中国已建成的最高坝滩双曲拱坝
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我国坝工技术成就邴 凤 山(中国水力发电工程学会,北京,100761)关键词 坝型优选 碾压混凝土坝 混凝土面板堆石坝 高土石坝 泄水建筑物 地下工程 预应力锚固技术摘 要 建国以来我国水电事业发展很快,坝工技术也随之有长足的进步。
除对常规坝型外,重点对碾压混凝土坝和钢筋混凝土面板堆石坝的设计和筑坝技术,开展了大规模的研究和广泛的应用;对在特定条件下建设高坝方面,如复杂地形、地质条件,高地震烈度区,在狭窄河谷渲泄大洪水等进行过专题攻关;此外还围绕设计与施工中的关键技术问题,开展了多学科的综合研究,均取得了可喜的成就。
建国50年来我国水电事业和坝工建设发展很快,兴建了一大批水电站,如50年代的新安江水电站,60年代的刘家峡、丹江口、三门峡水电站, 70年代的葛洲坝、乌江渡、龚嘴、凤滩等水电站, 80年代的龙羊峡、五强溪、水口等水电站,其坝工技术水平也随之有长足的进步和提高。
90年代在水电建设坝工技术方面又上了新的台阶。
1997年长江三峡工程、黄河小浪底工程和澜沧江大朝山水电站的截流成功,二滩、天生桥一级、李家峡等大型水电站和十三陵、广州、天荒坪等大型抽水蓄能电站相继建成,这一切都说明了我国的水电事业和坝工技术的发展已迈向新的更高征程。
下面分10个方面综述。
1 坝型的优选坝型的优选,是从我国的资源、建筑材料及劳动力优化着眼,达到优化利用资源、改善环境、提高社会和经济效益。
研究新结构,作为坝工技术开发的切入点,全面开展筑坝技术的革新和创新。
坝型的优选,我国自建国初期就十分重视,到80年代中期,在我国的水电建设中,除对常规坝型设计进行概念更新外,重点放在碾压混凝土坝和钢筋混凝土面板堆石坝上。
对这两种坝型的设计和筑坝技术,开展了大规模的研究和广泛的应用,取得了可喜的成就。
2 碾压混凝土坝的快速发展碾压混凝土坝具有节省水泥、施工简易、工期短、造价低的优点。
我国自1986年成功地建成第一座碾压混凝土坝以来,据估计,已建、在建和正在设计的碾压混凝土坝大约有50座左右,是我国坝工发展有前景的坝型之一。
第39卷第1期红水河Vol.39No.12020年2月HongShuiRiverFeb.2020万家口子水电站碾压混凝土双曲拱坝工程综述高㊀宇1,盘春军2,卢㊀山3(1.大唐宣威水电开发有限公司,云南㊀宣威㊀655400;2.中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司,广西㊀南宁㊀530007;3.中国能源建设集团广西水电工程局有限公司,广西㊀南宁㊀530001)摘㊀要:万家口子水电站位于云贵高原喀斯特地区,大坝挡水建筑物为碾压混凝土双曲拱坝,坝基地质复杂,大坝设计极具挑战,采用多种先进技术设计㊁先进工艺技术施工,成功建成目前世界上最高碾压混凝土双曲拱坝,初期蓄水运行监测表明,拱坝运行性态正常㊂关键词:碾压混凝土双曲拱坝;枢纽布置;设计;施工;特点;万家口子水电站中图分类号:TV5文献标识码:B文章编号:1001-408X(2020)01-0001-061㊀概述万家口子水电站位于北盘江干流上游革香河上,地处云南省宣威市及贵州省六盘水市交汇地界,距宣威市70km,距六盘水市77km㊂电站是北盘江干流上游的第四个梯级电站,以发电为主,并满足下游工农业生产用水,不具备通航的条件,无防洪要求,挡水大坝最大坝高167.50m,坝顶高程为1452.50m,正常蓄水位1450.00m,设计洪水位1450.72m,校核洪水位1451.95m,水库总库容2.793亿m3,调节库容1.698亿m3,属不完全年调节水库㊂万家口子水电站装机容量为180MW,多年平均发电量为7.10ˑ108kW㊃h,装机利用小时数为3947h,保证出力为33.30MW,装保比为5.4倍,水量利用系数为91.86%㊂2㊀地质条件坝址处河流流向为25ʎ 30ʎ,两岸岩层走向与河流交角大于70ʎ,为横向谷㊂河水面宽20 33m,河底面高程1295 1300m,两岸山顶高程在1900m以上,相对高差600 750m,为峡谷型河流㊂坝址区从上游至下游主要分布石炭系下统大塘组页岩㊁泥灰岩㊁砂岩互层,石炭系下统岩关组灰岩,泥盆系中统㊁上统宰格群白云岩,岩层倾向上游㊂岩关组灰岩和泥盆系中统㊁上统宰格群白云岩为中等岩溶层,是大坝主要建基岩体㊂岩层发育有NW向㊁NE向和近EW向断层,规模较大的有NE向F6㊁F12断层,近顺河方向,其中F12断层在1340m㊁1390m高程灌浆廊道揭露,F6断层在1390m㊁1452m高程灌浆廊道揭露㊂NW向主要有F101㊁F201断层,F101㊁F201断层主要出露在坝基上下部分之间的斜坡上和坝基上半部分左侧建基面上,并以35ʎ 40ʎ倾角,插入上半部分右侧建基面底部;发育有NWW向的层节理和层面溶蚀裂隙,NW向㊁NE向切层张性裂隙及NNW向㊁NNE向卸荷裂隙㊂坝址两岸地下水位低平,枯水期与河水基本持平或略高,平均坡降左岸为0.1256,右岸为0.1351,岩体1200 1485m高程段以中等透水性为主㊂岩溶发育深度较大,溶蚀发育带底界左岸为1180m高程,右岸为1200m高程,河床为1207m高程,基本低于河床枯水位100m左右㊂河床坝基部位发育有F101㊁F201㊁F202断层,断层及其影响带所围岩体多为Ⅲ类㊁Ⅳ类,局部为Ⅴ类㊂F201断层:出露于坝基下游,在1289m高程上距坝基边缘3 8m,产状300ʎ 325ʎ/SWø28ʎ 35ʎ(横切河流,倾向上游),长约105m,经岩溶改造后的宽度一般为0.2 0.5m,局部达2.2m㊂原生的F201断层规模较小,在河水面以下约15m,沿构造面以岩石破碎为主,间隔出现溶蚀空洞和少量夹泥现象㊂㊀㊀收稿日期:2019-10-28;修回日期:2019-12-11㊀㊀作者简介:高㊀宇(1970),男,广西容县人,高级工程师,学士,主要从事水利水电工程建设管理工作,E-mail:1047102341@qq.com㊂1㊀红水河2020年第1期㊀㊀F202断层:出露于坝基左侧,产状80ʎ 88ʎ/SEø45ʎ 50ʎ(斜切河流,倾向上游),长约112m,经岩溶改造后的宽度一般为0.2 0.3m,局部达0.5m㊂断层带主要为碎裂岩㊁方解石化压碎岩,经岩溶改造后,主要为钙泥质充填可空洞,局部尖灭㊂F101断层:在1289m高程出露于坝基中部,产状285ʎ 