［西班牙］M.阿蘭德等

正在建設(shè)的恩西索(Enciso)水利樞紐，是治理錫達(dá)科斯(Cidacos)河的關(guān)鍵工程，壩址距西班牙拉里奧哈省恩西索鎮(zhèn)上游700 m。該壩為碾壓混凝土直線重力壩，為西班牙農(nóng)業(yè)、食品與環(huán)境部所有。

大壩建成后，將產(chǎn)生一個(gè)庫容為4 650萬m3的水庫，受淹沒影響的區(qū)域涉及恩西索、亞瓜斯、卡斯蒂利亞和萊昂等城鎮(zhèn)。壩址處年徑流量為5 800萬m3，該壩可調(diào)節(jié)的徑流量約為4 600萬m3。該工程的主要功能可以概括為:調(diào)蓄洪水;灌溉(有效灌溉面積為5.4萬m2);給流域內(nèi)的城鎮(zhèn)供水;為將來可能安裝水電機(jī)組發(fā)電做好準(zhǔn)備，維持生態(tài)流量。

目前，該壩正處于施工中，已完成的工作包括圍堰、主壩的所有開挖、部分地基處理以及河道洪水通過一個(gè)壩塊的重新演算。

1 工程概述

恩西索大壩為直線型的重力壩，不論是陡槽溢流道還是非溢流壩段，其上游面均為陡斜面，下游面為階梯狀(理論坡比為0.8H∶1V)，階梯高1.2 m，寬0.96 m。最 大 壩 高 103.12 m，壩 底 最 寬 處 為81.2 m，壩頂長(zhǎng)375.6 m，高程878.5 m，壩頂寬為 8 m(圖1)。

壩體主體部分為碾壓混凝土，但上下游壩面及與地基接觸部分為常規(guī)混凝土，且大壩頂部斷面的上部(高程878.5 ～878.1 m)及溢流壩堰頂上部(873 ～867.3 m)，分別采用了 HM －17.5常規(guī)混凝土和HA－25的常規(guī)混凝土建造。

圖1 恩西索大壩斷面

大壩工程總方量為717 593 m3，其中的614 356 m3為碾壓混凝土，另外76 237 m3為傳統(tǒng)的振搗混凝土。

大壩設(shè)置了橫跨縫(crossover joints)，一種是切割而成的(10條)，另一種是由模板形成的(6條)。大壩被6條模板分為7個(gè)主要壩塊，切割縫之間還有10個(gè)子壩塊。除了B－16和B－17子塊長(zhǎng)度分別為17.93 m和7.86 m外，其余子塊長(zhǎng)度均為20 m，3個(gè)這樣的子塊構(gòu)成一個(gè)長(zhǎng)60 m的壩段(零號(hào)壩段長(zhǎng)度僅為50 m)。對(duì)于每條縫，在相鄰的混凝塊土中鋪設(shè)500 mm寬的跨縫PVC止水帶。

考慮到工程人員下到底孔和進(jìn)水閥門室監(jiān)測(cè)和收集滲流水，以及安放監(jiān)測(cè)儀器和讀取終端的需要，設(shè)計(jì)者在大壩不同高程處設(shè)計(jì)了工作廊道。除此之外，還設(shè)置了一條位于壩體內(nèi)的周邊廊道、2條高程不同的水平廊道、1條可到達(dá)底孔和進(jìn)水口的交通廊道，以及幾條位于壩肩內(nèi)的平洞(長(zhǎng)25 m，開挖于巖體中，位于壩體中水平廊道的兩側(cè))。

在壩體內(nèi)部設(shè)置了排水溝，來自1號(hào)廊道與2號(hào)廊道的滲漏水被排至排水溝，來自周邊廊道的滲透水也被收集并排出壩外。

根據(jù)水庫內(nèi)水位變化情況，在不同高程處(高程801 m，843.29 m)分別設(shè)置兩個(gè)進(jìn)水口，其位置均在右岸離溢洪道軸線35 m處。進(jìn)水口直徑為1 000 mm，其出口位于壩體外部一個(gè)箱體中，出口管端設(shè)有封板。這些進(jìn)水口在將來可用來為水電廠服務(wù)，因?yàn)檫M(jìn)水口有各自的出口，它們可以充分利用錫達(dá)科斯河的流量和恩西索壩形成的水頭引水發(fā)電。根據(jù)針對(duì)該工程的經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果得出，該種處理辦法將增加工程的年純收入，基于對(duì)償還期限和利率的假設(shè)，最優(yōu)的裝機(jī)方案為總裝機(jī)2 601 kW，平均發(fā)電量為7.54 GW·h/a。

