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瑞士:大狄克桑斯坝(Grande Dixence Dam)

2013-08-29  来源:长江技术经济学会网

1 概述

大狄克桑斯坝位于瑞士瓦莱(Valais)州、罗讷河左岸支流狄克桑斯(Dixence)河上,距离最近的城市为埃雷芒斯(Heremence)市。混凝土重力坝,坝高285m,混凝土坝体积589万m3,水库有效库容4亿m3,电站现有装机容量86.4万kW,计划将装机容量增加到170万kW。工程主要用于发电,1953年开工,1962年竣工。

坝址处于阿尔卑斯山区,为“V”形峡谷、坡陡,基岩为花岗片麻岩,其弹性模量约25000MPa。基岩有三组节理,最主要的一组大致垂直于大坝上游面。地震烈度6~7度。

坝址处控制流域面积357km2(其中冰河面积180km2),多年平均流量13m3/s。水库蓄水面积4km2。设计蓄水位2364m,最低运行水位2170m,消落深度194m。

2 枢纽布置和建筑物

工程主要建筑物包括混凝土重力坝、泄洪建筑物、左岸发电引水系统和地下厂房。

混凝土重力坝坝顶长695m,河谷宽高比2.439,顶厚15m,最大底厚225m,上游坝面高程220.0m以上为垂直面,以下则为1∶0.03倒坡,下游坝坡1∶0.297,1∶0.68和1∶0.81。

大坝地震设计烈度为9度。根据计算,库满时坝体最大压应力为7.5MPa,发生地震时增大到13.0MPa,均出现在下游坝趾处。空库时最大压应力为7.3MPa,出现在上游坝踵处。混凝土按90d龄期考虑(12个月后混凝土强度增长10%)。

由于大坝来水量小,泄洪建筑物主要是在发电引水隧洞内设一支洞作为主要泄洪隧洞。另外在坝河床部位设一条泄水底孔,用于放空水库,洞长550m,泄量10m3/s,可以把库水位降 低至最低库水位。

该坝电站厂房为左岸远坝区引水式布置,共有3座厂房,均引用大狄克桑斯水库之水,总装机86.4万kW,均为高水头引水式电站。 (1)菲奥奈(Grande Dixence Fionnay)电站,装机30.6万kW(6台5.1万kW双转轮冲击式机组 ),引用流量45m3/s,水头874m,引水隧洞长8.58km,洞径4.1m,在隧洞衬砌中,有212m采用钢衬,其他用混凝土衬砌和喷混凝土,设有调压井。厂房为地下式,尺寸为130m×18m×24m(长×宽×高)。(2)楠达(Nendaz)电站,引菲奥奈电站尾水发电,装机40.8万kW(6台6.8万kW双轮冲击 式机组);水头1008m,引水隧洞长16.25km,洞径4.3m,采用混凝土衬砌,厂房为地下式。(3)尚多兰(Chandoline)电站,装机15万kW(5台3万kW双轮冲击式机组),引用流量10m3/s,水头1746m。

3 工程施工

虽然该坝基岩抗渗性较好,仍在坝基并向两岸各延伸100m建造了200m深的灌浆帷幕,钻孔总长2.4万m,在灌浆压力6MPa下,灌浆孔所用干料为100kg/m(包括水泥78kg,特种粘土2kg和硅化物)。

大狄克桑斯坝施工导流,利用上游200m处已建的85m高的空心重力坝作上游围堰。混凝土采用柱状块浇筑法。横缝间距16m,纵缝间距不一,浇筑块长度32~56m,纵横缝面上设键槽。在高程2302m以下进行灌浆。接缝灌浆一般9m高一层,灌浆压力10MPa。浇筑层高3.2m(分5层铺设,每层65cm),间歇时间3~4h。冷却水管直径20mm,间距2.25m(5月份)到1.15m(11月份),冷却水取自库水,保持4°C温度。

大狄克桑斯坝骨料取自布拉峨山北坡2600~2900m高程处,因此需开挖一条长1.6km长的隧洞穿过该山运料。隧洞内设有索道和皮带机。骨料由两台106cm旋转式碎石机破碎。骨料为4级,由于部分骨料含有磁铁矿,需用磁力分离机处理。水泥由铁路和架空索道运输,每小时运量50t。混凝土生产量125m3/h,用6.3m3特制漏斗卡车运送到装料台,然后由挂在索道上的6.3m3吊罐运输。大坝混凝土用4台缆机浇筑,每台跨度870m,行走速度3m/min。大坝日最大浇筑强度9200m3,月最大浇筑强度18.3万m3,年最大浇筑强度约100万m3。冲积层开挖量55万m3,岩石开挖量25万m3

大坝施工原考虑总工期15~17年,计划每年浇筑50万m3混凝土,至少分为三期施工。但初期断面施工时,年浇筑强度达100万m3,故未完工断面,改为连续施工,总工期8年。初期工程剖面下游面做成台阶状,二期柱块立于初期柱块上形成二期坝体剖面,有些柱块侧面直接靠于老柱块上,另一些则以预留明槽分开,使加高施工不受水位变化的影响。后期施工,待空库时,在预留明槽中回填混凝土,使大坝剖面整体结合。与其他加高方法相比,这种加高方法的优点是:①每一浇块都较高,可开辟多处施工面,加快施工进度;②预留明槽混凝土回填和灌浆,施工简便易行,能保证质量。

4 监测

该坝埋设了:①7条垂线,共26个测点;②38个测斜仪;③10个测缝计;④16个渗压计;⑤3个测压管;⑥总渗流量量测计;⑦大地测量网,共36个控制点。

例如,36号垂线量测高程2354m坝体的位移(水位是2320m),在1967年前,水库充水和水库泄降时位移稳定已很明显,库空时永久位移为20mm。埋设的16个渗压计有13个在灌浆和浇筑混凝土时被损坏,仅3个(18A2、18B4、20A1)有效。1964年和1980年间的扬压力变化情况是:①18A2和18B4量测的扬压力值系数值相对较小,而20A1的系数值较大并趋于随库水位的增高而增大;②18B4系数值较稳定;③18A2和20A1系数值则稍有降低。这些情况证实了防渗帷幕和基础排水廊道是有效的。

在第一次蓄水时,当水位达到高程2348m时,在离上游坝面约23m处的左岸基础廊道内渗水量突然增大,经灌浆处理后恢复正常。渗流量的大小一般直接与库水位有关,水位上升时渗流量增大,下降时则减小,每年情况相似。

责任编辑:刘霄