老挝南俄5碾压混凝土拱坝分缝设计.pdf

2 0 1 2年 第3 1卷 第4期 D WR H E水利 水 电工程 设计 老挝南俄 5 碾压混凝土拱坝分缝设计 王景涛 彭小川 孙 小虎 摘要介绍老挝南俄 5拱坝分缝设计布置方案， 以及分缝的一些改进措施， 为探索高碾压混凝土拱坝的分缝设计和 施工积累一些经验 具有重要的借鉴意义， 供水利水电工程技术人员参考。 关键词老挝南俄 5 碾压混凝土拱坝分缝设计 中图分类号T V 6 4 2 2 文献标识码B 文章编 号 1 0 0 7 6 9 8 0 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 0 1 0 3 1 南 俄 5碾 压 混 凝 土 拱 坝 概 况 南俄 5水 电站位 于老挝 N a m N g u m 河上游支 流 N a m T i n g河上 。水库校 核洪水位 1 1 0 1 8 4 I n ， 正常蓄水位 1 1 0 0 0 m，死水位 1 0 6 0 0 i n ，总库容 3 0 3 亿 m ，电站总装机容量 2 x 6 0 M W，年发电量 5 0 4亿 k W h ，年利用小时 4 2 0 0 h 。工程主要 由 首部枢纽 、引水 系统 、厂 区枢纽 和尾水建筑物 四 部分组成，其中首部大坝为碾压混凝土重力拱坝， 目前已蓄水至正常蓄水位 ，运行正常。 南俄 5 碾压混凝土重力拱坝坝顶高程 1 1 0 3 O 0 m，坝底高程 1 0 0 2 5 O i n ，最大坝高 1 0 0 5 0 I n ，坝 顶宽度 6 0 11 1 ，拱冠梁底宽 4 2 0 0 I T I ，拱冠梁厚高 比 0 4 2 4 坝 顶 中心 线 弧 长 2 3 4 8 3 8 I T I ，弧 高 比 2 4 2 ，顶拱 中心角 9 2 7 9 4 。 。 坝体上游面防渗体采用 C 8 d 2 0 W8 F 5 0富胶凝二 级配碾压混凝土：内部大体积 1 0 3 9 0 Il l 高程以下 和以上分别采用 C 2 0 W8 F 5 0和 C 8 0 1 5 W8 F 5 0三级 配碾压混凝土 。C 1 2 0 W8 F 5 0和 C 1 8 0 1 5 W8 F 5 0设 计 抗压强度分别为 2 5 4 MP a和 1 9 6 MP a 。大坝采用 高掺粉煤灰富料 的碾压混凝土作为筑坝材料 ，通 仓薄层填筑 ，碾压层厚为 0 3 113 ，全断面整体碾 压 ，连续上升。 2 碾压混凝土拱坝的主要结构问题 碾压混凝土拱坝具有施工速度快 、建设周期 短 、施 工方便 、超载能力强 、安全度高 、筑坝材 料省、大坝运行性能好等优点 ，是实现快速建坝 的好途径。当前 ，修建性能 良好的碾压混凝土高 坝已是 国内外的一个趋势。 碾压混凝土拱坝一般采用通仓碾压 、连续上 升的施工工艺 ，在施工时形式 上已经形成封拱条 件 施工期 的水 化热温升会影 响到最终 的拱坝应 力状态。并且整个坝体都要受到周边基础约束的 作用 ，对高大规模坝体就可能 因为温降收缩产生 贯穿性裂缝 ，破坏拱坝的整体稳定性。这点与常 态混凝土拱坝的柱状浇筑法有显著的区别 。 控制碾压混凝土拱坝的裂缝是结构设计 中必 须认真解决的关 键性技术 问题 。拱坝主要是依靠 坝体 的整体性来传递分 配荷载 ，因此拱坝的整体 稳定性非常重要。开裂有损拱坝结构的整体稳定 性，如对裂缝不进行有效的控制 ，将可能对拱坝 的整体稳定性造成严重的后果，以致危机坝体的 安全。 