瑞士:孔特拉坝(Contra Dam)
1 概述
特拉坝位于瑞士阿尔卑斯山南麓韦尔扎斯卡(Verzasca)河上,距离最近的城市为 提契诺州洛迦诺(Locarno)市。混凝土双曲拱坝,最大坝高220m,水库总库容1.05亿m3。水电站总装机容量10.5万kW,年发电量2.34亿kWh。工程用于发电和防洪。于1961年开工,1965年竣工。
坝址基岩为片麻岩,有硅质灰岩夹层。河谷有一顺河断层。宽3~4m,错距约10m,破碎带已胶结。基岩抗压强度0.1~0.2GPa,动力弹性模量表面岩石35GPa,深部40GPa,变形模量平行层面17GPa,垂直层面7GPa,沿拱坝推力方向为11GPa。主要地质问题是岩层褶 皱十分强烈,在坝轴线附近岩层直立,倒褶二次,褶皱中间岩石挤压破碎,有一层岩石已成糜棱岩。
坝址处控制流域面积233km2,年平均径流量4亿m3,千年一遇洪水流量为2000m3/s,水库最高水位473m,有效库容0.85亿m3。
2 枢纽布置和建筑物
该工程主要建筑物包括双曲拱坝、溢洪道、引水式地下厂房、导流洞、底孔等。
大坝坝顶长380m,坝顶厚7m,坝底厚25m,体积66万m3,厚高比为0.114,河谷宽高比1.727。大坝水平拱圈为椭圆拱,曲率半径向两岸增大,拱圈厚度基本均匀,仅在端部下游 面稍加贴厚。包括温度应力在内,设计最大压应力10.5MPa,最大拉应力1.5MPa。
在左右坝端各布置有6孔滑雪式溢洪道,每孔尺寸10m×2.5m,用闸门控制,末端设有高程不同的挑流鼻坎,两侧溢洪道泄洪时在空中对冲消能。溢洪道总泄量为1000m3/s,由于修正后的入库千年一遇洪水流量增加到2000m3/s,决定将水库最高蓄水位提高至474.0m,并改建溢洪道进口,加高防浪墙,总泄量增加到1600m3/s。
2个底孔设置在坝体上,泄量各170m3/s,最大水头200m。
厂房为地下式,布置在左岸,引水隧洞和斜井直径2.4~2.7m,长340m,引水量32m3/s 。利用水头170~277m,装3台混流式机组,转速600r/min,引用流量50m3/s。
尾水隧洞内径5~5.5m,长1760m。
3 工程施工
采用隧洞导流,过流量200m3/s。设混凝土拱围堰,并留有过水缺口。
坝体混凝土浇筑用2台20t辐射式缆机施工。缆机跨度约700m,左岸固定,右岸可以移用。混凝土拌和用3台2.5m3拌和机,用6m3吊罐吊运混凝土,吊罐离仓面1.2m时卸料。卸料前铺砂浆3cm厚,铺一块,卸一块料。
浇筑块宽16m,高3m,分为5层,厚60cm。浇筑间隔时间为72h。相邻浇筑块高差不超过10m。横缝为平缝,不留键槽。使用冷却管冷却混凝土,埋设间距约1.5~2m,每3m高埋一层。
用90d龄期,内部混凝土标号为300号,水泥用量200kg/m3,外部混凝土标号为400号,水泥用量250kg/m3。表面混凝土抗冻性要求5000次冻融循环,弹性模量降低在5%~10%以下。
混凝土平均日浇筑强度为2500m3,最高日浇筑强度为3155m3,最高月浇筑强度55000m3。18个月全部浇筑完。
采用人工砂石料,在采石场用电铲装入自卸汽车,然后运到初轧机(偏心旋迥轧石机)。砂料为2级(0.1~1mm、1~3mm),石料为4级(3~12mm、12~35mm、35~80mm、80~15 0mm)。初轧料进入3级震动筛,粒径超过150mm的粗料返回到轧石机。80~150mm、35~80mm的石料一部分送到储料仓,一部分连同细料送到2台二轧机,轧出的石料进入4级震动筛。4个级的石料一部分运往储料仓,一部分连同细料送到辊式破碎机。磨出的砂子进入水力分离机,分成两个级,送入储料仓。共有6个1750m3储料仓。
孔特拉坝坝肩开挖到坚硬岩石,拱端嵌入深度为5m左右,有的深达20~30m。开挖面要整齐,凹凸相差不超过0.3m,并作灌浆处理。为保证坝肩稳定,拱坝推力与岸坡夹角大于30°。防渗帷幕深约150m,等于0.7倍水头。岸边帷幕较深,约为最大坝高的0.7~1.0倍。上部帷幕灌浆在浇筑混凝土前做好。下部帷幕灌浆在廊道或岸边平洞内进行,靠近河床设一道,每隔50~70m再设一道。用普通波特兰水泥。浆液浓度为10∶1~0.6∶1。岩基吸浆量一般50~150kg/m。此外,进行了固结和接触灌浆,以增加抗滑和防止渗漏。
监测项目包括三角网观测和扬压力观测等。布置了3条垂线,深入基岩内40m。沿坝基布置了压力计,在左右岸最大应力处基础内布置了伸长计。1965年水库蓄水后发生过诱发地震,震后渗水量有所增大。