探析窄河谷高混凝土面板堆石壩工程設(shè)計(jì)及對(duì)策措施論文
0概述
土石壩工程是最普及、最常見(jiàn)的壩型，施工簡(jiǎn)便、就地取材、料源豐富、地質(zhì)條件要求低、造價(jià)便宜。自20世紀(jì)80年代，我國(guó)就開(kāi)始建設(shè)混凝土面板堆石壩，已取得了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。由于面板堆石壩不受當(dāng)?shù)胤罎B土料和筑壩材料限制，可利用建筑物開(kāi)挖料直接上壩碾壓，而重型碾壓施工機(jī)械成套設(shè)備的迅猛發(fā)展，使得面板堆石壩的建設(shè)幾乎不受任何條件的制約，加上施工工期的縮短，壩型比較中面板堆石壩往往比其他壩型更有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，已建面板壩高度也已經(jīng)突破200m，清江水布埡面板堆石壩最大壩高達(dá)到233m。
工程建設(shè)中，常需要在窄河谷上修建面板堆石壩，由于窄河谷對(duì)面板堆石壩會(huì)引起諸多的不利影響，需要采取恰當(dāng)措施予以解決或規(guī)避。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，壩高超過(guò)100m、長(zhǎng)高比小于3.1的窄河谷上已建面板堆石壩有28座，其中壩高最高的4座面板堆石壩分別為水布埡(壩高233m，長(zhǎng)高比2.9)、三板溪(壩高185.5m，長(zhǎng)高比2.3)、洪家渡(壩高179.5m，長(zhǎng)高比2.4)、卡基娃面板堆石壩(壩高171m，長(zhǎng)高比2.08)，而已建面板堆石壩中長(zhǎng)高比較小，壩高相對(duì)較高的是甘肅黑河龍首二級(jí)面板堆石壩(壩高146.5m，長(zhǎng)高比1.3)和甘肅洮河九甸峽面板堆石壩(壩高133m，長(zhǎng)高比1.7，覆蓋層深度56m)。龍首二級(jí)和九甸峽均位于8度地震烈度區(qū)。
上述大壩建成之后，運(yùn)行總體正常。在建窄河谷面板堆石壩壩高最高的為猴子巖水電站面板堆石壩(壩高223.5m，長(zhǎng)高比1.26，位于8度地震烈度區(qū))，其次為江坪河面板堆石壩(壩高219m，長(zhǎng)高比1.9，位于7度地震烈度區(qū))。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，擬建壩高在200m以上面板堆石壩7座，長(zhǎng)高比均在1.6～2.6之間，地震烈度多數(shù)在8度區(qū)，一座為9度地震區(qū)。因此，總結(jié)和研究窄河谷修建面板堆石壩有關(guān)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)是十分必要的。
1窄河谷判別標(biāo)準(zhǔn)
判斷河谷形狀常用兩個(gè)參數(shù)，即寬高比以及谷形系數(shù)(A/H2，其中，A為面板面積，H為壩高)。一般認(rèn)為，當(dāng)河谷寬高比小于3.1或谷形系數(shù)小于2.6的為窄河谷，需要在壩體設(shè)計(jì)和施工中專(zhuān)門(mén)研究窄河谷對(duì)面板堆石壩的不利影響。在實(shí)際工程建設(shè)中，多以大壩的長(zhǎng)高比作為是否窄河谷的判別指標(biāo)。
2窄河谷面板堆石壩的不利影響
