混凝土在水利樞紐主壩施工中的應用探析

黃登峰

摘 要：混凝土在應用的過程中是極為普遍的，在水利樞紐工程的施工中也是如此，尤其是在主壩的施工中，本文就是通過對某水利樞紐主壩施工來闡述混凝土在水利樞紐主壩中的應用。某水利樞紐的主壩是全斷面的混凝土重力壩，在高度上已經達到了130m，在施工的過程中，還要根據具體的壩址基巖的特點來進行主壩的施工。

關鍵詞：混凝土；水利樞紐；主壩施工

混凝土有著強度高、韌性好的特點，在使用的過程中，可以最大限度的保證壩體的質量，因此在水利樞紐的施工中是應用比較廣泛的。本文是根據某水利樞紐主壩的施工來對混凝土的應用進行具體的闡述，使得壩體可以最大限度的保證穩定性，在施工的過程中，還要保證應力計算的準確性，在這樣的情況下，才能夠后續的施工能夠滿足抗震強度的要求，因為本工程施工的區域地震的發生率是比較頻繁的。

1 設計原則

在設計的過程中，一定要根據具體的設計原則進行整個水利樞紐主壩施工的設計，而且在本次施工的過程中，主要是以某全斷面混凝土重力壩的施工為主，這一主壩的高度達到了130m，壩頂的長度是700m，壩頂的高程是2374.00m，這是現在為止國內最高的全斷面碾壓混凝土重力壩，在主壩設計的過程中，一定要根據相應的設計原則進行壩體的設計：

（1）需要按照混凝土重力壩的基本原理進行設計，按照相關的規范進行施工設計，而且壩體碾壓混凝土重力壩的材料也要進行科學的區分。

（2）壩軸線在布置的時候需要符合地質條件和壩基的地形，在此基礎上，才能夠進行壩軸線的基本設計。

（3）壩剖面的幾何參數必須要在原本施工參數的基礎上進行改進，這樣可以滿足布置的基本要求，便于水利樞紐壩體的施工。

（4）在對壩基面揚壓力進行計算的時候，使用的減壓措施主要有兩種，一種是排水，另外一種是帷幕，但是在計算的過程中僅僅需要根據實際的工程需要考慮其中的一種就可以。

2 壩軸線的布置

2.1 壩址巖基的地質特點

在壩址巖基施工的過程中，一定要了解壩址所處位置的具體情況，壩址處是比較開闊的V型河谷，壩頂處，河谷的寬和高比是5.3，右岸會受到Ⅳ沖溝的切割，在這一狀態下，左岸坡就會受到Ⅴ號溝的切割，但是對整個岸坡的完整性影響并不大。質地堅硬的巖石主要是以輝綠巖為主，產狀是NW300°SW∠55°，巖石的走向與河流的走向大約呈60°的交角，而且偏右岸，傾向下游。在本次工程的施工中，所處的地域主要是以輝綠石為主，上游和下游的界面蝕變帶的寬度在1～5m之間，而且是隨著深度的提高而不斷地變窄，在深處有著大約70m的尖滅帶，漏出的輝綠巖帶在扣除了蝕變帶之后就僅僅有135～140m的寬度，而且這一寬度是水平的。在抗壓強度上達到了80～180Mpa，微風化巖層和弱風化巖層的變形模量分別是23～24Gpa、7～8Gpa，在上游和下游的蝕變帶變形量達到了2～6Gpa。輝綠巖的上游和下游主要是以泥巖和硅質巖為主，巖性差異是比較特殊的，巖層的傾角大約是55°，從整個剖面來看，輝綠巖帶在跨河之后，右岸必須要沿著4號沖溝向著上游的山梁進行延伸，而左岸就會順著巖石走向展布。

