【導(dǎo)讀】阿斯旺水利樞紐位于埃及尼羅河上的一座大型水電工程。阿斯旺高壩位于開羅以南約。800km的阿斯旺城附近，距下游老阿斯旺壩7km。阿斯旺高壩壩基為花崗片麻巖。河床覆蓋層很厚，最深處達(dá)225m。修建高壩后，形成長500km、面積675lkm2. 的水庫，稱為納賽爾水庫。最高庫水位183m時，水庫總庫容1689億m3，有效庫容900億m3，可進(jìn)行多年調(diào)。節(jié)，并可攔蓄上游來沙。水工布置和施工特點大壩為黏土心墻堆石壩(見圖)，最大壩高111m，壩頂長3830m，壩體積4430萬。水電站布置在右岸，裝有12臺單機容量kW的機組，總?cè)萘?10萬kW。施工時用6條直徑15m、洞向2臺機組和底部泄洪孔供水。壩基防滲帷幕灌漿深約170m，只達(dá)到第三紀(jì)不透水層，未達(dá)到基巖。帷幕上部寬40m，共8排灌漿孔，下部寬度減少到5m。力灌注，灌漿總量約67萬m3。首先向深水拋投塊石340萬m3，最高月強度40萬m3。沖填法將砂填人，共用砂1400萬m3，最高月強度達(dá)100萬m3。利影響逐步緩和或得到控制。

　　

【正文】 人 “ 依爾烏德 178。 米德 ”(Elwood Mead) 命名大壩形成的水庫為米德湖 (Lake Mead)。 科羅拉多河發(fā)源于懷俄明州和科羅拉多石山的雪水，大壩上游湖水長 185km，下游流人加利福尼亞海灣?？屏_拉多河流域隨著人 口與日俱增，其水流調(diào)控日趨重要，因為曾經(jīng)多少年為減輕干旱和洪澇災(zāi)害雖耗費了數(shù)以百萬美元計的經(jīng)費，但仍未從根本上解決問題。該工程規(guī)劃設(shè)計開始于 1921 年初，批準(zhǔn)于 1928 年12 月。工程主要開發(fā)目標(biāo)是防洪、航運、灌溉、城市生活和工業(yè)用水以及發(fā)電。此外還有旅游、養(yǎng)殖等效益。特別是工程施工期處于美國 20 世紀(jì) 30 年代大蕭條時期，工程刺激了當(dāng)時經(jīng)濟復(fù)蘇。 胡佛壩為拱形重力壩，最大壩高 ，壩頂長 379m，壩底最大寬度 201m，壩體和附屬建筑物水電站及溢洪的混凝土總量 336 萬 m3，其中壩體為 249 萬 m3。 灌溉面積 51萬 hm2，米德湖最大容量 367 億 m3，水電站總裝機容量 136． 7 萬 kW，年平均發(fā)電量 40 億 kW178。h 。 壩址基巖為堅硬的安山巖角礫石。壩基設(shè)置水泥灌漿帷幕和排水孔。上游剪力帶進(jìn)行了固結(jié)灌漿。在兩岸各布置 2 條直徑為 的隧洞進(jìn)行導(dǎo)流。導(dǎo)流完成后，將隧洞的后半段改為 2 條明流隧洞用來泄洪。溢洪道布置于兩岸邊，用斜井與隧洞相連接。大直徑隧洞襯砌近 5km。兩岸離壩不遠(yuǎn)處各布置兩座進(jìn)水塔，配備直徑 的鋼管分別與水塔底部連接，將水流導(dǎo)入水電廠。水流由設(shè)在水塔內(nèi)的圓柱筒閘門進(jìn)行控制。 胡佛壩的建成，在混凝土建壩史上是一座重要里程碑。當(dāng)時，在最大壩高、壩底最大寬度、機組尺寸、鋼板焊接尺寸和總量、人工混凝土冷卻系統(tǒng)、混凝土施工速度和規(guī)模以及樞紐工程其他一些方面，都是史無前例的。