300ʎ/SWø35ʎ 42ʎ(横切河流,倾向上游),带宽1.4 4.3m,带内为构造岩,淡红色㊁灰红色,原岩成份为硅质灰岩㊁白云岩㊂胶结物为钙质㊁方解石㊁铁质及石英,岩石表面呈条纹状,整体胶结良好,但沿不整合接触带地下水活动强烈,岩溶发育㊂3㊀枢纽布置及主要建筑物3.1㊀枢纽布置万家口子水电站为Ⅱ等大(2)型工程,挡水大坝为1级建筑物,引水发电系统为3级建筑物,大坝设计洪水重现期1000年,校核洪水重现期5000年;枢纽永久建筑物包括碾压混凝土双曲拱坝㊁泄洪及消能建筑物和引水发电建筑物等㊂枢纽布置见图1㊂图1㊀万家口子水电站枢纽平面布置图3.2㊀主要挡水及泄洪消能建筑物3.2.1 碾压混凝土双曲拱坝碾压混凝土拱坝坝顶高程1452.5m,坝底高程1285m,最大坝高167.5m,最大中心角87.534ʎ,最小中心角39.5347ʎ,中曲面拱冠处最大曲率半径187.7513m,最小曲率半径69.2341m㊂坝顶上游弧长413.157m,坝顶厚9m,拱冠处坝底厚36m,厚高比0.215,拱冠梁最大倒悬度为0.14,坝身最大倒悬度为0.14,拱坝呈对称布置㊂拱坝体型图见图2㊂2高㊀宇,盘春军,卢㊀山:万家口子水电站碾压混凝土双曲拱坝工程综述㊀图2㊀拱坝体型图㊀㊀大坝内1293m㊁1340m㊁1390m高程设3层帷幕灌浆㊁排水㊁检查廊道,不设爬坡廊道㊂帷幕灌浆洞及帷幕灌浆廊道尺寸均为3.0mˑ3.5m(宽ˑ高)㊂坝下游侧1340m和1390m高程设置2层坝后桥,坝后桥与灌浆廊道通过横向交通洞连接,横向交通洞设在左右岸㊂坝体防渗以碾压混凝土自身防渗为主,以接缝止水和坝体排水等措施为辅,在坝体上游侧设计二级配碾压混凝土作为防渗体,厚度为1/10倍 1/15倍坝高,最小厚度为2.0 3.0m㊂3.2.2㊀坝身泄洪及消能建筑物校核泄洪流量为4965m3/s,采用坝身表孔㊁中孔联合泄洪方式,坝顶溢流表孔布置于坝顶中部,共设置3孔,每孔净宽12m,堰顶高程1437m,采用差动式挑流鼻坎,最大挑角θ=20ʎ,最小挑角俯角θ=10ʎ,WES堰面曲线定型水头Hd=10.83m㊂坝身设置2孔泄洪冲沙中孔,孔底高程1365m,进口尺寸为3.0mˑ8.0m,出口尺寸为3.0mˑ4.5m㊂水垫塘长度为174m,底板高程为1285m,校核水位时水垫塘水深为29.65m㊂二道坝坝顶高程为1308m,采用碾压混凝土坝,见图3㊂3.2.3㊀引水发电建筑物引水发电建筑物布置在右岸,主要包括进水口㊁引水隧洞㊁地面厂房等㊂进水口为岸塔式,顺水流方向长22.65m,建基面高程为1395.5m,塔顶检修平台高程为1452.5m,检修平台的靠山侧回填素混凝土与上坝道路相连㊂引水隧洞采用一洞双机布置方式,全长485.37m,由上平段㊁水平转弯段㊁上弯段㊁斜井段㊁下弯段和下平段等部分组成㊂上平段㊁上弯段采用钢筋混凝土衬砌,洞径为7m;斜井段㊁下弯段和下平段为压力钢管外包混凝土,洞径为6m㊂分岔管直径为4m,长度为40.37m(2号机组),外包钢筋混凝土㊂主厂房平面尺寸为68.22mˑ23.50m,从上游至下游依次为机组段和安装间,主变压器布置在厂房机组靠山侧,副厂房位于安装间上游,开关站为GIS楼,设置于主变压器屋顶上㊂4㊀工程设计施工主要特点4.1㊀工程设计特点万家口子水电站碾压混凝土双曲拱坝坝高为167.50m,拱坝水推力达269.58万t㊂大坝建成时,国内同类型的大坝沙牌㊁三里坪㊁大花水及象鼻岭水电站的碾压混凝土拱坝坝高分别为130m㊁133m㊁134.5m和135.5m,国外同类型最高的老挝南俄5碾压混凝土重力拱坝坝高为100.5m㊂与国内外已建碾压混凝土拱坝相比,万家口子水电站碾压混凝土拱坝在高度上已经上了一个新台阶㊂3㊀红水河2020年第1期图3 拱冠梁中心剖面上泄洪消能建筑物布置图4.1.1㊀大坝横缝设计特点在高性能碾压混凝土研究基础上,利用大型非弹性温控仿真平台,采用混凝土非线性徐变模型进行仿真计算,开展大坝分缝的多方案研究,最终确定大坝采用6条横缝方案[1],缝间坝段长48 78m,大部分坝段长约55m,远超SL314-2018‘碾压混凝土拱坝设计规范“中 分缝间距宜为15 30m 的建议值,也比前期建设的碾压混凝土拱坝分缝间距长㊂分缝数量的减少,加快了碾压混凝土的浇筑速度,且减少了后期并缝灌浆的工程量㊂4.1.2㊀泄洪消能设计技术特点校核泄洪流量4965m3/s[2],泄洪落差约170m,泄洪功率6681MW[2],下游水垫塘的单位水体消能率和水垫塘最大动水压力分别达到10 14kW/m3和15ˑ9.81kPa㊂根据理论计算结合水工模型试验,采用 坝身设置溢流表孔及冲沙中孔挑流+下游水垫塘 的消能方式[2],在坝顶中部布置3孔表孔,表孔溢流前沿呈圆弧形,每孔净宽12m,中墩上游端厚度7m,下游端厚度3m,边墩厚度3m,溢流坝段挡水前沿长度56m,堰顶高程1437m,其后接差动式挑流鼻坎;溢流表孔下部布置2孔泄洪冲沙中孔,底板高程1365m,采用深孔体型设计㊂进口孔口尺寸3mˑ8m(宽ˑ高),出口孔口尺寸3mˑ4.5m㊂差动式的表孔挑流鼻坎和宽尾窄缝中孔的结构体系,使水流在空中呈窄高形泄出,充分掺气,并使多股水流在空中碰撞后分散入池,有效地削减了泄洪水流对消力池底板的冲击力,解决了窄河谷㊁大流量㊁高落差的泄洪消能难题㊂4.1.3㊀新老混凝土结合面处理技术特点2012年6月大坝碾压混凝土浇筑至1323.6m高程后,由于多种原因,2012年7月至2014年12月工程停工缓建㊂工程续建后,为解决新老混凝土结合问题,针对已浇筑的混凝土采用三维瞬态有限元法进行温度场及温度应力仿真计算分析研究,着重研究已浇筑混凝土对新浇混凝土应力影响大小及范围,仿真计算表明,结合面附近新浇碾压混凝土在0.3m出现较大拉应力,坝体内部横河向温度应力最大值为4.54MPa[3],顺河向温度应力最大值为4.60MPa[3],大于混凝土温度应力允许值,需要进行工程处理㊂工程续建后对新老混凝土结合面的处理采取 层面清理+铺设水泥浆和限裂钢筋+埋设观测仪器 