水利工程論文-德國第一個(gè)利用土工膜進(jìn)行加固的大壩(上)摘要：位于德國南部的Brandbech大壩在經(jīng)過75年的運(yùn)行后，大壩需要加固上游壩面混凝土防滲體，利用土工膜防滲的加固方案被列入并采用，這項(xiàng)技術(shù)在德國使用尚屬首次。關(guān)鍵詞：德國土工膜加固大壩Braunlingen是個(gè)小鎮(zhèn)，位于南部的黑森林地區(qū)，同時(shí)也是建于1922年的Brandbech大壩的所在地，水庫的主要作用是觀光、游覽、水力發(fā)電、防洪和娛樂療養(yǎng)。這個(gè)高16m，長130m的重力式漿砌石拱壩，1955年大壩加高時(shí)，在上1.Brandbach大壩Braunlingen鎮(zhèn)的Brandbach大壩已經(jīng)運(yùn)行80年，起初它主要用于水力發(fā)電與研究，但是，近年來在其它方面也體現(xiàn)出較大的功用。如今，這個(gè)水庫，主要用于觀光游覽，娛樂療養(yǎng)，為Braunlingen鎮(zhèn)和南部黑森林地區(qū)的人們休閑、Kirnbergsee水庫的存在不僅對于Braunlingen地區(qū)具有重要作用，事實(shí)上這個(gè)地區(qū)還被FFH1992年列為有價(jià)值的動植物棲息地。而且2000年，該水庫還被用于防御洪水，Brandbach水庫的庫容為1.75106m3，水庫淹沒面積為350000m2，因而，Kirnbergsee水庫就象是一個(gè)寬闊的湖，最大水深為14m，水庫的流域面積超過15km2，在距離3km處有Waldhausen發(fā)電站，在年均入庫流量6106m3的條件下年均發(fā)電量為675000MWh高16.5m，長130m的重力式槳砌石拱壩，拱壩彎曲半徑R=100m，內(nèi)有混凝土搗實(shí)心墻，大壩上游迎水面為混凝土護(hù)襯，平均厚度為0.7m（見照片）。大壩橫斷面的壩基底寬12m，到壩頂部位減少至2.8m，大壩下游面護(hù)砌取材于當(dāng)?shù)卦诖髩蔚闹虚g設(shè)一個(gè)五孔溢洪道，為無閘門控制的自由溢流，最大泄流量為33m3/s在1942年大壩加固時(shí)，壩體采用水泥灌漿進(jìn)而提高槳砌石的抗?jié)B性，然而，這種方法沒有達(dá)到所要求的程度。1995年又對大壩上游面混凝土采用重新防滲襯砌，同時(shí)對大壩加高了1.0m。2.當(dāng)水庫的標(biāo)準(zhǔn)提高時(shí)，有必要按新的標(biāo)準(zhǔn)對大壩進(jìn)行穩(wěn)定滲流分析。因此，于1996年Brandbach大壩被列為加固項(xiàng)目，并完成大壩穩(wěn)定分析的報(bào)告。在報(bào)告中對大壩加固的方案進(jìn)行了詳細(xì)的論證，具體實(shí)施方案詳細(xì)概述如下。大壩現(xiàn)狀混凝土心墻滲漏嚴(yán)重，而壩體混凝土砂漿填縫的作用并不能保證長部分混凝土接縫有漏水現(xiàn)象，主要是在接縫中缺少止水片，在混凝土結(jié)構(gòu)中，砌石部位的排水系統(tǒng)堵塞后失效，這可能是1942年加固期間有混凝土碎渣?廊道入口的結(jié)構(gòu)采用常規(guī)方法加固大壩是可行的，但是壩內(nèi)防滲墻和上下游壩面混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)必須達(dá)到要求，防滲混凝土強(qiáng)度采用B25B35，通過夯實(shí)心墻混凝土減少空隙提高其承載能力，大壩壩心的混凝土填充物要有很好的吸入負(fù)荷量及多孔性，土的滲漏，有必要密封整個(gè)上游壩面，否則，大壩的滲漏進(jìn)而會破壞下游槳砌石，.3.1為了選擇加固的最佳方案，對各個(gè)方案進(jìn)行了比選，對大壩進(jìn)行灌漿的方案由于投資的原因而被放棄。事實(shí)上，大壩灌漿起不到設(shè)想的作用，簡而言之，在這個(gè)方案中內(nèi)襯混凝土不能象期待的那樣被改善。同樣，因?yàn)榛炷帘旧淼牧罱Y(jié)構(gòu)，封賭也不能長久有效，這在1942年的修復(fù)工作中除此之外，由于投資大、工期長的原因，在大壩上游再設(shè)一道混凝土襯砌的方案也沒能通過。一個(gè)重要的原因，對于Braunlingen城來說Brandbach水庫低水位運(yùn)行不能超過一個(gè)季度，因?yàn)檫@么長的時(shí)間水庫放空對當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)和發(fā)電造成很大影響。對Braunlingen城來說財(cái)政損失巨大。Braunlingen城與其它權(quán)威機(jī)構(gòu)配合，根據(jù)大壩的詳細(xì)方案，決定采用土工膜方案加固大壩。（見圖1），選擇土工膜即經(jīng)濟(jì)耐用，又維修方便，結(jié)構(gòu)安全可靠，技術(shù)明確。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是工期短，上述理由對Braunlingen城來說是非常重要的。3.2由瑞士CarpiTechSA提供的土工膜，由柔韌的聚氯乙烯隔膜組成，在制造過程中平面染色和熱壓成土工織物(100的聚脂)。土工膜的作用是防滲，土工布的作用是保護(hù)土工膜聚脂不被刺破使其相對穩(wěn)定，土工膜放在土工布上，土工布是由塑膠聚和體組成，用于土工膜和大壩間的排水層（見圖2），使排出的水由于重力作用流出，并且滲透到防水襯層墊和壩體之間，減少由于潮濕可能產(chǎn)生通過運(yùn)用土工膜和土工布，大壩的排水體系不能正常工作的狀況得到改善，挖制滲流量進(jìn)而避免大壩心墻失穩(wěn)。土工膜和土工布