中国已建成的最高坝-二滩双曲拱坝(1)程力学毕(2)

6.2 人工砂石骨料生产 根据混凝土高峰生产强度，骨料加工设计生产能力为1000t/h，主要由予初碎、初碎和闭路式二、三、四次破碎筛分车间和粗、细砂处理塔以及细砂棒磨车间、后筛分楼及相应的皮带运输机等设施组成，设备先进配套。

　　正长岩料场位于左坝肩上游约600m的金龙沟下游侧，高程1330～1555m，储量约470万m³。骨料加工厂因地制宜、布置在石料场下部临河山坡1320m～1300m高程，近200m长，总宽约50m～60m的三个近乎平行的台阶上，包括二次破碎后的闭路生产系统和成品储料竖井。该区域与石料场之间最大高差250m，开挖石料沿金龙沟滚落至集料平台、进入40m深的进料竖井、经颚式予初碎机破碎成粒径＜450mm的料(生产能力1200t/h)，洞内皮带机运至洞口1320m高程的旋回式初碎机、破碎成粒径＜250mm的半成品料(生产能力1000t/h)，储存于1.5万m3的人工推料场。半成品料进入闭路式生产系统，经二碎、三碎和四碎、分别生产出粒径≤152mm以下各级骨料，经冲洗筛分后、粗骨料按4.8mm/19mm、19mm/38mm、38mm/76mm、76mm/152mm分成四级，细骨料分粗砂(1.2mm/4.8mm)和细砂(0.074mm/1.2mm)两级，部分细砂由棒磨机生产补充。各级成品骨料分别储存于10个不同直径(D＝7m～15m)、不同深度(52m～67m)的储料竖井中，总储量10万t、可供混凝土高峰生产6天左右。成品粗细骨料经储料竖井下的地下输料廊道用皮带机(宽2m、长280m)运送到拌和楼顶部进行二次筛分和脱水，然后分别送入拌和楼储料仓(在输料廊道内同时进行预冷).该系统的主要特点是：①从石料开采、破碎加工到骨料储存运输、沿陡坡从上到下成台阶布置，利用地下洞运输、储存和予冷骨料，不仅解决了垂直运输问题、大大节省了运输时间，而且减少了骨料予冷的难度、减少了资源消耗，且人工砂石料的含水量也比较稳定。②采用五级破碎和闭路生产工艺、提高了生产效率，且易于调节各级骨料的生产；砂子分粗细两级，更有利于控制级配、细度模数和含水率。骨料加工厂的实际生产能力达日平均生产18000t各种粒径的成品骨料，可供8000m3混凝土用量，保证混凝土连续均衡生产。

6.3 混凝土拌和、运输及浇筑 两座拌和楼布设在左坝肩上游约50m、高程1205m、8＃公路内侧扩大的平台上，每座拌和楼装4台4.5m3自落式拌和机，四级配混凝土每拌一次约需3min，二座拌和楼理论生产能力为720m³/h、利用系数0.65，每月可生产28万m³混凝土，用于拱坝和其它主体建筑物。

　　混凝土运输距离30m～50m，5～6部侧卸式罐车(9m³)运料、再由辐射式缆机吊运到仓面，从吊运入仓到返回一个循环时间约5min，每台缆机平均生产能力108m³/h.三台辐射式缆机承担大坝混凝土运输和辅助工作，每台缆机吊重30t，跨度1275m，右岸为固定端，左岸移动端可沿扇型轨道(长332m)爬坡15°行走，除右岸38^＃和39^＃坝段外，三台缆机可覆盖所有的大坝混凝土浇筑仓面。38^＃和39^＃坝段的浇筑，仍由缆机将混凝土吊运到37＃坝段，再用Rotec皮带机转运到仓面。

