周白逋

（珊溪水力發(fā)電廠，浙江溫州，325304）

珊溪水庫大壩堆石壩體變形性態(tài)分析

周白逋

（珊溪水力發(fā)電廠，浙江溫州，325304）

對珊溪大壩堆石體表面和內部變形性態(tài)進行了詳盡的分析，與類似工程進行了比較，掌握了大壩沉降和水平位移的變化規(guī)律和分布特點，進而對大壩填筑施工質量及運行性態(tài)進行評價。

珊溪水電站；堆石壩體；變形；性態(tài)分析

1 工程概況

珊溪水庫位于浙江省文成縣境內的飛云江干流中游河段。水庫總庫容18.24億m3，正常蓄水位142.00 m，為多年調節(jié)水庫。工程屬Ⅰ等大（一）型，樞紐由攔河壩、溢洪道、泄洪洞、引水系統(tǒng)、廠房等建筑物組成。

攔河壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高132.5 m，壩頂高程156.80 m，壩頂寬10 m，壩頂長448 m，上游壩坡1∶1.40，下游平均壩坡1∶1.57。河床部位基礎除趾板部位及下游60 m范圍內開挖至基巖外，其余置于清理后的砂礫石覆蓋層上，兩岸置于經清理后的基巖上。壩體填筑材料主要為溢洪道、引水系統(tǒng)等開挖料及天然河床砂礫石料。

2 監(jiān)測布置

2.1 大壩表面變形

大壩表面沉降采用三等水準法監(jiān)測，水平位移采用視準線法監(jiān)測。在壩頂上游側、壩上0+004.95處布置3個沉降測點和10個水平位移測點；在壩頂下游側、壩下0+004.75處布置10個沉降測點和6個水平位移測點；在壩后坡壩下0+062.00、高程118.70 m，壩下0+103.50、高程93.40 m，壩下0+ 145.50、高程68.40 m，分布設置6個、6個、4個沉降和水平位移測點，共計29個沉降測點和32個水平位移測點。

2.2 壩體內部變形

壩體內部沉降采用水管式沉降儀監(jiān)測，內部水平位移采用水平位移計監(jiān)測。在河床最大壩高斷面壩0＋240.00、高程120.00 m、95.00 m、70.00 m各布置1個觀測層面，共布設13套水管式沉降儀和12套水平位移計；在壩0+156.00斷面、高程120.00 m布置1個觀測層面；在壩0+360.00斷面、高程120.00 m布置1個觀測層面。共布設19套水管式沉降儀和15套水平位移計。在相應測線下游壩坡各觀測房旁設置表面變形點，以便計算堆石壩體內部絕對沉降和水平位移。

此外，為監(jiān)測壩基沉降，在壩0+240和壩0+360斷面的壩基覆蓋層上設置6支弦式沉降儀。

3 性態(tài)分析

3.1 大壩沉降

3.1.1 大壩表面沉降

（1）2000年8月觀測以來，至2013年5月，大壩表面實測最大沉降量為196.22 mm，占壩高的0.15%。壩頂（2001年8月始測）最大沉降量為135.21 mm，占壩高的0.1%。

（2）壩體沉降主要發(fā)生在施工期，之后，沉降呈緩慢下降的趨勢，典型測點測值過程線見圖1。

圖1 大壩表面沉降典型測點過程線Fig.1 Graph of the dam surface settlement measured by typi?cal monitoring point

（3）大壩表面沉降分布規(guī)律（見圖2）為：同一橫斷面上，其變形量與壩高呈正比，上部大于下部；河床大于兩岸，并且左右壩體具有較好的對稱性；大壩沉降較為協(xié)調，分布規(guī)律正常。

（4）2005年壩頂、高程118.00 m、93.00 m、68.00 m最大沉降速率分別為14.5mm/y、9.95mm/y、6.57mm/y、2.15 mm/y，而2012年分別為4.30 mm/y、3.20 mm/y、2.45 mm/y、0.85 mm/y，目前大壩表面沉降已收斂。

3.1.2 壩基沉降

圖2 2013年5月大壩表面沉降分布圖Fig.2 Distribution of the surface settlement in May,2013

壩址河床覆蓋層較厚，達20多m，左岸漫灘厚19～22 m，右岸漫灘厚13～23 m，坡腳附近較薄。根據(jù)覆蓋層沉積時代和巖相特征，借助平面有限元比較分析了覆蓋層開挖范圍對壩體、面板變形和應力的影響，確定壩基開挖范圍為：僅挖除趾板下游60 m范圍覆蓋層。其監(jiān)測成果表明，壩基沉降主要發(fā)生在施工初期，隨著壩體填筑高程的增加，其沉降增大，但在1999年9月后，沉降速率明顯減小，在壩體竣工前已基本穩(wěn)定，見圖3。至1999年11月11日一期面板澆筑之前，壩基沉降為43 cm，至2000年5月12日蓄水時，沉降為44.0 cm，至2000年11月壩體填筑完成時，沉降為44.4 cm，至2001年10月大壩基本完工時，沉降約為44.6 cm。

3.1.3 壩體內部沉降

（1）1999年1月23日觀測以來，至2013年5月7日，實測壩體內部最大沉降量為101.46 cm（未扣除壩基沉降），占壩高的0.77%，其中施工期沉降量（始測日至2001年10日大壩完工時）為90.7 cm，占壩高的0.69%，占總沉降量的89.4%；運行期沉降量較小，為10.8 cm，可見大壩變形主要發(fā)生在施工期。各階段沉降量統(tǒng)計成果見表1。

圖3 壩基沉降實測過程線Fig.3 Graph of the monitored settlement of dam foundation

表1 各階段壩體內部沉降量統(tǒng)計成果表Table 1 Statistics of the inner settlement of different stages