為了對(duì)泄流底孔和溢洪道的運(yùn)行性能進(jìn)行優(yōu)化，改善底孔泄洪對(duì)消力池的影響，在工程施工期間進(jìn)行了水力學(xué)模型試驗(yàn)。

2 縮尺模型試驗(yàn)

試驗(yàn)在FLUMEN研究所(加泰羅尼亞綜合大學(xué)的國(guó)際工程數(shù)值計(jì)算中心)進(jìn)行，模型比尺為1∶35，模型試驗(yàn)主要為了解決3個(gè)問題，下文對(duì)此進(jìn)行了介紹。

2.1 溢洪道檻與階梯的水力銜接

壩體內(nèi)的溢洪道有一個(gè)固定進(jìn)口前緣，進(jìn)口底檻高程為873 m，1 000 a一遇洪水底檻上的水位超高為3.6 m，由此水位超高值確定最大水位為876.6 m，在這種重現(xiàn)期的洪水條件下，溢洪道的最大泄量為589.54 m3/s。溢洪道的最大泄流能力已經(jīng)過10 000 a一遇洪水(可能最大洪水)檢驗(yàn)，可保證大壩不會(huì)漫頂。

進(jìn)口前緣的外形為階梯形，整個(gè)溢洪道長(zhǎng)43 m，溢洪道有3個(gè)孔口(每孔寬13.3 m)，兩個(gè)閘墩(每個(gè)閘墩寬1.5 m)。在溢洪道頂部為棧橋，棧橋由15根 PL－55型預(yù)制梁組成(邊孔處棧橋?qū)?4.33 m，中間孔處橋?qū)?4.83 m，另有寬0.55 m的邊緣)。在設(shè)計(jì)溢洪道邊墻時(shí)，將墻高設(shè)為4.15 m，經(jīng)模型試驗(yàn)檢驗(yàn)，可將墻高降低1 m。

盡管溢洪道底檻和階梯段起始位置布置的原始設(shè)計(jì)方案也有優(yōu)異的水力學(xué)特性，但最終采用的漸變方案需要符合CEDEX水文過程線測(cè)量推薦的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 溢洪道緩沖消力池長(zhǎng)度

原設(shè)計(jì)中消力池與溢洪道同寬(43 m)，長(zhǎng)度為40 m，護(hù)坦高程為779 m。在消力池的末端，設(shè)計(jì)了一排消力墩和一個(gè)反坡(1V/2H)，通過該設(shè)計(jì)使水流在護(hù)坦與下游河床(高程784 m)之間實(shí)現(xiàn)平順過渡。

為了優(yōu)化消力池設(shè)計(jì)，考慮了縮短池長(zhǎng)并減小其深度(提高護(hù)坦高程)的可能性。前期試驗(yàn)表明，通過將護(hù)坦提高3 m(至高程782 m)并將消力池長(zhǎng)度縮短10 m，修改后的消力池能令人滿意地應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)洪水和極端洪水。在極端洪水情況下，若下泄流量有稍許增加，則會(huì)產(chǎn)生非淹沒的水躍起點(diǎn)，使它從水躍處遠(yuǎn)驅(qū)到下游。當(dāng)保持護(hù)坦高程在設(shè)計(jì)的779 m時(shí)，針對(duì)不同的消力池長(zhǎng)度做了一系列試驗(yàn)，結(jié)果表明25 m長(zhǎng)度的消力池可以確保在設(shè)計(jì)和極端流量下良好的消能效果。

因此，最終的設(shè)計(jì)方案為:一個(gè)矩形緩沖池，其寬度為43 m并接一個(gè)25 m長(zhǎng)的坡。在尾水渠與消力池的連接處，設(shè)置了一些緩沖塊以提高消能效率。

