大壩防滲加固技術(shù)研究工作報(bào)告修改

PAGEPAGE17目錄TOC\o"1-3"\h\z1概述 12前期開展的XX大壩防滲加固技術(shù)研究工作 52.1XX大壩上游面226m高程以下混凝土防滲技術(shù)研究 52.2壩頂開槽（壩內(nèi)切削或銑鉆設(shè)一道混凝土防滲墻設(shè)想） 63目前開展的XX大壩防滲加固技術(shù)研究—壩體內(nèi)置換混凝土防滲芯墻技術(shù) 73.1壩體內(nèi)置換混凝土防滲芯墻設(shè)想 73.2壩體內(nèi)置換混凝土防滲芯墻研究情況 73.2.1試驗(yàn)研究任務(wù)書的提出 73.2.2試驗(yàn)研究工作的計(jì)劃安排 103.3壩體內(nèi)置換混凝土芯墻研究成果 113.3.1置換混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)仿真分析研究 113.3.2XX大壩防滲方案實(shí)施前后滲流數(shù)值分析 123.3.3置換壩體混凝土形成防滲心墻施工技術(shù)方案研究 133.3.4XX水電站大壩置換混凝土性能設(shè)計(jì)研究 144結(jié)論 15附件一：XX大壩防滲加固處理技術(shù)討論會(huì)會(huì)議紀(jì)要 17附件二：XX大壩防滲加固技術(shù)方案論證會(huì)會(huì)議紀(jì)要 19附件三：XX水電站大壩壩體切槽回填混凝土防滲補(bǔ)強(qiáng)加固處理技術(shù)研討會(huì)會(huì)議紀(jì)要 21附件四：技術(shù)資料 23

1概述XX水電站位于第二XX江中游，其下游16km即為XX市，沿江尚有鐵路干線、哈爾濱市以及11個(gè)縣市和大片農(nóng)田。工程以發(fā)電為主，兼顧防洪。此外尚有灌溉、航運(yùn)、城市及工業(yè)用水、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益。大壩于1937年開始興建，1942年施工期間即蓄水，1943年第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，到1959年全廠共安裝8臺(tái)機(jī)組，總?cè)萘窟_(dá)552.5MW。1988～1992年，利用壩內(nèi)預(yù)留的兩條鋼管進(jìn)行二期擴(kuò)建，安裝2臺(tái)單機(jī)容量85MW的機(jī)組。1994～1998年利用左岸泄洪洞進(jìn)行三期擴(kuò)建，安裝2臺(tái)單機(jī)容量140MW的機(jī)組，目前全廠總裝機(jī)容量達(dá)1002.5MW。XX水庫為不完全多年調(diào)節(jié)水庫，大壩為混凝土重力壩，全長1080m，共60個(gè)壩段，每個(gè)壩段18m，最大壩高91.7m。河床左岸布置有11孔溢流壩，右岸為壩后式廠房，泄洪洞布置在左岸兼作三期廠房引水發(fā)電洞。2003年為了解放XX發(fā)電廠6萬基荷，增加下游供水保證率，在XX大壩下游XX大壩是我國最老的壩之一，由于施工質(zhì)量低劣，大壩存在很多嚴(yán)重問題。主要有：壩體存在大量低強(qiáng)混凝土（1942年以后澆筑的混凝土保證率超過80%的約占12.5%，有的試驗(yàn)資料記載28天強(qiáng)度最低僅為0.58MPa），局部還有卵石堆積（見照片1）；壩體整體性差，220m高程以上縱、橫縫均沒設(shè)鍵槽，也沒灌漿，1950～1951年初期蓄水時(shí)，22壩段水平位移實(shí)測(cè)最大達(dá)112mm；壩體漏水嚴(yán)重，解放初期，下游壩面和檢查廊道到處滲水，以至于進(jìn)入廊道必須穿雨衣（見照片2、3、4），而且溶蝕嚴(yán)重，鈣質(zhì)析出物到處可見（見照片5）；壩頂、上下游面，溢流閘墩、電纜與檢查廓道表面裂縫嚴(yán)重；壩面混凝土凍融破損老化嚴(yán)重，有的部位長草長樹，而且1981年、1986年汛期泄洪時(shí)，溢流壩面發(fā)生大面積沖毀事故。