中國已建成的最高壩-二灘雙曲拱壩

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簡介： 本文就二灘雙曲拱壩的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)特點(diǎn)，從拱壩體形設(shè)計(jì)、應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)、壩肩穩(wěn)定分析、泄洪消能布置、壩基處理和滲流控制、壩體混凝土設(shè)計(jì)、拱壩施工等方面作了比較全面的扼要介紹，同時(shí)也介紹了蓄水后拱壩安全監(jiān)測的主要成果和拱壩工作性態(tài)的基本分析。
關(guān)鍵字：二灘水電站 雙曲拱壩 設(shè)計(jì) 施工 安全監(jiān)測

作者簡介：黃新生(1942-)，男(土家族)，貴州銅仁人，二灘水電開發(fā)有限公司總工程師，教授級高工，從事水工建設(shè)工作。

　　二灘水電站位于中國四川省西南攀枝花市境內(nèi)的雅礱江下游、距雅礱江與金沙江的交匯口33km，是雅礱江干流上規(guī)劃建設(shè)的21座梯級電站中的第一座。

　　二灘水電站是一座以發(fā)電為主的大型水力發(fā)電樞紐。水庫控制流域面積11.64萬km²，正常蓄水位1200.0m，發(fā)電最低運(yùn)行水位1155.0m，總庫容58.0億m³，調(diào)節(jié)庫容33.7億m³，屬季調(diào)節(jié)水庫。電站內(nèi)裝6臺(tái)550MW的水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量3300MW，多年平均發(fā)電量170億kW·h，保證出力1000MW，是中國20世紀(jì)末建成投產(chǎn)的最大水電站。樞紐主要建筑物有混凝土雙曲拱壩、左岸引水發(fā)電地下廠房系統(tǒng)、右岸兩條泄洪洞等，雙曲拱壩最大壩高240.0m，為中國已建成的最高壩。

　　二灘水電站1991年9月14日開工，1993年11月大江截流，1998年8月18日第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)，11月第二臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行，1999年4月拱壩工程基本完工，其余4臺(tái)機(jī)組在1999年內(nèi)投產(chǎn)。二灘水電站自工程正式開工歷時(shí)8年零3個(gè)月全部建成投產(chǎn)。

1 壩址地形地質(zhì)條件

　　二灘水電站壩址兩岸谷坡陡峻、臨江坡高300m～400m，左岸谷坡坡度25°～45°、右岸谷坡30°～45°，呈大致對稱的“V”型河谷。河床枯期水位1011m～1012m，水面寬80m～100m，河床覆蓋層厚20m～28m.樞紐區(qū)基巖由二迭系玄武巖和后期侵入的正長巖以及因侵入活動(dòng)形成的變質(zhì)玄武巖組成，均為高強(qiáng)度的巖漿巖、濕抗壓強(qiáng)度在170～210MPa之間。壩區(qū)巖體完整性較好，構(gòu)造破壞微弱，斷層不發(fā)育，無大的構(gòu)造斷裂及順河斷裂，小斷層僅4條，延伸不長、以中高傾角與河床正交或斜交，破碎帶寬0.1m～0.6m，結(jié)構(gòu)緊密。此外，右壩肩中部存在一條因熱液蝕變和構(gòu)造綜合作用形成的綠泥石——陽起石化玄武巖軟弱巖帶，帶寬10m左右。壩址屬較高地應(yīng)力區(qū)，河床下部左岸高程954m至976m部位，實(shí)測最大應(yīng)力50.0～65.9MPa，高程1040m附近18.8～38.4MPa.壩區(qū)巖石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，風(fēng)化作用主要沿結(jié)構(gòu)面進(jìn)行和擴(kuò)展，總體風(fēng)化微弱。拱壩建基面主要為弱偏微風(fēng)化或微風(fēng)化至新鮮的正長巖、變質(zhì)玄武巖、微粒隱晶玄武巖和細(xì)粒杏仁狀玄武巖，巖體多為塊狀至整體結(jié)構(gòu)、局部為鑲嵌至碎裂結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面閉合。

　　壩基水文地質(zhì)條件簡單、無集中涌水和滲水，基礎(chǔ)巖體滲透性微弱、具有隨深度增加而減弱的垂直分布特征，但不均一，相對不透水層的埋深變化較大。

　　樞紐處在川滇南北向構(gòu)造帶的中段西部相結(jié)穩(wěn)定的共和斷塊上，斷塊內(nèi)不存在發(fā)震構(gòu)造，歷史上無強(qiáng)震記載、壩址區(qū)地震基本裂度為Ⅶ度。拱壩及樞紐主要建筑物按Ⅷ度設(shè)防。

2 拱壩體形

　　二灘雙拱壩最大壩高240m、拱冠頂部厚度11m，拱冠梁底部厚度55.74m，拱端最大厚度58。51m，拱圈最大中心角91.5°，拱頂弧長774.69m.

　　二灘拱壩體形為拋物線形雙曲拱壩。平面上拱端曲率較小而趨扁平化，加大拱推力與岸坡的夾角、有利壩肩穩(wěn)定，同時(shí)通過調(diào)整拱圈的曲率和拱厚使應(yīng)力更趨均勻合理。由于壩址河床兩岸地形并不完全對稱，左半拱和右半拱采用不同的曲率半徑，頂拱中心線曲線半徑在349.19m～981.15m范圍?？v向曲率是考慮施工期獨(dú)立懸臂壩塊高度按允許產(chǎn)生的自重拉應(yīng)力1.5MPa來控制，適當(dāng)加大縱向曲率并保持壩面的連續(xù)性而使壩體獲得較好的應(yīng)力分布。相應(yīng)的上游壩面最大倒懸度為0.18.

