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中國已建成的最高壩-二灘雙曲拱壩
摘要：本文就二灘雙曲拱壩的設計和施工技術(shù)特點(diǎn)，從拱壩體形設計、應力控制標準、壩肩穩定分析、泄洪消能布置、壩基處理和滲流控制、壩體混凝土設計、拱壩施工等方面作了比較全面的扼要介紹，同時(shí)也介紹了蓄水后拱壩安全監測的主要成果和拱壩工作性態(tài)的基本分析。
關(guān)鍵詞：二灘水電站 雙曲拱壩 設計 施工 安全監測
二灘水電站位于中國四川省西南攀枝花市境內的雅礱江下游、距雅礱江與金沙江的交匯口33km，是雅礱江干流上規劃建設的21座梯級電站中的第一座。
二灘水電站是一座以發(fā)電為主的大型水力發(fā)電樞紐。水庫控制流域面積11.64萬(wàn)km2，正常蓄水位1200.0m，發(fā)電最低運行水位1155.0m，總庫容58.0億m3，調節庫容33.7億m3，屬季調節水庫。電站內裝6臺550MW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量3300MW，多年平均發(fā)電量170億kW·h，保證出力1000MW，是中國20世紀末建成投產(chǎn)的最大水電站。樞紐主要建筑物有混凝土雙曲拱壩、左岸引水發(fā)電地下廠(chǎng)房系統、右岸兩條泄洪洞等，雙曲拱壩最大壩高240.0m，為中國已建成的最高壩。
二灘水電站1991年9月14日開(kāi)工，1993年11月大江截流，1998年8月18日第一臺機組投產(chǎn)，11月第二臺機組投入運行，1999年4月拱壩工程基本完工，其余4臺機組在1999年內投產(chǎn)。二灘水電站自工程正式開(kāi)工歷時(shí)8年零3個(gè)月全部建成投產(chǎn)。
1 壩址地形地質(zhì)條件
二灘水電站壩址兩岸谷坡陡峻、臨江坡高300m～400m，左岸谷坡坡度25°～45°、右岸谷坡30°～45°，呈大致對稱(chēng)的“V”型河谷。河床枯期水位1011m～1012m，水面寬80m～100m，河床覆蓋層厚20m～28m.樞紐區基巖由二迭系玄武巖和后期侵入的正長(cháng)巖以及因侵入活動(dòng)形成的變質(zhì)玄武巖組成，均為高強度的巖漿巖、濕抗壓強度在170～210MPa之間。壩區巖體完整性較好，構造破壞微弱，斷層不發(fā)育，無(wú)大的構造斷裂及順河斷裂，小斷層僅4條，延伸不長(cháng)、以中高傾角與河床正交或斜交，破碎帶寬0.1m～0.6m，結構緊密。此外，右壩肩中部存在一條因熱液蝕變和構造綜合作用形成的綠泥石——陽(yáng)起石化玄武巖軟弱巖帶，帶寬10m左右。壩址屬較高地應力區，河床下部左岸高程954m至976m部位，實(shí)測最大應力50.0～65.9MPa，高程1040m附近18.8～38.4MPa.壩區巖石抗風(fēng)化能力較強，風(fēng)化作用主要沿結構面進(jìn)行和擴展，總體風(fēng)化微弱。拱壩建基面主要為弱偏微風(fēng)化或微風(fēng)化至新鮮的正長(cháng)巖、變質(zhì)玄武巖、微粒隱晶玄武巖和細粒杏仁狀玄武巖，巖體多為塊狀至整體結構、局部為鑲嵌至碎裂結構，結構面閉合。
壩基水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、無(wú)集中涌水和滲水，基礎巖體滲透性微弱、具有隨深度增加而減弱的垂直分布特征，但不均一，相對不透水層的埋深變化較大。
樞紐處在川滇南北向構造帶的中段西部相結穩定的共和斷塊上，斷塊內不存在發(fā)震構造，歷史上無(wú)強震記載、壩址區地震基本裂度為Ⅶ度。拱壩及樞紐主要建筑物按Ⅷ度設防。
2 拱壩體形
二灘雙拱壩最大壩高240m、拱冠頂部厚度11m，拱冠梁底部厚度55.74m，拱端最大厚度58。51m，拱圈最大中心角91.5°，拱頂弧長(cháng)774.69m.
二灘拱壩體形為拋物線(xiàn)形雙曲拱壩。平面上拱端曲率較小而趨扁平化，加大拱推力與岸坡的夾角、有利壩肩穩定，同時(shí)通過(guò)調整拱圈的曲率和拱厚使應力更趨均勻合理。由于壩址河床兩岸地形并不完全對稱(chēng)，左半拱和右半拱采用不同的曲率半徑，頂拱中心線(xiàn)曲線(xiàn)半徑在349.19m～981.15m范圍�？v向曲率是考慮施工期獨立懸臂壩塊高度按允許產(chǎn)生的自重拉應力1.5MPa來(lái)控制，適當加大縱向曲率并保持壩面的連續性而使壩體獲得較好的應力分布。相應的上游壩面最大倒懸度為0.18.
