櫻孜渡水電站拱壩新老壩體的銜接措施

沈鑫　熊鷺　張遠坤

摘 要：櫻孜渡水電站位于貴州省納雍縣新房鄉，大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高58.1 m。2010年澆筑了28.6 m高的壩體后項目停工，并于2018年10月項目復工。在已澆筑8年多的壩體上繼續筑壩，且該銜接部位正好在拱壩關鍵的腰部，因此新老壩體的銜接措施尤為重要。結合工程實際情況，從壩基銜接、混凝土銜接以及分縫銜接3個方面采取了相應措施。目前，大壩已施工完畢，銜接部位未發現開裂滲水等現象，外觀質量良好。

關鍵詞：拱壩續建;壩體銜接;壩基銜接;混凝土銜接;分縫銜接

中圖分類號：TV543文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）11-0050-03

Analysis on the Connecting Measures of the New and Old Dam Body

of Yingzidu Hydropower Station Arch Dam

SHEN Xin1 XIONG Lu1 ZHANG Yuankun2

（1. Guizhou Zhongcheng Tianhe Water Conservancy Engineering Co.， Ltd.，Guiyang Guizhou 550003;2. Guizhou Water Conservancy Project Construction Quality and Safety Center，Guiyang Guizhou 550002）

Abstract： Yingzidu hydropower station is located in Xinfang Township， Nayong County， Guizhou Province. The dam is a concrete double curvature arch dam with the maximum dam height of 58.1 m. After the 28.6 m high dam body was poured in 2010， the project stopped and resumed in October 2018. It is very important to continue to build the dam on the dam which has been poured for more than 8 years， and the connecting part is just at the key waist of the arch dam. Combined with the actual situation of the project， the corresponding measures are taken from three aspects of concrete connection， joint connection and dam foundation connection. At present， the construction of the dam has been completed， and no cracks and water seepage have been found at the connecting parts， with good appearance quality.

Keywords： continued construction of arch dam;connection of dam body;connection of dam foundation;connection of concrete;connection of concrete joint

櫻孜渡水電站位于納雍縣西南部新房鄉小罵仲村境內，距離納雍縣城45 km。電站屬三岔河干流（黔中水利樞紐以上）規劃電站的第五梯級，主要任務為發電。壩址以上集雨面積為2 534 km2，水庫正常蓄水位為1 388.00 m，死水位為1 385.00 m，興利庫容為9.5×105 m3，校核洪水位為1 389.21 m，總庫容為8.13×106 m3，為日調節水庫。電站裝機容量為2×8 000 kW，保證出力為1 496 kW，多年平均發電量為6.470×107 kW·h，設計引用流量為46.0 m3/s，設計水頭為39.8 m。水庫及發電工程均屬小（1）型，工程等別為Ⅳ等。

1 大壩情況簡述

大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高為58.1 m，壩頂高程為1 389.40 m，壩頂弧長為189.62 m，最大中心角為104.41°，壩頂寬為4 m，壩底寬為14.30 m，厚高比為0.25，屬中厚拱壩。壩頂中部設置了表孔溢洪道，正常蓄水位為1 388.00 m，堰頂高程為1 381.70 m，溢流總凈寬為50 m，設5扇10 m×6.7 m弧形工作閘門。非溢流壩段壩頂上游側設C25鋼筋砼防浪墻，高為1.2 m，厚為0.2 m。壩頂下游側設不銹鋼護欄，高為1.2 m。壩身填筑材料采用C15細石砼埋塊石，河床段壩體底部設2.0 m厚的C15砼墊層，岸坡段壩體底部設0.5 m厚的C15砼墊層。壩內設城門洞形灌漿廊道，距大壩上游壩面4.5 m，斷面尺寸為2.5 m×3 m，廊道總長為106.15 m。大壩于2010年澆筑了28.6 m高的壩體后停工，于2018年10月復工，目前已施工完畢。

2 銜接措施分析

在已澆筑8年多的壩體上繼續筑壩，且該銜接部位正好在拱壩關鍵的腰部，因此新老壩體的銜接措施尤為重要。結合工程實際情況，從壩基銜接、混凝土銜接以及分縫銜接3個方面采取了相應措施。

2.1 壩基銜接

經現場勘察核實：河床壩基開挖高程為1 331.30 m，較初步設計壩基高程1 329.70 m抬高了1.6 m，已建壩體左岸壩基較初步設計抬高了0.90～4.92 m，已建壩體右岸壩基較初步設計抬高了0.89～5.94 m;兩壩肩開挖后裸露的壩基巖石存在欠挖、陡坎、尖角和局部風化現象。大壩基礎為灰綠色玄武巖，拱壩建基面為弱風化巖體，基礎巖體波速值為4 617～6 855 m/s，巖石飽和抗壓強度為43.31～57.28 MPa。巖石堅硬，巖體較完整，屬ⅡB類巖體，壩基巖體強度滿足中等高度拱壩建基要求[1]。

