格倫峽壩

格倫峽壩

Glen Canyon Dam

概述

格倫峽壩位於美國亞利桑那州、科羅拉多(Colorado)河上的格倫峽，水庫名為鮑威爾湖，在胡佛壩的上游，距猶他州邊界21km處。工程具有航運、發電、灌溉、防洪和養魚等綜合效益。大壩為混凝土拱壩，最大壩高216.4m，總庫容333億m3，電站總裝機容量現在為104.2萬kW，計畫擴至132萬kW。1957年開工，1964年第一批機組投入運行，1966年8台機組全部投入運行。 格倫峽壩址處谷底寬約210m，兩岸谷坡近於垂直，左岸約70°～80°，右岸在高程1000m以下較緩，以上則谷坡直立，兩岸的相對高差為200m左右。 壩址基岩為侏羅紀納瓦卻組砂岩，成分主要是石英岩、夾少量長石，膠結物為次生石英及玉髓，局部為方解石及赤鐵礦膠結。岩層總厚度超過396m，其底板在河床以下的深度大於100m左右。在砂岩中夾有少量的頁岩，頁岩不厚，僅1～10cm。岩層傾角只有1°～2°的傾斜，傾向上游偏左岸。在緊靠壩址處的上、下游附近沒有發現斷層，岩層中有近於平行的陡傾角裂隙、岸邊卸荷裂隙及層面裂隙。壩址處地震烈度7～8度。 第四紀岩層主要分布在谷底和河床中部，為砂卵石及砂礫石，一般厚度為20～25m，最大厚度達36m。兩岸由於谷坡陡峻，坡積物很少，僅坡腳有坡積物堆積。 壩址處集水面積約28.1萬km2，最大年徑流量260億m3(1984年)，實測最大流量1705m3/s(1965年)，正常蓄水位1128m，有效庫容257.5億m3，水庫面積653km2，水庫長度為300km。

樞紐布置

工程主要建築物包括大壩、壩後式廠房和左右岸泄洪隧洞。 大壩為混凝土重力拱壩，最大壩高216.4m，壩頂長475.5m，頂寬7.6m，底寬91.4m，共分26個壩段，壩體混凝土量374.7萬m3。 廠房位於壩軸線下游122m處，長197.8m，寬39m，高46m。廠房內設有混流式水輪機8台，單機容量13萬kW，額定水頭170m，轉速150r/min。壓力鋼管共有8條，每條內徑4.6～4.3m，上游進水喇叭口設液壓定輪閘門。 兩岸壩肩附近各設一條泄洪隧洞，由引水渠、進水建築物、斜向和水平的泄洪隧洞、挑流鼻坎、2扇弧形閘門(12.19m×16.00m)組成。泄洪隧洞的前段為馬蹄形(高15.85m、寬27.2m)傾斜段(傾角55°)，然後逐漸過渡為直徑14.71m的圓形段，最後為直徑12.5m的圓形隧洞(利用導流隧洞)。左岸泄洪洞長570m，右岸泄洪洞長517m。2條隧洞最大泄洪能力為7815m3/s。1983年6、7月間隧洞泄洪時反弧段下游處均受到破壞。左岸隧洞泄量為906m3/s，最大破壞深度0.71m；右岸隧洞泄量765m3/s，最大破壞深度0.28m。 泄水底孔由4根通過壩體的鋼管組成，直徑為2.44m，上端為喇叭口，安裝附環滑動閘門以作事故緊急閘門用，最大泄量為425m3/s。

工程施工

3.1　基礎處理　河床部分開挖深度一般為25m左右(包括覆蓋層)，左岸為30m左右，右岸為30～35m，最深達70餘m。峽谷坡基中存在卸荷裂隙，為了施工安全和保持岩體原來的完整性，用錨桿對岩石進行錨固。 固結灌漿主要集中在壩區上游區和兩岸拱座部位。壩基灌漿孔一般深7.6m，孔距6m。壩基的帷幕灌漿是在基礎廊道及兩岸隧洞內進行的，主帷幕由深孔灌漿形成，孔距為3m，最大孔深76.2m，孔深隨兩岸高程的增加而減小，帷幕灌漿的壓力一般為3.5MPa。基礎的排水系統由灌漿廊道和排水廊道及位於兩岸山坡平洞中的排水孔組成。主排水幕位置緊靠主防滲帷幕下游，由直徑為12.7cm，孔距為3.04m，最大孔深為25.9m的排水孔組成。在主排水幕下游40.45m處，設定了由不同深度的鑽孔組成的副排水幕。另外，在兩岸壩肩隧洞的洞頂和洞底鑽有排水孔，孔距為9m，以排泄繞壩滲透水流。除在壩基設定排水幕外，在壩體內還設有垂直排水孔，用於匯集滲入壩體的水流。 3.2　施工導流　大壩施工期間，採用兩條內徑為12.5m的混凝土襯砌隧洞導流，隧洞分設於兩岸壩肩下。右岸導流隧洞長838m，進口底板高程為956.2m。左岸導流隧洞長918m，進口底板高程為966.2m，導流設計流量為25年一遇5500m3/s。 當壩體和電廠機組施工充分進展後，左右岸兩條隧洞用靠上游一段混凝土塞封堵。其中右岸導流隧洞的混凝土塞內設有3根鋼管，每管前後設有2.1m×3.2m的高壓滑動閘門。工作水頭107～171m，總泄量934m3/s，作施工後期泄流之用。 3.3　混凝土澆築　採用柱狀法澆築，澆築塊寬：中部為31.4～37.8m，兩岸為32.3～35.8m，澆築高度2.25m，相鄰塊體高差不大於9.14m，塊體澆築間隔時間不超過72h。混凝土的各種原料都要經過預冷，使最高澆築溫度不超過10℃。預埋水管在澆築後通水冷卻，以降低溫升。 壩體澆築採用懸臂式標準滑動鋼模板，尺寸為2.25m×13.5m。模板由自動液壓起重機吊運，起重臂長15m，能鏇轉360°，起重量7～11t。混凝土的運輸由2台起重量為50t的平移式纜機承運。上層纜機跨度515m，軌道長273m，首塔高56.7m，下層纜機跨度540m，軌道長243m。 混凝土工廠設6台3m3拌合機，每小時可生產368m3混凝土。混凝土配合比：水泥112kg、火山灰43kg、加氣劑0.42kg、水56kg、砂470kg，骨料(6.35～152mm)1728kg，氣溫低於4℃時加氯化鈣1%。混凝土最高日澆築強度0.64萬m3，最高月強度15.8萬m3，最高年強度157萬m3，壩體月上升4.7m。總澆築工期46個月。 大壩土石方開挖量為420萬m3，其中壩基開挖120萬m3，混凝土澆築總量為424萬m3，施工期經常人數為250人，高峰人數2500人。