普定碾压混凝土拱坝(参考模板)

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普定碾压混凝土拱坝

杨志雄杨家修国家电力公司贵阳勘测设计研究

院贵阳550002

摘要：结合“八五”科技攻关，于1993年建成的普定碾压混凝土拱坝倍受我国水电工程界的关注，现已正常运行7年，经受了多次洪水考验．本文除介绍该坝的设计、施工关键技术外，将着重介绍质量检测及该坝建成后的运行情况．

关键词：碾压混凝土：拱坝：普定坝

l工程概况

普定坝是结合我国“八五”科技攻关，应用碾压范凝土材料和筑坝新技术建成的我国碾压混凝土拱坝。位于贵州省乌江上游三岔河中段普定县内．距贵阳125Km2。该工程以发电为主，兼有供水、灌溉、养殖及旅游等综合效益．

坝址以上流域面积5871Km2，占三岔河流域面积的81％，流域内气候温和湿润，雨量充沛，年平均降水1187mm，多年平均气温14．7℃，平均相对湿度8096。坝址实测最大洪水流量4990m3／s，多年平均流量123m3／s。坝址河谷呈不对称“V”型，大坝座

落在安顺组(T，。)厚层、中厚层灰岩上．岩层产状N E35。～40。．倾向上游偏左岸。山体雄厚，地形完整，河谷高宽比1：2，具有兴建拱坝的良好地形、地质条件。水库正常蓄水位I145．0m，总库容4．209×l护m3，为不完全年调节水库，电站装机容量为75 MW，年发电量3．401亿KW·h。

普定水电站于1989年12月15日开工，1993年11月大坝建成蓄水，1994年4月第一台机组并网发电，1995年5月电站全部竣工．

工程由贵州黔源电力股份有限公司投资兴建，国家电力公司贵阳勘测设计研究院设计，水电八局施工。总计投资3．19亿元。

大坝实际挡水已超过7年，电站发电运行6年共发电约20亿KW·h，并承担了向安顺火电厂(装机600MW)供水任务，水库起名“夜郎湖”，已成贵州重要旅游景点a带动了地方经济迅速发展。

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2普定坝的设计特点普定坝为定圆心、变半径、变中心角、等厚双曲非对称拱坝，受地形条件限制，右

岸设有30m重力墩，坝顶总长195．671iTI．坝顶高程1150m，最大坝高75m，

坝项宽6．3 m，底宽28．2m。坝体混凝土总量13．7万m3，其中碾压混凝土10．3

万m3，占坝体混凝土总量的75．2％；常态混凝土3．4万m’，占混凝土总量的24．8％。其平面布置参见图～。主要设计特点如下：

豳一

(1)尽量简化坝体断面轮廓尺寸和内部结构，将水工建筑物集中布置-如溢泱遵集中

布置在坝顶中段，坝内廊道分层水平布置在1090m、和1115．0m高程，用竖井连

接

廊道，竖井采用预制结构，大大减少了施工干扰。为碾压混凝土通仓连续碾压创造了条

件。其断面尺寸参见图二．

(2)采用高掺粉煤灰和低水泥用量的碾压混凝土作为筑坝材料-不仅节省水泥．降

低工造价．由于水泥用量少，混凝土的水化热低，为减化温控措精，加快施工进度打下

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了良好基础。普定拱坝采用的R。二级配碾压混凝土水泥用

量85Kg／m3，掺55％的粉煤灰，21 天绝热温升16．7℃；

Rl。三级配碾压混凝土水泥用量54Kg／iTl3，高掺65％的粉

煤灰，2l天绝热温升15．8℃。根据“八五”科研成果分

析：以重量取代水泥，每增掺粉煤灰10％，可降低7天水

泥水化热7％，可降低15天混凝土的绝热温升1．3℃。与常

态混凝土相比，7天干缩降低29％，有利于防止混凝土表面干缩

裂缝。

(3)坝体采用碾压混凝土自身防渗，在国内最先打破碾压混凝土筑坝技术中的“金包银”的传统习惯。在堋体迎水面使用粒经小于40m rn 二级配碾压混凝土作为坝体阻水防渗层，与坝体三级配碾压混凝土同时填筑，同屡碾压。经坝体多年挡水运行实践证明，防渗效果不亚于常态混凝土。

