硬殼壩在洙盤二座水毀大壩修復(fù)中的應(yīng)用

申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢電話：400-8352-114

1993年6月19日婺源縣及毗鄰的景德鎮(zhèn)市普降罕見暴雨，山洪爆發(fā)，兇猛的賦春水像一匹脫韁野馬一頭撞開盤山大壩，攜滿庫(kù)河水傾巢而下，然未出十里突遇洙村大壩攔截，困獸猶斗，決右岸圩堤而出。洪水退去，盤山大壩殘存30m（左壩段）；洙村大壩右岸農(nóng)田則深切成河，其寬達(dá)60m，長(zhǎng)120m，兩座水庫(kù)均幾乎底朝天，幾百千瓦裝機(jī)陷于癱瘓，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)160萬(wàn)元。重創(chuàng)了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)和人民群眾的生活秩序。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自救，婺源縣委縣府決定迅速開展重建。

    2、盤山大壩加固與重建     盤山水電站裝機(jī)200kw，多年平均年發(fā)電量110萬(wàn)kwh，壩址以上流域面積240km²，壅水建筑物為砼硬殼（內(nèi)包干砌石）溢流壩，最大壩高6.0m，壩頂長(zhǎng)60m。1993年洪水沖毀右壩段30m，而殘存的30m左壩段也出現(xiàn)了幾條垂直裂縫和水平裂縫。如何修復(fù)，方案多多：一則是拆除殘存壩段，全長(zhǎng)修建連拱壩；二則是加固左壩段，后重建兩跨連拱壩式右壩段；三則是先加固殘存左壩段，并據(jù)此加固后的截面輪廓修建砼硬殼包干砌石式右壩段。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，第一方案造價(jià)高、工期長(zhǎng)；第二方案造價(jià)雖次之，但因風(fēng)格各異，有礙觀瞻；第三方案不僅造價(jià)最低、工期最短，而且新老壩段渾然一體簡(jiǎn)樸大方很值推薦。在確定第三方案后就如何加固殘存之左壩段仍面臨著兩種型式之選擇，一是用砼硬殼全包殘存的左壩段；二是僅在殘存壩段加澆砼上游面硬殼以加固。經(jīng)筆者反復(fù)驗(yàn)算并力薦，洙盤水毀工程修復(fù)指揮部聯(lián)席會(huì)議討論決定選擇后者。     選擇僅加固殘存壩段上游面的方案，該殘存壩段上游面硬殼雖存在三條垂直、兩條水平裂縫，有破碎現(xiàn)象存在，但其下游面（硬殼）卻完好無損，因此可在其上游面重筑一底厚1.20m（伸入基層≥1.00m），頂厚0.75m的砼硬殼，并適當(dāng)增高0.25m壩高以使新澆上游段硬殼與下游老壩面能按克－奧型曲線平滑連接，詳見圖一，這樣，新澆的上游砼硬殼和完好的下游老壩面便形成為一完整的砼硬殼，而原上游面     硬殼同其身后的干砌壩體一樣作為堆砌料（離散體）被包裹在改造后的砼硬殼中，自然無庸人們?nèi)?dān)心該上游老壩面的裂縫了，因此可按一完整的砼硬殼壩看待，經(jīng)核驗(yàn)該加固改造壩段的穩(wěn)定和殘存強(qiáng)度（可用彈模儀測(cè)出）均滿足安全要求?？紤]到該殘存老壩體下游排水孔可能淤塞，加固改造時(shí)可在下游壩面直線段尾端鉆設(shè)Φ10@200的排水孔，以排水減壓（在實(shí)際修復(fù)中并未實(shí)施），同時(shí)，為抵抗溫度應(yīng)力作用等，在新澆的上游面硬殼外表面配置豎Φ10／8@300、橫Φ6.5@300的鋼筋網(wǎng)。     重建的右壩段采用隔墻式砼硬殼結(jié)構(gòu)，隔墻采用1.00m厚50^＃漿砌塊石，間距4.00－5.40m，上游面砼硬殼底端（壩踵處）厚1.20m，頂端（壩頂處）厚0.75m；下游面硬殼頂端厚0.75m、末端厚1.00m。同時(shí)，為抵抗溫度應(yīng)力作用等，在硬殼外表面配置Φ10@300（豎）和Φ6.5@300（橫）的鋼筋網(wǎng),如圖1所示。     3、洙村大壩加長(zhǎng)堵豁口     洙村大壩左壩岸被洪水沖開一寬60m、長(zhǎng)300m、深7.0m一豁口，河流改道于該岸農(nóng)田中，長(zhǎng)60m，高5.5m的洙村大壩雖安然無恙高聳河心中，卻已徹底失去了攔河壅水之功效，為恢復(fù)洙村電站發(fā)電，應(yīng)封堵該豁口。     