一种适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水利水电设施，尤其是一种适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构。适用于在低变模基础中修建高拱坝。
【背景技术】
[0002]随着我国不断加大水能资源的开发力度，以及高山峡谷地区大江大河水能资源的开发，大批300m级特高拱坝正在或即将建设。西部高山峡谷地区地质条件复杂，拱坝坝址经常遇到低变模的基础岩体(如柱状节理玄武岩层、角砾熔岩层、砂板岩层、各类岩脉等)，这种岩体的普遍特性是即使在微新状态，变形模量可能仍仅为3?7GPa左右。针对上述低变模基础，因高拱坝基础最大压应力往往可达到9?lOMPa，为保证特高拱坝基础承载力，一般采用挖除低变模岩层、将拱坝基础置于较高变模岩层的设计。但这种深挖建基面的设计常会带来拱坝上游承受水推力增大(迎水面积增大)、基础深部更强的应力释放形成松弛、导致拱坝体形不对称等一系列技术问题，以及坝基开挖量增大、坝体混凝土量增大、基础处理工程量增大等一系列涉及经济性的工程量问题。
[0003]因此，为解决上述问题，需研究一种经济合理、设计可行的拱坝延伸结构，该结构可有效减小基础压应力，达到避免深挖微新低变模的基础岩体、充分利用微新低变模基础岩体承载力的目的。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构，旨在通过扩大基础结构，使拱坝的推力影响范围扩大，均化拱坝及基础的应力分布、减小拱坝及基础的应力值，从而达到在保证经济合理、技术可行的前提下，能在低变模基础中修建高拱坝的目的。
[0005]本发明所采用的技术方案是:适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构，具有修建于左岸和右岸之间的高拱坝，拱坝坝体通过拱坝横缝使坝体分为若干个坝段，经勘探在拱坝坝体部分基础段分布有低变模基础岩体，其特征在于:在分布有低变模基础岩体的范围布置扩大基础混凝土结构，该扩大基础混凝土结构与拱坝坝体整体浇筑，且拱坝横缝延伸至扩大基础混凝土结构的底部；
[0006]所述拱坝坝体分为坝体中部的拱冠梁坝段和坝体两侧的边坡坝段；
[0007]所述扩大基础混凝土结构在拱冠梁坝段的截面呈倒梯形，该梯形截面一侧与拱坝坝体连成一体，并从拱坝坝体下游端点向下游延伸宽度a、厚度b后与下游岩体相接，同时该梯形截面的顶部通过过渡结构边线E与拱坝坝体的下游坝面F平顺衔接；
[0008]所述扩大基础混凝土结构在边坡坝段的截面呈倒梯形，该梯形截面一侧与拱坝坝体连成一体，并从拱坝坝体下游端点向下游延伸宽度a、厚度b后与下游岩体相接，同时该梯形截面的顶部通过过渡结构边线G与拱坝坝体的下游坝面F平顺衔接；
[0009]边坡坝段的扩大基础混凝土结构自拱坝坝体下游坝面F开始，通过过渡结构边线G、过渡结构边线H和过渡结构边线I与下游边坡开挖变形岩体连接。
[0010]所述扩大基础混凝土结构向下游延伸的宽度a和厚度b的取值范围在0.20 -0.25L之间，L为拱坝底部拱端厚度。
[0011]所述过渡结构边线E为台阶状，台阶高取3m，宽取3 — 5m。
[0012]本发明的有益效果是:当高拱坝基础存在低变模岩体影响时，通过本结构的设置，可有效降低基础应力水平，充分利用低变模岩体的承载能力，从而避免了因坝基深挖带来的高应力释放形成松弛、拱坝体形不对称、坝基开挖量增大、坝体混凝土量增大、基础处理工程量增大等一系列经济技术问题，可取得较大的技术及经济效益，并推广至存在类似基础条件的拱坝工程中。
【附图说明】
[0013]图1是拱坝扩大基础结构布置下游立面图。
[0014]图2是扩大基础结构在拱冠梁坝段的纵剖面图(1-1剖面)。
[0015]图3是扩大基础结构在边坡坝段的纵剖面图(2-2剖面)。
[0016]图4是扩大基础结构在边坡坝段的横剖面图(3-3剖面)。
[0017]图5是扩大基础结构在边坡坝段过渡连接图(详图1)。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，本实施例是一个适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构，该拱坝坝顶高程为834.0Om,坝底高程为545.0Om,最大坝高289m，为特高拱坝。拱坝坝体I通过拱坝横缝2将坝体分为31个坝段。
[0019]经勘探在拱坝坝体I基础自左岸750m高程一右岸620m高程范围分布有低变模基础岩体3，因此，拟在分布有低变模基础岩体3的范围布置扩大基础混凝土结构4，该扩大基础混凝土结构4与拱坝坝体I的混凝土整体浇筑，且拱坝横缝2延伸至扩大基础混凝土结构4的底部。
[0020]所述拱坝坝体I分为坝体中部的拱冠梁坝段I 一 I和坝体两侧的边坡坝段I 一 2 ;
