堆石試驗(yàn)背景下混凝土面板堆石高壩設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

■黃 誠，王 培，來曉蕓 ■.四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院;.四川省水利科學(xué)研究院，四川 成都 60000

1 工程概述

本水電站位于某大峽谷內(nèi)，是某河流域規(guī)劃中的一個(gè)重要梯級(jí)電站，水電站為大型工程，樞紐建筑物包括諸多的組成部分，如混凝土面板堆石壩、表孔泄洪洞、深孔泄洪洞、地面廠房等，其中堆石壩的最大壩高、裝機(jī)容量分別為101米和136MW，保證出力為66.2MW，多年平均年發(fā)電量為7.5kW/h，水庫總庫容為2.05億立方米，正常蓄水位為900米。工程施工有三個(gè)半月的工期。

2 大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 壩體輪廓設(shè)計(jì)

我們深入研究了它的可行性，設(shè)計(jì)院對(duì)比了粘土心墻堆石壩和混凝土面板堆石壩，經(jīng)過綜合對(duì)比，決定將混凝土面板堆石壩給應(yīng)用過來。結(jié)合本地區(qū)的地震資料，對(duì)以往工程經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的動(dòng)力分析結(jié)果進(jìn)行了綜合分析和類比，因?yàn)楸竟こ虊误w有著八度的設(shè)防烈度，因此，我們將1：1.5作為上游壩坡坡度，1：1.4為下游道路之間的壩坡坡度。將10米作為壩頂設(shè)計(jì)寬度，將一個(gè)之字形上壩公路設(shè)計(jì)在了壩體下游，它的寬度為10米，縱坡為百分之八。

2.2 壩體材料分區(qū)和壩料設(shè)計(jì)

結(jié)合本工程的具體情況和設(shè)計(jì)方案，我們對(duì)混凝土面板堆石壩壩料進(jìn)行了分區(qū);首先是墊層，屬于面板下墊層料，有著4米的水平寬度。在周邊縫下部，存在著特殊墊層區(qū)，主要是對(duì)周邊縫滲漏水流中的上游鋪蓋區(qū)土料進(jìn)行反濾，對(duì)于滲漏通道，起到有效的堵塞作用。墊層下游，有著5米水平寬度的過渡料區(qū)。過渡料區(qū)的下游就是爆破料區(qū)，它支撐著壩體。面板上游有上游鋪蓋區(qū)，它采用的是料場(chǎng)土料，然后借助于運(yùn)輸設(shè)備或者攤平設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)。

2.3 混凝土面板、趾板及接縫止水設(shè)計(jì)

首先是混凝土面板設(shè)計(jì)，混凝土面板堆石壩的主要一個(gè)防滲設(shè)施就是混凝土面板，面板的頂部厚度和底部厚度分別為0.3米和0.65米，將一層鋼筋網(wǎng)設(shè)置于混凝土面板距表面15厘米左右的位置，雙向布置，它有著0.5%的豎向配筋率和0.4%的水平向配筋率。其次是趾板設(shè)計(jì)，在壩體上游防滲面板的周邊布置趾板，和面板共同發(fā)揮作用，就可以形成一個(gè)有效的防滲體。通過固結(jié)灌漿和帷幕灌漿的方式，連接基礎(chǔ)巖石，形成一個(gè)整體，對(duì)地面以下的滲漏通道進(jìn)行了封閉，這樣一個(gè)較為完整的防滲體系就形成了。將水平趾板作為趾板型式。通常情況下，需要將一層雙向鋼筋設(shè)置于和趾板頂面有15厘米處的位置，也可以可以避免有溫度裂縫或者干縮裂縫出現(xiàn)，可以有效限制裂縫，用0.4%的標(biāo)準(zhǔn)來嚴(yán)格限制它的含鋼率。將錨筋設(shè)置于趾板內(nèi)部，在基巖上固定趾板。