窄河谷對(duì)面板堆石壩的不利影響主要在于窄河谷修建的壩體存在拱效應(yīng)，堆石體的應(yīng)力應(yīng)變特性、面板的變形特征與常規(guī)壩體有明顯差異。在壩體填筑初期，堆石體變形速率受到抑制，表現(xiàn)為堆石體的初始變形模量較常規(guī)大，但后期徐變較大;隨著壩體升高或蓄水后水壓力加大等因素，拱效應(yīng)會(huì)突然消失(或部分消失)，表現(xiàn)為堆石體后期或蓄水期的變形模量較常規(guī)小。窄河谷面板堆石壩三維有限元應(yīng)力、變形計(jì)算成果較二維成果明顯偏小，沉降極值位置偏高。蓄水后，窄河谷兩岸基巖還會(huì)阻止面板的移動(dòng)，對(duì)面板產(chǎn)生“拖曳”作用，面板被“卡”在河谷中間，致使靠近岸邊的面板極易產(chǎn)生順岸坡方向的裂縫。堆石體以及面板的窄河谷效應(yīng)，往往使得面板堆石壩在蓄水初期就很快發(fā)生變形破壞現(xiàn)象，因此，窄河谷上建造高面板堆石壩，需要專(zhuān)門(mén)對(duì)堆石體以及面板的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)進(jìn)行研究，采取有針對(duì)性的措施以有效減小窄河谷的不利影響。有的高面板堆石壩還存在扭曲的`沖溝、陡坎及漏斗狀河谷地形，有的建在深厚覆蓋層上，或建在強(qiáng)地震區(qū)，需要考慮的問(wèn)題就更加復(fù)雜、多樣。
3窄河谷面板堆石壩的典型工程實(shí)例
在窄河谷上修建面板堆石壩，為有效地避免可能產(chǎn)生的由于窄河谷引起的不利影響，都會(huì)不同程度地采取適合相應(yīng)的壩址條件、料場(chǎng)資源和其他工程措施等。本文收集了不同時(shí)期修建的九甸峽、洪家渡、卡基娃等3座面板堆石壩，以及在建的猴子巖面板堆石壩在應(yīng)對(duì)窄河谷所采取的的主要設(shè)計(jì)和施工措施。
3.1九甸峽面板堆石壩
九甸峽面板堆石壩是建在深厚覆蓋層上的高面板堆石壩，最大壩高133m，大壩長(zhǎng)高比1.7，屬于較為典型的窄河谷、深厚覆蓋層上修建的面板堆石壩，地震設(shè)防烈度Ⅷ度，地震設(shè)計(jì)動(dòng)峰值加速度0.283g。覆蓋層充填密實(shí)-中密實(shí)崩積或沖積物，深40～50m，最大厚度54～56m，寬30～50m。
壩體填筑料分區(qū)自上游向下游依次為:面板上游面下部土質(zhì)斜鋪蓋及其蓋重保護(hù)區(qū)、混凝土面板、墊層區(qū)、周邊縫處特殊墊層區(qū)、過(guò)渡層區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)以及下游面干砌塊石區(qū)。墊層區(qū)水平寬度3m，過(guò)渡層水平寬度5m，均為等寬布置。
一般情況下，混凝土面板的損壞及破損程度、大壩滲漏量都與壩體變形存在直接的聯(lián)系，而九甸峽面板堆石壩基礎(chǔ)為深厚覆蓋層，且建設(shè)在窄河谷上，其應(yīng)力變形呈現(xiàn)出特殊的復(fù)雜性，覆蓋層變形和河谷條件都會(huì)對(duì)大壩的應(yīng)力變形性狀產(chǎn)生顯著影響。通常認(rèn)為，一方面，窄河谷岸坡對(duì)壩體沉降變形的拱效應(yīng)可能抑制堆石體變形，減小堆石體沉降;另一方面，覆蓋層的變形可能較大，導(dǎo)致面板整體向下位移、底部趾板沉降增大和接縫異常張開(kāi)。鑒于此，九甸峽大壩在填筑前，在大壩平趾板下游約100m范圍建基面采用先振動(dòng)碾壓、后用強(qiáng)夯措施進(jìn)行了壩基處理，處理以后，建基面的整體沉降約30～40cm。
大壩筑壩材料主要為灰?guī)r，單軸抗壓強(qiáng)度為80MPa。為有效減小壩體沉降，設(shè)計(jì)墊層料孔隙率16.2%，過(guò)渡料孔隙率17.3%，主堆石料孔隙率17.3%，次堆石料孔隙率19.1%。即主堆石料的壓實(shí)度與過(guò)渡料壓實(shí)度相同。
