阿海水电站大坝防渗系统设计 3页

水力发电第38卷第11期2012年11月阿海水电玷大坝防碜系统设计张杰，李立年，程鹏，杨虹(中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，云南昆明650051)摘要：阿海水电站挡水建筑物为碾压混凝土重力坝，坝基渗流对工程安全的影响至关重要。结合坝基渗控分析，开展了坝体材料分区、筑坝材料性能、新材料应用等方面的研究，对大坝防渗系统进行了设计，采用了坝体二级配碾压混凝土、坝基防渗帷幕、坝锤设置黏土铺盖、上游坝面设防渗涂层等综合措施。防渗系统完成后，可有效地减少坝体一坝基系统的渗漏，降低坝基及坝内的扬压力，保证大坝的长期安全运行。关键词：碾压混凝土重力坝；防渗系统；设计；阿海水电站DesignonSeepageControlSystemofAhaiDamZhangJie，LiLinian，ChengPeng，YangHong(HydroChinaKunmingEngineeringCorporation，Kunming650051，Yunnan，China)Abstract：ThewaterretainingstructureofAhaiHydropowerStationisrollercompactedconcretegravitydam．Thefoundationseepageisessentialtothesafetyofpmject．Combiningwiththeanalysisofdamfoundationseepagecontrol，thematerialzoningofdambody，thepropertiesofdammingmaterialsandtheapplicationofnewmaterialsarestudiedandthedamseepagecontrolsystemisspeciallydesigned．Thedamseepageiscontrolledbyusingtwo-gradedRCCindambody，arranginganti—seepagecurtainindamfoundation，settingclayblanketondamheelsandpaintingimpermeablecoatingondamupstreamsurface．TheseepagecontrolsystemCalefectivelyreducetheleakageofdam-foundationsystemandtheupliftswithindamfoundationanddambodytoensuethelong-termsafeoperationofdam．KeyWord~RCCgravitydam；seepagecontrolsystem；design；AhaiHydropowerStation中圈分类号：TV223．4(274)文献标识码：B文章编号：0559,9342(2012)11-0048—03阿海水电站为金沙江中游河段规划的第4个梯(3)坝址处气温高，为满足施工进度要求，大级，枢纽采用碾压混凝土重力坝、坝后厂房布置，坝需要在夏季连续施工，坝体的防渗结构应具有良碾压混凝土坝最大坝高132in，装机容量2000好的热学性能和抗裂性能，并应采取可靠的温控防MW，为一等大(1)型工程。裂措施以保证防渗结构的防渗可靠性。碾压混凝土重力坝共分为19个坝段．根据各坝1_2坝体防渗设计段的坝前(后)水深、使用功能、结构耐久性以及我国近年来工程实践中大量的试验成果表明，大坝三维渗流数值分析成果，对大坝防渗系统开展二级配碾压混凝土整体综合渗透性能可达到透水率了深入研究与设计。小于1Lu(90％保证率)甚至更小的水平，变态混凝土芯样渗透系数可达到或接近10。cm／s的水平。1坝体防渗设计借鉴类似工程的成功经验。