壩體設置三層孔口：7個(gè)表孔、6個(gè)中孔和4個(gè)放水底孔。為滿(mǎn)足大壩監測、灌漿、排水、交通等要求，在壩內沿高程設置了基礎廊道，上、下檢查廊道和交通廊道共4層廊道。
拱壩共分39個(gè)壩段，不設縱縫，壩體混凝土通倉澆筑。
3 拱壩控制應力與壩肩穩定分析
二灘拱壩壩體混凝土分成A、B、C三區，其設計強度分別為35MPa、30MPa、25MPa，設計齡期為180d.壩體應力分析按拱梁分載法，壩基變形特性采用伏格特地基模型。
蓄水前對大壩的應力狀態(tài)進(jìn)行復核計算�；竞奢d組合工況下，上游面最大主壓應力6.66MPa，發(fā)生在1205m高程拱冠；最大主拉應力0.99MPa，發(fā)生在1130m高程右拱端。下游面最大主壓應力8.82MPa，發(fā)生在1010m高程左拱端，最大主拉應力0.15MPa，發(fā)生在980m高程拱冠附近。
在采用拱梁分載法進(jìn)行壩體應力計算時(shí)，還進(jìn)行了有限元地基取代伏格特地基的壩體應力計算和模擬施工過(guò)程的分析計算、有限元一等效應力法的應力分析以及三維非線(xiàn)性有限元分格和結構模型試驗等。
二灘拱壩壩基巖體巖性堅硬，多屬塊狀和鑲嵌結構。壩肩穩定分析采用剛體極限平衡法進(jìn)行穩定計算，用敏感性浮值分析來(lái)判別穩定條件和影響失穩的主要因素。穩定分析的荷載主要考慮拱推力(含壩體自重)、巖體自重與滲透壓力等，滲透壓力按不考慮防滲排水作用時(shí)最大可能值的100%、50%、33%、25%四級浮動(dòng)。
各種分析方法成果均表明，滲透壓力對拱座穩定的影響相當顯著(zhù)，對底滑面作用更突出，當滲透壓力由最大可能值降至50%時(shí)，安全系數成倍增加。加強和做好排水措施至關(guān)重要。
此外，在壩肩穩定分析中，還用三維有限元分析巖體內的點(diǎn)抗剪安全度進(jìn)行校核，并分別用脆性破壞和塑性破壞巖體力學(xué)參數進(jìn)行地質(zhì)力學(xué)模型試驗，綜合評價(jià)壩肩的穩定條件。
4 壩基處理和滲流控制
二灘拱壩壩基巖石條件較好，在滿(mǎn)足拱壩結構應力和壩肩穩定的條件下，按不同部位分別對待，保留了部分經(jīng)灌漿處理后可作為壩基的弱風(fēng)化中段巖體。左岸拱座水平嵌深22m～50m、平均32.6m；右岸拱座水平嵌深26～59m、平均39.1m.對壩基中存在的部分軟弱(破裂)巖石(面積約占10%)和斷層破碎帶按不同深度開(kāi)挖(局部槽挖)后用混凝土進(jìn)行置換。置換開(kāi)挖的深度一般5m～6m，綠泥石——陽(yáng)起石化玄武巖軟弱帶置換深度達15m.此外，由于壩基開(kāi)挖爆破松動(dòng)和開(kāi)挖面暴露時(shí)間較長(cháng)而引起巖體松馳的影響，對壩基進(jìn)行了全面固結灌漿處理。
壩基固結灌漿共13.7萬(wàn)m，按不同部位的巖體質(zhì)量和壩踵、壩趾、防滲帷幕線(xiàn)等不同要求，分為三個(gè)常規灌漿區和三個(gè)特殊灌漿區。常規灌漿區布孔間排距3m×3m，孔深8m～18m，灌漿壓力0.4～1.5MPa，使用525＃普通硅酸鹽水泥；特殊灌漿區布孔間排距1.5m×1.5m，孔深13m×25m，其Ⅰ、Ⅱ序孔用525＃普通硅酸鹽水泥，灌漿壓力分別為0.7～1.5MPa和1.0～2.0MPa，Ⅲ序孔用比表面積6900～8300cm2/g的超細水泥漿液，灌漿壓力1.5～3.5MPa.固結灌漿施工中，采用了無(wú)蓋重灌漿和有蓋重引管灌漿兩種方式。有蓋重引管灌漿是從灌漿孔預埋1英寸的水平灌漿鋼管引至壩基外，待混凝土澆筑一定厚度后施灌。有蓋重高壓引管灌漿的目的是為了保證吃漿量低的部位和無(wú)壓灌漿后，表層0～5m不滿(mǎn)足要求部位的灌漿效果。引管灌漿壓力2～4MPa，最高達4.5MPa.