（2）施工期壩體內部沉降主要受填筑高度和蠕變影響，大壩在持續(xù)填筑過程中，測點沉降最快，說明壩體的沉降與壩體填筑速度和高度關系較大。2001年10月大壩完工時，壩體沉降已完成大部分，位移量約占總位移的90%，之后沉降過程線逐漸趨于平緩。典型測點過程線見圖4。圖4 壩體內部沉降典型測點測值過程線 Fig.4 Graph of the monitored inner settlement by typical moni?toring point（3）壩體內部沉降分布規(guī)律（見圖5）為：大壩上部大于下部，上游側大于下游側，分布較合理，沉降變形較為協(xié)調。這樣變形的結果，面板沿坡向為受壓，對面板受力條件有利。（4）回歸分析成果表明：壩體沉降主要受時效分量影響，與庫水位、溫度相關性不大。最近一年各測點年沉降速率均小于10 mm/y，壩體內部沉降已收斂。3.2 大壩水平位移3.2.1 順河向水平位移水庫蓄水前，順河向水平位移受上部填筑加載和堆石體自身流變特性影響，致使壩軸線上游側向上游位移，壩0+240斷面、高程70 m向上游最大位移曾達79.92 mm；壩軸線下游側向下游位移，向下游最大位移約50 mm。水庫蓄水后，由于上游壩面受到水荷作用并隨庫水位上升而逐漸增加，上游側向上游位移得到抑制，2001年4月后，庫水位迅速升高，幾乎所有測點轉為向下游位移。2001年10月大壩基本完工，水庫進入正常蓄水，靠近上游面的測點的位移與庫水位有一定相關性，隨庫水位的升降而增減。典型測點測值過程線見圖6。圖5 壩體內部沉降分布圖 Fig.5 Distribution of the inner settlement圖6 大壩表面順河向水平位移典型測點過程線 Fig.6 Graph of the monitored horizontal displacement along the river of the dam surface by typical monitoring point綜觀大壩外部和內部水平位移監(jiān)測情況，2002年初至2013年4月，壩頂實測向下游最大水平位移為6.2 cm，下游壩坡最大為11.8 cm，約占垂直位移的50%～60%。目前各測點水平位移已收斂。其分book=34,ebook=39布規(guī)律（見圖7）為：壩頂同樁號下游側位移大于上游側；河床位移大于兩岸，下游區(qū)大于上游區(qū)，上部大于下部。圖7 2013年4月大壩表面順河向水平位移分布圖 Fig.7 Distribution of the horizontal displacement along the river of the dam surface in April,20133.2.2 橫河向水平位移橫河向水平位移總體較小，至2013年4月，實測向左最大位移為33.35 mm，向右最大為42.92 mm，主要發(fā)生在大壩施工期，之后隨時間的推移而減緩，目前已收斂。其分布規(guī)律（見圖8）為：左右岸測點向河床移動，各高程大致以壩軸線為界，左右岸具有較好的對稱性。圖8 大壩下游壩坡高程118.00m測點橫河向水平位移過程線 Fig.8 Graph of the monitored horizontal displacement across the river by the monitoring point located on downstream slope on elevation 118.00 m4 類比分析堆石壩肯定會發(fā)生變形。在外荷載和自身重量作用下，堆石體的大小石塊發(fā)生移動以達到進一步的平衡，縮小了體積；石塊或顆粒相互接觸點在壓力下局部破碎，充填到空隙中，使堆石體體積縮小和下沉。如果堆石體很松，當發(fā)生暴雨時，在水流作用下將上部堆石體中的碎石充填到下部堆石體空隙中去，也會造成堆石體積減小和沉降。此外，如果筑壩石料質量不好，在壓力作用下發(fā)生碎石或風化，同樣也會使堆石發(fā)生變形。堆石壩變形是難以避免的，關鍵是控制變形。堆石壩變形大小通常以變形量、變形量與壩高的比值作為指標來衡量。百米級左右的面板堆石壩，施工期沉降量一般為壩高的1%，運行期沉降量一般為壩高的0.1%；順河向水平位移約為沉降位移的60%；橫河向水平位移在位移三個方向量中量值最小。而珊溪大壩壩頂最大沉降量為135.21 mm，占壩高的0.1%；施工期壩體內部沉降量為90.7 cm，占壩高的0.69%，運行期（近13年）沉降量為10.8 cm，占壩高的0.08%，與國內類似已建面板壩相比，沉降位移值不大，變形在正常范圍內，見圖9；順河向水平位移約占沉降位移的50%～60%，橫河向水平位移最大不足5 cm，符合一般規(guī)律。5 結語book=35,ebook=40圖9 國內已建面板壩沉降量、沉降量與壩高比比較圖 Fig.9 Statistics of settlement and the ratio between settlement and height of the concrete-faced rockfill dam built in China珊溪大壩經過十多年的運行，施工期沉降量占壩高的0.69%，運行期沉降量占壩高的0.1%，順河向水平位移約占沉降位移的50%～60%，橫河向水平位移最小，可以認為位移值不大，變形在正常范圍內，測值分布基本合理，與壩高、結構、地質條件和施工順序（壩體填筑全斷面均勻上升）相適應，且目前已收斂，加上面板運行至今未發(fā)現(xiàn)裂縫，可見大壩填筑施工質量較好，運行性態(tài)正常。 ■參考文獻：[1]吳中如.水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應用[M].北京:高等教育出版社,2001.[2]SL52-93，水利水電工程施工測量規(guī)范[S].[3]DL/T5178-2003，混凝土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范[S][4]蔣國澄.中國的混凝土面板堆石壩[J].水力發(fā)電學報：1994（3）：67-78.收稿日期：2014-03-16作者簡介：周白逋（1974-），男，工程師，大學本科，主要從事水利水電工程管理。保汛期防洪長江上游梯級水庫群首次實施聯(lián)合調度據(jù)中國長江三峽集團公司2014年是溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩梯級電站正式開展汛期聯(lián)合調度的第一年，四庫將在滿足區(qū)域防洪目標的情況下，首次開展以三峽水庫為中心的聯(lián)合調度，以保障長江中下游汛期防洪，促進水資源高效利用。以三峽水庫為核心的長江干支流控制性水庫群聯(lián)合調度與管理，能有效對長江上游流域的洪水進行削峰、錯峰，從而提高流域整體防洪能力，進一步優(yōu)化水能資源配置，促進流域綠色能源發(fā)展。2013汛期，三峽集團共實施小洪水優(yōu)化調度4次，水能利用提高率提升，為實現(xiàn)金沙江梯級聯(lián)合優(yōu)化調度及金沙江與三峽梯級電站四庫聯(lián)調作了探索。三峽梯調通信中心副主任趙云發(fā)介紹說，通過水庫群聯(lián)合調度，降低三峽蓄洪水位，可為中小洪水調度創(chuàng)造條件；并減少向家壩、三峽下游停航、限航時間，改善長江航運條件。目前，溪洛渡水庫首次蓄水至600 m正常蓄水位的蓄水調度方案，已通過專家驗收。向家壩水庫已具備正常運用條件，將與上游溪洛渡水庫聯(lián)合運用，利用水庫攔蓄洪水，減小川江河段沿岸宜賓、瀘州、重慶等城市的防洪壓力，并配合三峽水庫對長江中下游進行防洪調度。三峽梯級與金沙江中下游梯級調度中心將加強水情測報、自動調控、通信保障系統(tǒng)的建設，為聯(lián)合調度作業(yè)提供保障。book=36,ebook=41四明湖水庫大壩滲流安全分析孫瑋瑋1，陳永昌2，劉成棟1，龍智飛1，周克發(fā)1（1.南京水利科學研究院，江蘇 南京，210029；2.余姚市蘭江街道辦事處水利站，浙江余姚，315400）摘 要：在滲流監(jiān)測資料分析的基礎上，分析了四明湖水庫大壩的滲流安全狀況。分析結果表明：土工膜對壩體起到了很好的防滲功效，壩體和壩基滲透穩(wěn)定性滿足要求，壩基滲流壓力略有增大趨勢，滲流量較小，左、右壩肩基本無繞壩滲流問題，大壩安全性態(tài)總體較好。建議加強對大壩巡視檢查并在高水位下進行滲流觀測，及時對監(jiān)測資料進行整編分析，保障工程安全。關鍵詞：四明湖水庫；大壩；滲流；安全分析Title:Analysis on seepage safety of Siminghu reservoir dam//by SUN Wei-wei,CHEN Yong-chang, LIU Cheng-dong,LONG Zhi-fei and ZHOU Ke-fa//Nanjing Hydraulic Research InstituteAbstract:Based on the analysis of dam seepage monitoring data,seepage safety of Siminghu reservoir was analyzed comprehensively.The result showed that:geomembrane was good at preventing seepage; seepage stability of dam and foundation could meet the requirements;there was a little leakage;seepage pressure at dam foundation increased slightly;there was almost no seepage around the dam;dam safety was generally good.It was suggested that dam check should be strengthened and seepage observation should be carried out as high water level.As well,monitoring data should be reorganized and analyzed in time so that engineering safety can be achieved.Key words:Siminghu reservoir;dam;seepage;safety analysis中圖分類號：TV698.1文獻標志碼：B文章編號：1671-1092（2014）03-0036-071 工程概況四明湖水庫位于浙江省余姚市梁弄鎮(zhèn)境內的甬江流域姚江上游，是一座以灌溉為主、結合供水、防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水庫[1，2]，于1958年動工，1959年7月堵口蓄水，2002～2004年進行除險加固，形成現(xiàn)狀工程規(guī)模。樞紐工程由攔河壩、泄洪閘、自潰式非常溢洪道、輸水隧洞、放空隧洞及電站組成。重現(xiàn)期100年設計洪水位17.88 m，相應庫容9 774萬m3；重現(xiàn)期10 000年校核洪水位19.85 m，相應庫容12 272萬m3；正常蓄水位16.28 m，相應庫容7 946萬m3。攔河大壩壩型為土壩，由粘土斜墻結合復合土工膜聯(lián)合防滲，壩高16.85 m，壩頂高程21.13 m，壩頂長600 m，壩頂寬5.5 m，防浪墻高1.2 m；迎水面坡比為1∶3.7，背水坡分兩級坡比，分別為1∶2.2及1∶2.5。2 大壩滲流監(jiān)測資料分析2.1 大壩滲流監(jiān)測設施布置沿壩軸線方向布置0+105、0+210、0+265、0+ 385和0+480共5個滲流觀測斷面63支滲壓計，用以監(jiān)測壩體、壩基滲流狀況。右岸埋設4支滲壓計，用以監(jiān)測右岸山體的繞壩滲流狀況；左岸埋設6支滲壓計，連同壩體滲壓計（0+480斷面），用以監(jiān)測左岸山體的滲流狀態(tài)。量水堰布置在大壩下游減壓井集水溝中部出口處，安裝1支堰上水位計，用以觀測滲漏量。選取0+105、0+265、0+480三個代表性斷面及繞壩滲流測點進行分析，埋設考證表見表1。2.2 壩體壩基滲流監(jiān)測資料分析2.2.1 壩體壩基滲壓水位變化規(guī)律分析通過分析2003年8月4日～2012年4月5日期間的壩體、壩基滲壓水位測值過程線，壩體壩基滲壓水位具有以下的變化規(guī)律：（1）上游側滲壓計測值受庫水位變化的影響較大，與庫水位呈顯著相關性，滲壓值隨庫水位升高book=37,ebook=42表1 滲流監(jiān)測儀器考證表 Table 1 Verification result of the seepage monitoring instruments斷面孔號孔號距壩軸線距離/m 距壩軸線距離/m U1-1 -14.5土工膜下-18.5 -12.5 -18.5 -12.5 -14.5 U1-2 +5.0 +5.0 U1-3 +100 +33.0 U1-4 0+105 U2-2 U2-4 +105 U1-5 +105 U2-1 U2-5 U4-1 U3-1 -14.5土工膜下-18.5 -12.5 -18.5 -12.5 0+385 +100 U3-2 0+265 +5.0 0+210 U4-2 +5.0 +33.0土工膜下U4-3 U3-4 U3-3 +100 U4-4 +105 +100 +105 -14.5左岸繞壩滲流監(jiān)測U5-1 -18.5 -12.5 U4-5 0+000 0-015 0+050測點號SC2-1 SC2-2 JC2-1 SW2-1 SW2-2 SC2-3 SC2-4 SC2-5 JC2-2 SC2-6 JC2-3 SC2-7 JC2-4 SC4-1 SC4-2 JC4-1 SW4-1 SW4-2 SC4-3 SC4-4 SC4-5 JC4-2 SC4-6 JC4-3 SC4-7 JC4-4 +1.0 +33.0 +33.0土工膜下斷面0+052 +5.0 RC4 +65.0土工膜下U5-2 -6.00 +33.0 U3-5 RC1 RC2 RC3 U5-3 +100 U5-4右岸繞壩滲流監(jiān)測+105 RC5 RC6 RC7 RC8 RC9 RC10 -14.5 U5-5 U2-3 +33.0測點高程/m 7.22 1.62 -6.60 15.0 13.0 7.50 2.50 5.44 -6.62 -1.20 -7.11 -1.44 -7.10 7.83 1.90 -8.30 15.0 13.0 7.50 2.50 5.46 -8.70 -0.10 -7.10 -0.35 -6.85 2.00 0.50 0.50 0+480測點高程/m 7.79 2.54 15.0 13.0 7.50 2.50 5.45 -6.18 -0.10 -7.93 -1.18 -7.30 7.35 2.41 -7.10 15.0 13.0 7.50 2.50 5.68 -8.22 -0.99 -7.00 -0.30 -6.95 6.88 -0.17 15.0 13.0 7.50 2.50 6.30 -8.80 -1.02 -7.11 -0.70 -7.20測點號SC1-1 SC1-2 SW1-1 SW1-2 SC1-3 SC1-4 SC1-5 JC1-1 SC1-6 JC1-2 SC1-7 JC1-3 SC3-1 SC3-2 JC3-1 SW3-1 SW3-2 SC3-3 SC3-4 SC3-5 JC3-2 SC3-6 JC3-3 SC3-7 JC3-4 SC5-1 SC5-2 SW5-1 SW5-2 SC5-3 SC5-4 SC5-5 JC5-1 SC5-6 JC5-2 SC5-7 JC5-3 +33.0 0+595 0+570 0+590 0+550 0+575 0+545 +1.0 +19.0 +19.0 +33.0 +33.0 +25.5 2.00 0.80 0.50 -1.10 -1.50 -7.00book=38,ebook=43而加大，隨庫水位降低而減小。如2009年7月25日-2010年3月26日，庫水位從13.33 m上升至16.72 m，對應的滲壓計測值也有明顯增大，其中U1-1測孔的SC1-2測點測值有較大幅度的增大，測值從11.20 m升至13.38 m，其測值與庫水位相關系數(shù)達0.84。（2）下游側的滲壓計測值受上游水位變化的影響不明顯，滲壓值變化幅度較小。如U1-3測孔的SC1-5、JC1-1測點，U1-4測孔的SC1-6、JC1-2測點，以及U1-5測孔的SC1-7、JC1-3測點等，測值變化幅度很小，與庫水位相關系數(shù)均小于0.1。（3）埋設在復合土工膜后的滲壓計受庫水位影響較小，與庫水位的相關性較低。如0+105斷面布置在復合土工膜后的SW1-1、SW1-2測點，0+265斷面SW3-1、SW3-2測點，以及0+480斷面的SW5-1、SW5-2測點等，其測值與庫水位的最大相關系數(shù)為0.33。這表明復合土工膜接頭部位處理較好，起到了很好的防滲功效。（4）對于復合土工膜后的部分滲壓計測值有時出現(xiàn)高于上游水位的現(xiàn)象，其原因主要是復合土工膜后粘土的孔隙水壓力難以消散，通過近10年的運行表現(xiàn)來看，膜后滲流性態(tài)較穩(wěn)定。（5）少數(shù)測點的測值周期性變化影響明顯，如0+105斷面U1-4測孔處的SC1-6測點和0+265斷面U3-4測孔處的SC3-6測點，滲壓值變化與測孔處的溫度變化同步，即高溫時滲壓值較大，低溫時滲壓值較小。究其原因是滲壓計埋設在內部，當溫度升高時材料膨脹，孔隙減小而滲壓值增大；溫度降低時，材料收縮而孔隙增大，滲壓值減小[3-5]。（6）壩基中細砂層滲壓水位一般在3.6～5.8 m之間變化，且周期性變化明顯，與庫水位相關性較低，相關系數(shù)一般在0.1以下。從多年觀測數(shù)據(jù)來看，壩基滲壓水位有緩慢增大趨勢，平均每年增速為0.04 m/a，如庫水位在2006年5月23日、2008年6月10日、2010年4月30日、2012年3月12日均在16.00 m，JC5-2測點處承壓水位對應日期下分別為3.73 m、3.84 m、4.08 m和4.23 m。從現(xiàn)場壩后量水堰處滲漏水查看，滲漏水含黃色粉狀物，建議加強觀測，有條件時進行水質檢測[6]。（7）目前SC3-1測值不穩(wěn)定，隨機跳動較大，該測點僅能分析時參考。壩基JC3-3測值在10.0 m左右，而相同壩軸距的其他斷面基礎承壓水基本在4.0～6.0 m之間變化，且同斷面上游側承壓水水位低于6.0 m。因此，該測點測值不合理，建議核實儀器的初始參數(shù)[7]。2.2.2 典型斷面防滲效果分析為評價大壩防滲效果，繪制最高庫水位（2010年3月8日，水位16.83 m）下的大壩浸潤線。選取0+210、0+385兩個斷面，壩體滲壓計測值分別見表2、表3，斷面浸潤線分別見圖1、圖2。