卡齊壩

卡齊壩是賴索托高原調水工程(LHWP)的關鍵工程，建在賴索托馬利巴馬措(Malibamatso)河上，位於與博孔(Bokong)河交匯點下游2.5km處。大壩最大壩高185m，形成庫容19.5億立方米的水庫，是一座蓄水工程，此外還具有發電、向缺水地區調劑供水等效益。水庫於1995年9月開始蓄水，電站第一台機組於1996年底正式發電。

卡齊壩

Katse Dam

概述

卡齊壩是賴索托高原調水工程(LHWP)的關鍵工程，建在馬利巴馬措(Malibamatso)河上，位於與博孔(Bokong)河交匯點下游2.5km處。大壩最大壩高185m，形成庫容19.5億m3的水庫，是一座蓄水工程，此外還具有發電、向缺水地區調劑供水等效益。水庫於1995年9月開始蓄水，電站第一台機組於1996年底正式發電。 壩址處河谷為U-V形，壩區基本上為玄武岩剝蝕高原，岩層由大約在1.9億年前形成的玄武岩熔岩流組成，流層厚度從1～40m不等，接觸帶厚度通常為100～2mm，可能已風化。 在玄武岩流層上、下邊緣帶一般含有杏仁狀構造，其中充填有沸石、方解石及微晶石英等次生礦物。杏仁體所含膨脹性或粘土礦物使玄武岩易於快速風化或吸水。在岩流層中間杏仁體消失，甚至變為粗玄岩狀。玄武岩流層大致水平，一般沒有褶皺，岩性差異很大。壩址處一些岩層發生自角礫化作用，即新熔岩流覆蓋在未冷凝硬化的下伏岩流上，在河床下面有2層這樣的軟弱岩層，每層厚約2.5m。 區域斷層走向主要為ESE，節理一般與走向平行。在右壩肩上部有一水平剪下面，在兩壩肩中間高程有一水平凝灰岩層。 壩址以上控制流域面積1866km2，平均年徑流量為6.22億m3。水庫全長達20km以上，滿庫水位2053m，總庫容為19.5億m3，初期有效庫容為17.59億m3，當泥沙淤積形成三角洲，要求初期低水位進水口停止運行時，有效庫容將減少到15.19億m3。

樞紐布置

樞紐建築物由拱壩、壩內式小型電站和尾水反調節壩等組成。 雙曲拱壩壩頂高程2060m，壩長710m，體積232萬m3。壩頂溢洪道分為10孔，每孔寬15.9m，溢洪道最大設計水頭7.3m，可宣洩可能最大洪水流量6252m3/s。溢洪道採用橫槽摻氣，為了使挑射水流遠離壩趾，並展寬其沖刷範圍，溢洪道末端設分段挑流式消能工。壩體內還設有低水位閘控泄水孔。 在大壩下游建有1座尾水反調節壩，壩長32m，壩高17m，壩頂高程1910m，為重力式混凝土溢流壩，用來形成消力池，體積7.9萬m3。

工程施工

上游圍堰為碾壓混凝土圍堰，高35m。2條施工導流隧洞位於左岸，直徑7.5m，混凝土襯砌，採用鑽爆施工法。 壩基河床斷面開挖至上層角礫岩層以下，岩石總開挖量為120萬m3。在第二個軟弱岩層內增設了抗剪鍵，為此，從與大壩上游面平行的灌漿廊道起，在河谷兩側向上遊方向開挖了幾條40m長的平硐。混凝土抗剪鍵橫斷面尺寸約為4m×4m，可確保跨過角礫岩層傳遞推力。為每個抗剪鍵開挖了2條3m高、3.5m寬的拱型隧洞，用混凝土回填。隧洞之間的中央部位開挖到5m深，並加以回填，僅留下1個廊道供檢查和灌漿之用。 大壩於1993年6月開始混凝土澆築，於1996年結束。最低月平均澆築量為7萬m3，最高月平均澆築量達11.5萬m3。 混凝土拌和物為低水化熱混凝土，每立方米混凝土中加320kg膠凝材料，其中水泥占70%，粉煤灰占30%。在壩區建有8個水泥儲罐和4個粉煤灰儲罐，容量均為1500t。 料石采自壩址下游2km處的玄武岩料場，人工骨料開採總量為250萬m3。一次破碎機和二次破碎機均設在料場，生產能力為750t/h，最大粒徑150mm的未分類骨料通過2.5km長的皮帶機途經1.4km長的運輸隧洞運往堆料場，堆料場的三級破碎站由旋迴式和衝擊式破碎機、滾軸式碎石機料斗、振動篩、給料機和制砂廠組成。岩石被製成4種標稱尺寸骨料，即150、75、38mm和19mm以及1.2mm和5mm2種標稱粒徑的砂子。聯合生產能力為720t/h。 拌和樓裝有3台9m3的傾筒式拌和機，生產能力為480m3/h。經過2min的拌和，混凝土裝入罐車，運往裝料平台，再倒入容量9m3的纜式吊罐。 雙纜輻射式纜機的河谷跨度為1km，左岸設有2座移動式塔架，活動範圍350m。吊罐行進速度7.5m/s，提升速度3m/s，工作周期僅3min。澆築層厚2.5m，內設冷卻水管。混凝土澆築溫度15℃，最高溫度35℃。不過為了灌漿，15m長的壩塊最低溫度要達到9℃，即預計的庫水溫度。 混凝土澆築的關鍵環節是平倉和振搗，使用2台推土機平倉將混凝土鋪成500mm厚，再用2台每台裝有8個直徑為150mm的液壓振搗器的液壓反鏟式挖掘機進行振搗。

其他

1.重大技術問題 壩身內力大部分通過拱作用傳遞到兩側拱座，但中間部位一定程度上等同於懸臂樑或大體積混凝土壩。壩體受荷後，當拱發生撓曲時，這部分壩體有輕微轉動的趨勢，可能會引起上游壩踵開裂，如果庫水進入裂隙並使裂縫延伸，就會發生危險。 為了有效地控制開裂位置和程度，將壩體寬度由50m增至60m，並在中間11個壩段的上游部分到1條最上遊廊道之間設定了1條長165m、寬19m，深入基礎10m的預留縫。預留縫向下游傾斜20°，充水並與水庫連通，承受庫水壓力，其作用是讓水起"液壓千斤頂"的作用，使縫張開20mm，周圍的混凝土則處於受壓狀態，從而防止別的任何地方產生裂縫。因此，還設定了從壩體較高部位向預留縫注水的管道系統，防止泥沙阻擋水進入裂縫開口端。 預留縫包括設定1塊1.5m厚的鋼筋混凝土底板，用10m長錨桿固定在基岩內。底板以上是一個特殊的高密度聚乙烯灌漿"袋"，與在其上面澆築的鋼筋混凝土層的底面粘結在一起。聚乙烯袋的作用是形成預留縫，當水庫蓄水後，也是使預留縫永久止水的手段。為保證預留縫周圍，特別是沿壩塊之間主縫的防滲，設定了複雜的止水，止水沿壩塊的三面布置，還與壩塊較高分縫處的第二道止水連線。 預留縫還設有再注灌漿閥，以便當水庫接近最高水位和縫開度接近最大時灌漿。在止水失效或上游面的開裂超過止水的情況下，灌漿可防止預留縫過大漏水。