小浪底大壩的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及施工新技術(shù)

小浪底大壩的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及施工新技術(shù)作為小浪底水利樞紐擋水建筑物的斜心墻堆石壩已于1999年10月正式投入運(yùn)用，現(xiàn)最高蓄水位接近210m，蓄水約18億m3。預(yù)計(jì)將于今年8月底完工，比合同工期提前約10個(gè)月。小浪底大壩為坐落在深覆蓋層上的壤土斜心墻堆石壩，設(shè)計(jì)壩高154m，實(shí)際壩高160m，壩頂長(zhǎng)1667m，總填筑方量5185萬(wàn)m3，就其體積來(lái)說(shuō)堪稱中國(guó)第一大壩，也是目前國(guó)內(nèi)最高的壤土心墻堆石壩。一、大壩的設(shè)計(jì)條件1．大壩壩基沿壩軸線約有420m坐落在砂卵石覆蓋層上，覆蓋層一般深30～40m，最深達(dá)70余米。在覆蓋層中夾有連續(xù)的、厚度約20m的粉細(xì)砂層及粉細(xì)砂透晶體。2．壩基巖石為砂巖和黏土巖互層，分布有大小10多條順河向斷層，其中斷距約200m的F1斷層將河床基巖分為二疊紀(jì)(南側(cè))和三疊紀(jì)(北側(cè))兩個(gè)不同的地質(zhì)年代。巖層呈緩傾角6°～16°傾向北東，也即傾向下游和傾向北岸。在巖層中含有磨擦系數(shù)值僅為0.2～0.28、C值為0.005MPa的泥化夾層。3．在壩軸線附近的河床深槽右側(cè)有一個(gè)高約45m的基巖陡坎．平均坡度為1：0.3；在靠近左岸防滲帷幕線附近是較疏松的坡積和洪積覆蓋層，下伏有呈反坡?tīng)畋环Q為“老虎嘴”的巖石陡坎。4．右壩肩東坡滑坡體體積約90萬(wàn)m3，需要挖除或處理；大壩軸線上游2～3km有體積分別為1100萬(wàn)m3和410萬(wàn)m3的兩個(gè)大滑坡體；左岸山體為相對(duì)單薄的分水嶺。5．根據(jù)我國(guó)有關(guān)規(guī)范要求．大壩按8度地震烈度設(shè)防；按世行專家建議，應(yīng)校核震中距l(xiāng)Okm發(fā)生6.25級(jí)水庫(kù)誘發(fā)地震時(shí)大壩的動(dòng)力穩(wěn)定。徑置6吐．施工導(dǎo)流按軟百年一遇洪水福標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并邪隨著壩體的升深高將主壩的攔券洪標(biāo)準(zhǔn)提高稼至煤30猾0施年一遇遷和土50養(yǎng)0緒年一遇。蛾棕7憂．?dāng)r沙減淤是唐小浪底水庫(kù)的倍一項(xiàng)主要功能睬和效益。水庫(kù)數(shù)將陽(yáng)有耍75.花5啞億利m糕3選的淤沙庫(kù)容，勵(lì)最高淤積高程貌達(dá)盼254m初。稻換向二、小浪底大落壩的設(shè)計(jì)特點(diǎn)繞竄1夾．大壩防滲設(shè)泄計(jì)雄巧板據(jù)統(tǒng)計(jì)鋪，梨38圖%是的土石壩破壞動(dòng)是由滲漏和管緣涌引起的寫(xiě)，棒30丘%虧是由于地基破愛(ài)壞，因而對(duì)于認(rèn)小浪底這樣的膊高土石壩來(lái)講爛，防滲設(shè)計(jì)是妥大壩設(shè)計(jì)的關(guān)葵鍵?；谏鲜雎裨O(shè)計(jì)條件，經(jīng)丘過(guò)多方案的筑論證和比較，懇根據(jù)壩體各部部分的功能進(jìn)行勞了壩的分區(qū)設(shè)創(chuàng)計(jì)，共采用拖了榜1遺7褲種材料。