沖走混凝土1000多立米，沖毀面積約700m2XX大壩由于施工時(shí)的特殊情況，加上施工技術(shù)水平差，大壩混凝土質(zhì)量低劣，以至大壩修建以來即存在著一些嚴(yán)重的先天性缺陷如：混凝土強(qiáng)度偏低、滲漏嚴(yán)重等，大壩至今已在不利的環(huán)境下運(yùn)行了66年，由于滲漏、凍融、凍脹、化學(xué)溶蝕、裂縫等因素引發(fā)的大壩老化現(xiàn)象不斷發(fā)展，嚴(yán)重影響了大壩的安全和耐久性。雖然經(jīng)過五十年代的續(xù)建、改建和以后多年來持續(xù)的維修加固，特別是1988年以后進(jìn)行的系統(tǒng)全面的補(bǔ)強(qiáng)加固工程，大壩存在的缺陷得到了一定程度的處理，大壩老化進(jìn)程也有所緩解，但壩體混凝土強(qiáng)度偏低、滲漏、揚(yáng)壓力偏高、溶蝕及凍脹破壞等問題仍沒有得到根治。因此針對(duì)XX大壩的具體實(shí)際，研究大壩防滲處理的方法，采取有效措施，消除大壩的隱患，提高大壩的安全度，以利大壩的長期安全運(yùn)行，具有非常重要的意義。照片11986年溢流面補(bǔ)修時(shí)開挖發(fā)現(xiàn)卵石堆照片2操作坑內(nèi)23-24壩段接縫漏水（1949年）照片3檢查廊道內(nèi)44-45壩段漏水情況（1949年）照片41986年溢流面搶修夾層滲水結(jié)冰情況照片54#壩段檢查廊道階梯溶蝕物（1986年）照片61986年泄洪時(shí)沖毀全貌照片71986年放流時(shí)溢流面沖毀側(cè)面2前期開展的XX大壩防滲加固技術(shù)研究工作針對(duì)XX大壩的具體情況，XX電廠從1995年開始先后開展了XX大壩上游面226m高程以下混凝土防滲、壩頂開槽（壩內(nèi)切削或銑鉆一道澆筑鋼筋混凝土防滲墻設(shè)想）等防滲技術(shù)研究，具體內(nèi)容介紹如下。2.1XX大壩上游面226m高程以下混凝土防滲技術(shù)研究XX壩上游面226m高程以上采用鋼筋混凝土及瀝青混凝土防滲層進(jìn)行加固處理。取得明顯效果。但大壩仍有滲透水，壩體揚(yáng)壓力偏高，下游壩面外包混凝土不利于滲水排除，壅高壩內(nèi)揚(yáng)壓水位，對(duì)壩穩(wěn)定不利。滲水對(duì)壩體混凝土產(chǎn)生融蝕，下游面因滲水凍脹可能造成壩面破壞等不利影響。估計(jì)滲水可能主要來自上游壩面226m高程以下一直沒修補(bǔ)過的部位。擬進(jìn)行上游壩面226m高程以下水下防滲處理，國內(nèi)外還沒有成熟經(jīng)驗(yàn)。1995年7月28日～30日東電在XX召開XX壩水下防滲方案論證會(huì)。會(huì)議提出，大連理工大學(xué)與鐵道部十三工程局聯(lián)合提出的上游壩面水下澆筑不分散混凝土（NDC）防滲層采用浮式支架施工的方案比較可行。但距實(shí)施還需做大量工作。會(huì)后，大連理工大學(xué)與XX發(fā)電廠共同進(jìn)行水下防滲技術(shù)及方案研究工作。先后進(jìn)行了壩前地形測(cè)量；大壩參數(shù)及資料收集和整理；水下不分散混凝土物理、力學(xué)性能室內(nèi)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；壩體混凝土和水下NDC防滲層混凝土溫度應(yīng)力分析；上游壩面防滲工程滲流分析；上游水下壩面不平整度測(cè)量儀研制；壩面清理機(jī)研制；浮式支架與工作平臺(tái)研制。水下不分散混凝土澆筑方法國內(nèi)調(diào)研等。提出“XX大壩上游面226m高程以下防滲層設(shè)計(jì)研究階段報(bào)告”。