當庫水位在16.83 m時，0+210、0+385兩個斷面經過粘土斜墻鋪設土工膜和含碎石粉質粘土防滲體后的剩余位勢分別為11.20%、16.52%，可見，四明湖水庫大壩壩體綜合防滲效果較好。2.3 特征水位下滲流計算分析根據(jù)四明湖水庫除險加固工程竣工驗收工程建設管理工作報告、現(xiàn)場安全檢查報告以及地勘資料，大壩滲流場各區(qū)滲透系數(shù)值見表4。2.3.1 計算工況計算工況取正常蓄水位16.28 m、設計洪水位17.88 m、校核洪水位19.85 m，下游水位根據(jù)壩后實測水位以及地面高程確定，具體見表5。2.3.2 各斷面有限元計算分析（1）大壩0+210斷面：大壩0+210斷面各特征水表2 0+210斷面2010年3月8日滲壓計測值 Table 2 Measured seepage pressure on the section 0+210 on March 8,2010監(jiān)測項目測值上游水位/m 16.83 SC2-1/m 14.34 SC2-3/m 10.07 SC2-5/m 5.78 SC2-6/m 4.41 SC2-7/m 4.40表3 0+385斷面2010年3月8日滲壓計測值 Table 3 Measured seepage pressure on the section 0+385 on March 8,2010監(jiān)測項目測值上游水位/m 16.83 SC4-1/m 14.57 SC4-3/m 11.05 SC4-5/m 7.95 SC4-6/m 4.13 S4-7/m 3.79book=39,ebook=44圖1 0+210斷面浸潤線 Fig.1 The phreatic line of 0+210 section圖2 0+385斷面浸潤線 Fig.2 The phreatic line of 0+385 section表4 大壩滲流場各區(qū)滲透系數(shù)值 Table 4 Permeability coefficient of different areas in the seepage field序號滲透系數(shù)分區(qū)滲透系數(shù)ky/(cm/s) 5×10-10滲透系數(shù)分區(qū)k1 k2 k3 k4 k5 k6土工膜斜墻粉質粘土夾石渣石渣黃粘土夾石渣稻田土1.36×10-51.49×10-41.2×10-31.35×10-41×10-5kx/(cm/s) 5×10-101.36×10-51.49×10-41.2×10-31.35×10-41×10-5序號k7 k8 k9滲透系數(shù)ky/(cm/s) 1×10-41.85×10-73.50×10-7kx/(cm/s) 1×10-41.85×10-73.50×10-7k10 k11 k12沙土淤泥質粉質粘土粉質粘土中粗砂層砂礫石層減壓井2×10-35×10-21 2×10-35×10-21表5 大壩滲流計算工況組次表 Table 5 Conditions in the seepage calculation注：下游水位根據(jù)壩后測壓管水位以及地面高程確定斷面斷面大壩0+210計算工況正常蓄水位設計洪水位校核洪水位上游水位/m 16.28 17.88 19.85下游水位/m 4.28 4.28 4.28大壩0+385計算工況正常蓄水位設計洪水位校核洪水位上游水位/m 16.28 17.88 19.85下游水位/m 3.79 3.79 3.79位下的計算滲流場分布見圖3～圖5，滲流要素計算成果見表6。（2）大壩0+385斷面：大壩0+385斷面各特征水位下的計算滲流場分布見圖6～圖8，滲流要素計算成果見表7。2.4 滲漏量觀測資料分析book=40,ebook=45圖3 大壩0+210斷面正常蓄水位16.28 m條件下滲流有限元計算流網圖 Fig.3 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+210 with normal water level 16.28 m圖4 大壩0+210斷面設計洪水位17.88 m條件下滲流有限元計算流網圖 Fig.4 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+210 with design flood level 17.88 m表6 大壩0+210斷面關鍵部位滲流要素表 Table 6 Seepage features of the key parts on dam section 0+210計算水位項目上游壩趾處垂直坡降下游壩腳處水平坡降下游壩腳處垂直坡降下游坡出逸高程/m 0.913 55.096 5.259正常蓄水位16.28 m 0.913 43.370 5.446 7.361 -2.453 -53.468 10.206 7.838 0.103 -2.453 -53.468 11.212 0.913 55.096 5.465 -2.453 -53.468 12.225設計洪水位17.88 m 0.913 55.096 5.675 0.125校核洪水位19.85 m 0.913 43.370 5.446 -2.453 43.370 7.208 8.224高程/m X坐標/m水位/m水頭/m坡降高程/m X坐標/m水位/m水頭/m坡降高程/m X坐標/m水位/m水頭/m坡降0.919 0.273 0.913 43.370 5.660 1.124 0.334 0.913 43.370 5.878 1.330 0.395粉質粘土和淤泥質粉質粘土兩層內（允許坡降2～5）0.913 -53.468 13.249 3.043 0.904 0.913 -53.468 14.645 3.433 1.020 0.913 -53.468 16.047 3.822 1.135在淤泥質粉質粘土層內（允許坡降2～5）-2.453 43.370 6.365 0.082允許坡降0.187 0.016 0.913 43.370 5.660 0.195 0.017 0.913 43.370 5.878 0.203 0.018在淤泥質粉質粘土層內（允許坡降0.5～1）-2.453 43.370 6.784滲流量/ (m3/m.d)出逸高程均位于下游鎮(zhèn)壓層內book=41,ebook=46圖5 大壩0+210斷面校核洪水位19.85 m條件下滲流有限元計算流網圖 Fig.5 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+210 with check flood level 19.85 m圖6 大壩0+385斷面正常蓄水位16.28 m條件下滲流有限元計算流網圖 Fig.6 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+385 with normal water level 16.28 m圖7 大壩0+385斷面設計洪水位17.88 m條件下滲流有限元計算流網圖 Fig.7 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+385 with design flood level 17.88 m圖8 大壩0+385斷面校核洪水位19.85 m條件下滲流有限元計算流網圖 Fig.8 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+385 with check flood level 19.85 m滲漏量觀測資料序列為2004年6月12日～2012年6月25日。其測值序列過程線見圖9。（1）滲漏量受上游庫水位影響顯著，水位升高，滲漏量增大；上游庫水位降低，滲漏量減小。最大滲漏量為17.22 L/s，發(fā)生在2012年4月27日（庫水位為15.60 m）；最小值為2.16 L/s，發(fā)生在2009年11月9日（庫水位為14.11 m）；最大年變幅（2010年）為8.05 L/s。（2）滲漏量與上游庫水位相關系數(shù)在2008年、book=42,ebook=47表7 大壩0+385斷面關鍵部位滲流要素表 Table 7 Seepage features of the key parts on dam section 0+385計算水位滲流量/ (m3/m.d)項目下游坡出逸高程/m正常蓄水位16.28 m -2.453 -53.468 10.459 0.913 55.096 4.784 -2.453 43.370 5.900 7.152 -2.453 -53.468 11.499 0.913 55.096 4.996設計洪水位17.88 m 7.618 -2.453 43.370 6.333校核洪水位19.85 m 8.002 -2.453 -53.468 12.535高程/m X坐標/m水位/m水頭/m坡降高程/m X坐標/m水位/m水頭/m坡降高程/m X坐標/m水位/m水頭/m坡降下游壩腳處水平坡降0.913 43.370 4.976 0.192 0.016 0.913 43.370 5.200 0.204 0.017 0.913 43.370 5.432 0.217 0.019在淤泥質粉質粘土層內（允許坡降0.5～1）0.913 55.096 5.215下游壩腳處垂直坡降0.913 43.370 4.976 0.924 0.275 0.913 43.370 5.200 1.133 0.336 0.913 43.370 5.432 1.325 0.394粉質粘土和淤泥質粉質粘土兩層內（允許坡降2～5）-2.453 43.370 6.757 0.110允許坡降上游壩趾處垂直坡降0.913 -53.468 13.631 3.172 0.942 0.913 -53.468 15.051 3.553 1.055 0.913 -53.468 16.477 3.942 1.171在淤泥質粉質粘土層內（允許坡降2～5）0.069 0.091出逸高程均位于下游鎮(zhèn)壓層內2009年、2010年和2011年分別為0.32、0.40、0.51、0.54，從變化趨勢來看，滲漏量略有增大趨勢，可能與基礎滲漏增大有關系。目前，鑒于壩長600 m，可認為總體滲漏量不大，但建議加強觀測，尤其是滲漏水質情況。圖9 大壩滲漏量測值過程線 Fig.9 The process line of dam leakage2.5 繞壩滲流觀測資料分析繞壩滲流監(jiān)測資料分析的時間序列為2004年5月～2012年6月，測值過程線見圖10、圖11。圖10 左岸繞壩滲流測值過程線 Fig.10 Theprocesslineofseepageintheleftbank圖11 右岸繞壩滲流測值過程線 Fig.11 The process line of seepage in the right bankbook=43,ebook=48西藏旁多水利樞紐心墻瀝青混凝土配合比優(yōu)選試驗研究張俊濤1，2（1.西藏自治區(qū)旁多水利樞紐管理局，西藏拉薩，850000；2.黃河水利水電開發(fā)總公司，河南濟源，454681）摘 要：旁多水利樞紐工程大壩采用碾壓式瀝青混凝土心墻防滲,其配合比直接決定瀝青混凝土的強度、變形性能和防滲性能等指標。在各項試驗的基礎上，研究瀝青、堿性骨料、瀝青混凝土性能，優(yōu)選旁多工程碾壓式瀝青混凝土的配合比，為高寒高海拔高地震烈度地區(qū)碾壓式瀝青混凝土的設計和施工提供參考。關鍵詞：瀝青混凝土；配合比；最佳瀝青含量Title:Experiment on the mix proportion of asphalt concrete for the core wall of Pangduo hydraulic proj?ect in Tibet//by ZHANG Jun-tao//Management Bureau of Pangduo Hydraulic Project,Tibet Autono?mous RegionAbstract:Roller compacted asphalt concrete core wall is adopted in the Pangduo hydraulic project. Thus,the mix proportion of asphalt concrete for the core wall determines the strength,deformation be?havior and anti-seepage performance.The paper introduces the experiment on the mix proportion of as?phalt concrete and the result recommended,for reference.Key words:asphalt concrete;mix proportion;optimum asphalt content中圖分類號：TV431.5文獻標志碼：B文章編號：1671-1092（2014）03-0043-061 工程概況旁多水利樞紐工程地處西藏自治區(qū)拉薩河流域中游，壩址位于林周縣旁多鄉(xiāng)下游1.5 km，距下游拉薩市直線距離約63 km。工程的開發(fā)任務以灌溉、發(fā)電為主，兼顧防洪和供水。水庫正常蓄水位4 095 m，汛期限制水位4 093.5 m，死水位4 066 m，電站裝機容量160 MW，灌溉面積4.352×104ha。水庫總庫容12.3×108m3，工程規(guī)模為Ⅰ等大（1）型工程。地震基本烈度為Ⅷ度。大壩地處高原地帶，海拔高程4 100 m，壩址多年平均氣溫3.9℃，極端最高氣溫為27.4℃，極端最低氣溫為-29.3℃。樞紐主要由碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩、泄洪洞及泄洪兼導流洞、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房和灌溉輸水洞等組成。大壩壩頂高程4 100.80 m，防浪墻頂高程4 102.00 m，壩頂寬12 m，最大壩高73.10 m，壩頂長1 052 m。瀝青混凝土心墻中心線位于壩軸線上游3 m處，心墻頂高程4 098.70 m。瀝青混凝土心墻采用變厚度設計，4 078 m高程以上心墻厚度0.7 m，4 078～4 053 m高程之間心墻厚度由1.00 m增大到2.2 m，兩岸瀝青混凝土心墻與岸坡基座采用擴大端頭型式連接。瀝青混凝土心墻與基座混凝土防滲墻采用混凝土基座連接，在基座的下游設置灌漿廊道。瀝青心墻兩側設4 m厚的砂礫石過渡料。2 瀝青混凝土原材料試驗2.1 瀝青性能試驗根據(jù)旁多工程特點，采用中石油新疆克拉瑪依石化分公司的2號水工瀝青，其性能試驗結果均符合設計要求，具體見表1所示。2.2 骨料性能試驗骨料是瀝青混凝土的主要組成部分，對瀝青混凝土的性質有著重要的影響。骨料按功能可分為粗骨料、細骨料和填料，粗骨料的粒徑范圍為大于2.5 mm部分，細骨料為0.075～2.5mm部分，填料為小于0.075 mm部分，其功能可描述如下：粗、細骨料在瀝青混凝土中組成骨架結構，使瀝青混凝土獲得必要的強度以承受外力作用，而填料和瀝青組成瀝青-填料相，使瀝青混凝土具有一定的彈性、黏性和塑性。book=44,ebook=49表1 瀝青檢測成果表 Table 1 Test result of the asphalt檢測項目針入度（25℃，100 g，5 s）/（1/10 mm）軟化點（環(huán)球法）/℃延度（5 cm/min，15℃或1 cm/min，4℃）/cm密度（25℃）/（g·cm-3）閃點/℃溶解度/%脆點/℃含蠟量/%試驗實測值69 48.3＞150/14 0.978 288 99.8 -16.1 1.7 -0.02 78.5薄膜烘箱試驗值≥80/4設計指標60～80 48～55≥150/10實測≥260＞99.0＜-12≤2≤0.2≥68 80/8質量損失/%針入度比/%延度（5 cm/min，15℃或1cm/min，4℃）/cm軟化點升高/℃≤5 3.4本次骨料料源為邦中堿性料場，各級骨料為開采毛料經過試驗室加工而成。其中，粗、細骨料是經顎式破碎機多次破碎加工而成，填料是經球磨機研磨加工而成。骨料各項性能指標均滿足設計要求，具體試驗結果如表2-5所示。3 瀝青混凝土配合比設計采用傳統(tǒng)的水工瀝青混凝土配合比設計理論來進行配合比設計。為了獲得最佳的試驗配合比，根據(jù)SL501-2010《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規(guī)范》，選取了三種骨料級配，每種骨料級配選取了范圍在6.1%～7.4%之間的5-7種瀝青含量，具體配合比見表6。后續(xù)室內試驗結果顯示，當瀝青含量在合理范圍內時，各級配瀝青混凝土各項指標均能滿足設計要求?？紤]施工過程誤差控制，要求推薦瀝青混凝土礦料在一定稱量誤差范圍內亦能滿足施工要求，同時參考類似工程瀝青混凝土配合比的設計經表2 骨料化學成分分析成果表 Table 2 Chemical components of the aggregate驗，編號為PDJP-1的骨料級配具有較強的適應性，為此推薦編號PDJP-1為最終施工骨料級配。表3 粗骨料物性檢測成果表 Table 3 Physical properties of the coarse aggregate表4 細骨料（0.075～2.5 mm）檢測成果表 Table 4 Test results of the fine aggregate4 瀝青混凝土性能試驗4.1 瀝青混凝土密實性試驗book=45,ebook=50表5 填料檢測成果表 Table 5 Test results of the filling檢測項目密度/（g / c m3）含水率/ %親水系數(shù)指標≥2 . 5＜0 . 5＜1試驗實測值2 . 7 0 0 . 1 0 . 7 4顆粒篩孔通過率/ %＜0 . 6 m m＜0 . 1 5 m m＜0 . 0 7 5 m m 1 0 0＞9 0＞8 5 1 0 0 . 0 9 1 . 8 8 6 . 7瀝青混凝土密實性的評價指標為孔隙率。瀝青混凝土孔隙率的大小是瀝青混凝土密實程度的直接反映，是控制瀝青混凝土心墻防滲性能的最重要指標。試驗采用水中稱重法，各配合比瀝青混凝土的理論密度、視密度、孔隙率試驗結果見表7，根據(jù)試驗結果繪制瀝青含量與孔隙率關系趨勢，見圖1所示。圖1 瀝青含量與孔隙率關系趨勢 Fig.1 Relation between the asphalt content and porosity從表7的試驗結果可以看出，15種配合比的馬歇爾試件視密度、孔隙率均能滿足設計要求。綜合比較表6、表7及圖1可以得出如下結論：隨著瀝青含量的增加，瀝青混凝土理論密度、視密度、孔隙率基本呈下降趨勢。