大壩叨的防滲設(shè)計(jì)具延有如下特點(diǎn)：狀(1驚)胞選擇壤土斜心信墻堆石壩壩型源，以垂直防滲冬為主；大壩斜稿心墻防滲軸線唐位于壩軸線上菜游約無(wú)80m罷，以盡量避開(kāi)妨右岸覆蓋層下孤部高達(dá)查45m影的基巖陡坎的指影響，從而也捧可獲得較好的翻心墻應(yīng)力狀態(tài)糖。在覆蓋層深彼槽部位采用混嘗凝土防滲墻，慨墻厚狠1.2m軟，下部嵌入基巨巖今1煤～蠢2m妖，上部插入心桶墻界12m燕；在心墻和基凝巖接觸的部位部鋪設(shè)厚欲1m遣的鋼筋混凝土既蓋板，在蓋板始的保護(hù)下進(jìn)行狼固結(jié)灌漿和帷眾幕灌漿。左右循兩岸在灌漿帷遮幕下游設(shè)排水凈帷幕。壺(2扎)絡(luò)截流戧堤、枯繩水圍堰是主圍遍堰的一部分，洪主圍堰是大壩因的一部分。主跑圍堰采用斜墻氣剖面，通過(guò)內(nèi)袖鋪蓋將心墻和與主圍堰的斜墻胡連接起來(lái)，利釣用壩前的淤積陵形成天然鋪蓋折，作為大壩的坐輔助防滲線。蠟主圍堰施工期漢在右岸灘地部悼分用水平鋪蓋疲和塑性混凝土字防滲墻、龍口政段用高壓旋噴威灌漿防滲帷幕繞攔截上游覆蓋況層的滲水。實(shí)袋踐證明，這樣妖的設(shè)計(jì)節(jié)省工婚程量，有利于堡搶趕截流后的知施工進(jìn)度，同行時(shí)也改善了斜刷心墻的應(yīng)力條例件，提高了上達(dá)游壩坡的靜態(tài)帽、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性挖?；?3衫)酸將左岸單薄山煮體視為大壩的過(guò)延伸。將大壩勞防滲線向左岸個(gè)延伸約羨1km炕，在地表、慣235m伸高程灌漿廊道璃和疫170m交高程灌漿廊道西分別進(jìn)行帷幕液灌漿，形成完催整的防滲幕體于。在防滲帷幕課下游設(shè)排水帷涼幕。對(duì)于左岸栗單薄的山體斷床面進(jìn)行堆渣壓禿戧以保證蓄水俯后山體的穩(wěn)定謠。浪(4淋)有采用摻有人工嚴(yán)軋制料、級(jí)配久良好、可適應(yīng)卻機(jī)械化施工的戶寬厚反濾體。躬大壩心墻料與伯相鄰的材料之葡間均用精心設(shè)愉計(jì)的反濾料過(guò)堂渡以保證滲透厲穩(wěn)定。斜心墻按下游側(cè)設(shè)粒徑噴范圍除為瘦O.封1朝～微20mm遙及疤5鈔～暗60mm唱、寬分別為螞6m弱及費(fèi)4m爹的反濾層，上茅游側(cè)設(shè)粒徑范蠻圍秋0.習(xí)1轟～賴60mm玻、寬為灌4m亭的混合反濾層跟。反濾體與堆欺石體之間設(shè)最乘大粒徑不超過(guò)刃250mm撥的過(guò)渡料區(qū)。壺估2旱．其他特殊的絞設(shè)計(jì)考慮烘(1坡)感挖除壩基表砂混層。壩基砂卵獸石品132m臨高程以下為上挖更新科統(tǒng)大(Q3石)月沖積砂卵石層浪，經(jīng)過(guò)攏30m島以上蓋重的預(yù)誠(chéng)壓比較緊密。競(jìng)132m按高程以上為全橋新封統(tǒng)壤(Q4盤)權(quán)近代河流沖積智的較疏松的砂義卵石、粉細(xì)砂語(yǔ)層。對(duì)易發(fā)生運(yùn)液化的表砂層牢及柏Q堵4受地層予以全部竿挖除。折(2延)獄設(shè)置下游壩坡臭壓戧。大壩按弟防岸8然度地震烈度秋、姐O前.215g庫(kù)的地震加速度曲進(jìn)行了動(dòng)力穩(wěn)挨定性分析，并冒按滅6.2賭5慧級(jí)的水庫(kù)誘發(fā)肚地震、賭0.5g貓的地震加速度臘進(jìn)行了穩(wěn)定性及復(fù)核。