固結灌漿檢查標準除壓水試驗呂榮值外，還用聲波檢查，并以聲波檢查值為主，其標準為：正長(cháng)巖Vp≥4500m/s；玄武巖Vp≥5000m/s；表層5m局部范圍Vp≥4000m/s.滿(mǎn)足高拱壩對基礎的力學(xué)及變形性能要求。
二灘壩基水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，基巖透水性微弱，滲流控制按“防排結合、以排為主”的原則布置。在拱壩壩基和下游二道壩基礎各設置一道防滲帷幕。拱壩帷幕中心線(xiàn)近似平行壩軸線(xiàn)，左岸深入拱座山體然后折向上游與地下廠(chǎng)房防滲帷幕連成一體，右岸從壩頭折向上游與泄洪洞進(jìn)口防滲帷幕相接。
拱壩基礎排水系統由兩道排水幕、壩內集中井和深井泵房組成。第一道排水幕在防滲帷幕中心線(xiàn)下游約15m處、沿左、右壩肩不同高程各設置4條排水平硐與壩內集水廊道、集水井相接，排出的水由深井泵房集中抽排。第二道排水幕位于壩趾貼角處，排水進(jìn)入下游水墊塘。除此而外，壩后抗力體的排水平洞和水墊塘排水廊道、排水暗溝和二道壩的排水，通過(guò)水墊塘深井泵房集中抽排。
5 泄洪消能建筑物
二灘工程設計洪水重現期為1000年，洪峰流量20600m3/s，校核洪水重現期5000年，洪峰流量23900m3/s.為了適應高水頭、大流量、泄洪頻率和狹窄河段的特點(diǎn)，二灘工程的泄洪布置采用壩身7個(gè)表孔、6個(gè)中孔和右岸兩條泄洪洞共三套泄洪設施組合的方案。三套泄洪設施可以多種運行方式組合，互* 鉤浜捅贛茫?榛羈煽�。�?仔購檣枋┑男沽魅牒擁閶睪*道縱向分開(kāi)，且出流末端采用不同的消能工、擴散水流減小沖刷。表、中孔聯(lián)合泄洪，其水舌上下碰撞消能、充分摻和分散水流。
壩身孔口布置在拱壩中間河床壩段。7個(gè)表孔沿壩頂呈徑向布置，每孔尺寸11m×11.5m(寬×高)，設弧形閘門(mén)控制水流。表孔中間閘墩首部寬11m、尾部寬2m，孔口呈擴散狀，兩邊墩為不擴散的直線(xiàn)型，以防水流擴散沖擊岸坡，出口采用大差動(dòng)俯角跌坎加分流齒坎的消能形式、單號孔跌坎堰面俯角30°，雙號孔俯角20°，中間5孔每孔設置兩個(gè)緊靠閘墩的分流齒坎，兩個(gè)邊孔只靠邊墩各設一個(gè)分流齒坎。通過(guò)大差動(dòng)跌坎加分流齒坎，出口水流縱、橫向充分擴散，大大減小了對水墊塘的沖擊動(dòng)壓。水工模型試驗表明，沖擊動(dòng)壓比不設齒坎的情況要減小80%以上。7個(gè)表孔在設計洪水位時(shí)泄量為6300m3/s，校核洪水位時(shí)泄量達9800m3/s.