4.2 瀝青混凝土馬歇爾試驗馬歇爾穩(wěn)定度及流值試驗是進行瀝青混合料配合比設計和現(xiàn)場質量檢測的主要依據(jù)，是瀝青混表6 瀝青混凝土配合比設計表 Table 6 Designed mix proportion of asphalt concrete配合比編號PDJP1-6.1 PDJP1-6.3 PDJP1-6.5 PDJP1-6.7 PDJP1-6.9 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.2 PDJP2-6.4 PDJP2-6.6 PDJP2-6.8 PDJP2-7.0 PDJP3-6.1 PDJP3-6.3 PDJP3-6.5 PDJP3-6.7 PDJP3-6.9各篩孔通過率/%瀝青含量/% 20 mm 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 10 mm 75.0 75.0 75.0 75.0 75.0 75.0 75.0 77.7 77.7 77.7 77.7 77.7 76.8 76.8 76.8 76.8 76.8 5 mm 55.9 55.9 55.9 55.9 55.9 55.9 55.9 58.0 58.0 58.0 58.0 58.0 56.1 56.1 56.1 56.1 56.1 2.5 mm 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 39.5 39.5 39.5 39.5 39.5 36.2 36.2 36.2 36.2 36.2 1.2 mm 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 33.6 33.6 33.6 33.6 33.6 30.8 30.8 30.8 30.8 30.8 0.6 mm 25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 26.4 26.4 26.4 26.4 26.4 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 0.3 mm 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 19.6 19.6 19.6 19.6 19.6 0.15 mm 16.3 16.3 16.3 16.3 16.3 16.3 16.3 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 15.9 15.9 15.9 15.9 15.9 0.075 mm 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.2 12.2 12.2 12.2 12.2 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 6.1 6.3 6.5 6.7 6.9 7.1 7.4 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 6.1 6.3 6.5 6.7 6.9book=46,ebook=51表7 瀝青混凝土密實性能檢測結果 Table 7 Test results of the compactness of the asphalt concrete配合比編號設計要求PDJP1-6.1 PDJP1-6.3 PDJP1-6.5 PDJP1-6.7 PDJP1-6.9 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.2 PDJP2-6.4 PDJP2-6.6 PDJP2-6.8 PDJP2-7.0 PDJP3-6.1 PDJP3-6.3 PDJP3-6.5 PDJP3-6.7 PDJP3-6.9密度/（g·cm-3）＞2.35 2.423 2.417 2.419 2.414 2.408 2.400 2.391 2.428 2.421 2.415 2.408 2.405 2.428 2.424 2.419 2.414 2.409理論密度/（g·cm-3）—2.460 2.453 2.446 2.439 2.433 2.424 2.414 2.457 2.450 2.443 2.436 2.430 2.460 2.453 2.446 2.440 2.433孔隙率/%≤2 1.50 1.47 1.10 1.03 1.03 0.97 0.97 1.18 1.18 1.15 1.15 1.03 1.30 1.18 1.10 1.07 0.99凝土穩(wěn)定性能和塑性變形能力的客觀反映，不同的工程對其有不同的要求。室內配合比試驗中的馬歇爾穩(wěn)定度及流值試驗結果列入表8，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制的瀝青含量與穩(wěn)定度關系趨勢和瀝青含量與流值關系趨勢如圖2、圖3所示，綜合比較表6、表8，分析圖2、圖3可以得出如下結論：各配合比試驗結果均符合設計指標要求，且瀝青混凝土馬歇爾穩(wěn)定度大致呈現(xiàn)隨瀝青含量的增加而降低趨勢，流值則大致呈現(xiàn)瀝青含量的增加而增加的趨勢。4.3 瀝青混凝土防滲性能試驗瀝青混凝土防滲性能是評價瀝青混凝土防滲心墻質量的最重要指標，試驗方法有兩種，一種是滲透系數(shù)法，一種為抗?jié)B試驗法。通過以往工程試驗證實瀝青混凝土試件的滲水量與時間無特征關系，因此采用抗?jié)B試驗法評價瀝青混凝土的防滲性能較為合理。對上述各項配合比均進行了抗?jié)B試驗，試驗結果均為不滲漏，說明各組試驗防滲性能滿足設計要求。表8 瀝青混凝土馬歇爾穩(wěn)定度及流值檢測結果 Table 8 Test results of the Marshall stability and flow value配合比編號設計要求PDJP1-6.1 PDJP1-6.3 PDJP1-6.5 PDJP1-6.7 PDJP1-6.9 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.2 PDJP2-6.4 PDJP2-6.6 PDJP2-6.8 PDJP2-7.0 PDJP3-6.1 PDJP3-6.3 PDJP3-6.5 PDJP3-6.7 PDJP3-6.9馬歇爾穩(wěn)定度/kN＞5 6.51 5.91 6.57 6.03 6.20 6.08 5.70 6.63 6.59 6.15 6.30 6.33 8.02 8.35 7.06 7.69 6.84流值/(1/10 mm) 30～110 56.9 57.0 78.3 63.7 76.6 74.6 81.8 74.7 65.8 74.4 77.2 82.1 57.0 54.3 54.1 62.8 65.4圖2 瀝青含量與穩(wěn)定度關系趨勢 Fig.2 Relation between the asphalt content and stability圖3 瀝青含量與流值關系趨勢 Fig.3 Relation between the asphalt content and flow valuebook=47,ebook=524.4瀝青混凝土變形性能試驗旁多工程壩址處于地震高發(fā)區(qū)，因此對瀝青混凝土的變形性能要求較高。評價瀝青混凝土變形的試驗方法為小梁彎曲試驗，其評價指標一般為彎曲應變值。本次室內試驗設計根據(jù)工程實際情況選擇測試溫度為3.9℃，試驗采用250 mm×40 mm× 35 mm的試件，加荷速率為1.67 mm/min，其檢測結果如表9所示。表9 瀝青混凝土彎曲試驗檢測結果 Table 9 Results of the bending test of the asphalt concrete配合比編號抗彎強度/MPa設計要求PDJP1-6.3 PDJP1-6.5 PDJP1-6.7 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.4 PDJP2-6.6 PDJP2-6.8 PDJP3-6.3 PDJP3-6.5 PDJP3-6.7—4.72 4.63 4.43 4.01 3.61 4.99 4.69 4.08 4.99 4.92 4.66彎曲應變/%≥1 2.316 2.678 2.732 4.011 4.012 2.450 2.767 2.755 2.381 2.531 2.785彎曲變形模量/MPa—203.5 173.2 162.5 95.2 90.1 204.5 169.9 150.9 211.1 199.1 170.2從表9得出如下結論：（1）各組試驗配合比的彎曲應變均滿足設計要求；（2）抗彎強度大致呈現(xiàn)隨瀝青含量增大而減小的趨勢；（3）彎曲應變大致呈現(xiàn)隨瀝青含量增大而增大的趨勢；（4）彎曲變形模量呈現(xiàn)隨瀝青含量增大而減小的趨勢。4.5 瀝青混凝土水穩(wěn)定性試驗水穩(wěn)定性是衡量瀝青混凝土在水中長期浸泡過程的穩(wěn)定性，是評價瀝青混凝土心墻水中長期耐久性的重要指標。耐水性不良的瀝青混凝土在水的長期浸泡作用下，粘附于礦質材料上的瀝青膜易被水剝離，使瀝青混凝土強度大大降低從而失去力學穩(wěn)定性，最終將導致水工瀝青混凝土建筑物的失穩(wěn)破壞。由于瀝青混凝土心墻在壩體內部工作，運行期間溫度變化幅度較小，且不受冰凍、紫外線及惡劣氣候條件的影響，所以瀝青混凝土心墻的耐久性完全取決于其耐水性。試驗方法：將按規(guī)定成型的試件分為兩組，一組（A組）置于60℃的水中恒溫48 h后取出，再與置于20℃空氣中（常溫狀態(tài)下）恒溫48 h的另一組（B組）一起放入20℃水中恒溫2 h，而后在軸向變形速度為1 mm/min的荷載作用下分別進行軸向抗壓強度試驗，兩組強度之比即為水穩(wěn)定系數(shù)。本次室內試驗進行了5組水穩(wěn)定性試驗，具體結果如表10所示。表10 瀝青混凝土水穩(wěn)定系數(shù)檢測結果 Table 10 Test results of the coefficient of water stability of the asphalt concrete配合比編號水穩(wěn)定系數(shù)PDJP1-6.5 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.6 PDJP3-6.5抗壓強度/MPa A組1.80 1.06 1.05 1.68 1.80 B組1.85 1.03 1.01 1.78 1.83 0.97 0.97 0.96 0.94 0.98由表10可以看出，3組試件水穩(wěn)定系數(shù)在0.94～0.98之間，遠大于設計要求的0.85，說明配制的瀝青混凝土耐水性較好。4.6 推薦骨料級配不同瀝青含量三軸試驗考慮工程處于高海拔、深覆蓋層、高地震烈度的特殊工程條件，適量選擇高瀝青含量，本次試驗對推薦骨料級配進行了6.8%、7.1%和7.4%三個瀝青含量的三軸參數(shù)測試。本次三軸剪切試驗所用的瀝青混凝土試樣為室內靜壓成型所得，為圓柱形，直徑為100 mm，高度為200 mm。試驗溫度控制在（3.9±0.1）°C范圍內。圍壓σ3分為四級，分別為100 kPa、300 kPa、500 kPa、700 kPa。采用恒應變控制式加載，加載速率為0.2 mm/min。本次各組三軸試驗，應力-應變圖形如圖4所示，摩爾圓如圖5所示，各項數(shù)據(jù)列于表11。book=48,ebook=53表11 三軸檢測結果 Table 11 Result of the triaxial test瀝青含量設計要求6.8% 7.1% 7.4%模量數(shù)400～800 1002.1 778.3 444.9內摩擦角/°≥25 28.4 25.8 23.4凝聚力/kPa≥300 613 773 659從表11各數(shù)據(jù)可以看出，模量數(shù)、內摩擦角隨著瀝青含量的增加呈現(xiàn)減小趨勢，符合理論變化趨勢，凝聚力的大小取決于試件密實程度和骨料間的咬合作用，本次試驗各組凝聚力均滿足設計要求。瀝青含量為7.1%的三軸試驗結果均滿足設計要求。圖4 不同瀝青含量條件下的應力-應變曲線 Fig.4 Stress-strain curves with different asphalt contents圖5 不同瀝青含量條件下的摩爾圓及強度包線 Fig.5 Mohr circles and strength envelope curves with different asphalt contents4.7 推薦配合比根據(jù)各項檢測結果，結合設計所提各項技術要求，考慮旁多水利樞紐工程高海拔高地震烈度的特殊地理條件，且瀝青含量7.4%工藝試驗時因陷碾無法大面積施工，最終確定編號PGJP1-7.1為推薦配合比。5 結論與建議（1）新疆克拉瑪依2號水工瀝青現(xiàn)有各項檢測指標可以滿足設計要求；試驗采用的骨料為堿性，其各項性能基本滿足碾壓式瀝青混凝土技術要求。（2）根據(jù)旁多工程瀝青混凝土的技術要求，當瀝青含量超過6.5%，其密實性能、馬歇爾穩(wěn)定度、防滲性能可滿足設計要求。綜合考慮到工程地理位置、試驗結果和以往的工程經驗，優(yōu)選旁多工程（下轉第51頁）book=49,ebook=54塔城地區(qū)澆注式瀝青混凝土心墻壩心墻技術研究俞曉燕（新疆塔城地區(qū)水利水電勘察設計院，新韁塔城，834700）摘 要：介紹了塔城地區(qū)已建澆注式瀝青心墻壩水庫，對澆注式瀝青心墻技術指標、施工配合比進行研究，為類似工程和項目提供經驗和和借鑒依據(jù)。關鍵詞：水庫；澆注式瀝青心墻；配合比；研究Title:Research on the core wall technology of dam with guss asphalt concrete core wall in Tacheng ar?ea//by YU Xiao-yan//Investigation and Design Institute of Water Conservancy and Hydro Power of Tacheng area,XinjiangAbstract:This paper introduces the dams with guss asphalt concrete core wall built in Tacheng area. Then,research on the technical indexes and mix proportion of the guss asphalt concrete core wall is car?ried out.The results are presented here,for reference.Key words:reservoir;guss asphalt concrete core wall;mix proportion;research中圖分類號：TV431.5文獻標識碼：B文章編號：1671-1092（2014）03-0049-031 概況1.1 地理概況塔城地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)西北部，國土總面積10.45萬km2，約占全疆總面積的6.5%。地區(qū)管轄塔城市、額敏縣、烏蘇市、沙灣縣、托里縣、裕民縣、和布克賽爾縣共七個縣市。1.2 工程概況截至2013年，塔城地區(qū)已建成澆注式瀝青心墻壩4座，其中和布克賽爾縣加音塔拉水庫、托里縣多拉特水庫為加固擴建水庫，其余2座均為新建水庫。和布克賽爾縣加音塔拉水庫1962年建成蓄水，壩型為黏土斜墻堆石壩，設計總庫容1 850萬m3，2006年對該水庫進行擴建，擴建后總庫容2 320萬m3。水庫最大壩高26.64 m，壩頂寬19.9 m，壩前坡利用原壩坡，坡度1∶2.0～1∶3.0，采用厚40 cm的漿砌石護坡。下游壩坡坡比1∶1.75，護坡采用干砌石，厚0.3 m。瀝青混凝土心墻厚度采取40 cm等厚布置。托里縣多拉特水庫工程原設計為總庫容60× 104m3，堆石壩最大壩高18 m，采用上游漿砌石面板防滲。1998年6月開始對該水庫工程加固擴建，水庫總庫容500×104m3，壩型為澆筑式瀝青混凝土心墻堆石壩，在設計上游壩坡時，在原壩體壩頂高程998.80 m處設置一馬道，寬度為5 m，馬道以下堆石壩坡上游壩坡為1∶2，馬道以上，壩坡為1∶1.4，護坡采用0.3 m厚C15細?；炷疗鰤K石。下游壩坡為1∶1.75，護坡采用干砌石，厚度為0.3 m。瀝青混凝土心墻等厚布置，厚度為50 cm。托里縣鐵廠溝水庫總庫容855×104m3，最大壩高29.78 m。大壩寬5 m，大壩上游壩坡為1∶1.5，采用40 cm厚C20細礫混凝土砌石護坡，下游壩坡為1∶1.75，采用30 cm厚干砌石護坡。心墻在高程903.10 m以下，水頭大于15 m，心墻厚0.3 m，在高程903.10～904.10 m之間，心墻厚度由0.3 m漸變至0.2 m，高程904.10 m以上心墻厚0.2 m。麥海因水庫總庫容為995×104m3，大壩壩型為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，壩長120 m，壩頂寬5 m，壩頂高程1 218.32 m，最大壩高52.65 m。心墻厚度為0.5 m，采用等厚布置。大壩上游壩坡1∶2.0，下游壩坡1∶2.25，大壩壩體與圍堰相結合，圍堰頂高程1 192.5 m，圍堰頂寬5 m。塔城地區(qū)已建成澆注式瀝青心墻壩水庫大壩主要技術指標見表1。book=50,ebook=55表1 水庫主要設計參數(shù)統(tǒng)計表 Table 1 Main design parameters for reservoir工程名稱和布克賽爾縣加音塔拉水庫托里縣多拉特水庫托里縣鐵廠溝水庫額敏縣麥海因水庫庫容/萬m32 320 500 685 120最大壩高/m 26.6 34.5 29.8 52.6上游壩坡1∶2；1∶3 1∶2；1∶1.4 1∶1.5 1∶2.0下游壩坡1∶1.75 1∶1.75 1∶1.75 1∶2.25壩頂寬/m 19.9 5 5 5心墻厚/m 0.4 0.5 0.3;0.2 0.5建成時間/年2006 2000 2000 20132 大壩心墻技術指標根據(jù)SL 501-2010《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規(guī)范》，澆筑式瀝青混凝土心墻的技術指標為：孔隙率應不大于2%；滲透系數(shù)應不大于1× 10-8cm/s；水穩(wěn)定系數(shù)不小于0.9；抗流變性能好；澆筑時應有足夠的施工流動性和抗分層性。塔城地區(qū)已建成澆筑式瀝青混凝土心墻的技術指標見表2。3 心墻施工配合比技術指標心墻瀝青混凝土主要由瀝青、粗骨料、細骨料、填充料等材料組成，根據(jù)工程現(xiàn)場材料選擇不同，對配合比進行實驗研究，最終確定施工配合比。瀝青：具有一定的抗流變能力和較小的感濕性，本工程所選用的瀝青其性能必須滿足本工程要求，其質量以延度、針入度、軟化點三大指標按有關要求控制。粗骨料：級配良好，質地堅硬、新鮮，不因加熱而引起性質變化，吸水率不大于3%，含泥量不大于0.5%，耐久性好，用硫酸鈉法干濕循環(huán)5次，重量損失小于12%，且粘附性能良好，與瀝青粘附力應達到四級以上。