委內(nèi)瑞拉圖里密夸爾混凝土面板堆石壩的水下修復(fù)

1、2014年11月水利水電快報EWRHI第35卷第l1期文章編號：10060081(2014)11002403委內(nèi)瑞拉圖里密夸爾混凝士面板堆石壩的水下修復(fù)[瑞士]A史庫埃羅等摘要：由于抵抗不均勻沉降和變形的能力不足，再加上施工質(zhì)量或氣候等因素的影響，混凝土面板堆石壩(CFRD)常遭受損壞，導(dǎo)致滲漏量超過設(shè)計允許值。以委內(nèi)瑞拉圖里密夸爾CFRD為例，介紹了CFRD土工膜修復(fù)技術(shù)，特別是水下修復(fù)技術(shù)。圖里密夸爾CFRD壩體滲漏量高達9800L

2、／s，為了恢復(fù)受損面板的防滲功能，在面板受損區(qū)采用聚氯乙烯(PVC)復(fù)合土工膜護面。PVC土工膜在世界土石壩和其他類型的大壩修復(fù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：混凝土面板堆石壩；壩修復(fù)；修復(fù)方案；施工方案；圖里密夸爾壩；委內(nèi)瑞拉中圖法分類號：TV64143文獻標(biāo)志碼：A1概述面板受損是CFRD經(jīng)常出現(xiàn)的問題，導(dǎo)致這一問題發(fā)生的主要原因有氣候因素(如混凝土的凍融作用)、施工質(zhì)量(例如沖水或壓實不足、澆筑缺陷和止水片埋置問題)，以及壩體中

3、應(yīng)力超過混凝土面板阻力而發(fā)生沉降和不均勻變形。這種現(xiàn)象在建于狹谷的高壩中尤為突出。另一個滲漏易發(fā)區(qū)域是混凝土面板與趾板之間的接縫，止水埋置困難常使接縫易張開，從而引起明顯的滲漏。這些問題的存在可能會導(dǎo)致?lián)p壞的面板處或接縫處產(chǎn)生滲漏。早在20世紀50年代后期，合成預(yù)制土工膜就已應(yīng)用在大壩設(shè)計中，用于土石壩防滲，或當(dāng)原有防滲帷幕遭到破壞時作為一種防滲修復(fù)措施。合成土工膜的延展性能夠抵抗可能引起混凝土面板開裂的不均勻變形，因此在CFRD修復(fù)中

4、得到了越來越廣泛的應(yīng)用。若制作方法得當(dāng)，厚度均勻(25mm)，合成土工膜暴露在紫外線下可以保證其耐久性和長期穩(wěn)定性。特別是PVC土工膜的使用，有許多成功實例可以證明，無論是整個上游壩收稿日期：2014—091724面的全面整修，還是大裂隙分布區(qū)或失穩(wěn)接縫等的局部修復(fù)，這一技術(shù)不僅可以保證修復(fù)的長期有效，并且在跨越張開度大的裂隙時能適應(yīng)進一步的變形。本文介紹的PVC土工膜護面技術(shù)的另一個優(yōu)點是在水上和水下都能施工。2大壩修復(fù)前狀況委內(nèi)瑞拉

5、拉斯喀納里塔斯(LasCanalitas)CFRD壩，又名圖里密夸爾(Turimiquire)壩，壩高113In，業(yè)主為電力部環(huán)境委員會，壩頂高程335m，最高水位328m。大壩調(diào)節(jié)著內(nèi)維里(Neve~)河18nl／s的流量，保證東北部地區(qū)持續(xù)供水到2025年，是約100萬人口的唯一飲用水源。大壩建于1976～1983年間，是一座隨機用料的堆石壩，石料壓實層厚度2in。上游側(cè)有5in厚的粗粒區(qū)(粒徑分級為65mm到180mm)，單次填筑

6、厚度05m。上游壩面坡比為1：14H，由33塊鋼筋混凝土面板構(gòu)成。大多數(shù)面板寬15m，高l215in，壩頂處面板厚度30cm，往下逐漸變厚，到壩基處達到100cm。對施工縫進行了加固，并埋置√一理～一管一～與～一行～～，2014年11月水利水電快報EWRHI第35卷第1l期34錨固設(shè)計在水上和水下鋪設(shè)土工合成材料，錨固方式不同。水上鋪設(shè)采用Carpi專利生產(chǎn)的張拉設(shè)備進行錨固，該設(shè)備已應(yīng)用于世界許多工程中，并得到了國際大壩委員會的認可。

