水利工程論文-德國第一個利用土工膜進行加固的大壩(上).doc

水利工程論文-德國第一個利用土工膜進行加固的大壩(上)摘要：位于德國南部的Brandbech大壩在經(jīng)過75年的運行后，大壩需要加固上游壩面混凝土防滲體，利用土工膜防滲的加固方案被列入并采用，這項技術(shù)在德國使用尚屬首次。關(guān)鍵詞：德國土工膜加固大壩Braunlingen是個小鎮(zhèn)，位于南部的黑森林地區(qū)，同時也是建于1922年的Brandbech大壩的所在地，水庫的主要作用是觀光、游覽、水力發(fā)電、防洪和娛樂療養(yǎng)。這個高16m，長130m的重力式漿砌石拱壩，1955年大壩加高時，在上1.Brandbach大壩Braunlingen鎮(zhèn)的Brandbach大壩已經(jīng)運行80年，起初它主要用于水力發(fā)電與研究，但是，近年來在其它方面也體現(xiàn)出較大的功用。如今，這個水庫，主要用于觀光游覽，娛樂療養(yǎng)，為Braunlingen鎮(zhèn)和南部黑森林地區(qū)的人們休閑、Kirnbergsee水庫的存在不僅對于Braunlingen地區(qū)具有重要作用，事實上這個地區(qū)還被FFH1992年列為有價值的動植物棲息地。而且2000年，該水庫還被用于防御洪水，Brandbach水庫的庫容為1.75106m3，水庫淹沒面積為350000m2，因而，Kirnbergsee水庫就象是一個寬闊的湖，最大水深為14m，水庫的流域面積超過15km2，在距離3km處有Waldhausen發(fā)電站，在年均入庫流量6106m3的條件下年均發(fā)電量為675000MWh高16.5m，長130m的重力式槳砌石拱壩，拱壩彎曲半徑R=100m，內(nèi)有混凝土搗實心墻，大壩上游迎水面為混凝土護襯，平均厚度為0.7m（見照片）。大壩橫斷面的壩基底寬12m，到壩頂部位減少至2.8m，大壩下游面護砌取材于當?shù)卦诖髩蔚闹虚g設一個五孔溢洪道，為無閘門控制的自由溢流，最大泄流量為33m3/s在1942年大壩加固時，壩體采用水泥灌漿進而提高槳砌石的抗?jié)B性，然而，這種方法沒有達到所要求的程度。1995年又對大壩上游面混凝土采用重新防滲襯砌，同時對大壩加高了1.0m。2.當水庫的標準提高時，有必要按新的標準對大壩進行穩(wěn)定滲流分析。因此，于1996年Brandbach大壩被列為加固項目，并完成大壩穩(wěn)定分析的報告。在報告中對大壩加固的方案進行了詳細的論證，具體實施方案詳細概述如下。大壩現(xiàn)狀混凝土心墻滲漏嚴重，而壩體混凝土砂漿填縫的作用并不能保證長部分混凝土接縫有漏水現(xiàn)象，主要是在接縫中缺少止水片，在混凝土結(jié)構(gòu)中，砌石部位的排水系統(tǒng)堵塞后失效，這可能是1942年加固期間有混凝土碎渣?廊道入口的結(jié)構(gòu)采用常規(guī)方法加固大壩是可行的，但是壩內(nèi)防滲墻和上下游壩面混凝土設計參數(shù)必須達到要求，防滲混凝土強度采用B25B35，通過夯實心墻混凝土減少空隙提高其承載能力，大壩壩心的混凝土填充物要有很好的吸入負荷量及多孔性，土的滲漏，有必要密封整個上游壩面，否則，大壩的滲漏進而會破壞下游槳砌石，.3.1為了選擇加固的最佳方案，對各個方案進行了比選，對大壩進行灌漿的方案由于投資的原因而被放棄。事實上，大壩灌漿起不到設想的作用，簡而言之，在這個方案中內(nèi)襯混凝土不能象期待的那樣被改善。同樣，因為混凝土本身的粒狀結(jié)構(gòu)，封賭也不能長久有效，這在1942年的修復工作中除此之外，由于投資大、工期長的原因，在大壩上游再設一道混凝土襯砌的方案也沒能通過。一個重要的原因，對于Braunlingen城來說Brandbach水庫低水位運行不能超過一個季度，因為這么長的時間水庫放空對當?shù)氐穆糜螛I(yè)和發(fā)電造成很大影響。對Braunlingen城來說財政損失巨大。Braunlingen城與其它權(quán)威機構(gòu)配合，根據(jù)大壩的詳細方案，決定采用土工膜方案加固大壩。（見圖1），選擇土工膜即經(jīng)濟耐用，又維修方便，結(jié)構(gòu)安全可靠，技術(shù)明確。另一個優(yōu)點是工期短，上述理由對Braunlingen城來說是非常重要的。3.2由瑞士CarpiTechSA提供的土工膜，由柔韌的聚氯乙烯隔膜組成，在制造過程中平面染色和熱壓成土工織物(100的聚脂)。土工膜的作用是防滲，土工布的作用是保護土工膜聚脂不被刺破使其相對穩(wěn)定，土工膜放在土工布上，土工布是由塑膠聚和體組成，用于土工膜和大壩間的排水層（見圖2），使排出的水由于重力作用流出，并且滲透到防水襯層墊和壩體之間，減少由于潮濕可能產(chǎn)生通過運用土工膜和土工布，大壩的排水體系不能正常工作的狀況得到改善，挖制滲流量進而避免大壩心墻失穩(wěn)。土工膜和土工布