試驗(yàn)結(jié)論：a)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，材料不過關(guān)，新老混凝土沒有粘結(jié)強(qiáng)度；b)施工用浮式支架下水試驗(yàn)基本獲得成功，但定位沒有把握，試驗(yàn)停了下來。2.2壩頂開槽（壩內(nèi)切削或銑鉆設(shè)一道混凝土防滲墻設(shè)想）日本與澳大利亞雪山公司針對(duì)XX大壩上游面水下滲漏問題提出初步方案，即擬通過工程措施在壩內(nèi)設(shè)置一道連續(xù)的混凝土防滲墻，以解決壩體疏松、滲漏嚴(yán)重的問題。建議采用建造地下連續(xù)墻施工方法。在壩頂、壩軸線下游一定距離內(nèi)位置，使用混凝土切削機(jī)（日本）或液壓銑槽機(jī)（雪山公司）向下切削或銑鉆槽形孔。在槽內(nèi)澆筑防滲性能好、強(qiáng)度較高的混凝土或鋼筋混凝土。在鄰接位置連續(xù)施工，形成防滲墻。三峽公司已購置一臺(tái)BC30型液壓銑槽機(jī)。用于二期圍堰人工填筑堰體，覆蓋層和風(fēng)化花崗巖中銑掘防滲墻。此方案優(yōu)點(diǎn)：⑴大部分非溢流壩段可較容易用本方案建造防滲墻。⑵墻體建成后，防滲能力比較可靠。⑶在壩體中造孔，槽孔穩(wěn)定性好，工程質(zhì)量有保證。需要研究解決主要問題：⑴需對(duì)全壩壩頂、壩內(nèi)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行調(diào)查研究。有些部位，如廠房壩段取水鋼管和進(jìn)水孔工作門槽、溢流壩段閘墩、壩體錨索等，防滲墻布置困難，需進(jìn)行研究，采取補(bǔ)充防滲措施，以保證形成連續(xù)防滲體。與原壩體不能形成鍵槽形式結(jié)合。⑵施工過程中，特別是抽干槽孔，進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，水庫水壓力對(duì)上游槽壁穩(wěn)定的影響，墻體要與上游面有足夠距離，選擇最佳施工時(shí)段，以保證施工期壩體安全。⑶對(duì)防滲墻混凝土材料性能、結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究，以保證防滲墻上、下游側(cè)與原壩體結(jié)合緊密，不能形成新的縱縫，墻段之間不能出現(xiàn)橫縫。壩體原有橫縫功能不變。⑷對(duì)壩體應(yīng)力狀況進(jìn)行分析，研究防滲墻性能對(duì)壩體應(yīng)力影響。⑸對(duì)設(shè)備選型。三峽現(xiàn)有設(shè)備體積大，壩頂相對(duì)較窄，壩頂施工場(chǎng)地要臨時(shí)加寬。三峽現(xiàn)有銑掘刀齒主要適用于覆蓋層，用于混凝土要適當(dāng)改造。由于該方案需涉及的問題較多，危險(xiǎn)性較大，施工困難，沒有進(jìn)行繼續(xù)深入研究。3目前開展的XX大壩防滲加固技術(shù)研究—壩體內(nèi)置換混凝土防滲芯墻技術(shù)3.1壩體內(nèi)置換混凝土防滲芯墻設(shè)想壩體內(nèi)置換混凝土防滲芯墻施工技術(shù)擬通過工程措施在壩內(nèi)置換混凝土芯墻，從而解決大壩滲漏嚴(yán)重及低強(qiáng)混凝土的問題。即在大壩下游面向壩體內(nèi)開挖水平向交通洞，挖至準(zhǔn)備修筑防滲墻部位。在交通洞中準(zhǔn)備修筑防滲墻部位，開挖豎直工作井，其高度大于預(yù)建防滲墻的高度。在工作井底部即防滲墻最低位置，沿壩軸線方向開挖防滲墻隧道，其高度含防滲墻第一層混凝土高度加上振搗和開挖施工作業(yè)所需高度。開挖斷面與老混凝土連接部位可做成鍵槽，斷面可為長方形或其它形狀，澆第一層膨脹高強(qiáng)混凝土。待凝結(jié)具有一定強(qiáng)度后開挖第二層隧道，澆第二層混凝土，以此類推，直到整個(gè)防滲墻形成。同時(shí)形成防滲墻與帷幕灌漿相結(jié)合的新防滲體系,在防滲墻上、下游可做排水措施，達(dá)到最佳防滲效果。