因此，在設(shè)計和施工過程中進(jìn)行了一系列試驗和研究，所獲成果極大地保證了工程結(jié)構(gòu)、施工、管理和運行諸方面的安全、經(jīng)濟和高效。特別是胡佛壩使用的柱狀澆筑法被稱為混凝土的傳統(tǒng)施工方法，被世界許多國家采用。 1995 年美國土木工程學(xué)會評定胡佛壩為美國七大奇跡之一。 英古里壩 (Ингурская Плотина。 Inguri Dam)格魯吉亞共和國英古里河上英古里水利樞紐的大壩，是 20 世紀(jì)世界上最高的拱壩，具有發(fā)電和防洪等綜合效益。 壩基由石灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r和白云巖組成，巖層為單斜構(gòu)造，傾向下游，河床上部呈輕微的背斜彎曲，地震烈度為 Ⅷ 度。壩址河床砂礫石覆蓋層厚達(dá) 38m。 壩址處控制流域面積 4060km2，多年平均流量 155m3/s，最大實測流量 950m3/s。 1000 年一遇洪水流量2120m3/s。 樞紐主要建筑物包括：拱壩，引水隧洞 (洞徑 、長 15km、承壓水頭大于 100m)，地下廠房和無壓尾水隧洞 (長 3km)。電站裝機為 5臺各 26萬 kW機組 (不包括在尾水渠上修建的 4座電站各 kW的機組 )。 壩型為雙拱壩，高 (見圖 )。壩頂長 680m，包括兩岸重力墩長度 118m。最大底寬 85m，頂寬 10m。壩體積 388 萬 m3。壩頂設(shè) 6 孔溢流堰，總泄量為 2500m3/s。水庫庫容 11 億 m3。 20 大壩修建在不對稱的河谷上，河谷形狀近似于拋物線，其頂長與高度之比為 。壩體分為 38 個壩段，橫縫為螺旋形，垂直于相應(yīng)拱軸的任一水平截面，間距為 ～ 。拱壩與地基的連接部分設(shè)鞍座，用周邊縫與拱分開。周邊縫采用 3 道止水，其材料均為紫銅片。鞍座的高度在兩岸為 15m～ 20m，在河床深槽處達(dá) 50m。河床部分的鞍座 (塞子 )壩段分為 3 個壩塊，壩高 176m 以下的拱分為 2 個壩塊 ，以上為 1 個壩塊。上、下游壩塊之間的縱縫大致沿壩的中心布置。壩段之間、壩塊之間設(shè)鍵槽，并對縱縫和橫縫進(jìn)行接縫灌漿，以保證其聯(lián)合受力。橫縫內(nèi)設(shè)黃銅止水片。壩高 2/3 以下設(shè)水平排水孔排水，高程相距為 ，積水排人設(shè)在橫縫中的排水井內(nèi)。壩體上部 1/3 由縱向或橫向廊道鉆設(shè)排水孔，孔徑為 105mm。右壩肩有寬 3m~5m 斷層破碎帶，左右岸頂部巖石松散。設(shè)計采用了開挖總長 的隧洞再回填混凝土作為水平樁的措施，并進(jìn)行帷幕灌漿，深達(dá) 100m～ 180m。為了使壩能承受地震慣性力引起的偏心拉力，在壩上部 1/4 處設(shè)有穿 過橫縫的水平鋼筋。采用周邊縫結(jié)構(gòu)也是為了改善地震應(yīng)力狀況，減少產(chǎn)生地基裂縫的可能性。 工程于 1965 年開始施工， 1969 年完成左岸導(dǎo)流隧洞。同年英古里河截流 (截流采用單向進(jìn)占法，上下游圍堰為堆石圍堰 )。 1967 年壩基進(jìn)行全面開挖。