復(fù)合型大壩技術(shù)在非洲國(guó)家應(yīng)用的研究

袁文娟

摘要：我國(guó)大壩建設(shè)在近50年內(nèi)得到了飛躍發(fā)展，技術(shù)成熟，成就斐然。目前，正值國(guó)外發(fā)展中國(guó)家建壩方興未艾之際，在國(guó)家 “一帶一路”政策的東風(fēng)下，是我國(guó)水電企業(yè)走出去的大好時(shí)機(jī)。非洲地區(qū)水電開發(fā)率極低，電力也嚴(yán)重不足，水電建設(shè)有著廣闊的前景，在非洲興建水電站對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)影響巨大。鑒于非洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后，很多水電項(xiàng)目由于資金問題而擱置，復(fù)合型大壩可以從一定程度上體現(xiàn)成本和功能的優(yōu)勢(shì)組合，在非洲國(guó)家會(huì)有很大的應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞：復(fù)合型大壩;非洲國(guó)家;水電站

引言

傳統(tǒng)大壩設(shè)計(jì)主要采用單一壩型，以混凝土結(jié)構(gòu)居多，混凝土結(jié)構(gòu)大壩可實(shí)現(xiàn)較大功能，壽命較長(zhǎng)，但工程成本相對(duì)比較高;土石型大壩，工程成本低，但應(yīng)用及功能也相對(duì)較弱。普遍較少采用兩種壩型或更多壩型混合形成復(fù)合型大壩，加強(qiáng)復(fù)合型大壩技術(shù)在非洲國(guó)家的推廣及應(yīng)用，順應(yīng)了非洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)落后和水電開發(fā)急需發(fā)展的現(xiàn)狀，具有較大的意義。

1研究背景

文章研究?jī)?nèi)容開展，基于尼日利亞宗格魯水電站項(xiàng)目復(fù)合型大壩工程為對(duì)象。尼日利亞宗格魯水電站是尼日利亞現(xiàn)有的最大型水電站，所在地土地私有制、征地困難，未發(fā)現(xiàn)有足夠用于筑壩的粘土料，需研究采用碾壓式瀝青混凝土作為心墻防滲，在尼日利亞屬首例。同時(shí)因?yàn)楣こ谈浇晒┻x擇的石料僅有千枚巖和花崗巖，相比之下不得不采用酸性骨料花崗巖。在該國(guó)常年高溫條件下，采用進(jìn)口瀝青和當(dāng)?shù)厮嵝怨橇线M(jìn)行水工瀝青混凝土生產(chǎn)，以及碾壓式混凝土大壩與瀝青心墻壩接頭處理、材料的組合、配合比的設(shè)計(jì)，都直接影響到大壩的質(zhì)量及安全，這些都成為當(dāng)時(shí)項(xiàng)目開展面臨的重要問題。

依據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源條件，開展復(fù)合型大壩綜合技術(shù)研究，包括水工瀝青混凝土配合比、千枚巖用于堆石壩壩殼料、瀝青混凝土心墻與碾壓混凝土大壩接頭設(shè)計(jì)與施工等關(guān)鍵技術(shù)研究，確保瀝青心墻壩與碾壓混凝土壩接頭安全、確保工程整個(gè)施工質(zhì)量，對(duì)本工程實(shí)踐有直接指導(dǎo)作用，同時(shí)所獲得研究成果可為以后非洲國(guó)家類似工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供參考。

2現(xiàn)狀分析

（1）碾壓式酸性骨料水工瀝青混凝土配合比;

水工碾壓式瀝青混凝土宜采用堿性骨料。隨著瀝青混凝土心墻壩在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展，酸性骨料和中性骨料在通過充分的試驗(yàn)論證后也逐步采用。

（2）千枚巖用于堆石壩壩殼料技術(shù);

堆石壩對(duì)壩殼料的要求一般為堅(jiān)硬、抗風(fēng)化抗侵蝕、排水性好，一般根據(jù)壩型壩高因地制宜的選取。

70年代中后期，土石壩壩殼用料范圍已有較大發(fā)展，巖性已涉及到砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r、白云巖、中酸性混染巖（花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖混染）、玄武巖、石英正長(zhǎng)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、砂卵石等諸多品種，巖石強(qiáng)度涉及軟巖、硬巖不同等級(jí)。

（3）瀝青混凝土心墻與碾壓混凝土大壩接頭設(shè)計(jì)與施工技術(shù);

使用瀝青混凝土作為壩體防滲心墻在國(guó)外起步較早，已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)，但尤其在非洲國(guó)家應(yīng)用的并不多。