　　壩體設(shè)置三層孔口：7個(gè)表孔、6個(gè)中孔和4個(gè)放水底孔。為滿足大壩監(jiān)測、灌漿、排水、交通等要求，在壩內(nèi)沿高程設(shè)置了基礎(chǔ)廊道，上、下檢查廊道和交通廊道共4層廊道。

　　拱壩共分39個(gè)壩段，不設(shè)縱縫，壩體混凝土通倉澆筑。

3 拱壩控制應(yīng)力與壩肩穩(wěn)定分析

　　二灘拱壩壩體混凝土分成A、B、C三區(qū)，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度分別為35MPa、30MPa、25MPa，設(shè)計(jì)齡期為180d.壩體應(yīng)力分析按拱梁分載法，壩基變形特性采用伏格特地基模型。

　　蓄水前對大壩的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算?；竞奢d組合工況下，上游面最大主壓應(yīng)力6.66MPa，發(fā)生在1205m高程拱冠；最大主拉應(yīng)力0.99MPa，發(fā)生在1130m高程右拱端。下游面最大主壓應(yīng)力8.82MPa，發(fā)生在1010m高程左拱端，最大主拉應(yīng)力0.15MPa，發(fā)生在980m高程拱冠附近。

　　在采用拱梁分載法進(jìn)行壩體應(yīng)力計(jì)算時(shí)，還進(jìn)行了有限元地基取代伏格特地基的壩體應(yīng)力計(jì)算和模擬施工過程的分析計(jì)算、有限元一等效應(yīng)力法的應(yīng)力分析以及三維非線性有限元分格和結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)等。

　　二灘拱壩壩基巖體巖性堅(jiān)硬，多屬塊狀和鑲嵌結(jié)構(gòu)。壩肩穩(wěn)定分析采用剛體極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，用敏感性浮值分析來判別穩(wěn)定條件和影響失穩(wěn)的主要因素。穩(wěn)定分析的荷載主要考慮拱推力(含壩體自重)、巖體自重與滲透壓力等，滲透壓力按不考慮防滲排水作用時(shí)最大可能值的100%、50%、33%、25%四級浮動(dòng)。

　　各種分析方法成果均表明，滲透壓力對拱座穩(wěn)定的影響相當(dāng)顯著，對底滑面作用更突出，當(dāng)滲透壓力由最大可能值降至50%時(shí)，安全系數(shù)成倍增加。加強(qiáng)和做好排水措施至關(guān)重要。

　　此外，在壩肩穩(wěn)定分析中，還用三維有限元分析巖體內(nèi)的點(diǎn)抗剪安全度進(jìn)行校核，并分別用脆性破壞和塑性破壞巖體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)，綜合評價(jià)壩肩的穩(wěn)定條件。

4 壩基處理和滲流控制

　　二灘拱壩壩基巖石條件較好，在滿足拱壩結(jié)構(gòu)應(yīng)力和壩肩穩(wěn)定的條件下，按不同部位分別對待，保留了部分經(jīng)灌漿處理后可作為壩基的弱風(fēng)化中段巖體。左岸拱座水平嵌深22m～50m、平均32.6m；右岸拱座水平嵌深26～59m、平均39.1m.對壩基中存在的部分軟弱(破裂)巖石(面積約占10%)和斷層破碎帶按不同深度開挖(局部槽挖)后用混凝土進(jìn)行置換。置換開挖的深度一般5m～6m，綠泥石——陽起石化玄武巖軟弱帶置換深度達(dá)15m.此外，由于壩基開挖爆破松動(dòng)和開挖面暴露時(shí)間較長而引起巖體松馳的影響，對壩基進(jìn)行了全面固結(jié)灌漿處理。

　　壩基固結(jié)灌漿共13.7萬m，按不同部位的巖體質(zhì)量和壩踵、壩趾、防滲帷幕線等不同要求，分為三個(gè)常規(guī)灌漿區(qū)和三個(gè)特殊灌漿區(qū)。常規(guī)灌漿區(qū)布孔間排距3m×3m，孔深8m～18m，灌漿壓力0.4～1.5MPa，使用525＃普通硅酸鹽水泥；特殊灌漿區(qū)布孔間排距1.5m×1.5m，孔深13m×25m，其Ⅰ、Ⅱ序孔用525＃普通硅酸鹽水泥，灌漿壓力分別為0.7～1.5MPa和1.0～2.0MPa，Ⅲ序孔用比表面積6900～8300cm2/g的超細(xì)水泥漿液，灌漿壓力1.5～3.5MPa.固結(jié)灌漿施工中，采用了無蓋重灌漿和有蓋重引管灌漿兩種方式。有蓋重引管灌漿是從灌漿孔預(yù)埋1英寸的水平灌漿鋼管引至壩基外，待混凝土澆筑一定厚度后施灌。有蓋重高壓引管灌漿的目的是為了保證吃漿量低的部位和無壓灌漿后，表層0～5m不滿足要求部位的灌漿效果。引管灌漿壓力2～4MPa，最高達(dá)4.5MPa.