3.2壩體內(nèi)置換混凝土防滲芯墻研究情況XX發(fā)電廠于2003年開始著手此項(xiàng)研究工作，2003年10月9日至11日在XX發(fā)電廠召開了“XX大壩防滲加固處理技術(shù)討論會(huì)”（會(huì)議紀(jì)要見附件1）。會(huì)議就XX大壩存在的主要問題及大壩防滲加固處理意見進(jìn)行了充分討論，提出了下一步應(yīng)針對(duì)XX大壩的具體情況，研究大壩防滲加固處理的方式。建議從大壩長期安全運(yùn)行考慮，需要在下游壩面外包抗凍混凝土，并在壩體上游部位置換低強(qiáng)混凝土以加固壩體，同時(shí)形成防滲墻與帷幕灌漿相結(jié)合的新防滲體系。目前，我國至今已修建了幾百座中、高壩，一些大壩都有不同程度的滲漏和老化等問題，并隨著運(yùn)行齡期的延長日益突出，對(duì)這些老混凝土壩的防滲補(bǔ)強(qiáng)加固處理也日益緊迫，而目前國內(nèi)外對(duì)于老混凝土壩的防滲、老化問題處理的研究十分薄弱，技術(shù)手段也非常有限。因此通過對(duì)XX大壩的防滲補(bǔ)強(qiáng)加固研究，也可以為妥善解決其他大壩的滲漏、老化等問題探索一條經(jīng)濟(jì)有效的方法和手段。3.2.1試驗(yàn)研究任務(wù)書的提出為保證所采用方案的安全、可靠，保證有效地形成防滲墻，探索更有效的壩體灌漿技術(shù)，保證采取的工程措施既起到置換低強(qiáng)混凝土加固壩體，又能起到較好的壩體防滲的目的，必須對(duì)混凝土防滲墻的布置和結(jié)構(gòu)型式，防滲墻的施工技術(shù)、施工方法、施工工藝、墻體材料，壩體灌漿參數(shù)等進(jìn)行試驗(yàn)研究，為最終方案的選取提供現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)依據(jù)。為此XX發(fā)電廠于2004年委托杭州國電大壩安全工程公司編制了《XX水電站大壩防滲加固處理技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)任務(wù)書》（見技術(shù)報(bào)告之一）。主要從以下幾方面開展工作。3.2.1.1防滲墻施工技術(shù)研究任務(wù)⑴防滲墻開挖方案主要對(duì)開挖原則、開槽施工機(jī)具的調(diào)查研究、選定開挖方案方面的研究；⑵回填混凝土方案主要對(duì)回填混凝土施工設(shè)備的選擇、回填混凝土施工方法及施工程序的研究；⑶混凝土施工技術(shù)主要對(duì)新老混凝土的結(jié)合、層間施工縫的處理、壩體橫縫處理技術(shù)、施工堵排水技術(shù)的研究⑷施工工序研究通過上述防滲墻開挖方案，置換混凝土方案和新老混凝土的結(jié)合、層間施工縫的處理、壩體橫縫處理、施工堵排水施工技術(shù)的研究，提出完整的防滲墻施工方案。3.2.1.2壩體置換混凝土材料選擇研究任務(wù)⑴XX大壩開挖置換混凝土形成防滲墻。由于它是處于一個(gè)特定的壩內(nèi)有限的空間范圍內(nèi)，因此，對(duì)置換回填的混凝土材料需要解決不同于一般回填混凝土材料強(qiáng)度較低、抗?jié)B性要求低、會(huì)產(chǎn)生收縮等問題。對(duì)此要求有針對(duì)性地對(duì)置換混凝土材料及外加劑通過網(wǎng)絡(luò)或者其它方法進(jìn)行調(diào)查，提出適合于XX大壩的置換混凝土材料。⑵根據(jù)初步擬定的防滲墻置換混凝土的施工方案，考慮不同施工期環(huán)境溫度（包括氣溫、水庫水溫、壩體溫度）和置換混凝土的放熱過程，分析研究置換混凝土的收縮情況，提出置換混凝土材料的收縮控制指標(biāo)和溫控要求。⑶在置換混凝土補(bǔ)償收縮性能研究的基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)研究在不同施工期不同的施工條件下混凝土的配合比，并提出不同的補(bǔ)償要求和需要摻加的外加劑品種、摻加量。