結合工程實際，壩基存在的主要問題是欠挖。處理已建壩體壩基的欠挖需要拆除壩體，顯然是不經濟的。為確保拱壩安全，對大壩采用有限元方法進行仿真分析，復核壩體的穩定性和應力是否滿足規范要求，并優選出安全經濟的壩體體形。經仿真分析，在不處理已建壩體壩基欠挖的情況下，續建壩體與已建壩體平順銜接的方案可行，其壩體穩定性和應力均滿足規范要求。因此，此時壩基銜接待解決的問題是，兩壩肩開挖后裸露的壩基巖石存在欠挖、陡坎、尖角和局部風化現象。

結合以往工程經驗，續建壩體壩基的欠挖、陡坎、尖角和局部風化采用膨脹炸藥和人工撬挖措施進行處理。緊貼壩體的壩基通過小型機械和人工撬挖將尖角陡坎清理平順，盡量避免壩基突變造成的應力集中。對于無法消除的突變部位，采用Φ25@200網狀鋼筋鋪于基巖與壩體結合部位（鋼筋保護層厚度不小于5 cm）。鋪設的鋼筋網覆蓋整個存在缺陷的建基面，并向四周外延鋪設不小于1 m的范圍。

2.2 混凝土銜接

現場檢查結果表明，已建壩體外觀質量總體較好，未見明顯異常。經檢測，已澆筑壩體混凝土抗壓強度平均值為26.4 MPa，容重平均值為2 466 kg/m3，抗滲等級為W6。可見，混凝土抗壓強度、容重及抗滲等級均滿足原設計要求。已建壩體頂部每年都會溢洪，頂部混凝土局部存在沖蝕和風化現象，且左岸壩段尚有一倉混凝土澆筑中斷（見圖1和圖2）。為了確保新老壩體混凝土的銜接安全，急需解決老壩體混凝土面和混凝土澆筑中斷部位的銜接問題。

2.2.1 老壩體混凝土面處理措施。對于老壩體與新壩體銜接部位的混凝土面，主要采用鑿毛與沖毛措施相結合的方式進行處理。先鑿毛鑿除已風化混凝土面層，再沖毛清洗混凝土面層。采用風鎬或電鎬進行人工鑿毛作業，鑿除已風化混凝土面層，原則上應鑿到新鮮的混凝土面。鑿毛應均勻細致，鑿毛深度控制在10～30 mm，同時把混凝土表面的浮漿和松軟層全部清除，使粗骨料外露達75%左右。注意不能把粗骨料剔松散，避免條狀、點狀或坑式鑿毛。鑿毛應沿垂直河流方向進行作業，嚴禁在混凝土面上留順河流向的通槽。當把表面的浮漿和松軟層去掉后，再采用沖噴槍進行沖毛作業，清除已建壩頂縫面上所有浮漿、松散物料及污染體，以微露出粗砂或小石、沒有乳皮為準，注意不能將粗骨料沖松散。在新混凝土澆筑前，必須保證銜接面干凈濕潤，但不得有積水，直至新混凝土澆筑。為了降低新老壩體銜接面滲漏風險，在老壩體混凝土水平面距離上游壩面0.5 m處布設一道BW型遇水膨脹止水條。斷面為矩形，斷面尺寸為20 mm×30 mm。該膨脹止水與大壩上游止水翼板搭接，搭接長度為200 mm[2-3]。

2.2.2 混凝土澆筑中斷部位處理措施。左岸沖沙兼放空底孔基座及周邊部位混凝土澆筑中斷，已澆筑的混凝土約占倉面的1/3。對于該部位混凝土，除應按要求沖毛外，還應鑿除達不到設計強度的混凝土，將混凝土斜坡面鑿成臺階狀（階高為1 m，階寬為1 m），并在臺階面上設置三排Φ32 mm插筋（豎向造孔布置，長為2 m，間排距為1 m，鄰排錯孔布置）。為使新老壩體混凝土銜接緊密，先澆筑一層0.5 m厚的M15水泥砂漿在新老銜接面上，再澆筑新壩體混凝土。

