¿Diseño óptimo de la estructura de construcción de paneles de hormigón del depósito?

Cierta presa embalse es una presa de enrocado que utiliza paneles de hormigón C25W12F100, con una altura máxima de presa de 95 m. El sitio de la presa está ubicado en un área de cañón alpino y existen problemas geológicos como acumulación de colapso, colapso de goaf y erosión del macizo rocoso. Las condiciones geológicas de la base de la presa son complejas y es necesario realizar una investigación en profundidad. su plano de distribución y parámetros estructurales durante la etapa de levantamiento y diseño. Centrándose en cuestiones técnicas clave, como la reducción de la cantidad de trabajos de excavación y relleno, la mejora de la estabilidad de los cimientos y los estribos de la presa y la garantía del efecto antiinfiltración e impermeabilidad, la estructura se ha optimizado y ajustado varias veces para garantizar que el diseño del centro de la presa de enrocado, la zonificación estructural y el tratamiento de los cimientos de la presa son todos uniformes. Cumplir con los requisitos de las especificaciones técnicas juega un papel clave en la mejora de los beneficios económicos de la inversión del proyecto.

1 Descripción general del proyecto

Un determinado embalse es un proyecto integral de conservación de agua dedicado principalmente a la generación de energía, riego agrícola y suministro de agua urbana, así como agua potable para la población rural y el ganado. El agua sobre el sitio de la presa está concentrada. El área de lluvia es de 101,65 km2, el nivel de agua normal del embalse es de 1416,00 m, el nivel de agua muerta es de 1376,50, el nivel de inundación de diseño es de 1416,36, el nivel de inundación verificado es de 1418,32 m, la capacidad total de almacenamiento es 1995 × 104 m3, la capacidad de almacenamiento de Xingli es 1345 × 104 m3, la capacidad de almacenamiento muerto es 425 × 104 m3, la presa máxima tiene 95 m de altura y la elevación superior de la presa es 1419,80 m. El grado del proyecto es III, la escala del proyecto es media, la presa de construcción permanente está diseñada de acuerdo con el nivel 2, el tipo de presa es una presa de enrocado con cara de concreto y el período de construcción es de 29 meses.

2 Condiciones topográficas y geológicas del sitio de la presa

El río generalmente se hincha hacia la margen izquierda (NW), con la dirección del flujo girando de N60°E a E, y aguas abajo giro lateral hacia N45°E; la sección del sitio de la presa El valle del río es un valle en forma de "V" asimétrico o básicamente simétrico, con una elevación del lecho del río de 1322-1330 m y una longitud del sitio de la presa de aproximadamente 480 m. Cuando el nivel normal de almacenamiento de agua de diseño es de 1416,0 m, el ancho de la desembocadura del valle es de aproximadamente 210 m y la relación ancho-alto es de aproximadamente 3, la elevación de las crestas de las orillas izquierda y derecha es mayor que 1515,0 m. La topografía de la pendiente de la margen izquierda es desordenada y es una topografía de cresta saliente con barrancos más desarrollados; la topografía de la margen derecha es relativamente simple y generalmente es una topografía de cresta saliente. El área del sitio de la presa expone principalmente (P3l+d) arenisca, lutita limosa, arcilla arenosa y vetas de carbón (T1f1) lutitas limosas, calcáreas, limolitas arcillosas y arcillosas (T1f2-1) lutitas limosas, limolitas fangosas de color rojo púrpura, limolitas; y arenisca, lutita de color rojo púrpura, etc.; acumulación de talud residual cuaternario (Qel+dl); depósitos aluviales (Qal+pl);

El macizo rocoso en el área del sitio de la presa es relativamente completo y las formaciones rocosas son N75°-85°W/SW∠60°-70°. No hay grandes pliegues ni fallas que atraviesen la presa. Área del sitio. Se desarrollan principalmente 4 grupos de fisuras. Los fenómenos geológicos físicos en el área del sitio de la presa son principalmente acumulación de colapso, colapso de goaf y erosión del macizo rocoso: ① Cuerpos de colapso: distribuidos principalmente en ambas laderas de la orilla aguas arriba del eje de la presa, con la margen izquierda (3# cuerpo de colapso) estimada como aproximadamente 30.000 m3; se estima que la margen derecha (el cuerpo del colapso 4#) tiene un área de aproximadamente 45.000 m3, y está compuesta principalmente de arcilla y rocas. No hay fenómeno de sobrecarga y la acumulación es relativamente densa; Colapso: distribuido principalmente en la margen izquierda aguas abajo del sitio de la presa inferior, y se han formado múltiples derrumbes en la superficie. La mayoría de las casas se han agrietado y algunas se han derrumbado.

