櫻孜渡水電站拱壩新老壩體的銜接措施

沈鑫　熊鷺　張遠(yuǎn)坤

摘 要：櫻孜渡水電站位于貴州省納雍縣新房鄉(xiāng)，大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高58.1 m。2010年澆筑了28.6 m高的壩體后項(xiàng)目停工，并于2018年10月項(xiàng)目復(fù)工。在已澆筑8年多的壩體上繼續(xù)筑壩，且該銜接部位正好在拱壩關(guān)鍵的腰部，因此新老壩體的銜接措施尤為重要。結(jié)合工程實(shí)際情況，從壩基銜接、混凝土銜接以及分縫銜接3個(gè)方面采取了相應(yīng)措施。目前，大壩已施工完畢，銜接部位未發(fā)現(xiàn)開裂滲水等現(xiàn)象，外觀質(zhì)量良好。

關(guān)鍵詞：拱壩續(xù)建;壩體銜接;壩基銜接;混凝土銜接;分縫銜接

中圖分類號(hào)：TV543文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）11-0050-03

Analysis on the Connecting Measures of the New and Old Dam Body

of Yingzidu Hydropower Station Arch Dam

SHEN Xin1 XIONG Lu1 ZHANG Yuankun2

（1. Guizhou Zhongcheng Tianhe Water Conservancy Engineering Co.， Ltd.，Guiyang Guizhou 550003;2. Guizhou Water Conservancy Project Construction Quality and Safety Center，Guiyang Guizhou 550002）

Abstract： Yingzidu hydropower station is located in Xinfang Township， Nayong County， Guizhou Province. The dam is a concrete double curvature arch dam with the maximum dam height of 58.1 m. After the 28.6 m high dam body was poured in 2010， the project stopped and resumed in October 2018. It is very important to continue to build the dam on the dam which has been poured for more than 8 years， and the connecting part is just at the key waist of the arch dam. Combined with the actual situation of the project， the corresponding measures are taken from three aspects of concrete connection， joint connection and dam foundation connection. At present， the construction of the dam has been completed， and no cracks and water seepage have been found at the connecting parts， with good appearance quality.

Keywords： continued construction of arch dam;connection of dam body;connection of dam foundation;connection of concrete;connection of concrete joint

櫻孜渡水電站位于納雍縣西南部新房鄉(xiāng)小罵仲村境內(nèi)，距離納雍縣城45 km。電站屬三岔河干流（黔中水利樞紐以上）規(guī)劃電站的第五梯級(jí)，主要任務(wù)為發(fā)電。壩址以上集雨面積為2 534 km2，水庫(kù)正常蓄水位為1 388.00 m，死水位為1 385.00 m，興利庫(kù)容為9.5×105 m3，校核洪水位為1 389.21 m，總庫(kù)容為8.13×106 m3，為日調(diào)節(jié)水庫(kù)。電站裝機(jī)容量為2×8 000 kW，保證出力為1 496 kW，多年平均發(fā)電量為6.470×107 kW·h，設(shè)計(jì)引用流量為46.0 m3/s，設(shè)計(jì)水頭為39.8 m。水庫(kù)及發(fā)電工程均屬小（1）型，工程等別為Ⅳ等。

1 大壩情況簡(jiǎn)述

大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高為58.1 m，壩頂高程為1 389.40 m，壩頂弧長(zhǎng)為189.62 m，最大中心角為104.41°，壩頂寬為4 m，壩底寬為14.30 m，厚高比為0.25，屬中厚拱壩。壩頂中部設(shè)置了表孔溢洪道，正常蓄水位為1 388.00 m，堰頂高程為1 381.70 m，溢流總凈寬為50 m，設(shè)5扇10 m×6.7 m弧形工作閘門。非溢流壩段壩頂上游側(cè)設(shè)C25鋼筋砼防浪墻，高為1.2 m，厚為0.2 m。壩頂下游側(cè)設(shè)不銹鋼護(hù)欄，高為1.2 m。壩身填筑材料采用C15細(xì)石砼埋塊石，河床段壩體底部設(shè)2.0 m厚的C15砼墊層，岸坡段壩體底部設(shè)0.5 m厚的C15砼墊層。壩內(nèi)設(shè)城門洞形灌漿廊道，距大壩上游壩面4.5 m，斷面尺寸為2.5 m×3 m，廊道總長(zhǎng)為106.15 m。大壩于2010年澆筑了28.6 m高的壩體后停工，于2018年10月復(fù)工，目前已施工完畢。