　　固結(jié)灌漿檢查標(biāo)準(zhǔn)除壓水試驗(yàn)呂榮值外，還用聲波檢查，并以聲波檢查值為主，其標(biāo)準(zhǔn)為：正長巖V_p≥4500m/s；玄武巖V_p≥5000m/s；表層5m局部范圍V_p≥4000m/s.滿足高拱壩對基礎(chǔ)的力學(xué)及變形性能要求。

　　二灘壩基水文地質(zhì)條件簡單，基巖透水性微弱，滲流控制按“防排結(jié)合、以排為主”的原則布置。在拱壩壩基和下游二道壩基礎(chǔ)各設(shè)置一道防滲帷幕。拱壩帷幕中心線近似平行壩軸線，左岸深入拱座山體然后折向上游與地下廠房防滲帷幕連成一體，右岸從壩頭折向上游與泄洪洞進(jìn)口防滲帷幕相接。

　　拱壩基礎(chǔ)排水系統(tǒng)由兩道排水幕、壩內(nèi)集中井和深井泵房組成。第一道排水幕在防滲帷幕中心線下游約15m處、沿左、右壩肩不同高程各設(shè)置4條排水平硐與壩內(nèi)集水廊道、集水井相接，排出的水由深井泵房集中抽排。第二道排水幕位于壩趾貼角處，排水進(jìn)入下游水墊塘。除此而外，壩后抗力體的排水平洞和水墊塘排水廊道、排水暗溝和二道壩的排水，通過水墊塘深井泵房集中抽排。

5 泄洪消能建筑物

　　二灘工程設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為1000年，洪峰流量20600m³/s，校核洪水重現(xiàn)期5000年，洪峰流量23900m³/s.為了適應(yīng)高水頭、大流量、泄洪頻率和狹窄河段的特點(diǎn)，二灘工程的泄洪布置采用壩身7個(gè)表孔、6個(gè)中孔和右岸兩條泄洪洞共三套泄洪設(shè)施組合的方案。三套泄洪設(shè)施可以多種運(yùn)行方式組合，互* 鉤浜捅贛茫?榛羈煽俊Ｈ?仔購檣枋┑男沽魅牒擁閶睪*道縱向分開，且出流末端采用不同的消能工、擴(kuò)散水流減小沖刷。表、中孔聯(lián)合泄洪，其水舌上下碰撞消能、充分摻和分散水流。

　　壩身孔口布置在拱壩中間河床壩段。7個(gè)表孔沿壩頂呈徑向布置，每孔尺寸11m×11.5m(寬×高)，設(shè)弧形閘門控制水流。表孔中間閘墩首部寬11m、尾部寬2m，孔口呈擴(kuò)散狀，兩邊墩為不擴(kuò)散的直線型，以防水流擴(kuò)散沖擊岸坡，出口采用大差動(dòng)俯角跌坎加分流齒坎的消能形式、單號(hào)孔跌坎堰面俯角30°，雙號(hào)孔俯角20°，中間5孔每孔設(shè)置兩個(gè)緊靠閘墩的分流齒坎，兩個(gè)邊孔只靠邊墩各設(shè)一個(gè)分流齒坎。通過大差動(dòng)跌坎加分流齒坎，出口水流縱、橫向充分?jǐn)U散，大大減小了對水墊塘的沖擊動(dòng)壓。水工模型試驗(yàn)表明，沖擊動(dòng)壓比不設(shè)齒坎的情況要減小80%以上。7個(gè)表孔在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)泄量為6300m³/s，校核洪水位時(shí)泄量達(dá)9800m³/s.

　　6個(gè)中孔布置在表孔閘墩的下部，為上翹型壓力短管，出口采用挑流，出口斷面尺寸6m×5m(寬×高)，出口底部高程1120m～1122m，弧門工作水頭80m.為避免徑向布置水流集中的影響并使水流縱向分散，6個(gè)中孔分為對稱的三組(1^＃和6^＃、2^＃和5^＃、3^＃和4^＃)，其上挑角分別為10°、17°和30°，平面上分別向兩岸偏轉(zhuǎn)1°、2°和3°。中孔全長均用鋼襯。6個(gè)中孔在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)泄量6260m³/s，校核洪水位時(shí)泄量6450m³/s。

　　壩后消能防沖建筑物包括水墊塘和二道壩及二道壩下游護(hù)坦。水墊塘長300m，復(fù)式梯形斷面，底寬40m.水墊塘末端的二道壩為混凝土重力壩，溢流段寬100m，頂部高程1012m、最大壩高35m、壩內(nèi)下游側(cè)設(shè)灌漿廊道和排水廊道。

　　兩條泄洪洞呈直線平行布置在右岸，兩洞中心距40m，系短進(jìn)水口龍?zhí)ь^明流隧洞，斷面尺寸為13m×13.5m(寬×高)的園拱直墻式，長度分別為882.5m和1253.2m，進(jìn)口底板高程1163m，洞身縱坡分別為7.9%和7%，出口底高程1040m，泄洪落差160m，出口采用挑流消能。設(shè)計(jì)泄洪能力2×3700m³/s，校核洪水時(shí)泄量達(dá)2×3800m³/s，最大流速為45m/s.除采用高強(qiáng)硅粉混凝土襯護(hù)外，分別在兩條泄洪洞中設(shè)置5道和7道摻氣設(shè)施，摻氣設(shè)施采用帶U型槽的挑坎。出口水流經(jīng)挑坎擴(kuò)散后落入下游河床。