③Meteorización del macizo rocoso: la profundidad de la erosión fuerte en la margen izquierda es de 9,00 a 20,00 m; la profundidad de la erosión fuerte en el lecho del río es de 3,00 a 9,00 m; la profundidad de la erosión fuerte en la margen derecha; es de 13.00 a 18.00 m. El área del sitio de la presa es una formación rocosa clástica y el agua subterránea es principalmente agua de los poros del lecho rocoso. La masa rocosa tiene una permeabilidad al agua débil y es relativamente un acuífero. El agua subterránea a ambos lados de la orilla suministra agua del río. El área del sitio de la presa es la primera subsección de la segunda sección de la Formación Feixianguan del Sistema Triásico Inferior (T1f2-1) lutita limosa, lutita, limolita arcillosa, arenisca, etc. El macizo rocoso tiene una estructura intercapa y las capas de roca están inclinados. La margen derecha está ligeramente aguas arriba. Según los indicadores físicos y mecánicos de la prueba: la resistencia de la arenisca es alta y la resistencia a la compresión saturada de los bloques de roca es superior a 40 MPa; la resistencia de la limolita arcillosa es promedio y la resistencia a la compresión saturada de los bloques de roca es inferior a 20-; 30 MPa; la resistencia de la lutita limosa y la lutita es baja, y la resistencia a la compresión saturada de los bloques de roca es inferior a 20 MPa. Después de un análisis exhaustivo y una analogía de ingeniería, los valores recomendados para la capacidad de carga del macizo rocoso de la base de la presa son: arenisca. es 2500-3500 kPa; la limolita arcillosa es 2000-2500 kPa; la lutita limosa es 1000-1500 kPa;

Dado que los cimientos de la presa están hechos principalmente de roca blanda y roca relativamente blanda, la superficie rígida de los cimientos de la construcción de la presa debe colocarse en las partes media e inferior del macizo rocoso débilmente erosionado. Sin embargo, las propiedades físicas y mecánicas del macizo rocoso son bajas. , por lo que se debe prestar atención a la deformación por compresión del macizo rocoso de la base de la presa; la superficie flexible de la base de la presa se puede colocar sobre un macizo rocoso fuertemente erosionado, pero la placa de base del lado aguas arriba está en el cuerpo del colapso, por lo que la excavación es difícil. y la cantidad de excavación es grande [1, 2]. Según el análisis de las condiciones topográficas y geológicas, dado que la base de la presa está hecha principalmente de roca blanda y roca relativamente blanda, no es adecuada para construir una presa rígida, por lo que la presa de enrocado frontal se utiliza como tipo de presa representativa para el centro. disposición.

3 Diseño optimizado del plan de presa de enrocado de frente de hormigón

El diseño clave del plan de presa de enrocado de frente es: presa de enrocado de frente + aliviadero de la margen derecha + túnel de toma y vaciado de agua de la margen derecha, etc. El diseño del primer centro se muestra en la Figura 1. 3.1 Presa de enrocado (1) Parámetros de la estructura de la presa: orientación del eje de la presa NW51.290, longitud de la cresta de la presa 272,7 m, ancho 6,5 m, elevación de la cresta de la presa 1419,8 m, elevación de la pared de olas 1421,0 m, elevación de la superficie de la base 1321,00 m, altura máxima de la presa es 98,6 m. La pendiente de la presa aguas arriba es de 1:1,4 y la pendiente de la presa aguas abajo es de 1:1,3. La pendiente de la presa aguas abajo está equipada con senderos para caballos de 2 m de ancho a elevaciones de 1357 m y 1387 m respectivamente. La estructura del cuerpo de la presa es: panel antifiltración aguas arriba + área de cojín + área de transición + área de enrocado principal + área de enrocado aguas abajo + protección de talud de piedra en bloque aguas abajo + protección de pie de piedra grande. La sección transversal estándar de una presa de enrocado con cara de concreto se muestra en la Figura 2. (2) El diseño de la cresta de la presa se basa en el "Código de diseño para presas de relleno de roca con cara de concreto" (SL228-2013), considerando de manera integral la altura de la presa, el tráfico y los requisitos de diseño de la cresta de la presa [3], y tomando el ancho de la cresta de la presa como 9.00 m basado en experiencia general en ingeniería. Se coloca un muro a prueba de olas aguas arriba de la cresta de la presa y una barandilla aguas abajo. La superficie superior de la presa se convierte en una pendiente de drenaje unilateral con una pendiente del 1%. El muro a prueba de olas adopta una estructura de hormigón armado en forma de L. La elevación del fondo del muro es de 1417,0 m, que es 1,0 m más alta que el nivel normal de almacenamiento de agua. La altura del muro es de 4,0 m y se proporcionan juntas de expansión. las uniones con los paneles.