2.3 分縫銜接

初設階段，大壩壩身共設橫縫10條，將壩體分成11個壩段。施工圖階段，復核發現已建壩體橫縫未嚴格按初步設計施工，若按現狀將分縫延續到壩頂溢洪道后，會存在切割溢洪道閘墩的情況。此外，已澆筑壩體頂部（橫縫上下游側）外露的鐵片止水和不銹鋼止水均破損變形嚴重，已建壩體橫縫未設置接縫灌漿系統。結合本工程實際，分縫銜接主要解決兩個問題，即與上部溢洪道結構的沖突問題和新老接縫灌漿系統的銜接問題。

為了不和壩頂溢洪道結構沖突，續建壩段橫縫調整措施主要采用延續初設橫縫方案、并縫方案進行對比論證。若采用延續初設橫縫方案，則需要將已建壩體的橫縫和初設的橫縫平順銜接。這要將橫縫面在空間上進行漸變調整，續建壩體維持初步設計的10條橫縫。若采用并縫方案，則將河床部位的5#和6#兩條橫縫在高程為1 361.00 m處進行終止，在高程1 361.00 m以上拱壩中心線處增設1條橫縫（見圖3）。結合《混凝土拱壩設計規范》（SL 282—2018）10.2節中“橫縫間距（沿上游壩面弧長）宜為15～25 m”的要求[4]，并縫后河床壩段橫縫間距為23.38 m，滿足規范要求。經對比論證后，在確保安全的前提下，并縫方案的分縫銜接措施施工難度較低，且節省了接縫灌漿工程量，減少了壩體澆筑倉面，有利于縮短工期，最終采用并縫方案開展施工。為防范并縫壩段異常開裂，在橫縫終止和開始部位設置加強區。加強區為橫縫兩側各1.5 m的范圍，加強區高為0.5 m，區內設置Φ25 mm雙層雙向鋼筋網，縫端設置Φ200 mm半圓鋼管。

對于新老接縫灌漿系統的銜接，已建壩體橫縫未設置接縫灌漿系統，橫縫已張開2 mm左右。考慮到已建壩體橫縫已充分張開，為了減少后期不可控因素，決定在澆筑新壩體前將老壩體接縫灌漿全部完成。經論證后，老壩體的接縫灌漿采用造孔灌漿方式進行[5-6]。接縫灌漿系統的銜接主要解決的是老壩體的接縫灌漿系統封閉問題，在高程為1 357.90～1 361.00 m設置過渡區。過渡區重點解決的是止水片與止漿片的銜接問題。老壩體止水片為不銹鋼止水，新壩體止水片采用退火紫銅止水（T2）。不銹鋼與銅片異種材料焊接方法采用釬焊，搭接長度不小于20 mm，采用WE46焊絲進行雙面焊接。老壩體止漿片為鍍鋅鐵片，新壩體止漿片采用651型400-（10-20）橡膠止水，鍍鋅鐵片與橡膠止水的銜接采用專用的密封膠及工藝。銜接作業前，必須將破損、銹蝕的止水片或止漿片進行修補及清洗，確保其止水或止漿效果。

3 結論

針對拱壩的新老壩體銜接問題，從壩基銜接、混凝土銜接和分縫銜接3個方面提出了相應的處理措施。壩基銜接主要是結合大壩的實際建基面情況復核大壩的安全穩定和應力指標，盡量避免壩基突變造成的應力集中。混凝土銜接主要是結合混凝土銜接面的實際情況，采用鑿毛、沖毛、預埋插筋以及布設膨脹止水等措施，確保新老混凝土銜接緊密。分縫銜接主要是分析已建壩體分縫存在的問題，在不影響結構安全的前提下，優化壩體分縫，并完善壩體的接縫灌漿系統。目前，大壩已施工完畢，銜接部位未發現開裂滲水等異常現象，外觀質量良好，為解決拱壩續建過程中新老壩體的銜接問題提供了參考。

參考文獻：

[1]中華人民共和國水利部.水工建筑物巖石地基開挖施工技術規范：SL 47—2020[S].北京：中國水利水電出版社，2020.

[2]中華人民共和國水利部.水工混凝土施工規范：SL 677—2014[S].北京：中國水利水電出版社，2014.

[3]劉勇，李懷斌.盤縣樓下河水電站拱壩續建加高缺陷處理設計[J].黑龍江水利科技，2014（6）：105-106.

[4]中華人民共和國水利部.混凝土拱壩設計規范：SL 282—2018[S].北京：中國水利水電出版社，2018.

[5]國家能源局.水電水利工程接縫灌漿施工技術規范：DL/T 5712—2014[S].北京：中國電力出版社，2014.

[6]胡杰安.混凝土拱壩及重力壩壩體接縫設計與構造[M].北京：水利電力出版社，1986：53-69.