混凝土在水利枢纽主坝施工中的应用探析(某大型水利枢纽的主坝为混凝土)

 摘 要：混凝土在应用的过程中是极为普遍的，在水利枢纽工程的施工中也是如此，尤其是在主坝的施工中，本文就是通过对某水利枢纽主坝施工来阐述混凝土在水利枢纽主坝中的应用。某水利枢纽的主坝是全断面的混凝土重力坝，在高度上已经达到了130m，在施工的过程中，还要根据具体的坝址基岩的特点来进行主坝的施工。

关键词：混凝土；水利枢纽；主坝施工

混凝土有着强度高、韧性好的特点，在使用的过程中，可以最大限度的保证坝体的质量，因此在水利枢纽的施工中是应用比较广泛的。本文是根据某水利枢纽主坝的施工来对混凝土的应用进行具体的阐述，使得坝体可以最大限度的保证稳定性，在施工的过程中，还要保证应力计算的准确性，在这样的情况下，才能够后续的施工能够满足抗震强度的要求，因为本工程施工的区域地震的发生率是比较频繁的。

1 设计原则

在设计的过程中，一定要根据具体的设计原则进行整个水利枢纽主坝施工的设计，而且在本次施工的过程中，主要是以某全断面混凝土重力坝的施工为主，这一主坝的高度达到了130m，坝顶的长度是700m，坝顶的高程是2374.00m，这是现在为止国内最高的全断面碾压混凝土重力坝，在主坝设计的过程中，一定要根据相应的设计原则进行坝体的设计：

（1）需要按照混凝土重力坝的基本原理进行设计，按照相关的规范进行施工设计，而且坝体碾压混凝土重力坝的材料也要进行科学的区分。

（2）坝轴线在布置的时候需要符合地质条件和坝基的地形，在此基础上，才能够进行坝轴线的基本设计。

（3）坝剖面的几何参数必须要在原本施工参数的基础上进行改进，这样可以满足布置的基本要求，便于水利枢纽坝体的施工。

（4）在对坝基面扬压力进行计算的时候，使用的减压措施主要有两种，一种是排水，另外一种是帷幕，但是在计算的过程中仅仅需要根据实际的工程需要考虑其中的一种就可以。

2 坝轴线的布置

2.1 坝址岩基的地质特点

在坝址岩基施工的过程中，一定要了解坝址所处位置的具体情况，坝址处是比较开阔的V型河谷，坝顶处，河谷的宽和高比是5.3，右岸会受到Ⅳ冲沟的切割，在这一状态下，左岸坡就会受到Ⅴ号沟的切割，但是对整个岸坡的完整性影响并不大。质地坚硬的岩石主要是以辉绿岩为主，产状是NW300°SW∠55°，岩石的走向与河流的走向大约呈60°的交角，而且偏右岸，倾向下游。在本次工程的施工中，所处的地域主要是以辉绿石为主，上游和下游的界面蚀变带的宽度在1～5m之间，而且是随着深度的提高而不断地变窄，在深处有着大约70m的尖灭带，漏出的辉绿岩带在扣除了蚀变带之后就仅仅有135～140m的宽度，而且这一宽度是水平的。在抗压强度上达到了80～180Mpa，微风化岩层和弱风化岩层的变形模量分别是23～24Gpa、7～8Gpa，在上游和下游的蚀变带变形量达到了2～6Gpa。辉绿岩的上游和下游主要是以泥岩和硅质岩为主，岩性差异是比较特殊的，岩层的倾角大约是55°，从整个剖面来看，辉绿岩带在跨河之后，右岸必须要沿着4号冲沟向着上游的山梁进行延伸，而左岸就会顺着岩石走向展布。