　　拱坝共分39个坝段，每个坝段宽约20m，通仓浇筑，浇筑块最大面积1200m²(20m×60m)，每块浇筑高度3m，共1980块。河床最高坝段有80块。大坝模板为定型钢支架悬臂模板、可调节前俯后仰，调节最大角度分别为32°和20°，面板为21mm厚的胶合板，模板尺寸用3.6m×3.15m及其它尺寸。模缝采用球面键槽模板，面板为钢板冲压成直径80cm、深15cm的球面、球面间距20cm，然后固定在上述模板的面板上。这种模板可减少横缝接缝灌浆的阻力、且抗剪作用均匀、拆装方便。一般情况下，一个浇筑块由2台缆机供料，配2台平仓机、2台振捣台车(每台带有8个直径152mm长600mm的插入式振捣棒、间距80cm，每30s可完成约3m³混凝土的捣固)，另配5～6个不同规格的手持式振捣棒、用于台车难于到达的部位。混凝土浇筑铺层厚度50cm，每层浇筑历时＜3小时，并及时覆盖上一层混凝土，每块分6层浇筑。收仓12h后喷水养护，初凝后终凝前用低压水(压力＜1巴)冲洗水平施工缝表面、去除乳皮，上块混凝土浇筑前用高压水(压力为400巴)冲洗。坝块拆模后，混凝土侧面挂多孔水管，由上至下喷淋养护。每个坝块混凝土浇筑、首先在下层水平施工缝面上铺上称之为接触层的混凝土，然后在其上浇筑原级配混凝土。接触层混凝土用一、二级配混凝土铺垫，相应厚度为10cm.对于基岩面则是先浇一层50cm厚的二级配混凝土、然后在其上浇筑四级配混凝土。

　　二滩拱坝混凝土共415万m³，从1995年2月23日开始浇筑至1998年8月底完成坝体浇筑，历时42个月，平均月浇筑强度10万m³，高峰期曾连续9个月浇筑13.3万m³，其中5个月过15万m³，最高月浇筑达16.5万m³、年浇筑量155.2万m³。

　　已浇筑混凝土钻孔检查，A区混凝土芯样180d抗压强度为54.6MPa， 28d劈拉强度2.97MPa，28d芯样波速＞4500m/s，钻孔压水吕荣值一般为零；龄期为284～452天的244个芯样，其平均抗压强度60.06MPa、劈拉强度6.2MPa，容重2597kg/m³.B区混凝土龄期为124～267天的217个芯样，平均抗压强度55.8MPa，劈拉强度4.13MPa，容重2589kg/m³，芯样渗透系灵敏K＝0.957×10-10，抗渗指标＜S15.C区混凝土两个钻孔的检查结果为：龄期337～376天，芯样抗压强度57.6MPa，劈拉强度4.17MPa，压水试验吕荣值0.30。

　　钻孔检查还表明，水平施工缝接触层的粘结性能良好，芯样结合层面有80%没有断开，芯样波速为其相应孔壁平均波速的94.89%，接触层压水试验的吕荣值绝大部分为零(仅一个侧点达1.28).室内抗剪试验结果，接触层抗剪强度与本体混凝土抗剪强度比值＞98%.混凝土与基岩的结合性能也是相当良好的。

　　已建成的二滩双曲拱坝体型控制良好，经36730个实测点计算分析，拱坝体形中误差为±22.4mm，平均偏差±18.22mm，表面规整平顺，满足设计要求。

6.4 混凝土温控措施 二滩拱坝采用中热大坝水泥并掺30%的优质煤灰，不仅可降低水泥用量，且实测资料表明，比不掺粉煤灰的混凝土绝热温升降低7～8℃。施工中生产低温混凝土、严格控制入仓浇筑温度和浇筑间隔时间以及坝块的后冷和养护都是防止和减少坝体混凝土裂缝的主要温控措施。

　　二滩拱坝经分析论证后将坝体分为约束区(Ⅱ区)和非约束区(Ⅰ区)实施温控，所谓约束区是指距基岩t/4或距老混凝土(龄期达14d及以上者)t/8以内的区域，这里t是大坝在基岩处或老混凝土处的径向厚度、即浇筑块长度。要求约束区入仓浇筑温度≤10℃，允许最高温升到28℃，非约束区入仓温度≤12℃，其中非关键部位(如C区混凝土)≤14℃，允许最高温升到34℃～36℃。

