樞紐布置下工程設計論文

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1樞紐布置

在本工程可研階段，初步選定了坪底村下游約500m處的上壩址和坪底村下游約1.2km處的下壩址兩個壩址進行比選。從上壩、下壩址的地形地質條件、建筑物布置、施工條件、工程量及投資等多方面進行了綜合比較，推薦采用上壩址方案。

1.1壩型坪底水庫為屈產河干流上的骨干工程，由于河流洪水量大峰陡，壩址處河谷狹窄，兩岸地形陡峻，無合適地形修建溢洪道，故不具備建土石壩的條件。根據工程區料場調查資料，壩址區就近無合適的石料場，最近的料場位于屈產河上游羅村鎮東北九寨溝處，距離壩址約50km，運距較遠。同時，考慮到砌石施工速度較慢，漿砌石壩在該工程中不具備明顯的優勢，因此水庫壩型不適宜采用當地材料壩。根據推薦壩址的地形、地質條件，并考慮泄洪、交通、施工等因素，結合樞紐總體布置，宜采用混凝土重力壩和碾壓混凝土重力壩2種壩型。按照壩型的特點進行了2種樞紐總布置方案的技術經濟比較(見表1)。經計算，碾壓混凝土重力壩方案總投資26169.37萬元，工期2年;混凝土重力壩方案總投資23454.21萬元，工期2年?；炷林亓畏桨竿顿Y比碾壓混凝土重力壩方案省，加之施工度汛方便，施工工藝簡單，故確定混凝土重力壩方案為推薦方案。

1.2溢洪道坪底水庫河流泥沙含量很高，年輸沙量大。據裴溝水文站1970－2002年實測資料統計，多年平均懸移質輸沙量737.6萬t，多年平均輸沙量為811.8萬t，平均含沙量為248kg/m3。為了保證水庫的正常運行提高供水效益，采用壩頂溢流方案，不設溢洪道。

1.3導流洞結合施工工期和壩址地形條件，坪底水庫工程采用全河一次斷流，上下游圍堰擋水，導流洞泄流，非汛期施工的導流方式。導流洞布置于大壩左岸，總長度372m，其中，進口段75m，圓形壓力隧洞段275m(洞徑15m)，出口段22m。

1.4取水泵站坪底水庫取水方式采用庫區直接取水，在庫區右岸距大壩約65m處的凹岸新建一座深井式圓形泵房，布置3臺400SG550－17×6長軸深井泵，2臺工作，1臺備用。單泵設計流量0.15m3/s，設計揚程105.0m，通過管道輸水至調蓄水池。

1.5調蓄水池由于坪底水庫采用非汛期蓄水運行方式，為保證汛期正常供水，在供水點相應位置修建調蓄水池1座。調蓄水池建于西衛村上游屈產河河道左岸河漫灘上，總庫容為120萬m3，其中供水調節庫容108.3萬m3，死庫容11.7萬m3。調蓄水池的布置形式為平原型水庫，采用四周填筑圍護壩形式。

1.6樞紐布置經過對樞紐布置與施工條件、施工工期、工程投資、運行條件等方面的綜合比較，最終選定坪底水庫由混凝土重力壩+溢流表孔+泄洪排沙洞+取水泵站等建筑物組成。

2樞紐建筑物設計

2.1混凝土重力壩根據壩址處地形條件，樞紐大壩軸線布置為一直線，壩軸線起點(右壩頭)坐標:X=99456.416mY=100472.131m終點(左壩頭)坐標:X=99381.738mY=100385.145m(獨立坐標系)大壩壩頂總長115.4m，壩頂高程837.0m，最大壩高段建基面高程806.0m，最大壩高31.0m。大壩由左、右岸擋水壩段和溢流壩段三部分組成。左岸擋水壩段長22.4m，右岸擋水壩段長19.5m，溢流壩段(布置在左岸擋水壩段和泄流底孔壩段中間)長715m。擋水壩段壩頂高程837.0m，壩頂寬4.5m，上游壩坡為豎直面，下游壩坡坡比1∶0.75;溢流壩段共設6孔溢流表孔，孔口凈寬10m，堰頂高程825.0m，溢流表孔壩段設寬4.5m的檢修工作橋與兩岸壩頂相通。根據泄洪排沙的要求，在右岸樁號0+011.1m－0+017.9m壩段設有壓泄流底孔，底孔斷面尺寸為4m×4m，進口底高程816.0m。