[0021]如图2所示，所述扩大基础混凝土结构4在拱冠梁坝段I 一 I的截面呈倒梯形，该梯形截面(扩大基础结构)一侧与拱坝坝体I连成一体(为一体浇筑)，并从拱坝坝体I下游端点向下游延伸宽度a4 — 1、厚度b4 — 2后与下游岩体相接。该梯形截面的顶部通过过渡结构边线E4 - 3分别与拱坝坝体I的下游坝面Fl - 3及下游岩体平顺衔接。过渡结构边线E4 — 3可设计成台阶状，台阶高取3m，宽取3 — 5m。
[0022]该扩大基础混凝土结构4向下游扩大的宽度a及厚度b分别取拱坝底部拱端厚度L的0.15倍、0.2倍、0.25倍，研究扩大基础的应力扩散效果。由有限元分析计算研究成果表明，随着a、b的增加，基础压应力值减小，当a、b = 0.15L时候，基础压应力值降低15%;当a、b = 0.20L时，基础压应力值降低29.6%;当a、b = 0.25L时，基础压应力值降低32.1%0由上述计算分析成果可见，a、b = 0.2L时对应力的扩散效果比a、b = 0.15L时候好，但a、b = 0.25L时对应力扩散的效果比a、b = 0.20L时提高较有限。故扩大基础向下游扩大的宽度a、厚度b应取0.20?0.25L较为合适。
[0023]如图3所示，所述扩大基础混凝土结构4在边坡坝段I 一 2的截面也是呈倒梯形，该梯形截面(扩大基础结构)一侧与拱坝坝体I 一体浇筑，并从拱坝坝体I下游端点向下游延伸宽度a4 — 1、厚度b4 — 2后与下游岩体相接。同时该梯形截面的顶部通过过渡结构边线G4 — 4分别与拱坝坝体I的下游坝面Fl - 3及下游岩体平顺衔接。
[0024]如图4、图5所示，边坡坝段I 一 2的扩大基础混凝土结构4自拱坝坝体I下游坝面Fl — 3开始，经过渡结构边线G4 - 4、过渡结构边线H4 — 5和过渡结构边线14 一 6与下游边坡开挖变形岩体J连接。过渡结构边线G4 - 4和过渡结构边线H4 - 5的长度分别取6m和12m，边线G与H的交角α为150°，边线H与I的交角β为140°。
【主权项】
1.一种适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构，具有修建于左岸和右岸之间的高拱坝，拱坝坝体(I)通过拱坝横缝(2)使坝体分为若干个坝段，经勘探在拱坝坝体(I)部分基础段分布有低变模基础岩体(3)，其特征在于:在分布有低变模基础岩体(3)的范围布置扩大基础混凝土结构(4)，该扩大基础混凝土结构(4)与拱坝坝体(I)整体浇筑，且拱坝横缝(2)延伸至扩大基础混凝土结构(4)的底部； 所述拱坝坝体(I)分为坝体中部的拱冠梁坝段(1- D和坝体两侧的边坡坝段(1-2)； 所述扩大基础混凝土结构(4)在拱冠梁坝段(1-1)的截面呈倒梯形，该梯形截面一侧与拱坝坝体(I)连成一体，并从拱坝坝体(I)下游端点向下游延伸宽度a(4 — I)、厚度b(4 — 2)后与下游岩体相接，同时该梯形截面的顶部通过过渡结构边线E (4 - 3)与拱坝坝体⑴的下游坝面F(1 - 3)平顺衔接； 所述扩大基础混凝土结构(4)在边坡坝段(1- 2)的截面呈倒梯形，该梯形截面一侧与拱坝坝体(I)连成一体，并从拱坝坝体(I)下游端点向下游延伸宽度a(4 — I)、厚度b(4 — 2)后与下游岩体相接，同时该梯形截面的顶部通过过渡结构边线G (4 - 4)与拱坝坝体⑴的下游坝面F(1 - 3)平顺衔接； 边坡坝段(1- 2)的扩大基础混凝土结构⑷自拱坝坝体⑴下游坝面F(1 — 3)开始，通过过渡结构边线G (4 - 4)、过渡结构边线H (4 - 5)和过渡结构边线I (4 一 6)与下游边坡开挖变形岩体J连接。2.根据权利要求1所述的适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构，其特征在于:所述扩大基础混凝土结构(4)向下游延伸的宽度a(4 -1)和厚度b(4 - 2)的取值范围在0.20 - 0.25L之间，L为拱坝底部拱端厚度。3.根据权利要求1或2所述的适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构，其特征在于:所述过渡结构边线E (4 - 3)为台阶状，台阶高取3m，宽取3 — 5m。
【专利摘要】本发明涉及一种适应于低变模基础的高拱坝扩大基础结构。本发明的目的是旨在通过扩大基础结构，使拱坝的推力影响范围扩大，均化拱坝及基础的应力分布、减小拱坝及基础的应力值，从而达到在保证经济合理、技术可行的前提下，能在低变模基础中修建高拱坝的目的。本发明的技术方案是：该基础结构具有修建于左岸和右岸之间的高拱坝，拱坝坝体通过拱坝横缝使坝体分为若干个坝段，经勘探在拱坝坝体部分基础段分布有低变模基础岩体，在分布有低变模基础岩体的范围布置扩大基础混凝土结构，扩大基础混凝土结构与拱坝坝体整体浇筑，且拱坝横缝延伸至扩大基础混凝土结构的底部。本发明适用于在低变模基础中修建高拱坝。
【IPC分类】E02B7/12, E02D27/40
【公开号】CN105040725
【申请号】CN201510487045
【发明人】张伟狄, 纪林强, 徐建荣, 吴关叶, 何世海, 何明杰, 祝青, 王贤彪
【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月10日