工程施工時(shí)，混凝土面板分兩期澆筑，一期面板混凝土在堆石體填筑到相應(yīng)高程2個(gè)月后開(kāi)始澆筑，二期面板混凝土在堆石體完成填筑后即開(kāi)始澆筑。大壩填筑完成后，覆蓋層與大壩底部之間在上下游方向大致等距埋設(shè)的8支土壓力計(jì)測(cè)值表明，土壓力測(cè)值總體與其壩體高度無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系，量值小于上覆土重，最大壩高處所對(duì)應(yīng)土壓力計(jì)測(cè)值最小，較鄰近土壓力計(jì)測(cè)值小約50%。水庫(kù)蓄水后，土壓力計(jì)測(cè)值均有增加，但只有壩軸線上游側(cè)土壓力計(jì)有顯著增加，壩頂對(duì)應(yīng)的土壓力計(jì)測(cè)值仍然最小。覆蓋層沉降變形方面，蓄水前，在壩踵和壩趾附近覆蓋層沉降變形相對(duì)較大;蓄水后，在壩軸線下游，覆蓋層表面沉降變形均小于蓄水前，呈“上抬”變形趨勢(shì)。
覆蓋層最大沉降為20cm。大壩蓄水至第7年，堆石體累計(jì)沉降160cm，為最大壩高的1.2%�；炷撩姘逑聸](méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的脫空現(xiàn)象。蓄水后，實(shí)測(cè)面板最大撓度變形為14.5cm，撓度變形分布符合面板堆石壩一般規(guī)律。
周邊縫變形方面，經(jīng)蓄水一段時(shí)期后，中部及下部面板相對(duì)趾板為下沉，變形穩(wěn)定期相對(duì)較短，中上部面板以上相對(duì)趾板為上抬，變形穩(wěn)定期相對(duì)較長(zhǎng)。周邊縫最大張開(kāi)51mm，上部部分位置由張開(kāi)變?yōu)閴嚎s;最大沉降變形64mm，最大上抬55mm;周邊縫最大下錯(cuò)變形57mm，最大上錯(cuò)變形21mm。
從覆蓋層應(yīng)力及變形，以及混凝土面板變形監(jiān)測(cè)成果分析，該面板堆石壩窄河谷效應(yīng)比較明顯。通過(guò)對(duì)覆蓋層進(jìn)行處理，采用主堆石體與過(guò)渡料同樣的壓實(shí)度，同時(shí)提高次堆石體壓實(shí)度，有效限制了混凝土面板的沉降和變形，較好解決了窄河谷建造面板堆石壩的變形控制問(wèn)題。
3.2洪家渡面板堆石壩
洪家渡水電站工程于2000年開(kāi)工，2004年下閘蓄水，2005年完工，是當(dāng)時(shí)建設(shè)的200m級(jí)土石壩類(lèi)最高壩。洪家渡面板堆石壩最大壩高179.5m，大壩長(zhǎng)高比2.38，屬窄河谷面板堆石壩，地震設(shè)防烈度為Ⅶ度，由于該大壩工程河谷束窄效應(yīng)顯著、幾何不對(duì)稱(chēng)，岸高坡陡，無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，給大壩設(shè)計(jì)施工帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為配合窄河谷壩體變形控制需要，橫斷面增設(shè)排水堆石區(qū)，縱斷面增設(shè)特別碾壓區(qū)，以盡可能提高堆石填筑的密實(shí)度。大壩的基礎(chǔ)覆蓋層全部清除。大壩自上游至下游依次為防滲補(bǔ)強(qiáng)區(qū)(壓重區(qū)和粘土鋪蓋區(qū))、上游防滲區(qū)(混凝土面板)、墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、排水堆石區(qū)。其中，排水堆石區(qū)位于次堆石區(qū)下部，在周邊縫底部設(shè)有特殊墊層區(qū)，在左岸陡邊坡大部、右岸陡邊坡局部設(shè)特別碾壓區(qū)。墊層料區(qū)水平厚4m，過(guò)渡料區(qū)自上而下水平厚度由4m漸變至11m。
