建造在覆蓋層上的柯柯亞面板堆石壩

建造在覆蓋層上的新疆柯柯亞面板堆石壩摘要:在覆蓋層上直接建造混凝土面板堆石壩，人們普遍關注其變形問題，本文介紹了覆蓋層上柯柯亞面板堆石壩的設計、施工和運行經(jīng)驗。它包括：①認真做好壩基勘探工作，采取措施提高地基變形模量；②改進混凝土面板堆石壩結(jié)構設計，對變形伸縮縫采用表面柔性止水；③合理安排施工工序，減小水庫荷載作用下的后期沉降，柯柯亞的成功經(jīng)驗表明，在覆蓋層上直接建造混凝土面板堆石壩在技術上是可行的，并具有顯著的經(jīng)驗效益。關鍵字:建造在覆蓋層上的新疆柯柯亞面板堆石壩柯柯亞水庫位于新疆鄯善縣城以北45km，博格達山南麓柯柯亞河出山口處，海拔高程1029.70m以上，壩址基巖屬三疊紀，侏羅紀接觸帶的紅色泥頁巖、沙巖、礫巖互層，礫巖膠結(jié)程度中等，基巖中裂隙較為發(fā)育，河床最大覆蓋深度為37．5m，地震裂度為7度。壩址區(qū)最大風級ll級，歷年實測極端最高氣溫為40．3℃；極端最低氣溫一32‘C。本工程以灌溉為主，規(guī)劃最大壩高41．5m，最大庫容1200×104m3。1982年大壩建成開始發(fā)揮效益。l985年驗收，現(xiàn)已經(jīng)過24年的運行考驗，壩體工作正常。一、壩體設計柯柯亞大壩平面布置及典型剖面如圖1、圖2所示。圖1圖2壩頂高程及壩寬度本工程校核洪水位為1068．18m，保壩洪水位為1070．78m，考慮到下游有蘭新鐵路和飛機場，因此采用較寬裕的安全超高，．壩頂設2.3m高的“L’’型的鋼筋混凝土防浪墻，墻頂高程1071.20m。實際壩頂高程1069.70m。為滿足機械化施工的要求并考慮到本工程實測水文資料不足6年，以及日后加高的需要，把頂寬度選用7m。2．壩坡‘在規(guī)劃本壩壩坡時考慮以下四個因素：(1)本壩直接建造在覆蓋層上，壩坡穩(wěn)定除壩體填筑材料外還受壩基控制，因此壩坡不宜過陡。(2)壩體沉降除受壩料級配和填筑密度影響之外，還受壩基影響，為降低面板壩沉降梯度，亦應放緩壩坡。(3)為充分使用樞紐的軟弱開挖料，對下游壩坡也需放緩。(4)本工程采用分離式無筋混凝土面板，在壩坡上由人工施工，為保證施工方便和混凝土面板質(zhì)量，壩坡不宜過陡。對上游壩坡采用折線型表面，高程1067.70m以下為1：22.75，以上為l：2.0；下游坡在1054.70m設戧臺一級寬2m，在此以上為l：1.5邊坡，以下為l：1．75邊坡。3．筑壩材料及壩體分區(qū)為充分使用當?shù)夭牧?，壩體采用砂礫和溢洪道開挖出來的石渣料進行填筑，壩體分為四個區(qū)域?？棦聃r、妨Ⅱ踩、首Ⅲ碌用區(qū)沙礫料庫級配見噸表去1勾。表1錯顆粒級配冤(擺％計)劃料場賊編號檔>80宗(mm惜)耳8問～擔20妥(mm所)撲20廚～免2超(m折m)言<2周(夸m槐am)眾含泥量恢(序％停)酒平均粒徑那d淺。滲(撥mm)克不均勻絡系番愚數(shù)巷備妨映著注通H聾—泥Ol奴28泰36.5轎22.5溝13敗5.5直41杰43.8迫H過—堆O2慘26.4槐37.8需28.2耍7.6撞2曉30晌35.5于H亂—幫O3凡2.4擴33.9剃28崗15.7柔2.1啦27化45.5嘉G原一倉01攏25.5感31.1偽28.4欄15凍4.8偉27.3接54.7顫G鋪—吹O2泳20.7得32.8末32.5迎14考3.3墨27涼45.5西麗瓜第臉1跳區(qū)為主堆梁石區(qū)，采宰用砂礫料園進行填筑搏，主要選吼用怎G_0決1拐、共G_0式2悠料場壩料經(jīng)，靠近上蓬游邊坡面撒板蓄下著3早m稿范圍內(nèi)，雹系墊層區(qū)另，其主要禽作用為：死酸(1孫)幣為面板提申供可靠的恭基礎，并拉將面板所財承受的水串壓力均勻蝴地傳給主謊堆石區(qū)，遇限制本區(qū)框壩料最大頂粒徑不超載過介l50m誰m旱。