的常规处理方案,针对不同混凝土材料分别配筋,二级配碾压混凝土在结合面以上0.2m内铺设钢筋,三级配碾压混凝土在结合面0.6m内铺设钢筋㊂水库蓄水后,没有出现裂缝及渗水现象,处理效果较好㊂4.1.4㊀岩溶坝基基础处理技术特点大坝坝基开挖至河床设计建基面1285m高程时,揭示F101㊁F201㊁F202断层,受断层影响,坝基大部分为Ⅲ类㊁Ⅳ类岩体㊂经有限元计算,坝体最大等效主拉应力为1.59MPa[4],不适宜作为4高㊀宇,盘春军,卢㊀山:万家口子水电站碾压混凝土双曲拱坝工程综述㊀坝基岩体,采取 混凝土置换+坝肩传力洞+抗力体大吨位预应力锚索+抗力体排水平洞(排水孔) 多措施综合整治加固,对河槽坝基F201断层上盘的Ⅳ1B类岩体全部挖除,坝基下游半部建基面置于1276m高程,坝基上游半部建基面置于1285m高程,建基面岩体以Ⅲ1B为主,局部为Ⅳ1B类,埋深较大难以挖除的Ⅳ1B类岩体进行高压固结灌浆处理;左坝肩1285 1305m高程Ⅳ1B类岩石予以挖除,采用三级配C25混凝土回填;右坝肩及下游抗力体1315m高程以下Ⅳ1B类岩石予以挖除,坝基建基岩体为Ⅲ1B类,采用三级配C25混凝土回填㊂同时对左右岸抗力体部分受断层影响的岩体布置传力洞㊁预应力锚索处理,经基础处理后不改变拱坝体型㊂经蓄水运行检验,基础处理方案是成功的㊂4.1.5㊀岩溶渗漏问题防渗处理技术特点坝址区具有岩溶发育深㊁隔水层埋深大㊁地下水位低等特征,存在多层㊁多条透水性好的导水通道㊂在地质研究和三维有限元渗流场计算分析基础上,查明了绕坝渗漏途径和地下水渗流场特性,坝基渗流场的水头分布和建基面上的扬压力主要受坝基排水孔和防渗帷幕控制,不整合面㊁岩溶透水带等是主要渗流通道,对坝基渗流场特性有较大的影响[5]㊂在右岸帷幕端头难以接到正常蓄水位等高地下水位线和小于1Lu相对隔水层情况下,拟定了 非完全封闭悬挂帷幕+下游抗力体纵横排水洞及排水孔 的截排结合防渗体系,该体系以控制影响大坝和坝肩稳定的扬压力为主,彻底截断管道性渗漏通道,合理控制绕坝渗漏量㊂实际帷幕设计为左岸第一排帷幕底线伸入1Lu线,端头接3Lu线但无法与正常蓄水位等高地下水位相接;右岸部分地段1Lu线较低,帷幕底线穿过3Lu线,端头无法与3Lu线和正常蓄水位等高地下水位相接,不能形成封闭帷幕㊂幕后设计3层排水洞,按两横两纵布置,沿山体内侧纵向排水廊道布置排水幕,以截流两岸绕渗水,减轻绕渗对坝肩抗力岩体的影响,降低渗透压力㊂4.2㊀工程施工特点4.2.1㊀高性能碾压混凝土性能优化设计工程设计对拱坝碾压混凝土性能提出 高强㊁低弹㊁低热㊁高极拉 的要求㊂设计㊁施工㊁科研等单位采用混凝土含气量㊁水泥粉煤灰净浆富裕系数㊁砂浆富裕系数㊁粗骨料绝对体积及浆体比5个特征参数控制理论进行配合比设计,采用中热水泥与第三代高效缓凝减水剂聚羧酸[6]配制混凝土,混凝土拌合料抗分离性能好㊁保塑性好㊁压实性好㊁水化热低,碾压混凝土各项指标完全满足设计要求(见表1㊁表2)㊂表1㊀大坝碾压混凝土配合比表工程部位设计指标水胶比掺合料/%砂率/%外加剂减水剂/%引气剂/(ˑ104)混凝土材料用量/(kg/m3)水水泥掺合料砂石VC值/s含气量/%表观密度/(kg/m3)内部1C318025W6F500.4760330.83.0816910372915143 53.62475上游面C218025W8F1000.4655380.83.0898710682413763 53.62462㊀注:原材料包括42.5中热硅酸盐水泥㊁掺合料(Ⅱ级粉煤灰)㊁灰岩人工砂(细度模数2.70,石粉含量14% 18%)㊁粗骨料(人工料,三级配为30ʒ43ʒ27,二级配为62ʒ38)㊂表2㊀碾压混凝土主要性能表混凝土编号抗压强度/MPa28d180d抗拉强度/MPa28d180d抗压弹性模量/GPa28d180d抗剪性能绝热温升/ħ线膨胀系数/(ˑ10-6/ħ)导热系数/(kJ/kg㊃h㊃ħ)121.231.71.62.925.834.8层间1.19/1.9719.36.06.70223.432.81.73.127.837.8层间1.19/1.7220.46.06.784.2.2㊀碾压混凝土施工工艺特点混凝土拌合:混凝土拌合系统共设4座搅拌站,1号㊁4号为HZS150型,2号㊁3号为HZS200型强制式搅拌机,同时拌料生产能力为98560m3/月㊂运输入仓:采用两种运输方式,第一种方式是沿水垫塘坡脚㊁上游右侧边坡填筑施工道路,采用20t自卸汽车直接入仓;第二种方式是利用布置右岸拱肩槽边坡的2条满管卸料入仓,布置在1350 1452m高程㊂平仓摊铺碾压:1318.8m高程以下为通仓平层碾压,此高程以上以3号㊁4号缝为分仓线,采取左中右三仓分仓浇筑,平层碾压,铺料厚度为34 36cm,振动碾行走速度为1 1.5km/h,碾压遍数为无振2遍+有振6遍+无振2遍㊂层间控制与层面处理:通过延长拌合料缓凝时间和仓面施工控制,在下层混凝土初凝前完成上层5㊀红水河2020年第1期覆盖碾压,施工缝及冷缝层面采用高压水冲毛,均匀铺1.5 2cm厚的砂浆,在其上摊铺碾压混凝土㊂浇筑强度:最大浇筑仓面面积4833m2,最高峰混凝土浇筑强度为3631m3/d㊁50560m3/月㊁35万m3/a㊂模板与升层:采用双向可调标准大块钢模板,模板能够在垂直和水平方向一定范围内进行移动调整,适应大坝沿垂直和水平方向不断变化的曲率,可实现碾压混凝土不间断㊁连续上升施工,每一升层为3 4m㊂成缝技术:大坝设6条横缝,横缝采用预制混凝土诱导块,在坝体内沿拱圈径向布置,连续叠放两层间隔一碾压层再叠放两层诱导块,缝内预埋重复灌浆系统,设计灌区一般高6m,接缝灌浆面积约18164m2㊂5㊀运行情况万家口子水电站于2017年2月9日导流洞下闸蓄水,2018年6月27日关闭中孔抬升水位发电,总体上,大坝整体运行性态正常㊂大坝温度:开始蓄水后,坝体实测温度17.0ħ 19.0ħ,1412.5m高程以下温度约为17ħ,坝体内部温度逐渐趋于稳定㊂大坝变形:截至2018年12月30日,据垂线组观测顺河向最大位移为10.39mm,方向指向下游,位于拱冠梁左1390m高程处;切向最大位移出现在拱冠梁左1293m高程处,为2.50mm;大坝坝基最大沉降量为2.96mm㊂大坝变形规律表现为往下游及两岸变形,径向位移远大于切向位移,沉降量小,大坝空间变形正常㊂渗流:坝基扬压力强度系数河床部位最大为0.02,岸坡部位最大为0.34,坝基扬压力小于设计控制指标㊂坝体渗透压力测值较小,坝基㊁坝体综合渗流量约为3.9L/s㊂右岸坝肩部位由于断层㊁溶蚀层面发育,坝肩部位存在一定的绕坝渗流水头,有少量的绕坝渗漏量,距离大坝较远,对大坝安全没有影响㊂水垫塘边坡:水库蓄水后水垫塘边坡位移整体表现为两岸往临空面方向变形,但变化量较小,实测最大变形量为1.92mm,边坡稳定㊂6㊀结语万家口子水电站碾压混凝土双曲拱坝坝高167.50m,是我国目前已建最高碾压混凝土双曲拱坝,在坝工建设中具有里程碑意义,依托项目建设开展大量科研工作,成功解决了在岩溶地区建设高碾压混凝土拱坝诸多关键技术问题,对推进碾压混凝土拱坝的筑坝技术起到积极的推进作用㊂参考文献:[1]㊀陈飞宇,周伟.