大坳水庫混凝土面板堆石壩利用軟巖筑壩技術(shù)實踐1工程概況大坳水利樞紐工程位于江西省東北部，信江流域一級支流石溪水中游的上饒縣上瀘鎮(zhèn)大坳村附近，距上饒市40km。由大坳水庫、電站工程和沙潭反調(diào)節(jié)水庫、電站及灌區(qū)工程組成。具有防洪、發(fā)電、灌溉、供水、養(yǎng)殖等綜合效益。樞紐首部大坳水庫控制流域面積390km2,壩址多年平均流量5.5×108m3,總庫容2.289×104hm2。水庫樞紐電站裝機40Mw,灌區(qū)電站裝機11.4Mw，總裝機51.4Mw，多年平均發(fā)電量1.3×108Kw·h。工程主要建筑物有大壩、岸邊式溢洪道、放空洞、引水發(fā)電隧洞、發(fā)電站廠房等。大坳水庫為大(二)型水利水電樞紐工程,屬二等工程，正常運用洪水標準為100年一遇，非常運用洪水標準為2000年一遇，大壩壩型為混凝土面板堆石壩，由河床壩段（主壩）、右岸山脊壩段（副壩）及連接壩段（重力墩）組成，其軸線平面上為折線，最大主壩高90.2m,山脊壩段最大壩高29.2m，壩總長423.75m。大坳水利樞紐主體工程于1996年7月1日開工，2000年5月工程建成投入運行。面板堆石壩布置根據(jù)壩址區(qū)地形地質(zhì)條件,大壩及副壩布置主要遵循以下原則(1)因壩址區(qū)地形不對稱,右岸山脊地面高程為214~218m，低于設計壩頂高程，大壩布置時要考慮主壩與右岸山脊壩段的連接。（2）趾板地基要求座落在堅硬~較堅硬、厚~中厚層狀為弱風化的砂巖上。（3）趾板上的帷幕灌漿應與溢洪道及向左、右延伸的防滲體形成封閉的防滲系統(tǒng)，防滲帷幕標準以ω≤1Lu控制。（4）壩軸線盡可能與河流方向大致正交。（5）對在河床右側(cè)順水流方向的F3斷層要進行處理，使其滿足防滲和排水要求。根據(jù)以上原則，在面板堆石壩布置時，壩頂上游側(cè)設置L型鋼筋混凝土防浪墻，墻頂高程221.2m，壩頂寬6.0m，因地形不對稱，壩軸線布置成折線型，河床壩段（主壩）與右岸山脊壩段（副壩）由重力墩連接。河床壩段（主壩）長244.51m，最大主壩高90.2m，山脊壩段（副壩）最大壩高29.2m，主壩上游壩坡為1:1.4，下游壩坡在195m、165m高程分別設立兩級馬道，馬道寬均為3m，坡度自上而下依次為1:1.3、1:1.3、1:1.4。壩腳設堆石排水棱體，頂寬3m，邊坡1:1.5。右岸山脊（副壩）壩段長147.81m，上、下游壩坡均為1:1.3。連接壩段重力墩長31.43m。壩線總長423.75m。在河床右側(cè)順水流方向的F3斷層寬約1.0m，為防止在此處產(chǎn)生集中滲流破壞，在趾板基礎下設置一深為3m的混凝土塞，并向上游延伸5m,在趾板下游到壩軸線范圍內(nèi)F3斷層上設置厚0.5m厚的混凝土蓋板，并在壩基以內(nèi)沿F3斷層走向鋪反濾料加以保護，在趾板F3斷層處增設帷幕灌漿孔。3壩體斷面分區(qū)設計壩體斷面分區(qū)設計遵循既滿足壩體穩(wěn)定和滲流要求,又要滿足受力條件,力爭做到簡單、經(jīng)濟、合理、適用的原則。主要體現(xiàn)為：（1）從上游到下游壩料變形模量依次遞減，以保證蓄水后壩體變形盡可能的小，從而避免面板和止水系統(tǒng)遭到破壞。（2）各區(qū)之間要求下游壩料對其上游區(qū)有反濾保護作用。（3）利用樞紐建筑物的開挖料，盡可能的填筑到次堆石區(qū)變形模量低的部位。（4）分區(qū)盡可能簡單，以利于壩料運輸、碾壓、填筑質(zhì)量控制等。根據(jù)以上原則，壩體筑壩材料分為六個填筑區(qū)域，即墊層區(qū)（2A）、過渡區(qū)（3A）、主堆石區(qū)（3B）、次堆石區(qū)（3C）、排水堆石棱體區(qū)（3E）、下游干砌石護坡區(qū)（3D）。詳見圖1。3.1墊層區(qū)（2A）墊層料水平設計寬度定為3m，上下等寬，采用新鮮堅硬的塊石，加工成細料經(jīng)薄層碾壓，再加斜坡碾壓而成，要求級配良好，高密度、半透水性，并且有抗?jié)B變形的能力。設計指標：干容重21.34KN/m3,孔隙比19%,最大粒徑8cm.。3.2過渡區(qū)（3A）過渡料為墊層區(qū)與主堆石區(qū)之間的過渡區(qū)，其水平寬度根據(jù)要求確定為4m，上下等寬，頂高程與墊層料區(qū)齊平。設計指標：干容重21.03KN/m3,孔隙比20%,最大粒徑30cm.。3.3主堆石區(qū)（3B）過渡區(qū)與次堆石區(qū)之間為主堆石區(qū)，在大壩筑壩初期，發(fā)現(xiàn)上壩料經(jīng)碾壓后，在主堆石區(qū)填筑表面出現(xiàn)細化板結(jié)現(xiàn)象，一般厚3~8cm，最大厚度達20cm,形成相對不透水層，填筑面大面積積水，出現(xiàn)這種情況的原因是作為堆石料的建筑物開挖料和上游料場開采料，屬泥、鈣質(zhì)膠結(jié)的砂、礫巖，均為沉積砂巖，各向異性明顯，巖性較弱。