论文部分内容阅读
关键词：管线;输水;线路
1工程概况
五道白河挡水建筑物包括浆砌石挡水坝段、浆砌石溢流坝段、冲砂闸段组成。五道白河挡水建筑物从左向右依次为桩号坝0+000m～坝0+011.9m左岸浆砌石挡水坝段，长度为11.9m;坝0+011.9m～坝0+018.9m为冲砂闸坝段，宽度为7.0m;坝0+018.9m～坝0+068.9m为溢流坝段，长度为50.0m;坝0+068.9m～坝0+083.9m为右岸浆砌石挡水坝段，长度为15m;坝顶总长度为83.9m。坝0+083.9m一坝0+164.9m为右岸砼截渗墙段，长度为81m。
2五道白河挡水坝”
2.1坝型选择
根据地形、地质条件分析，本坝址适合修建的坝型有土石坝、面板堆石坝及浆砌石重力坝。以上三种坝形的优缺点如下：
（1）土石坝方案：土石坝方案采用黏土心墙坝，从当地条件看，由于库区缺乏黏土及过渡层料，致使土料运距远，造价增加;从结构上看，土石坝坝坡较缓，坝体工程量较大;从地质条件看，没有适宜位置布置溢洪道，使溢洪道工程量会比浆砌石溢流坝大。从施工角度看，黏土心墙施工受降雨、低气温等气候因素影响大，施工质量不易控制，另外河道狭窄（河道宽度约50m），土石坝施工工序复杂，施工干扰大。
（2）面板堆石坝方案：从建筑材料看，面板堆石坝堆石体和浆砌石重力坝坝体均可采用引水洞开挖料，节省造价，但砼面板量较浆砌石重力坝大;与土石坝方案一样布置溢洪道的工程量会比浆砌石溢流坝大;从结构上看，面板对基础沉降很敏感，而本工程基础为块石且有架空，所以基础处理造价会加大，另外该地区严寒冰冻对面板的影响也很大。面板的底座趾板需座于岩基上，趾板上下游的填料要求很高，施工工序复杂。
（3）从坝长、坝高看，河道狭窄，五道白河坝长仅83.9m，最大坝高18.4m;四道白河坝长仅130.2m，最大坝高5.0m。
從上面的论述看，无论采用何种坝型，工程造价相差不会很大，且浆砌石重力坝结构及施工技术简单，质量容易保证，运行管理也比较方便。综上所述，设计选定采用浆砌石重力坝方案。
2.2结构布置
五道白河挡水坝段总长为26.9m，其中左岸11.9m，右岸15m，坝顶高程为1033.20m，最大坝高为18.4m，坝顶宽度为5.Om，左岸浆砌石挡水坝段有交通要求，坝顶路面为素砼路面，素砼厚度为0.15m。挡水坝上游折坡点高程为1028.70m，上游坝坡为1：0.20，表面为钢筋砼防渗面板，厚度为0.8m，下游坝坡为1：0.8，折坡点高程为1031.20m。坝体内每隔3.0m设置一竖向排水管，上端通至坝顶，下端通至水平向排水管，由水平排水管将坝体渗水引至两侧坝肩，利用自流排至下游。坝体沿坝轴线方向每隔15m分一横缝，缝内用沥青油毛毡填充，并设止水。
2.3基础及坝肩处理
坝基坐落级配良好的砾上，但为解决渗漏问题上游防渗面板嵌入气孔状玄武岩以下1.0m，由于气孔状玄武岩透水率q=12～221u，属中等透水岩体，且透水岩层很厚，设计采用悬挂式帷幕灌浆，灌浆深度按0.7倍水头控制。
为解决左坝肩渗漏问题，帷幕灌浆线伸至正常蓄水位1030m与地下水位相交处，即利用灌浆平洞向左坝肩山体深入55.65m进行帷幕灌浆。
为解决右坝肩渗漏问题，设计采用砼截渗墙方案，深入右侧山体81m，砼截渗墙厚50cm。
2.4五道白河相关计算成果
3五道白河溢流坝
光明水电站二期工程为径流式水电站，水库无调节能力，下游无防洪要求，另外从五道白河河床、两岸多分布崩积块石，从地质描述看粒径在20～60cm范围，抗冲刷能力强，同时洪峰流量小，以及运行管理方面考虑溢流坝设计为开敞式溢洪道。溢流坝前缘宽度根据坝址处实际地形条件确定为50m。