万家口子碾压混凝土拱坝结构分缝研究[J].水电与新能源,2011,98(6):60-63.[2]㊀李布雳,盘春军,罗秉珠.万家口子水电站泄洪消能布置优化研究[J].红水河,2010,29(6):48-50.[3]㊀王富万.万家口子拱坝新老混凝土结合面温度应力分析[J].红水河,2016,35(5):17-20.[4]㊀武汉大学.万家口子水电站碾压混凝土高拱坝整体稳定分析与处理措施研究报告[R].武汉:武汉大学,2010.[5]㊀刘昌军,耿克勤,丁留谦.万家口子水电站拱坝坝基三维渗流场分析及渗控措施研究[J].水利水电技术,2007,38(3):29-32.[6]㊀莫仁模.万家口子水电站双曲薄壁拱坝碾压混凝土施工优化[J].红水河,2012,31(4):21-23.SummaryofRCCDoubleCurvatureArchDamProjectofWanjiakouziHydropowerStationGAOYu1PANChunjun2LUShan31.DatangXuanweiHydroPowerDevelopmentCo. Ltd. Xuanwei Yunnan 6554002.ChinaEnergyEngineeringGroupGuangxiElectricPowerDesignInstituteCo. Ltd. Nanning Guangxi 530007 3.ChinaEnergyEngineeringGroupGuangxiHydroelectricConstructionBureauCo. Ltd. Nanning Guangxi 530001 Abstract WanjiakouziHydropowerStationislocatedinthekarstareaofYunnan-GuizhouPlateau.ThedamwaterretainingstructureisRCCdoublecurvaturearchdam.Thedamfoundationgeologyiscomplex andthedamdesignisextremelychallenging.Itadoptsavarietyofadvancedtechnologydesignandadvancedtechnologyconstruction.Theworld shighestRCCdoublecurvaturearchdamhasbeensuccessfullybuilt.Theinitialwaterstorageoperationmonitoringshowsthattheoperationofthearchdamisnormal.Keywords RCCdoublecurvaturearchdam layoutofhydroproject design construction feature WanjiakouziHydropowerStation6。
世界第一高拱坝的崛起几番风雨、几多艰辛。
从上个世纪60年代开始,新中国第一代水电人就开始在雅砻江上书写锦屏的大故事。
作为中国水电建设史上具有里程碑意义的大事件,锦屏一级水电站首批2台机组投产发电,意味着中国水电建设迎来了一个新高度:305米混凝土双曲拱坝的崛起,更加巩固了中国水电世界第一的地位。
新高度,意味着新开始。
就在锦屏一级投产发电之际,《中国能源报》记者再次奔赴雅砻江,试图解读这座世界第一高坝以及这座高坝在中国四川崛起的背后故事。
8月30日,备受瞩目的锦屏一级水电站首批2台机组终于投产发电了。
锦屏之战,这场被雅砻江流域水电开发有限公司(以下简称“雅砻江公司”)总经理陈云华冠之以“关键之举”的战役,再次喜传捷报。
如果说,300米级的高拱坝,在新千年的头一个十年,属于“小湾时代”,那么在锦屏山150公里大河湾里,中国的工程师们将拱坝高度从小湾的292米刷新成锦屏一级的305米,这意味着中国乃至世界拱坝建设史,正式迎来“锦屏时代”。
如今业界流传着一句话:“三峡最大、锦屏最难”。
世界级拱坝,面临的是世界级难题。
就连久经沙场的中国工程院院士王思进都说,他当年最早到这里的时候,脑子里就有一个疑问:这个地方大型工程能不能建?能不能施工?施工当中能不能保障安全?“对于这几个问题,我是有非常大的担心的。
”现在这个工程不仅建成投产发电了,而且从二期蓄水到1800米高程之后的监测情况来看,各方面运行情况表现良好。
中国工程院院士谭靖夷在接受采访时说:“在我看来,锦屏的第一个贡献就在于这个大坝混凝土的质量是优等的。
”然而,这个院士眼里的“优等生”,在其成长的10年里,让来自54家单位的工程师和数万名建设者不知费了多少脑细胞。
左岸鏖战两肩受力不均匀,大坝就会“闪了腰”到锦屏一级参观过大坝的人,都会为她曼妙的身姿和曲线赞叹不已。
然而,站在右岸1885平台上向山对岸望过去,就会发现对岸的山体一片灰白,像“纳鞋底”一样被密密麻麻的4000多根锚索死死地锁住。
中国已建成的最高坝-二滩双曲拱坝二滩水电站位于中国四川省西南攀枝花市境内的雅砻江下游、距雅砻江与金沙江的交汇口33km,是雅砻江干流上规划建设的21座梯级电站中的第一座。
二滩水电站是一座以发电为主的大型水力发电枢纽。
水库控制流域面积11.64万km2,正常蓄水位1200.0m,发电最低运行水位1155.0m,总库容58.0亿m3,调节库容33.7亿m3,属季调节水库。
电站内装6台550MW的水轮发电机组,总装机容量3300MW,多年平均发电量170亿kW·h,保证出力1000MW,是中国20世纪末建成投产的最大水电站。
枢纽主要建筑物有混凝土双曲拱坝、左岸引水发电地下厂房系统、右岸两条泄洪洞等,双曲拱坝最大坝高240.0m,为中国已建成的最高坝。
二滩水电站1991年9月14日开工,1993年11月大江截流,1998年8月18日第一台机组投产,11月第二台机组投入运行,1999年4月拱坝工程基本完工,其余4台机组在1999年内投产。