2.2 壩軸線的布置

在進行壩軸線的布置的過程中，一定要根據壩址巖的基地的地形狀況和特點來對整個壩軸線進行科學的布置，在布置的過程中，需要考慮到以下的幾個因素：（1）巖基和壩體在聯合作用的情況下，一定要保證應變場和應力場是合理的，在這樣的情況下，就要保證應變值和應力值可以在合理的范圍內進行控制。（2）在壩面的水和淤沙荷載的作用下，一定要與壩體自身的自重結合在一起，要最大限度的在輝綠巖帶的中部作用，這樣就可以使輝綠巖成為主要的持力層，地基應力也會在巖體中逐漸的消散，坡腳一定要盡可能的與蝕變帶分開，這樣在進行蝕變帶的處理的過程中，才會使蝕變帶的工作量變小。

3 剖面的設計

在對剖面進行設計的過程中，需要對剖面進行補充并且修改，一定要最大限度的避免壩踵的應力過渡的集中，基于這一理念，要在原設計剖面的基礎上在上游設計兩次折坡，兩個折坡的坡度分別是1：0.4和1：0.5，下游的坡度是1；0.67，要在壩軸線位置不變的情況下，將上游面設計成為直立狀，下游的坡面要設計成為1：0.75的坡度，這兩種剖面通過有限元的分析，可以知道壩踵的主拉應力需要在原來設計的基礎上減少1/5，而且壩底的寬度還要根據后期的施工情況進行減少，而且地質參數的取值也要達到可研究階段的初級設計模式。

4 基礎處理研究

從實際的大壩工程施工來看，壩基灌漿帷幕的作用與地基的滲透率有著極大的關系，壩基灌漿帷幕的主要作用就是與帷幕體的透水率和地基的透水率有著緊密的關系，在本次工程的施工中，只有在帷幕阻滲作用越大的情況下，才能夠使得帷幕的作用越來越明顯。壩基輝綠巖的透水率必須要在0.1～10Lu之間，而且屬于微弱的透水體，必須要按照混凝土重力壩的設計規范來進行主帷幕深度和吸水量的控制，這一標準值必須要與巖體的頭水量是相符的，屬于同一個級別。在滲透的過程中，水庫中的水是先從硅質巖進行滲透，滲透率主要是從強變弱，從滲流控制偏激微分方程的角度可以知道，上述防水帷幕是極為重要的，如果沒有了防水帷幕，那么滲壓水頭就會出現迅速的折減，也會在一定的程度上影響滲透率，減壓的效果也不會過于顯著。

5 蝕變帶的處理

在進行蝕變帶處理的過程中，上游的蝕變帶的寬度一般是1～5m，局部的寬帶是7～10m，需要進行處理的長度是720m，而下游的蝕變帶寬度是0.4～6.6m，需要處理的長度達到了350m，對上游蝕變帶處理方法及其效果，在可研階段作了如下方案分析研究：（l）處理（挖除后回填R150混凝土，下同）建基面高程以下0～15m；（2）處理建基面高、程以下0一30m；（3）處理建基面高程以下0～30m；（4）全部處理。

為減弱庫水沿上游蝕變帶下滲，并適當提高蝕變帶的變形模量和地基的整體均勻性，設計采用對上游蝕變帶上部20m深作固結灌漿處理，并與壩基的固結灌漿連成一片。對下游蝕變帶著重處理6號～8號壩塊消力池部位一段，表部設置混凝土塞防護，底部作固結灌漿。其余各段，僅對9號～12號壩塊下游的蝕變帶作固結灌漿處理。

6 斷層處理

斷層從9號壩塊基礎通過，破碎帶寬6m，影響帶寬2～6m；需處理長度140m。處理措施：主要是在壩基防滲帷幕處做一道寬10m、厚sm和深20m的混凝土防滲墻，截斷凡斷層，并在表部設置混凝土塞，塞深10m，兩側開挖坡1：0.5（以挖到好巖石為度），塞的下游末端設一排水反濾井，塞兩側及底部作固結灌漿。

結束語

主壩軸線轉折布置適應了地質和地形特點。通過水工模型試驗驗證，主壩樞紐總體布置比較合理。但是在主壩體型優化設計成果基礎上，尚應進行可靠度分析。

參考文獻

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