曼格拉壩

曼格拉壩

Mangla Dam

概述

曼格拉水電站位於巴基斯坦傑赫勒(Jhelum)河上，距伊斯蘭瑪巴德約64km。工程的主要目的是防洪、灌溉和發電。斜心牆碾壓土壩，最大壩高138m，水庫總庫容118億m3(最終規模)，電站總裝機100萬kW，工程於1962年開工，1967年竣工。 壩基覆蓋層為卵石層，層厚約30m，下部基岩為砂岩、粘土岩互層，岩性軟弱，產狀平緩。粘土層間有剪下帶，厚度為數毫米至1.2m不等，抗剪強度低。設計中順岩層方向，剪下帶C值取φ=18°；垂直岩層方向C=0.422kg/cm3，φ=26°。 壩址處控制流域面積33700km2，平均年徑流量282億m3，實測最大洪峰流量31150m3/s，最小流量170m3/s。初期運用時水庫總庫容72.5億m3，有效庫容66億m3。最終規模水庫總庫容達118億m3，有效庫容為112億m3。水庫年淤積量約為4200萬m3。

樞紐布置

主要建築物包括3座碾壓土壩(主壩及2座副壩)、2座溢洪道、5條引水隧洞、1個100萬kW的水電站、壩下游的灌溉引水系統。 主壩橫跨於傑赫勒河上，主、副溢洪道位於右岸，發電廠位於左岸。 主壩為斜心牆碾壓土壩，初期最大壩高126m，壩頂長2560m，頂寬12.5m，上游壩坡1∶2.5，下游壩坡1∶2～1∶2.5，壩體體積6400萬m3。最終規模，最大壩高138m，壩頂長3139m、壩體體積6537.9萬m3。壩基用截水牆防滲。 2座副壩分別是位於水庫東南邊沿的蘇希它(Sukhian)壩和賈里(Jari)壩。二壩均為碾壓土壩。蘇希它壩長5180m、高24.4m；賈里壩長1737m，高71.3m。 主溢洪道位於大壩右岸，最大泄洪量原設計為31200m3/s，最終設計實有28600m3/s，為孔口溢流，共9孔，單孔尺寸11m×12.2m，弧形閘門最大水頭55.2m，靜水荷載6590t，採用二級消力池消能。由於可供利用的厚層砂岩地基只有152m，致使閘孔單寬流量達290m3/s，是世界上當時底流消能的最大紀錄。 非常溢洪道最大泄洪能力為6440m3/s，壩頂溢流(無閘門控制)。 5條隧洞位於大壩左岸。初期用於導流，後期用於發電引水。5條隧洞的長度均為465m。隧洞斷面為圓形，全部由鋼筋混凝土或鋼板襯砌，內徑為9.15m，開挖直徑11.1m。隧洞進口裝有5.5m×10.8m的平板閘門。最大工作水頭97.9m。 岸邊地麵廠房內裝有10台單機容量為10萬kW的機組。

工程施工

曼格拉工程規模大，主要工程量計土石方開挖9200萬m3，土石方填築1.08億m3，混凝土澆築150萬m3。主體工程施工5年。年平均開挖強度在2000萬m3以上，年填築強度約2500萬m3，最大月填築強度306萬m3。為保證施工進度，配備了大型土石方施工機械，如30m3鏟運機、34.5m3底卸卡車。直徑11.1m的隧洞聯合掘進機等。工程機械化程度較高，大型施工機械共600餘台，另有1000台其它施工設備。工程有一較完善的修理中心，占地約8萬m2，可同時修理78台不同類型的機械，設備完好率在80%以上。 施工高峰時，施工人數約13500人，其中維修工人為1200人，技術和管理人員約700人。 施工採用分期導流，第一期施工時，河水沿原河床宣洩，第二期施工時，河水從5條導流隧洞宣洩。最大泄量8500m3/s。設計截流流量為860～1430m3/s，實際截流流量為570m3/s。進占時龍口寬120m，拋填強度1220m3/h，當龍口縮至15m時，在戧堤上游面用自卸卡車拋投了大塊石。

其他

1.重大科技問題 (1)由於基岩成層複雜、產狀平緩、岩性軟弱、含有泥化夾層，而溢洪道閘室高達56m，因此閘室抗滑穩定是一個關鍵技術問題。設計中進行了大量的試驗研究以確定岩石力學特性指標，最後規定砂岩的允許壓應力為1MPa，粘土岩為6.8MPa。結構上將9孔閘分成3個單元，每3孔閘聯成整體，每個單元之間設2.5cm的變形縫，以適應基礎的不均勻沉陷。施工開挖時採取一定控制措施，防止基岩回彈變形過大。為控制壩基滲流，在閘前上游布置了長26m，厚91.5cm的防滲板，在基礎內設定複雜的排水系統：①排水暗溝，閘室下間距13.7m，護坦下7.6m；②排水孔幕，在閘室底板靠上、下游各設排水廊道一道，內設間距6m的排水孔；③深層排水平洞，直徑2.75m；④周邊抽水井；⑤用來收集和引走滲水的排水廊道和排水隧洞。這些排水措施有效地降低閘底揚壓力和基礎的孔隙壓力。 (2)由於溢洪道基岩軟弱，水頭高、單寬流量大，為解決下游消能防沖問題，採取了以下綜合措施：在一級消力池首部設折流坎，強迫水流擴散；在二級消力池內設消力墩，提高消能效率；挖深消力池，減低尾水流速；在護坦後設6.5m深的防淘牆；在尾渠鋪重3.7～8.2t的大塊石。