2 銜接措施分析

在已澆筑8年多的壩體上繼續(xù)筑壩，且該銜接部位正好在拱壩關(guān)鍵的腰部，因此新老壩體的銜接措施尤為重要。結(jié)合工程實(shí)際情況，從壩基銜接、混凝土銜接以及分縫銜接3個(gè)方面采取了相應(yīng)措施。

2.1 壩基銜接

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察核實(shí)：河床壩基開挖高程為1 331.30 m，較初步設(shè)計(jì)壩基高程1 329.70 m抬高了1.6 m，已建壩體左岸壩基較初步設(shè)計(jì)抬高了0.90～4.92 m，已建壩體右岸壩基較初步設(shè)計(jì)抬高了0.89～5.94 m;兩壩肩開挖后裸露的壩基巖石存在欠挖、陡坎、尖角和局部風(fēng)化現(xiàn)象。大壩基礎(chǔ)為灰綠色玄武巖，拱壩建基面為弱風(fēng)化巖體，基礎(chǔ)巖體波速值為4 617～6 855 m/s，巖石飽和抗壓強(qiáng)度為43.31～57.28 MPa。巖石堅(jiān)硬，巖體較完整，屬ⅡB類巖體，壩基巖體強(qiáng)度滿足中等高度拱壩建基要求[1]。

結(jié)合工程實(shí)際，壩基存在的主要問題是欠挖。處理已建壩體壩基的欠挖需要拆除壩體，顯然是不經(jīng)濟(jì)的。為確保拱壩安全，對(duì)大壩采用有限元方法進(jìn)行仿真分析，復(fù)核壩體的穩(wěn)定性和應(yīng)力是否滿足規(guī)范要求，并優(yōu)選出安全經(jīng)濟(jì)的壩體體形。經(jīng)仿真分析，在不處理已建壩體壩基欠挖的情況下，續(xù)建壩體與已建壩體平順銜接的方案可行，其壩體穩(wěn)定性和應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。因此，此時(shí)壩基銜接待解決的問題是，兩壩肩開挖后裸露的壩基巖石存在欠挖、陡坎、尖角和局部風(fēng)化現(xiàn)象。

結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，續(xù)建壩體壩基的欠挖、陡坎、尖角和局部風(fēng)化采用膨脹炸藥和人工撬挖措施進(jìn)行處理。緊貼壩體的壩基通過小型機(jī)械和人工撬挖將尖角陡坎清理平順，盡量避免壩基突變?cè)斐傻膽?yīng)力集中。對(duì)于無法消除的突變部位，采用Φ25@200網(wǎng)狀鋼筋鋪于基巖與壩體結(jié)合部位（鋼筋保護(hù)層厚度不小于5 cm）。鋪設(shè)的鋼筋網(wǎng)覆蓋整個(gè)存在缺陷的建基面，并向四周外延鋪設(shè)不小于1 m的范圍。

2.2 混凝土銜接

現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果表明，已建壩體外觀質(zhì)量總體較好，未見明顯異常。經(jīng)檢測(cè)，已澆筑壩體混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為26.4 MPa，容重平均值為2 466 kg/m3，抗?jié)B等級(jí)為W6?？梢?，混凝土抗壓強(qiáng)度、容重及抗?jié)B等級(jí)均滿足原設(shè)計(jì)要求。已建壩體頂部每年都會(huì)溢洪，頂部混凝土局部存在沖蝕和風(fēng)化現(xiàn)象，且左岸壩段尚有一倉(cāng)混凝土澆筑中斷（見圖1和圖2）。為了確保新老壩體混凝土的銜接安全，急需解決老壩體混凝土面和混凝土澆筑中斷部位的銜接問題。