敲岸(2供)頂為防止在奪冬季面板奴裂縫，接憂縫漏水聚溪集在墊層論區(qū)產(chǎn)生凍修脹，要求亡本區(qū)筑壩盒材料的含聯(lián)泥量不大昂于趟5授％，滲透希系數(shù)大勸于汁l飲0的～聚zc囑m動／鞋s莖。收扎(3脂)初為防止面緣板遭凍融檔和冰堆、素冰拔破壞晌，要求墊胃層區(qū)在凍腥季能有熱夕對流產(chǎn)生本，將壩體炮、庫水體親的熱量通搶過對流由證面板散出課，以防止密產(chǎn)生壩面忘岸冰凍結(jié)夕，亦要求沃墊層滲透嬸系數(shù)大辱于踩l0陡-2候c伙m卵／算s勵。衛(wèi)考慮到上趨述要求，糟特選用河有床中清潔料砂礫煤料善H軟—軌—激0柴3梁填筑在墊愛層區(qū)。揭1荷區(qū)砂礫料躍填筑控制拉相對緊密續(xù)度仆Dr>0叔.7局5紫，相應于透容廉重壤2.15杏T型／壩m虧3毒。桂再皺第書Ⅱ治區(qū)為雜料垂區(qū)，采用泰溢洪道開伙挖料填筑樹，壩料主執(zhí)要巖性為夫砂巖、礫熔巖、泥巖鍵等。為防躬止進一步周風化，在縮其表煉面煮l掠m伴范圍內(nèi)，悅填筑砂礫絡料并用于珠砌卵石護披坡加以保利護。夢訪明第拒Ⅲ劣區(qū)為排水份區(qū)，以防遲止浸潤線酷上升擇到凱Ⅱ碧區(qū)，引覆起很Ⅱ烏區(qū)壩料進睜一步風化襪，要求本炮區(qū)滲透系族數(shù)大葛于南10觀-2賓c路m跪／攏s扣，故采用云干凈的河質(zhì)床賽H-0噸2擠料場砂礫渡料填筑。穩(wěn)夏航第真Ⅳ昂區(qū)為粗料淡堆積區(qū)，惰將蠻Ⅰ肺、與Ⅲ愿區(qū)的粒徑呼大辦于上300m妙m谷者堆積于需本區(qū)，它剛一方面增尊加壩趾處項穩(wěn)定，另堡一方面防脾止溢洪道磨泄洪后回貫沖壩腳。北天歌二、壩的號防滲設計瘋寧1膨．壩基處禁理車爽爹壩基為沖注積砂礫層奔，其一般越深度屢為逝15鼻m房左右，最賤大深度撐達左37.5蝦m廳，砂礫石栽層顆粒組州成自上而戶下有逐漸失變細的趨蝴勢；無淤擺泥層，僅嫂在不同高靜程上分布獵有不連續(xù)窄的中粗砂叨礫透鏡體辜。在接近云基巖面以蕉上董2天m塞范圍內(nèi)分脅布有細礫繭層。整個鋪砂礫層中摧有零星漂婆礫和孤石辟存在，其細粒徑不等炸。覆蓋層網(wǎng)電阻率飽為依60貼0好～懷１丑00平0銳Ω音，波速Ｖ康＝煤100肥0智～奶1300渡m犧／憑s現(xiàn)；估算變欺形模社量籍E遵＝陳60MP慎a接。河床平麗均滲透系再數(shù)院K灣＝仙4×10需-2霉c畏m趁／毅s推。售佩政經(jīng)方案比尋較后，決恢定將壩體逆填筑在覆恐蓋層上，豎壩基采用愛槽孔混凝薄土防滲墻證進行垂直棵防滲，有捏關防滲墻踏技術指標照如咳表詢2宵。表2輩墻體技術替參數(shù)之防滲墻混瞇凝土配合暗比遷最大深度繁讀37.5爽m日墻厚獵棗0.8m悟水灰比宋0.6憂水泥用量簽275k辦9孝／們m3爽槽孔長度叔6摘.悲8,8宇.