6 拱壩施工

　　二灘工程施工導(dǎo)流采用河床圍堰、兩岸隧洞導(dǎo)流的方式、導(dǎo)流建筑物按重現(xiàn)期30年的洪水13500m³/s設(shè)計(jì)，左、右岸各設(shè)一條導(dǎo)流洞，長度分別為1089m和1167m，斷面為園拱直墻型，寬17.5m、高23m上、下游圍堰為土石圍堰，填筑高度分別為56m和30m，圍堰基礎(chǔ)防滲采用高壓旋噴灌漿，基坑內(nèi)基本無滲水。壩基開挖采用梯段爆破，邊坡系統(tǒng)噴錨、邊開挖邊支護(hù)。兩岸邊坡和右岸部分壩基用予裂爆破，其余壩基均用予留保護(hù)層的方法施工。拱壩混凝土施工的全過程采用計(jì)算機(jī)模擬程序進(jìn)行監(jiān)控，保證了施工計(jì)劃的實(shí)施。

6.1 混凝土原材料和配合比 水泥采用攀枝花市渡口水泥廠生產(chǎn)的525^＃硅酸鹽大壩水泥，28d膠砂抗壓強(qiáng)度平均達(dá)59.39MPa；7d水化熱259.19KJ/kg.粉煤灰采用攀枝花市河門口熱電廠生產(chǎn)的粉煤灰，外加劑為國產(chǎn)ZB-1萘系高效減水劑和AEA202引氣劑。骨料是正長巖，質(zhì)地堅(jiān)固、新鮮、粒型好、質(zhì)量穩(wěn)定，砂子細(xì)度模數(shù)平均2.85(2。58/3.17)，石粉(＜0.074mm)含量平均4.3%，砂子含水率平均6.25%(3.7%/8.8%).

　　 為保證混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度、耐久性和滿足施工和易性及溫控的要求，對拱壩各分區(qū)混凝土的配合比主要參數(shù)作了嚴(yán)格規(guī)定，見表1。

表1 混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度及配合比主要參數(shù)

180d設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度/Mpa

部 位

最大骨料粒徑/mm

最大粉煤灰摻量(%)

最大水膠化(W/C+F)

全級配

濕篩后

(F/C+F)

A區(qū)

≥28

35

152

30

0.45

B區(qū)

≥24

30

152

30

0.49

C區(qū)

≥20

25

152

30

0.53

錨索墩梁

≥29

35

76

20

0.45

注：大壩全級配混凝土試件為45cm立方體，濕篩后試件為20cm立方體；有錨索間墩和大梁混凝土齡期為90d，全級配試件為30cm立方體。

　　拱壩A、B、C各分區(qū)混凝土均用四級配(最大骨料粒徑152mm)，A區(qū)主要用于靠基礎(chǔ)部位的強(qiáng)約束區(qū)和孔口周圍，占混凝土總量的22.4%；B區(qū)用于壩體中部，占62.6%；C區(qū)用于壩上部左右兩邊，占15.0%.壩體混凝土不分內(nèi)外，不設(shè)縱縫。實(shí)施施工使用的混凝土配合比見表2，抽樣試驗(yàn)結(jié)果見表3.

表2 混凝土施工配合比

部 位

級 配

水膠比

水泥

粉煤灰

水

砂

石子

減水劑

引氣劑

/(kg/m³)

/(kg/m³)

/(kg/m³)

/(kg/m³)

/(kg/m³)

(%)

(%)

A區(qū)

四級配

0.447

131

59

85

571

1711

0.70

0.0120

B區(qū)

四級配

0.467

127

55

85

593

1688

0.70

0.0120

C區(qū)

四級配

0.486

123

52

85

618

1670

0.70

0.0120

有錨索的墩梁

三級配

0.430

195

49

105

672

1496

0.70

0.0080

二級配

1.430

262

66

142

863

1099

0.70

0.0085

表3 混凝土抽樣試驗(yàn)結(jié)果

180d強(qiáng)度/MPa

抗壓離差系數(shù)

180d抗?jié)B性能

180d極限拉伸

180d抗壓彈模

部 位

抗壓

抗拉

(Cv)

抗?jié)B指標(biāo)S

抗?jié)B系數(shù)/(K/cm·s^-1)

10^-6

Gpa

A區(qū)

55.94

4.23

0.129

＞S12

0.482×10^-9

123

30.8

B區(qū)

50.88

4.12

0.134

＞S12

0.593×10^-9

121

29.0

C區(qū)

49.03

4.01

0.100

＞S12

0.691×10^-9

116

錨索墩梁

54.89

4.37

0.152

130

29.10

注：錨索墩梁混凝土齡期為90d；抗壓強(qiáng)度合格率100%、保證率99%；混凝土絕熱溫升值＜27℃；混凝土具有20με左右的微膨脹性能。

6.2 人工砂石骨料生產(chǎn) 根據(jù)混凝土高峰生產(chǎn)強(qiáng)度，骨料加工設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1000t/h，主要由予初碎、初碎和閉路式二、三、四次破碎篩分車間和粗、細(xì)砂處理塔以及細(xì)砂棒磨車間、后篩分樓及相應(yīng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)等設(shè)施組成，設(shè)備先進(jìn)配套。