6個(gè)中孔布置在表孔閘墩的下部，為上翹型壓力短管，出口采用挑流，出口斷面尺寸6m×5m(寬×高)，出口底部高程1120m～1122m，弧門(mén)工作水頭80m.為避免徑向布置水流集中的影響并使水流縱向分散，6個(gè)中孔分為對稱(chēng)的三組(1＃和6＃、2＃和5＃、3＃和4＃)，其上挑角分別為10°、17°和30°，平面上分別向兩岸偏轉1°、2°和3°。中孔全長(cháng)均用鋼襯。6個(gè)中孔在設計洪水位時(shí)泄量6260m3/s，校核洪水位時(shí)泄量6450m3/s。
壩后消能防沖建筑物包括水墊塘和二道壩及二道壩下游護坦。水墊塘長(cháng)300m，復式梯形斷面，底寬40m.水墊塘末端的二道壩為混凝土重力壩，溢流段寬100m，頂部高程1012m、最大壩高35m、壩內下游側設灌漿廊道和排水廊道。
兩條泄洪洞呈直線(xiàn)平行布置在右岸，兩洞中心距40m，系短進(jìn)水口龍抬頭明流隧洞，斷面尺寸為13m×13.5m(寬×高)的園拱直墻式，長(cháng)度分別為882.5m和1253.2m，進(jìn)口底板高程1163m，洞身縱坡分別為7.9%和7%，出口底高程1040m，泄洪落差160m，出口采用挑流消能。設計泄洪能力2×3700m3/s，校核洪水時(shí)泄量達2×3800m3/s，最大流速為45m/s.除采用高強硅粉混凝土襯護外，分別在兩條泄洪洞中設置5道和7道摻氣設施，摻氣設施采用帶U型槽的挑坎。出口水流經(jīng)挑坎擴散后落入下游河床。
6 拱壩施工
二灘工程施工導流采用河床圍堰、兩岸隧洞導流的方式、導流建筑物按重現期30年的洪水13500m3/s設計，左、右岸各設一條導流洞，長(cháng)度分別為1089m和1167m，斷面為園拱直墻型，寬17.5m、高23m上、下游圍堰為土石圍堰，填筑高度分別為56m和30m，圍堰基礎防滲采用高壓旋噴灌漿，基坑內基本無(wú)滲水。壩基開(kāi)挖采用梯段爆破，邊坡系統噴錨、邊開(kāi)挖邊支護。兩岸邊坡和右岸部分壩基用予裂爆破，其余壩基均用予留保護層的方法施工。拱壩混凝土施工的全過(guò)程采用計算機模擬程序進(jìn)行監控，保證了施工計劃的實(shí)施。
6.1 混凝土原材料和配合比 水泥采用攀枝花市渡口水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的525＃硅酸鹽大壩水泥，28d膠砂抗壓強度平均達59.39MPa；7d水化熱259.19KJ/kg.粉煤灰采用攀枝花市河門(mén)口熱電廠(chǎng)生產(chǎn)的粉煤灰，外加劑為國產(chǎn)ZB-1萘系高效減水劑和AEA202引氣劑。骨料是正長(cháng)巖，質(zhì)地堅固、新鮮、粒型好、質(zhì)量穩定，砂子細度模數平均2.85(2。58/3.17)，石粉(＜0.074mm)含量平均4.3%，砂子含水率平均6.25%(3.7%/8.8%).
為保證混凝土的設計強度、耐久性和滿(mǎn)足施工和易性及溫控的要求，對拱壩各分區混凝土的配合比主要參數作了嚴格規定，見(jiàn)表1。
表1 混凝土設計強度及配合比主要參數
注：大壩全級配混凝土試件為45cm立方體，濕篩后試件為20cm立方體；有錨索間墩和大梁混凝土齡期為90d，全級配試件為30cm立方體。
拱壩A、B、C各分區混凝土均用四級配(最大骨料粒徑152mm)，A區主要用于靠基礎部位的強約束區和孔口周?chē)�，占混凝土總量�?2.4%；B區用于壩體中部，占62.6%；C區用于壩上部左右兩邊，占15.0%.壩體混凝土不分內外，不設縱縫。實(shí)施施工使用的混凝土配合比見(jiàn)表2，抽樣試驗結果見(jiàn)表3.
表2 混凝土施工配合比
表3 混凝土抽樣試驗結果
注：錨索墩梁混凝土齡期為90d；抗壓強度合格率100%、保證率99%；混凝土絕熱溫升值＜27℃；混凝土具有20με左右的微膨脹性能。
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論文出處(作者):
6.2 人工砂石骨料生產(chǎn) 根據混凝土高峰生產(chǎn)強度，骨料加工設計生產(chǎn)能力為1000t/h，主要由予初碎、初碎和閉路式二、三、四次破碎篩分車(chē)間和粗、細砂處理塔以及細砂棒磨車(chē)間、后篩分樓及相應的皮帶運輸機等設施組成，設備先進(jìn)配套。