2.3 底孔及其消力池

在對(duì)最終設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員確定了底孔的最終體型。以工程初定的體型為起點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)方案并對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)，以便使水流重新匯集到下游河流中。在最終采納的方案中(圖2)，設(shè)置了兩個(gè)具有足夠?qū)挾鹊南嗤卓?，以便在正常情況下控制水庫水位，只有在出現(xiàn)故障和極端洪水才需經(jīng)過溢洪道泄流。同時(shí)，這兩個(gè)底孔也是生態(tài)基流和灌溉用水的取水口。底孔進(jìn)水口高程為794 m。

底孔由以下幾部分構(gòu)成:①進(jìn)口中的金屬攔污柵，尺寸為4.75 m ×4.75 m;②位于進(jìn)口和安全閥門之間的用鋼板制成的矩形管道，管壁厚10 mm，第一斷面的尺寸為1.25 m×1.5 m;③每孔安裝兩個(gè)平板閘門，尺寸為1.25 m ×1.5 m，第一扇作為檢修閘門，后一扇為控制閘門。

底孔閘門下游的普通襯砌管道有如下特點(diǎn):①管道起點(diǎn)高程為791.18 m，具有拋物線形，符合水流射流的軌跡;②拋物線形后經(jīng)一斜坡連接護(hù)坦，斜坡高程為788.18～784.45 m;③護(hù)坦與上游斜坡之間有一圓弧形曲面，可使水流呈切線射出;④護(hù)坦各不同部分之間的坡度十分一致，連接平順，因此水流特性(特別是施加在護(hù)坦上的壓力)沒有突變。

襯砌管為矩形斷面，寬3.5 m，這是由護(hù)坦高程794.19 m確定的，這一高程與渠道蓋板底面對(duì)應(yīng)。在水位為873 m時(shí)，經(jīng)兩個(gè)底孔下泄的水流流量為128.03 m3/s。水流離開底孔后，流入一個(gè)13 m寬的矩形斷面的消力池。

在消力池中從上游到下游布設(shè)了一些消能構(gòu)件(圖3):①兩對(duì)楔形墩，用以消除水流漩渦;②一排消力墩，用于減緩流速并激發(fā)大尺度紊動(dòng);③一道垂直墻，墻頂高程787.4 m，用于制造足夠的水深;④兩排消力墩，用于加強(qiáng)消耗最終從垂直墻頂部溢出的水流能量，并于第2排消力墩處設(shè)置了護(hù)坦，其高程為783(池底護(hù)坦)～784 m(河床)。

圖3 底孔消力池設(shè)計(jì)方案

3 碾壓混凝土混合料的配比

為設(shè)定和確定最合適的大壩碾壓混凝土配料，設(shè)計(jì)者進(jìn)行了一系列材料與碾壓混凝土混合料的試驗(yàn)。關(guān)于材料的試驗(yàn)分兩個(gè)階段展開:第一階段以實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)試驗(yàn)為主和室外試驗(yàn)為輔，第二階段，對(duì)一塊碾壓混凝土試塊進(jìn)行了施工和測(cè)試研究，該碾壓塊包含了14層碾壓混凝土層，下節(jié)將對(duì)此進(jìn)行介紹。

3.1 設(shè)置碾壓混凝土試塊的目的

設(shè)置碾壓試塊的主要目的是:在一系列的室內(nèi)試驗(yàn)之后，為了更進(jìn)一步測(cè)試所選混合料新鮮狀態(tài)下的性能，按照類似于將來主壩所使用的碾壓混凝土的尺度澆筑試塊，培訓(xùn)和監(jiān)管與壩塊內(nèi)部RCC澆筑有關(guān)的各種不同的業(yè)務(wù)活動(dòng)，以及兩旁混凝土布料的各種技術(shù);在各層面間采用不同的覆蓋時(shí)間來布置施工縫，并采取多種處理措施;對(duì)碾壓混凝土試塊進(jìn)行取樣，以獲取早齡期材料性質(zhì)以及碾壓混凝土混合料干硬狀態(tài)的性質(zhì);對(duì)碾壓塊進(jìn)行鉆芯測(cè)試，以現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估碾壓混凝土和不同碾壓層間施工縫的質(zhì)量。