(3) Espesor del panel de hormigón: diseñado para controlar el gradiente hidráulico para que sea inferior a 200, lo que facilita la disposición de barras de acero y topes de agua, y se engrosa gradualmente de arriba a abajo, con un espesor superior de 0,30 m. El espacio entre juntas verticales es de 12 m. El grado de resistencia del concreto del panel es C25 y la mezcla secundaria; el grado de impermeabilidad es W12; el grado de resistencia a las heladas es F100; el cemento es de ceniza volante ordinaria de 525#; [4]. De acuerdo con los requisitos de la especificación, el panel es un refuerzo bidireccional de una sola capa con una tasa de refuerzo longitudinal del 0,4% y una tasa de refuerzo transversal del 0,4%. Las nervaduras de refuerzo están dispuestas en el panel cerca de las juntas periféricas y las juntas de expansión por compresión. (4) Placa de base La superficie base de la placa de base debe colocarse sobre un lecho de roca dura con un espesor de 0,8 m. La superficie de base de la placa del pie es la parte superior débilmente erosionada o la parte inferior fuertemente erosionada. El gradiente hidráulico permitido del macizo rocoso débilmente erosionado es de 10 a 20, y el gradiente hidráulico permitido del macizo rocoso fuertemente erosionado es de 5 a 10. . (5) Divisiones del cuerpo de la presa El cuerpo de la presa se divide desde aguas arriba hasta aguas abajo en un área cubierta de lastre (1B), un área cubierta de arcilla (1A), un panel de concreto (F), un área de cojín (2A) y un cojín especial. capa debajo de las juntas circundantes (2B), área de la capa de transición (3A), área de enrocado principal (3B), área de enrocado secundario (3C), área de protección de pies de piedra grandes (3F) y área de protección de taludes de piedras grandes aguas abajo (3D). .

La zona del cojín está dispuesta con igual ancho en la parte superior e inferior, y su ancho horizontal es de 3,00 m. Las partes superior e inferior del área de transición son igualmente anchas y su ancho horizontal es de 3,00 m. En el sentido aguas arriba y aguas abajo, las áreas de enrocado principal y secundario toman como punto de partida el punto 3,00 m aguas abajo del eje de la presa con una cota de 1407,00 m, y como línea divisoria la pendiente aguas abajo con inclinación de 1:0,4. el área de enrocado principal 3B, y aguas abajo es el área de enrocado secundario Zona 3C; el nivel de agua más alto aguas abajo es de 1331.17m, dejando espacio para una elevación de 1332.00m como línea divisoria entre las zonas húmeda y seca. Por encima de la elevación de 1332,00 m en la dirección vertical se encuentra el área de sub-enrocado 3C, y debajo está el área de drenaje de enrocado 3F. En la pendiente aguas abajo se instala una gran protección de talud de piedra con un ancho horizontal de 0,6 m. Aguas arriba del panel por debajo de la cota 1355.00m, se establece un área de pavimentación con un ancho superior de 2.00m y una pendiente de 1:1.6, aguas arriba del área de pavimentación, un área de recubrimiento de tierra-roca pesada con un ancho superior de 4.00m; m y se establece una pendiente de 1:2.

(5) Costuras divididas y topes de agua Las costuras periféricas son las costuras divididas entre el panel y el rodapié, y se utilizan tres topes de agua. El tapón de agua superior está compuesto por una varilla de caucho de Φ70 mm, un relleno flexible y un tapón de agua corrugado de caucho que cubre la costura; el tapón de agua del medio es una lámina de cobre tipo "Ω", que está dispuesta en el centro y la superficie de la costura periférica; El tope de agua inferior está hecho de una pieza de cobre tipo "F". Dado que las características de tracción y compresión de las juntas verticales en los paneles no se pueden predecir con precisión de antemano, para garantizar la integridad del sistema de impermeabilización, el diseño de la estructura de impermeabilización se basa en juntas de tracción [5].