　　为满足混凝土入仓温度的要求，控制出机口混凝土温度8.5℃～9℃，为此，首先对骨料予冷、然后加冷水(3℃～5℃)及冰屑拌和混凝土。骨料予冷是在长280m的输料廊道皮带机上、用4℃冷水不断喷淋浸泡，可将25℃的骨料冷却至6℃左右，然后经二次筛分脱水后进入拌和搂储料仓，仓内通4℃～5℃的冷气保温；砂子在廊道内用冷气风冷至15℃左右。夏季高温时(38℃)、照样生产低温混凝土(8℃～9℃)，不过拌和时几乎全用冰屑。通常情况下加冰量为总用水量的40%.设两座制冰楼，各装8台生产能力1t/h的制冰机，总计生产能力16t/h.每座制冰楼设100m3的冰库，满足全年生产低混凝土。

　　混凝土后冷采用埋设PE塑料冷却水管(外径32mm，内径28mm)替代原设计采用的钢管(外径25mm，壁厚1.5mm～1.8mm)，PE管铺设方便、接头少、易修复。主管与分管并联，主管供水压力0.7MPa、流量100L/min，保证每根分管压力0.35MPa、流量20L/min.后冷分一期冷却和二期冷却，一期冷却主要是降低水化热温升，起削峰作用，控制最高温升。冷却水温13℃～15℃，控制冷却速率不超过1℃/d，将坝块温度降至22℃。二期冷却是将坝块温度从22℃降至接缝灌浆温度(14℃～16℃)，冷却水温6℃～8℃。二期冷却需考虑混凝土强度发展情况，防止约束区连续冷却太快。

　　二滩拱坝分块浇筑的层间间隔时间要求3～14d，超过14d的下层混凝土作老混凝土对待，实际间隔时间一般为7d左右，此时混凝土温度处于回降时段。此外，针对二滩坝区干燥多风、日照强烈、日温差大及降雨集中的特点，要求加强混凝土的养护和仓面保护，拆模后喷淋湿养护不少于28d.

6.5 接缝灌浆 二滩拱坝分39个坝段，接缝灌浆按高程分为19个灌区，共计需灌422条缝。接缝灌浆温度要求：有孔口的坝段(17～24坝段)在高程1145m以上16℃，以下14℃；其余坝段高程1061m以上16℃，以下14℃。接缝缝面为球面键槽，灌浆方式采用予留水平灌浆槽和预埋连接在灌浆槽上的进、回浆管的面出浆方式。浆液采用水灰比为0.45:1的单一配比浓浆，加0.25%的ZB-1高效减水剂，浆液2h析水率(2～3)%、Marsh Funnel粘度值37s～39s，可灌性较好，结石强度高(28d抗压强度36～37MPa)。灌浆控制标准为：出浆口压力≤0.35MPa或缝的增开度≤0.5mm，出浆浓度与进浆浓度一致且缝面不再吸浆后、压力维持30min即可结束。

　　考虑到二滩大坝混凝土早期已具有足够的强度且自身体积变形具有一定的微膨胀特性，接缝灌浆一般按2个月控制，实际施工各缝两侧混凝土的龄期最小55d，最大663d，接缝灌浆全年施灌。二滩拱坝接缝灌浆的实测温度在14℃区域平均温度12.3℃，16℃区域平均温度14.7℃，平均超冷1.7℃～1.3℃。接缝张开度最小0.7mm、最大4.39mm、平均1.85mm，18灌区因在水库已蓄水后设施受水库蓄水影响，接缝张开度较小、平均0.21mm.水泥灌入量平均单耗为18.96kg/m²，平均每毫米张开度单耗为10.25kg/m²·mm.

　　灌浆后，经钻孔(骑缝及跨缝)检查结果，回收芯样中有56.5%含缝芯样完全胶结在一起，浆液在缝内的充填率达99%以上，结石厚度0.6mm～3.44mm，压水试验吕荣值基本为零，仅个别值达0.59.孔内声波测试值在4200m/s以上，含缝方向与不含缝方向基本一致。

7 安全监测及拱坝工作性态

　　根据二滩拱坝和地基特点，监测设计重点监测拱坝变形与基础渗流情况，同时进行应力、应变、温度、横缝开度、上、下游水位、地震反应等其它观测项目。

　　电站自1998年5月1日下闸蓄水已经历了1998年和1999年两个汛期的水位升降。1998年水库最高蓄水位至1183.70m，1999年汛期，最高蓄水位已达到1199.5m，接近大坝设计正常高水位。采集的大坝监测数据经分析，大坝及枢纽建筑物运行正常。