　　正長巖料場位于左壩肩上游約600m的金龍溝下游側(cè)，高程1330～1555m，儲(chǔ)量約470萬m³。骨料加工廠因地制宜、布置在石料場下部臨河山坡1320m～1300m高程，近200m長，總寬約50m～60m的三個(gè)近乎平行的臺(tái)階上，包括二次破碎后的閉路生產(chǎn)系統(tǒng)和成品儲(chǔ)料豎井。該區(qū)域與石料場之間最大高差250m，開挖石料沿金龍溝滾落至集料平臺(tái)、進(jìn)入40m深的進(jìn)料豎井、經(jīng)顎式予初碎機(jī)破碎成粒徑＜450mm的料(生產(chǎn)能力1200t/h)，洞內(nèi)皮帶機(jī)運(yùn)至洞口1320m高程的旋回式初碎機(jī)、破碎成粒徑＜250mm的半成品料(生產(chǎn)能力1000t/h)，儲(chǔ)存于1.5萬m3的人工推料場。半成品料進(jìn)入閉路式生產(chǎn)系統(tǒng)，經(jīng)二碎、三碎和四碎、分別生產(chǎn)出粒徑≤152mm以下各級骨料，經(jīng)沖洗篩分后、粗骨料按4.8mm/19mm、19mm/38mm、38mm/76mm、76mm/152mm分成四級，細(xì)骨料分粗砂(1.2mm/4.8mm)和細(xì)砂(0.074mm/1.2mm)兩級，部分細(xì)砂由棒磨機(jī)生產(chǎn)補(bǔ)充。各級成品骨料分別儲(chǔ)存于10個(gè)不同直徑(D＝7m～15m)、不同深度(52m～67m)的儲(chǔ)料豎井中，總儲(chǔ)量10萬t、可供混凝土高峰生產(chǎn)6天左右。成品粗細(xì)骨料經(jīng)儲(chǔ)料豎井下的地下輸料廊道用皮帶機(jī)(寬2m、長280m)運(yùn)送到拌和樓頂部進(jìn)行二次篩分和脫水，然后分別送入拌和樓儲(chǔ)料倉(在輸料廊道內(nèi)同時(shí)進(jìn)行預(yù)冷).該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：①從石料開采、破碎加工到骨料儲(chǔ)存運(yùn)輸、沿陡坡從上到下成臺(tái)階布置，利用地下洞運(yùn)輸、儲(chǔ)存和予冷骨料，不僅解決了垂直運(yùn)輸問題、大大節(jié)省了運(yùn)輸時(shí)間，而且減少了骨料予冷的難度、減少了資源消耗，且人工砂石料的含水量也比較穩(wěn)定。②采用五級破碎和閉路生產(chǎn)工藝、提高了生產(chǎn)效率，且易于調(diào)節(jié)各級骨料的生產(chǎn)；砂子分粗細(xì)兩級，更有利于控制級配、細(xì)度模數(shù)和含水率。骨料加工廠的實(shí)際生產(chǎn)能力達(dá)日平均生產(chǎn)18000t各種粒徑的成品骨料，可供8000m3混凝土用量，保證混凝土連續(xù)均衡生產(chǎn)。

6.3 混凝土拌和、運(yùn)輸及澆筑 兩座拌和樓布設(shè)在左壩肩上游約50m、高程1205m、8＃公路內(nèi)側(cè)擴(kuò)大的平臺(tái)上，每座拌和樓裝4臺(tái)4.5m3自落式拌和機(jī)，四級配混凝土每拌一次約需3min，二座拌和樓理論生產(chǎn)能力為720m³/h、利用系數(shù)0.65，每月可生產(chǎn)28萬m³混凝土，用于拱壩和其它主體建筑物。

　　混凝土運(yùn)輸距離30m～50m，5～6部側(cè)卸式罐車(9m³)運(yùn)料、再由輻射式纜機(jī)吊運(yùn)到倉面，從吊運(yùn)入倉到返回一個(gè)循環(huán)時(shí)間約5min，每臺(tái)纜機(jī)平均生產(chǎn)能力108m³/h.三臺(tái)輻射式纜機(jī)承擔(dān)大壩混凝土運(yùn)輸和輔助工作，每臺(tái)纜機(jī)吊重30t，跨度1275m，右岸為固定端，左岸移動(dòng)端可沿扇型軌道(長332m)爬坡15°行走，除右岸38^＃和39^＃壩段外，三臺(tái)纜機(jī)可覆蓋所有的大壩混凝土澆筑倉面。38^＃和39^＃壩段的澆筑，仍由纜機(jī)將混凝土吊運(yùn)到37＃壩段，再用Rotec皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到倉面。

　　拱壩共分39個(gè)壩段，每個(gè)壩段寬約20m，通倉澆筑，澆筑塊最大面積1200m²(20m×60m)，每塊澆筑高度3m，共1980塊。河床最高壩段有80塊。大壩模板為定型鋼支架懸臂模板、可調(diào)節(jié)前俯后仰，調(diào)節(jié)最大角度分別為32°和20°，面板為21mm厚的膠合板，模板尺寸用3.6m×3.15m及其它尺寸。?？p采用球面鍵槽模板，面板為鋼板沖壓成直徑80cm、深15cm的球面、球面間距20cm，然后固定在上述模板的面板上。這種模板可減少橫縫接縫灌漿的阻力、且抗剪作用均勻、拆裝方便。一般情況下，一個(gè)澆筑塊由2臺(tái)纜機(jī)供料，配2臺(tái)平倉機(jī)、2臺(tái)振搗臺(tái)車(每臺(tái)帶有8個(gè)直徑152mm長600mm的插入式振搗棒、間距80cm，每30s可完成約3m³混凝土的搗固)，另配5～6個(gè)不同規(guī)格的手持式振搗棒、用于臺(tái)車難于到達(dá)的部位?；炷翝仓亴雍穸?0cm，每層澆筑歷時(shí)＜3小時(shí)，并及時(shí)覆蓋上一層混凝土，每塊分6層澆筑。收倉12h后噴水養(yǎng)護(hù)，初凝后終凝前用低壓水(壓力＜1巴)沖洗水平施工縫表面、去除乳皮，上塊混凝土澆筑前用高壓水(壓力為400巴)沖洗。壩塊拆模后，混凝土側(cè)面掛多孔水管，由上至下噴淋養(yǎng)護(hù)。每個(gè)壩塊混凝土澆筑、首先在下層水平施工縫面上鋪上稱之為接觸層的混凝土，然后在其上澆筑原級配混凝土。接觸層混凝土用一、二級配混凝土鋪墊，相應(yīng)厚度為10cm.對于基巖面則是先澆一層50cm厚的二級配混凝土、然后在其上澆筑四級配混凝土。