2.2.1 老壩體混凝土面處理措施。對(duì)于老壩體與新壩體銜接部位的混凝土面，主要采用鑿毛與沖毛措施相結(jié)合的方式進(jìn)行處理。先鑿毛鑿除已風(fēng)化混凝土面層，再?zèng)_毛清洗混凝土面層。采用風(fēng)鎬或電鎬進(jìn)行人工鑿毛作業(yè)，鑿除已風(fēng)化混凝土面層，原則上應(yīng)鑿到新鮮的混凝土面。鑿毛應(yīng)均勻細(xì)致，鑿毛深度控制在10～30 mm，同時(shí)把混凝土表面的浮漿和松軟層全部清除，使粗骨料外露達(dá)75%左右。注意不能把粗骨料剔松散，避免條狀、點(diǎn)狀或坑式鑿毛。鑿毛應(yīng)沿垂直河流方向進(jìn)行作業(yè)，嚴(yán)禁在混凝土面上留順河流向的通槽。當(dāng)把表面的浮漿和松軟層去掉后，再采用沖噴槍進(jìn)行沖毛作業(yè)，清除已建壩頂縫面上所有浮漿、松散物料及污染體，以微露出粗砂或小石、沒有乳皮為準(zhǔn)，注意不能將粗骨料沖松散。在新混凝土澆筑前，必須保證銜接面干凈濕潤(rùn)，但不得有積水，直至新混凝土澆筑。為了降低新老壩體銜接面滲漏風(fēng)險(xiǎn)，在老壩體混凝土水平面距離上游壩面0.5 m處布設(shè)一道BW型遇水膨脹止水條。斷面為矩形，斷面尺寸為20 mm×30 mm。該膨脹止水與大壩上游止水翼板搭接，搭接長(zhǎng)度為200 mm[2-3]。

2.2.2 混凝土澆筑中斷部位處理措施。左岸沖沙兼放空底孔基座及周邊部位混凝土澆筑中斷，已澆筑的混凝土約占倉(cāng)面的1/3。對(duì)于該部位混凝土，除應(yīng)按要求沖毛外，還應(yīng)鑿除達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土，將混凝土斜坡面鑿成臺(tái)階狀（階高為1 m，階寬為1 m），并在臺(tái)階面上設(shè)置三排Φ32 mm插筋（豎向造孔布置，長(zhǎng)為2 m，間排距為1 m，鄰排錯(cuò)孔布置）。為使新老壩體混凝土銜接緊密，先澆筑一層0.5 m厚的M15水泥砂漿在新老銜接面上，再澆筑新壩體混凝土。

2.3 分縫銜接

初設(shè)階段，大壩壩身共設(shè)橫縫10條，將壩體分成11個(gè)壩段。施工圖階段，復(fù)核發(fā)現(xiàn)已建壩體橫縫未嚴(yán)格按初步設(shè)計(jì)施工，若按現(xiàn)狀將分縫延續(xù)到壩頂溢洪道后，會(huì)存在切割溢洪道閘墩的情況。此外，已澆筑壩體頂部（橫縫上下游側(cè)）外露的鐵片止水和不銹鋼止水均破損變形嚴(yán)重，已建壩體橫縫未設(shè)置接縫灌漿系統(tǒng)。結(jié)合本工程實(shí)際，分縫銜接主要解決兩個(gè)問題，即與上部溢洪道結(jié)構(gòu)的沖突問題和新老接縫灌漿系統(tǒng)的銜接問題。