細骨料：細骨料粒徑范圍為0.074～2.5 mm，材料為人工砂，技術要求為：級配良好，不含有機質和其他雜質，含泥量不大于2%，耐久性好，用硫酸鈉法干濕循環(huán)5次，重量損失小于15%，水穩(wěn)定等級要求不低于四級。填充料：填充料為粒徑小于0.074 mm的極細礦粉，對填料的技術要求為：粒徑0.074 mm的篩孔通過率大于70%，不含泥土、有機物等雜質，親水系數(shù)不大于1.0，含水率小于0.5%。4 瀝青心墻施工配合注意事項由于瀝青混合料的技術指標受施工工藝、原材料組成的影響很大，因此，瀝青心墻施工配合表2 瀝青混凝土心墻的技術標準 Table 2 Technical indexes of the asphalt concrete core wall注：表中數(shù)值為每立方用量質量比例瀝青用量/% 9.3～13密度/（g·cm-3）2.2孔隙率/% 2～4分離度/%＜6流動度/s 150～200滲透數(shù)系數(shù)＜1×10-7水穩(wěn)定系數(shù)≥0.85表3瀝青混凝土施工配合比（單位：%）Table 3 Mix proportion of asphalt concrete in construction工程名稱和布克賽爾縣加音塔拉水庫托里縣多拉特水庫托里縣鐵廠溝水庫額敏縣麥海因水庫粗料43 39 43 52細料47 47 47 35粉料10 14 10 13瀝石比10.5 13 10.5 9.3備注道路瀝青100甲道路瀝青100甲瀝青AH-90道路瀝青70Abook=51,ebook=56比設計是對委托來樣進行試驗、分析、檢測后研究確定的。在現(xiàn)場施工中，如混合料拌和、碾壓溫度及礦料的級配等發(fā)生變化，應隨時對礦料合成級配及用油量進行必要調整，以保證工程質量。5 結語（上接第42頁）（1）右壩頭RC1（壩軸距+1.0 m）和左壩頭RC5（壩軸距+1.0 m）與庫水位有一定的相關性，基本與庫水位變化呈正相關關系，即測管水位隨庫水位升高而升高，反之，管水位隨庫水位降低而降低，其水位一般維持在12.0 m附近。（2）左、右壩頭下游側其他測點部位滲壓水位受庫水位變化影響較小，與庫水位的相關性較小。（3）從以上分析可知，左、右壩肩基本不存在繞壩滲流問題。（4）RC6測值跳動較大，該儀器測值供分析參考。3 結語根據(jù)壩體壩基、滲漏量及繞壩滲流的觀測資料分析，目前壩體滲流無明顯趨勢性變化，土工膜對壩體起到了很好的防滲功效，壩體和壩基滲透穩(wěn)定性滿足要求，壩基滲流壓力略有增大趨勢，滲流量較小，左、右壩肩基本無繞壩滲流問題，大壩安全性態(tài)總體較好。建議加強對大壩巡視檢查并在高水位下進行滲流觀測，及時對監(jiān)測資料進行整編分析，保障工程安全。 ■5座水庫均已通過竣工驗收，工程運行效果良好，現(xiàn)將澆注式瀝青心墻技術指標、施工配合比進行研究分析，供同類水庫大壩設計參考?！鍪崭迦掌冢?013-12-23作者簡介：俞曉燕（1982-），女，總工辦副主任，工程師，主要從事水利水電工程規(guī)劃設計與管理工作。參考文獻：[1]余姚市四明湖水庫除險加固工程指揮部.浙江省余姚市四明湖水庫除險加固工程竣工驗收工程建設管理工作報告[R].2005.[2]四明湖水庫大壩現(xiàn)場安全檢查專家組.浙江省余姚市四明湖水庫現(xiàn)場安全檢查報告[R].南京:南京水利科學研究院,2012.[3]毛昶熙,段祥寶,李祖貽.滲流數(shù)值計算與程序應用[M].南京:河海大學出版社,1999.[4]毛昶熙.滲流計算分析與控制[M].北京:水利電力出版社, 1990.[5]張乾飛,顧沖時,郭海慶，宋一明，吳耿桐.土石壩滲流確定分析模型研究[J].武漢水利電力大學學報,2000，33（4）：5-9;24.[6]錢家歡,殷宗澤.土工原理與計算[M].中國水利水電出版社,2003.[7]盧廷浩.土力學[M].南京:河海大學出版社,2002.收稿日期：2013-09-05；修回日期：2013-12-30基金項目：水利部公益性行業(yè)專項（201101028）；南京水利科學研究院基金資助項目（Y712006、Y710001和Y712008）作者簡介：孫瑋瑋（1981-），女，江蘇建湖人，博士，主要從事大壩安全和風險評價研究。（上接第48頁）表12 碾壓式瀝青混凝土推薦配合比 Table 12 Recommended mix proportion of the asphalt concrete注：瀝青含量為占骨料質量的百分數(shù)試驗編號fffffe瀝青含量/% PGJP1-7.1各粒級骨料含量/% 10～20 mm 25.0 5～10 mm 19.0 2.5～5 mm 18.0 0.075～2.5 mm 25.9＜0.075 mm 12.1 7.1為瀝青含量7.1%的瀝青混凝土配合比。旁多水利樞紐工程大壩碾壓式瀝青混凝土心墻已于2013年9月底填筑至4 085 m高程，并已于2013年10月12日蓄水發(fā)電，目前檢查壩后無明顯漏水點，運行狀況良好，說明旁多工程選用的瀝青混凝土的原材料及其配合比是合適的。 ■收稿日期：2014-02-17作者簡介：張俊濤（1971-），男，工程碩士，高級工程師，主要從事工程建設管理及運行管理工作。book=52,ebook=57土石壩缺陷及其處理措施林芝（國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，310014）摘 要：隨著國內一大批土石壩工程完工投入運行，對運行過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷及相應處理措施的總結有助于更好地了解和掌握已建土石壩的運行情況，提高大壩管理水平。筆者總結了包括壩頂缺陷、壩高缺陷、面板缺陷、接縫缺陷、心墻缺陷和基礎缺陷在內的6類土石壩常見缺陷，并提供了針對不同缺陷的處理措施。關鍵詞：土石壩缺陷；心墻；接縫；處理措施Title:Defects of embankment dam and its treatment//by LIN Zhi//Large Dam Safety Supervision Center of National Energy AdministrationAbstract:With large number of embankment dams completed and put into operation,summarizing the defects found during operation and the corresponding treatment measures would help us better under?standing the operation of embankment dam and enhance dam management level.This article summariz?es six common defects of earth dam,which are crest defects,dam height detects,panel defects,joints de?fects,core-wall defects and foundation defects.As well,different treatment measures are provided,for reference.Key words:defects of earth-rockfill dam;core wall;joint;treatment measure中圖分類號：TV698.2文獻標識碼：A文章編號：1671-1092（2014）03-0052-050 前言國內外攔河大壩中，土石壩是各種壩型中應用最多的一種，主要包括面板堆石壩、心墻壩、均質壩等。在具有適宜的地形、地質和建筑材料等條件下，土石壩結構簡單，較為經濟，且便于施工，但由于施工質量、后期管理、特殊工況（如地震、高寒）等原因，多數(shù)土石壩存在著不同程度的設計缺陷或質量問題。對三板溪、天生橋一級等50余座較有代表性的土石壩的相關資料進行調研，著重整理了土石壩的各類缺陷及相應的處理經驗。1 土石壩缺陷類型在調研的50余座土石壩中，有32座大壩存在不同類型的缺陷，大致可分為6種類型：壩頂缺陷、壩高缺陷、面板缺陷、接縫缺陷、心墻缺陷和基礎缺陷。統(tǒng)計顯示，32座土石壩中共發(fā)現(xiàn)缺陷84個，其中壩頂缺陷、面板缺陷、接縫缺陷為主要缺陷，分別占到25%、31%、24%，壩高缺陷、心墻缺陷、基礎缺陷所占比重相對較少。缺陷統(tǒng)計情況見圖1。圖1 土石壩缺陷類型統(tǒng)計 Fig.1 Statistics of the defects of embankment dam2 缺陷處理2.1 壩頂缺陷壩頂缺陷包括防浪墻、路面混凝土老化，伸縮縫、施工縫、與面板水平縫的擠壓破損、拉裂以及止水破壞，防浪墻與兩岸連接破壞等。book=53,ebook=58壩頂及防浪墻表面裂縫一般對壩體防滲、結構沒有影響，可不予處理，或從管理、美觀角度出發(fā)，可采用柏油或瀝青混凝土封閉，以阻止裂縫繼續(xù)發(fā)展。位于高寒地區(qū)的大壩壩頂和防浪墻混凝土易受凍融或風化破壞而產生表面裂縫、起鼓、脫落的現(xiàn)象，常見的修補方案為：鑿除破損的混凝土至新鮮混凝土表面；采用柔性材料將伸縮縫密封；在防浪墻頂鉆孔，埋入鋼筋，綁扎鋼筋網；涂刷混凝土界面粘接劑，使用聚合物砂漿抹面。由于壩體的不均勻沉降、地震等原因常導致防浪墻伸縮縫以及面板頂部與防浪墻底座產生張開、錯位等位移，或防浪墻與左右岸連接處出現(xiàn)裂縫，更有甚者出現(xiàn)止水被拉裂的情況。這些缺陷會導致壩體防滲結構被損壞，應對其進行修復。修復工藝包括鑿除原破損的混凝土及止水、澆筑新防浪墻、安裝止水和防水材料封堵處理等。處理中可選用SR塑性止水材料作為嵌縫、封縫材料，也可選用聚氨酯防水材料進行封堵處理。如：東津大壩為混凝土面板堆石壩，運行過程中發(fā)現(xiàn)攔河壩樁號壩左0+077.40 m和壩左0+0341.00 m處“L”型防浪墻伸縮縫產生張開、錯位等變形，結構縫“D”型止水銅片被拉裂，其下部與面板相接處的“W”型水平止水也有一定程度的破損，遂針對該缺陷進行處理。防浪墻結構縫處理方案為：除去原縫面充填的瀝青乳膠，騎縫鑿槽，槽底部鋪設瀝青木板，嵌填SR塑性止水材料，表面輔以三元乙丙橡膠增強型SR防滲蓋片粘貼。防浪墻結構縫豎向止水與面板水平止水接縫部位處理方案為：鑿除兩止水銅片焊接部位一定范圍的表面混凝土，使接縫部位“W”型止水銅片全部出露，底部不用鋪設瀝青木板直接充填SR塑性止水材料封縫，最后粘貼三元乙丙橡膠增強型SR防滲蓋片。處理后運行多年未發(fā)現(xiàn)異常變化，處理效果較好。陡嶺子、馬鹿塘二期大壩面板頂部與防浪墻底水平縫止水破壞，采用相同方法處理后，也都取得了較好的效果。2.2 壩高缺陷土石壩壩頂（或防滲體頂部）高程根據(jù)正常運行和非常運行時的靜水位加相應的超高予以確定。當壩頂設置堅固、穩(wěn)定、與壩體防滲體緊密結合的防浪墻時，對壩頂（或防滲體頂部）超高的要求即為對防浪墻頂部高程的要求。由于設計的壩頂（或防滲體頂部）高程是針對大壩沉降穩(wěn)定后的情況而言的，若壩頂超高預留不足，運行期大壩會出現(xiàn)壩頂（或防滲體頂部）高程不滿足要求情況。針對不同的缺陷情況，采用不同的處理方式：（1）壩頂（或防滲體頂部）高程滿足土石壩規(guī)范要求，防浪墻頂高程安全超高不滿足，僅需對防浪墻進行加高處理。如陡嶺子大壩采用5.2 m高的“U”形鋼筋混凝土防浪墻的壩頂結構，壩頂高程275.00 m，防浪墻高程276.2 m，墻底高出設計洪水位4.59 m。設計復核結果，防浪墻頂高程不滿足規(guī)范要求，遂采用C20鋼筋混凝土加高防浪墻頂25 cm，并采用錨筋與原墻頂相連。（2）壩頂（或防滲體頂部）高程高于設計洪水位和正常蓄水位，低于校核洪水位，且防浪墻頂?shù)陀诶隧敻叱獭Ｈ缫远Y河一級電站攔河壩為粘土心墻土壩，最大壩高80.5 m，壩頂高程2 230.5 m。設計正常水位2 227.0 m，校核洪水位2 229.5 m，設計心墻頂高程2 229.7 m，實際心墻頂高程2 227.0 m，比設計少填筑了2.7 m。遂對大壩2 226.43 m高程以上的心墻進行了挖槽、拼接和鋪筑土工膜進行了相應處理，并按規(guī)定技術要求回填心墻紅粘土，層層夯實至2 229.7 m高程。處理后，心墻頂高程2 229.7 m，高出校核洪水位0.2 m，壩頂高程2 230.5 m，滿足設計規(guī)范要求。2.3 面板缺陷混凝土面板堆石壩由于壩體不均勻沉降、上游水位變動、波浪淘刷、凍脹干裂、混凝土老化以及地震等因素的影響，面板及趾板混凝土易產生擠壓破損、脫空、隆起、塌陷、裂縫、凍融、混凝土老化等缺陷。（1）面板裂縫是面板缺陷中比較常見的問題，除一些特殊情況外，一般是由于溫度和干縮引起的。面板裂縫一般不會導致壩體防滲結構的破壞，但會因加速溶蝕、凍融、鋼筋銹蝕等而導致面板耐久性降低，因此在實際工程中也應引起重視。按照DL/T 5057-1996《水工鋼筋混凝土結構設計規(guī)范》的規(guī)定，裂縫寬度不超過0.2 mm，可不處理；否則應做專門處理。在工程實例中，對于縫寬δ＜0.2 mm且延伸較短的裂縫，可不做處理或采用環(huán)氧砂漿等彈性材料做表面封縫處理；對于縫寬0.2 mm≤δ＜book=54,ebook=590.5 mm的裂縫，一般先采用水溶性聚氨酯等材料進行化學灌漿處理，然后進行嵌縫和表面處理；對于縫寬δ≥0.5 mm的裂縫，一般先騎縫鑿槽，再采用化學灌漿和封縫處理。如灘坑、萬安溪、察汗烏蘇、龍馬、公伯峽、龍首二級、陡嶺子、崖羊山、積石峽、魚塘等電站大壩面板的裂縫處理基本遵循了以上原則，采取近似的處理措施進行處理，處理后多數(shù)工程效果較好。（2）由于壩體沉降偏大或地震作用，使面板產生擠壓破損、脫空、隆起、塌陷、裂縫等缺陷也是實際工程中較常出現(xiàn)的情況。若破損部位在水面以上，可采用回填一般混凝土，裂縫處理參照上文中提到的施工工藝；若破損部位在水面以下，則應回填例如PBM聚合物混凝土、水下環(huán)氧混凝土等化學材料，然后進行水下封縫處理。如天生橋一級大壩就是典型的因壩體沉降變形過大導致面板發(fā)生擠壓破損的工程實例，按上述原則進行處理后，效果較好。（3）面板施工縫擠壓破壞是面板缺陷中另一常見的現(xiàn)象。在一些高壩的混凝土面板澆筑過程中，因設計或施工要求需要分段澆筑，因而在先、后澆筑的混凝土之間形成一個結合面，由于澆筑的不連續(xù)性，縫面處理不夠到位，導致新老混凝土結合不好，后期在結合面附近常出現(xiàn)裂縫、破損等缺陷。如三板溪大壩就出現(xiàn)了典型的施工縫擠壓破壞，運行期雖多次對施工縫進行修補，但處理效果不佳。（4）地處高寒大風地區(qū)的大壩，由于溫差、結冰、干濕循環(huán)頻繁等因素的影響，面板混凝土容易產生凍融、凍脹破壞，表現(xiàn)為混凝土剝蝕、細裂縫、面板強度及耐久性影響等。如北京十三陵抽水蓄能電站上庫壩、黑龍江蓮花大壩、青海公伯峽大壩等都因地處嚴寒地區(qū)，在水位變動區(qū)產生較多裂縫。一般采用SK手刮聚脲材料和聚氨酯材料對裂縫進行封閉處理。2.4 接縫缺陷面板壩接縫按位置和作用可分為周邊縫、面板垂直縫、趾板伸縮縫、面板與防浪墻水平縫、防浪墻伸縮縫等，它們是防滲系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，易發(fā)生止水失效和滲漏問題。2.4.1 周邊縫周邊縫為面板和趾板的接縫，接縫內嵌填可壓縮材料，并設置2-3道止水。由于周邊縫兩側結構的變形性能相差較大，在水荷載的作用下，面板與趾板易產生相對位移。因此周邊縫破壞常見由于剪切破損或張開作用引起的止水破壞，甚至引起壩體防滲結構破壞。如馬鹿塘二期大壩就是典型的周邊縫破壞實例，常見的處理方案為：修復止水；若有局部脫空部位，進行灌漿處理；接縫夾塞SR柔性填料；回填粉煤灰。2.4.2 面板垂直縫垂直于壩軸線的面板板間接縫，有壓性縫和張性縫之分。位于河床中部的垂直縫稱為壓性縫，中、低壩一般只設一道止水，高壩設上、下兩道止水。在壩軸線中部，若壩體沉降過大或首次水庫蓄水上漲過快，容易產生擠壓破損；位于兩岸壩肩附近的垂直縫為張性縫，縫面一般涂刷一層防粘合劑，設2道止水，容易產生張拉破損。如天生橋一級L3/L4面板垂直縫在壩體沉降過大中造成的破壞就是典型的垂直縫擠壓破壞，現(xiàn)場檢查部分縫段可見破損的止水銅片翼緣。處理中，水上部分采用C25混凝土修復破損面板，接縫處用2 cm厚橡膠板隔縫；水下部分采用水下環(huán)氧混凝土回填，接縫處未作分隔處理；為釋放面板水平向應變，選擇距破損的L3/L4垂直縫左右各2個條塊的L1/L2和L5/L6兩條垂直縫按埋橡膠板隔縫的方式進行改造。處理后未發(fā)現(xiàn)鄰近0+630 m和0+725 m樁號下部面板順坡向應變增加，內部變形觀測資料表明高程725 m以下壩體變形已基本穩(wěn)定。2.5 心墻缺陷心墻作為防滲結構的重要部分在豎向荷載和水平荷載的作用下容易產生裂縫，且由于土體的壓縮性能，填筑后容易出現(xiàn)心墻頂高程不滿足設計要求，心墻與壩頂銜接不密實以及心墻局部不均勻、滲漏等缺陷，這些缺陷都會影響結構的防滲性能，因此在實際工程中必須予以處理。由于心墻位于土石壩中心部位，竣工后對心墻缺陷的處理難度較大，除特殊情況外，處理一般在施工期進行。常用的加固措施有各種形式的灌漿、各種形式的防滲墻以及防滲墻頂部加高等。貴州紅楓大壩壩高54.28 m，原為木斜墻堆石壩，上游木斜墻作為壩體主要防滲體系，由于木斜墻運用已久，日益腐爛，削弱了大壩防滲能力，產生book=55,ebook=60大壩滲漏。1989-1991年，在壩體上游側的干砌石體內采用高濃度的混合材料進行鉆孔灌漿防滲處理，形成灌漿結石心墻防滲體。處理后大壩滲漏問題得到有效解決。心墻頂部要求在靜水位以上有超高，以防滲漏，且要求與壩頂防浪墻底部結合緊密。實際工程中常因壩體不均勻沉降出現(xiàn)心墻頂部高程不滿足要求或與壩頂脫開而需進行補強加固，有關內容已在2.2中進行總結。處于地震區(qū)的大壩，常因地震導致壩體結構發(fā)生破壞，進而影響壩體防滲，需對心墻采取補強措施。如碧口大壩為粘土心墻壩，“5.12”汶川地震導致大壩發(fā)生較大位移，壩體相對最大沉降量達249mm，累計沉降量713.86 mm。為防止防浪墻底部混凝土與心墻頂部脫開以及兩岸心墻與齒墻結合部位出現(xiàn)裂縫，對大壩頂部進行水泥灌漿和化學灌漿處理。水泥灌漿采用P42.5普通硅酸鹽水泥，純水泥漿液灌注?；瘜W灌漿采用“LW”水溶性聚氨酯灌漿材料，純壓式灌漿法，栓塞卡在防浪墻混凝土與心墻結合面以上10 cm處，最大灌漿壓力為0.2 MPa。2.6 基礎缺陷地基問題引起的土石壩失事事件在工程中占了較大比例，歸納起來主要有以下幾種情況：表層強風化、裂隙密集的巖石沒有完全挖除；基巖面存在微小裂縫或巖面不平整處沒有處理、以及基巖沒有進行固結灌漿；基巖內部存在滲漏通道；對斷層破碎帶等不良地質構造沒有進行處理。云南茄子山和江西洪門等大壩就是典型的基礎缺陷處理實例。