二滩水电站自工程正式开工历时8年零3个月全部建成投产。
1 坝址地形地质条件二滩水电站坝址两岸谷坡陡峻、临江坡高300m~400m,左岸谷坡坡度25°~45°、右岸谷坡30°~45°,呈大致对称的“V”型河谷。
河床枯期水位1011m~1012m,水面宽80m~100m,河床覆盖层厚20m~28m.枢纽区基岩由二迭系玄武岩和后期侵入的正长岩以及因侵入活动形成的变质玄武岩组成,均为高强度的岩浆岩、湿抗压强度在170~210MPa之间。
坝区岩体完整性较好,构造破坏微弱,断层不发育,无大的构造断裂及顺河断裂,小断层仅4条,延伸不长、以中高倾角与河床正交或斜交,破碎带宽0.1m~0.6m,结构紧密。
此外,右坝肩中部存在一条因热液蚀变和构造综合作用形成的绿泥石——阳起石化玄武岩软弱岩带,带宽10m左右。
坝址属较高地应力区,河床下部左岸高程954m至976m部位,实测最大应力50.0~65.9MPa,高程1040m附近18.8~38.4MPa.坝区岩石抗风化能力较强,风化作用主要沿结构面进行和扩展,总体风化微弱。
中国已建成的最高坝-二滩双曲拱坝二滩水电站位于中国四川省西南攀枝花市境内的雅砻江下游、距雅砻江与金沙江的交汇口33km,是雅砻江干流上规划建设的21座梯级电站中的第一座. 二滩水电站是一座以发电为主的大型水力发电枢纽.水库控制流域面积11.64万km2,正常蓄水位1200.0m,发电最低运行水位1155.0m,总库容58.0亿m3,调节库容33.7亿m3,属季调节水库.电站内装6台550MW的水轮发电机组,总装机容量3300MW,多年平均发电量170亿kW·h,保证出力1000MW,是中国20世纪末建成投产的最大水电站.枢纽主要建筑物有混凝土双曲拱坝、左岸引水发电地下厂房系统、右岸两条泄洪洞等,双曲拱坝最大坝高240.0m,为中国已建成的最高坝.二滩水电站1991年9月14日开工,1993年11月大江截流,1998年8月18日第一台机组投产,11月第二台机组投入运行,1999年4月拱坝工程基本完工,其余4台机组在1999年内投产.二滩水电站自工程正式开工历时8年零3个月全部建成投产.1 坝址地形地质条件二滩水电站坝址两岸谷坡陡峻、临江坡高300m~400m,左岸谷坡坡度25°~45°、右岸谷坡30°~45°,呈大致对称的“V”型河谷.河床枯期水位1011m~1012m,水面宽80m~100m,河床覆盖层厚20m~28m.枢纽区基岩由二迭系玄武岩和后期侵入的正长岩以及因侵入活动形成的变质玄武岩组成,均为高强度的岩浆岩、湿抗压强度在170~210MPa之间.坝区岩体完整性较好,构造破坏微弱,断层不发育,无大的构造断裂及顺河断裂,小断层仅4条,延伸不长、以中高倾角与河床正交或斜交,破碎带宽0.1m~0.6m,结构紧密.此外,右坝肩中部存在一条因热液蚀变和构造综合作用形成的绿泥石——阳起石化玄武岩软弱岩带,带宽10m左右.坝址属较高地应力区,河床下部左岸高程954m至976m部位,实测最大应力50.0~65.9MPa,高程1040m附近18.8~38.4MPa.坝区岩石抗风化能力较强,风化作用主要沿结构面进行和扩展,总体风化微弱.拱坝建基面主要为弱偏微风化或微风化至新鲜的正长岩、变质玄武岩、微粒隐晶玄武岩和细粒杏仁状玄武岩,岩体多为块状至整体结构、局部为镶嵌至碎裂结构,结构面闭合.坝基水文地质条件简单、无集中涌水和渗水,基础岩体渗透性微弱、具有随深度增加而减弱的垂直分布特征,但不均一,相对不透水层的埋深变化较大.枢纽处在川滇南北向构造带的中段西部相结稳定的共和断块上,断块内不存在发震构造,历史上无强震记载、坝址区地震基本裂度为Ⅶ度.拱坝及枢纽主要建筑物按Ⅷ度设防.2 拱坝体形二滩双拱坝最大坝高240m、拱冠顶部厚度11m,拱冠梁底部厚度55.74m,拱端最大厚度58.51m,拱圈最大中心角91.5°,拱顶弧长774.69m.二滩拱坝体形为抛物线形双曲拱坝.平面上拱端曲率较小而趋扁平化,加大拱推力与岸坡的夹角、有利坝肩稳定,同时通过调整拱圈的曲率和拱厚使应力更趋均匀合理.由于坝址河床两岸地形并不完全对称,左半拱和右半拱采用不同的曲率半径,顶拱中心线曲线半径在349.19m~981.15m范围.纵向曲率是考虑施工期独立悬臂坝块高度按允许产生的自重拉应力1.5MPa来控制,适当加大纵向曲率并保持坝面的连续性而使坝体获得较好的应力分布.相应的上游坝面最大倒悬度为0.18.坝体设置三层孔口:7个表孔、6个中孔和4个放水底孔.为满足大坝监测、灌浆、排水、交通等要求,在坝内沿高程设置了基础廊道,上、下检查廊道和交通廊道共4层廊道.拱坝共分39个坝段,不设纵缝,坝体混凝土通仓浇筑.3 拱坝控制应力与坝肩稳定分析二滩拱坝坝体混凝土分成A、B、C三区,其设计强度分别为35MPa、30MPa、25MPa,设计龄期为180d.坝体应力分析按拱梁分载法,坝基变形特性采用伏格特地基模型.蓄水前对大坝的应力状态进行复核计算.基本荷载组合工况下,上游面最大主压应力6.66MPa,发生在1205m高程拱冠;最大主拉应力0.99MPa,发生在1130m高程右拱端.下游面最大主压应力8.82MPa,发生在1010m高程左拱端,最大主拉应力0.15MPa,发生在980m高程拱冠附近.在采用拱梁分载法进行坝体应力计算时,还进行了有限元地基取代伏格特地基的坝体应力计算和模拟施工过程的分析计算、有限元一等效应力法的应力分析以及三维非线性有限元分格和结构模型试验等. 二滩拱坝坝基岩体岩性坚硬,多属块状和镶嵌结构.坝肩稳定分析采用刚体极限平衡法进行稳定计算,用敏感性浮值分析来判别稳定条件和影响失稳的主要因素.稳定分析的荷载主要考虑拱推力(含坝体自重)、岩体自重与渗透压力等,渗透压力按不考虑防渗排水作用时最大可能值的100%、50%、33%、25%四级浮动.各种分析方法成果均表明,渗透压力对拱座稳定的影响相当显著,对底滑面作用更突出,当渗透压力由最大可能值降至50%时,安全系数成倍增加.加强和做好排水措施至关重要.此外,在坝肩稳定分析中,还用三维有限元分析岩体内的点抗剪安全度进行校核,并分别用脆性破坏和塑性破坏岩体力学参数进行地质力学模型试验,综合评价坝肩的稳定条件.4 坝基处理和渗流控制二滩拱坝坝基岩石条件较好,在满足拱坝结构应力和坝肩稳定的条件下,按不同部位分别对待,保留了部分经灌浆处理后可作为坝基的弱风化中段岩体.