温峪水库大坝设计综述

2016-02-05韩晶

山西水利 2016年9期

关键词：坝顶坝基坝体

韩晶

（山西水务投资集团有限公司，山西太原 030002）

温峪水库大坝设计综述

韩晶

（山西水务投资集团有限公司，山西太原 030002）

对温峪引水工程水源工程温峪水库大坝设计进行研究，分别对坝顶高程、大坝总体布置、横断面优化与溢流坝段设计、抗滑稳定计算与应力计算等阐述的基础上，最终确定水库大坝的整体设计方案。该设计方法可为类似工程施工提供参考。

抗流坝；抗滑稳定性；消能设计；大坝设计；温峪水库

1 工程概况

温峪引水工程位于运城市东南部的夏县，总体工程由水源工程、输水工程、供水工程三部分组成。水源工程位于洞沟和清水河交汇处下游2.2 km，拦蓄清水河径流。主要由温峪大坝及其配套工程组成，工程任务是解决夏县县城4.96万人用水及周边瑶峰、尉郭、禹王、裴介、庙前5个乡镇92个行政村11.53万人的人畜吃水和乡镇企业用水问题。

2 大坝工程布置

水库大坝坝址位于下窑村下游350m处，为浆砌石重力坝，坝底高程737.5m，河床高程751.93m，溢流堰顶高程770.32m，坝顶高程776.95m，最大坝高39.45m。坝顶长105.2m，顶宽4.0m。溢流段长46.7m，分5孔溢流，单孔径宽8m。在大坝底部设直径1.5m的冲沙洞，冲沙洞进口设1.5m×2.0m的闸门。

3 坝顶高程确定

根据《浆砌石坝设计规范》，坝顶与设计洪水位或校核洪水位高差按下式计算：

式中：2hL——波浪高，m；

h0——波浪中心线超出水库静止水位的风壅高度，m；

hc——安全超高，m。根据以上计算，得出30年一遇设计洪水及200年一遇校核洪水坝顶高程，结果见表1。结合交通桥布置，确定坝顶高程为776.95m。

4 横断面优化与溢流坝段设计

大坝采用实体重力坝，经过优化设计，大坝上游坝坡坡比在752.93m高程以上为1∶0，752.93m高程以下为1∶0.2；下游坝坡坡比为1∶0.75，坝顶宽4m。优化后的大坝坝面面积比可研设计的大坝断面面积减少了91.8m2。

溢流坝溢流面曲线采用WES曲线，堰顶0点上游曲线采用三段复合圆弧相接。

表1 坝顶高程计算表单位：m

5 抗滑稳定与应力计算

根据《浆砌石坝设计规范》，结合大坝实际情况，荷载组合按以下工程情况进行计算：

基本组合：水库正常蓄水位与相应不利的下游水位的静水压力、坝体自重、扬压力、泥沙压力、浪压力。

特殊组合:校核洪水位与相应的下游水位的静水压力、坝体自重、扬压力、泥沙压力、浪压力。基本组合加地震荷载施工期的不利荷载组合。

抗滑稳定按下式计算：

式中：∑N——作用在计算载面以上坝体全部荷载（包括扬压力）对滑动平面的法向分值，kN；

∑P——作用在计算载面以上坝体的全部荷载对滑动面的切向分值，kN；

K2——抗剪计算的抗滑稳定安全系数；

f——滑动面的抗剪摩擦系数，根据《重力坝设计规范》，取0.6。

应力分析按材料力学法进行分析计算，计算结果见表2。

表2 大坝抗滑稳定与应力计算成果表

根据表2计算结果可知，大坝在各种工况下的抗滑稳定和应力均满足规范要求。

6 大坝细部设计

大坝材料为C10细石混凝土砌石结构，在坝体上游面设现浇C20钢筋混凝土防渗面板，厚0.5m，面板顶部与溢流坝堰顶齐平，底部与坝基防渗设施连成整体，防渗面板伸缩缝间距10m。坝顶铺现浇C25细石混凝土路面，厚0.1m，上下游两侧青石栏杆。溢流坝上部交通桥净宽3.1m，净跨度8m，为预制C25钢筋混凝土板式结构，桥面两侧栏杆为青石栏杆。在坝内740.60～ 752.00m高程处设灌浆廊道，以满足坝基帷幕灌浆、排水、观测检修需要，长83.5m。在大坝处设出入廊道，长33.3m，出口高程771.58m。灌浆廊道宽2.5m，高3m，出入廊道宽1.5m，高2.2m，均为现浇C25钢筋混凝土结构。

为减少渗水对坝体的不利影响，在坝基防渗帷幕下游2.0m设排水孔，间距3m，排水孔直径150mm，深度8～15m。在灌浆廊道右侧设30 cm×30 cm的排水沟，将水汇到集水井，用污水泵排出坝外。