要8m作嵌入基巖腦深度辦0.5沒～辱1.0m利抗壓強度凍8擊～黨10MP協(xié)a秀摻土量巡25第％際墻上水頭面唯40m沒墻上水力最坡降奇考50疤坍落度扛19晨～同2lcm腦抗?jié)B標號強S8兩鉆孔總進走尺挽決1200伸m駱為了防止肌壩基和壩余體沉陷給陣面板帶來握的不利影鑰響，設計爆時采取了菜如下措施著：盼①烤為使面板慧能適應沉零降變形，塞采用了分座離式無筋蛙混凝土結(jié)鞏構，每塊嘉面板恢為繪5m×7截m皮，按橫向廟布浴置耗(裁即長邊平掘行于軸前線杰)帶；堪②炒放緩壩坡老，這既可應以減小垂師直變形梯競度，又利妄于人工施選工和防止迅面板對防憤滲墻產(chǎn)生潤推力奇；唯⑧垂要求面板垂施工滯后側(cè)于壩全填蘇筑半年以冷上峰(陽僅在后期它未予控岔制擊)衡；辛④晨將防滲墻篩軸線布置某在壩踵上職游潮23攔m浙處，面板水與防滲墻刻間設拱形割連接板，己以減小由押于壩體自務重而作用米在防滲墻時的水平推躁力嚴(決根據(jù)計算啊作用在防恢滲墻的水訪平推力可集減運小半1/3帳)剪，并且在門水壓力作劉用下，保憑證拱形連緣接板與防圓滲墻結(jié)合衫部位及與赴上部面板爬結(jié)合部位幸承受壓力籌而不開裂劉。浮盾2窄．面板伸搬縮縫、周士邊縫波紡絨板間伸縮賽縫、周邊背縫的構造淚如跪圖懸2墻、眉圖把3朋所示，由知于在河床魔部位未設如趾板，而灑是將拱形料連接板與騎防滲墻直良接相連，禍為保證在莊防滲墻體泥與拱形連辰接板變位萬時，其周命邊縫不產(chǎn)乖生滲漏，間采用柔性君的焦油塑用料砂漿將終整個接縫柴包裹密封薯，并補以銀瀝青玻璃剩絲布封阻查，見原圖舊4藍。矩柯柯亞面字板壩所用溪焦油塑料體的具體技斥術指標見皇表辣3頁。表3露項目稼指標議吸水率韻(受％具)依比重貌1.35止針入度之(逐1協(xié)／壇10ra葡m)屠80么～偵140濫軟化點扇(楊℃多)談>100普低溫伸長栽率片一扯20燙℃覽時賀>180哪％新熱穩(wěn)定性雪60辭℃述不流淌禍與混凝土秀粘結(jié)強度咐24N衫／國cm筋2磁大于自身肆強度礦滲透性百不透水柿備神擾醬扶嫌繡夏圖抱3后混凝土面籌板周邊縫童大樣圖巴1鬼一混凝土恰面板膽；勺2臟～混凝土股趾板冤；輝3御一焦油一仍塑料霸砂鍛擠城漿板滔；跳4錄～焦油一脅塑料施；介5淡一焦油一拌塑料封閉挺層謀鈴菌飄愿廣象圖哲4陣混凝土面懂板與混凝太土防滲墻坦結(jié)合部大芹樣圖塞1櫻一混凝土斧面板蔑；魯3塊一焦油一襯塑料砂漿嘆；漿4破一焦油一刻塑料偶；拾6鼻～瀝青玻秘璃絲布趨；獄7章一混凝土倉防滲墻津匆慎由于焦油肯塑料具有敬優(yōu)良的防鍵水性能，飾且能適應脖較大的變就形，因此喪本工程在引伸縮縫與造周邊縫設醬計中，取呈消了金屬式及橡膠止?jié)乘?，只倍設一道止手水，即在壞縫口灌注齒焦油塑料乏并在其表丈面用焦油駝塑料拌制銅成砂漿板攔進行封堵球，經(jīng)室內(nèi)荒試驗和工岸程運用證買明這種處集理在防滲據(jù)上是可靠脾的。撲棍3廚．面板混于凝土岡漁決本工程采戶用無筋混步凝土分離悠式面板，刃面板滲透科水力梯度翠為郊8層0貓，按規(guī)范婆要求混凝放土抗?jié)B標乞號應不訊低閉于織S方s拌。由于本川工程處于蝴高寒地區(qū)管，要求抗?jié)搩鰳颂柦z為兔D20燕0姑，相應強耗度標兇號輕R>20板0MP短a器，采用三濫級配混凝載土，每立懂方米混凝趴土中使用糠永登普通轉(zhuǎn)硅酸搭鹽災52引5邁號水遇泥旨291k恩9彼，水灰歇比間<0·5語5享。另由于汪面板是在湊斜坡上施哨工，故要端求坍落度青為歲3c洞m蘇。鼻鞋4蠟．基巖灌愛漿褲關削柯柯亞水通庫左壩肩染沿卸荷裂燥隙和層面給襲隙繞壩周滲漏嚴重掀，為此進很行了幃幕頭灌漿防滲炒處理。幃金幕為單排蠅，孔妄距廈2雙．回5別m注，孔深節(jié)達匯30世m(xù)見，總進尺歸為芹1000信m絡。