左岸拱座水平嵌深22m~50m、平均32.6m;右岸拱座水平嵌深26~59m、平均39.1m.对坝基中存在的部分软弱(破裂)岩石(面积约占10%)和断层破碎带按不同深度开挖(局部槽挖)后用混凝土进行置换.置换开挖的深度一般5m~6m,绿泥石——阳起石化玄武岩软弱带置换深度达15m.此外,由于坝基开挖爆破松动和开挖面暴露时间较长而引起岩体松驰的影响,对坝基进行了全面固结灌浆处理.坝基固结灌浆共13.7万m,按不同部位的岩体质量和坝踵、坝趾、防渗帷幕线等不同要求,分为三个常规灌浆区和三个特殊灌浆区.常规灌浆区布孔间排距3m×3m,孔深8m~18m,灌浆压力0.4~1.5MPa,使用525#普通硅酸盐水泥;特殊灌浆区布孔间排距1.5m×1.5m,孔深13m×25m,其Ⅰ、Ⅱ序孔用525#普通硅酸盐水泥,灌浆压力分别为0.7~1.5MPa和1.0~2.0MPa,Ⅲ序孔用比表面积6900~8300cm2/g的超细水泥浆液,灌浆压力1.5~3.5MPa.固结灌浆施工中,采用了无盖重灌浆和有盖重引管灌浆两种方式.有盖重引管灌浆是从灌浆孔预埋1英寸的水平灌浆钢管引至坝基外,待混凝土浇筑一定厚度后施灌.有盖重高压引管灌浆的目的是为了保证吃浆量低的部位和无压灌浆后,表层0~5m不满足要求部位的灌浆效果.引管灌浆压力2~4MPa,最高达4.5MPa.固结灌浆检查标准除压水试验吕荣值外,还用声波检查,并以声波检查值为主,其标准为:正长岩Vp≥4500m/s;玄武岩Vp≥5000m/s;表层5m局部范围Vp≥4000m/s.满足高拱坝对基础的力学及变形性能要求.二滩坝基水文地质条件简单,基岩透水性微弱,渗流控制按“防排结合、以排为主”的原则布置.在拱坝坝基和下游二道坝基础各设置一道防渗帷幕.拱坝帷幕中心线近似平行坝轴线,左岸深入拱座山体然后折向上游与地下厂房防渗帷幕连成一体,右岸从坝头折向上游与泄洪洞进口防渗帷幕相接.拱坝基础排水系统由两道排水幕、坝内集中井和深井泵房组成.第一道排水幕在防渗帷幕中心线下游约15m处、沿左、右坝肩不同高程各设置4条排水平硐与坝内集水廊道、集水井相接,排出的水由深井泵房集中抽排.第二道排水幕位于坝趾贴角处,排水进入下游水垫塘.除此而外,坝后抗力体的排水平洞和水垫塘排水廊道、排水暗沟和二道坝的排水,通过水垫塘深井泵房集中抽排.5 泄洪消能建筑物二滩工程设计洪水重现期为1000年,洪峰流量20600m3/s,校核洪水重现期5000年,洪峰流量23900m3/s.为了适应高水头、大流量、泄洪频率和狭窄河段的特点,二滩工程的泄洪布置采用坝身7个表孔、6个中孔和右岸两条泄洪洞共三套泄洪设施组合的方案.三套泄洪设施可以多种运行方式组合,互* 钩浜捅赣茫 榛羁煽俊H 仔购樯枋┑男沽魅牒拥阊睾*道纵向分开,且出流末端采用不同的消能工、扩散水流减小冲刷.表、中孔联合泄洪,其水舌上下碰撞消能、充分掺和分散水流.坝身孔口布置在拱坝中间河床坝段.7个表孔沿坝顶呈径向布置,每孔尺寸11m×11.5m(宽×高),设弧形闸门控制水流.表孔中间闸墩首部宽11m、尾部宽2m,孔口呈扩散状,两边墩为不扩散的直线型,以防水流扩散冲击岸坡,出口采用大差动俯角跌坎加分流齿坎的消能形式、单号孔跌坎堰面俯角30°,双号孔俯角20°,中间5孔每孔设置两个紧靠闸墩的分流齿坎,两个边孔只靠边墩各设一个分流齿坎.通过大差动跌坎加分流齿坎,出口水流纵、横向充分扩散,大大减小了对水垫塘的冲击动压.水工模型试验表明,冲击动压比不设齿坎的情况要减小80%以上.7个表孔在设计洪水位时泄量为6300m3/s,校核洪水位时泄量达9800m3/s.6个中孔布置在表孔闸墩的下部,为上翘型压力短管,出口采用挑流,出口断面尺寸6m×5m(宽×高),出口底部高程1120m~1122m,弧门工作水头80m.为避免径向布置水流集中的影响并使水流纵向分散,6个中孔分为对称的三组(1#和6#、2#和5#、3#和4#),其上挑角分别为10°、17°和30°,平面上分别向两岸偏转1°、2°和3°.中孔全长均用钢衬.6个中孔在设计洪水位时泄量6260m3/s,校核洪水位时泄量6450m3/s.坝后消能防冲建筑物包括水垫塘和二道坝及二道坝下游护坦.水垫塘长300m,复式梯形断面,底宽40m.水垫塘末端的二道坝为混凝土重力坝,溢流段宽100m,顶部高程1012m、最大坝高35m、坝内下游侧设灌浆廊道和排水廊道.两条泄洪洞呈直线平行布置在右岸,两洞中心距40m,系短进水口龙抬头明流隧洞,断面尺寸为13m×13.5m(宽×高)的园拱直墙式,长度分别为882.5m和1253.2m,进口底板高程1163m,洞身纵坡分别为7.9%和7%,出口底高程1040m,泄洪落差160m,出口采用挑流消能.设计泄洪能力2×3700m3/s,校核洪水时泄量达2×3800m3/s,最大流速为45m/s.除采用高强硅粉混凝土衬护外,分别在两条泄洪洞中设置5道和7道掺气设施,掺气设施采用带U型槽的挑坎.出口水流经挑坎扩散后落入下游河床.6 拱坝施工二滩工程施工导流采用河床围堰、两岸隧洞导流的方式、导流建筑物按重现期30年的洪水13500m3/s设计,左、右岸各设一条导流洞,长度分别为1089m和1167m,断面为园拱直墙型,宽17.5m、高23m上、下游围堰为土石围堰,填筑高度分别为56m和30m,围堰基础防渗采用高压旋喷灌浆,基坑内基本无渗水.坝基开挖采用梯段爆破,边坡系统喷锚、边开挖边支护.两岸边坡和右岸部分坝基用予裂爆破,其余坝基均用予留保护层的方法施工.拱坝混凝土施工的全过程采用计算机模拟程序进行监控,保证了施工计划的实施.6.1 混凝土原材料和配合比水泥采用攀枝花市渡口水泥厂生产的525#硅酸盐大坝水泥,28d胶砂抗压强度平均达59.39MPa;7d水化热259.19KJ/kg.粉煤灰采用攀枝花市河门口热电厂生产的粉煤灰,外加剂为国产ZB-1萘系高效减水剂和AEA202引气剂.骨料是正长岩,质地坚固、新鲜、粒型好、质量稳定,砂子细度模数平均2.85(2.58/3.17),石粉(<0.074mm)含量平均4.3%,砂子含水率平均6.25%(3.7%/8.8%).为保证混凝土的设计强度、耐久性和满足施工和易性及温控的要求,对拱坝各分区混凝土的配合比主要参数作了严格规定,见表1. 