分析研污究結(jié)果顯示，爬在大壩下游壩錄腳附近的砂卵煉石地基中有液恩化破壞的可能鍛。為保證大壩沒(méi)的穩(wěn)定，在下還游壩腳以外設(shè)主置了寬控80m瓶的石渣壓戧，捉按上覆有效壓克力不小茅于種0.2MP荒a斑計(jì)，壓戧頂部啟高程為秒155m棋。這樣將壩基燥的液化區(qū)推向孕壓坡坡腳下游兆，可確保大壩封在地震情況下禁的穩(wěn)定和安全施。愛(ài)(3滲)意精心處管理量F支1零順河向大斷層喝。在心墻和反縣濾層底部盯的冬F(xiàn)噴1稀斷層帶及其兩哲側(cè)影響帶寬約泊30m儉的范圍內(nèi)設(shè)置瓣1m屠厚的鋼筋混凝但土蓋板，并設(shè)菌錯(cuò)開(kāi)布置的縱胖橫縫和止水。秋混凝土蓋板下選布設(shè)間綠距鎮(zhèn)3mx凝3m鮮、孔深暫10m子的固結(jié)灌漿。茄在帷幕與斷層愿帶交會(huì)的地段鴿加密布?xì)庵玫?畜排深孔帷幕灌訂漿孔，深度與滋大壩防滲帷幕煤協(xié)調(diào)一致。作(4巖)衡用旋噴灌漿加磁固左岸溝口洪和積和坡積基礎(chǔ)慘。位于主壩混她凝土防滲墻軸碧線附近的左岸僚巖石局部呈反軍坡和陡碰坡混(雹俗互稱關(guān)“塞老虎蠟嘴赤”仗)驗(yàn)，鄰近覆蓋層般為疏松的坡積里和洪積土的交傅會(huì)，如處世理不當(dāng)可能使煩心墻產(chǎn)生裂縫松或心墻土料與粱岸坡基礎(chǔ)接觸威錯(cuò)動(dòng)和滲流破溜壞。經(jīng)反復(fù)研舒究，最終采用加對(duì)輝“齡老虎雙嘴濟(jì)”革部位的巖石反緊坡和鄰近砂卵缸石覆蓋層采用權(quán)高壓旋噴灌漿呆加固措施，槽怒孔混凝土防滲齒墻一直打到岸替邊，消除了隱拔患。據(jù)茶供三、大壩施工見(jiàn)采用的新技術(shù)云莖1場(chǎng)．混凝土防滲分墻施工訪俊近小浪底大壩建梅在最大深匪度聚7竹0蛾多米的砂卵石腳覆蓋層上，其姿混凝土防滲墻侵深度、墻體厚壘度和混凝土強(qiáng)鳥(niǎo)度均在國(guó)內(nèi)首壘屈一指。獨(dú)(1怒)漆橫向槽孔塑性?；炷帘Ｗo(hù)下鉤的平板式接頭極新技術(shù)。主壩值混凝土防滲墻罵施工采用橫向矮槽孔填充塑性重混凝土保護(hù)平怪板式接頭新技遭術(shù)，克服了高萍標(biāo)號(hào)混凝受土亮(35MPa捏)成防滲墻接頭孔洲施工困難的缺倉(cāng)點(diǎn)，耍僅季9礎(chǔ)3盟天即完成截水石面積達(dá)存5085.7年m2款的混凝土防滲迷墻的施工。該呀項(xiàng)技術(shù)槽孔開(kāi)謙挖采用鋼纜式蛋抓斗、重錘和匆液壓銑槽忘機(jī)虎(相又稱雙輪柴銑拘)問(wèn)等先進(jìn)設(shè)備。沾配套有泥漿設(shè)勒備、循環(huán)除砂紗系統(tǒng)等一套先瓶進(jìn)的設(shè)備，使紛整個(gè)槽孔的開(kāi)乞挖效率大為提肆高?；炷翝捕詾樗轮笨缟龑?dǎo)管法，但剃采用混凝土拌疼和車直接入倉(cāng)努，簡(jiǎn)化了工藝逗，提高了澆筑鞠速度。泥漿采胡用法國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)斥膨潤(rùn)土制成，獵比重為遵1.0g剛/cm作3鐮～意1.1g蠅/m籮3場(chǎng)。達(dá)抱扇接頭形式如圖澆。在施工中先撇按預(yù)定位置施堪工橫向槽箱孔伴(堆與混凝土防滲購(gòu)墻軸線垂寬直布)旦，澆筑塑性混宿凝土，然后施介工序槽孔澆筑鑒墻體混凝土涼。謙Ⅱ迎序槽開(kāi)挖后，停用雙輪銑將已匠達(dá)到一定強(qiáng)度董的畜Ⅰ盤序槽混凝土自搭上而下銑掉遼10cm以厚，露出新鮮漁混凝土，再澆芹筑明Ⅱ稀序混凝土，連欣接成墻。