可行性研究阶段采用的溢流坝形式为常规式溢流坝，下游采用底流式消能方式，具体结构布置如下：溢流坝长度为50.0m，结构型式为WES型实用堰，溢流坝堰顶高程为1030.00m，上游面坡度为1：0.20，溢流堰堰面曲线方程为y=0.242X1，直线段坡度为1：0.70，反弧段反弧半径为5.0m，溢流坝堰面采用钢筋砼结构，厚度为0.5m。下游消能方式采用底流式消能，消力池深度为1.40m，底板厚1.0m，长度经计算为24.63m，消力池后接40.0m海漫段，海漫段结构由30cm厚干砌石，下铺10cm卵砾石及无纺布组成。
为优化设计，节省工程投资，本次设计考虑采用新型的台阶式溢流坝，目前国内外建成和在建的台阶式溢流坝已达数十座，台阶式溢流坝以其显著的消能效果越来越受到工程技术人员的关注，由于台阶式溢流坝其下游坝面台阶的存在，使下泄水流在台阶之间形成绕水平轴旋滚，并于坝面主流发生强烈的掺混作用，使水流紊动加剧，掺气增强，消散大部分能量，使下游消能设施简化，节省工程投资。
台阶式溢流坝特别适用于低坝、单宽泄流量较小的工程，五道白河大坝工程恰好具备这些特点，通过模型实验确定了台阶式溢流坝的尺寸及其消能特性。
具体结构布置如下：溢流坝长度为50.0m，溢流面依然是标准的WES剖面，曲线方程为y=0.242X，自曲线段与直线段切点处，直线段由连续的直角台阶所代替，从模型实验结论看台阶高度为1.0m，台阶宽度0.8m，消能效果好，见表4，另外从模型实验看台阶上的应力也不大，故台阶采用钢筋砼结构，厚度为0.5m。由于下泄水流在台阶上消散了大部分能量，经计算不需要设置消力池，但由于坝后一定范围水流速度依然很大，为避免冲刷河床及两岸，通过水力计算设置20m长钢筋砼护坦，厚度0.5m，以及20m长干砌石海漫段，厚度为0.3m。
通过采取新的结构方式，能节省直接工程投资104.56万元，因此选定台阶式溢流坝方案。
4五道白河冲砂闸
五道白河流域内森林茂密，植被良好，河水常年清澈见底，泥沙含量较少，根据坝址下游的松江站泥沙观测资料测算，五道白河坝址处多年平均输沙量1.023×10年。输沙量虽然少，但由于五道白河库容很少，正常库容为4.88×104m3，经测算6年左右水库将被泥沙淤满，因此必须设置冲砂闸，以保证引水发电隧洞进水口“门前清”，以免淤堵进水口或损害发电机械设备。
冲砂闸坝位于桩号坝0+011.9m～坝0+018.9m，宽度为7.0m，冲砂闸由引渠段、闸室段、消力池段、海漫段组成。引渠段自五道白河进水闸至闸前，采用浆砌石护底，厚度为500mm。冲砂闸闸孔型式为孔流式，依靠闸门和胸墙共同挡水，为满足引水发电洞进水口对冲砂的要求，经计算冲砂闸孔口尺寸为4.0m（宽）×3.0m（高），进口闸室段设有检修闸门一道4.0m（宽）×3.0m（高），事故检修闸门一道4.0m（宽）×3.0m（高），冲砂闸底板高程为1022.50m。冲砂闸检修平台高程为1033.20m，启闭平台高程为1038.80m。消力池深度为1.55m，长度为23.00m，消力池后接15.088m海漫段，海漫段结构由30cm厚干砌石，下铺10cm厚卵砾石及无纺布组成。
5结论
五道白河重力坝段，因浆砌石重力坝结构及施工技术简单，质量容易保证，运行管理也比较方便，设计选定采用浆砌石重力坝方案。
溢流坝段通过采取新的结构方式，能节省直接工程投资104.56万元，因此选定台阶式溢流坝方案。