3.1方案選擇     如何封堵，存在著三種方案，第一方案是原狀恢復(fù)，回填被沖土方，修接上游圩堤和下游護(hù)岸；第二方案為在豁口中修筑一非溢流壩，并閉合于上游圩壩；第三方案則在豁口中修建一長(zhǎng)45m且與原壩同高的砼硬殼包粗砂礫型溢流壩，后修接上游圩堤和下游護(hù)岸，經(jīng)測(cè)算比較不難發(fā)現(xiàn)第三方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)，其理由是：其一，第三方案增加45m長(zhǎng)的溢流寬度，極大地提高了壩址處洪水宣泄能力，減少了壩上游水位的壅高度，這不僅可降低上游淹沒損失和上游圩堤工程量，而且還可避免重蹈河岸決口之覆轍，因此，第三方案較第一、二安全可靠；其二，第三方案工程量少、造價(jià)低，因?yàn)樗藿ǖ膿跛ㄖ锸且缌鲏危势鋲胃咝?、工程少、造價(jià)自然低，而且考慮到上下游河岸線應(yīng)保持相對(duì)平順，在壩長(zhǎng)上作適量的折減，即不是采用豁口寬的60m長(zhǎng)，這樣既減少了壩體的工程量，同時(shí)，河岸回填的所需方量也不多?？傻谝?、二方案不僅縮窄了泄洪斷面有再次被沖開之危險(xiǎn)，而且土方填筑工程量十分巨大。因?yàn)?，第一方案不僅要回填被洪水沖走10萬(wàn)m³土方（當(dāng)然也可恢復(fù)農(nóng)田10畝，但因其地處河灘、山塢價(jià)值不大），而且要修筑的上游圩堤也較高；第二方案又因其壩頂不溢流，壩要增高4.00m，則其壩體方量要較溢流壩翻一番多，同時(shí)，由于該非溢流壩段如一丁字壩突兀于河心（大壩水毀后河面已增闊）中，不僅抬高了上游水位進(jìn)而增加了上游圩堤方量，而且也擾亂了河水流態(tài)，造成該非溢流壩段下游巨大的回流區(qū)，因此，右岸豁口上修建非溢流壩的其下游護(hù)岸便斷然不可省略，故第二方案工程量亦十分巨大，而且施工技術(shù)要求也高。經(jīng)測(cè)算，第三方案較第一、二方案分別節(jié)省20和25萬(wàn)元，故經(jīng)筆者推薦后獲洙盤水毀工程修復(fù)指揮部聯(lián)席會(huì)議批準(zhǔn)并采用之。     3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)     新增溢流壩采用砼硬殼包粗砂礫結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)45m，分兩壩段，每段各長(zhǎng)22.50m，最大壩高5.50m（不含1.40m深的截水墻），壩底10.54m，不設(shè)底板，但設(shè)一組1.00m寬的漿砌塊石隔墻，隔墻間距5.60m，上下游面砼硬殼厚自上而下 為0.75－1.00m，為了節(jié)省硬殼內(nèi)模并加快施工進(jìn)度，同時(shí)，也為了回收利用水毀殘存塊石，在硬殼內(nèi)側(cè)設(shè)一0.70m厚的干砌石過渡層以固定粗礫填料，另為盡可能地消除因砂礫填料的沉陷而導(dǎo)致硬殼受力不良之影響，砂礫體頂面和下游面上的干砌塊石過渡層都設(shè)成拱冠狀，如圖2所示。硬殼壩是一空間結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格地講要進(jìn)行有限元分析，但這很繁復(fù)，故根據(jù)理論力學(xué)和材料力學(xué)的基本原理，偏安全地作些假設(shè)進(jìn)而簡(jiǎn)化計(jì)算出本壩的抗滑穩(wěn)定和強(qiáng)度指標(biāo)均滿足安全要求，具體計(jì)算方法可有關(guān)參考文獻(xiàn)^[1]。為抵抗溫度應(yīng)力和彌補(bǔ)計(jì)算方法之欠精確，硬殼上游段內(nèi)外側(cè)均設(shè)置Φ12@200（豎）和Φ10@200（橫）的鋼筋網(wǎng)。     4、結(jié)語(yǔ)     洙盤二座大壩水毀修復(fù)堅(jiān)持對(duì)癥下藥，因地制宜、就地取材、修建結(jié)合的原則，多方比較、精心遴選設(shè)計(jì)方案，大膽實(shí)踐，苦戰(zhàn)100天，迅速重建了該兩座水毀大壩，一冬恢復(fù)兩電站發(fā)電，工期短、投資省，而且工程安全可靠，歷經(jīng)十年尤其是^’98洪水的考驗(yàn)安然無恙。這無疑從某種程度上證明了無底板、多隔墻砼硬殼壩作為巖基上低溢流式壅水建筑物是很適合的，若作水力自控翻板門的底堰，其經(jīng)濟(jì)性將更加顯著^[1]。