混凝土在水利樞紐主壩施工中的應(yīng)用探析

黃登峰

摘 要：混凝土在應(yīng)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(duì)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(yīng)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(jīng)達(dá)到了130m，在施工的過程中，還要根據(jù)具體的壩址基巖的特點(diǎn)來進(jìn)行主壩的施工。

關(guān)鍵詞：混凝土；水利樞紐；主壩施工

混凝土有著強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)，在使用的過程中，可以最大限度的保證壩體的質(zhì)量，因此在水利樞紐的施工中是應(yīng)用比較廣泛的。本文是根據(jù)某水利樞紐主壩的施工來對(duì)混凝土的應(yīng)用進(jìn)行具體的闡述，使得壩體可以最大限度的保證穩(wěn)定性，在施工的過程中，還要保證應(yīng)力計(jì)算的準(zhǔn)確性，在這樣的情況下，才能夠后續(xù)的施工能夠滿足抗震強(qiáng)度的要求，因?yàn)楸竟こ淌┕さ膮^(qū)域地震的發(fā)生率是比較頻繁的。

1 設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)的過程中，一定要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行整個(gè)水利樞紐主壩施工的設(shè)計(jì)，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(dá)到了130m，壩頂?shù)拈L(zhǎng)度是700m，壩頂?shù)母叱淌?374.00m，這是現(xiàn)在為止國內(nèi)最高的全斷面碾壓混凝土重力壩，在主壩設(shè)計(jì)的過程中，一定要根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行壩體的設(shè)計(jì)：

（1）需要按照混凝土重力壩的基本原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，而且壩體碾壓混凝土重力壩的材料也要進(jìn)行科學(xué)的區(qū)分。

（2）壩軸線在布置的時(shí)候需要符合地質(zhì)條件和壩基的地形，在此基礎(chǔ)上，才能夠進(jìn)行壩軸線的基本設(shè)計(jì)。

（3）壩剖面的幾何參數(shù)必須要在原本施工參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，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(duì)壩基面揚(yáng)壓力進(jìn)行計(jì)算的時(shí)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(jì)算的過程中僅僅需要根據(jù)實(shí)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(zhì)特點(diǎn)

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(huì)受到Ⅳ沖溝的切割，在這一狀態(tài)下，左岸坡就會(huì)受到Ⅴ號(hào)溝的切割，但是對(duì)整個(gè)岸坡的完整性影響并不大。質(zhì)地堅(jiān)硬的巖石主要是以輝綠巖為主，產(chǎn)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(qiáng)度上達(dá)到了80～180Mpa，微風(fēng)化巖層和弱風(fēng)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(dá)到了2～6Gpa。輝綠巖的上游和下游主要是以泥巖和硅質(zhì)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(gè)剖面來看，輝綠巖帶在跨河之后，右岸必須要沿著4號(hào)沖溝向著上游的山梁進(jìn)行延伸，而左岸就會(huì)順著巖石走向展布。

2.2 壩軸線的布置

在進(jìn)行壩軸線的布置的過程中，一定要根據(jù)壩址巖的基地的地形狀況和特點(diǎn)來對(duì)整個(gè)壩軸線進(jìn)行科學(xué)的布置，在布置的過程中，需要考慮到以下的幾個(gè)因素：（1）巖基和壩體在聯(lián)合作用的情況下，一定要保證應(yīng)變場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)是合理的，在這樣的情況下，就要保證應(yīng)變值和應(yīng)力值可以在合理的范圍內(nèi)進(jìn)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(jié)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(yīng)力也會(huì)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(jìn)行蝕變帶的處理的過程中，才會(huì)使蝕變帶的工作量變小。

3 剖面的設(shè)計(jì)

在對(duì)剖面進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)剖面進(jìn)行補(bǔ)充并且修改，一定要最大限度的避免壩踵的應(yīng)力過渡的集中，基于這一理念，要在原設(shè)計(jì)剖面的基礎(chǔ)上在上游設(shè)計(jì)兩次折坡，兩個(gè)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(shè)計(jì)成為直立狀，下游的坡面要設(shè)計(jì)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(yīng)力需要在原來設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上減少1/5，而且壩底的寬度還要根據(jù)后期的施工情況進(jìn)行減少，而且地質(zhì)參數(shù)的取值也要達(dá)到可研究階段的初級(jí)設(shè)計(jì)模式。

4 基礎(chǔ)處理研究

從實(shí)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(guān)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(guān)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(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行主帷幕深度和吸水量的控制，這一標(biāo)準(zhǔn)值必須要與巖體的頭水量是相符的，屬于同一個(gè)級(jí)別。在滲透的過程中，水庫中的水是先從硅質(zhì)巖進(jìn)行滲透，滲透率主要是從強(qiáng)變?nèi)酰瑥臐B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(huì)出現(xiàn)迅速的折減，也會(huì)在一定的程度上影響滲透率，減壓的效果也不會(huì)過于顯著。

5 蝕變帶的處理

在進(jìn)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(jìn)行處理的長(zhǎng)度是720m，而下游的蝕變帶寬度是0.4～6.6m，需要處理的長(zhǎng)度達(dá)到了350m，對(duì)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(dāng)提高蝕變帶的變形模量和地基的整體均勻性，設(shè)計(jì)采用對(duì)上游蝕變帶上部20m深作固結(jié)灌漿處理，并與壩基的固結(jié)灌漿連成一片。對(duì)下游蝕變帶著重處理6號(hào)～8號(hào)壩塊消力池部位一段，表部設(shè)置混凝土塞防護(hù)，底部作固結(jié)灌漿。其余各段，僅對(duì)9號(hào)～12號(hào)壩塊下游的蝕變帶作固結(jié)灌漿處理。

6 斷層處理

斷層從9號(hào)壩塊基礎(chǔ)通過，破碎帶寬6m，影響帶寬2～6m；需處理長(zhǎng)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?cái)喾矓鄬?，并在表部設(shè)置混凝土塞，塞深10m，兩側(cè)開挖坡1：0.5（以挖到好巖石為度），塞的下游末端設(shè)一排水反濾井，塞兩側(cè)及底部作固結(jié)灌漿。

結(jié)束語

主壩軸線轉(zhuǎn)折布置適應(yīng)了地質(zhì)和地形特點(diǎn)。通過水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證，主壩樞紐總體布置比較合理。但是在主壩體型優(yōu)化設(shè)計(jì)成果基礎(chǔ)上，尚應(yīng)進(jìn)行可靠度分析。

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