7、使用該張拉設(shè)備主要是在張拉開的土工合成材料上焊接PVC土工膜條，保證其密封性。由于水下焊接不可行，水下鋪設(shè)土工合成材料前要在水上焊接。橡膠墊確保即使整個土工合成材料處于受壓狀態(tài)也能形成一道結(jié)實的、防水的焊接線，與洛斯特克里克(LostCreek)壩中采用的相似。豎向縫合線的間距為吸力因子的函數(shù)，通過計算確定，因此在水上和水下是不同的。設(shè)計假定在水下錨固(在1，3和5區(qū)中)由于有水的覆蓋，不受風(fēng)力影響，因此縫合線間距可稍大，為741TI，

8、而水上縫合線間距為37。這也使得在水下鋪設(shè)土工合成材料變得更簡單、更快捷、更經(jīng)濟。間距選擇還要保證水上和水下部分的過渡簡單有效。35周邊密封設(shè)計PVC土工合成材料周邊錨固采用機械密封法，防止在水壓作用下發(fā)生漏水，將規(guī)格為80nlm8mm的不銹鋼片壓合到PVC土工合成材料上。水上周邊密封采用問距015in的化學(xué)錨固定在大壩表面。針對水下周邊密封，根據(jù)工作環(huán)境的不同，采用等間距的機械錨固定在大壩表面，混凝土表面鋪一層環(huán)氧砂漿作為過渡層。在現(xiàn)

9、場198m水頭下完成周邊密封已有成功的先例，在試驗室240m水頭下可以完成周邊密封。這種方法已應(yīng)用于其他工程，如普拉塔諾夫利斯(Platanovryssi)工程。4施工計劃和進展2008年l0月同Carpi公司簽訂了施工合同。2009年5～9月完成了水上和水下施工設(shè)備的進場、材料制作和運輸工作。由于大壩位于偏遠地區(qū)，進場交通十分不便，有必要在大壩附近建造一個可容納7O人的營地?，F(xiàn)場作業(yè)于2009年6月開始。2009年12月，隨著潛水員進

10、場，開始水下施工。潛水員從3區(qū)開始作業(yè)，其水位高程306m(最大潛水深度61m)。最初確定的水上和水下安裝分界線為高程295m(最大潛水深度50m)，于2010年6月和7月達到。2010年2月，基于已有的庫水位26數(shù)據(jù)制定了工作計劃。以2009年歷史水位線作為基準數(shù)據(jù)，并假定水上作業(yè)時間約為150d。庫水位具有不可預(yù)測性。2010年特大降雨造成庫水位提前突然上漲，與作為項目工序分析的基準數(shù)據(jù)(2009年水位線)并不一致，事實上水上作業(yè)只

11、能進行58d(即從2010年4月到2010年6月)。這種異常情況對工作計劃的實施產(chǎn)生了不利影響?？傊?，庫水位異常上漲對施工造成的影響可總結(jié)為以下幾點：(1)水上施工無法繼續(xù)進行(2區(qū)和6區(qū))；(2)水深的明顯加大，使水下作業(yè)時間大為增加；(3)水下作業(yè)效率降低(潛水時間)；(4)合同時間延長；(5)需提供完成新增水平周邊密封所需要的特殊終端設(shè)備和材料。根據(jù)最初制定的計劃，政府部門調(diào)整了思路，打算繼續(xù)施工。2010年7月27日決定將庫水位

12、維持在305In(最大潛水深度為60m)直至8月。但遺憾的是，強降雨使得該計劃無法實施，不得不再次進行調(diào)整。比較了最高庫水位為295m條件下最初的設(shè)計方案和最高庫水位為325nl條件下的最終修改設(shè)計方案。分析發(fā)現(xiàn)，差異就在于施工最低點的變化。在原設(shè)計方案中，2區(qū)和6區(qū)位于最高庫水位之上，應(yīng)是水上施工，但結(jié)果變成了水下施工，所以取消了這兩個區(qū)。由于沉積物比預(yù)期的厚，縮小了5區(qū)的范圍。由于潛水深度的增加，1區(qū)的范圍也有所減小，底部周邊密封上

13、移到高程2737m處。在庫水位允許的情況下，將完成1區(qū)無襯砌的塌陷坑處的防滲作業(yè)，堵住主要的滲漏通道。合成土工膜鋪設(shè)完成后，如果需要，還可以在其上重疊鋪設(shè)一層合成土工膜。盡管縮小了處理區(qū)域的范圍，滲漏測量結(jié)果仍非常令人滿意。隨著施工的開始，滲漏量逐漸減少，在一個關(guān)鍵區(qū)鋪設(shè)應(yīng)急土工膜之后，滲漏量出現(xiàn)第1次突降。但由于為臨時性措施，滲漏量又有所回升，第2次突降的出現(xiàn)與陷坑的處理同步。隨后隨著土工膜鋪設(shè)的推進，滲漏量穩(wěn)步下降。2011年6月，