2.6.1 茄子山大壩云南茄子山大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高106.1 m。水庫下閘蓄水2年后，發(fā)現(xiàn)壩后滲水量猛增并一度出現(xiàn)渾水。開挖及物探查明，左岸趾板1 756.00 m高程附近寬約10.0 m的擠壓破碎帶沒有處理，蓄水后基礎在較大水力作用下，全強風化巖體沿節(jié)理帶發(fā)生滲透破壞，滲透通道逐步擴大而產生集中滲漏。處理中采取以趾板基礎為主的“前堵后截”的措施。“前堵”即在可能集中滲漏通道采用細骨料混凝土填塞和基巖灌漿的方法給予封堵，以封閉密集的邊坡節(jié)理裂隙及集中滲漏通道。“后截”則是加排、加密、加深此段趾板下已有的帷幕灌漿和固結灌漿。此外對該段趾板上部開挖邊坡巖體破碎、塌滑嚴重的部位進行了擴大原有混凝土貼坡?lián)鯄χёo范圍并局部增加預應力錨索支護的處理。處理后壩基滲漏量較小，表明壩基防滲帷幕與封堵深槽處理效果較好。2.6.2 洪門大壩江西洪門大壩為粘土心墻風化土料殼壩，施工時與心墻底面接觸的三條順河向斷層F23、f29、F11及破碎帶未進行專門處理，導致壩基強度較差，滲流異常。1980年以來，電廠針對該缺陷進行過多次處理：1980～1983年，對壩基斷層采用水泥加丙凝灌漿處理的補強加固措施，當時取得了較好的止水防滲效果，但丙凝在運行4、5年后被擠向下游，失去了防滲作用。1989年底對F23斷層進行補充水泥灌漿，由于處理范圍較小，效果不明顯。由于缺陷處理不徹底，長時間運行以來，斷層條件日趨惡化，滲漏量急劇增加。1997年底至1998年4月對主壩壩基進行了補強灌漿處理，以形成較完整的防滲帷幕體，在心墻與基巖接觸面采用水溶性聚氨酯材料，以形成一道人造的蓋板，可承受較大的灌漿壓力，而不會危害壩體，在基巖部位進行水泥灌漿。同時為防止壩基砂層管涌，在下游壩趾0+062～0+ 162.0 m設長約100 m的排滲槽，排滲槽底部挖至基巖面，頂部高于最高尾水位，從外到內依次為一層500 g/m2的土工布、30 cm厚的反濾料、50 cm厚的過渡料和上部塊石壓重。通過以上措施，當時取得了良好的止水防滲效果。2006年，F(xiàn)11斷層又出現(xiàn)滲透變形，本次處理將F23、f29、F11一起處理，在心墻與基巖接觸面處選用水溶性聚氨酯作為灌漿材料，在下部基巖破碎帶選用P42.5普通硅酸鹽水泥或超細水泥作為灌漿材料。在主帷幕下游斷層破碎帶吸漿量較大的部位增加補強灌漿孔，以增加帷幕厚度，提高帷幕防滲效果，在斷層發(fā)育區(qū)形成較為完整的防滲帷幕體。補強加固使得壩基滲流條件得到了改善，取得了較好效果。3 結語針對不同的缺陷，可采取不同的處理手段，對壩頂路面老化、面板表面裂縫等不影響工程安全的book=56,ebook=61缺陷，可僅作表面封閉處理甚至不作處理，對工程安全或運行管理有不利影響的缺陷，需進行補強加固等消缺處理。（1）壩頂缺陷：一般鑿除破損的混凝土至新鮮混凝土表面；采用柔性材料將伸縮縫密封；在防浪墻頂鉆孔，埋入鋼筋，綁扎鋼筋網；涂刷混凝土界面粘接劑，使用聚合物砂漿抹面。對壩體防滲、結構沒有影響的，可不予處理，或可采用柏油或瀝青混凝土封閉。（2）壩高缺陷：一般采取加高壩頂（防滲體頂）或加高防浪墻。（3）面板缺陷：對于裂縫，根據(jù)不同寬度進行表面封縫、化學灌漿、騎縫鑿槽等方式處理；對面板破損一般采取回填（水下）混凝土。（4）接縫缺陷：對于周邊縫、垂直縫，可采用更換止水銅片、縫內夾塞SR柔性填料、表面布設SR蓋片等。（5）心墻缺陷：可采用各種形式的灌漿、復合土工膜、防滲墻，其中灌漿和防滲墻技術較為常見。（6）基礎缺陷主要發(fā)生在未進行防滲處理的壩基，一般采用水平鋪蓋、壩基覆蓋層防滲墻以及壩基固結灌漿等措施予以處理。 ■參考文獻：[1]蔣國澄.混凝土面板堆石壩的裂縫問題[J].水利管理技術,1994(4):10-15.[2]馬光明.混凝土面板堆石壩面板裂縫成因及防治[J].西北水力發(fā)電,2006,22(2):99-101.[3]劉庶華.堆石壩混凝土面板裂縫原因及防治措施[J].水利水電技術,1992(11):16-21.[4]傅志安,鳳家驥.混凝土面板堆石壩[M].武漢：華中理工大學出版社,1993.[5]國家電力監(jiān)管委員會大壩安全監(jiān)察中心.三板溪水電站大壩安全監(jiān)測資料分析報告[R].2009.[6]國家電力監(jiān)管委員會大壩安全監(jiān)察中心.天生橋一級水電站大壩安全監(jiān)測資料分析報告[R].2009.[7]云南華昆水電水利科學研究有限公司.云南盤龍河馬鹿塘二期水電站工程水庫蓄水前安全鑒定大壩安全監(jiān)測自檢報告[R].2009.[8]江西三和洪門水力發(fā)電廠.洪門水電站大壩補強加固報告[R].2009.[9]中國水利水電科學研究院.十三陵抽水蓄能電站上水庫混凝土面板裂縫檢測與分析[R].2012.[10]肖華達.察汗烏蘇水電站堆石壩面板及趾板裂縫處理[J].葛洲壩集團科技,2009(2):35-37.[11]大唐碧口水力發(fā)電廠.碧口水電站“5.12”地震后施工竣工報告[R].2009.[12]徐震東,胡云優(yōu).淺析株樹橋水庫大壩滲漏原因與面板處理[J].水利建設與管理,2004,24(2):46-47.收稿日期：2014-03-10作者簡介：林 芝（1981-），女，浙江寧波人，工程師，主要從事大壩安全管理工作。三峽水庫2014年首次生態(tài)調度試驗正式啟動據(jù)中國長江三峽集團公司日前，三峽水庫已進入汛前消落的關鍵時期。梯調中心預報6月4-6日長江上游流域有一場天然漲水過程且葛洲壩下游水溫超過20℃，因此，梯調中心抓住有利時機啟動2014年首次生態(tài)調度試驗，通過持續(xù)加大下泄流量，利用調度手段創(chuàng)造適合魚類繁殖所需水文、水力條件，促進四大家魚繁殖。按照長江防總2014年3號調度令要求，三峽水庫將于6月4日、5日、6日分別按15 500 m3/s、17 000 m3/s及18 500 m3/s控泄，并盡量減小日內流量變幅。以保證生態(tài)調度實驗順利進行。據(jù)了解，梯調中心早在2014年年初就積極為今年三峽水庫生態(tài)調度試驗做準備。在編制2014年三峽水庫消落計劃時，梯調中心就將生態(tài)調度試驗的做了詳細周密的計劃安排；5月上旬，梯調中心根據(jù)來水預報和葛洲壩下游水溫監(jiān)測和預測情況，開始編制生態(tài)調度試驗建議實施方案，同時加強與電網和防總的協(xié)調與溝通，為生態(tài)調度試驗打好基礎；今年生態(tài)調度試驗期間，梯調中心仍將根據(jù)每天的降水和來水預報，制作具體的調度實施方案，后期梯調中心還將根據(jù)長江防總的最新調令及時調整三峽水庫出庫流量，保障試驗順利進行。三峽水庫每年消落期期末常伴有生態(tài)調度試驗的開展,今年是梯調中心自2011年首次啟動生態(tài)調度試驗以來連續(xù)四年開展生態(tài)調度試驗。以往生態(tài)調度試驗期間，宜昌下游河段四大家魚均有較大規(guī)模產卵，實踐證明三峽水庫開展生態(tài)調度試驗能有效促進四大家魚繁殖，充分發(fā)揮三峽水庫綜合效益。book=57,ebook=62李家峽水電站左底孔泄水道沖蝕破壞處理李媛（青海黃河水電公司李家峽發(fā)電分公司，青海 西寧，810000）摘 要：介紹了李家峽水電站左底孔泄水道經過長時間泄水后邊墻混凝土沖蝕破壞的情況，經過對左底孔泄水道的缺陷檢測和成因分析，有針對性地制定了施工方案，優(yōu)選了混凝土缺陷修補材料。本工程選擇的修補方案及施工技術可在類似工程中推廣應用。關鍵詞：泄水道；沖蝕破壞；硅粉混凝土；SK手刮聚脲Title:Treatment for the erosion of the bottom concrete of the outlet of Lijiaxia hydropower station//by LI Yuan//Lijiaxia Generation Branch of Qinghai Yellow River Hydropower CompanyAbstract:This paper introduces the erosion of the concrete of the left spillway of Lijiaxia hydropower station after long time water discharge.Based on deterioration inspection and cause analysis,concrete re?pairing material has been chosen and a target-oriented repairing scheme was established,worthy refer?ence.Key words:spillway;erosion;silica fume concrete;SK brush polyurea中圖分類號：TV698.2文獻標志碼：B文章編號：1671-1092（2014）03-0057-041 工程概況李家峽水電站是黃河龍羊峽至劉家峽河段規(guī)劃開發(fā)的十三級大、中型梯級電站中的第三座梯級電站，位于青海省尖扎縣與化隆縣交界處，至青海省會西寧市112 km。樞紐以發(fā)電為主，兼顧灌溉、供水等綜合利用。壩址以上流域面積136 747 km2水庫總庫容17.5億m3，電站裝機容量200萬kW，主要建筑物由混凝土雙曲拱壩、壩后式雙排機發(fā)電廠房及泄水建筑物等組成?；炷岭p曲拱壩最大壩高155 m，泄水建筑物由左底孔、左中孔及右中孔共三孔泄水道組成。三孔泄水道形體尺寸分別為5 m×7 m（寬×高）、8 m×10 m（寬×高）和8 m×10 m（寬×高），設計最大下泄流量為6 340 m3/s，各孔明渠段槽內最大流速30～40 m/s，泄流消能方式均采用挑流消能。2012年7月下旬至8月底，左底孔泄水754.01 h后檢查發(fā)現(xiàn)，閘門室自工作弧門至3段側墻被沖蝕，部分鋼筋被沖斷，骨料和鋼筋裸露，其他部位表面混凝土、伸縮縫局部被沖蝕和剝蝕。其中左側邊墻自摻氣槽至3段被沖蝕長度約32 m，最深處達2.1 m，平均沖蝕高度約為2.9 m，沖蝕底面距離泄水道底板0.65～0.9 m；右側邊墻自摻氣槽至3段被沖蝕、淘蝕長度約29.5 m，沖坑最深處達1.5 m、平均沖蝕高度約3 m，沖蝕底面距離泄水道底板0.18～1.0 m。底孔底板混凝土局部被沖蝕、混凝土面裂縫較多。根據(jù)中國水利水電科學院對李家峽水電站左底孔泄水道邊墻及底板混凝土檢測的結論以及減壓模型試驗報告，最后選定了具有針對性的缺陷處理方案，對沖蝕破壞區(qū)域進行了修復處理及全面的防護。2 底孔泄水道存在的主要問題（1）泄水道邊墻存在嚴重的空蝕和磨損破壞現(xiàn)象，混凝土粗骨料和鋼筋外露，最大沖蝕深度達2.1 m。邊墻沖蝕破壞總面積243.0 m2（如圖1）。（2）左底孔泄水道邊墻伸縮縫中下部區(qū)域基本上均出現(xiàn)了明顯剝蝕破壞，部分伸縮縫兩側混凝土剝蝕破壞嚴重，內部止水銅片脫落。（3）左底孔左邊墻和右邊墻平整度偏差值的最大值均已超過設計值，且局部部位最大偏差值達到20 mm。book=58,ebook=63（4）底板抗沖耐磨層與基層之間粘結強度值均較高，左底孔泄水道抗沖磨層混凝土整體施工質量較好，未發(fā)現(xiàn)嚴重沖蝕破壞情況，但底板混凝土存在較多的裂縫，其中橫縫占絕大多數(shù)。圖1 左底孔泄水道閘室段左邊墻沖刷破壞情況 Fig.1 Erosion of the left side wall of the sluice chamber of the bottom outlet3 底孔泄水道缺陷處理方案及施工工藝3.1 缺陷處理內容閘室段和1-3段兩側邊墻沖蝕破壞區(qū)處理；4-8段邊墻處理；挑流鼻坎段邊墻處理；邊墻破壞結構縫處理；邊墻外露鋼筋頭鉆（磨）處理；底板混凝土裂縫處理及底板全面抗沖磨防護。3.2 邊墻處理3.2.1 閘室段和1-3段兩側邊墻沖蝕破壞區(qū)處理（1）對于沖蝕破壞區(qū)域松動的混凝土，用電鎬鑿除松動混凝土至完整、結實的混凝土面，邊墻底部及上下游側面的混凝土面鑿成與迎水面基本垂直狀，頂層與迎水面呈45°角的順坡面。四邊鑿除深度最小30 cm，四邊與沖蝕最深處平順過渡，清除松動混凝土后體型正規(guī)，無尖角。（2）補打?22插筋，插筋深度為20 cm，間、排距均為80 cm，兩排之間錯開布置，插筋長度為2.5 m，外端頭距迎水面保護層15 cm（入老混凝土長度不等）。聯(lián)系筋采用?8螺紋鋼，焊接在插筋上，居中布置。（3）用與原設計相同的鋼筋規(guī)格修復被破壞的鋼筋網。（4）修復伸縮縫的銅止水和橡皮止水。（5）澆筑C2840 W4F200二級配硅粉混凝土（澆筑前對混凝土基面涂刷界面劑）。根據(jù)現(xiàn)場施工條件，人工進行立模，模板用?6～8鋼筋拉條內拉、?12～18鋼筋內撐形式，外側采用地錨固定鋼管支撐固定。為方便施工，將施工所用材料和攪拌設備運至施工現(xiàn)場。根據(jù)施工配合比對混凝土進行拌和，人工上料。每次鋪料厚度30～50 cm左右，采用插入式振搗器進行振搗，振搗器距模板的垂直距離不小于振搗有效半徑的1/2?；炷翝仓諅}6～18 h后，開始對混凝土進行灑水養(yǎng)護，保持混凝土表面濕潤。（6）打磨不滿足設計平整度要求的硅粉混凝土面（原設計要求表面平整度控制標準為：垂直水流方向的實體不得大于3 mm，凡泄流面大于3 mm的實體必須處理，應按1/50的坡度磨平。順水流方向的實體不得大于4 mm，凡超過者按1/30的坡度磨平）。（7）硅粉混凝土施工完工養(yǎng)護28 d。硅粉混凝土周邊未出現(xiàn)大于0.2 mm的干縮縫。（8）修補后的硅粉混凝土表面涂刷3 mm厚的SK手刮聚脲防護。3.2.2 閘室段和1-3段邊墻未破壞區(qū)處理敲擊檢查，若有脫空，鑿除其外表砂漿層（清除砂漿層至新鮮混凝土面、下同），鑿毛后，涂刷界面劑再用聚合物水泥砂漿抹面至原設計體型。在修復后的混凝土表面涂BE14界面劑，外涂厚度3 mm的單組份SK手刮聚脲。若無脫空，需對外表面進行打磨處理。對鑿毛和打磨后的邊墻涂BE14界面劑，表面刮涂單組份SK手刮聚脲，厚度3 mm。閘室段邊墻處理高度距底板9 m，1～3段邊墻處理高度距底板7 m。3.2.3 4-8段邊墻處理對未破壞區(qū)進行敲擊檢查，若表層混凝土有松動，鑿除其松動混凝土，聚合物水泥砂漿抹面。若無松動，需打磨不滿足平整度設計要求的混凝土表面。局部破壞區(qū)鑿毛至完整、結實的混凝土面，小于3 cm深鑿除深度至3 cm，修補體型要求規(guī)則，然后用聚合物水泥砂漿修復。對砂漿抹面和表面打磨部位涂刷BE14界面劑，刮涂單組份SK手刮聚脲，厚度3 mm。處理高度距底板7 m。book=59,ebook=643.2.4挑流鼻坎段邊墻處理對未破壞區(qū)首先進行敲擊檢查，若表面砂漿層有脫空，鑿除其外表砂漿層，聚合物水泥砂漿抹面。若無脫空，需打磨不滿足平整度設計要求的混凝土表面。局部破壞處鑿毛，用聚合物水泥砂漿修復。對邊墻涂刷BE14界面劑，刮涂單組份SK手刮聚脲，厚度3 mm。處理高度距底板9 m。3.2.5 邊墻破壞結構縫處理（1）止水已破壞的部位。首先鑿除松動的混凝土，邊緣要切割平直。如果止水破壞，先采用單組份SK手刮聚脲復合胎基布恢復止水，聚脲厚度3 mm，聚脲和止水的搭接長度30～40 cm，聚脲凝固后回填聚合物砂漿，并打插筋，砂漿中部（伸縮縫位置）要預留10 mm的縫，砂漿凝固后回填聚氨酯柔性止水板。伸縮縫表面打磨，寬度大于40 cm，涂刷BE14界面劑，刮涂單組份SK手刮聚脲并復合胎基布，聚脲厚度3 mm（見圖2）。圖2 結構縫處理示意圖 Fig.2 Schematic drawing of the treatment of the structural joint（2）止水未破壞的部位，鑿除破壞區(qū)混凝土至完整、密實的混凝土。鑿除深度4～6 cm，不得破壞原止水。打插筋、回填聚合物砂漿，砂漿中部（伸縮縫位置）要預留10 mm的縫，砂漿凝固后回填聚氨酯柔性止水板。伸縮縫表面打磨，寬度大于40 cm，涂刷BE14界面劑，刮涂單組份SK手刮聚脲，聚脲厚度3 mm，處理范圍周邊外延15 cm。3.2.6 邊墻外露鋼筋頭處理利用腳手架施工平臺對邊墻外露鋼筋進行處理，施工工藝如下：高出部分切割并鉆磨，回填環(huán)氧膩子補平，涂刷界面劑，刮涂SK手刮聚脲，聚脲厚度3 mm。3.3 底板處理3.3.1 底板裂縫的處理對底板混凝土裂縫寬度大于0.1 mm的裂縫進行表面刮涂單組份SK手刮聚脲復合胎基布封閉處理（見圖3）。裂縫施工工藝：（1）沿裂縫兩邊進行打磨，總寬度為20 cm，邊緣部位打磨成倒三角的形式，深度約2 mm；（2）清洗打磨的混凝土表面，待混凝土表面表干后，可涂刷BE14界面劑；（3）界面劑指干后，涂刮SK柔性抗沖磨聚脲對裂縫進行表面封閉，涂刷厚度為3 mm，中間復合10 cm寬的胎基布。3.3.2 1段至挑流鼻坎段底板混凝土表面防護處理表面打磨、清理干凈；涂刷界面劑、刮涂單組份SK手刮聚脲整體防護。圖3 混凝土裂縫涂刷SK手刮聚脲的示意圖 Fig.3 Treatment of the concrete crack with SK brushing poly?urea具體施工工藝流程如下：（1）對底板混凝土表面進行打磨，去除表面的污物；（2）用高壓水對打磨后的表面進行清洗至干凈；（3）用環(huán)氧膩子對混凝土表面的孔洞進行修補；（4）當環(huán)氧膩子固化后，涂刷界面劑；（5）界面劑指干后，涂刮SK手刮聚脲，涂刮厚度3 mm。4 主要修補材料的選擇4.1 硅粉混凝土（1）二級配C2840F200W4硅粉混凝土原材料。水泥：選用大通水泥廠生產的42.5級中熱硅酸鹽水泥；硅粉：采用青海藍天環(huán)保有限責任公司生產的普通硅粉；book=60,ebook=65外加劑：采用江蘇博特生產的聚羧酸鹽減水劑、連城電廠Ⅰ級粉煤灰、DH9引氣劑；細骨料：李家峽地區(qū)料場，細度模數(shù)為2.6～2.8，屬中砂；粗骨料：選用李家峽地區(qū)生產的人工碎石，粒徑20～40 mm；拌和用水：采用黃河水，水質滿足要求。（2）硅粉混凝土材料彈模接近3.70×104MPa，線脹系數(shù)接近1×10-5。（3）新、老混凝土28 d的粘結強度大于3 MPa。（4）混凝土施工配合比：通過試驗配制了具有高耐久性、施工和易性、體積安定性，同時具備較好實用性和經濟合理性的混凝土（見表1）。說明：（1）粗骨料級配二級配∶小石∶中石=50∶50。表1 左底孔沖蝕破壞處理工程混凝土施工配合比Table 1 Mix proportion of the concrete for treatment of the erosion of the bottom outlet減水劑JMPCA（I）/%級配水膠比砂率/%煤灰/%硅粉/%膨脹劑/%引氣劑DH9/% 0.009二坍落度/ cm 7-9 0.35 39 20 4.0 6.0 0.9混凝土設計等級C40F200 W4用水量/（kg/m3）水泥/（kg/m3）煤灰/（kg/m3）硅粉/（kg/m3）砂子/（kg/m3）引氣劑DH9/（kg/m3）粗骨料/（kg/m3）5-20 mm 588膨脹劑/（kg/m3）20-40 mm 588混凝土容重/（kg/m3）減水劑JMPCA（I）/（kg/m3）132 264 75 15 752 3.394 0.033 9 22.6 2 440（2）混凝土坍落度和含氣量均按15 min控制，現(xiàn)場混凝土含氣量按3%～4.5%控制，引氣劑摻量以混凝土實際含氣量為準。