正長(cháng)巖料場(chǎng)位于左壩肩上游約600m的金龍溝下游側，高程1330～1555m，儲量約470萬(wàn)m3。骨料加工廠(chǎng)因地制宜、布置在石料場(chǎng)下部臨河山坡1320m～1300m高程，近200m長(cháng)，總寬約50m～60m的三個(gè)近乎平行的臺階上，包括二次破碎后的閉路生產(chǎn)系統和成品儲料豎井。該區域與石料場(chǎng)之間最大高差250m，開(kāi)挖石料沿金龍溝滾落至集料平臺、進(jìn)入40m深的進(jìn)料豎井、經(jīng)顎式予初碎機破碎成粒徑＜450mm的料(生產(chǎn)能力1200t/h)，洞內皮帶機運至洞口1320m高程的旋回式初碎機、破碎成粒徑＜250mm的半成品料(生產(chǎn)能力1000t/h)，儲存于1.5萬(wàn)m3的人工推料場(chǎng)。半成品料進(jìn)入閉路式生產(chǎn)系統，經(jīng)二碎、三碎和四碎、分別生產(chǎn)出粒徑≤152mm以下各級骨料，經(jīng)沖洗篩分后、粗骨料按4.8mm/19mm、19mm/38mm、38mm/76mm、76mm/152mm分成四級，細骨料分粗砂(1.2mm/4.8mm)和細砂(0.074mm/1.2mm)兩級，部分細砂由棒磨機生產(chǎn)補充。各級成品骨料分別儲存于10個(gè)不同直徑(D＝7m～15m)、不同深度(52m～67m)的儲料豎井中，總儲量10萬(wàn)t、可供混凝土高峰生產(chǎn)6天左右。成品粗細骨料經(jīng)儲料豎井下的地下輸料廊道用皮帶機(寬2m、長(cháng)280m)運送到拌和樓頂部進(jìn)行二次篩分和脫水，然后分別送入拌和樓儲料倉(在輸料廊道內同時(shí)進(jìn)行預冷).該系統的主要特點(diǎn)是：①從石料開(kāi)采、破碎加工到骨料儲存運輸、沿陡坡從上到下成臺階布置，利用地下洞運輸、儲存和予冷骨料，不僅解決了垂直運輸問(wèn)題、大大節省了運輸時(shí)間，而且減少了骨料予冷的難度、減少了資源消耗，且人工砂石料的含水量也比較穩定。②采用五級破碎和閉路生產(chǎn)工藝、提高了生產(chǎn)效率，且易于調節各級骨料的生產(chǎn)；砂子分粗細兩級，更有利于控制級配、細度模數和含水率。骨料加工廠(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)能力達日平均生產(chǎn)18000t各種粒徑的成品骨料，可供8000m3混凝土用量，保證混凝土連續均衡生產(chǎn)。
6.3 混凝土拌和、運輸及澆筑 兩座拌和樓布設在左壩肩上游約50m、高程1205m、8＃公路內側擴大的平臺上，每座拌和樓裝4臺4.5m3自落式拌和機，四級配混凝土每拌一次約需3min，二座拌和樓理論生產(chǎn)能力為720m3/h、利用系數0.65，每月可生產(chǎn)28萬(wàn)m3混凝土，用于拱壩和其它主體建筑物。
混凝土運輸距離30m～50m，5～6部側卸式罐車(chē)(9m3)運料、再由輻射式纜機吊運到倉面，從吊運入倉到返回一個(gè)循環(huán)時(shí)間約5min，每臺纜機平均生產(chǎn)能力108m3/h.三臺輻射式纜機承擔大壩混凝土運輸和輔助工作，每臺纜機吊重30t，跨度1275m，右岸為固定端，左岸移動(dòng)端可沿扇型軌道(長(cháng)332m)爬坡15°行走，除右岸38＃和39＃壩段外，三臺纜機可覆蓋所有的大壩混凝土澆筑倉面。38＃和39＃壩段的澆筑，仍由纜機將混凝土吊運到37＃壩段，再用Rotec皮帶機轉運到倉面。
拱壩共分39個(gè)壩段，每個(gè)壩段寬約20m，通倉澆筑，澆筑塊最大面積1200m2(20m×60m)，每塊澆筑高度3m，共1980塊。河床最高壩段有80塊。大壩模板為定型鋼支架懸臂模板、可調節前俯后仰，調節最大角度分別為32°和20°，面板為21mm厚的膠合板，模板尺寸用3.6m×3.15m及其它尺寸。�？p采用球面鍵槽模板，面板為鋼板沖壓成直徑80cm、深15cm的球面、球面間距20cm，然后固定在上述模板的面板上。這種模板可減少橫縫接縫灌漿的阻力、且抗剪作用均勻、拆裝方便。一般情況下，一個(gè)澆筑塊由2臺纜機供料，配2臺平倉機、2臺振搗臺車(chē)(每臺帶有8個(gè)直徑152mm長(cháng)600mm的插入式振搗棒、間距80cm，每30s可完成約3m3混凝土的搗固)，另配5～6個(gè)不同規格的手持式振搗棒、用于臺車(chē)難于到達的部位�；炷翝仓亴雍穸�50cm，每層澆筑歷時(shí)＜3小時(shí)，并及時(shí)覆蓋上一層混凝土，每塊分6層澆筑。收倉12h后噴水養護，初凝后終凝前用低壓水(壓力＜1巴)沖洗水平施工縫表面、去除乳皮，上塊混凝土澆筑前用高壓水(壓力為400巴)沖洗。壩塊拆模后，混凝土側面掛多孔水管，由上至下噴淋養護。每個(gè)壩塊混凝土澆筑、首先在下層水平施工縫面上鋪上稱(chēng)之為接觸層的混凝土，然后在其上澆筑原級配混凝土。接觸層混凝土用一、二級配混凝土鋪墊，相應厚度為10cm.對于基巖面則是先澆一層50cm厚的二級配混凝土、然后在其上澆筑四級配混凝土。