(4)坝体不设施工缝，采用整体、薄层、通仓、全断面碾压填筑，革新了常态棍凝土拱坝．采用分缝、分块、跳仓浇筑的传统旄工方法，省去了复杂的温控措施和麻烦的封拱灌浆工艺。可充分发挥碾压混凝土快速筑坝技术的优越性。

(5)坝上设有诱导缝，普定碾压混凝土拱坝右岸30m重力墩提前施工，以常规施工缝的形式与拱坝相接通仓连续碾压填筑的最大弧长165．67 m，仓面不设施工横缝，有可能产生温度裂缝，而且产生裂缝的部位和规模难于控制。根据三维有限元进行温度应力仿真计算和结构模型试验资料分析，在坝体可能产生裂缝(拉应力最大)部位设置了两条诱导缝，将坝体分成55ITI、80m、30．67111三段。

诱导缝采用i00X30X8cITl(长×高X厚)双层混凝土预制板式结构，沿缝面水平方向间距l_0m，沿铅直方向60cm埋设一块，使其在坝体同一断面上预先形成若干个人造缝隙，削弱该断面的有效受拉面积。在混凝土预制板中预设重复灌浆系统，在诱导缝上下游部位设置诱导器和跨缝止浆片，一旦沿诱导缝面产生裂缝可实施重复补强接缝灌浆处理。

(6)坝顶开敞式溢洪道采用高、低坝分流戽泄洪消能，绾短挑距和减少对下游的冲刷。由于溢流挑坎距下游厂房尾水渠较近，(参见图一)为减少泄洪时，高速水流冲刷

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墙体和水位波动对厂房发电运行的影响，在每一表孔的溢流面中部设置分流戽，使下泄洪水经分流戽时．形成上下两股相等的水流，在空气中纵横扩散碰撞掺气消能，将部分能量在空间消除，削．硪入水能量．通过模型对比试验分析：冲刷坑深度减少40％左右，水舌挑距缩短36％。下游水位波动明显削减。

为了防止渲泄高速水流产生对溢流面和高、低消力戽的气蚀，在溢流坝和中墩内增设了补气廊道和通气孔，使水流充分掺气。经过水工模型试验和泄洪原形观测证实，这种消能形式具有很好的消能效果。泄洪场面十分壮观，但对下冲刷很小，运行7年下游尾水平顺，发电实际出率比设计额定出率高10％以上。3“八五”科技攻关成果在普定工程上的运用：

(1)在普定碾压混凝土拱坝整体结构模型试验中引进了“夹层变温相似材料”模拟新技术．实现了同一模型进行超载与强度储备相结合的破坏试验，其综合安全度大于4．0，提出了左右半拱诱导缝宜对称或近似对称布置的重要结论，论证了普定碾压混凝士拱坝结构设计的合理性。

(2)在普定碾压混凝土拱坝层面抗剪特性研究中．进行了碾压混凝土多轴剪压强度试验，确定了层面问抗剪强度准则，通过碾压混凝土变形及损伤特性试验研究，寝I定层面及非层面碾压混凝土在多轴应力状态下的变形及损伤特性，建立了碾压混凝土本构关系和破坏准则，使我国碾压混凝土坝的设计理论跃上了一个新台阶。

(3)采用三维有限元对普定碾压混凝土拱坝进行全过程温度应力仿真分析及温控防裂研究，揭示了碾压混凝土拱坝温度和温度应力分布规律，论证了普定碾压拱坝设置诱导缝的必要性与合理性。

(4)通过对碾压混凝土筑坝材料优选和配合比研究，为普定工程优选出了具有高效减水及强缓凝性的三复合外加剂，研究了在高掺糟煤灰的碾压混凝土中外掺Mgo的可能性；针对普定工程在充分利用灰岩人工砂石骨料混凝土热膨胀系数低、抗裂性能优良特性的基础上，适度提高人工砂的石粉含量，以提高混凝土的可碾性，密实性和抗渗性．

推荐普定工程上坝的％二级配碾压混凝土：水泥用量85kg／m3，掺55％的粉煤灰。21天绝热温升16．7"C；R15三缎配碾压混凝土：水泥用量54kg／m3，掺65％的粉煤灰，2l 天绝热温升15．8"C。具有防渗、抗裂、层面结合优良等特点。

(5)通过粉煤灰质量、气泡特性、水灰比、粉煤灰掺量、龄期等对碾压混凝土耐久抗冻性影响的系统研究发现：“采用优质粉煤灰、将含气量控制在552E右、降低水灰比、

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