3針對(duì)復(fù)合型大壩技術(shù)，其主要關(guān)鍵技術(shù)研究路線如下：

3.1針對(duì)酸性骨料水工瀝青混凝土配合比試驗(yàn)，其主要關(guān)鍵技術(shù)研究路線如下：

（1）獲取骨料本身的物理力學(xué)性能。

（2）通過生產(chǎn)獲取符合規(guī)范級(jí)配的骨料。

（3）通過多種配合比試驗(yàn)，包括瀝青含量變化、是否添加抗剝落劑、更換填料等方式獲取最優(yōu)配合比。

3.2針對(duì)千枚巖用于堆石壩壩殼料技術(shù)，其主要關(guān)鍵技術(shù)研究路線如下：

（1）對(duì)千枚巖本身進(jìn)行試驗(yàn)，如抗壓強(qiáng)度、磨耗值、干濕循環(huán)試驗(yàn)等。

（2）選取不同風(fēng)化程度，主要為弱風(fēng)化和微風(fēng)化的千枚巖進(jìn)行碾壓工藝試驗(yàn)，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，選定何種千枚巖用于實(shí)踐。

（3）將所選千枚巖用作實(shí)踐，同時(shí)持續(xù)觀察和監(jiān)測(cè)大壩情況。

3.3針對(duì)瀝青混凝土心墻與碾壓混凝土大壩接頭設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，其主要關(guān)鍵技術(shù)研究路線如下：

（1）依托設(shè)計(jì)院和國(guó)內(nèi)高校，進(jìn)行仿真分析，確定接頭設(shè)計(jì)。

（2）通過現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，調(diào)整施工方案，不斷優(yōu)化，獲得滿足要求的施工方案，確保接頭安全。

（3）通過后期大壩觀測(cè)，糾偏之前研究結(jié)果。

3.4所要解決的關(guān)鍵問題分析

（1）通過對(duì)花崗巖酸性骨料用作碾壓式瀝青混凝土心墻的試驗(yàn)，為工程提供可用配合比，為后續(xù)其他采用酸性骨料用作防滲瀝青混凝土提供借鑒。

（2）通過對(duì)千枚巖本身的試驗(yàn)以及作為壩殼料的碾壓工藝試驗(yàn)，確定可用作壩殼料的千枚巖的各種參數(shù)要求，對(duì)后續(xù)千枚巖作為壩殼料的大壩提供依據(jù)，也為類似千枚巖巖性的相關(guān)材料筑壩提供指導(dǎo)。

（3）針對(duì)碾壓混凝土重力壩和瀝青混凝土心墻堆石壩的復(fù)合壩型，通過研究超過70m的接頭設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工程接頭設(shè)計(jì)安全，為后續(xù)類似項(xiàng)目提供實(shí)踐依據(jù)。

（4）根據(jù)進(jìn)口瀝青、不同填料的組合配合比研究，通過比較確定更為經(jīng)濟(jì)、又能保證質(zhì)量的瀝青混凝土配合比，為工程節(jié)約成本。

（5）通過對(duì)復(fù)合壩施工技術(shù)、質(zhì)量控制措施進(jìn)行研究，使項(xiàng)目施工組織、資源配置更加合理、經(jīng)濟(jì)，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良。

3.5最終成果分析

（1）通過實(shí)踐，形成適合非洲地域或相似環(huán)境下的碾壓式水工瀝青混凝土心墻施工工法;

（2）獲取酸性骨料用作碾壓式水工瀝青混凝土心墻配合比的成果;

（3）通過工程實(shí)踐獲得千枚巖用作堆石料的專項(xiàng)施工方案和質(zhì)量控制方法。

3.6優(yōu)點(diǎn)和積極效果分析

（1）酸性骨料用于碾壓式水工瀝青混凝土提供科學(xué)論證，充分利用現(xiàn)有資源，節(jié)約成本;

（2）千枚巖用于壩殼料，拓展筑壩材料選取范圍，通過因地制宜、開挖料利用節(jié)約項(xiàng)目成本;

（3）彌補(bǔ)瀝青混凝土大壩與混凝土大壩接頭的研究空白，將復(fù)合型大壩的接頭研究提高到70m以上;

（4）通過復(fù)合壩型施工的質(zhì)量控制，形成一整套復(fù)合壩型施工的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)類似施工提供依據(jù)。

結(jié)語：

基于尼日利亞宗格魯水電站復(fù)合型大壩工程為研究對(duì)象，開展復(fù)合型大壩綜合技術(shù)研究，包括瀝青混凝土心墻與碾壓混凝土大壩接頭設(shè)計(jì)與施工技術(shù)、千枚巖用于堆石壩壩殼料技術(shù)、碾壓式酸性骨料水工瀝青混凝土配合比等關(guān)鍵技術(shù)研究，確保瀝青心墻壩與碾壓混凝土壩接頭施工質(zhì)量，對(duì)中國(guó)水電在類似本工程的非洲大環(huán)境中，水電項(xiàng)目的應(yīng)用及發(fā)展有著指引作用。。

參考文獻(xiàn)

[1]隔河巖水利樞紐—中國(guó)首座上重下拱復(fù)合型大壩[J].河北利，2018（8）：22.