二灘拱壩混凝土一共415萬(wàn)m3，從1995年2月23日開(kāi)始澆筑至1998年8月底完成壩體澆筑，歷時(shí)42個(gè)月，平均月澆筑強度10萬(wàn)m3，高峰期曾連續9個(gè)月澆筑13.3萬(wàn)m3，其中5個(gè)月過(guò)15萬(wàn)m3，最高月澆筑達16.5萬(wàn)m3、年澆筑量155.2萬(wàn)m3。
已澆筑混凝土鉆孔檢查，A區混凝土芯樣180d抗壓強度為54.6MPa， 28d劈拉強度2.97MPa，28d芯樣波速＞4500m/s，鉆孔壓水呂榮值一般為零；齡期為284～452天的244個(gè)芯樣，其平均抗壓強度60.06MPa、劈拉強度6.2MPa，容重2597kg/m3.B區混凝土齡期為124～267天的217個(gè)芯樣，平均抗壓強度55.8MPa，劈拉強度4.13MPa，容重2589kg/m3，芯樣滲透系靈敏K＝0.957×10-10，抗滲指標＜S15.C區混凝土兩個(gè)鉆孔的檢查結果為：齡期337～376天，芯樣抗壓強度57.6MPa，劈拉強度4.17MPa，壓水試驗呂榮值0.30。
鉆孔檢查還表明，水平施工縫接觸層的粘結性能良好，芯樣結合層面有80%沒(méi)有斷開(kāi)，芯樣波速為其相應孔壁平均波速的94.89%，接觸層壓水試驗的呂榮值絕大部分為零(僅一個(gè)側點(diǎn)達1.28).室內抗剪試驗結果，接觸層抗剪強度與本體混凝土抗剪強度比值＞98%.混凝土與基巖的結合性能也是相當良好的。
已建成的二灘雙曲拱壩體型控制良好，經(jīng)36730個(gè)實(shí)測點(diǎn)計算分析，拱壩體形中誤差為±22.4mm，平均偏差±18.22mm，表面規整平順，滿(mǎn)足設計要求。
6.4 混凝土溫控措施 二灘拱壩采用中熱大壩水泥并摻30%的優(yōu)質(zhì)煤灰，不僅可降低水泥用量，且實(shí)測資料表明，比不摻粉煤灰的混凝土絕熱溫升降低7～8℃。施工中生產(chǎn)低溫混凝土、嚴格控制入倉澆筑溫度和澆筑間隔時(shí)間以及壩塊的后冷和養護都是防止和減少壩體混凝土裂縫的主要溫控措施。
二灘拱壩經(jīng)分析論證后將壩體分為約束區(Ⅱ區)和非約束區(Ⅰ區)實(shí)施溫控，所謂約束區是指距基巖t/4或距老混凝土(齡期達14d及以上者)t/8以?xún)鹊膮^域，這里t是大壩在基巖處或老混凝土處的徑向厚度、即澆筑塊長(cháng)度。要求約束區入倉澆筑溫度≤10℃，允許最高溫升到28℃，非約束區入倉溫度≤12℃，其中非關(guān)鍵部位(如C區混凝土)≤14℃，允許最高溫升到34℃～36℃。
為滿(mǎn)足混凝土入倉溫度的要求，控制出機口混凝土溫度8.5℃～9℃，為此，首先對骨料予冷、然后加冷水(3℃～5℃)及冰屑拌和混凝土。骨料予冷是在長(cháng)280m的輸料廊道皮帶機上、用4℃冷水不斷噴淋浸泡，可將25℃的骨料冷卻至6℃左右，然后經(jīng)二次篩分脫水后進(jìn)入拌和摟儲料倉，倉內通4℃～5℃的冷氣保溫；砂子在廊道內用冷氣風(fēng)冷至15℃左右。夏季高溫時(shí)(38℃)、照樣生產(chǎn)低溫混凝土(8℃～9℃)，不過(guò)拌和時(shí)幾乎全用冰屑。通常情況下加冰量為總用水量的40%.設兩座制冰樓，各裝8臺生產(chǎn)能力1t/h的制冰機，總計生產(chǎn)能力16t/h.每座制冰樓設100m3的冰庫，滿(mǎn)足全年生產(chǎn)低混凝土。
混凝土后冷采用埋設PE塑料冷卻水管(外徑32mm，內徑28mm)替代原設計采用的鋼管(外徑25mm，壁厚1.5mm～1.8mm)，PE管鋪設方便、接頭少、易修復。主管與分管并聯(lián)，主管供水壓力0.7MPa、流量100L/min，保證每根分管壓力0.35MPa、流量20L/min.后冷分一期冷卻和二期冷卻，一期冷卻主要是降低水化熱溫升，起削峰作用，控制最高溫升。冷卻水溫13℃～15℃，控制冷卻速率不超過(guò)1℃/d，將壩塊溫度降至22℃。二期冷卻是將壩塊溫度從22℃降至接縫灌漿溫度(14℃～16℃)，冷卻水溫6℃～8℃。二期冷卻需考慮混凝土強度發(fā)展情況，防止約束區連續冷卻太快。
二灘拱壩分塊澆筑的層間間隔時(shí)間要求3～14d，超過(guò)14d的下層混凝土作老混凝土對待，實(shí)際間隔時(shí)間一般為7d左右，此時(shí)混凝土溫度處于回降時(shí)段。此外，針對二灘壩區干燥多風(fēng)、日照強烈、日溫差大及降雨集中的特點(diǎn)，要求加強混凝土的養護和倉面保護，拆模后噴淋濕養護不少于28d.
