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水利水电施工2013·第4期总第139期

巴贡水电站工程设计优化与创新技术应用

刘俊杰/(中国水利水电第七工程局有限公司)

【摘要】巴贡水电站建筑物主要由混凝土面板堆石坝、开敞式溢洪道和装机容量2400MW的引水发电系统三大部分组成。年发电量约170亿kW·h,总库容为440亿m3。巴责水电站在设计、施工中为确保工程施工质量积极采用新技术、新工艺解决施工难题。

【关键词】设计优化创新技术分期封堵混凝土布料器表面止水玛雅墙

1工程概况

巴贡水电站位于马来西亚砂捞越州(SARAWAK)中部的BALUI河上，工程所在地属热带雨林气候，年平均气温26℃,多年平均降雨量4600mm。建筑物主要由混凝土面板堆石坝、开敞式溢洪道和装机容量2400MW的引水发电系统三大部分组成；年发电量约170亿kWh,总库容为440亿m3。是目前中国在海外建成的最大装机容量的水电站，被誉为东南亚的“三峡工程”。

混凝土面板堆石坝最大坝高205m、坝长730m、底宽625m、顶宽12m;开敞式溢洪道可宣泄15000m3/s的流量。

该工程土石方开挖5686万m3,石方洞挖33万m3,混凝土47万m3,大坝填筑1750万m3,基础灌浆17万m,金属结构制安2.3万t。

2设计优化与创新

2.1堆石体设计创新

按照原设计，堆石料中的垫层料2A(最大粒径20mm)/2B(最大粒径80mm)、过渡料3A(最大粒径300mm)、主堆石料3B(最大粒径800mm)均为新鲜或轻微风化砂岩，次堆石料3C(最大粒径800mm)由70%的新鲜砂岩或轻微风化砂岩与风化岩石组成。但是，在实际施工中，由于料场区域山体覆盖层太厚，平均厚度达20～30m,最大厚度达40～50m;工程地处热带雨林

地区，岩石风化程度较严重，如果按照原设计标准执行，经坝料平衡分析，除需另外增加石料场外，有用料与开挖料的比例仅为29%,因此大坝的填筑成本将会大大提高。

经过认真研究分析，利用石料参数的优化反演分析方法，系统研究面板的应力应变特性；同时，在W9料场附近进行现场碾压试验论证，重新调整坝料设计。根据现场碾压试验的结果对坝料进行调整，在高程80以下，2A、2B、3A、3Aa、3B及3D料仍采用原设计指标；在高程80以上，3B料可以采用50%新鲜砂岩或微风化砂岩及50%中等风化砂岩组成；3C料由70%新鲜砂岩或微风化砂岩和最大含量30%的新鲜砂岩组成，或者由最低含量50%的新鲜微风化杂砂岩和最大含量50%的中风化杂砂岩组成。

经调整，坝料平衡有了很大的改进，至填筑完成后，有用料的比例达到39.6%,减少开挖量1235万m3,因此大大提高了开挖料的利用率，在很大程度上节约了爆破开挖成本，对降低工程成本起到至关重要的作用。

2.2面板设计创新

大坝一期面板施工按照原设计施工，由于国内外高混凝土面板堆石坝二期面板出现开裂或破坏的先例较多，如我国的天生桥一级水电站、巴西的BarraGrande、CamposNovos和非洲的Mohale大坝等，总结这些大坝面板破坏的原因，发现主要原因是面板中压缩应力集中，从而导致面板开裂或破坏。

为了避免压缩应力集中破坏面板，对面板原设计进行了变更，主要包括：

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土石坝工程施工专辑

(1)对面板进行加厚，增加配筋率。实际施工时，中心区域5块二期面板厚度为T=0.50+0.003H(m),一期与二期混凝土面板之间5m范围内面板厚度逐渐过渡，钢筋为双向双层布置，每层各为0.2%混凝土断面面积。

(2)增加压缩缝宽，填缝材料采用软木代替硬木，以增加变形，从而消除或减少由于压缩应力造成面板混凝土的破坏。经过综合考虑，采用的软木抗压强度指标规定在10MPa以下，压缩变形约为90%。

2.3进水塔设计创新

水库水温的变化直接影响到鱼类的生存。大坝蓄水后，水库底层的水温与下游河道的水温差别较大，为了避免和降低这种温差，在设计中采用叠梁门控制水流，取水库上层水，使从水库流向下游的水温差异大大减少，确保了水生物的安全生存环境。

2.4导流洞分期封堵设计创新

马来西亚政府非常重视生态环境，为了在发展经济的同时，不影响生态环境，不影响下游居民的生活用水和生产用水，经过多方论证，在设计上大胆创新，采取分期封堵导流洞，保持河道不出现断流，河道的原始生态环境也得到了很好地保护。

3施工创新技术应用

3.1混凝土布料器

大坝面板混凝土浇筑入仓采用中国水利水电第七工程局有限公司发明的混凝土