　　二灘拱壩混凝土共415萬m³，從1995年2月23日開始澆筑至1998年8月底完成壩體澆筑，歷時(shí)42個(gè)月，平均月澆筑強(qiáng)度10萬m³，高峰期曾連續(xù)9個(gè)月澆筑13.3萬m³，其中5個(gè)月過15萬m³，最高月澆筑達(dá)16.5萬m³、年澆筑量155.2萬m³。

　　已澆筑混凝土鉆孔檢查，A區(qū)混凝土芯樣180d抗壓強(qiáng)度為54.6MPa， 28d劈拉強(qiáng)度2.97MPa，28d芯樣波速＞4500m/s，鉆孔壓水呂榮值一般為零；齡期為284～452天的244個(gè)芯樣，其平均抗壓強(qiáng)度60.06MPa、劈拉強(qiáng)度6.2MPa，容重2597kg/m³.B區(qū)混凝土齡期為124～267天的217個(gè)芯樣，平均抗壓強(qiáng)度55.8MPa，劈拉強(qiáng)度4.13MPa，容重2589kg/m³，芯樣滲透系靈敏K＝0.957×10-10，抗?jié)B指標(biāo)＜S15.C區(qū)混凝土兩個(gè)鉆孔的檢查結(jié)果為：齡期337～376天，芯樣抗壓強(qiáng)度57.6MPa，劈拉強(qiáng)度4.17MPa，壓水試驗(yàn)呂榮值0.30。

　　鉆孔檢查還表明，水平施工縫接觸層的粘結(jié)性能良好，芯樣結(jié)合層面有80%沒有斷開，芯樣波速為其相應(yīng)孔壁平均波速的94.89%，接觸層壓水試驗(yàn)的呂榮值絕大部分為零(僅一個(gè)側(cè)點(diǎn)達(dá)1.28).室內(nèi)抗剪試驗(yàn)結(jié)果，接觸層抗剪強(qiáng)度與本體混凝土抗剪強(qiáng)度比值＞98%.混凝土與基巖的結(jié)合性能也是相當(dāng)良好的。

　　已建成的二灘雙曲拱壩體型控制良好，經(jīng)36730個(gè)實(shí)測點(diǎn)計(jì)算分析，拱壩體形中誤差為±22.4mm，平均偏差±18.22mm，表面規(guī)整平順，滿足設(shè)計(jì)要求。

6.4 混凝土溫控措施 二灘拱壩采用中熱大壩水泥并摻30%的優(yōu)質(zhì)煤灰，不僅可降低水泥用量，且實(shí)測資料表明，比不摻粉煤灰的混凝土絕熱溫升降低7～8℃。施工中生產(chǎn)低溫混凝土、嚴(yán)格控制入倉澆筑溫度和澆筑間隔時(shí)間以及壩塊的后冷和養(yǎng)護(hù)都是防止和減少壩體混凝土裂縫的主要溫控措施。

　　二灘拱壩經(jīng)分析論證后將壩體分為約束區(qū)(Ⅱ區(qū))和非約束區(qū)(Ⅰ區(qū))實(shí)施溫控，所謂約束區(qū)是指距基巖t/4或距老混凝土(齡期達(dá)14d及以上者)t/8以內(nèi)的區(qū)域，這里t是大壩在基巖處或老混凝土處的徑向厚度、即澆筑塊長度。要求約束區(qū)入倉澆筑溫度≤10℃，允許最高溫升到28℃，非約束區(qū)入倉溫度≤12℃，其中非關(guān)鍵部位(如C區(qū)混凝土)≤14℃，允許最高溫升到34℃～36℃。

　　為滿足混凝土入倉溫度的要求，控制出機(jī)口混凝土溫度8.5℃～9℃，為此，首先對骨料予冷、然后加冷水(3℃～5℃)及冰屑拌和混凝土。骨料予冷是在長280m的輸料廊道皮帶機(jī)上、用4℃冷水不斷噴淋浸泡，可將25℃的骨料冷卻至6℃左右，然后經(jīng)二次篩分脫水后進(jìn)入拌和摟儲(chǔ)料倉，倉內(nèi)通4℃～5℃的冷氣保溫；砂子在廊道內(nèi)用冷氣風(fēng)冷至15℃左右。夏季高溫時(shí)(38℃)、照樣生產(chǎn)低溫混凝土(8℃～9℃)，不過拌和時(shí)幾乎全用冰屑。通常情況下加冰量為總用水量的40%.設(shè)兩座制冰樓，各裝8臺(tái)生產(chǎn)能力1t/h的制冰機(jī)，總計(jì)生產(chǎn)能力16t/h.每座制冰樓設(shè)100m3的冰庫，滿足全年生產(chǎn)低混凝土。

