高寒地区碾压混凝土筑坝技术在龙首水电站的应用
2008-01-21 10:47:29 来源:
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电力18讯: 摘 要:国家电力公司重点科技攻关课题《高寒地区碾压混凝土筑坝技术研究》,以龙首水电站为依托工程之一,结合龙首水电站工程高寒、高温、高地震、高蒸发的气候、地质特点 ,采用了拱坝、重力坝、推力墩结合的“三接头”的布置形式,在节省投资、保证质量的前提下 ,对本地筑坝材料进行技术改造和试验研究,取得了较好的效果。目前,该坝成为国内外已建成的最高、最薄的双曲碾压混凝土拱坝,最高挡水已达正常蓄水位。
龙首水电站是国家电力公司《高寒地区碾压混凝土高拱坝筑坝技术研究》重点科技攻关项目的依托工程之一,该课题通过龙首水电站的建设,在科研、设计、施工和运行管理上取得了丰硕的成果。
1 龙首水电站的工程特点
龙首水电站地处西北高寒、干燥地区,典型的西北大陆性气候。其气候、地形、地质、原材料等条件,给工程建设增加了相当的难度,再加上电站装机规模不大,建设单位对投资控制要求很严;因此,与大工程相比,在实施的具体做法上有相当大的差异。任何一样设计,除了首先必须考虑可靠性和可行性外,均必须考虑实施的成本;而且这些都必须以保证工程施工质量为前提。
1.1 地域、气候条件
龙首水电站位于张掖市境内的黑河干流上,处于西北内陆腹地,大陆性气候,夏季酷热,雨量稀少,蒸发强烈;冬季严寒,冰期长达4个月之久。据统计,该区多年平均降水量为171.6 mm,多年平均蒸发量为1 378.7 mm,年平均气温8.5℃,绝对最高气温37.2℃(实际近几年已接近40℃),绝对最低气温-33℃,最大冻土深度1.5 m。
该电站地处海拔1 700 m以上,每年11月中旬河流开始流冰,1月至2月底封冻,春季流冰在3月底结束,最大岸冰厚度1.1 m,最大河冰厚度0.8 m。按1948~1962年气象统计分析资料≥5℃出现天数为150 d,0℃≤<5℃为106 d,-3℃≤<0℃为80.5 d,-5℃≤<-3℃为60.9 d,-10℃≤<-5℃为21.0 d,为多年平均气温。
其气温还具有早晚、白昼温差大的特点,对日照反应异常明显,一天最大温差可高达20多℃。
坝址区附近具有风大的特点,除1952年发生过10级风,历年最大风速为17 m/s,多年平均风速按月份分布,为1.5~3.2 m/s。
黑河是甘肃河西地区最大的一条内陆河,发流域面积69 000 km2,工程控制流域面积10 009 km2,多年平均径流量为15.98亿m3,多年平均流量50.4 m3/s。黑河径流主要由祁连山降水和融冰化雪补给,径流在年内分配不均匀,流量的月变幅较大。
黑河洪水多发生于6~9月,主要由山区局部暴雨形成,实测最大洪水流量为1 310 m3/s(1996年),调查历史最大洪水2 300 m3/s(1991年)。根据洪水分析计算设计采用:50年一遇洪峰流量为1 830 m3/s,500年一遇洪峰流量为3 090 m3/s,200年一遇洪峰流量为2 580 m3/s,五年一遇洪峰流量为707 m3/s。
由于河流的地域特点,河水水温较低,多年平均水温为0~14.3℃,多年最低水温除了7、8月份为10℃外,其余均在0~7℃,其中11月至次年2月为冰冻期。
1.2 地形地质条件
龙首水电站坝址在区域稳定上处于斑大口(至元山子)断层(区F5)与上龙王庙断层(区F6、F7)区域性活断层切割的不稳定区的相对稳定断块上。坝址区的地震基本烈度为8度。
坝址河谷为“V”形,河谷宽高比2.1~2.5,右岸岸坡较陡,崩坍堆积覆盖层深约30 m,左岸有高出主河道20余m的古河槽,深覆盖层以砂卵砾石沉积为主,剥去两岸覆盖层后,实际可利用基岩地形为倒“品”字形。
该电站坝址基岩以奥陶系上统(Q3)或变质的含条带硅质板岩和含砾砂质板岩为主,岩层走向与河流近直交,倾向下游,倾角60°~87°,岩石致密坚硬,耐风化。但由于切割和卸荷影响,坝肩和坝基裂隙发育,尤其是顺河向裂隙,设计拱坝时应考虑坝肩岩体压缩变形的影响 。
砂石材料采用天然建筑材料,龙首山口外面是一望无际的戈壁滩,储量丰富,就近选用的Ⅲ-1料场为主料场,但其缺陷是砂的细度模数偏低,多在2.4以下,无粗砂料源和石粉生产条件。骨料级配不尽合理,施工弃料多。
2 科技攻关课题在龙首工程的运用
