[瑞士]

S. M. 薩耶 等

李曙光　　張　垚 　　付湘寧　譯

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秘魯塞羅德爾阿吉拉RCC重力壩的設計與施工

[瑞士]

S. M. 薩耶 等

摘要：秘魯塞羅德爾阿吉拉項目是曼塔羅河大型水電計劃梯級開發(fā)的最后一級。該水電站目前正在建設中，裝機容量為520 MW，電站大壩為RCC重力壩，高88 m、長270 m。溢洪道總泄洪能力約為7 000 m3/s。概述了該壩的主要設計特征，并對優(yōu)化后配合比設計、施工過程和混凝土澆筑情況進行了重點介紹。

關鍵詞：RCC重力壩；RCC配合比設計；曼塔羅河；秘魯

1項目背景

秘魯塞羅德爾阿吉拉(Cerro delAguila)水電站項目是曼塔羅(Mantaro)河大型水電計劃梯級開發(fā)的第3級。它坐落于SAM/雷斯蒂圖喬恩( Restitucion)水電站的下游。最初，規(guī)劃了另一個項目，準備開發(fā)第2彎道，向下幾乎到達其與阿普里馬克(Apurimac)河的匯流處。該項目原計劃包括1座較長的低壓隧洞和1座高250 m的大壩，坐落于科爾卡班巴(Colcabamba)河匯流處下游，從而匯集額外集水區(qū)的泄洪量，并在SAM HPP尾水位和曼塔羅河之間形成額外水頭。

考慮到1974年馬永馬卡(Mayunmarca)地區(qū)發(fā)生的超大規(guī)?；?，以及山谷一側出現(xiàn)的穩(wěn)定性問題，放棄了建高壩的打算，擬開發(fā)的部分項目如下：

(1) 雷斯蒂圖喬恩項目，開發(fā)SAM HPP尾水位與曼塔羅河之間的剩余水頭；

(2) 吉塔拉(Guitarra)項目，位于吉塔拉彎道下游不遠處。吉塔拉項目(1983年)現(xiàn)已更名為塞羅德爾阿吉拉項目。

該項目采用設計-采購-施工總承包(EPC)方案。 2012年初，進場道路開始開挖。2014年中期，壩基準備工作結束，大壩施工準備就緒。

2地質(zhì)狀況

大壩位于高山區(qū)，峽谷坡陡(平均30°，局部超過60°)，距離亞馬遜地區(qū)上游約50 km，主要基巖巖性為花崗巖/花崗閃長巖(Villa Azul基巖)。曼塔羅河侵蝕了現(xiàn)有河床，直至基巖。左手側和右手側斜坡顯示有不同的第四紀沉積物：左手側更陡峭，基巖裸露，上覆蓋一層薄薄的崩積物，局部可見落石/泥石流堆積物。由于曼塔羅河的侵蝕環(huán)境，現(xiàn)在的河床周圍僅有少量沖積物。

3大壩設計

3.1特點

新壩的主要特點如下(詳見圖1)。

3.1.1水文和地貌

(1) 集水面積：28 096 km2；入水口處排水量：9.04 L/s/km2。

(2) 防洪工程(壩址)：Q1 000= 6 125 m3/s。

(3) 新水庫的假定泥沙量：100～400萬m3/a。

3.1.2水庫和大壩

(1) 壩型：RCC重力壩(拱形)。

(2) 壩高：壩基以上88 m(壩頂壩基高程分別為1 560.00 m和1 472.00 m)。

(3) 壩頂長度：270 m。

(4) 非常運行水位： 1 560.00 m高程。

(5) 正常運行水位： 1 556.00 m高程。

(6) 總蓄水量：約3 700萬m3。

(7) 泄水底孔：6×2扇滑動閘門，4.60 m×6.00 m；孔底高程 1 495.00 m。

(8) 溢洪道：4扇弧形閘門，12.40 m×16.00 m(寬×高); 2扇舌瓣閘門，12.00 m×5.20 m(寬×高)。

(9) 溢洪道頂檻壩高程： 1 544.50 m(弧形閘門)， 1551.50 m(舌瓣閘門)。

(10) 導流：長340 m的有壓隧洞，泄流能力715 m3/s。

3.2大壩布局和典型斷面

圖2示出了新壩的典型斷面。壩型為RCC重力壩，有18個獨立壩段，每個壩段約16 m長。壩長270 m，平面軸線稍微曲(R=400 m)。壩基以上最大壩高為88 m。大壩典型橫斷面設計成傾斜面，以確保發(fā)生地震時具備所需的穩(wěn)定性(最大可信地震=0.4g; 最大設計地震0.25g)。上游壩面傾斜度為1∶ 0.1(V∶ H)，下游面傾斜度為1∶ 0.75 (V∶H)。壩基最大寬度約為70 m。拱冠的典型寬度為6.2 m。壩頂寬6.5 m，上游面處設有胸墻。壩體混凝土總方量約為45萬m3。

大壩溢洪道設有4扇弧形閘門和2扇舌瓣閘門， 6個泄水底孔，配備有滑動閘門，以確保極端洪水出現(xiàn)時泄水。溢洪道總泄洪能力為7 000 m3/s，泄水底孔的總泄洪能力為5 000 m3/s，其總泄洪能力達12 000 m3/s。