降低温度作用对坝体的不利影响 ，研 究适合 碾压混凝 土施工 的坝体结构分缝技术 ，对高碾压 混凝土拱坝设计尤其关键 。本文结合 1 0 0 5 m高的 南俄 5碾压混凝 土拱坝结构分缝 的设计 、施工 以 及施工中出现坝体裂缝的分析和处理措施及效果 为探索高碾压混凝土拱坝的分缝设计及施工积累 一 些经验 ，供工程技术人员参考。 3适 合 碾 压 混 凝 土 拱 坝 的 分 缝 结 构 碾压混凝 土拱坝不设纵缝 。但要设合适 的横 缝 这 已在国际上取得了比较一致的看法。 碾压混凝土在热学 、力 学性质及 干缩 、徐变 等方面与常态混凝 土有较大差异 ，因此 ，碾压混 凝土拱坝仍按 常态混凝 土坝划分横缝显然是不合 理的 可以适 当加 大横缝 间距 。横缝 的设 置和间 距应通过温度控制计算综合考虑。 通过 分析 已经 完建 的一些碾压混 凝 土拱坝 其横缝的设置、间距和成缝方式都有所不同。横 缝间距从 1 O 8 0 I n不等 ；成缝方式有 ：切缝方式 、 局部预裂缝 ( 又称 “ 邮票孔式”) 方式 、双 向间断埋 水利 水 电工程 设计D WR HE2 0 1 2年 第3 1卷 第4期 设预制混凝 土成缝模板 的诱导缝 以及全断面贯通 布预制混凝土成缝模板结构缝等。 无论是南非的塑料成缝板 我国的多空混凝 土成缝板 还是预 制混凝 土成缝模板 ，均预 留埋 设灌浆管路的空洞 ，有的为一次性灌浆 系统 ，有 的为重复灌浆系统。这类成缝结构实践证 明是适 合碾压混凝土拱坝的。 横缝 的间距 和成缝方式对碾压混凝土坝 的施 工工艺 和进度 以及大坝将来的运行性能和安全有 很大的影响，因此，结合具体工程的实际条件 ， 科学合理地采用横缝形式是非常重要的。 4南 俄 5碾 压 混 凝 土 拱 坝 分缝 设 计 4 1 大坝分缝方案 根据南俄 5拱坝温度应力成果 ，结合当地 气 候条件 从 大坝 的安全性 、碾压混凝土快速施工 等方面综合分析 ，确定南俄 5拱坝大坝横缝设 置 采用 “ 2条结构缝+ 3 条诱导缝 分缝间距为 3 5 4 2 m” 的布置方案 ( 见 图 1 ) 。 图 1拱坝分缝布置示意图( 单位：m ) 4 2 诱导缝结构 图 l 中诱导缝结构见图 2 。 诱导缝为防裂短缝 ，长度 3 m，坝上游分别设 3 道止水 ，第 1 、2 道采用止水铜片，第 3 道采用 图 2 诱导缝结构布置示意图 橡胶止水带；下游面设 2道止水 ，第 1 道采用止 水铜片 ，第 2道采用橡胶止水带 。上下游诱导短 缝尾部分别设置 1 道 q 5 1 5 0 m m半 P V C管为止裂装 置 。 4 3 结构缝结构 第2 1 t l 止水紫铜片 l I l l I l I l l l l I l l l l 第1 道止水紫铜片 l 1 l l l l l I l l l 1 l l l l 坝轴线 l l l l l l l l l l I l l l l l 、 l l l l l l I l l l l I l l l l 橡胶止浆带 l l l l l l l l l 1 l l I I I l I l l l l l l l l l l l l l l I lI ll Il ll l l l1 U 结构缝的结构布置示意见图 3 。 结构缝预制混凝土模板组装形成 ，模板长 1 0 m， 高 O 3 r n 。模板在缝面上贯通布置 ，形成作用清晰 的横缝。模板设有两种类 型 ：一种是适应埋设灌 浆管路用的：另一种设置有弧形键槽 。 l 图3结 构 缝 结 构 布 置 示 意 图 ( 下转第 6页) 6 水 利水 电工 程设计D WR HE2 0 1 2年 第 3 1卷 第4期 管安装 较频繁 。