2.2 坝轴线的布置

在进行坝轴线的布置的过程中，一定要根据坝址岩的基地的地形状况和特点来对整个坝轴线进行科学的布置，在布置的过程中，需要考虑到以下的几个因素：（1）岩基和坝体在联合作用的情况下，一定要保证应变场和应力场是合理的，在这样的情况下，就要保证应变值和应力值可以在合理的范围内进行控制。（2）在坝面的水和淤沙荷载的作用下，一定要与坝体自身的自重结合在一起，要最大限度的在辉绿岩带的中部作用，这样就可以使辉绿岩成为主要的持力层，地基应力也会在岩体中逐渐的消散，坡脚一定要尽可能的与蚀变带分开，这样在进行蚀变带的处理的过程中，才会使蚀变带的工作量变小。

3 剖面的设计

在对剖面进行设计的过程中，需要对剖面进行补充并且修改，一定要最大限度的避免坝踵的应力过渡的集中，基于这一理念，要在原设计剖面的基础上在上游设计两次折坡，两个折坡的坡度分别是1：0.4和1：0.5，下游的坡度是1；0.67，要在坝轴线位置不变的情况下，将上游面设计成为直立状，下游的坡面要设计成为1：0.75的坡度，这两种剖面通过有限元的分析，可以知道坝踵的主拉应力需要在原来设计的基础上减少1/5，而且坝底的宽度还要根据后期的施工情况进行减少，而且地质参数的取值也要达到可研究阶段的初级设计模式。

4 基础处理研究

从实际的大坝工程施工来看，坝基灌浆帷幕的作用与地基的渗透率有着极大的关系，坝基灌浆帷幕的主要作用就是与帷幕体的透水率和地基的透水率有着紧密的关系，在本次工程的施工中，只有在帷幕阻渗作用越大的情况下，才能够使得帷幕的作用越来越明显。坝基辉绿岩的透水率必须要在0.1～10Lu之间，而且属于微弱的透水体，必须要按照混凝土重力坝的设计规范来进行主帷幕深度和吸水量的控制，这一标准值必须要与岩体的头水量是相符的，属于同一个级别。在渗透的过程中，水库中的水是先从硅质岩进行渗透，渗透率主要是从强变弱，从渗流控制偏激微分方程的角度可以知道，上述防水帷幕是极为重要的，如果没有了防水帷幕，那么渗压水头就会出现迅速的折减，也会在一定的程度上影响渗透率，减压的效果也不会过于显著。

5 蚀变带的处理

在进行蚀变带处理的过程中，上游的蚀变带的宽度一般是1～5m，局部的宽带是7～10m，需要进行处理的长度是720m，而下游的蚀变带宽度是0.4～6.6m，需要处理的長度达到了350m，对上游蚀变带处理方法及其效果，在可研阶段作了如下方案分析研究：（l）处理（挖除后回填R150混凝土，下同）建基面高程以下0～15m；（2）处理建基面高、程以下0一30m；（3）处理建基面高程以下0～30m；（4）全部处理。

为减弱库水沿上游蚀变带下渗，并适当提高蚀变带的变形模量和地基的整体均匀性，设计采用对上游蚀变带上部20m深作固结灌浆处理，并与坝基的固结灌浆连成一片。对下游蚀变带着重处理6号～8号坝块消力池部位一段，表部设置混凝土塞防护，底部作固结灌浆。其余各段，仅对9号～12号坝块下游的蚀变带作固结灌浆处理。

6 断层处理

断层从9号坝块基础通过，破碎带宽6m，影响带宽2～6m；需处理长度140m。处理措施：主要是在坝基防渗帷幕处做一道宽10m、厚sm和深20m的混凝土防渗墙，截断凡断层，并在表部设置混凝土塞，塞深10m，两侧开挖坡1：0.5（以挖到好岩石为度），塞的下游末端设一排水反滤井，塞两侧及底部作固结灌浆。

结束语

主坝轴线转折布置适应了地质和地形特点。通过水工模型试验验证，主坝枢纽总体布置比较合理。但是在主坝体型优化设计成果基础上，尚应进行可靠度分析。

参考文献

[1]倪雅茜，张少华.百色水利枢纽后评价研究[J].人民珠江，2012（06）.

[2]陈顺天，黄光胆.乘西部大开发东风建流域控制性工程——百色水利枢纽工程简介[J].广西水利水电，2010（01）.