下坂地水库沥青混凝土心墙砂砾石坝及基础处理设计.pdf

设计与施工
水利规划与设计
2012年第6期
下坂地水库沥青混凝土心墙砂砾石坝
及基础处理设计
杨西林张忠东黄云
映西省水利电力勘测设计研究院西安71001)
摘要】本文论述了新疆下坂地水库复杂的地质条件,介绍了下坂地工程针对150m深厚覆盖层采取
的坝体结构、防渗及基础处理设计等措施。实践证明是成功的,同时也对同类地区的大坝设计具有一定的
借鉴意义。
关键词】大坝设计沥青混凝土心墙坝基处理
【中图分类号】TV641【文献标识码】B【文章编号)1672-2469(2012)06-0050-04
【DOⅠ编码】10.3969/j.issn.1672-2469.2012.06.016
1工程概况
升区、塔里木断陷和天山拾升区三个一级新构造
下坂地水利枢组工程位于新疆塔里木河水单元,新构造变形强烈,地震活动水平较高。库
系叶尔羌河的支流塔什库尔干河中下游,地处喀坝区地震基本烈度为8度,基岩峰值加速度为
什地区塔什库尔干塔吉克自治县境内,距咯什市
50.7g,地表峰值加速度为0.309g,场地特征
315km,距塔什库尔干县45km。下坂地水利枢纽周期为0.30s。水库诱发地震烈度不超过库坝区
工程,是以生态补水和春旱供水为主,结合发电地震基本烈度
的综合性水利枢纽工程。下坂地水库总库容8.67
坝址区河谷呈“U”型,坝轴线处河床宽约
亿m3,调节库容6.93亿m3。电站总装机150MW,
310m。两岸边坡陡峻,基岩裸露,岩性主要为角
保证出力35.9MW,年发电量4.64亿kW?h。下闪黑云二长片麻岩。左岸山峰高程3400m,边坡
坂地水庠是塔什庠尔干河梯级规划中的龙头水坡度45~54°;右岸山峰高程4300m左右,边坡
库,工程建设对促进开发塔什库尔干河水能资坡度70~80°。右坝肩边坡岩体风化卸荷程度较
源、缓解喀什、克州缺电、提高供电质量、促详弱,左坝肩边坡岩体质量较差。坝基覆盖层最大
当地经济发展具有十分重要的作用
厚度达150m,成分复杂,变化较大,自下而上
本工程属大(2)型Ⅱ等工程,枢纽建筑物可分为冰碛层、秒层、软土层、冲洪积层和崩坡
由大坝、导流泄洪洞、引水发电洞及地下厂房等积层。
建筑物组成。拦河坝为沥青混凝士心墙砂砾石
冰碛层(Q2)厚度80~148m,结构极不均
坝,为2级建筑物,地震设计烈度为8度。大坝匀,主要以漂石、块石、砾石及砂为主。砂层透
设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为镜体(Qa)位于坝基左側偏上游冰破层中,顺
5000年一遇。水库正常蓄水位2960.0m,死水位河向长约460m,宽约170~250m,埋深18
2915.0m,设计洪水位2963.2m,校核洪水位
35.4m,最大厚度43.7m,天然干密度P=1.50へ
2964.6
1.60g/cm,渗透性比较均一,属弱一中等透水
性;冲洪积砂砾石层(Q12"m)分布在河床、漫
地质条件
滩表层,厚度3.0~29m,相变较大,由砂、粗
下坂地水库在大地构造单元中位于西昆仓
褶皱系中部,涉及帕米尔一喀喇昆仑一西昆仓抬
作者简介:杨西林(1963年一),男,高级工程师。
设计与施工
水利规划与设计
2012年第6期
砾组成,局部夹粉砂质壤土薄层,含零星块石,均值为9.8×10cm/s。XV料场位于坝下游0.3km
属松散地层;软土层分为软黏土层(Q4)和淤处,呈棱角状及次棱角状,含少量泥质,粒径一般
泥质黏土层(Q“)是全新世早期和中期湖积产以8~45cm为主,大者可达1~4m,粒径大于80mm