（3）坍落度每增減1 cm，用水量相應增減2 kg/m3；砂細度模數(shù)每增減0.2，砂率相應增減1%。（4）施工過程中為防止混凝土龜裂，增加了適當?shù)睦w維。4.2 聚合物水泥砂漿（1）聚合物水泥砂漿為C2840。（2）聚合物水泥砂漿要求進行粘結強度試驗，聚合物水泥砂漿與老混凝土粘結強度大于3 MPa。4.3 界面劑技術參數(shù)新老混凝土之間采用專用的界面劑，界面劑技術指標見表2。4.4 SK單組份手刮聚脲結構縫采用防滲型SK單組份手刮聚脲，表面防護采用抗沖磨型SK單組份手刮聚脲。聚脲材料的物理、力學指標須滿足表3的要求。4.5 鋼材（1）閘室段、1-3段兩側邊墻沖蝕破壞區(qū)插筋采用?22螺紋鋼，鋼筋網為?28螺紋鋼，Ⅰ級鋼筋。（2）結構縫插筋采用?8普通螺紋鋼。表2 混凝土界面劑技術要求 Table 2 Properties of the interface agent測試項目剪切粘結強度/MPa拉伸粘結強度/MPa抗?jié)B性試驗條件常溫耐水耐溫凍融常溫技術要求＞2.5＞1.7＞2.6＞1.5＞2.8＞W10表3 SK單組份手刮聚脲的主要技術指標 Table 3 Main technical indexes of SK one-component brush?ing polyurea項目抗拉強度/MPa扯斷伸長率/%撕裂強度/（kN/m）硬度，邵A附著力（潮濕面）/MPa抗沖磨強度/（h/（kg/m2））毒性顏色防滲型≥15≥350≥40 40～50＞2.5＞20無毒灰色抗沖磨型≥18≥200≥70≥80＞2.5＞25無毒灰色（下轉第66頁）book=61,ebook=66伊朗Zayandeh-Rud混凝土拱壩的結構監(jiān)測崔弘毅1，周克發(fā)2編 譯（1.國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，310014；2.水利部大壩安全管理中心，江蘇南京，210029）摘 要：鑒于大壩安全對整個區(qū)域穩(wěn)定和安全的影響巨大，對大壩的靜態(tài)和動態(tài)特性進行監(jiān)測一直以來都極具重要性。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)通常依據(jù)邊界條件（如氣溫、降雨、水位等）和結構物響應情況（如位移、旋轉、孔隙水壓力等）。為確保這類巨型建筑物的安全，至今為止，使用了許多監(jiān)測儀器和調查手段。伊朗的Zayandeh-Rud混凝土拱壩，用垂線裝置大致記錄了壩體相對于壩基的切向位移和徑向位移，其精度在可接受的范圍。壩體的徑向位移和切向位移主要由庫水位的變化引起。文章對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析，對現(xiàn)有可用來監(jiān)測大型建筑物（如大壩）位移的儀器的長期監(jiān)測進行了討論。從儀器監(jiān)測分析結果可知，壩體和壩基目前都處于穩(wěn)定狀態(tài)。分析還表明，由于軟弱地質條件的影響，右岸的位移比左岸大，并且，位移主要受庫水位的影響。關鍵詞：儀器；切向和徑向位移；基礎；地質條件Title:Structural monitoring of a Zayandeh-Rud concrete arch dam in Iran//by CUI Hong-yi and ZHOU Ke-fa//Large Dam Safety Supervision Center of National Energy AdministrationAbstract:Monitoring the static and dynamic behavior of large dams has always been a topic of great im?portance,due to the impact these structures have on the whole landscape where they are built.Large dam monitoring systems are usually based on both boundary conditions(temperature,rainfall,water lev?el,etc.)and structural responses(i.e.displacements,rotations,pore pressures,etc.).Many instruments and surveying methods have been applied so far in order to continuously access to the safety of this kind of huge structures.In this paper,the tangential and radial displacements of dam body with respect to the foundation,generally recorded with an acceptable degree of accuracy by pendulum instruments,is main?ly induced by variations of lake water level.This paper presents a successful data analysis and discus?sion from a long time monitoring of the instruments that are currently available for monitoring displace?ments of big structures such as large dams.From the results of analysis by instruments it has pointed out that the dam body and foundation are stable.Analysis has shown that the right bank movements,be?cause of weaker geology are slightly larger than on the left bank.Also,the results indicate that displace?ments are dominated by reservoir water level.Key words:instruments;tangential and radial displacement;foundation;geological condition中圖分類號：TV698.1文獻標志碼：B文章編號：1671-1092（2014）03-0061-060 前言在現(xiàn)代文明發(fā)展過程中，大壩扮演著極其重要的角色。起初，大壩的建設僅用于灌溉，之后逐漸擴展到其他領域，如防洪、航運、供水、休閑娛樂、水力發(fā)電和野生動物保護。世界上最早的大壩于500年前建成于埃及。過去，伊朗也修建了一些供水設施、大壩和圍堰，如公元260年的Gotvand大橋和公元400年的Mizan圍堰。同時，潰壩事故也時有發(fā)生，對房屋、工業(yè)、基礎設施、農田和環(huán)境均造成了嚴重的破壞，奪走了許多人的生命。通常，大壩失事是由一系列條件造成的。大壩安全不僅在于合理的設計和施工，還在于運行期對其實際性態(tài)進行監(jiān)測。要確認大壩是否正常運行，僅安裝儀器儀表通常是不夠的，因為問題可能出現(xiàn)在未安插儀器的地方。伊朗Zayandeh-Rud大壩修建目的是灌溉、供水和發(fā)電，因此，本研究主要目的是對通過安裝在Zayandeh-Rud大壩上的垂線以及人工目測獲得book=62,ebook=67的數(shù)據(jù)進行高精度的數(shù)據(jù)處理，監(jiān)控可能存在問題（如裂縫和滲漏等）的信號。從數(shù)據(jù)處理可得結論，大壩仍然穩(wěn)定、有規(guī)律，狀態(tài)正常。1 Zayandeh-Rud大壩工程概況Zayandeh-Rud大壩為一混凝土壩，位于Chade?gan鎮(zhèn)附近的Zayandeh-Rud河上，距離伊朗伊斯法罕省伊斯法罕市西邊約110 km。大壩建于1967～1969年。發(fā)電廠房內裝有3臺豎軸混流式水輪發(fā)電機組，額定發(fā)電流量為30.5 m3/s，設計水頭為71.5 m，總裝機容量為55 MW。大壩為拱壩，壩頂高程為2 063 m，壩高100 m，壩頂長450 m，最高蓄水位2 059.7 m，總庫容為1 250×106m3。大壩壩基約28.72 m寬，逐漸減小至壩頂6.5 m寬。圖1為Za?yandeh-Rud大壩及其湖面。圖1 Zayandeh-Rud大壩及其湖面 Fig.1 View of Zayandeh-Rud Dam and its lake2 壩基地質條件Zayandeh-Rud大壩坐落在伊朗薩南達季-錫爾詹變質帶上，走向為NW-SE。該區(qū)域被厚重的淺變質巖完全覆蓋，淺變質巖主要為硅酸片巖。這些變質巖的露頭是一個巨大背斜的軸向部分，該背斜過去曾被Zayandeh-Rud河的運動侵蝕過。右壩肩巖石為絹云母片巖、含白云母的云母片巖、硅質片巖和石英巖，其中還埋有2 m厚的深灰至深石墨色片巖。左壩肩為硅質片巖、云母片巖和石英巖，其中埋有薄層變質石灰?guī)r。這些巖石都為片狀，但變質石灰?guī)r和石英巖為大塊狀，見圖2。圖2 Zayandeh-Rud大壩區(qū)域的地質概貌 Fig.2 Geological map of Zayandeh-Rud dam area3 監(jiān)測儀器大壩潰決會對人民的財產和生命造成嚴重損害，因此，大壩安全至關重要。許多國家都要求，所有大壩都必須定期進行檢查和評價。監(jiān)測儀器一直以來都是大壩安全管理過程中的一個重要組成部分，因為它能為大壩的現(xiàn)狀監(jiān)測和詳盡分析提供信息。Zayandeh-Rud大壩共有28個壩段，由加筋豎向施工縫分隔，見圖2?，F(xiàn)有的儀器是Zayandeh-Rud大壩的組成部分，包括測壓管、滲壓計、三向測縫計、垂線、測斜儀和測量點。這些儀器的作用是對大壩內部安全狀態(tài)的任何惡化提出早期警報。1969年大壩首次蓄水期間，就開始了對Zayandeh-Rud大壩的持續(xù)監(jiān)測。為監(jiān)測水庫蓄水導致的壩體和壩基變形，在5個壩段安置了倒垂線，分別為8號壩段、12號壩段、15號壩段、18號壩段和22號壩段。每個壩段都有一條正垂線從2 059.7 m高程的book=63,ebook=68壩頂懸掛下來，還有一條倒垂線錨固在巖石深處。所有讀數(shù)站都可以測量徑向位移（上游到下游）和切向位移（從左到右）。該壩體橫斷面和儀器安裝位置見圖3所示。圖3 Zayandeh-Rud大壩上儀器安裝位置示意圖 Fig.3 The location of instruments installed in Zayandeh-Rud dam4 監(jiān)測資料分析變形和位移是描述大壩性態(tài)的重要物理量。在大壩施工和運行期，為滿足設計規(guī)范需要，應對大壩實施變形監(jiān)測。過量的變形通常預示著損毀或大壩的惡化。壩體和壩基的變形，局部通常使用裂縫計測量，整體通常使用正垂線和倒垂線測量。自建設以來，Zayandeh-Rud大壩的監(jiān)測就一直在持續(xù)中。在該研究中，主要目的是評估變形和外部因素（庫水位、氣溫、時間）之間的關系。文中，分析中使用和描述的兩組數(shù)據(jù)為庫水位數(shù)據(jù)和位移數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)系列包括1969-1971年和1994-2007年期間的數(shù)據(jù)記錄。在首次蓄水期間，監(jiān)測數(shù)據(jù)每周讀數(shù)一次。每天均記錄水位變化情況，圖4和圖5為庫水位的時間序列。庫水位或湖水位一直在發(fā)電廠房內測量，每小時觀測一次。因為水位日變化很緩慢，因此僅記錄早上8∶00的水位用作性態(tài)控制。1971年達到的最高水位為2 030 m，幾乎比最高正常蓄水位低了30 m。1994-2007年間，庫水位變化也遵循常有的規(guī)律模式。極值出現(xiàn)在1995年和1996年。最低水位出現(xiàn)在干旱的2000-2001年間，都沒達到正常蓄水位，見圖4和圖5。圖4 庫水位的時間序列（1969-1971年） Fig.4 Time series of reservoir water level(1969 to 1971)圖5 庫水位的時間序列（1994-2007年） Fig.5 Time series of reservoir water level(1994 to 2007)為監(jiān)測大壩變形，Zayandeh-Rud大壩共安裝5條垂線，分別位于8號壩段、12號壩段、15號壩段、18號壩段和22號壩段。每個壩段都配置有5個讀數(shù)站，分別處于不同的高程。每條垂線通常都能測book=64,ebook=69量兩個方向的位移（dx，dy）。通常dx，dy，dz方向的正位移（x方向正位移為沿著壩軸線，y方向正位移為順河向，z方向為垂直）方向見大壩的平面圖和高程圖（圖3和圖6-8）。這些圖中，垂軸表示了儀器廊道高程和讀數(shù)站。水平軸為累積位移和測量時間。圖中上部分的數(shù)字為大壩的庫水位。圖6 8號垂線實測的徑向位移 Fig.6 Radial displacements measured by pendulum 8圖7 15號垂線實測的徑向位移 Fig.7 Radial displacements measured by pendulum 15圖8 22號垂線實測的徑向位移 Fig.8 Radial displacements measured by pendulum 22圖6-10系列為三條垂線的位移隨庫水位的變化（3條垂線分別安裝在8號壩段、15號壩段和22號壩段），假設倒垂線的錨固點固定，懸掛高程為2 059.70 m。每條垂線都測量其兩端間兩個方向的變化位移。圖形表示出了懸掛點和位于儀器廊道不同高程讀數(shù)站間的相對位移。圖形也顯示了1970-1971年間觀測到的年位移。這些圖表示了徑向位移（從上游到下游）和切向位移（從左到右）隨庫水位的變化。圖形上部數(shù)字為庫水位變化。有趣的是，可以發(fā)現(xiàn)圖6和圖8中兩邊坡位移的不對稱，特別是更短的8號壩段和22號壩段。左岸和谷底（8-18號壩段）的地質條件比右岸（22號壩段）的地質條件更好，右岸存在軟弱巖體、斷層和輝綠巖堤壩。切向方向更大的包絡在22號壩段處被證實在拱推力作用下該處邊坡具有更大的彈性。15號壩段2 059.70 m高程實測位移極值見表1所示。所有測量都基于1970年10月25日所測的基準讀數(shù)，當時庫水位為2 016.49 m。圖6-10為這3個垂線壩段各自的位移，徑向方向和切向方向的撓度每月都有測量。數(shù)據(jù)顯示，兩個方向的撓度線非常有規(guī)律，與正常計算位移形狀一致。右岸的22號垂線顯示出比與其對稱的左岸8號壩段稍大的撓變。巖石變形采用倒垂線測量，可獲得巖石的平移水平位移，與其對應的測斜儀站可顯示出book=65,ebook=70巖石在徑向方向和切向方向的轉動。假設倒垂線的錨固點固定，才能獲得平移數(shù)據(jù)，見圖9和圖10。只有通過大地測量才能獲得絕對完整的觀測值。圖9 8號倒垂線實測的切向位移 Fig.9 Tangential displacements measured by inverted pendu?lum 8圖10 22號倒垂線實測的切向位移 Fig.10 Tangential displacements measured by inverted pendu?lum 22在拱壩的中間壩段（15號壩段），其地質條件較好，以巖石為主，其位移為壩頂位移的70%，見圖7。因此，各壩段下的現(xiàn)有地質條件完美地說明了壩基變形，可認為每年正常且符合規(guī)律，較令人滿意。根據(jù)Zayandeh-Rud拱壩以及其反調節(jié)壩的測量結果（1994-2007年相比于之前的測量），可確定其性態(tài)繼續(xù)保持正常，見圖11-18。這些圖片明顯表明了徑向和切向位移隨庫水位的變化。表1 大壩中間壩段（15號壩段）實測極值（單位：mm） Table 1 Extreme measured displacements in(mm),at central block of dam(block 15)日期1971年5月2日2000年4月13日1996年6月17日2001年8月12日徑向（上游為-，下游為+）-8.03 -5.3 8.94 -18.00切向（往左為+，往右為-）-1.59 -1.53 -1.15 -1.49庫水位/ m 2 030 2 030 2 062.59 2 031.43圖11 8號垂線實測的徑向位移變化 Fig.11 Radial displacements variation measured by pendulum 8圖12 22號垂線實測的徑向位移變化 Fig.12Radialdisplacementsvariationmeasuredbypendulum22圖13 8號倒垂線實測的徑向位移變化 Fig.13 Radial displacements variation measured by inverted pendulum 8圖14 22號倒垂線實測的徑向位移變化 Fig.14 Radial displacements variation measured by inverted pendulum 22圖15 8號垂線實測的切向位移變化 Fig.15 Tangential displacements variation measured by pen?dulum 8圖16 22號垂線實測的切向位移變化 Fig.16 Tangential displacements variation measured by pen?dulum 22book=66,ebook=71圖17 8號倒垂線實測的切向位移變化 Fig.17 Tangential displacements variation measured by invert?ed pendulum 8圖18 22號倒垂線實測的切向位移變化 Fig.18 Tangential displacements variation measured by invert?ed pendulum 22

