中国已建成的最高坝-二滩双曲拱坝

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中国已建成的最高坝-二滩双曲拱坝

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 2629


简介: 本文就二滩双曲拱坝的设计和施工技术特点,从拱坝体形设计、应力控制标准、坝肩稳定分析、泄洪消能布置、坝基处理和渗流控制、坝体混凝土设计、拱坝施工等方面作了比较全面的扼要介绍,同时也介绍了蓄水后拱坝安全监测的主要成果和拱坝工作性态的基本分析。关键字:二滩水电站 双曲拱坝 设计 施工 安全监测

作者简介:黄新生(1942-),男(土家族),贵州铜仁人,二滩水电开发有限公司总工程师,教授级高工,从事水工建设工作。

  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

180d设计抗压强度/Mpa

部 位

最大骨料粒径/mm

最大粉煤灰掺量(%)

最大水胶化(W/C+F)

全级配

湿筛后

(F/C+F)

A区

≥28

35

152

30

0.45

B区

≥24

30

152

30

0.49

C区

≥20

25

152

30

0.53

锚索墩梁

≥29

35

76

20

0.45

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

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

131

59

85

571

1711

0.70

0.0120

B区

四级配

0.467

127

55

85

593

1688

0.70

0.0120

C区

四级配

0.486

123

52

85

618

1670

0.70

0.0120

有锚索的墩梁

三级配

0.430

195

49

105

672

1496

0.70

0.0080

二级配

1.430

262

66

142

863

1099

0.70

0.0085

表3 混凝土抽样试验结果

180d强度/MPa

抗压离差系数

180d抗渗性能

180d极限拉伸

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)

10-6

Gpa

A区

55.94

4.23

0.129

>S12

0.482×10-9

123

30.8

B区

50.88

4.12

0.134

>S12

0.593×10-9

121

29.0

C区

49.03

4.01

0.100

>S12

0.691×10-9

116

锚索墩梁

54.89

4.37

0.152

130

29.10

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20μ

防渗膜是以pe膜作为基材,与土工布复合而成的防渗材料,它的防渗性能主要取决于pe膜。东方防渗膜应用的pe膜,主要有聚氯乙烯和聚乙烯、EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物),它们是一种高分子化学柔性材料,比重较小,延伸性较强,适应变形能力高,耐腐蚀,耐低温,抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道,以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形。

ε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测。

  大坝正倒垂线系统主要布置在4#、11#、21#、33#和37#坝段。为加强坝基变位监测,19#和23#坝段980m高程各布置一条长度80m的倒垂线;21#坝段980m高程布置倒垂线组(同一部位布置两条长度不同的倒垂线),用以监测坝基深部变形。正垂线悬挂点与坝顶观测墩及平面监测控制网构成一个整体,进行水平位移的监测。

  大地测量监测网分永久监测网和临时监测网两套系统。永久平面基准网共计10点,62个方面,37条边,按Ⅰ等三角测量技术实施。临时变形监测网是为了满足拱坝初期蓄水的需要,其基准网经修正从8点变为6点构成,共观测24个方向,12条边。

  临时变形基准网建立了15个水平变位测点,11个测点在拱坝下游坝面,分布于13#~30#坝段1040.25m~1169.25m高程范围内,其余两对4个谷幅监测点分别布置在1050.0m高程坝后贴角及坝后抗力体。

  在5#、13#、21#、29#、33#和36#坝段基础廊道内,布置安装了6支6测点弦式多点位移计,是对坝基及基础下主要结构带进行监测。

  在右岸1040m高程排水平洞内(ADR3)布置7个引张线测点(EX1~EX7),用于监测右岸坝肩抗力体顺河向水平位移,同时引张线测点位置布置8个伸缩仪测点(SS1~SS8),用于监测坝肩横河向水平位移。在EX7/SS7测点位置布置有倒垂线测点,因此可利用该点作为观测的相对工作基点,以计算引张线/伸缩仪位移量。

  从初期蓄水开始,大坝与坝基的水平变形随着水位和气温度变化的总体规律合理,实测的变形在预先确定的理论分析模型分析结果范围之内,大坝工作状态是在设计控制的正常运行状态。

  坝基沉陷变化主要依据大地测量、静力水准、多点变位计、基础测缝计等仪表量测。监测目的是为了分析坝踵是否有被拉裂情况,以及大坝沿建基面是否存在滑移错动。也为了分析库盆沉降变化对大坝变形的影响。

  通过施工过程和蓄水位的基础测缝计数据资料表明,坝趾、坝踵基从触面上开合变化,与施工浇筑过程、蓄水期的水位变化以及坝体温度变化密切相关,特别与水位变化密切相关。岸边坝段坝踵蓄水位虽有微小的拉伸变形,但拉伸变形仍小于施工期的压缩量,属于卸载过程的弹性回弹变形,总体上是沉降,没有相互滑动和错动。河床部位的坝段,蓄水后坝踵均产生大于初期压缩的拉伸变形,表明河床坝段坝踵有微小的拉裂,从渗流监测分析,裂缝开展长度很短,且稳定。

7.2 基础渗流场分析 坝基范围共设22个渗压测点,沿坝基纵向布置成三排,第一排设置在防渗帷幕之后,共5个测点,目的在于检验防渗帷幕效果;第二排渗压测点布置在坝基排水区,共12个测点,观测坝基排水对降低渗压的作用;第三排渗压测点位于坝趾附近共五个测点,观测坝基、坝后及水垫塘排水对坝基渗压的综合影响。

  蓄水后的监测表明坝肩及坝基实际渗压值远小于设计的渗压假定,防渗帷幕和各种排水措施,均达到和超过了设计预想效果。

  坝体和坝基渗流量按1999年汛后10月库水位在正常高水位附近的测值,坝体可收集到的渗水量约80.25ml/s,坝基灌浆廊道和排水廊道的渗水量19215.31ml/s,水垫塘、二道坝区域的绕坝渗流量6894ml/s,总计为26.2l/s.总体渗流量小于设计值。


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