3.2 試驗(yàn)?zāi)雺簤K介紹

碾壓試驗(yàn)混凝土塊施工時(shí)間為2011年5～6月，該試驗(yàn)塊組成了圍堰左岸壩肩壩段的一部分(1，2，3壩段)。該碾壓塊由14層、每層厚30 cm的碾壓層組成，碾壓塊尺寸為46.2 m×8 m。用切割縫將長(zhǎng)度46.2 m的碾壓塊分成長(zhǎng)度分別為16.2，20，10 m的子塊。施工完成后，包括進(jìn)場(chǎng)坡道在內(nèi)，碾壓塊的碾壓混凝土總量為1 686 m3。

在混凝土配合比研究中，嘗試了兩種配合比的混凝土:位于下部1～7層的200/30/C混凝土，以及位于上部8～14層的180/30/C的混凝土。200/30/C的混凝土凝膠材料用量為200 kg/m3，其中水泥用量為60 kg/m3(占30%)，該水泥為波特蘭水泥CEM I42.5R，來自納瓦拉的奧拉薩古蒂亞(Olazagutia)，另有140 kg/m3(占70%)的粉煤灰，該粉煤灰來自安道爾的發(fā)電廠。在實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)溫度下，當(dāng)用水量為93 kg/m3時(shí)，混凝土料的VeBe黏稠度為10 s。而180/30/C的混凝土凝膠材料用量為180 kg/m3，其中水泥用量為54 kg/m3，占30%，粉煤灰用量為126 kg/m3，占70%，水摻量為83 kg/m3。在上述兩種配合比中，骨料按粒徑區(qū)分為3類礫石:5～20，20～40 mm以及40～80 mm，另有0～5 mm粒徑的砂。為了盡可能減少配合比設(shè)計(jì)中的變量數(shù)目以簡(jiǎn)化配合比的計(jì)算結(jié)果讀取，在整個(gè)試塊上，兩種配合比均保持穩(wěn)定，唯一的差別是外加劑摻量(緩凝劑)，其值在0.7% ～1.3%之間變化。在獲取碾壓混凝土性能參數(shù)中嘗試了一些技術(shù):VRCC(振搗碾壓混凝土)、HEM(富漿HCR)、HEL(富膠HCR)，以及HV(常規(guī)振搗混凝土)。碾壓塊的14層碾壓層，每個(gè)碾壓層的覆蓋時(shí)間不一，6～120 h，用以模擬不同類型碾壓塊，即熱縫塊、溫縫塊和冷縫塊。

4 結(jié)語

這兩種混合料制成的混凝土的90 d抗壓強(qiáng)度均大于工程的設(shè)計(jì)值(15 MPa)，其平均值達(dá)到了20 MPa。對(duì)于碾壓的層間縫(圖4)來說，若上層混凝土在下層混凝土初凝之前將其覆蓋，隨后進(jìn)行碾壓，則該縫就是所謂的熱縫。通過使用緩凝劑等外加劑，處理施工縫來就更具靈活性，層面未被覆蓋時(shí)間可延長(zhǎng)至15 h，若不采用這種外加劑，熱縫未被覆蓋的最大間歇時(shí)間本應(yīng)為6 h。

當(dāng)層間縫超過15 h的暴露時(shí)間極限時(shí)，為保證層間足夠的粘結(jié)強(qiáng)度及大壩的防水性能，必須對(duì)縫(中間縫或熱縫)進(jìn)行處理。對(duì)于初凝時(shí)間在15 h和30 h以內(nèi)(中間縫)的碾壓塊，應(yīng)將表面刷毛除去表層漿體，并清潔表面，然后再刷一層水泥漿液。當(dāng)層面未被上層混凝土覆蓋的間歇時(shí)間超過30 h，此時(shí)屬于冷縫，其縫面處理與普通混凝土的縫面處理工藝類似:在鋪筑新的混凝土之前，首先清洗表面直到露出骨料，然后再刷一層水泥漿液或鋪2 cm厚的水泥砂漿。

圖4 碾壓層面的處理建議及抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

為獲得這些參數(shù)，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)全面考慮外，就施工方法而言，最合適的辦法是對(duì)緊靠模板鋪筑的或直接用沉入方式緊貼坡面鋪筑的RCC進(jìn)行振搗(HCRV);在大表面面積施工的情況下，可要求對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

總之，值得注意的是，開始在大壩中澆筑碾壓混凝土的最適當(dāng)?shù)幕旌狭蠟?00/30/C型。