壩體堆石密度、堆石區(qū)材料特性、壩體填筑施工順序和面板澆筑時(shí)機(jī)等都對(duì)面板應(yīng)力變形特性有一定影響�？刂茐误w變形是避免面板結(jié)構(gòu)性裂縫多、脫空大、沿垂直縫擠壓破壞和周邊縫位移大的根本措施，而控制壩體變形必須從筑壩材料、壩體結(jié)構(gòu)及填筑施工等綜合措施入手。大壩填筑材料以灰?guī)r為主，平均飽和單軸抗壓強(qiáng)度達(dá)到80MPa以上。墊層料、過(guò)渡料、主堆石區(qū)、主堆石區(qū)特別碾壓料、次堆石區(qū)、排水堆石區(qū)設(shè)計(jì)孔隙率分別為19.14%、19.69%、20.02%、19.69%、20.02%、22.26%。
由于壩區(qū)河谷狹窄，邊坡較陡峻，為改善壩體與陡岸坡的連接，在岸坡趾板嵌深確定后，向下游開(kāi)挖20～30m，平順開(kāi)挖邊坡與堆石體基礎(chǔ)連接，墊層料在兩岸和河床向下游延伸20～30m，過(guò)渡料也相應(yīng)下延。左岸陡坡及右岸小陡壁處設(shè)置特別碾壓區(qū)，以提高接觸帶的壓實(shí)密度和變形模量，減少堆石滑移，即使壩料沿岸坡滑移后也不易出現(xiàn)空隙，以此減小左、右岸不均勻變形量。
壩體填筑施工基本均勻上升，且在三期面板施工之前面板下部壩體都留出預(yù)沉降時(shí)間，預(yù)沉降時(shí)間采用“雙控”，即至少預(yù)沉降3～7個(gè)月，且預(yù)沉降變形量不小于2～5mm，由此確定三期面板施工前的預(yù)沉降時(shí)間分別為7～8、3.7、3.7個(gè)月。
大壩建設(shè)完工時(shí)壩體最大沉降量約為132.1cm，為大壩總高度的0.74%。壩軸線處各高程壓縮模量在124.7～172.4MPa之間。水庫(kù)初期達(dá)到正常蓄水位附近，總滲水量約135L/s。洪家渡面板堆石壩從筑壩材料、壩體結(jié)構(gòu)及填筑施工等綜合措施入手，即采用中等以上硬度巖石;采用較高堆石壓實(shí)度，孔隙率控制在20%以下;提高次堆石區(qū)壓實(shí)度;陡邊坡用混凝土整形并增設(shè)增模碾壓帶;面板澆筑時(shí)機(jī)合理采用預(yù)沉降技術(shù);壩體填筑總體平衡上升等壩體變形控制措施，輔以控制壩體變形等綜合措施應(yīng)對(duì)窄河谷問(wèn)題，其效果是明顯的。
3.3卡基娃面板堆石壩
卡基娃面板堆石壩最大壩高171m，大壩長(zhǎng)高比2.08，屬于窄河谷面板堆石壩，地震設(shè)防烈度Ⅶ度，地震水平動(dòng)峰值加速度0.15g。大壩壩基為漂卵礫石層松散結(jié)構(gòu)，厚度一般在4.7～22.3m，為減小沉降變形影響，將主堆石區(qū)范圍內(nèi)的河床覆蓋層(約占2/3壩基寬度)全部清除，剩余河床覆蓋層表面約1～2m的松散層清除后，采用振動(dòng)碾碾壓處理。大壩自上游至下游依次為棄渣壓重區(qū)、粘土鋪蓋區(qū)、混凝土面板、墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)、排水堆石區(qū)、大塊石護(hù)坡、下游壓重區(qū)。墊層料區(qū)水平厚度4m，過(guò)渡料區(qū)自上而下水平厚度由6m漸變至10m。