但由于蓬孔線受地證形限制，怠巖坡上部評沒有進行挎灌漿，個判別地段裂務縫又極為找發(fā)育，因闊此在左壩斗肩未形成擾封閉的整沿體防滲幃拼幕，其防偶滲效果不保顯著。掉屈挨三、原型運觀測氧六安柯柯亞面午板壩在建灘設時期未沖設置原型屯觀測設備仆，為了解鐮運行期間雙面板工作傳情況牛，燭198京6鵲年秋安裝誓了測壓管謙，并開展育了觀測工活作，現(xiàn)將羊有關情況拖分述如下維。萄狹1于．沉降變省形觀測巡雁存根據(jù)計算餐，壩基覆妻蓋層最大政沉降量躍為云2闖9騙．年6c胳m李，僅為覆覺蓋層厚努的袍0年．艱8掉％，壩體哄竣工后，溫壩差頂實際發(fā)粘生的沉降懷僅粉3c論m柔，顯然壩糕基與壩體脅的沉降大籍部分在施殃工過程中層就已變形鴉穩(wěn)定，由童此可見壩道基存在較蓄厚的覆蓋伯層并未引愁起壩體過珠大的沉降炒。瓦從整體上都看，壩面萍平整，無顧?，F(xiàn)象出撥現(xiàn)。思2顆．滲流觀廈測臺柯柯亞大刪壩共設測敗壓筋管筍3同排慌(顧順河快向娃)顧，監(jiān)視壩湊體、壩基夸滲流情況您。孝198能8胃年貓3抽月沾15E魔l湖和志198更8勸年念5嗓月動6搬日兩次典糟型觀測成蜂果敘(攏見槽表喬4屑)屬表明。卸轉(zhuǎn)野表扛4周日期姥庫水位嘆(著m)渣2每號孔水位予(柏m)彎5木號孔水位苦(能m)養(yǎng)8飽號孔水位述(源m)疼滲透坡降偶過水面積族(犁m2)表滲透流量惹(玩L蛇／紫s)任988.倒3.15忠1056憤.5足025.蛾4幸1018舉.8城1016貫.9碎0.02膀375受1900桂18舍．刻O5奉1988濕.5.6扎1064乖.0巖1028籮.0豐1023披.8爽1022敏．胃O圓0.02瓶25堡2897屢26.0桌1棵衛(wèi)(1訊)便盡管兩岸玩基巖裂縫秘發(fā)育，繞忠滲嚴芳重兆(笨可由隧洞秤中發(fā)應現(xiàn)猛)或，柯柯亞爺面板壩總優(yōu)的滲透流敬量還是較自小廊的，在水朱頭帖達煩39居m抓時，滲透蝶流量神僅敢2癢6蔑．束Ol恨L盯／技s偏。駱喬(2瓶)場柯柯亞面畝板壩在最炸高水位時終，浸潤線何仍在天然患河床高程斧以下。例泛如在左岸抓繞滲嚴重廢的區(qū)域，隨浸潤線只刊是接近河誦床表面；陸根疫據(jù)毅198賴8法年議5歪月材6E貞t側(cè)，探2正號腔、胸5裹號臂、嗎8慶號測壓管誤水位推算臥，在上游誰壩踵防滲卸墻處浸潤電線仍在原爽河床以盜下枯3滾．煤7挺m老。因此，援在總體上券看，柯柯籠亞面板壩筍的砂礫壩練體處于非餓飽和狀態(tài)店?？钢?3絡)館從庫水位鑒與測壓管風水位的關賞系上看，幫測壓管水撫位大約比糖庫水位滯郊后犁6燒～悲7喝日，這也虛表明柯柯爐亞面板壩漿的滲漏是愉較小的。常裹落3殖．冬季岸狀冰觀測想嶺掉淹柯柯亞水兆庫涼在咬8郵個冬季運臣行過程當徒中，曾經(jīng)德歷了尾一賀2己7劫～錘一肉3輔0匙℃孔的天氣過擱程，盡管蜂庫面結(jié)冰叛厚度寨達籠80c景m絡。但水面戒冰蓋與壩榴面間始終撒保占持醫(yī)l于～僅3c憐m敢的不凍區(qū)侵，庫水可集沿這條縫絞隙升到冰勞面上，在頑距壩神面妖2根0已～匆30c休m餓寬的冰面珠上具有不酸凍水分布既。途械敬四、討論液與結(jié)論餡(1則)貍柯柯亞面茄板壩的運硬行和原型負觀測資料肅表明它的旦防滲系統(tǒng)伸設計是成面功的，在濕深厚覆蓋書層上建造帥面板壩，努人們主要孕關心的問默題之一是啞壩基沉降常造成面板絕及周邊縫微、板問縫酸的破壞。孫關于這一凳問題應當霧進行具體嗓分析?？聣聛?/p>