在拱壩設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題

拱壩設(shè)計中應(yīng)注意的問題

1. 客觀對待壩型選擇

壩型選擇過程往往十分曲折，這因為它是一個涉及面很廣的重大問題，也常常因為我們設(shè)計者對某種壩型的經(jīng)驗與喜好而增加了問題的復(fù)雜性。其實，我們應(yīng)該特別注意，我們不是單純?yōu)楦愎皦味�設(shè)計拱壩，而是結(jié)合具體工程和自然情況，找出技術(shù)經(jīng)濟條件優(yōu)良的壩型。總之，我們應(yīng)該盡可能客觀地對待壩型的選擇。只有在壩型選擇中正確地選擇了拱壩才具備設(shè)計一個優(yōu)良拱壩的客觀前提。

在實際工作中，我們應(yīng)該避免兩種情況。其一是該選用拱壩而不選用；其二是不該選用拱壩而卻又選用了拱壩，兩者均將給工程帶來巨大的損失。例如，我國臺灣的石門工程，經(jīng)美國著名高壩專家薩凡奇建議采用混凝土拱壩，并于1956年。隨即發(fā)現(xiàn)壩基地質(zhì)條件很復(fù)雜，事先并未料及，只好重新進行地質(zhì)勘察工作，同時壩間進行了數(shù)十萬立米的施工開挖，最終證實壩間巖石風化很深，繼續(xù)按拱壩施工有可能造成壩間巖體的重大滑動，只好放棄拱壩改修土石壩。

2. 重視地質(zhì)條件

我們水工設(shè)計工作者知道，設(shè)計水壩時地質(zhì)條件的重要性，而對于拱壩設(shè)計，地質(zhì)情況和我們設(shè)計工作者對地址條件的認識更為重要。一個拱壩建成后運用效果良好，常常首先是地質(zhì)情況搞的比較清楚，國內(nèi)外拱壩設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)，不重視或不夠重視地質(zhì)勘探工作造成拱壩建設(shè)失誤，致使工程處于被動局面者并不少見。以下面幾座壩為例：

2.1奧本雙曲拱壩

該壩設(shè)計壩高213米，壩頂長1265米，總庫容28億立米，供水量4.5億立米。1975年8月1日，本壩西北213公里的奧絡(luò)維爾壩，發(fā)生了里氏5.78級地震。該壩于本壩處于同一條足山大斷層附近。懷疑會對奧本壩也造成影響，于是停工補做地震地質(zhì)工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)6條斷層，距壩最近者800米。其實該壩的地勘工作開始的并不晚，早在1947年就已經(jīng)開始了，奧本壩60年代后期開工，1975年發(fā)生地震后停工，1979年底徹底停建。近十年的施工耗資2億美元。這個拱壩工程，從總結(jié)意義上講，是區(qū)域穩(wěn)定性方面的工作和判斷有問題，釀成了全面的失誤。

2.2黑部第四拱壩

黑部第四拱壩壩高186米。是日本水壩和拱壩的第一高度，也是世界上著名拱壩之一。該壩開工前曾作過較長的地勘工作，盡管如此，大壩按原定完整的拱壩進行施工后才發(fā)現(xiàn)，拱壩上部約50米不能做拱壩基礎(chǔ)，被迫在施工中將大壩改為上部不傳力的拱壩。雖然工程最后獲得成功，但付出的代價也很大。

以上僅為不重視或不夠重視地質(zhì)而造成全面失誤的工作教訓(xùn)，所以在拱壩設(shè)計的過程中，我們一定要重視地質(zhì)條件。

3.重視基礎(chǔ)及基礎(chǔ)處理

具有關(guān)人統(tǒng)計，20世紀40年代以前的150年間的出事水壩中，有40%是因為基礎(chǔ)發(fā)生問題而導(dǎo)致的。從巖體的成因歷史條件來看，一般都經(jīng)歷了漫長的過程，經(jīng)歷了各種構(gòu)造運動和自然變遷，形成河谷。使得作為壩基的巖體，比在施工中一塊一塊人工澆注起來的壩體混凝土問題更多，更難掌握，所以我們應(yīng)該重視基礎(chǔ)及對基礎(chǔ)作出改善處理。

3. 1地基處理

拱壩的地基處理和巖基上的重力壩相同，但要求更為嚴格，特別是對兩岸壩腳的處理尤為重要。

3.1.1壩基開挖

壩基開挖過程中還應(yīng)注意拱端應(yīng)嵌入岸坡內(nèi)，最好開挖成徑向，同一壩體采用兩種開挖形式時，自上而下應(yīng)平緩過度，河床端基巖面的上下游高差不宜過大，且盡可能略向上游傾斜。整個壩基，可利用巖面在垂直水流方向平順，避免突變，也不宜開挖成臺階狀�；鶐r面的起伏差應(yīng)小于0.3-0.5米。拱座基巖面的等高線于拱端內(nèi)弧切線的夾角不宜小于300。當開挖到接近設(shè)計的巖面時應(yīng)保留0.3-0.5米厚度。用風鏟撬挖，挖至檢驗合格為止。

3.1.2固結(jié)灌漿和接觸灌漿

拱壩壩基的固結(jié)灌漿孔一般按全壩段布置。對于比較堅硬完整的基巖也可以只在壩基的上游側(cè)和下游側(cè)設(shè)置數(shù)排固結(jié)灌漿孔。對節(jié)理、裂縫發(fā)育的基巖，為了減少地基變形增加巖體的抗滑穩(wěn)定性，還需在壩基外的上下游側(cè)擴大固結(jié)灌漿的范圍。對于壩體陡于500-600的岸坡間和上游側(cè)的壩基接觸面以及基巖中所有槽、井、洞等回填混凝土的頂部，均需進行接觸灌漿，以提高接觸面的強度，減少滲漏。接觸灌漿應(yīng)在壩體混凝土澆注到一定高度，混凝土充分收縮，鉆排水孔之前進行。

3.1.3防滲帷幕

防滲帷幕應(yīng)依據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)等資料和現(xiàn)場灌漿實驗來進行。拱壩的帷幕灌漿孔原則上應(yīng)深入相對隔水層以下3-5米；若相對隔水層埋藏較深，孔深可采用（0.3-0.7）倍壩高；對于地質(zhì)條件特別復(fù)雜的地段孔深可達1倍壩高以上。

帷幕位置與拱座及壩基應(yīng)力情況有關(guān)，一般布置在壓應(yīng)力區(qū)并盡可能靠近上游壩面。

防滲帷幕一般采用水泥灌漿，在水泥灌漿達不到防滲要求時，可采用化學(xué)材料灌漿。

3.1.4壩基排水

排水孔布設(shè)在防滲帷幕下游側(cè)，一般只設(shè)一道排水孔，必要時增設(shè)1-2排輔助排水孔。在裂隙較大的巖層中，防滲帷幕可有效的減少滲透壓力，減少滲水量。