此種材料若棄之不用，需要開辟新的料場或?qū)F(xiàn)有料場剝離。將增加工程投資，延誤工期，預計影響工程投入使用一年以上。在保證工程安全的前提下，盡量利用現(xiàn)有筑壩材料，成為工程順利建設的關鍵問題。經(jīng)咨詢國內(nèi)有關專家及參建各方協(xié)商一致，決定對大坳混凝土面板堆石壩材料進行優(yōu)化分區(qū)，調(diào)整堆石壓實標準。在主堆石區(qū)上游緊貼過渡區(qū)設置5~20m寬的硬巖料豎向排水區(qū)，提高堆石壓實要求，在大壩豎向排水區(qū)下游填筑料不加限制，允許利用軟巖料填筑，且維持下游壩坡保持原設計坡比不變。并調(diào)整堆石設計指標：干容重20.8KN/m3,孔隙比21%,最大粒徑80cm.。由于軟巖料變異性較大,遇水宜濕化、強度降低、壓實性較好、滲透性差，施工中存在顆粒細化、板結(jié)、粘碾等不利因素，特別是軟巖料經(jīng)機械碾壓后，填筑層一般會出現(xiàn)細化現(xiàn)象，形成一層厚度不等，嵌合緊密的相對不透水層，施工中一般采用推土機進行推刮處理嵌合層。3.4次堆石區(qū)（3C）次堆石區(qū)設計指標：干容重20.0KN/m3,孔隙比24%,最大粒徑80cm.。3.5排水堆石棱體區(qū)（3E）在下游壩腳處設置一排水堆石棱體，棱體頂高程145.0m，頂寬3.0m,內(nèi)邊坡1:1.4，外邊坡1:1.5,本區(qū)塊石料粒徑要求在30cm以上。3.6下游干砌石護坡區(qū)（3D）為使下游邊坡穩(wěn)定美觀，下游壩坡采用干砌石護坡，厚度60~100cm,自壩頂向壩腳漸變。筑壩材料主要設計參數(shù)見表1。表1筑壩材料特性表分區(qū)材料名稱Dmax(mm)D<5mm含量(%)D<0.1mm含量(%)設計干密度γd(KN/m3)孔隙率n(%)填筑層厚(cm)碾壓遍數(shù)(遍)加水量(%)Ⅰ墊層料8035～55<721.3419.005064%Ⅱ過渡料3007～20<321.0320.0050610%Ⅲ主堆石料800<12<520.8021.00100810%Ⅳ次堆石料800<15<520.0024.00100610%4面板設計混凝土面板堆石壩面板厚度(t)是參照《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》(SL228-98)的規(guī)定，按下式計算確定：t=0.3+0.003H式中：t－面板厚度（m）；H－計算斷面至面板頂部的垂直距離（m）。通過計算確定混凝土面板厚度0.3~0.56m(自上而下)，面板采用混凝土的強度等級C25，抗?jié)B標號S8~S12。面板縱向配筋率0.35%~0.47%，橫向配筋率0.27%~0.36%，面板平均含率為65kg/m3。為防止混凝土面板開裂,采用一種摻和劑粉煤灰,配合加入外加劑,外加劑有兩種型式,一種型式為新型防水劑FS和引氣劑DHj，另一種型式為減水劑NF和引氣劑DHj。摻和劑粉煤灰的摻入比例通過試驗確定。面板共32塊，8條壓縫間面板寬12m，23條張性縫間面板寬6m，板塊最長147m，面板總面積2.77×104m2，一次拉模完成。澆筑完成的混凝土面板在蓄水前檢查均沒有出現(xiàn)裂縫。5結(jié)語本文結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，從設計、原材料、施工方面系統(tǒng)闡述了混凝土面板利用軟巖筑壩的綜合技術(shù)措施，面板堆石壩利用軟巖筑壩技術(shù)涉及到設計、施工、環(huán)境等諸多方面。為了有效的利用軟巖筑壩，應著重從設計、施工方案、筑壩石料的開采、運輸、灑水、碾壓、質(zhì)量檢驗等方面采取措施，但這些措施不是孤立的，而是相互聯(lián)系，相互制約的，必須結(jié)合實際，全面考慮，合理采用，才能取得良好的效果。大坳水庫面板堆石主壩工程實際填筑堆石料114×104m3，利用軟巖料84×104m3，占整個主壩填筑量的73.4%,其中建筑物開挖料20×104m3,上游料場開采料64×104m3。由于主壩工程采用了軟巖料，僅此一項就為工程節(jié)約投資800萬元，保證了工程按計劃工期完成。大坳面板堆石主壩施工期沉降觀測，最大沉降量為92cm,為主壩高的1.02%，最大水平位移18.1cm，從1999年6月下閘蓄水，到2000年底，庫水位最高時達216.66m，距設計水位僅差34cm，主壩最大擋水頭達85.66m。主壩蓄水期最大沉降量為19.8cm,約為主壩高的0.22%，最大水平位移11.89cm。從主壩運行期