一種適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水利水電設施，尤其是一種適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構。適用于在低變模基礎中修建高拱壩。
【背景技術】
[0002]隨著我國不斷加大水能資源的開發力度，以及高山峽谷地區大江大河水能資源的開發，大批300m級特高拱壩正在或即將建設。西部高山峽谷地區地質條件復雜，拱壩壩址經常遇到低變模的基礎巖體(如柱狀節理玄武巖層、角礫熔巖層、砂板巖層、各類巖脈等)，這種巖體的普遍特性是即使在微新狀態，變形模量可能仍僅為3?7GPa左右。針對上述低變模基礎，因高拱壩基礎最大壓應力往往可達到9?lOMPa，為保證特高拱壩基礎承載力，一般采用挖除低變模巖層、將拱壩基礎置于較高變模巖層的設計。但這種深挖建基面的設計常會帶來拱壩上游承受水推力增大(迎水面積增大)、基礎深部更強的應力釋放形成松弛、導致拱壩體形不對稱等一系列技術問題，以及壩基開挖量增大、壩體混凝土量增大、基礎處理工程量增大等一系列涉及經濟性的工程量問題。
[0003]因此，為解決上述問題，需研究一種經濟合理、設計可行的拱壩延伸結構，該結構可有效減小基礎壓應力，達到避免深挖微新低變模的基礎巖體、充分利用微新低變模基礎巖體承載力的目的。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:提供一種適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構，旨在通過擴大基礎結構，使拱壩的推力影響范圍擴大，均化拱壩及基礎的應力分布、減小拱壩及基礎的應力值，從而達到在保證經濟合理、技術可行的前提下，能在低變模基礎中修建高拱壩的目的。
[0005]本發明所采用的技術方案是:適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構，具有修建于左岸和右岸之間的高拱壩，拱壩壩體通過拱壩橫縫使壩體分為若干個壩段，經勘探在拱壩壩體部分基礎段分布有低變模基礎巖體，其特征在于:在分布有低變模基礎巖體的范圍布置擴大基礎混凝土結構，該擴大基礎混凝土結構與拱壩壩體整體澆筑，且拱壩橫縫延伸至擴大基礎混凝土結構的底部；
[0006]所述拱壩壩體分為壩體中部的拱冠梁壩段和壩體兩側的邊坡壩段；
[0007]所述擴大基礎混凝土結構在拱冠梁壩段的截面呈倒梯形，該梯形截面一側與拱壩壩體連成一體，并從拱壩壩體下游端點向下游延伸寬度a、厚度b后與下游巖體相接，同時該梯形截面的頂部通過過渡結構邊線E與拱壩壩體的下游壩面F平順銜接；
[0008]所述擴大基礎混凝土結構在邊坡壩段的截面呈倒梯形，該梯形截面一側與拱壩壩體連成一體，并從拱壩壩體下游端點向下游延伸寬度a、厚度b后與下游巖體相接，同時該梯形截面的頂部通過過渡結構邊線G與拱壩壩體的下游壩面F平順銜接；
[0009]邊坡壩段的擴大基礎混凝土結構自拱壩壩體下游壩面F開始，通過過渡結構邊線G、過渡結構邊線H和過渡結構邊線I與下游邊坡開挖變形巖體連接。
[0010]所述擴大基礎混凝土結構向下游延伸的寬度a和厚度b的取值范圍在0.20 -0.25L之間，L為拱壩底部拱端厚度。
[0011]所述過渡結構邊線E為臺階狀，臺階高取3m，寬取3 — 5m。
[0012]本發明的有益效果是:當高拱壩基礎存在低變模巖體影響時，通過本結構的設置，可有效降低基礎應力水平，充分利用低變模巖體的承載能力，從而避免了因壩基深挖帶來的高應力釋放形成松弛、拱壩體形不對稱、壩基開挖量增大、壩體混凝土量增大、基礎處理工程量增大等一系列經濟技術問題，可取得較大的技術及經濟效益，并推廣至存在類似基礎條件的拱壩工程中。
【附圖說明】
[0013]圖1是拱壩擴大基礎結構布置下游立面圖。
[0014]圖2是擴大基礎結構在拱冠梁壩段的縱剖面圖(1-1剖面)。
[0015]圖3是擴大基礎結構在邊坡壩段的縱剖面圖(2-2剖面)。
[0016]圖4是擴大基礎結構在邊坡壩段的橫剖面圖(3-3剖面)。
[0017]圖5是擴大基礎結構在邊坡壩段過渡連接圖(詳圖1)。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本實施例是一個適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構，該拱壩壩頂高程為834.0Om,壩底高程為545.0Om,最大壩高289m，為特高拱壩。拱壩壩體I通過拱壩橫縫2將壩體分為31個壩段。
[0019]經勘探在拱壩壩體I基礎自左岸750m高程一右岸620m高程范圍分布有低變模基礎巖體3，因此，擬在分布有低變模基礎巖體3的范圍布置擴大基礎混凝土結構4，該擴大基礎混凝土結構4與拱壩壩體I的混凝土整體澆筑，且拱壩橫縫2延伸至擴大基礎混凝土結構4的底部。
[0020]所述拱壩壩體I分為壩體中部的拱冠梁壩段I 一 I和壩體兩側的邊坡壩段I 一 2 ;