阿海大坝采用碾压混凝1．1坝体防渗的设计原则土自身防渗．即采用富胶凝材料二级配碾乐混凝土(1)作为130m级高坝，坝面水压力大，放空作为大坝防渗结构的主体，为克服二级配碾压混凝和检修条件差，防渗结构应具有良好的防渗性能及土抗渗性能离散性较大以及个别试件初渗压力较低长期的安全可靠性和耐久性。(2)坝体工程量大、施工工期紧，坝体的防渗结收稿Et期：2012—09—06构应能适应碾压混凝土快速施工要求，尽可能简化防作者简介：张杰(1976一)，男，云南昆明人，高级工程师，主渗结构的施工工艺，减少对碾压混凝土施工的干扰。要从事水工设计、管理和咨询工作．圜WaterPoerVo1．38No．11n报。，守：PuJ／tt3／．J~．吧如／＼J厘爹力j死1汉盯：：的缺点，防止部分碾压混凝土强渗透层面直接与水库(1)上游帷幕按封闭式帷幕设计，帷幕体底部连通，在坝上、下游迎水面设置一定厚度的变态混深人相对不透水层(透水率<1．0Lu)3—5Ill。主帷凝土以封闭碾压混凝土层面防渗。电站进水口、底孔幕设l排，左右两岸与坝顶灌浆平洞内的帷幕衔接，闸室段、闸墩段等常态混凝土坝段，不另设防渗区。最小深度位于两岸，深20m，最大深度位于河床部根据不同作用水头，坝体防渗层沿高程按变厚分，约60In；副帷幕设1排，仅在河中低高程部位度设计，具体为：①1485．00m高程以上坝轴线下布置，左岸从1437．00m高程以下开始布置．右岸游3m至迎水面间为防渗层；②1485．00m高程以从1435．00in高程以下开始布置．最小深度15m，下至上游起坡点之间，坝轴线下游4m至迎水面问最大深度为34m。主帷幕孔沿廊道中心线铅直布为防渗层；③上游起坡点以下，坝体防渗层上部厚设，副帷幕在主帷幕线上游1nl处布设，方向倾向41TI．下部厚10rn上游6。。双排帷幕间距1In，孔距均为2m，梅花坝体二级配碾压混凝土、闸孔迎水面C0常形布置；单排帷幕孑L距为1．5m。态混凝土、坝顶C~o15常态混凝土防渗层防渗标号(2)两岸帷幕延伸至水库正常水位与两岸相对分别为W8、W8、W6；坝体其他部位常态混凝土抗隔水层界线相交处。左右岸沿坝顶高程平行于坝轴渗等级不小于W6线分别布置一条灌浆平洞，深入山体分别为33．5m和41．0113。2防渗帷幕设计(3)下游灌浆帷幕中心线从消力池左岸坝纵2．1坝基地质条件0+040．100in开始，沿溢流坝反弧段末端(坝横0+(1)左岸坝基。左岸1～8号坝段坝基绝大部分106．000)，从坝纵0+160．500处进入8号坝段横向灌置于微风化～新鲜岩体，仅坝顶附近部分置于弱风浆廊道，再从坝横0+154．500接入厂房下游帷幕灌化下部岩体，坝基主要以Ⅲ类、Ⅲ类岩体为主，浆廊道，在坝纵0+359．000处接入下游基础灌浆排分别约占15％、70％，部分为Ⅳ，类岩体或少量Ⅳ：水廊道，再接入右岸非溢流坝段下游灌浆排水廊道，类岩体，分别约占10％和5％。最后于右岸1444．00高程平台终止。下游帷幕灌浆水文地质条件简单，地下水为基岩裂隙水，由孔最小深度101TI．最大深度30m。帷幕孑L孑L距2．0ITI，于岩层结合较紧密，地下水位总体埋深不大。水力倾向下游6。。坡度略缓于地形坡度。坝基开挖后，微透水层(q<(4)坝后厂房帷幕在右坝肩与坝后主帷幕相连，1Lu)埋深一般为0-30m在厂房左端与消力池帷幕相连，形成绕厂房四周的(2)河床坝基。9～13号坝段坝基多为以砂岩类封闭帷幕。由于下游设计洪水位较高，在厂房下游为主的Ⅲ类岩体和砂岩类与板岩类互层的Ⅲ类岩侧设置下游副帷幕，主机问右端设置连接上、下游体，所占比例分别为15％～20％和65％～75％，部分帷幕的横向帷幕。厂房帷幕采用单排防渗帷幕，帷板岩相对富集和宽度小于2m的挤压带属Ⅳ类岩幕底界在3Lu线以下3m，孔深约32m，孔距2m。体，约占5％～10％。岩层横河向分布，层问结合紧(5)消力池帷幕为四周封闭的嵌入式垂直帷幕，密，岩体完整性较好．