表1 混凝土设计强度及配合比主要参数最大水胶化(W/C+F)全级配湿筛后(F/C+F)A区≥2835152300.45B区≥2430152300.49C区≥2025152300.53锚索墩梁≥293576200.45注:大坝全级配混凝土试件为45cm立方体,湿筛后试件为20cm 立方体;有锚索间墩和大梁混凝土龄期为90d,全级配试件为30cm 立方体.拱坝A、B、C各分区混凝土均用四级配(最大骨料粒径152mm),A 区主要用于靠基础部位的强约束区和孔口周围,占混凝土总量的22.4%;B区用于坝体中部,占62.6%;C区用于坝上部左右两边,占15.0%.坝体混凝土不分内外,不设纵缝.实施施工使用的混凝土配合比见表2,抽样试验结果见表3.表2 混凝土施工配合比部位级配水胶比水泥粉煤灰水砂石子减水剂引气剂/(kg/m3) /(kg/m3) /(kg/m3) /(kg/m3) /(kg/m3) (%) (%)A区四级配0.447 1315985571 1711 0.70 0.0120 B区四级配0.467 1278559316880.700.0120C区四级配0.486123528561816700.700.0120有锚索的墩梁三级配0.4301954910514960.700.0080表3 混凝土抽样试验结果180d抗压弹模部位抗压抗拉(Cv)抗渗指标S抗渗系数/(K/cm·s-1)10-6GpaA区55.944.230.129>S120.482×10-912330.850.884.120.134>S120.593×10-9 12129.0C区49.034.010.100>S120.691×10-9 116锚索墩梁54.894.370.15213029.10注:锚索墩梁混凝土龄期为90d;抗压强度合格率100%、保证率99%;混凝土绝热温升值<27℃;混凝土具有20με左右的微膨胀性能.6.2 人工砂石骨料生产根据混凝土高峰生产强度,骨料加工设计生产能力为1000t/h,主要由予初碎、初碎和闭路式二、三、四次破碎筛分车间和粗、细砂处理塔以及细砂棒磨车间、后筛分楼及相应的皮带运输机等设施组成,设备先进配套.正长岩料场位于左坝肩上游约600m的金龙沟下游侧,高程1330~1555m,储量约470万m3.骨料加工厂因地制宜、布置在石料场下部临河山坡1320m~1300m高程,近200m长,总宽约50m~60m的三个近乎平行的台阶上,包括二次破碎后的闭路生产系统和成品储料竖井.该区域与石料场之间最大高差250m,开挖石料沿金龙沟滚落至集料平台、进入40m深的进料竖井、经颚式予初碎机破碎成粒径<450mm的料(生产能力1200t/h),洞内皮带机运至洞口1320m高程的旋回式初碎机、破碎成粒径<250mm的半成品料(生产能力1000t/h),储存于1.5万m3的人工推料场.半成品料进入闭路式生产系统,经二碎、三碎和四碎、分别生产出粒径≤152mm以下各级骨料,经冲洗筛分后、粗骨料按4.8mm/19mm、19mm/38mm、38mm/76mm、76mm/152mm分成四级,细骨料分粗砂(1.2mm/4.8mm)和细砂(0.074mm/1.2mm)两级,部分细砂由棒磨机生产补充.各级成品骨料分别储存于10个不同直径(D=7m~15m)、不同深度(52m~67m)的储料竖井中,总储量10万t、可供混凝土高峰生产6天左右.成品粗细骨料经储料竖井下的地下输料廊道用皮带机(宽2m、长280m)运送到拌和楼顶部进行二次筛分和脱水,然后分别送入拌和楼储料仓(在输料廊道内同时进行预冷).该系统的主要特点是:①从石料开采、破碎加工到骨料储存运输、沿陡坡从上到下成台阶布置,利用地下洞运输、储存和予冷骨料,不仅解决了垂直运输问题、大大节省了运输时间,而且减少了骨料予冷的难度、减少了资源消耗,且人工砂石料的含水量也比较稳定.②采用五级破碎和闭路生产工艺、提高了生产效率,且易于调节各级骨料的生产;砂子分粗细两级,更有利于控制级配、细度模数和含水率.骨料加工厂的实际生产能力达日平均生产18000t各种粒径的成品骨料,可供8000m3混凝土用量,保证混凝土连续均衡生产.6.3 混凝土拌和、运输及浇筑两座拌和楼布设在左坝肩上游约50m、高程1205m、8#公路内侧扩大的平台上,每座拌和楼装4台4.5m3自落式拌和机,四级配混凝土每拌一次约需3min,二座拌和楼理论生产能力为720m3/h、利用系数0.65,每月可生产28万m3混凝土,用于拱坝和其它主体建筑物.混凝土运输距离30m~50m,5~6部侧卸式罐车(9m3)运料、再由辐射式缆机吊运到仓面,从吊运入仓到返回一个循环时间约5min,每台缆机平均生产能力108m3/h.三台辐射式缆机承担大坝混凝土运输和辅助工作,每台缆机吊重30t,跨度1275m,右岸为固定端,左岸移动端可沿扇型轨道(长332m)爬坡15°行走,除右岸38#和39#坝段外,三台缆机可覆盖所有的大坝混凝土浇筑仓面.38#和39#坝段的浇筑,仍由缆机将混凝土吊运到37#坝段,再用Rotec皮带机转运到仓面.拱坝共分39个坝段,每个坝段宽约20m,通仓浇筑,浇筑块最大面积1200m2(20m×60m),每块浇筑高度3m,共1980块.河床最高坝段有80块.大坝模板为定型钢支架悬臂模板、可调节前俯后仰,调节最大角度分别为32°和20°,面板为21mm厚的胶合板,模板尺寸用3.6m×3.15m及其它尺寸.模缝采用球面键槽模板,面板为钢板冲压成直径80cm、深15cm的球面、球面间距20cm,然后固定在上述模板的面板上.这种模板可减少横缝接缝灌浆的阻力、且抗剪作用均匀、拆装方便.一般情况下,一个浇筑块由2台缆机供料,配2台平仓机、2台振捣台车(每台带有8个直径152mm长600mm的插入式振捣棒、间距80cm,每30s可完成约3m3混凝土的捣固),另配5~6个不同规格的手持式振捣棒、用于台车难于到达的部位.混凝土浇筑铺层厚度50cm,每层浇筑历时<3小时,并及时覆盖上一层混凝土,每块分6层浇筑.收仓12h后喷水养护,初凝后终凝前用低压水(压力<1巴)冲洗水平施工缝表面、去除乳皮,上块混凝土浇筑前用高压水(压力为400巴)冲洗.坝块拆模后,混凝土侧面挂多孔水管,由上至下喷淋养护.每个坝块混凝土浇筑、首先在下层水平施工缝面上铺上称之为接触层的混凝土,然后在其上浇筑原级配混凝土.接触层混凝土用一、二级配混凝土铺垫,相应厚度为10cm.对于基岩面则是先浇一层50cm厚的二级配混凝土、然后在其上浇筑四级配混凝土.