　　混凝土后冷采用埋設(shè)PE塑料冷卻水管(外徑32mm，內(nèi)徑28mm)替代原設(shè)計(jì)采用的鋼管(外徑25mm，壁厚1.5mm～1.8mm)，PE管鋪設(shè)方便、接頭少、易修復(fù)。主管與分管并聯(lián)，主管供水壓力0.7MPa、流量100L/min，保證每根分管壓力0.35MPa、流量20L/min.后冷分一期冷卻和二期冷卻，一期冷卻主要是降低水化熱溫升，起削峰作用，控制最高溫升。冷卻水溫13℃～15℃，控制冷卻速率不超過1℃/d，將壩塊溫度降至22℃。二期冷卻是將壩塊溫度從22℃降至接縫灌漿溫度(14℃～16℃)，冷卻水溫6℃～8℃。二期冷卻需考慮混凝土強(qiáng)度發(fā)展情況，防止約束區(qū)連續(xù)冷卻太快。

　　二灘拱壩分塊澆筑的層間間隔時(shí)間要求3～14d，超過14d的下層混凝土作老混凝土對待，實(shí)際間隔時(shí)間一般為7d左右，此時(shí)混凝土溫度處于回降時(shí)段。此外，針對二灘壩區(qū)干燥多風(fēng)、日照強(qiáng)烈、日溫差大及降雨集中的特點(diǎn)，要求加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)和倉面保護(hù)，拆模后噴淋濕養(yǎng)護(hù)不少于28d.

6.5 接縫灌漿 二灘拱壩分39個(gè)壩段，接縫灌漿按高程分為19個(gè)灌區(qū)，共計(jì)需灌422條縫。接縫灌漿溫度要求：有孔口的壩段(17～24壩段)在高程1145m以上16℃，以下14℃；其余壩段高程1061m以上16℃，以下14℃。接縫縫面為球面鍵槽，灌漿方式采用予留水平灌漿槽和預(yù)埋連接在灌漿槽上的進(jìn)、回漿管的面出漿方式。漿液采用水灰比為0.45:1的單一配比濃漿，加0.25%的ZB-1高效減水劑，漿液2h析水率(2～3)%、Marsh Funnel粘度值37s～39s，可灌性較好，結(jié)石強(qiáng)度高(28d抗壓強(qiáng)度36～37MPa)。灌漿控制標(biāo)準(zhǔn)為：出漿口壓力≤0.35MPa或縫的增開度≤0.5mm，出漿濃度與進(jìn)漿濃度一致且縫面不再吸漿后、壓力維持30min即可結(jié)束。

　　考慮到二灘大壩混凝土早期已具有足夠的強(qiáng)度且自身體積變形具有一定的微膨脹特性，接縫灌漿一般按2個(gè)月控制，實(shí)際施工各縫兩側(cè)混凝土的齡期最小55d，最大663d，接縫灌漿全年施灌。二灘拱壩接縫灌漿的實(shí)測溫度在14℃區(qū)域平均溫度12.3℃，16℃區(qū)域平均溫度14.7℃，平均超冷1.7℃～1.3℃。接縫張開度最小0.7mm、最大4.39mm、平均1.85mm，18灌區(qū)因在水庫已蓄水后設(shè)施受水庫蓄水影響，接縫張開度較小、平均0.21mm.水泥灌入量平均單耗為18.96kg/m²，平均每毫米張開度單耗為10.25kg/m²·mm.

　　灌漿后，經(jīng)鉆孔(騎縫及跨縫)檢查結(jié)果，回收芯樣中有56.5%含縫芯樣完全膠結(jié)在一起，漿液在縫內(nèi)的充填率達(dá)99%以上，結(jié)石厚度0.6mm～3.44mm，壓水試驗(yàn)呂榮值基本為零，僅個(gè)別值達(dá)0.59.孔內(nèi)聲波測試值在4200m/s以上，含縫方向與不含縫方向基本一致。

7 安全監(jiān)測及拱壩工作性態(tài)

　　根據(jù)二灘拱壩和地基特點(diǎn)，監(jiān)測設(shè)計(jì)重點(diǎn)監(jiān)測拱壩變形與基礎(chǔ)滲流情況，同時(shí)進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、橫縫開度、上、下游水位、地震反應(yīng)等其它觀測項(xiàng)目。

　　電站自1998年5月1日下閘蓄水已經(jīng)歷了1998年和1999年兩個(gè)汛期的水位升降。1998年水庫最高蓄水位至1183.70m，1999年汛期，最高蓄水位已達(dá)到1199.5m，接近大壩設(shè)計(jì)正常高水位。采集的大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)分析，大壩及樞紐建筑物運(yùn)行正常。

7.1 壩體及壩基變位監(jiān)測 壩體及壩基變形監(jiān)測，是分析和掌握大壩工作狀戊最為重要的監(jiān)測項(xiàng)目。二灘監(jiān)測設(shè)計(jì)采用垂線、大地測量、多點(diǎn)位移計(jì)、引張線/伸縮儀等方法對大壩及基礎(chǔ)的水平位移進(jìn)行監(jiān)測。