材料诸如水管 、接头 、转盘 、u 形卡及钢锯等事 先必须计算好 用量 ，准备充分 ， 并放置在恰当的位置便于使用。 ( 5 )人仓 1：3与真空溜槽下料点安装水管 时需 特别注意 ，人仓 口与下料点碾压混凝 土因车反 复 碾压而凹陷对于人仓 1：3 安装前使其平整，而对 于真空溜槽下料 点 ，冷却水管尽量绕道 ，安装该 部位时，可备好料 ，迅速铺设水管 ，集中覆盖。 5结语 高摩赞大坝斜层法施工中碾压层共计 6 8 4 层 ， 埋设水管 3 0 0组，3 4组水管不通或者达不到通水 效果 ( 水流极小) ，成功率 8 8 7 ，一期平均通水 天数 4 7 d ，二期平均通水 天数 3 2 d 。高摩赞大坝 冷却水管铺设 ，没有妨碍碾压混凝土的快速施工 ， 实现 了混凝 土的温控 目标 ，并按计 划工期 完成 了 大坝的封拱灌浆。 在高摩赞碾压混凝 土的施工 中 ，对斜 层上铺 设冷 却水管做 了些有 意义 的探索 ，取得 了成功 。 但是需要研究和总结 的方 面还很多 ，还需要在 以 后的工程实践 中认 真研究 ，以形成更加实用 、可 靠的成熟工艺。 作者简介 程勇清 男 高级工程师 中国水利水电建设集团第七工 程有限责任公司 四川成都 6 1 0 0 8 1 ( 收稿 日期2 0 1 2 0 9 2 0 ) ( 上接 第 2页) 4 4 灌浆技术 南俄 5拱坝诱导缝没有设置灌浆 系统 。结构 缝设置了重复灌浆系统，在结构缝缝面上 ，每上升 1 个碾压层埋设 1 次模板 ，每 6 0 I T I 高 度设 置 1 个灌浆区( 见图3 ) 。在灌浆区内布置重复灌浆系统 ， 采用 2 根独立的单回路灌浆管 ，灌浆管路上布置 可重复用的特制橡胶套阀，重复灌浆套阀见图 4 。 因坝 内没有布置冷 却水管 ，无法 进行二 次冷却 ， 坝体 自然降温至稳定温度场后 ，选择在低温季节 进行接缝灌浆。 图 4 重 复灌浆套 阀示意图 认为是合理可行的。 ( 2 ) 无论是普定 、还是沙牌拱坝 ，诱导缝采用 双向间断预埋预制板形成 ，肯定是可行的，但南 俄 5拱坝通过采用非贯通性诱 导短缝 ，采用 “ 藕 断丝连 ”型式的诱导缝 ，改进简化了诱导缝 的结 构 更加简化 了施工工艺 ，更适应碾压混凝 土通 仓碾压、连续上升的快速施工 。 ( 3 ) 碾压混凝土拱坝在长时间浇筑间歇期，应 该重视浇筑面的养护、保护，必要时应该在合适 的部位布置防裂钢筋 ，要对裂缝进行有效 的控制 ， 以免 间歇期形成 的温度缝 向深处延伸 ，造成后期 裂缝处理 ，影响施工。南俄 5拱坝 2 0 1 0年 6 9月 雨季期间间歇 时 ，曾出现 了裂缝 ，主要原 因就是 因为浇筑面在长时间间隙时没有采取养护措施而 形成 5 条横向裂缝，为此进行了 2 个月的裂缝探 测和灌浆处理。 作者简 介 王景涛 男 工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公 司 天 津3 0 0 2 2 2 5 结 语 彭小川 男 工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公 ( 1 ) 南 俄 5 碾 压 混 凝 土 拱 坝 横 缝 分 缝 设 计 采 用 孙 小 虎 薹 工 2 计 研 究 有 限 责 贯通性结构缝 和非 贯通性 的诱导短缝相结合 ，分 任公司天津 3 0 0 2 2 2 缝间距为 3 5 4 2 m的分缝方案经过工程实践证明 ，