1工程概况
五道白河挡水建筑物包括浆砌石挡水坝段、浆砌石溢流坝段、冲砂闸段组成。五道白河挡水建筑物从左向右依次为桩号坝0+000m～坝0+011.9m左岸浆砌石挡水坝段，长度为11.9m;坝0+011.9m～坝0+018.9m为冲砂闸坝段，宽度为7.0m;坝0+018.9m～坝0+068.9m为溢流坝段，长度为50.0m;坝0+068.9m～坝0+083.9m为右岸浆砌石挡水坝段，长度为15m;坝顶总长度为83.9m。坝0+083.9m一坝0+164.9m为右岸砼截渗墙段，长度为81m。
2五道白河挡水坝”
2.1坝型选择
根据地形、地质条件分析，本坝址适合修建的坝型有土石坝、面板堆石坝及浆砌石重力坝。以上三种坝形的优缺点如下：
（1）土石坝方案：土石坝方案采用黏土心墙坝，从当地条件看，由于库区缺乏黏土及过渡层料，致使土料运距远，造价增加;从结构上看，土石坝坝坡较缓，坝体工程量较大;从地质条件看，没有适宜位置布置溢洪道，使溢洪道工程量会比浆砌石溢流坝大。从施工角度看，黏土心墙施工受降雨、低气温等气候因素影响大，施工质量不易控制，另外河道狭窄（河道宽度约50m），土石坝施工工序复杂，施工干扰大。
（2）面板堆石坝方案：从建筑材料看，面板堆石坝堆石体和浆砌石重力坝坝体均可采用引水洞开挖料，节省造价，但砼面板量较浆砌石重力坝大;与土石坝方案一样布置溢洪道的工程量会比浆砌石溢流坝大;从结构上看，面板对基础沉降很敏感，而本工程基础为块石且有架空，所以基础处理造价会加大，另外该地区严寒冰冻对面板的影响也很大。面板的底座趾板需座于岩基上，趾板上下游的填料要求很高，施工工序复杂。
（3）从坝长、坝高看，河道狭窄，五道白河坝长仅83.9m，最大坝高18.4m;四道白河坝长仅130.2m，最大坝高5.0m。
從上面的论述看，无论采用何种坝型，工程造价相差不会很大，且浆砌石重力坝结构及施工技术简单，质量容易保证，运行管理也比较方便。综上所述，设计选定采用浆砌石重力坝方案。
2.2结构布置
五道白河挡水坝段总长为26.9m，其中左岸11.9m，右岸15m，坝顶高程为1033.20m，最大坝高为18.4m，坝顶宽度为5.Om，左岸浆砌石挡水坝段有交通要求，坝顶路面为素砼路面，素砼厚度为0.15m。挡水坝上游折坡点高程为1028.70m，上游坝坡为1：0.20，表面为钢筋砼防渗面板，厚度为0.8m，下游坝坡为1：0.8，折坡点高程为1031.20m。坝体内每隔3.0m设置一竖向排水管，上端通至坝顶，下端通至水平向排水管，由水平排水管将坝体渗水引至两侧坝肩，利用自流排至下游。坝体沿坝轴线方向每隔15m分一横缝，缝内用沥青油毛毡填充，并设止水。
2.3基础及坝肩处理
坝基坐落级配良好的砾上，但为解决渗漏问题上游防渗面板嵌入气孔状玄武岩以下1.0m，由于气孔状玄武岩透水率q=12～221u，属中等透水岩体，且透水岩层很厚，设计采用悬挂式帷幕灌浆，灌浆深度按0.7倍水头控制。
为解决左坝肩渗漏问题，帷幕灌浆线伸至正常蓄水位1030m与地下水位相交处，即利用灌浆平洞向左坝肩山体深入55.65m进行帷幕灌浆。
为解决右坝肩渗漏问题，设计采用砼截渗墙方案，深入右侧山体81m，砼截渗墙厚50cm。
2.4五道白河相关计算成果
3五道白河溢流坝
光明水电站二期工程为径流式水电站，水库无调节能力，下游无防洪要求，另外从五道白河河床、两岸多分布崩积块石，从地质描述看粒径在20～60cm范围，抗冲刷能力强，同时洪峰流量小，以及运行管理方面考虑溢流坝设计为开敞式溢洪道。溢流坝前缘宽度根据坝址处实际地形条件确定为50m。
