钢筋混凝土薄壁箱涵在茸草二级水电站中的设计应用

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发布时间：2021-09-12

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钢筋混凝土薄壁箱涵在茸草二级水电站中的设计应用
李红
(德庆县水利水电勘测设计室，广东德庆526600)
摘要：为解决水电站引水明渠存在占用土地多，容易塌方，影响发电和生态环境等问题。经综合比选茸草二级水电站
引水渠道采用封闭式钢筋混凝土薄壁箱涵结构，并对箱涵的渠线布置及方案设计进行了介绍。
关键词：钢筋混凝土；薄壁箱涵；设计应用；茸草二级水电站
中图分类号：U449 文献标识码：B 文章编号：1008—0112(2013)S1—0088—03
茸草二级电站位于德庆县高良镇茸草水库下游，
接坝后(一级)电站的尾水，为引水式水电站。渠首以
上集雨面积为58．37 km ，电站装机容量为1 260 kW，
设计引水流量为4．16 m ／s_3 J，设计水头为38．5m，年
发电量为353万kW ·h，年利用小时为2 802 h，单位
千瓦投资为0．945 1 kW，单位电能投资为
3．37 (kW ·h)。电站主要建筑物种类较多，有
引水闸坝、渠道、公路桥涵、渡槽、无压隧洞、前池、
砼砌大石重力坝、压力隧洞、压力钢管、厂房、升压
站与输电线路等。丁程于2006年1月动工，2007年1
月全面竣工。
1 渠线的布置
渠道布线的原则：① 渠线长度短；② 渠线直；③
占地少；④拆迁少；⑤ 渠道与各建筑物相互协调，减
少水头损失 J。在渠道布线时应注意：避免大量土石
方开挖；避免或尽可能少干扰民众生活；避免或尽可
能减少对生态环境的影响。
经过勘测，根据当地的地形地貌，选定渠道的布
线以渠首为控制高程，渠道沿山虾垌前681 m的河滩
地直接进入1号隧洞，由渡槽跨坑连接2号隧洞，过
582 ITI山坡地到3号隧洞，经渡槽及4号隧洞直至电
站重力坝压力前池。渠线总长为3 239 m。
引水建筑物的永久伸缩缝 J，每10 m分l条缝，
施工方法是：先预留凹槽，槽宽为2×10(3m、深
6 cm，采用橡胶止水，然后用螺栓固定，并用水泥砂
浆封口。运行5年多，未发现有漏水、渗水现象。
2 输水建筑物设计方案比选
输水建筑需经农田、村庄、山坡、沙滩地(软基)
等不同地质地段，地形复杂。总体思路是：工程建设
少征地、方案合理易实施、运行管理费用少。为了科
学合理设计该项目，结合工程实际情况，拟定了多个
方案，并进行比选。方案1：全线采用预应力无压流
管，流量大，管内径为2．4 Ill，重量重。在地形复杂
的山区施工，道路难以满足较大型设备的运输，吊装
机械难以到达不同现场吊装。方案2：无压流钢管，
施工难度基本与方案1相同，由于是露天管，年管养
费用大，管路高程以上如山体滑坡等易造成钢管损坏。
方案3：开敞式砼衬砌的梯形断面渠道，其优点是便
于施工和清淤，节省钢材。但存在山坡开挖土石方量
较大、占用耕地和山地林较多、易造成水土流失、影
响生态环境及发电等突出问题。方案4：钢筋混凝土
薄壁箱涵，占用耕地少、开挖土石方量少、对环境影
响少。钢筋混凝土薄壁箱涵重量轻，对地基承载力要
求不高，节省工程投资。
钢筋砼薄壁箱涵渠道与明渠砼衬砌的梯形渠道比
较见表1。
由表1可知，明渠砼衬砌的梯形渠道可减少砼
995．05 m ，减少钢筋118．3 t。但土石方开挖量比钢
筋砼薄壁箱涵渠道增加19．95万In ，多占用耕地
1．17 hm ，果树地0．84 hm ，山地林2．23 hm ，增加
工程费454．46万元。
经综合比较后，采用方案4。
3 钢筋混凝土薄壁箱涵渠道的设计
箱涵渠道属超静定结构 j，用力矩分配法计算内
力，然后根据弯矩图、切力图和轴向力图进行配筋计
算、地基稳定计算、抗裂验算及裂缝开展宽度计算。