第六

  • 超高堆石坝工程的施工量大,施工难度系数高,需要全面考虑工程自身特点,完善安全监测项目,使用先进的观测仪器,来检测工程的质量。设计初期,在坝体底部埋设水平垂直位移计,测量堆石体的内部位移;在后期,为了观测超高堆石坝工程特有的应以应变与变形,在设计中增加面板脱空观测技术和垫层料坡面裂缝观测技术,选用适宜的观察仪器并进行合理布置;在面板混凝土中埋设钢筋应力计,观测面板的弯矩,对于面板受力机理研究有着重要意义。

    【摘 要】超高堆石坝经常出现面板受挤压破损、弯曲裂缝以及拉伸裂缝等严重结构性损坏,为改进这种状况,必须做好工程设计和技术创新工作。文章针对天生桥石坝工程进行研究,探究了工程设计的特点与技术。

    (二)坝体分期填筑,分期蓄水

    本文以天生桥一级面板堆石坝为研究对象。坝高178米,坝顶长为1104米,面板面积是17.27万平方米,石坝填筑量为1800万立方米,水库的总容量是102.6亿立方米。右岸的放空隧道与溢洪道构成泄水建筑,泄流量最大分别可达到每秒1766立方米与每秒21750立方米。泄水建筑采用挑流消能加护方式提高稳定性。坝高、面板面积以及坝体体积处于世界前列,给工程设计和施工技术带来巨大挑战。

    在建设超高堆石坝工程时,合理运用当地软岩料以及建筑物开挖料,分区设计坝体,实现挖与填的平衡,对于节省工程投资具有重要意义。在进行大坝渗流控制设计时,科学制定垫层料的级配,使用坝基面设置0.3h条带技术提高渗流控制性能。此外,在大坝建设中应用到的分期填筑和分期蓄水手段,既可以实现工程的度汛需求,又能够促进企业经济效益快速提高。

    我国自20世纪中叶起,从建成82.5米到310米高的石坝,证明了我国石坝工程建设的巨大进步。但是,超高堆石坝工程的建设仍存有很多问题。超高面板坝经常受外力挤压和拉伸,造成结构变形。超高堆石坝的设计,必须在原有设计原则的基础上,充分考虑它的特殊性,建立专属的设计原则,解决挤压破坏问题。改进设计方案和设计技术,需要进行大量的系统研究。

    【关键词】超高堆石坝;工程设计;技术创新

    发布时间:2016-08-08 09:30:36

    三、技术创新

    第三,堆石压缩模量比。控制次主堆石的压缩模量比,可以避免垫层料部位因拉伸产生裂缝。天生桥一级坝的次主堆石区的压缩量分别是22兆帕和45兆帕,模量比是0.49,主次堆石区分界线位于坝轴线上,垫层料出现了拉伸裂缝;而分析辛戈坝可知,它的次主堆石区的压缩量分别为20兆帕和32兆帕,模量比是0.63,垫料层没有出现拉伸裂缝。因此,在设计模量比时,应确定模量比不小于0.65。

    第四,蓄水计划。水位升到垫层料裂缝出钱,垫层料停止拉伸,就会避免面板与垫层之间产生摩擦力,从而降低面的出现裂缝的可能。因此,制定科学的蓄水计划,是降低超高堆石坝出现风险的重要手段。

    二、超高堆石坝工程设计

    (四)在坝基面延伸垫层料与过渡料长度

    在超高堆石坝工程建设完成之前进行分期蓄水,可以对坝体施加预压,有效控制坝体的变形。

    第六,渗流控制。要严格控制下游堆石的细料以及细料含量,保障堆石不变形。垫层料粒中要有35%到50%的颗粒粒径小于5毫米,有5%到8%的颗粒粒径小于0.75毫米。为减少细料流失,过渡料和下游堆石中粒径小于5毫米的颗粒含量小于20%;粒径小于0.075毫米的颗粒含量小于5%。

    (三)创新监测技术

    第一,主堆石压缩模量值。控制面板挠度,并减少面板挤压。压应变和坝高的平方呈正相关,和堆石压缩模量呈负相关。当面板的压应变超过混凝土石坝可承受的最大压应变,面板就会出现破损。所以,超高堆石坝面板受挤压变形的可能是存在的。测试天生桥一级坝面板的压应变可知,面板临界压应变为90010-6,但是垂直缝处应力集中,实际压应变值较高。垂直缝对面板结构的连续性也有一定破坏,使得应力集中现象加剧。在设计时,要充分考虑垂直缝对面板结构的影响。面板的挠度和坝高的平方呈正相关,和堆石坝压缩模量呈负相关。控制面板的稳定挠度不超过临界挠度,就能有效控制面板压应变值。

    四、结语

    一、超高堆石坝工程概况

    对接缝防渗进行科学研究,分析各种止水材料的性能,全面分析接缝位置的受力情况,通过使用底部铜片、橡胶止水带以及无粘性填料,增强止水系统的自愈功能。铜止水片能承受较大的切向位移,并且在1.3兆帕水压下不发生绕渗。无粘性填料在水流的带动下可以充实周边缝,具有较好的止水功能,并且无粘性填料老化慢,使用周期长。接缝设计需要遵循三项原则:第一,混凝土与止水片的粘结力要超过库水压力;第二,止水片尺寸与接缝位移相匹配;第三,高坝需配备自愈系统。

    第五,制定科学的堆石预沉降时间。分析实测资料可知,拔钉的徐变沉降量和坝高呈正相关,超高堆石坝的面板在水平方向易出现弯曲裂缝。并且裂缝的产生使其为初期,所以在慢板浇筑之前设定科学的堆石预沉降时间,可以避免面板破损。目前,我国设定的预沉降时间是3到6个月,平均每月沉降5毫米。

    参照反滤保护的设计原理,将垫层料与过渡料的长度向下游延展0.3h,形成0.3h的坝基面条带,增强地基的抗渗透能力。

    第二,主堆石区的宽度。为施工方便,一般在坝顶只设主堆石区,在距离坝顶30米以外,设置主次堆石区。因水压力产生的面板挠度,受主堆石区的宽度以及次主堆石的压缩模量比影响。若模量比是0.5,则分界线应设置在坝轴线上,增加主堆石的压缩模量,保障面板挠度不变。当分界线位于坝轴线时,坝体受自身重力影响,主次堆石发生差异沉降,差值与坝高呈正相关。受超高石坝高度影响,堆石顶部的上游面极易受力拉伸产生变形,面板顶部甚至会出现裂缝。例如,在178米高的天生桥一级坝的垫层料部位,就产生了水平方位的拉伸裂缝。它的分界线顶部位于坝轴线上,模量比是0.5。而分界线倾下游1:0.5,模量比是0.2的萨尔瓦欣钠坝却没有出现问题。所以,可以将主堆石区的宽度进行加宽,减轻面板承受的拉伸力。同时,超高堆石坝主次堆石分界线可以采用倾下游的1:0.5。

    (一)增强周边缝止水系统的自愈功能