既然龙首水电站为依托工程之一,科技攻关就必须从龙首工程的客观实际出发,首先必须保证工程的实施效果,当然,既然是攻关,也必须要保证研究成果的创新性和先进性,在国内外要具有领先水平,我们在进行工程设计时,也充分考虑到其科研推广价值。
《高寒地区碾压混凝土高拱坝筑坝技术研究》课题在龙首工程
龙首水电站是国家电力公司《高寒地区碾压混凝土高拱坝筑坝技术研究》重点科技攻关项目的依托工程之一,该课题通过龙首水电站的建设,在科研、设计、施工和运行管理上取得了丰硕的成果。
1 龙首水电站的工程特点
龙首水电站地处西北高寒、干燥地区,典型的西北大陆性气候。其气候、地形、地质、原材料等条件,给工程建设增加了相当的难度,再加上电站装机规模不大,建设单位对投资控制要求很严;因此,与大工程相比,在实施的具体做法上有相当大的差异。任何一样设计,除了首先必须考虑可靠性和可行性外,均必须考虑实施的成本;而且这些都必须以保证工程施工质量为前提。
1.1 地域、气候条件
龙首水电站位于张掖市境内的黑河干流上,处于西北内陆腹地,大陆性气候,夏季酷热,雨量稀少,蒸发强烈;冬季严寒,冰期长达4个月之久。据统计,该区多年平均降水量为171.6 mm,多年平均蒸发量为1 378.7 mm,年平均气温8.5℃,绝对最高气温37.2℃(实际近几年已接近40℃),绝对最低气温-33℃,最大冻土深度1.5 m。
该电站地处海拔1 700 m以上,每年11月中旬河流开始流冰,1月至2月底封冻,春季流冰在3月底结束,最大岸冰厚度1.1 m,最大河冰厚度0.8 m。按1948~1962年气象统计分析资料≥5℃出现天数为150 d,0℃≤<5℃为106 d,-3℃≤<0℃为80.5 d,-5℃≤<-3℃为60.9 d,-10℃≤<-5℃为21.0 d,为多年平均气温。
其气温还具有早晚、白昼温差大的特点,对日照反应异常明显,一天最大温差可高达20多℃。
坝址区附近具有风大的特点,除1952年发生过10级风,历年最大风速为17 m/s,多年平均风速按月份分布,为1.5~3.2 m/s。
黑河是甘肃河西地区最大的一条内陆河,发流域面积69 000 km2,工程控制流域面积10 009 km2,多年平均径流量为15.98亿m3,多年平均流量50.4 m3/s。黑河径流主要由祁连山降水和融冰化雪补给,径流在年内分配不均匀,流量的月变幅较大。
黑河洪水多发生于6~9月,主要由山区局部暴雨形成,实测最大洪水流量为1 310 m3/s(1996年),调查历史最大洪水2 300 m3/s(1991年)。根据洪水分析计算设计采用:50年一遇洪峰流量为1 830 m3/s,500年一遇洪峰流量为3 090 m3/s,200年一遇洪峰流量为2 580 m3/s,五年一遇洪峰流量为707 m3/s。
由于河流的地域特点,河水水温较低,多年平均水温为0~14.3℃,多年最低水温除了7、8月份为10℃外,其余均在0~7℃,其中11月至次年2月为冰冻期。
1.2 地形地质条件
龙首水电站坝址在区域稳定上处于斑大口(至元山子)断层(区F5)与上龙王庙断层(区F6、F7)区域性活断层切割的不稳定区的相对稳定断块上。坝址区的地震基本烈度为8度。
坝址河谷为“V”形,河谷宽高比2.1~2.5,右岸岸坡较陡,崩坍堆积覆盖层深约30 m,左岸有高出主河道20余m的古河槽,深覆盖层以砂卵砾石沉积为主,剥去两岸覆盖层后,实际可利用基岩地形为倒“品”字形。
该电站坝址基岩以奥陶系上统(Q3)或变质的含条带硅质板岩和含砾砂质板岩为主,岩层走向与河流近直交,倾向下游,倾角60°~87°,岩石致密坚硬,耐风化。但由于切割和卸荷影响,坝肩和坝基裂隙发育,尤其是顺河向裂隙,设计拱坝时应考虑坝肩岩体压缩变形的影响 。
砂石材料采用天然建筑材料,龙首山口外面是一望无际的戈壁滩,储量丰富,就近选用的Ⅲ-1料场为主料场,但其缺陷是砂的细度模数偏低,多在2.4以下,无粗砂料源和石粉生产条件。骨料级配不尽合理,施工弃料多。
2 科技攻关课题在龙首工程的运用
既然龙首水电站为依托工程之一,科技攻关就必须从龙首工程的客观实际出发,首先必须保证工程的实施效果,当然,既然是攻关,也必须要保证研究成果的创新性和先进性,在国内外要具有领先水平,我们在进行工程设计时,也充分考虑到其科研推广价值。
《高寒地区碾压混凝土高拱坝筑坝技术研究》课题在龙首工程
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