yīng)再次造成安全隱患。③加固措施應(yīng)做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、有利于工程管理并為以后提高水資源的利用程度，提高水庫灌區(qū)的保證率和下游河道防洪標準創(chuàng)造有利條件。

2.2 土工膜鋪設(shè)工藝

鋪設(shè)前先進行地面處理，清除地面一切可能損傷土工膜的硬物，并對表層松散土層進行壓實，壓實度不小于0.94;對周邊結(jié)合部位進行處理，使土工膜與不透水基礎(chǔ)緊密聯(lián)結(jié)，徹底封堵滲漏進口，截斷滲漏通道。鋪設(shè)時將卷成捆的土工膜沿壩坡由下而上縱向鋪放，展平四周邊緣保持整直，擠出膜內(nèi)空氣，避免產(chǎn)生小氣泡，同時周邊用梯形槽形式埋固好;鋪設(shè)時不能拉得太緊，要均勻的留有小褶皺，以保證反濾布本身良好的伸縮性，避免受壓破壞;鋪放面積是計算面積的110%，土工膜鋪好后，按一定方向順序同步前進回填保護層，使膜內(nèi)空氣從膜底擠出，土工膜鋪設(shè)完成后在上方鋪設(shè)40cm厚粘土保護層;先回填防滑槽，再填坡面，邊回填邊壓實。

2.3 混凝土面板、趾板及止水設(shè)計

面板應(yīng)變堆石體變形和特性存在直接的關(guān)系，而厚度并不是決定因素。本次工程中混凝土面板厚度通過應(yīng)用連續(xù)截面的形式，厚度處于0.3-0.5m之間。面板伸縮縫部分主要是設(shè)計為縱縫的形式，并未有永久水平縫部分，面板垂直面部設(shè)置有單層雙向鋼筋12m，兩岸垂直縫間距為6m，面板最大板塊斜長91.05m。面板中部位置上布置有單層雙向鋼筋，能夠適當(dāng)?shù)脑黾愉摻钆渲玫谋壤?，同時提升現(xiàn)澆質(zhì)量水平，防止出現(xiàn)早凍的情況。趾板是通過灌漿帷幕為主體結(jié)構(gòu)部分的地下防滲部分和地上防滲部分連接起來，這是上下部分連接的防滲結(jié)構(gòu)形式。通過采取平趾板的結(jié)構(gòu)，厚度設(shè)定為0.8m。趾板線是通過地面和趾板下游面交線來進行控制。該工程中，趾板寬度的設(shè)定應(yīng)該根據(jù)風(fēng)化、破碎等問題來合理的設(shè)定，保證滲透比和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分都能夠達到要求，趾板最大寬度6.0m，最小寬度4.0m，間隔12m要布置伸縮縫。為了能夠確保趾板和基巖連接的穩(wěn)定性合格，采取錨桿錨固方式，根據(jù)以往的成功經(jīng)驗分析，在趾板內(nèi)設(shè)置φ28錨筋，插入巖石深度3.5m，每1.2m2布置一根。周邊縫在工作中需要承載比較大的三向變位與水壓力，容易因為失水而出現(xiàn)滲漏的問題。堆石體沉降會造成面板出現(xiàn)變形的情況，面板與趾板會出現(xiàn)相對較大的位移，這是結(jié)構(gòu)性能最差的部分。周邊縫可以選擇柔性連接的方式，但是需要性能達到技術(shù)標準。接縫的位置上還需要布置有連接橡膠管的結(jié)構(gòu)，從而可以在接縫出現(xiàn)張開變形的條件下，橡膠管能夠直接壓入到接縫中，柔性材料也就能夠壓入進去可以提升其密封性。冰的擠壓和凍脹會給面板縫的止水與混凝土表面產(chǎn)生損壞的問題，如果大壩面板表面止水膨脹螺栓直接裸露在空氣中，經(jīng)過冬季環(huán)境的影響，螺栓就會直接拔起，導(dǎo)致止水結(jié)構(gòu)受到影響。因此，需要改進表面止水與面板的連接方式，可以通過使用平滑的連接方式，以提升該結(jié)構(gòu)的綜合性能。

2.4 截滲、反濾與排水加固的設(shè)計

大壩的穩(wěn)定性主要取決于對水流的控制，在大壩除險加固中，水流量的控制程度必須引起高度重視。在實際過程中，我們必須注重對實地的考察，對壩體、壩基的地質(zhì)情況進行科學(xué)考察，根據(jù)實驗分析與精確測算，明確大壩所能承載的實際水量以及大壩的抗腐能力，根據(jù)現(xiàn)實情況合理控制水流，以達到安全標準。在抗?jié)B問題中，要通過相關(guān)實驗分析測算，選擇安全可靠的抗?jié)B材料，一般來說，應(yīng)用高壓旋噴混凝土墻，安置截水槽、混凝土截滲墻板的設(shè)計等均可以有效截斷壩基滲漏現(xiàn)象。

結(jié)語：綜上所述，新時期水利水電事業(yè)將蓬勃發(fā)展，在水庫大壩的日常應(yīng)用中，為保障庫區(qū)人民生產(chǎn)生活安全，發(fā)揮水庫大壩的重大作用，對水庫大壩進行相關(guān)的除險加固措施，保證其在運行過程中的穩(wěn)定性和安全性是十分必要的。大壩除險加固工作不僅將帶動我國水利事業(yè)的發(fā)展，也將為推動社會經(jīng)濟建設(shè)做出重要貢獻。除險加固的設(shè)計施工等科學(xué)合理進行，選好相關(guān)建筑材料，也將為排除水患及保障水利工程的整體發(fā)展提供保障。

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