大壩分兩期施工，第一期大壩上游壩塊澆至 ，下游壩塊澆至 140m～ 160m，保證上游水位 170m 時第 1 臺機組提前發(fā)電。 1978 年 11 月初水庫蓄水至發(fā)電水位，第 1 臺機組聯(lián)網(wǎng)發(fā)電。 1984 年拱壩竣工。 莫瓦桑壩 (Mauvoisin Dam) 位于瑞士西南邊境，羅納河支 流德朗斯 (Drance)河上，為混凝土雙曲拱壩。 工程的主要任務(wù)是水力發(fā)電，主要建筑物包括大壩、泄洪洞 (表孔、中孔、低孔 )，發(fā)電引水系統(tǒng)和廠房等， 21 大壩壩址高程近 2020m，屬高寒區(qū)。拱壩分期建設(shè)，初期壩高 237m，壩頂長 520m，頂寬 14m，壩底厚，壩頂拱圈直徑 273m，相應(yīng)中心角 110176。 。總庫容 m3。由于流域內(nèi)冰川的影響，莫瓦桑水庫在夏季即可蓄滿，因此秋季大量徑流無法蓄存。為了增加冬季發(fā)電量，確保即使有 10 年枯水期水庫也可蓄滿，將壩體加高 ，使水庫多蓄水 3000萬 m3，冬季可增發(fā)電量 1億 kW178。h 。加高后壩高 ，體積由原來的203 萬 m3 增加到 211 萬 m3，有效庫容達(dá)到 億 m3。 莫瓦桑水庫上游左右岸均設(shè)有跨流域引水長隧洞，左岸隧洞長 6560m，右岸隧洞長 6860m。庫水主要引向下游的費奧奈 (Fiomnay)地下發(fā)電廠，電站毛水頭 474m，引用流量 ，裝 3臺 43MW 混流式機組。在費奧奈電廠下游設(shè)有一庫容為 18 萬 m3 的調(diào)節(jié)池。從該調(diào)節(jié)池開始再經(jīng) 的隧洞和 1770m長的鋼管引水到下級電站里德 (Riddes)電廠發(fā)電，電站毛水頭 1016m，裝 5 臺 45MW 的沖擊式機組。另外，右壩頭還有一座查安里 (Chanrion)電站，裝機 30MW。 大壩基巖為石灰質(zhì)片巖，堅固均勻，但節(jié)理發(fā)育。壩基一般開挖深度為 10m～ 15m。壩體混凝土澆筑施工完全機械化?；炷料到y(tǒng)日產(chǎn)量為 6000m3，最高可達(dá) 8000m3。骨料取自河床中的沖積層料和冰磧巖料，最大粒徑為 12cm。壩體在 1815m 高程以下設(shè)一縱縫，并在該處設(shè)一廊道。橫縫為徑向，無鍵槽，采用鋼模板施工。大壩自竣工后至加高前一直運行良好。 大壩加高后由原拱頂寬度 14m，改變?yōu)樾鹿绊攲挾?12m，最高蓄水位高程達(dá) 1975m。新壩體內(nèi)設(shè)有一條高 6m、寬 5m 的 交通廊道。加高所用的混凝土量為 8 萬 m3，約占原有壩體體積的 4%左右。 該工程于 1951 年開工， 1958 年建成；拱壩加高于 1989 年開工， 1991 年完成，同年秋季第一次水庫蓄滿， 1992 年 9 月大壩正式運行。 22 奇科森壩 (Chicoasen Dam)位于墨西哥的格里哈爾瓦 (Grijalva)河上，是一座直心墻堆石壩，最大壩高261m，壩頂長 485m，水庫庫容 億 m3，水電站裝機容量為 2400MW。工程主要用于發(fā)電和防洪。 壩址以上流域面積為 萬 km2，多年平均流量為 376m3/s，實測最 大流量為 6214m3/s，設(shè)計洪水流量為 18200m3/s，水庫調(diào)蓄后下泄流量 17400m3/s，正常蓄水位 375m。 