5 結語

左底孔泄水道缺陷處理完成后進行了驗收，各項指標均達到規(guī)范和設計要求。其中沖蝕破壞區(qū)回填混凝土表面不平整度均按不超過3 mm偏差進行控制，超出點在進行基面處理時進行打磨、鑿毛、聚合物砂漿回填找平，對兩側邊墻原澆混凝土不平整度超差嚴重部位采用了平順過渡處理，處理后的左底孔泄水道滿足了設計要求，處理方案及施工技術可在類似工程中推廣應用。 ■

[1]孫志恒,朱德康，王健平，蔡昌淵，方文時.富春江水電站溢流面表面抗沖磨防護試驗[J].水利水電技術,2013，44（9）：90-92;99.

5 結語

該項研究的主要目的是對獲得的數(shù)據(jù)進行高精度的數(shù)據(jù)處理，這些數(shù)據(jù)包括安裝在Zayandeh-Rud大壩上的垂線的觀測數(shù)據(jù)和人工目測數(shù)據(jù)，監(jiān)測可反映大壩可能存在的潛在問題的項目（如裂縫和滲流等），以監(jiān)控壩基的穩(wěn)定性。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理，主要得到如下結論：

（1）結果表明，位移主要受庫水位的影響。

（2）大壩位移，混凝土的位移和基巖的位移以及低至倒垂線錨固點處，位移穩(wěn)定、正常且符合規(guī)律。

（3）由于地質條件較差，右岸位移比左岸位移稍大，見圖10～17。 ■

參考文獻：

[1]L.Faramarzi,A.Horiyat,M.Tabae.Structural monitoring of a Zayandeh-Rud concrete arch dam in Iran[C].Internation?al Symposium on DAMS FOR A CHANGING WORLD.To?kyo,Japan,2012.

收稿日期：2013-10-07

作者簡介：崔弘毅（1983-），女，重慶人，助理工程師，主要從事大壩安全方面的研究。

The paper analyzed on the behavior of surface deformation and inner deformation of Shanxi fock-fill dam.By comparing with similar projects,the change laws of dam settlement and horizontal dis?placement were summarized.Further,the assessment of construction quality and operation performance was carried out.

Shanxi hydropower station;rock-fill dam;deformation;behavior analysis

TV698.1

B

1671-1092（2014）03-0031-05

2014-01-09

李 媛（1973-），女，工程師，從事水工建筑物的維護管理工作。

Title:Analysis on the deformation behavior of Shanxi fock-fill dam//by ZHOU Bai-bu//Shanxi Hydro?power Plant