絨(2跑)謹(jǐn)上游圍堰主河今槽旋噴灌漿造白墻新技術(shù)。上勒游圍堰主河槽枯防滲墻采用高娘壓旋噴灌漿造旱墻新技術(shù)。由涉于墻體設(shè)計(jì)標(biāo)駱號(hào)低，不易用橫取芯樣試驗(yàn)來(lái)宅檢查成墻質(zhì)量忘，只能用嚴(yán)格唐的工藝控制措集施來(lái)予以保證站，高壓旋噴灌押漿采用二重管尺法。根據(jù)旋噴楊灌漿機(jī)械設(shè)備觀的性能，通過(guò)初現(xiàn)場(chǎng)單樁和圍棉井試驗(yàn)及挖坑膝檢驗(yàn)確定施工通工藝和各種技掙術(shù)參數(shù)，從而偶在設(shè)計(jì)樁間距玻為趴1m米的情況下，?？白C樁體成樁直傾徑不小于烈1.2m攪。施工時(shí)嚴(yán)格壽控制鉆孔的偏仰斜率以保證墻咐體的連續(xù)性，脊控制漿液配比條、壓力和鉆桿薯提升速度以確倒保墻體強(qiáng)度和淺抗?jié)B性。共完獄成鉆孔進(jìn)尺飼11562m納，旋噴進(jìn)尺約菜10075m流，形成墻體面翻積甲9897m2揀。閱裙2震．穩(wěn)定漿液繞及乏GI漏N達(dá)法灌漿技術(shù)縮(1加)戶穩(wěn)定漿液灌漿旅。在小浪底工橋程中，大范鍛圍閣(穿全部帷幕灌壤漿暴)聚使用了濃度較念高的、具有單歡一配比的穩(wěn)定貢漿液進(jìn)行了帷氧幕灌漿并取得態(tài)了成功，在全子國(guó)尚屬首次。違該方法主要有卵如下優(yōu)點(diǎn)：打族瞧一是漿液配比以單一、配制工脂藝簡(jiǎn)單，減少旺了漿液變換等友人為影響，有激利于漿液的質(zhì)幅量控制；攻辣燃二是穩(wěn)定漿液乞凝聚力小，流耀動(dòng)性好，水泥默顆粒沉降速度勒慢，不會(huì)過(guò)早緒堵塞裂隙，故久具有良好的可初灌性；風(fēng)成惹三是穩(wěn)定漿液丙中水泥含量高是，密度大，水木泥結(jié)石強(qiáng)度高幣。挖鞭社三是穩(wěn)定漿液娃中水泥含量高高，密度大，水飲泥結(jié)石強(qiáng)度高岸。勁那慎灌漿方法采用付了小口死徑思(5徒6弟～肥69mm搞)園鉆進(jìn)、孔口封請(qǐng)閉、自上而下片孔內(nèi)循環(huán)的灌川漿工藝。唉榴采用的穩(wěn)定漿前液配合比如下栽：霸水灰急比閃嶄膨潤(rùn)土聾（恭%攻）針RC-墻M若減水劑釀（本%竄）唯莖0.端7描：玩12.0叉0.6涉(2璃)GI血N思法灌漿則。訪GI槳N愛(ài)法灌漿是目前錘國(guó)際上推廣十稠分迅速的一項(xiàng)仗新的灌漿技術(shù)艙。迫GIN(Gr聚outing根Inten剩sityN效umber覆)謀即灌漿強(qiáng)度值嶄，等于灌漿段們上最終的灌漿依壓力和單位灌剛漿段上漿液灌樣注量的乘積，橫其含義為單位您灌漿段上消耗悼的能量。在灌暑漿施工中，選渠取合適縮的歇GI繳N林值，并在各灌誤漿段上基本保誕持一致，即可豪形成一道大致祖相同的防滲帷地幕。其技術(shù)要替點(diǎn)為：徑鼻耀一是使用穩(wěn)定供漿液；章貼攪二是在計(jì)算機(jī)荷上用選定塊的辱GI漫N霧曲線對(duì)灌漿壓怕力和漿液灌注耗量進(jìn)行全過(guò)程采監(jiān)控，以免出篇現(xiàn)過(guò)高的灌漿辟壓力和過(guò)大的游、不必要的灌刪注量。斥箏河為了論液證偶GI扶N昏法在小浪底帷止幕灌漿工程中汽的可行性羽，蟲(chóng)199艷6駕～鷹199往7稱年在左岸三疊泥系地層中牛的縮4弓號(hào)灌漿洞內(nèi)和桑右岸二疊系地予層中蹲的醋2捷號(hào)灌漿洞內(nèi)，贈(zèng)完成了進(jìn)尺為制381