然后是接縫型式和止水設(shè)計(jì)，在混凝土面板垂直縫方面，張性垂直縫表示為A型垂直縫，在面板靠近兩岸的張拉區(qū)存在，將兩道止水設(shè)置于縫內(nèi)，止水工作由底部銅片和頂部填充料來完成。壓性垂直縫表示為B型垂直縫，主要是在面板中部擠壓區(qū)范圍內(nèi)存在，將一道止水銅片設(shè)置于接縫底部。在周邊縫方面，我們控制周邊縫的寬度為25毫米，這樣可以與周邊縫的變形相適應(yīng)，避免破壞到周邊縫附近的面板、趾板以及止水結(jié)構(gòu)，將三道止水設(shè)置于縫中，也就是將一道銅片設(shè)置于底部，在塑膠布帶上安置銅片，在瀝青砂墊塊上設(shè)置塑膠布帶。將一道橡膠止水帶設(shè)置于中部，采用GB填料來進(jìn)行頂部止水，同時(shí)，上面覆蓋一層一定強(qiáng)度和柔性的保護(hù)層，將堅(jiān)實(shí)松木板填充于縫內(nèi)，松木板的厚度為25毫米，寬度等同于周邊縫的寬度。在趾板變形縫方面，我們將永久變形縫設(shè)置于地形、地質(zhì)條件變化處、趾板轉(zhuǎn)折處和長直趾板中部，這樣可以促使溫度和干縮應(yīng)力得到降低，促使對(duì)地基變形的適應(yīng)能力得到提升，裂縫得到有效減少。要錯(cuò)開變形縫位置和面板接縫位置，將一道銅片止水設(shè)置于縫內(nèi)，與周邊縫止水構(gòu)成的結(jié)構(gòu)是封閉的，要斷開接縫兩側(cè)鋼筋。將一道底部銅片止水和一道頂部柔性填料止水設(shè)置于防浪墻和面板的接縫處。在防浪墻變形縫方面，沿著它的長度方面，每隔15米，對(duì)一道變形縫進(jìn)行設(shè)置，這樣可以避免有裂縫產(chǎn)生。要錯(cuò)開變形縫位置和面板接縫，將一道橡膠止水帶設(shè)置于縫內(nèi)。

2.4 壩基處理

首先是基礎(chǔ)開挖，從過渡區(qū)底部下游端開始進(jìn)行堆石區(qū)壩基開挖工序，按照1：3的緩坡對(duì)原地面進(jìn)行開挖，對(duì)于開挖坡面的下游側(cè)，則是對(duì)表面覆蓋層和物流力學(xué)性質(zhì)低于壩體堆石的軟弱夾層進(jìn)行清除，對(duì)于壩軸線下游部分的地基，則只是對(duì)基巖表面覆蓋進(jìn)行清除。要平順的開挖堆石區(qū)左右岸坡，要嚴(yán)格控制面板下游15米左右范圍內(nèi)的岸坡開外坡度，這樣不均勻沉陷以及混凝土面板的應(yīng)力集中方可以得到減少。其次是斷層處理，結(jié)合本地區(qū)的具體情況和相關(guān)的地質(zhì)報(bào)告，沒有較大的斷層破碎帶出現(xiàn)，出現(xiàn)的斷層往往有著較小的規(guī)模，在處理方面，可以對(duì)混凝土進(jìn)行開挖回填，可以進(jìn)行灌漿加密工序等。然后是灌漿，通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，沒有較大的斷裂、破碎帶等特殊地質(zhì)構(gòu)造存在于水電站的壩基范圍內(nèi)，那么就可以挖除掉防滲線表層或者淺層的破碎巖石和充填物，將灌漿處理工序應(yīng)用到深層的節(jié)理裂隙或者小斷層中。將固結(jié)灌漿程序應(yīng)用到趾板范圍內(nèi)，控制間排距為2.5米，對(duì)灌漿深度嚴(yán)格控制。將兩道帷幕應(yīng)用過來，按照梅花形布置帷幕灌漿孔，嚴(yán)格控制孔距和排距，均保持在2米左右。分別在兩岸的灌漿平洞中進(jìn)行兩岸灌漿。

3 結(jié)語

通過上文的敘述分析我們可以得知，混凝土面板堆石高壩的設(shè)計(jì)和施工是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，需要綜合考慮諸多方面的因素，結(jié)合工程具體情況，科學(xué)設(shè)計(jì)施工方案;在施工過程中，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)的規(guī)定和要求來進(jìn)行操作，保證每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。如果任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，都可能會(huì)帶來十分嚴(yán)重的后果，需要引起人們足夠的重視。相關(guān)的工作人員需要不斷努力，提升自己的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)，總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)，保證混凝土面板堆石壩的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

［1］郭夏輝，田欣，周明亮.溫泉水電站混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)及填筑施工［J］.水利水電技術(shù)，2010，41(6):123 －125.

［2］曹克明，汪易森，張宗良.高混凝土面板堆石壩的設(shè)計(jì)與施工［J］.水力發(fā)電，2011，2(10):144 －146.

［3］楊澤眼，周建平，孫永娟.中國混凝土面板堆石壩的發(fā)展［J］.水力發(fā)電，2011，2(12):155 －156.

［4］徐澤平，鄧剛.高面板堆石壩的技術(shù)進(jìn)展及超高面板堆石壩關(guān)鍵技術(shù)問題探討［J］.水利學(xué)報(bào)，2008，2(10):177 －179.