奇科森壩的上游壩坡為 1:，下游壩坡為 1:2。壩體總體積為 1537 萬 m3，在高程 200m以上為直心墻，高程 200m 以下為微斜心墻，心墻填筑總方量為 210 萬 m3。樞紐布置和大壩剖面 (圖 圖 2)。 奇科森壩修建在狹窄的峽谷中，河谷寬 150m，兩岸陡立，壩址地質(zhì)為白堊紀(jì)灰?guī)r；地震活動強烈，地震烈度為 Ⅸ 度，震級為 級，設(shè)計采用的地震加速度為 ，這也是采用心墻堆石壩型的主要原因。 奇科森壩由于兩岸陡立，且直心墻與反濾層的相互作用，使心墻受到明顯的拱作用，使豎向應(yīng)力降低。經(jīng)有限元法分析計算，發(fā)現(xiàn)某些部位可能發(fā)生水力劈裂。為此 ,在兩岸壩肩心墻與岸坡接觸面處，以及高程310m 到壩頂?shù)男膲εc反濾層界面，填筑一層濕填黏土材料，厚度 4m，其填筑含水量比 最優(yōu)含水量高 2%～ 3%，以減小界面摩擦力，從而消除對心墻的拱作用。左岸邊坡突變處，也填筑一層濕填黏土材料，以適應(yīng)這一部分的不均勻沉降而不發(fā)生裂縫。筑壩材料主要有心墻料，上、下游反濾料，過渡料及壩殼料，心墻料采用的是礫石含量 20%～ 40%的黏土質(zhì)砂，來自兩個料場，在最優(yōu)含水量條件下進(jìn)行填筑，每層厚 25cm，用 70kN 振動氣胎碾碾壓 6 遍。反濾層和過渡層的填筑層厚均為 40cm，用 10t 推土機整平，用 100kN 振動碾碾壓 2 遍。壩殼每層填筑厚度 60cm，用 120kN 振動碾碾壓 4 遍。對于粒徑大于 50cm 的石塊，按層厚 lm 堆筑。填筑最高月強度為 36 萬 m3，平均年強度為 300 萬 m3。 奇科森壩埋設(shè)了大量安全監(jiān)測儀器，其中包括測斜儀、應(yīng)變計、測壓管、土壓力計、水位計、測心墻和壩肩相對滑動的位移計等，以便對大壩竣工期和蓄水期的各種狀況進(jìn)行監(jiān)測。 23 奇科森壩不設(shè)岸邊溢洪道，下泄流量全部通過左岸 3 條泄洪隧洞宣泄。洞長 700m，直徑 16m，進(jìn)口處各安裝 3 扇 179。22m 的弧形閘門， 3 條隧洞進(jìn)口合用一條進(jìn)水明渠，尾部采用挑流消能。 地下廠房位于右岸，尺寸長 179。 寬 179。 高為 205m179。179。43m ，安裝 8 臺混流式水輪 發(fā)電機組，單機容量300MW，過機流量 207m3/s。最大最小發(fā)電水頭分別為 189m 和 167m。 該工程 1974 年開工， 1980 年建成。 姆拉丁其壩 (Mratinje Dam)位于塞黑 (南斯拉夫 )皮瓦 (Piva)河上，為混凝土雙曲拱壩，最大壩高 220m，壩頂長 268m，水庫庫容 億 m3，水電站裝機容量 360MW。 壩址處在狹窄河谷之中，峽谷高達(dá) 700m～ 800m，在壩頂高程處河谷寬為 260m，巖層為大塊石灰?guī)r，裂隙發(fā)育。大壩壩頂厚 ，壩底厚 40m，厚高比為 ，壩體混凝土方量為 74 萬 m3。 工程主要建筑物包括： ① 混凝土雙曲拱壩； ② 左岸引水發(fā)電隧洞和地下廠房； ③ 壩體中設(shè)有表孔、中孔和底孔，作為泄洪建筑物； ④ 右岸的導(dǎo)流隧洞。