⑷置換混凝土材料的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)除了從混凝土補(bǔ)償收縮性能考慮之外，應(yīng)該從工程本身需要考慮，并對(duì)推薦配合比混凝土作選定配方的性能試驗(yàn)。根據(jù)工程的具體情況，提出以下基本要求，作選擇置換混凝土材料的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)考慮：混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C25W8F100抗壓強(qiáng)度：在壩體內(nèi)部環(huán)境條件下，7天強(qiáng)度≥15Mpa；28天強(qiáng)度≥20Mpa；收縮性：要求基本無收縮，微膨脹。3.2.1.3壩體防滲墻仿真計(jì)算分析研究任務(wù)⑴隨著計(jì)算技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，結(jié)構(gòu)分析的工具也日益豐富、完善。仿真分析就是其中之一。簡單地說，仿真計(jì)算就是根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際物理狀態(tài)構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元理論，按照結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工過程和內(nèi)外荷載作用過程，真實(shí)反映工程結(jié)構(gòu)從施工到運(yùn)行過程中出現(xiàn)的實(shí)時(shí)的應(yīng)力和變形，預(yù)測(cè)不同方案的有利和不利之處，從中選擇最優(yōu)的處理方案。該技術(shù)可以預(yù)測(cè)工程施工期和運(yùn)行期若干年內(nèi)的實(shí)際狀態(tài)，對(duì)XX工程的補(bǔ)強(qiáng)加固處理則可以預(yù)測(cè)施工處理的結(jié)果和施工處理過程對(duì)大壩結(jié)構(gòu)的影響范圍和影響程度，保證大壩的安全。對(duì)XX這樣的大壩而言，對(duì)其采取的任何處理，進(jìn)行仿真計(jì)算分析都是非常必要的。⑵通過模擬壩體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)巖體及各自的重大缺陷，從處理前的原始狀態(tài)開始，考慮壩體承受的自重荷載、水荷載、溫度變化荷載、施工荷載，分析加固處理施工過程引起的壩體應(yīng)力、應(yīng)變，對(duì)XX大壩壩體連同基巖進(jìn)行有限元仿真分析計(jì)算，要求得到以下成果：大壩的應(yīng)力和位移及其分布規(guī)律，包括方案實(shí)施前后壩體應(yīng)力的分布的差異；分析比較不同槽寬、槽高對(duì)壩體應(yīng)力和穩(wěn)定、滲流的影響；對(duì)選定切槽位置、槽寬分析施工過程對(duì)壩體應(yīng)力、穩(wěn)定、滲流的影響；對(duì)處理方案的合理性及施工過程中應(yīng)采取的措施提出意見。在計(jì)算分析中應(yīng)選取擋水壩段或溢流壩段進(jìn)行三維有限元仿真計(jì)算，巖體的選取范圍為壩踵上游側(cè)、壩趾下游側(cè)、壩基以下深度各為一倍壩高，并應(yīng)考慮壩體縱縫的影響。3.2.1.4壩體帷幕灌漿試驗(yàn)根據(jù)2003年10月9日至11日在XX水電廠召開的“XX大壩防滲加固處理技術(shù)討論會(huì)”會(huì)議紀(jì)要精神，結(jié)合XX大壩工程的問題和現(xiàn)狀，總結(jié)歷史上多次灌漿處理的成果，分析原帷幕灌漿孔在布置、壓力、水灰比及水泥細(xì)度等方面存在的問題，加強(qiáng)原帷幕，并結(jié)合防滲墻布置，設(shè)置新的防滲帷幕。