弱风化以下岩体属弱透水～形成总体上的封闭帷幕挡水系统，以满足消力池检极微透水。坝基开挖后，微透水层(口<1Lu线)埋修的需要。底界按3Lu线以下3m控制，帷幕灌浆孑L深一般为30～50m。最sl-,~度15nl，最大深度30m，帷幕孔孔距2．0nl。(3)右岸坝基。右岸14～19号坝段坝基大部分3上游坝面辅助防渗措施设计置于微风化～新鲜岩体，仅高高程部位部分置于弱风化岩体。Ⅲ类岩体约占10％、Ⅲ类约占70％，为进一步减小碾压混凝土大坝的坝身渗漏量，Ⅳ、Ⅳ类岩体分别约占15％和5％。水文地质条件大坝的上游侧设计了辅助防渗系统。以低于右岸冲与左岸相似，地下水位埋藏深30～70m．水力坡度沙底孔的进口底板高程8131的1425m高程为界，略缓于地形坡度。坝基开挖后，微透水层(q2．8(7d)；≥3．6(28d)除孔口、闸墩及拦污栅排架以外的上游坝面，设计抗压强度，MPa≥14(7d)；≥18(28d)采用了目前在国内水电工程中正得到逐渐推广使用潮湿基面粘结强度／MPa≥1．O的水泥基渗透结晶型材料作为辅助防渗措施。防渗冻融循环(20次)一15一+20。20次循环无开裂、起皮、剥落结晶型材料具有极好的防渗及细微裂隙修补功能，4结语其防渗机理是：渗透结晶材料中的活性化学物质以水为载体，首先催化接触面附近混凝土内的微粒与通过开展碾压混凝土材料性能、坝基三维渗流未完全水化的成分发生水化作用，生成枝蔓状结晶分析、新材料应用等方面的研究，阿海水电站大坝并与混凝土结合成整体．结晶在混凝土表层快速生防渗系统设计采用了坝面二级配碾压混凝土、坝基成后，活性物质借助渗透作用继续向混凝土内部渗防渗帷幕、坝踵设置黏土铺盖、上游坝面设防渗涂透结晶。不溶性的枝蔓状结晶增强了混凝土骨料间层等综合措施。大坝防渗系统完成后，可有效地减的界面结合力．改善了砂浆和混凝土的内部微观组少坝体～坝基系统的渗漏．降低坝基及坝内的扬压织结构．提高了混凝土的密实度和抗渗性。更为重力，保证大坝的长期安全运行。要的是，水泥基渗透结晶材料具有二次抗渗功能．(责任编辑焦雪梅)(上接第37页)化、更有适用性，使工程设计图的4．2管理效益修改及时跟进完善，为今后生产管理奠定坚实的基在“建管结合，无缝交接”的管理下，接管技础，起到责任化、全员化、专业化、规范化、标准术人员提前掌握设备性能，了解设备特性和不足，化、扁平化、人性化的管理。“建管结合，无缝交能有效地避免因不熟悉设备造成的误操作，同时缩接”管理实施效益主要有3方面。短了培训时间，降低了培训成本。4．1经济效益4．3人才效益提高设备的安全稳定运行可靠性。在“建管“建管结合，无缝交接”管理实施中，生产准备结合，无缝交接”管理模式下，大大减少了设计人员参与了工程建设的全过程，承担双重职责，不不合理、设备质量、安装质量等带来机电设备运仅学习掌握了有关技术，还参与了项目管理和项目行的不稳定因素，同时有力地促进了机组提前投监理，提高了电厂生产技术的管理能力，培养和造产发电，减少接管后的技术改造，促进工程施工就了一批技术管理人才。进度(责任编辑高瑜)(上接第47页)边配筋等构造措施，来保证厚板结构等重要部位分别进行专题研究．满足了施工图设构安全。计阶段的设计要求。3结语参考文献：[1]SL266-2001水电站厂房设计规范[s]．阿海水电站引水发电系统具有抗震设防烈度高、[2]DL5073-2000水工建筑物抗震设计规范[S]．结构复杂、荷载分布不规则、局部荷载较集中等特[3]DL／T5057-1996水工混凝土结构设计规范[S]．点，设计中充分考虑上述特点，在可研设计成果的[4]DL50771997水工建筑物荷载设计规范[S]．基础上，对引水发电系统结构进行多次优化设计。f5]GB500l1-2001建筑抗震设计规范『S]．电站进水口、压力背管、厂房蜗壳、厂房上下部结(责任编辑焦雪梅)AWaterPo1^)erVo1．38No．11