環(huán)境友好型碾壓混凝高薄拱壩設(shè)計(jì)與筑壩關(guān)鍵技術(shù)

◎ -策劃編輯- 唐湘茜 熊 堃 胡清義 黃 元

成 果 概 況

“環(huán)境友好型碾壓混凝土高薄拱壩設(shè)計(jì)與筑壩關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目由長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司、武漢大學(xué)、中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司共同完成。項(xiàng)目主要完成人為王小毛、孔凡輝、龔道勇等。

項(xiàng)目依托湖北十堰房縣三里坪水利水電樞紐工程和恩施云龍河三級(jí)水電站中壩高分別為141m和129m的兩座碾壓混凝土拱壩，圍繞工程技術(shù)難題，將環(huán)境友好、綠色發(fā)展的理念融入大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建設(shè)之中，開展10余年的技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了碾壓混凝土高薄拱壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和方法的突破。

該成果獲長(zhǎng)江委科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)和2019年湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。依托項(xiàng)目研究, 該成果獲專利授權(quán)6項(xiàng)，其中發(fā)明專利4項(xiàng)；出版專著1部，獲軟件著作權(quán)1項(xiàng)，發(fā)表論文80篇，其中SCI論文7篇；成果納入4部行業(yè)規(guī)范。

技 術(shù) 創(chuàng) 新

1 建立了碾壓混凝土高薄拱壩“強(qiáng)拱弱梁”設(shè)計(jì)理論、體形設(shè)計(jì)方法和控制標(biāo)準(zhǔn)，攻克了含大量水平薄弱層面的大壩整體安全控制的技術(shù)難題。

2 提出了“下誘上橫”碾壓混凝土拱壩組合式分縫新技術(shù)及分界高程確定方法，解決了壩體早期擋水度汛、溫控防裂與快速施工協(xié)調(diào)困難的技術(shù)難題。

3 研發(fā)了“設(shè)置橫向排水引滲、加大豎向排水間距”的壩體立體網(wǎng)格排水系統(tǒng)，提出了橫向排水間距確定方法，保證了大壩壩體整體防滲排水性能，破解了壩體排水管埋設(shè)與快速碾壓澆筑施工相互干擾的難題。

4 研制了碾壓混凝土緩降輸送拌合裝置及成套技術(shù)，解決了狹窄河谷運(yùn)輸?shù)缆凡贾秒y、大落差碾壓混凝土入倉(cāng)骨料易分離的技術(shù)難題。

推 廣 應(yīng) 用

研究成果已成功應(yīng)用于工程建設(shè)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

1 湖北房縣三里坪水利水電樞紐工程

三里坪水利水電樞紐工程位于湖北省房縣境內(nèi)，地處漢江中游右岸一級(jí)支流南河的中游。工程以防洪與發(fā)電為主，水庫(kù)正常蓄水位416.00 m，總庫(kù)容4.99億m3，電站總裝機(jī)容量70MW，多年平均發(fā)電量1.834億kW·h。工程于2006年7月正式開工，2008年6月大壩碾壓混凝土開始施工，2011年3月完成水庫(kù)下閘蓄水驗(yàn)收。1號(hào)、2號(hào)機(jī)組相繼于2011年9月和2012年1月投產(chǎn)發(fā)電。

三里坪碾壓混凝土雙曲拱壩壩頂高程420m，建基面高程279 m，最大壩高141 m。大壩采用對(duì)數(shù)螺旋線體形，壩軸線長(zhǎng)284.61 m，壩頂寬5.5 m，拱冠梁底厚22.7 m，厚高比0.17。壩身設(shè)3個(gè)寬12 m高8 m的泄洪表孔和2個(gè)寬5m高7m的泄洪中孔。三里坪碾壓混凝土雙曲拱壩壩高位列國(guó)內(nèi)目前已建百米級(jí)碾壓混凝土雙曲拱壩前二，為壩身表中孔聯(lián)合泄洪的最薄百米級(jí)碾壓混凝土雙曲拱壩。

2 湖北恩施云龍河三級(jí)水電站

云龍河三級(jí)水電站壩址位于湖北省恩施市沐撫村，主要任務(wù)為發(fā)電。水庫(kù)正常蓄水位970.00 m，總庫(kù)容為4 382萬m3，電站裝機(jī)容量40 MW，多年平均年發(fā)電量為1.30億kW·h。工程于2005年10月正式開工，2007年4月大壩開始澆筑混凝土，2009年4月下閘蓄水，1號(hào)、2號(hào)機(jī)組相繼于2009年6月、7月投產(chǎn)發(fā)電。

云龍河碾壓混凝土雙曲拱壩壩頂高程974.00 m，河床壩底高程845.00 m，最大壩高129 m。大壩采用三心圓體形，壩軸線長(zhǎng)130.45 m，拱冠梁頂厚5.50m，底厚18.10 m，最大拱端厚度21.93 m，厚高比0.14，是目前已建成最薄的百米級(jí)碾壓混凝土雙曲拱壩。

外 部 評(píng) 價(jià)

2019年4月13日，湖北省技術(shù)交易所組織由張勇傳院士、鄭守仁院士等9位專家組成的專家委員會(huì)共同對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了科技成果評(píng)價(jià)，認(rèn)為相關(guān)技術(shù)“整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在碾壓混凝土高薄拱壩設(shè)計(jì)理論與分縫技術(shù)方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。