卡里巴拱坝的监测和维修.docVIP

卡里巴拱坝的监测和维修 卡里巴拱坝的监测和维修 B?戈古尔A?s?穆帕拉 【提要】卡里巴拱规,高128m,位于赞比亚和津巴布韦边界的赞比西河上, 于1955年至1959年间修建.该坝形成的水库是世界上最大的人工湖之一.水库为两 座水电站供水,电站总发电容量为1266Mw.该坝豉其基础的安全监测是长期的持 续的,对指导维修工作起了疆重要的作甩.尽管该工程规模浩大,历史久远,谊蝴的 运行和维修工程师们必须完全7解和掌握他们所责运行和管理的建筑物.技术资 料和历史背景的综合分析有助于提高和更新对该坝的认识,等于活的记忆,由于 参与建设和管理该攫的人随着时问的流逝而变抉,这样作是尤为必需的.建筑物的 总体性志受右岸(南)复杂地质条件,混凝土长期而缓慢的空间变化和水文条件变 亿的彭响.对1983年以前积累的仪表现鲫】资料作7蜉合分析研究之后,叉在19BB年 至1989年问提供7补充观测资料.最近已开始对新的观测资料进行分析,?强期对有 关的长期现象作出解释. 卡里巴水电站距卢萨卡150kml,距哈拉 里300kml.1955年3月,决定在赞比西河卡 里巴峡谷建坝时,只是大致确定了坝址位 置,详细的地质勘测工作仍必须进行,该工 程是非常艰巨的,是一个巨大的挑战. 51个月后,该坝于1959”~6月终于建成 了,按安德列?关纳(AndreCoyne)对 这样一个宽河谷所作的史无i涮的设计,总 混凝±量仅为1×10m.尽管连续发生了 两次特大洪水赞比西河被;fIN了,蔷水在 进行中. 图l示出该工程的总布置,图2示出其施 工和运行的历史背景.该坝的主要地质特征 则示于图3. 这是一座双曲拱坝,垒氐617m,晶大 觏高128m,长高比为4.8注意,坝长的 40,其埙高超过100m,坝顶厚度13ml,埙 趾底座上方坝体厚度18.5m’. 水库长250kml,正常高水位时库窑为 181km.,其中65kml.库容处于上部13ml遣 行范围,1963年完成水库蓄水. 在拱坝的中心部位设置了6个泄洪孔,安 装有下游链轮闸门,其底槛高程在蠼顶以下 33ml,最大库水位时的泄流能力为9500 m./s(即在正常运行条件下每孔的泄流量 为1500m/s).水舌向下游抛射矩离超过 100m.经多年运行,射窥在河床轴线上累 进地冲劂成一分陡壁冲刎坑. 卡里巴工程的第一期求电开发黾在南岸 修建一座也下电站厂房.主厂房位于该坝的 上游,安装6台机组,单机容量原设计.为 100MW,但看来提高到ll1MW6台机组 中的最后一台于1962年3月投入运行. 该工程的第二期水电开发迅在北岸修建 一 座_也下电站厂房,安装4台150MW发电机 组1971年开始施工,这4台机组在1975年 至I977年阈投入运行. 在1981年底发生了一汰_祷所未育曲干旱 以后,经过俄算,卡里巴水电 站的可靠电能约为8o00G’~’Vk /年. 两国的赞比西河管理局直 接负责水文,水库管理,溢泄 道运行,终修和太坝安全. 大埙安全涉及监测,定期检查 和主坝及两岸坝肩的维修工 作. 地质和岸坡稳定性 坝址下伏地层主要为黑云 母片麻岩,孤立的伟品花岗岩 脉和石英岩.石英岩在右(南) 岸顶部出露. 该坝主要建基于挖除表层 风化岩以后的完整,坚硬,致 密的片廓岩上.右坝肩上部为 节理密集的石英岩层,含云母 和软弱层,岩层中有地下水循 环.勘探南岸坝肩和确定其准 确的地质结构是一个长期的过 程,一直延续到该坝建成以 后. 暑在改善上部石英岩体特 性的灌浆和喷射工程,查明有 一 连续的下伏风化片麻岩层,坝基必须从此 通过.在1962年最后一翊蓄水之前,在此建 成了4个地下大体积混凝±支墩,由坝肩上 增加一的一座推力墩加载,.,’. 自该坝建成开始运行以来,定期溢流放 水,包括挑射形成的巨量水雾,卡里巴坝下 游南岸的稳定性一直是工程师们所关心的问 题.在南岸上分布着许多古滑坡,这些滑坡 是特殊的地质填进的结果,赞比西河在该地 层中冲刷成两岸陡峻的深谷,而泼地层的表 层不断地受到热带风化作R{的影响. t 圈1卡里巴工程总布置图 多年来,南岸坝肩下游2OOm处的”下 游边坡”一直是问题不断,已浅为过去几年 来采取的补救措施的主要目标.这些措施包 括排水廊道,布置成扇形的排水孔,重新整 形,锚固,表面密封和表面排水.在南岸下 游地层中,在坡脚的石英岩_fⅡ片麻岩接鼬面 出现芷30m以下的坝肩岩层中. 边歧活功主要是_芷1963年采取补救措施 以前水库等水:{】j问或舌来茔大黾溢流放水 期和涛捌朝显的年份观察到的.从19{}0年 到l970年,这些1也墟朝赞比西河总共运动了 裹1卡里巴螟址赞比西河径流量 年平均值(kins=10.m’/年) 1924.1O一1952.9I28年43 1952.1O一1981.91