樞紐布置見圖 1。 設(shè)計時考慮到壩址地形不對稱 (左岸比右岸陡 )，在右岸設(shè)置了一個重力墩，將推力傳到較深的與左岸相似的基巖上去。在大 壩底部，設(shè)置了一個矩形基礎(chǔ)墊座。大壩采用 5 拱 9 梁系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)力計算，在基本荷載下得到以下結(jié)果：最大主應(yīng)力為 ，最小主應(yīng)力為 。溫度應(yīng)力為 177。 ，在 9 級地震時的地震應(yīng)力為 177。 ，基礎(chǔ)接觸面上無拉應(yīng)力。大壩剖面見圖 2。 24 圖 2 姆拉丁其壩橫剖面圖（單位： m） 大壩基礎(chǔ)處理主要包括對左岸邊坡進(jìn)行巖體加固、壩基固結(jié)灌漿和防滲帷幕灌漿。左岸邊坡巖體采用7 個水平樁進(jìn)行加固，水平樁插入岸坡內(nèi)約 80m，總混凝土方量為 萬 m3。固結(jié)灌漿深度約 30m，其目的是使大壩應(yīng)力降低到 2MPa；防滲帷幕灌漿布置在大壩基礎(chǔ)的上游邊緣，帷幕深度約為 100m～ 150m，兩岸帷幕深度約為 200m。右岸由于裂隙發(fā)育，帷幕深度約為 300m。為了保持大壩穩(wěn)定，壩體嵌入基巖內(nèi)，上游面的平均嵌入深度為 50m，下游面的平均嵌入深度為 20m。 壩體中布置了泄洪建筑物 (表孔、中孔和底孔 )： ① 表孔溢洪道設(shè)置在壩頂中間部位，由 3 個溢洪孔組成，每孔寬 13m、高 5m，堰頂高程 670m，泄量為 1670m3/s，采用自由跌落到下游消力池消能； ② 中孔溢洪道設(shè)有 3 孔，直徑 ，進(jìn)口高程為 592m，出口高程 ，在水位 675m時 3 個中孔的泄量為 373m3/s； ③底孔溢洪道設(shè) 2 孔，進(jìn)口高程為 503m，直徑為 2m，在水位為 657m 時泄量為 240m3/s。為防止泄洪對下游河床的沖刷，修建了消力池并對兩岸進(jìn)行保護。消力池全長 ，底寬 15m，池底高程 ，邊墻頂高程 520m。尾部有高 21m 的擋水壩。 引水發(fā)電系統(tǒng)位于左岸，為單機單洞布置形式，單洞引水流量 80m3/s。地下廠房尺寸為長 、寬、高 ，裝有 3 臺混流式水輪發(fā)電機組，單機容量 120MW。 該工程于 1969 年開工， 1976 年建成。 奧羅維爾壩 (Oroville Dam)位于美國加利福尼亞州費瑟 (Feather)河上，距奧羅維爾市 8km。壩型為斜心墻土石壩，最大壩高 234m，壩頂長 2019m，水庫庫容為 億 m3，水電站裝機容量為 644MW。主要任務(wù)為發(fā)電、防洪、旅游和養(yǎng)殖。 壩 址地質(zhì)為變質(zhì)火成巖、角閃巖、花崗巖、石英巖和石灰?guī)r，巖性堅硬致密，有中到大的裂隙，覆蓋層厚 18m。 樞紐主要建筑物包括大壩、溢洪道、發(fā)電隧洞和地下廠房。溢洪道布置在右岸，安裝有 8 扇弧門 (每扇寬 ，高 )，泄量為 4248m3/s。另外還設(shè)有非常溢洪道，最大泄量 17700m3/s。廠房設(shè)在左壩肩地