為取得壩體帷幕的布置、孔距、灌漿材料、灌漿壓力等參數(shù)，必須預(yù)先在壩體進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，根據(jù)灌漿試驗(yàn)成果最終確定灌漿參數(shù)。通過試驗(yàn)不同的灌漿工藝、灌漿方法、灌漿壓力和漿液濃度，比較灌漿效果和施工難易程度、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，選定符合XX大壩實(shí)際情況的灌漿參數(shù)，檢查灌漿效果，評(píng)價(jià)其可行性和有效性，為今后XX大壩壩體帷幕灌漿工程提供優(yōu)化的處理方案。3.2.2試驗(yàn)研究工作的計(jì)劃安排2004年4月XX發(fā)電廠組織召開了“XX大壩防滲加固技術(shù)方案論證會(huì)”(會(huì)議紀(jì)要見附件2)，對(duì)XX大壩的防滲補(bǔ)強(qiáng)加固方案進(jìn)行了討論，對(duì)擬開展的四個(gè)方面試驗(yàn)研究工作進(jìn)行了交流和溝通，并明確了參加該項(xiàng)目試驗(yàn)研究的相關(guān)單位的目標(biāo)和任務(wù)。會(huì)后XX發(fā)電廠委托大連理工大學(xué)負(fù)責(zé)防滲墻施工仿真和大壩增設(shè)排水系統(tǒng)形態(tài)與效果滲流仿真數(shù)值計(jì)算分析研究、中國水電六局負(fù)責(zé)防滲墻施工技術(shù)研究、東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)壩體置換混凝土材料選擇研究等專題工作。壩體帷幕灌漿試驗(yàn)研究在以后結(jié)合工程一并開展。2004年6月上述承擔(dān)單位結(jié)合自身的工作內(nèi)容和任務(wù)，陸續(xù)提出了工作大綱，開始進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的試驗(yàn)研究工作。2005年元月，各承擔(dān)單位提交了上述試驗(yàn)研究工作的中間成果。為了進(jìn)一步探討、論證XX大壩壩體置換回填混凝土防滲補(bǔ)強(qiáng)加固方案的處理技術(shù)，分析、總結(jié)前一階段的研究試驗(yàn)成果，2005年3月18日，XX發(fā)電廠組織有關(guān)單位和專家在杭州召開了⑴XX發(fā)電廠提出了壩體切槽回填混凝土形成防滲芯墻的防滲補(bǔ)強(qiáng)處理方案是比較切合XX大壩實(shí)際的。⑵大連理工大學(xué)進(jìn)行了切槽前后壩體應(yīng)力狀況的對(duì)比研究，并分析了混凝土回填后溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的變化。從提交本次會(huì)議討論的初步分析成果看，切槽前后壩體應(yīng)力變化不大，切槽開挖回填混凝土建造防滲墻的方案是可行的。但由于該項(xiàng)仿真計(jì)算的施工方案及參數(shù)尚與將要實(shí)施的施工方案有較大的出入，下一步應(yīng)緊密結(jié)合壩體的實(shí)際邊界、施工程序、混凝土回填后的發(fā)熱、硬化過程等實(shí)際條件進(jìn)行仿真模擬，以得到比較切合工程實(shí)際的應(yīng)力分布，為方案選擇提供依據(jù)；⑶水電六局調(diào)研了目前國內(nèi)外眾多可能用于XX水電站大壩防滲補(bǔ)強(qiáng)加固施工的施工機(jī)械。會(huì)議認(rèn)為下一步應(yīng)考慮本項(xiàng)目在壩內(nèi)開挖、回填，工作面狹小、邊界條件復(fù)雜的特點(diǎn)，著眼于高效的小型挖掘、回填設(shè)備的分析和選擇，并提出相應(yīng)可行的施工方案、施工技術(shù)和施工工序。