　　大壩正倒垂線系統(tǒng)主要布置在4^＃、11^＃、21^＃、33^＃和37^＃壩段。為加強(qiáng)壩基變位監(jiān)測，19^＃和23^＃壩段980m高程各布置一條長度80m的倒垂線；21^＃壩段980m高程布置倒垂線組(同一部位布置兩條長度不同的倒垂線)，用以監(jiān)測壩基深部變形。正垂線懸掛點(diǎn)與壩頂觀測墩及平面監(jiān)測控制網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)整體，進(jìn)行水平位移的監(jiān)測。

　　大地測量監(jiān)測網(wǎng)分永久監(jiān)測網(wǎng)和臨時(shí)監(jiān)測網(wǎng)兩套系統(tǒng)。永久平面基準(zhǔn)網(wǎng)共計(jì)10點(diǎn)，62個(gè)方面，37條邊，按Ⅰ等三角測量技術(shù)實(shí)施。臨時(shí)變形監(jiān)測網(wǎng)是為了滿足拱壩初期蓄水的需要，其基準(zhǔn)網(wǎng)經(jīng)修正從8點(diǎn)變?yōu)?點(diǎn)構(gòu)成，共觀測24個(gè)方向，12條邊。

　　臨時(shí)變形基準(zhǔn)網(wǎng)建立了15個(gè)水平變位測點(diǎn)，11個(gè)測點(diǎn)在拱壩下游壩面，分布于13^＃～30^＃壩段1040.25m～1169.25m高程范圍內(nèi)，其余兩對4個(gè)谷幅監(jiān)測點(diǎn)分別布置在1050.0m高程壩后貼角及壩后抗力體。

　　在5^＃、13^＃、21^＃、29^＃、33^＃和36^＃壩段基礎(chǔ)廊道內(nèi)，布置安裝了6支6測點(diǎn)弦式多點(diǎn)位移計(jì)，是對壩基及基礎(chǔ)下主要結(jié)構(gòu)帶進(jìn)行監(jiān)測。

　　在右岸1040m高程排水平洞內(nèi)(ADR3)布置7個(gè)引張線測點(diǎn)(EX1～EX7)，用于監(jiān)測右岸壩肩抗力體順河向水平位移，同時(shí)引張線測點(diǎn)位置布置8個(gè)伸縮儀測點(diǎn)(SS1～SS8)，用于監(jiān)測壩肩橫河向水平位移。在EX7/SS7測點(diǎn)位置布置有倒垂線測點(diǎn)，因此可利用該點(diǎn)作為觀測的相對工作基點(diǎn)，以計(jì)算引張線/伸縮儀位移量。

　　從初期蓄水開始，大壩與壩基的水平變形隨著水位和氣溫度變化的總體規(guī)律合理，實(shí)測的變形在預(yù)先確定的理論分析模型分析結(jié)果范圍之內(nèi)，大壩工作狀態(tài)是在設(shè)計(jì)控制的正常運(yùn)行狀態(tài)。

　　壩基沉陷變化主要依據(jù)大地測量、靜力水準(zhǔn)、多點(diǎn)變位計(jì)、基礎(chǔ)測縫計(jì)等儀表量測。監(jiān)測目的是為了分析壩踵是否有被拉裂情況，以及大壩沿建基面是否存在滑移錯(cuò)動(dòng)。也為了分析庫盆沉降變化對大壩變形的影響。

　　通過施工過程和蓄水位的基礎(chǔ)測縫計(jì)數(shù)據(jù)資料表明，壩趾、壩踵基從觸面上開合變化，與施工澆筑過程、蓄水期的水位變化以及壩體溫度變化密切相關(guān)，特別與水位變化密切相關(guān)。岸邊壩段壩踵蓄水位雖有微小的拉伸變形，但拉伸變形仍小于施工期的壓縮量，屬于卸載過程的彈性回彈變形，總體上是沉降，沒有相互滑動(dòng)和錯(cuò)動(dòng)。河床部位的壩段，蓄水后壩踵均產(chǎn)生大于初期壓縮的拉伸變形，表明河床壩段壩踵有微小的拉裂，從滲流監(jiān)測分析，裂縫開展長度很短，且穩(wěn)定。

7.2 基礎(chǔ)滲流場分析 壩基范圍共設(shè)22個(gè)滲壓測點(diǎn)，沿壩基縱向布置成三排，第一排設(shè)置在防滲帷幕之后，共5個(gè)測點(diǎn)，目的在于檢驗(yàn)防滲帷幕效果；第二排滲壓測點(diǎn)布置在壩基排水區(qū)，共12個(gè)測點(diǎn)，觀測壩基排水對降低滲壓的作用；第三排滲壓測點(diǎn)位于壩趾附近共五個(gè)測點(diǎn)，觀測壩基、壩后及水墊塘排水對壩基滲壓的綜合影響。

　　蓄水后的監(jiān)測表明壩肩及壩基實(shí)際滲壓值遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)的滲壓假定，防滲帷幕和各種排水措施，均達(dá)到和超過了設(shè)計(jì)預(yù)想效果。

　　壩體和壩基滲流量按1999年汛后10月庫水位在正常高水位附近的測值，壩體可收集到的滲水量約80.25ml/s，壩基灌漿廊道和排水廊道的滲水量19215.31ml/s，水墊塘、二道壩區(qū)域的繞壩滲流量6894ml/s，總計(jì)為26.2l/s.總體滲流量小于設(shè)計(jì)值。