二滩拱坝混凝土共415万m3,从1995年2月23日开始浇筑至1998年8月底完成坝体浇筑,历时42个月,平均月浇筑强度10万m3,高峰期曾连续9个月浇筑13.3万m3,其中5个月过15万m3,最高月浇筑达16.5万m3、年浇筑量155.2万m3.已浇筑混凝土钻孔检查,A区混凝土芯样180d抗压强度为54.6MPa, 28d劈拉强度2.97MPa,28d芯样波速>4500m/s,钻孔压水吕荣值一般为零;龄期为284~452天的244个芯样,其平均抗压强度60.06MPa、劈拉强度6.2MPa,容重2597kg/m3.B区混凝土龄期为124~267天的217个芯样,平均抗压强度55.8MPa,劈拉强度4.13MPa,容重2589kg/m3,芯样渗透系灵敏K=0.957×10-10,抗渗指标<S15.C区混凝土两个钻孔的检查结果为:龄期337~376天,芯样抗压强度57.6MPa,劈拉强度4.17MPa,压水试验吕荣值0.30.钻孔检查还表明,水平施工缝接触层的粘结性能良好,芯样结合层面有80%没有断开,芯样波速为其相应孔壁平均波速的94.89%,接触层压水试验的吕荣值绝大部分为零(仅一个侧点达1.28).室内抗剪试验结果,接触层抗剪强度与本体混凝土抗剪强度比值>98%.混凝土与基岩的结合性能也是相当良好的.已建成的二滩双曲拱坝体型控制良好,经36730个实测点计算分析,拱坝体形中误差为±22.4mm,平均偏差±18.22mm,表面规整平顺,满足设计要求.6.4 混凝土温控措施二滩拱坝采用中热大坝水泥并掺30%的优质煤灰,不仅可降低水泥用量,且实测资料表明,比不掺粉煤灰的混凝土绝热温升降低7~8℃.施工中生产低温混凝土、严格控制入仓浇筑温度和浇筑间隔时间以及坝块的后冷和养护都是防止和减少坝体混凝土裂缝的主要温控措施.二滩拱坝经分析论证后将坝体分为约束区(Ⅱ区)和非约束区(Ⅰ区)实施温控,所谓约束区是指距基岩t/4或距老混凝土(龄期达14d及以上者)t/8以内的区域,这里t是大坝在基岩处或老混凝土处的径向厚度、即浇筑块长度.要求约束区入仓浇筑温度≤10℃,允许最高温升到28℃,非约束区入仓温度≤12℃,其中非关键部位(如C区混凝土)≤14℃,允许最高温升到34℃~36℃.为满足混凝土入仓温度的要求,控制出机口混凝土温度8.5℃~9℃,为此,首先对骨料予冷、然后加冷水(3℃~5℃)及冰屑拌和混凝土.骨料予冷是在长280m的输料廊道皮带机上、用4℃冷水不断喷淋浸泡,可将25℃的骨料冷却至6℃左右,然后经二次筛分脱水后进入拌和搂储料仓,仓内通4℃~5℃的冷气保温;砂子在廊道内用冷气风冷至15℃左右.夏季高温时(38℃)、照样生产低温混凝土(8℃~9℃),不过拌和时几乎全用冰屑.通常情况下加冰量为总用水量的40%.设两座制冰楼,各装8台生产能力1t/h的制冰机,总计生产能力16t/h.每座制冰楼设100m3的冰库,满足全年生产低混凝土.混凝土后冷采用埋设PE塑料冷却水管(外径32mm,内径28mm)替代原设计采用的钢管(外径25mm,壁厚1.5mm~1.8mm),PE管铺设方便、接头少、易修复.主管与分管并联,主管供水压力0.7MPa、流量100L/min,保证每根分管压力0.35MPa、流量20L/min.后冷分一期冷却和二期冷却,一期冷却主要是降低水化热温升,起削峰作用,控制最高温升.冷却水温13℃~15℃,控制冷却速率不超过1℃/d,将坝块温度降至22℃.二期冷却是将坝块温度从22℃降至接缝灌浆温度(14℃~16℃),冷却水温6℃~8℃.二期冷却需考虑混凝土强度发展情况,防止约束区连续冷却太快.二滩拱坝分块浇筑的层间间隔时间要求3~14d,超过14d的下层混凝土作老混凝土对待,实际间隔时间一般为7d左右,此时混凝土温度处于回降时段.此外,针对二滩坝区干燥多风、日照强烈、日温差大及降雨集中的特点,要求加强混凝土的养护和仓面保护,拆模后喷淋湿养护不少于28d.6.5 接缝灌浆二滩拱坝分39个坝段,接缝灌浆按高程分为19个灌区,共计需灌422条缝.接缝灌浆温度要求:有孔口的坝段(17~24坝段)在高程1145m以上16℃,以下14℃;其余坝段高程1061m以上16℃,以下14℃.接缝缝面为球面键槽,灌浆方式采用予留水平灌浆槽和预埋连接在灌浆槽上的进、回浆管的面出浆方式.浆液采用水灰比为0.45:1的单一配比浓浆,加0.25%的ZB-1高效减水剂,浆液2h析水率(2~3)%、Marsh Funnel粘度值37s~39s,可灌性较好,结石强度高(28d抗压强度36~37MPa).灌浆控制标准为:出浆口压力≤0.35MPa或缝的增开度≤0.5mm,出浆浓度与进浆浓度一致且缝面不再吸浆后、压力维持30min即可结束.考虑到二滩大坝混凝土早期已具有足够的强度且自身体积变形具有一定的微膨胀特性,接缝灌浆一般按2个月控制,实际施工各缝两侧混凝土的龄期最小55d,最大663d,接缝灌浆全年施灌.二滩拱坝接缝灌浆的实测温度在14℃区域平均温度12.3℃,16℃区域平均温度14.7℃,平均超冷1.7℃~1.3℃.接缝张开度最小0.7mm、最大4.39mm、平均1.85mm,18灌区因在水库已蓄水后设施受水库蓄水影响,接缝张开度较小、平均0.21mm.水泥灌入量平均单耗为18.96kg/m2,平均每毫米张开度单耗为10.25kg/m2·mm.灌浆后,经钻孔(骑缝及跨缝)检查结果,回收芯样中有56.5%含缝芯样完全胶结在一起,浆液在缝内的充填率达99%以上,结石厚度0.6mm~3.44mm,压水试验吕荣值基本为零,仅个别值达0.59.孔内声波测试值在4200m/s以上,含缝方向与不含缝方向基本一致.7 安全监测及拱坝工作性态根据二滩拱坝和地基特点,监测设计重点监测拱坝变形与基础渗流情况,同时进行应力、应变、温度、横缝开度、上、下游水位、地震反应等其它观测项目.电站自1998年5月1日下闸蓄水已经历了1998年和1999年两个汛期的水位升降.1998年水库最高蓄水位至1183.70m,1999年汛期,最高蓄水位已达到1199.5m,接近大坝设计正常高水位.采集的大坝监测数据经分析,大坝及枢纽建筑物运行正常.7.1 坝体及坝基变位监测坝体及坝基变形监测,是分析和掌握大坝工作状戊最为重要的监测项目.二滩监测设计采用垂线、大地测量、多点位移计、引张线/伸缩仪等方法对大坝及基础的水平位移进行监。