物,它由上下两层软土及其间夹一层冲积砾石层的颗粒占33.8%,砾石含量为31.5%,粒径小于
组成,总厚度40~50m。下层软黏土呈暗灰色,0.1mm颗粒含量占7%,抗剪强度Φ=38.5~44.4
软塑、干态坚硬,属中等软弱土;上层淤泥质黏渗透系数平均值为8×107cm/s
土呈兰灰色,夹粗砂及砂壤土、流塑,属极软土。
石方开挖利用料包括导流泄洪洞和引水发
冲积砂砾石层(Q2"1)分布于软黏土与淤泥质黏电洞的石方开挖料,洞渣料粒径大于60m的
土之间,一般厚度3.0~10m,以研石、砂为主;颗粒占72.3%,粒径2~60mm含量为23.97%,
崩坡积层(Q40n)分布在左右两岸边坡及坡脚抗剪强度小=39.9~42.2°,渗透系数k>
处,左岸颗粒以块石、碎石为主,松散无胶结,1×10-cm/s
呈散体状,表层块石含量较大。右岸颗粒以碎石、
砂砾石坝壳料设计指标:相对密度大于0.8,
角砾为主,松散无胶结。
孔隙率n<22%,最大粒径不超过800mm,小于
3大坝设计
5mm粒径含量不超过30%,小于0.075mm粒径含
量不超过5%,渗透系数A>1×102cm/s
3.1坝体剖面设计
石方开挖利用料设计指标:孔隙率n为
大坝坝顶高程2966m,大坝上游坡比为20%~28%,最大粒径不超过800mm,小于5mm粒
1:2.35,在高程2942m、2910m处分设两级马道,径含量不超过30%,渗透系数>1×102cm/s
马道宽2m;下游坡比为1:2.15,在高程2940m、3.2.3排水体
2910m处分设两级马道,马道宽2m。在上下游坝
下游过渡层后设置的水平宽度3m的竖向排
脚设置镇压层,顶部高程均为2910m,上游镇压水体由过渡料与混凝土骨料的筛余料掺配而成,
层宽40m,下游镇压层宽60m。沥青混凝土心墙掺配粒径为5m以上的砾石,最大粒径150mm
顶部厚度0.6m,底部厚度1.2m,心墙底部通过过渡料与掺合料的比例为3:1,掺配后的排水体
混凝土基座与坝基混凝士防滲墙连接。心墙下游的滲透系数要求>1×102cm/s。水平排水体和
设有施工、观测兼排水廊道,廊道高度5m,宽排水棱体采用洞室开挖料填筑。
度3.5m。心墙上:下游各设置水平宽度3m的过渡
2.4镇压层
层,下游过渡层后设置水平宽度3m的竖向排水
镇压层采用岸坡开挖的崩坡积物填筑,崩坡
体与坝基水平排水体相连。
积物以块碎石为主,属低压缩性土,内摩擦角
3.2坝料设计
=38.8~42.1°,渗透系数值=0.74×103
3.2.1过渡料
1.19×10cm/s,属中等透水,要求碾压后相对
过渡料选用坝址上游河漫滩砂砾石料,粒径密度大于0.75
小于0.1mm的颗粒含量为3%,5m以下颗粒含量3.3沥青混凝土心墙防渗体设计
为33.55%,不均匀系数C=76.7,属不良级配砾,3.3.1心墙结构
均匀性较好,滲透系数∈5.4×10cm/s。过渡料
坝体防滲结构为碾压式沥青混凝土心墙,顶
设计指标:相对密度大于0.75,最大粒径不超过部高程2965m,厚度0.6m,底部高程2888m,底
80mm,小于5mm粒径含量不超过35%,小于0.075mm部与混凝土基座连接处为扩大段,心墙厚度由
粒径含量不超过5%,渗透系数K>1×10cm/s。.1.2m渐变为2m。心墙与坝肩岸坡混凝土基座连
3.2.2坝壳料
接,连接部位心墙进行放大,接触面心墙厚度
坝壳料选用砂砾石料和石方开挖利用料。砂2.8~2.9m。心墙与混凝土接触面设2cm厚沥青
砾石料场选用Ⅺ料场和XV料场,Ⅺ料场位于坝玛蒂脂和两道止水铜片。心墙与防浪墙之