Las costuras verticales del panel adoptan dos impermeabilizantes, con un impermeabilizante de lámina de cobre en forma de "W" en la parte inferior; el impermeabilizante superior está compuesto por varillas de caucho de Φ40 mm, rellenos flexibles y impermeabilizantes de caucho corrugado. La costura horizontal entre la pared ondulada y el panel está equipada con dos paradas de agua en la parte superior e inferior. La parte inferior utiliza una lámina de cobre en forma de "W" para detener el agua y la parte superior es la misma que la parte superior del panel. Instalar una junta de asentamiento cada 12,0 m. Se instala una lámina de cobre en la junta para detener el agua y el tapón de agua se conecta a la lámina de cobre de cierre de agua en la parte inferior de la pared ondulada.

3.2 Aliviadero El aliviadero adopta un aliviadero abierto en talud, que está dispuesto cerca del estribo derecho de la presa y consta de una sección de canal de desvío, una sección de control, una sección de canaleta y una sección de cuenca amortiguadora. La sección del canal de desvío se utiliza principalmente para introducir suavemente el agua del depósito en la compuerta de control. La elevación de la placa inferior del canal de desvío es de 1407,00 m, la longitud del eje es de 98,848 m y la placa inferior del canal de desvío tiene un espesor de 200 mm. Los cimientos de la sección de control de la cámara de la esclusa se colocan sobre lutita arenosa fresca. La cámara de la esclusa adopta un diseño de 3 orificios, con un ancho de desbordamiento neto de 16,00 m, un espesor de pilar central de 2 m y un espesor de pilar lateral de 2,0 m. , y un ancho total de 24,00m.

4 Diseño óptimo del tratamiento de los cimientos

4.1 Excavación de los cimientos de la presa El valle del río en el sitio de la presa es estrecho Los estratos expuestos a ambos lados del valle y en el lecho del río son T1yn1. -3, y la litología superior varía de gris a gruesa Principalmente caliza estratificada, intercalada con capas finas a medio gruesas de caliza arcillosa de color gris a gris verdoso y margas de capa fina. La parte inferior es una capa extremadamente fina de marga intercalada. con capas de franjas de piedra caliza de espesor fino a medio. La resistencia de la roca es relativamente alta, pertenece a la categoría de roca semidura. El macizo rocoso tiene una estructura en capas, los planos estructurales del macizo rocoso débilmente erosionados a frescos están moderadamente desarrollados (en su mayoría cerrados) y no hay planos estructurales penetrantes. El macizo rocoso es relativamente completo, tiene alta resistencia y tiene una fuerte resistencia al deslizamiento y. la deformación del macizo rocoso fuertemente erosionado tiene una estructura en capas. La zona de descarga del cuerpo está relativamente desarrollada y la integridad del macizo rocoso es relativamente pobre. La resistencia al deslizamiento y la deformación está controlada por la superficie estructural y la capacidad de ajuste entre los bloques de roca. La presencia de formaciones rocosas en el sitio de la presa es N70°-85°W/SW∠55°-∠60°, con una tendencia general hacia la margen derecha y aguas arriba. No hay grandes rastros estructurales geológicos en el área del sitio de la presa. que se caracterizan principalmente por zonas de dislocación y compresión a pequeña escala. La zona de aplastamiento es la principal, con flexión a pequeña escala en algunos lugares. De acuerdo con las condiciones geológicas del sitio de la presa, la superficie de la base de la presa en la sección del lecho del río se coloca en la parte inferior de la meteorización débil, la superficie de la base del anillo del arco cerca de la elevación de la parte superior de la presa se coloca en el medio o parte superior de meteorización débil, y la superficie base del anillo del arco cerca del lecho del río se coloca en la parte inferior o superior de la parte superior de brisa débil.

5 Conclusiones

1) Con base en la topografía y las condiciones estructurales geológicas del área propuesta para el sitio de la presa, combinadas con la selección de la superficie de cimentación y el diseño del primer edificio central, Se recomienda adoptar una presa de enrocado con cara de concreto. Se optimizaron y ajustaron los parámetros de zonificación y características estructurales del cuerpo de la presa de enrocado. 2) De acuerdo con los requisitos de índice del "Código de diseño para presas de enrocado con cara de concreto" (SL228-2013), después de múltiples optimizaciones y ajustes de la forma, se determinó que la elevación de la cresta de la presa era 1419,80 m, el ancho de la cresta de la presa era 9m y se utilizaron paneles de hormigón C25W12F100. 3) El tratamiento integral utilizando tecnologías de refuerzo anti-filtración, como el empotramiento y relleno localmente más profundo con concreto, 7 filas de lechada de consolidación de agujeros de flor de ciruelo y lechada de cortina en capas, mejoró efectivamente la integridad y firmeza del macizo rocoso y aseguró que la presa cimientos, estribos de presa y presa La estructura del cuerpo es estable.

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