大壩填筑材料以砂巖為主。為滿(mǎn)足壩體變形協(xié)調(diào)，使壩體在水荷載作用下變形最小，在設(shè)計(jì)中擴(kuò)大主堆石區(qū)范圍，提高次堆石區(qū)壓實(shí)度，使壩體上下游堆石體成為均一密實(shí)體，確保壩體上下游均勻變形，壩體下部設(shè)置特別碾壓區(qū)，以盡量減少壩體的拱效應(yīng)。特殊墊層料設(shè)計(jì)孔隙率不大于15%，墊層料設(shè)計(jì)孔隙率不大于18%;過(guò)渡料設(shè)計(jì)孔隙率小于19%;主堆石區(qū)在下部約1/3高度范圍內(nèi)設(shè)計(jì)孔隙率小于19%，其他范圍設(shè)計(jì)孔隙率小于20%;下游堆石區(qū)下部約1/2高度范圍內(nèi)設(shè)計(jì)孔隙率小于20%，上部下游堆石區(qū)采用板巖與砂巖混合料填筑，其中板巖比例不大于30%，設(shè)計(jì)孔隙率小于19%。
混凝土面板分三期實(shí)施，不設(shè)水平縫，只設(shè)垂直縫，根據(jù)三維應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算成果和參考已建工程經(jīng)驗(yàn)，左、右岸面板垂直縫間距取8m，河床段面板垂直縫間距取16m�；炷撩姘逯苓吙p沉降、張開(kāi)、剪切方向的位移設(shè)計(jì)值分別為50、70、50mm;垂直縫沉降、張開(kāi)、剪切方向的位移設(shè)計(jì)值均為45mm。
卡基娃水電站工程于2007年5月30日動(dòng)工籌建，2011年8月18日正式開(kāi)始大壩填筑，2014年12月大壩填筑至2852m高程，最后一塊混凝土面板于2015年5月14日全部澆筑完成。大壩壩頂高程2856m，河床段趾板建基面高程2692.00m。正常蓄水位2850m，死水位2800m。施工結(jié)束時(shí)，觀測(cè)到的大壩最大沉降值為1.13m，在設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)范圍內(nèi)。
卡基娃水電站窄河谷面板堆石壩設(shè)計(jì)采取了逐步縮小下游堆石區(qū)與主堆石區(qū)的孔隙率差距或采取基本一致的孔隙率，并且縮小兩岸附近面板垂直縫間距，以適應(yīng)堆石體的變形。
工程2015年1月8日導(dǎo)流洞下閘蓄水，2015年2月18日水庫(kù)水位達(dá)到2805m;2015年6月22日開(kāi)始第二期蓄水，2015年12月5日庫(kù)水位抬升至正常蓄水位2850m。庫(kù)水位抬升過(guò)程中，在庫(kù)水位升至2779m時(shí)，壩后量水堰開(kāi)始出現(xiàn)小量滲水，后隨著水位抬高滲水量迅速增加，且滲漏量與庫(kù)水位密切相關(guān)。經(jīng)降低水位檢查，發(fā)現(xiàn)面板、趾板發(fā)生擠壓破壞、面板出現(xiàn)脫空等，目前已指定處理方案，原因尚需進(jìn)一步查明。
3.4猴子巖面板堆石壩
猴子巖水電站工程于2011年開(kāi)工建設(shè)，大壩位于十分典型的窄河谷上。猴子巖面板堆石壩最大壩高223.5m，壩頂總長(zhǎng)281.50m，大壩長(zhǎng)高比1.26，屬特別狹窄河谷面板堆石壩，抗震設(shè)計(jì)采用基巖地震水平峰值加速度為0.297g。由于該大壩工程河谷束窄效應(yīng)特別顯著，岸高坡陡，給大壩設(shè)計(jì)施工帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。大壩壩頂高程1848.5m，上游壩坡1∶1.4，下游壩頂附近55m高度壩坡為1∶1.6，其他為1∶1.5;大壩上游壩坡在1765.00m高程以下設(shè)上游壓重，1763.00m高程以下設(shè)一定厚度的礫石土鋪蓋和粉煤灰鋪蓋。