可行性研究阶段采用的溢流坝形式为常规式溢流坝，下游采用底流式消能方式，具体结构布置如下：溢流坝长度为50.0m，结构型式为WES型实用堰，溢流坝堰顶高程为1030.00m，上游面坡度为1：0.20，溢流堰堰面曲线方程为y=0.242X1，直线段坡度为1：0.70，反弧段反弧半径为5.0m，溢流坝堰面采用钢筋砼结构，厚度为0.5m。下游消能方式采用底流式消能，消力池深度为1.40m，底板厚1.0m，长度经计算为24.63m，消力池后接40.0m海漫段，海漫段结构由30cm厚干砌石，下铺10cm卵砾石及无纺布组成。
为优化设计，节省工程投资，本次设计考虑采用新型的台阶式溢流坝，目前国内外建成和在建的台阶式溢流坝已达数十座，台阶式溢流坝以其显著的消能效果越来越受到工程技术人员的关注，由于台阶式溢流坝其下游坝面台阶的存在，使下泄水流在台阶之间形成绕水平轴旋滚，并于坝面主流发生强烈的掺混作用，使水流紊动加剧，掺气增强，消散大部分能量，使下游消能设施简化，节省工程投资。
台阶式溢流坝特别适用于低坝、单宽泄流量较小的工程，五道白河大坝工程恰好具备这些特点，通过模型实验确定了台阶式溢流坝的尺寸及其消能特性。
具体结构布置如下：溢流坝长度为50.0m，溢流面依然是标准的WES剖面，曲线方程为y=0.242X，自曲线段与直线段切点处，直线段由连续的直角台阶所代替，从模型实验结论看台阶高度为1.0m，台阶宽度0.8m，消能效果好，见表4，另外从模型实验看台阶上的应力也不大，故台阶采用钢筋砼结构，厚度为0.5m。由于下泄水流在台阶上消散了大部分能量，经计算不需要设置消力池，但由于坝后一定范围水流速度依然很大，为避免冲刷河床及两岸，通过水力计算设置20m长钢筋砼护坦，厚度0.5m，以及20m长干砌石海漫段，厚度为0.3m。
通过采取新的结构方式，能节省直接工程投资104.56万元，因此选定台阶式溢流坝方案。
4五道白河冲砂闸
五道白河流域内森林茂密，植被良好，河水常年清澈见底，泥沙含量较少，根据坝址下游的松江站泥沙观测资料测算，五道白河坝址处多年平均输沙量1.023×10年。输沙量虽然少，但由于五道白河库容很少，正常库容为4.88×104m3，经测算6年左右水库将被泥沙淤满，因此必须设置冲砂闸，以保证引水发电隧洞进水口“门前清”，以免淤堵进水口或损害发电机械设备。
冲砂闸坝位于桩号坝0+011.9m～坝0+018.9m，宽度为7.0m，冲砂闸由引渠段、闸室段、消力池段、海漫段组成。引渠段自五道白河进水闸至闸前，采用浆砌石护底，厚度为500mm。冲砂闸闸孔型式为孔流式，依靠闸门和胸墙共同挡水，为满足引水发电洞进水口对冲砂的要求，经计算冲砂闸孔口尺寸为4.0m（宽）×3.0m（高），进口闸室段设有检修闸门一道4.0m（宽）×3.0m（高），事故检修闸门一道4.0m（宽）×3.0m（高），冲砂闸底板高程为1022.50m。冲砂闸检修平台高程为1033.20m，启闭平台高程为1038.80m。消力池深度为1.55m，长度为23.00m，消力池后接15.088m海漫段，海漫段结构由30cm厚干砌石，下铺10cm厚卵砾石及无纺布组成。
5结论
五道白河重力坝段，因浆砌石重力坝结构及施工技术简单，质量容易保证，运行管理也比较方便，设计选定采用浆砌石重力坝方案。
溢流坝段通过采取新的结构方式，能节省直接工程投资104.56万元，因此选定台阶式溢流坝方案。