6.5 接縫灌漿 二灘拱壩分39個(gè)壩段，接縫灌漿按高程分為19個(gè)灌區，共計需灌422條縫。接縫灌漿溫度要求：有孔口的壩段(17～24壩段)在高程1145m以上16℃，以下14℃；其余壩段高程1061m以上16℃，以下14℃。接縫縫面為球面鍵槽，灌漿方式采用予留水平灌漿槽和預埋連接在灌漿槽上的進(jìn)、回漿管的面出漿方式。漿液采用水灰比為0.45:1的單一配比濃漿，加0.25%的ZB-1高效減水劑，漿液2h析水率(2～3)%、Marsh Funnel粘度值37s～39s，可灌性較好，結石強度高(28d抗壓強度36～37MPa)。灌漿控制標準為：出漿口壓力≤0.35MPa或縫的增開(kāi)度≤0.5mm，出漿濃度與進(jìn)漿濃度一致且縫面不再吸漿后、壓力維持30min即可結束。
考慮到二灘大壩混凝土早期已具有足夠的強度且自身體積變形具有一定的微膨脹特性，接縫灌漿一般按2個(gè)月控制，實(shí)際施工各縫兩側混凝土的齡期最小55d，最大663d，接縫灌漿全年施灌。二灘拱壩接縫灌漿的實(shí)測溫度在14℃區域平均溫度12.3℃，16℃區域平均溫度14.7℃，平均超冷1.7℃～1.3℃。接縫張開(kāi)度最小0.7mm、最大4.39mm、平均1.85mm，18灌區因在水庫已蓄水后設施受水庫蓄水影響，接縫張開(kāi)度較小、平均0.21mm.水泥灌入量平均單耗為18.96kg/m2，平均每毫米張開(kāi)度單耗為10.25kg/m2·mm.
灌漿后，經(jīng)鉆孔(騎縫及跨縫)檢查結果，回收芯樣中有56.5%含縫芯樣完全膠結在一起，漿液在縫內的充填率達99%以上，結石厚度0.6mm～3.44mm，壓水試驗呂榮值基本為零，僅個(gè)別值達0.59.孔內聲波測試值在4200m/s以上，含縫方向與不含縫方向基本一致。
7 安全監測及拱壩工作性態(tài)
根據二灘拱壩和地基特點(diǎn)，監測設計重點(diǎn)監測拱壩變形與基礎滲流情況，同時(shí)進(jìn)行應力、應變、溫度、橫縫開(kāi)度、上、下游水位、地震反應等其它觀(guān)測項目。
電站自1998年5月1日下閘蓄水已經(jīng)歷了1998年和1999年兩個(gè)汛期的水位升降。1998年水庫最高蓄水位至1183.70m，1999年汛期，最高蓄水位已達到1199.5m，接近大壩設計正常高水位。采集的大壩監測數據經(jīng)分析，大壩及樞紐建筑物運行正常。
7.1 壩體及壩基變位監測 壩體及壩基變形監測，是分析和掌握大壩工作狀戊最為重要的監測項目。二灘監測設計采用垂線(xiàn)、大地測量、多點(diǎn)位移計、引張線(xiàn)/伸縮儀等方法對大壩及基礎的水平位移進(jìn)行監測。
大壩正倒垂線(xiàn)系統主要布置在4＃、11＃、21＃、33＃和37＃壩段。為加強壩基變位監測，19＃和23＃壩段980m高程各布置一條長(cháng)度80m的倒垂線(xiàn)；21＃壩段980m高程布置倒垂線(xiàn)組(同一部位布置兩條長(cháng)度不同的倒垂線(xiàn))，用以監測壩基深部變形。正垂線(xiàn)懸掛點(diǎn)與壩頂觀(guān)測墩及平面監測控制網(wǎng)構成一個(gè)整體，進(jìn)行水平位移的監測。
大地測量監測網(wǎng)分永久監測網(wǎng)和臨時(shí)監測網(wǎng)兩套系統。永久平面基準網(wǎng)共計10點(diǎn)，62個(gè)方面，37條邊，按Ⅰ等三角測量技術(shù)實(shí)施。臨時(shí)變形監測網(wǎng)是為了滿(mǎn)足拱壩初期蓄水的需要，其基準網(wǎng)經(jīng)修正從8點(diǎn)變?yōu)?點(diǎn)構成，共觀(guān)測24個(gè)方向，12條邊。