[0021]如圖2所示，所述擴大基礎混凝土結構4在拱冠梁壩段I 一 I的截面呈倒梯形，該梯形截面(擴大基礎結構)一側與拱壩壩體I連成一體(為一體澆筑)，并從拱壩壩體I下游端點向下游延伸寬度a4 — 1、厚度b4 — 2后與下游巖體相接。該梯形截面的頂部通過過渡結構邊線E4 - 3分別與拱壩壩體I的下游壩面Fl - 3及下游巖體平順銜接。過渡結構邊線E4 — 3可設計成臺階狀，臺階高取3m，寬取3 — 5m。
[0022]該擴大基礎混凝土結構4向下游擴大的寬度a及厚度b分別取拱壩底部拱端厚度L的0.15倍、0.2倍、0.25倍，研究擴大基礎的應力擴散效果。由有限元分析計算研究成果表明，隨著a、b的增加，基礎壓應力值減小，當a、b = 0.15L時候，基礎壓應力值降低15%;當a、b = 0.20L時，基礎壓應力值降低29.6%;當a、b = 0.25L時，基礎壓應力值降低32.1%0由上述計算分析成果可見，a、b = 0.2L時對應力的擴散效果比a、b = 0.15L時候好，但a、b = 0.25L時對應力擴散的效果比a、b = 0.20L時提高較有限。故擴大基礎向下游擴大的寬度a、厚度b應取0.20?0.25L較為合適。
[0023]如圖3所示，所述擴大基礎混凝土結構4在邊坡壩段I 一 2的截面也是呈倒梯形，該梯形截面(擴大基礎結構)一側與拱壩壩體I 一體澆筑，并從拱壩壩體I下游端點向下游延伸寬度a4 — 1、厚度b4 — 2后與下游巖體相接。同時該梯形截面的頂部通過過渡結構邊線G4 — 4分別與拱壩壩體I的下游壩面Fl - 3及下游巖體平順銜接。
[0024]如圖4、圖5所示，邊坡壩段I 一 2的擴大基礎混凝土結構4自拱壩壩體I下游壩面Fl — 3開始，經過渡結構邊線G4 - 4、過渡結構邊線H4 — 5和過渡結構邊線14 一 6與下游邊坡開挖變形巖體J連接。過渡結構邊線G4 - 4和過渡結構邊線H4 - 5的長度分別取6m和12m，邊線G與H的交角α為150°，邊線H與I的交角β為140°。
【主權項】
1.一種適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構，具有修建于左岸和右岸之間的高拱壩，拱壩壩體(I)通過拱壩橫縫(2)使壩體分為若干個壩段，經勘探在拱壩壩體(I)部分基礎段分布有低變模基礎巖體(3)，其特征在于:在分布有低變模基礎巖體(3)的范圍布置擴大基礎混凝土結構(4)，該擴大基礎混凝土結構(4)與拱壩壩體(I)整體澆筑，且拱壩橫縫(2)延伸至擴大基礎混凝土結構(4)的底部； 所述拱壩壩體(I)分為壩體中部的拱冠梁壩段(1- D和壩體兩側的邊坡壩段(1-2)； 所述擴大基礎混凝土結構(4)在拱冠梁壩段(1-1)的截面呈倒梯形，該梯形截面一側與拱壩壩體(I)連成一體，并從拱壩壩體(I)下游端點向下游延伸寬度a(4 — I)、厚度b(4 — 2)后與下游巖體相接，同時該梯形截面的頂部通過過渡結構邊線E (4 - 3)與拱壩壩體⑴的下游壩面F(1 - 3)平順銜接； 所述擴大基礎混凝土結構(4)在邊坡壩段(1- 2)的截面呈倒梯形，該梯形截面一側與拱壩壩體(I)連成一體，并從拱壩壩體(I)下游端點向下游延伸寬度a(4 — I)、厚度b(4 — 2)后與下游巖體相接，同時該梯形截面的頂部通過過渡結構邊線G (4 - 4)與拱壩壩體⑴的下游壩面F(1 - 3)平順銜接； 邊坡壩段(1- 2)的擴大基礎混凝土結構⑷自拱壩壩體⑴下游壩面F(1 — 3)開始，通過過渡結構邊線G (4 - 4)、過渡結構邊線H (4 - 5)和過渡結構邊線I (4 一 6)與下游邊坡開挖變形巖體J連接。2.根據權利要求1所述的適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構，其特征在于:所述擴大基礎混凝土結構(4)向下游延伸的寬度a(4 -1)和厚度b(4 - 2)的取值范圍在0.20 - 0.25L之間，L為拱壩底部拱端厚度。3.根據權利要求1或2所述的適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構，其特征在于:所述過渡結構邊線E (4 - 3)為臺階狀，臺階高取3m，寬取3 — 5m。
【專利摘要】本發明涉及一種適應于低變模基礎的高拱壩擴大基礎結構。本發明的目的是旨在通過擴大基礎結構，使拱壩的推力影響范圍擴大，均化拱壩及基礎的應力分布、減小拱壩及基礎的應力值，從而達到在保證經濟合理、技術可行的前提下，能在低變模基礎中修建高拱壩的目的。本發明的技術方案是：該基礎結構具有修建于左岸和右岸之間的高拱壩，拱壩壩體通過拱壩橫縫使壩體分為若干個壩段，經勘探在拱壩壩體部分基礎段分布有低變模基礎巖體，在分布有低變模基礎巖體的范圍布置擴大基礎混凝土結構，擴大基礎混凝土結構與拱壩壩體整體澆筑，且拱壩橫縫延伸至擴大基礎混凝土結構的底部。本發明適用于在低變模基礎中修建高拱壩。
【IPC分類】E02B7/12, E02D27/40
【公開號】CN105040725
【申請號】CN201510487045
【發明人】張偉狄, 紀林強, 徐建榮, 吳關葉, 何世海, 何明杰, 祝青, 王賢彪
【申請人】中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月10日