猴子巖面板堆石壩壩址為深厚河床覆蓋層基礎(chǔ)，最大厚度75m，自上而下分為4層，其中第3層為粘質(zhì)粉土，力學(xué)指標(biāo)較低，且含有可能液化土層，不能用作面板堆石壩的基礎(chǔ)。將趾板以下90m范圍內(nèi)壩基覆蓋層全部挖除，大壩基礎(chǔ)其余部位僅保留第4層含漂(塊)卵(碎)砂礫石(fglQ23)作為壩基。為減小覆蓋層的變形，對(duì)保留的河床砂卵石覆蓋層采用振動(dòng)碾碾壓處理。
為控制壩體變形，根據(jù)料源和實(shí)際來(lái)料條件、施工條件，在實(shí)施階段調(diào)整和優(yōu)化了壩體材料分區(qū)，根據(jù)仿真分析計(jì)算，大壩在1690m高程以下有較明顯的拱效應(yīng)，因此，在河床開(kāi)挖深基坑下部增設(shè)了覆蓋層開(kāi)挖砂礫石利用料填筑區(qū)，充分利用其所具有的低壓縮性、高壓縮模量的特性，該區(qū)頂部高程為1690m。壩體從上游至下游依次為上游壓重區(qū)、礫石土鋪蓋區(qū)、粉煤灰鋪蓋區(qū)、混凝土防滲面板、墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、堆石區(qū)(包括河床覆蓋層開(kāi)挖利用料填筑區(qū))、下游護(hù)坡及壩腳壓重區(qū)。墊層料區(qū)水平厚度采用4m等寬布置;過(guò)渡區(qū)上部水平厚度為4m，底面坡度為1∶1.36。
為減小壩體順壩軸向的變形梯度，在主堆石區(qū)兩岸設(shè)置了特別碾壓區(qū)作為岸坡與堆石體的變形過(guò)渡。在壩頂部1/4壩高設(shè)置了主堆石特別碾壓區(qū)，除了提高該部位抗震能力外，也使得堆石體與面板在壩軸線方向變形協(xié)調(diào)，避免面板產(chǎn)生拉裂縫和發(fā)生擠壓破壞。
墊層料采用灰?guī)r，孔隙率按17%控制，特殊墊層料孔隙率不大于16.5%。過(guò)渡料采用與墊層料相同的巖石和孔隙率控制。主堆石體下部1690m高程以下的覆蓋層開(kāi)挖砂礫石料填筑區(qū)，按照相對(duì)密度不小于0.9控制;其他上游主堆石體采用灰?guī)r，設(shè)計(jì)孔隙率不大于19%。下游堆石體及壩體上部采用流紋巖，設(shè)計(jì)孔隙率與上游灰?guī)r堆石區(qū)一致。
混凝土面板擬分3期施工。面板澆筑前需要滿(mǎn)足預(yù)沉降控制參數(shù):預(yù)沉降時(shí)間為3～7個(gè)月，月沉降變形值不大于2～5mm，要求壩體填筑總體平衡上升，適當(dāng)提高分期面板頂部堆石填筑超高。
對(duì)于建在狹窄河谷的猴子巖面板堆石壩，主要采取了較為嚴(yán)格的變形控制措施，提高堆石體壓縮模量，以減小面板的變形和接縫位移，設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)周邊縫的張拉位移極值約30mm。
4窄河谷面板堆石壩主要工程措施建議
窄河谷對(duì)建造面板堆石壩的影響程度與工程的實(shí)際地形地質(zhì)條件關(guān)系密切，有的高壩，雖然高寬比不小，但下部較大范圍河谷十分狹窄，或大壩兩岸一側(cè)岸坡很陡、嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)等，都會(huì)產(chǎn)生較為明顯的窄河谷問(wèn)題，需要采取合理的工程措施。從設(shè)計(jì)、施工等方面對(duì)近年來(lái)已建和在建窄河谷修建面板堆石壩的有關(guān)工程措施進(jìn)行了概括。
4.1設(shè)計(jì)措施