臨時(shí)變形基準網(wǎng)建立了15個(gè)水平變位測點(diǎn)，11個(gè)測點(diǎn)在拱壩下游壩面，分布于13�！�30＃壩段1040.25m～1169.25m高程范圍內，其余兩對4個(gè)谷幅監測點(diǎn)分別布置在1050.0m高程壩后貼角及壩后抗力體。
在5＃、13＃、21＃、29＃、33＃和36＃壩段基礎廊道內，布置安裝了6支6測點(diǎn)弦式多點(diǎn)位移計，是對壩基及基礎下主要結構帶進(jìn)行監測。
在右岸1040m高程排水平洞內(ADR3)布置7個(gè)引張線(xiàn)測點(diǎn)(EX1～EX7)，用于監測右岸壩肩抗力體順河向水平位移，同時(shí)引張線(xiàn)測點(diǎn)位置布置8個(gè)伸縮儀測點(diǎn)(SS1～SS8)，用于監測壩肩橫河向水平位移。在EX7/SS7測點(diǎn)位置布置有倒垂線(xiàn)測點(diǎn)，因此可利用該點(diǎn)作為觀(guān)測的相對工作基點(diǎn)，以計算引張線(xiàn)/伸縮儀位移量。
從初期蓄水開(kāi)始，大壩與壩基的水平變形隨著(zhù)水位和氣溫度變化的總體規律合理，實(shí)測的變形在預先確定的理論分析模型分析結果范圍之內，大壩工作狀態(tài)是在設計控制的正常運行狀態(tài)。
壩基沉陷變化主要依據大地測量、靜力水準、多點(diǎn)變位計、基礎測縫計等儀表量測。監測目的是為了分析壩踵是否有被拉裂情況，以及大壩沿建基面是否存在滑移錯動(dòng)。也為了分析庫盆沉降變化對大壩變形的影響。
通過(guò)施工過(guò)程和蓄水位的基礎測縫計數據資料表明，壩趾、壩踵基從觸面上開(kāi)合變化，與施工澆筑過(guò)程、蓄水期的水位變化以及壩體溫度變化密切相關(guān)，特別與水位變化密切相關(guān)。岸邊壩段壩踵蓄水位雖有微小的拉伸變形，但拉伸變形仍小于施工期的壓縮量，屬于卸載過(guò)程的彈性回彈變形，總體上是沉降，沒(méi)有相互滑動(dòng)和錯動(dòng)。河床部位的壩段，蓄水后壩踵均產(chǎn)生大于初期壓縮的拉伸變形，表明河床壩段壩踵有微小的拉裂，從滲流監測分析，裂縫開(kāi)展長(cháng)度很短，且穩定。
7.2 基礎滲流場(chǎng)分析 壩基范圍共設22個(gè)滲壓測點(diǎn)，沿壩基縱向布置成三排，第一排設置在防滲帷幕之后，共5個(gè)測點(diǎn)，目的在于檢驗防滲帷幕效果；第二排滲壓測點(diǎn)布置在壩基排水區，共12個(gè)測點(diǎn)，觀(guān)測壩基排水對降低滲壓的作用；第三排滲壓測點(diǎn)位于壩趾附近共五個(gè)測點(diǎn)，觀(guān)測壩基、壩后及水墊塘排水對壩基滲壓的綜合影響。
蓄水后的監測表明壩肩及壩基實(shí)際滲壓值遠小于設計的滲壓假定，防滲帷幕和各種排水措施，均達到和超過(guò)了設計預想效果。
壩體和壩基滲流量按1999年汛后10月庫水位在正常高水位附近的測值，壩體可收集到的滲水量約80.25ml/s，壩基灌漿廊道和排水廊道的滲水量19215.31ml/s，水墊塘、二道壩區域的繞壩滲流量6894ml/s，總計為26.2l/s.總體滲流量小于設計值。
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論文出處(作者):
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