2.2導流洞導流洞進口引水渠為梯形斷面，設計底寬2.5m，石質設計邊坡1∶0.4，土質設計邊坡1∶1.0，進口底高程81150m，設計縱坡i=0。導流洞洞身段圍巖為三疊系中統二馬營組第三巖組，巖性為灰綠色中厚層長石石英砂巖夾暗紫色泥巖，巖性堅硬，巖體較完整。巖體堅固系數f=3－4。圍巖類別為Ⅲ類。洞徑設計為15m，開挖洞徑17m?？v坡為i=1/100，洞長275m。0+000－0+225段洞身采用噴錨支護，噴10cm厚混凝土，錨桿采用25、L=2m砂漿錨桿;0+225－0+275段洞身采用噴錨支護及20cm厚C20混凝土襯砌。導流隧洞出口明渠為梯形斷面，設計底寬4.0m。石質設計邊坡1∶0.4，土質設計邊坡1∶1.0，設計縱坡i=1/200。主體工程施工完成后對導流洞進行封堵，封堵位置位于大壩軸線處，采用混凝土堵頭，堵頭設計長10.0m。

2.3取水泵站泵房整體設計高度29.62m，根據最低取水位825.5m，確定泵房底板高程為820.50m，由水泵及設備布置確定泵房內徑為7.14m，外徑為8.74m。泵房分上、下兩部分，下部塔筒采用鋼筋混凝土結構，高度為20.3m，筒壁壁厚依次為1.0m、0.8m，底板厚度為1.2m。水泵工作平臺(塔筒頂部)高程為839.5m，采用鋼筋混凝土現澆板梁結構。廠房工作平臺外設一圈走道板，寬1.8m。上部廠房采用圓形磚混結構，直徑8m。根據起吊設備要求，確定屋面梁底高程為848.82m，軌頂高程為846.00m。屋頂采用50mm厚彩色壓型復合板及鋼網架結構。泵房內設LD環形電動單梁起重機，起吊重量為10t。泵站副廠房利用走道板空間，房高4.95m，走道板外緣封閉。泵房前布置進水閘室，長2.5m，孔口寬度為1.5m，進水口底高程為824.0m，閘室內設置攔污柵和檢修閘門各一扇(前后布置)，其孔口寬1.5m，高5.0m。閘門和攔污柵啟吊設備均選用電動葫蘆啟吊，懸掛電動葫蘆位置高程844.5m。檢修平臺高程與工作平臺相同，檢修平臺上設排架，用以安裝起吊設備。

2.4調蓄水池調蓄水池圍護壩采用均質碾壓土壩，壩頂軸線總長度1542.39m，壩頂高程905.0m，最大壩高10.0m。壩頂寬度5.0m，在壩頂迎水面設防浪墻，墻高1.0m。圍護壩迎水面邊坡為1∶2.5，背水面邊坡為1∶3，背水面邊坡坡腳設堆石棱體排水。進水管(水庫供水管道)位于調蓄水池西北角樁號1+414.36m處，管徑DN600，為壩內埋管，管道出口接入沿迎水面壩坡設置的泄槽及消力池。放水管位于調蓄水池北側樁號0+55m處，管徑DN800，進口設鋼筋砼結構的進水塔，放水管穿越壩體后接電廠取水管道沿河道左岸輸水至電廠。放水管進水塔塔高10.0m，上設排架柱及啟閉機房，進水塔與壩頂用交通橋連接，塔內設檢修閘門和工作閘門各一扇，其孔口寬1.0m，高1.0m。

3結束語

坪底水庫工程采用閘壩結合的形式，同時采用空庫度汛的利用方式，有效地解決了當地洪水泥沙含量大、水庫淤積嚴重的問題，可大大地提高水庫的使用壽命。因采用空庫度汛，為了保證供水，修建了總庫容120萬m3的調蓄水庫。能否利用該庫區的近20m厚的淤積層修建截潛流工程，補充一部分汛期供水，從而減少調蓄水庫的庫容，是下一步應進行研究的主要目標。

作者：朱珺單位：山西省水土保持監測中心