為了不和壩頂溢洪道結(jié)構(gòu)沖突，續(xù)建壩段橫縫調(diào)整措施主要采用延續(xù)初設(shè)橫縫方案、并縫方案進(jìn)行對(duì)比論證。若采用延續(xù)初設(shè)橫縫方案，則需要將已建壩體的橫縫和初設(shè)的橫縫平順銜接。這要將橫縫面在空間上進(jìn)行漸變調(diào)整，續(xù)建壩體維持初步設(shè)計(jì)的10條橫縫。若采用并縫方案，則將河床部位的5#和6#兩條橫縫在高程為1 361.00 m處進(jìn)行終止，在高程1 361.00 m以上拱壩中心線處增設(shè)1條橫縫（見圖3）。結(jié)合《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 282—2018）10.2節(jié)中“橫縫間距（沿上游壩面弧長(zhǎng)）宜為15～25 m”的要求[4]，并縫后河床壩段橫縫間距為23.38 m，滿足規(guī)范要求。經(jīng)對(duì)比論證后，在確保安全的前提下，并縫方案的分縫銜接措施施工難度較低，且節(jié)省了接縫灌漿工程量，減少了壩體澆筑倉(cāng)面，有利于縮短工期，最終采用并縫方案開展施工。為防范并縫壩段異常開裂，在橫縫終止和開始部位設(shè)置加強(qiáng)區(qū)。加強(qiáng)區(qū)為橫縫兩側(cè)各1.5 m的范圍，加強(qiáng)區(qū)高為0.5 m，區(qū)內(nèi)設(shè)置Φ25 mm雙層雙向鋼筋網(wǎng)，縫端設(shè)置Φ200 mm半圓鋼管。

對(duì)于新老接縫灌漿系統(tǒng)的銜接，已建壩體橫縫未設(shè)置接縫灌漿系統(tǒng)，橫縫已張開2 mm左右?？紤]到已建壩體橫縫已充分張開，為了減少后期不可控因素，決定在澆筑新壩體前將老壩體接縫灌漿全部完成。經(jīng)論證后，老壩體的接縫灌漿采用造孔灌漿方式進(jìn)行[5-6]。接縫灌漿系統(tǒng)的銜接主要解決的是老壩體的接縫灌漿系統(tǒng)封閉問題，在高程為1 357.90～1 361.00 m設(shè)置過渡區(qū)。過渡區(qū)重點(diǎn)解決的是止水片與止?jié){片的銜接問題。老壩體止水片為不銹鋼止水，新壩體止水片采用退火紫銅止水（T2）。不銹鋼與銅片異種材料焊接方法采用釬焊，搭接長(zhǎng)度不小于20 mm，采用WE46焊絲進(jìn)行雙面焊接。老壩體止?jié){片為鍍鋅鐵片，新壩體止?jié){片采用651型400-（10-20）橡膠止水，鍍鋅鐵片與橡膠止水的銜接采用專用的密封膠及工藝。銜接作業(yè)前，必須將破損、銹蝕的止水片或止?jié){片進(jìn)行修補(bǔ)及清洗，確保其止水或止?jié){效果。

3 結(jié)論

針對(duì)拱壩的新老壩體銜接問題，從壩基銜接、混凝土銜接和分縫銜接3個(gè)方面提出了相應(yīng)的處理措施。壩基銜接主要是結(jié)合大壩的實(shí)際建基面情況復(fù)核大壩的安全穩(wěn)定和應(yīng)力指標(biāo)，盡量避免壩基突變?cè)斐傻膽?yīng)力集中?；炷零暯又饕墙Y(jié)合混凝土銜接面的實(shí)際情況，采用鑿毛、沖毛、預(yù)埋插筋以及布設(shè)膨脹止水等措施，確保新老混凝土銜接緊密。分縫銜接主要是分析已建壩體分縫存在的問題，在不影響結(jié)構(gòu)安全的前提下，優(yōu)化壩體分縫，并完善壩體的接縫灌漿系統(tǒng)。目前，大壩已施工完畢，銜接部位未發(fā)現(xiàn)開裂滲水等異常現(xiàn)象，外觀質(zhì)量良好，為解決拱壩續(xù)建過程中新老壩體的銜接問題提供了參考。

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