大壩還設有45 m長的滑雪式泄槽和滑雪式溢洪道，以便泄水至下游?；┦揭绾榈滥┒祟A制有一系列寬3 m、高3 m的導流片，以便形成水流摻氣的脈動作用，也有助于大量消能后再泄放至消力池。

3.3用于排沙的大型泄水底孔

大壩的長期運行狀況很大程度上取決于泥沙的管理是否得當。河流泥沙來自曼塔羅河含沙水流，至少部分泥沙在汛期沉積于水庫底部。據(jù)估算，該水庫的年均泥沙淤積量高達200～400萬m3。因此，每年都需要進行排沙清淤。為了優(yōu)化排沙過程，縮短排沙時間，避免對發(fā)電造成重大損失，擬采用6個泄水底孔(圖2)泄水沖沙。

每個泄水底孔都有兩個滑動閘門，能夠部分開啟，進行部分排沙工作。當這些閘門完全開啟時，可能會使水庫排空，對所有淤積的泥沙進行徹底清理。基于物理和數(shù)字建模，估計排沙周期僅需幾天。所有泄水底孔都用鋼襯，且完全通氣，在放空水庫時底孔泄水為無壓流(圖3)。

3.4大壩RCC-CVC分區(qū)

典型中心壩段的三維應力分析如圖4所示。該分析針對典型地震事件而實施(在本情況下為最大設計地震事件)，其結果表明，該壩上游面顯示有約2.5～3 MPa的正向拉伸應力，然而，在該上游面底部，該拉伸應力可能高達6～7 MPa。為處理較高的拉伸應力，決定采用強抗振傳統(tǒng)混凝土，抗壓強度達25 MPa。該壩的其余部分使用了RCC。根據(jù)壩體內(nèi)部的應力分布，采用了兩種不同的RCC強度。在壩體中心， 抗壓強度為12 MPa，在下游壩趾和滑動閘門下，抗壓強度為15 MPa。通過分區(qū)方式，有可能避免對主體混凝土(RCC 12 MPa)進行冷卻處理。此外，這種優(yōu)化能夠大大降低混凝土的水泥用量。

4大壩施工

4.1配合比設計和全尺寸測試壩段

2014年初，著手對傳統(tǒng)搗實混凝土和RCC的配合比設計進行綜合研究。RCC的全尺寸測試壩段，寬約4 m，長10 m。室內(nèi)試驗主要包括壓縮和拉伸強度(主壩混凝土和層縫面)、滲透性、密度、Vebe數(shù)、導熱性、水化熱試驗等。表1給出了塞羅德爾阿吉拉壩施工過程采用的不同配合比設計的主要特征。

4.2混凝土運輸、澆筑和壓實

混凝土澆筑設備主要為索道起重機，運輸能力約為9 m3?？紤]到大壩廊道的幾何形狀相當復雜，該壩中心壩段施工期間記錄的平均澆筑方量介于100～120 m3/h。混凝土澆筑和攤鋪后，采用12 t的振動滾筒來壓實RCC，平均碾壓7次。為了加快運輸和澆筑速度，還在右壩肩安裝了一個鋼制溜槽，作為索道起重機的補充裝置。通過這種方法，在多種環(huán)境下澆筑

速度可達約210 m3/h。一般認為，RCC層厚為30 cm，而傳統(tǒng)振實混凝土層厚僅需60 cm。如圖2所示，在該壩所有廊道周圍采用了1 m寬的周邊搗實混凝土層(傳統(tǒng)搗實混凝土15 MPa)，RCC隨后被澆筑在該層上。這樣可以防止RCC與空氣直接接觸，為廊道墻壁和地基提供更高的光潔度。為了避免廊道頂部使用模板，根據(jù)各個廊道的寬度使用了幾種預制鋼筋梁(最大頂梁為9 m長，布置在泄水底孔處)。通過這種方式，有可能避免施工時間的拖延。

4.3層間縫處理方法

設計人員特別注意到了相鄰兩層面間的處理。由于大壩設計復雜，而且有時幾何形態(tài)復雜的廊道會相對集中，所以許多情況下暫?；炷翝仓_24 h以上是不可避免的。由于層間縫對RCC壩的拉伸和黏結強度十分重要，所以在澆筑下一層之前，應使用高壓水/空氣仔細清理老層面，之后再鋪一層專門設計的墊層砂漿。大壩幾個位置的鉆芯試驗表明該處理方法是成功的。

4.4固結灌漿和接觸灌漿

通過各壩段上下游方向預置的特殊廊道來對壩基進行固結和接觸灌漿。這些廊道的斷面為3 m×3 m。通過這種方式，可以使灌漿工作獨立于壩體施工和混凝土澆筑，而不致耽誤壩體的施工。

5結語

目前，該壩距竣工還有約30%的施工進度。壩基固結和接觸灌漿近乎完工，灌漿帷幕工作仍在進行中。計劃于2015年底水庫首次蓄水。

李曙光張垚 付湘寧譯

(編輯：朱曉紅)

收稿日期：2016-01-18

文章編號：1006-0081(2016)05-0024-03

中圖法分類號：TV642.2

文獻標志碼：A