概述
沙牌碾壓混凝土拱壩(Shapai Roller Compacted Concrete Arch Dam) 位於中國四川省汶川縣境內岷江一級支流草坡河上,壩址距成都市約136km。壩高130m,為20世紀末世界上在建最高的碾壓混凝土拱壩。水庫正常蓄水位為1866m,死水位為1825m,總庫容0.18億立方米,具有季調節性能。工程以發電為主要目標,擔負系統調峰任務,總裝機容量36MW,多年平均年發電量1.78億kW・h,樞紐主要建築物有碾壓混凝土拱壩、泄洪洞、引水隧洞及發電廠房等(圖1)。
壩址處於四川盆地西北部邊緣,河谷狹窄,寬高比為1.7,大致呈對稱V形,下游左、右岸分別為凹形坡和條形山脊,對穩定不利。壩基為花崗岩和花崗閃長岩,岩石完整性較好,主要為Ⅱ類岩體。壩基河床覆蓋層厚30m~40m。地震基本烈度為Ⅶ度。
工程特點
(1)為了使拱推力方向偏向山體內部有利於壩肩穩定,選用三心圓單曲拱壩,墊座高度12.5m,壩頂厚度9.5m,壩底厚度28m,壩頂中心線弧長250.25m,最大中心角92.48°,厚高比0.238(圖2)。
(2)為便於碾壓混凝土施工,壩體不設泄洪孔口,僅在右岸設2條泄洪隧洞,其中一條系導流洞改建的漩渦式豎井泄洪洞,設計水頭88m,設計流量244立方米/秒,洞內消能率在73%以上。
(3)為了解決基礎約束和溫度應力,通過應力分析及模型試驗,壩體採用2條誘導縫組合2條常規橫縫的結構,並在高溫季節澆築的壩體部位埋設高密度聚乙烯冷卻水管,通水冷卻;及採用重複灌漿技術,以便對張開的誘導縫進行多次重複灌漿。
(4)壩體主要利用迎水面富膠凝材料的二級配C22碾壓混凝土自身防滲,層間鋪設淨漿,在迎水面正常蓄水位以下,還設定厚2mm的高分子塗料護面作為輔助防滲。
(5)壩體採用高摻粉煤灰C22碾壓混凝土。膠凝材料用量為180kg/立方米~192 kg/立方米,摻入40%(二級配)和50%(三級配)的二級粉煤灰。墊座還摻人(在水泥廠內摻)3.6%~4%的MgO。通過調整砂率(38%、34%),提高石粉含量(18%~20%,其中小於0.8mm的約占10%),最佳化配合比,使壩體碾壓混凝土具有低彈模、高極限拉伸值的特徵。原材料選用425號中熱矽酸鹽水泥,並按“高鐵低鋁”原則和外摻6%~9%低鹼度、高含MgO的平爐鋼渣混合材,定型化專門生產,並就近採用彈強比低的花崗岩人工骨料,使該碾壓混凝土具有高抗裂能力。
拱壩碾壓混凝土共38.3萬立方米,是中國1990年~2000年重點科技攻關依託工程,為建設壩高百米級碾壓混凝土拱壩積累了設計、科研、施工經驗。工程於1997年6月開工,2001年建成。
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