7.1 坝体及坝基变位监测 坝体及坝基变形监测，是分析和掌握大坝工作状戊最为重要的监测项目。二滩监测设计采用垂线、大地测量、多点位移计、引张线/伸缩仪等方法对大坝及基础的水平位移进行监测。

　　大坝正倒垂线系统主要布置在4^＃、11^＃、21^＃、33^＃和37^＃坝段。为加强坝基变位监测，19^＃和23^＃坝段980m高程各布置一条长度80m的倒垂线；21^＃坝段980m高程布置倒垂线组(同一部位布置两条长度不同的倒垂线)，用以监测坝基深部变形。正垂线悬挂点与坝顶观测墩及平面监测控制网构成一个整体，进行水平位移的监测。

　　大地测量监测网分永久监测网和临时监测网两套系统。永久平面基准网共计10点，62个方面，37条边，按Ⅰ等三角测量技术实施。临时变形监测网是为了满足拱坝初期蓄水的需要，其基准网经修正从8点变为6点构成，共观测24个方向，12条边。

　　临时变形基准网建立了15个水平变位测点，11个测点在拱坝下游坝面，分布于13^＃～30^＃坝段1040.25m～1169.25m高程范围内，其余两对4个谷幅监测点分别布置在1050.0m高程坝后贴角及坝后抗力体。

　　在5^＃、13^＃、21^＃、29^＃、33^＃和36^＃坝段基础廊道内，布置安装了6支6测点弦式多点位移计，是对坝基及基础下主要结构带进行监测。

　　在右岸1040m高程排水平洞内(ADR3)布置7个引张线测点(EX1～EX7)，用于监测右岸坝肩抗力体顺河向水平位移，同时引张线测点位置布置8个伸缩仪测点(SS1～SS8)，用于监测坝肩横河向水平位移。在EX7/SS7测点位置布置有倒垂线测点，因此可利用该点作为观测的相对工作基点，以计算引张线/伸缩仪位移量。

　　从初期蓄水开始，大坝与坝基的水平变形随着水位和气温度变化的总体规律合理，实测的变形在预先确定的理论分析模型分析结果范围之内，大坝工作状态是在设计控制的正常运行状态。

　　坝基沉陷变化主要依据大地测量、静力水准、多点变位计、基础测缝计等仪表量测。监测目的是为了分析坝踵是否有被拉裂情况，以及大坝沿建基面是否存在滑移错动。也为了分析库盆沉降变化对大坝变形的影响。

　　通过施工过程和蓄水位的基础测缝计数据资料表明，坝趾、坝踵基从触面上开合变化，与施工浇筑过程、蓄水期的水位变化以及坝体温度变化密切相关，特别与水位变化密切相关。岸边坝段坝踵蓄水位虽有微小的拉伸变形，但拉伸变形仍小于施工期的压缩量，属于卸载过程的弹性回弹变形，总体上是沉降，没有相互滑动和错动。河床部位的坝段，蓄水后坝踵均产生大于初期压缩的拉伸变形，表明河床坝段坝踵有微小的拉裂，从渗流监测分析，裂缝开展长度很短，且稳定。

7.2 基础渗流场分析 坝基范围共设22个渗压测点，沿坝基纵向布置成三排，第一排设置在防渗帷幕之后，共5个测点，目的在于检验防渗帷幕效果；第二排渗压测点布置在坝基排水区，共12个测点，观测坝基排水对降低渗压的作用；第三排渗压测点位于坝趾附近共五个测点，观测坝基、坝后及水垫塘排水对坝基渗压的综合影响。

　　蓄水后的监测表明坝肩及坝基实际渗压值远小于设计的渗压假定，防渗帷幕和各种排水措施，均达到和超过了设计预想效果。

　　坝体和坝基渗流量按1999年汛后10月库水位在正常高水位附近的测值，坝体可收集到的渗水量约80.25ml/s，坝基灌浆廊道和排水廊道的渗水量19215.31ml/s，水垫塘、二道坝区域的绕坝渗流量6894ml/s，总计为26.2l/s.总体渗流量小于设计值。

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