(1)提高堆石體(包括次堆石區(qū))壓實(shí)度，特別是提高大壩下部的壓實(shí)度，減小或取消次堆石區(qū)范圍。有的采用V字形增模區(qū)，即在沖溝及兩岸接坡部位采用過(guò)渡料或墊層料填筑，且越接近壩體底部增模區(qū)范圍越大、填筑要求越高。堆石體分區(qū)之間的壓實(shí)度需要滿(mǎn)足變形協(xié)調(diào)，這是減小窄河谷面板堆石壩后期沉降、變形，使壩體變形均一的最基本的方法，一般情況下要求主堆石體的設(shè)計(jì)孔隙率達(dá)到或小于20%。水布埡在1/3水頭范圍與基巖接觸部位鋪設(shè)2m厚的墊層料，主堆石區(qū)與基礎(chǔ)、岸坡接觸部位全部鋪設(shè)2m厚過(guò)渡料;洪家渡在左岸陡坡及右岸小陡壁處設(shè)置寬度50～40m的特別碾壓區(qū)，增加碾壓遍數(shù);三板溪主、次堆石區(qū)與岸坡全部采用2m寬的過(guò)渡料為接坡料，主堆石區(qū)與高趾墻間設(shè)置碾壓層厚40cm過(guò)渡料的低壓縮區(qū);猴子巖主、次堆石區(qū)采用同一壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn);江坪河采取綜合措施，取消次堆石區(qū)，并將堆石體壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)較規(guī)范要求提高8%，在沖溝及兩岸接坡部位設(shè)置低壓縮區(qū)，采用過(guò)渡料填筑，主堆石區(qū)設(shè)計(jì)孔隙率采用18.8%;卡基娃縮小了次堆石區(qū)范圍，采用與主堆石區(qū)同樣的壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn)，壩體下部設(shè)置特別碾壓區(qū);龍首二級(jí)主堆石區(qū)設(shè)計(jì)孔隙率19.7%;九甸峽主堆石區(qū)設(shè)計(jì)孔隙率同過(guò)渡料，達(dá)到17.3%。另外，在高地震烈度區(qū)，修建高面板堆石壩，還需在壩頂附近設(shè)置增模碾壓區(qū)，以減小壩體變形，同時(shí)可以增強(qiáng)壩頂附近抗震能力。
(2)修整兩岸陡坎，使趾板下游邊坡形成較為平順的連續(xù)面，盡量避免出現(xiàn)較大的陡坡突變。一般采用混凝土或堆石混凝土整形。
(3)減小兩岸岸坡附近面板分縫間距，以有效吸收面板可能出現(xiàn)的較大的拉伸變位。一般在受拉區(qū)將面板垂直分縫取為常規(guī)分縫間距的1/2。如水布埡、卡基娃、猴子巖在岸坡附近面板采用較小的分縫間距。
(4)設(shè)置高趾墻，解決河槽部位的趾板平順受力問(wèn)題，使壩體應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律合理。三板溪采用高趾墻;龍首二級(jí)采用39.8m高趾墻。
(5)周邊縫采用止水與自愈相結(jié)合的止水結(jié)構(gòu)型式。選擇耐水性能好的止水材料，墊層料內(nèi)設(shè)特別級(jí)配區(qū)，以滿(mǎn)足防滲自愈的功能。
(6)面板間設(shè)置擠壓緩沖縫，以防地震引起面板擠壓破壞。如龍首二級(jí)面板間隔設(shè)置擠壓緩沖縫，縫寬1cm。
(7)覆蓋層保留區(qū)采用強(qiáng)夯處理。九甸峽面板堆石壩建在深覆蓋層上，為有效降低覆蓋層變形對(duì)大壩以及面板產(chǎn)生的不利影響，大壩填筑前，對(duì)覆蓋層采用振動(dòng)碾壓和強(qiáng)夯措施進(jìn)行了壩基處理。
4.2施工措施
