里石门拱坝横缝设计及运行情况分析.doc

里石门拱坝横缝设计及运行情况分析 金 文 志 [编者按] 里石门水库拱坝工程系由浙江省水利水电勘测设计院设计，浙江省水利水电工程局施工。该工程于一九八二年荣获国家优质工程银质奖。该拱坝设计曾于一九八一年十一月被评为“全国七十年代优秀设计项目”。笔者为该项目的主要设计人员之一。 里石门水库位于浙江省天台县龙溪公社里石门村上游1km的始丰溪上。坝址以上集雨面积296km2，水库以灌溉、防洪为主，结合发电。水库正常蓄水位为176m，校核洪水位为186.3m，相应总库容1.99亿m3。拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝高74.3m，坝底宽15.5m，坝顶宽4m，厚高比0.208。坝顶弧长265.5m，坝顶弦长208.5m，弦高比2.8。采用坝顶泄洪，溢流段长91.3m，设置8扇弧形钢闸门，每扇宽10m，高5.1m，底坎高程176m，最大下泄流量为5944 m3/s。坝体混凝土分区，在155m高程以下为90天龄期200号混凝土，抗渗B8；155m高程以上为90天龄期150混凝土，抗渗B6。 坝址位于闽浙大背斜东南翼，天台盆地西部边缘。坝址区基岩出露较好，岩性均一，为上侏罗系磨石山组b段（J），灰至深灰色含砾晶屑灰屑，镜下鉴定岩屑为霏细岩、熔凝灰岩、安山玢岩等，晶屑主要是石英、斜长石、钾长石等组成，灰屑主要是玻璃质及长石，具晶屑灰屑结构，假流纹状构造。岩石致密坚硬强度大，其物理力学指标为：比重2.65~2.67g/cm3，饱和容重2.48~2.54g/cm3，饱和极限抗压强度1420~2560kg/cm2，弹性模量（微风化带）38.5~59.3×104 kg/cm2，泊桑比0.22~0.3。坝址区地质构造以断裂为主，通过坝基主要断层有F7：产状335°~360°/NE~E∠73°~90°，宽0.2~1m，局部宽达6m，为多次活动扭性断裂，断层自左岸6坝块起，一直延伸至右岸15坝块，横切河床共经10个坝块。F32：产头35°~60°∠SE∠20°~38°，倾向河床偏下游，宽0.02~0.5m，为一张扭性断裂，断层倾伏于左岸及河床各坝块，其它断层规模较小。坝址区主要节理组有产状NW10°~NE10°/NE~SE∠30°~∠40°，NE40°~60°/SE∠70°~80°和NW30°~20°/NE或SW∠80°。总之坝址地形地质条件较好，水文地质条件也比较简单。对坝基渗漏和坝肩稳定有影响的构造都进行了处理。 拱坝于1973年进行岸坡及基坑开挖，1974年2月开始浇筑到顶，共浇筑混凝土12万m3，1978年3月底开始蓄水。 根据施工需要，大坝必须设置横缝（也称径向结构缝），在横缝灌浆之后拱坝才形成整体，因此，横缝灌浆是拱坝施工的一个重要环节，为了解横缝灌浆质量及其工作状态，本文将对横缝设计、灌浆工艺以及横缝开合度变化规律作如下的介绍和分析。 拱坝横缝设计 1.1 横缝布置 该拱坝坝底最大宽度15.5m，只设置了横缝。根据混凝土浇筑能力（本工程施工中受到混凝土提升设施能力的限制）以及冷却散热条件，设计中采用较小的横缝间距，5至19坝块横缝间距为12m，其余坝块横缝间距为16m。整个大坝设19条横缝，把拱坝划分成20个坝块，每个坝块在灌浆前形成各自独立的悬臂结构。 在横缝间埋设8支差动电阻式CF—5型测缝计（测量范围拉伸5mm，压缩1mm），其编号为J1至J8。另埋设十只型板式三向测缝计，其编号为JD1至JD10（见图1），以监测横缝开合度及测点温度变化。 所有横缝按高程划分为八个灌浆层，每层高度 8~10m，一层单缝灌浆面积为32~120m2，分层横缝总数为110条，总灌浆面积9159m2，每个灌区用止浆片分割。 坝体横缝设置键槽，以增强整体性，其结构见图2。 图2 跨缝拔管灌浆管路布置及键槽结构（单位：mm） 1.2 灌浆系统管路布置 横缝灌浆质量很大程度取决于灌浆管路是否畅通，布置是否合理。里石门拱坝横缝灌浆系统经过两次改进，设计时最初采用预留垂直升浆槽灌浆系统，其方法是在先浇块垂直方向预留底宽15mm，顶宽40mm，深15mm的梯形槽，并在灌浆层底部预埋管径40mm的进浆回浆管路；在灌浆层顶部预留排气槽和预埋管径40mm的事故灌浆管；在后浇块浇筑前将灌浆管开孔，并用钢丝网水泥砂浆板将预留的升浆槽和排气槽盖封，形成垂直灌浆系统，使用在高程128m 以下灌区。这种灌浆系统因坝体后浇块混凝土浇筑时经常漏浆堵塞，处理极为困难，灌浆时多次出现进浆回浆管路不畅通的情况，需用事故灌浆管补灌。 其后改用预埋水平灌浆管系统，其方法是在先浇块缝面上预埋管径25mm的水平灌浆管，两根水平灌浆管在上游端以半径0.9m弯管连接形成一个回路，回路间管距3m，后浇块浇筑前将每个键槽处灌浆管开2个小孔，并用砂浆板盖封，形成水平灌浆系统，使用在拱坝中部。优点是在混凝土浇筑