(1)選擇合適的碾壓機(jī)具及碾壓工藝。減小碾壓層厚度，并灑水，采用大噸位振動(dòng)碾及沖碾壓實(shí)技術(shù)。洪家渡采用沖碾壓實(shí)技術(shù)，有效提高了主、次堆石區(qū)的壓實(shí)密度，使次堆石區(qū)干密度從2.12g/cm3提高到與主堆石區(qū)相同的2.181g/cm3，加快了施工進(jìn)度，減小了壓實(shí)施工費(fèi)用;江坪河面板堆石壩選用32t振動(dòng)碾，碾壓層厚減至60cm，灑水率15%。
(2)大壩填筑上、下游均衡上升。保證壩體均衡沉降，減小壩體不均勻沉降對(duì)周邊縫和面板應(yīng)力、變形等不利影響。
(3)適當(dāng)延長(zhǎng)堆石體預(yù)沉降期。專(zhuān)門(mén)安排或利用嚴(yán)寒地區(qū)施工間歇來(lái)延長(zhǎng)堆石體的預(yù)沉降期。一般情況下，壩體預(yù)沉降時(shí)間不應(yīng)少于3個(gè)月，以6～8個(gè)月為宜。洪家渡面板堆石壩最大壩高179.5m，壩體長(zhǎng)高比為2.49，施工中采用預(yù)沉降時(shí)間和預(yù)沉降收斂?jī)身?xiàng)量化指標(biāo)控制，其中預(yù)沉降收斂指標(biāo)為，每期面板澆筑前，面板下堆石體的沉降變形率已趨于收斂，而且月沉降變形值不大于2～5mm。根據(jù)施工統(tǒng)計(jì)，其面板澆筑分為三期，一期壩體預(yù)沉降時(shí)間7個(gè)月，二期和三期壩體預(yù)沉降時(shí)間均為3個(gè)月。
4.3其他措施
除設(shè)計(jì)和施工所需要采取的措施外，必要的放空及檢修功能設(shè)置可以解決緊急情況時(shí)對(duì)災(zāi)損進(jìn)行修復(fù)。如紫坪鋪面板堆石壩放空設(shè)施底坎低于輔助防滲體10m，底坎至趾板40m;九甸峽面板堆石壩放空設(shè)施底坎低于輔助防滲體5m，底坎距趾板50m;黔中平寨面板堆石壩，壩高157.5m，長(zhǎng)寬比2.2，放空洞底坎距趾板30m;洪家渡面板堆石壩由于地質(zhì)條件限制，其放空設(shè)施底坎高程無(wú)法降低，將混凝土面板上游輔助防滲體高程抬高23m，使之與放空設(shè)施底坎高程平齊;卡基娃面板堆石壩放空設(shè)施底板高程較輔助防滲體頂高程低8m。
由于水利水電工程的地形地質(zhì)和環(huán)境條件復(fù)雜，為有效避免窄河谷效應(yīng)，都應(yīng)結(jié)合本工程實(shí)際，在認(rèn)真開(kāi)展有關(guān)試驗(yàn)研究工作的基礎(chǔ)上，充分論證各項(xiàng)工程措施的有效性，合理選擇工程措施，使工程能適應(yīng)窄河谷帶來(lái)的影響。
【探析窄河谷高混凝土面板堆石壩工程設(shè)計(jì)及對(duì)策措施論文】相關(guān)文章：
大學(xué)生綜合測(cè)評(píng)存在的問(wèn)題及對(duì)策探析03-02
生育保險(xiǎn)及醫(yī)療保險(xiǎn)整合思考探析論文08-08
小學(xué)語(yǔ)文寫(xiě)作教學(xué)問(wèn)題及對(duì)策論文09-14
城鎮(zhèn)醫(yī)療保險(xiǎn)審計(jì)問(wèn)題及對(duì)策論文08-11
議論文寫(xiě)作常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略10-11
高校學(xué)生應(yīng)用寫(xiě)作能力缺失及對(duì)策論文07-27
議論文寫(xiě)作常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策教育研究指導(dǎo)10-24
最新住房公積金貸款的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)分析論文及應(yīng)對(duì)措施07-05