⑷東勘院對(duì)回填混凝土材料進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作，得到的成果對(duì)下一步工作是有益的。下一階段材料試驗(yàn)還應(yīng)進(jìn)行混凝土熱學(xué)性能的試驗(yàn)，并結(jié)合考慮膨脹劑前期膨脹、后期收縮的特性，增加不摻膨脹劑、采用控制溫升的方法解決混凝土開裂的研究，并應(yīng)盡快進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。鑒于本項(xiàng)目的重要性和技術(shù)難度高的特點(diǎn)，會(huì)議還建議XX發(fā)電廠應(yīng)盡快落實(shí)具體的設(shè)計(jì)承擔(dān)單位，由設(shè)計(jì)單位作為項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)、技術(shù)論證等工作的總負(fù)責(zé)，牽頭各有關(guān)專題單位開展研究和攻關(guān)工作，爭取項(xiàng)目早日立項(xiàng)和實(shí)施。3.3壩體內(nèi)置換混凝土芯墻研究成果3.3.1置換混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)仿真分析研究2004年大連理工大學(xué)提出《XX大壩置換混凝土形成防滲墻方案壩體穩(wěn)定性和應(yīng)力仿真計(jì)算》報(bào)告（見技術(shù)報(bào)告之二）以及2007年提出《XX大壩防滲芯墻施工前后壩體整體安全性數(shù)值仿真計(jì)算分析研究》（見技術(shù)報(bào)告之三）。計(jì)算工作主要是針對(duì)解決XX大壩壩體的防滲問題而提出的置換壩體老混凝土形成防滲心墻的技術(shù)方案，開展開挖方案的初步設(shè)計(jì)優(yōu)化和仿真分析，為施工可行性論證提供參考，內(nèi)容是基于保證壩體穩(wěn)定安全性和控制壩體應(yīng)力強(qiáng)度，對(duì)壩體開挖置換混凝土形成防滲芯墻的施工過程進(jìn)行仿真計(jì)算。通過計(jì)算分析，可以得出如下結(jié)論：開挖過程中和施工完建后，開挖和回填部分壩體混凝土的應(yīng)力均很小，混凝土的應(yīng)力大小不是結(jié)構(gòu)和施工安全的主要控制因素，開挖主要是對(duì)壩體穩(wěn)定性有所影響。開挖斷面尺寸的選擇對(duì)應(yīng)力有一定程度的影響，開挖尺寸越大，第一主應(yīng)力和剪應(yīng)力均有所增大，但增大幅度在壩體混凝土強(qiáng)度的控制范圍之內(nèi)。壩體中間和上部某些斷面的抗滑穩(wěn)定性是控制開挖斷面尺寸的控制因素，因此，應(yīng)主要從控制壩體斷面穩(wěn)定性的角度確定合理的開挖尺寸。在地震工況下，新老混凝土的強(qiáng)度在施工前后都沒有發(fā)生太大變化，按最大開挖尺寸控制在仿真施工情況下是完全滿足要求的。壩體開挖斷面距離原有的預(yù)應(yīng)力錨索較近，可能會(huì)對(duì)錨固端的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，使預(yù)應(yīng)力有所松弛。計(jì)算考慮了這一因素，認(rèn)為當(dāng)應(yīng)力松弛不是很大時(shí)其影響也不是很大。實(shí)際壩體斷面設(shè)有縱縫，但仿真計(jì)算的施工位置處于AB縫處（跨縫），施工完成后，對(duì)壩體整體穩(wěn)定性是有利的?？傮w評(píng)價(jià)認(rèn)為，從壩體穩(wěn)定性和壩體應(yīng)力強(qiáng)度方面控制，所選擇的施工開挖方案是可行的，具體采用何種方案還應(yīng)綜合考慮開挖和混凝土澆筑施工等方面的技術(shù)要求，綜合考慮各種要素后加以確定。述計(jì)算分析沒有考慮壩體內(nèi)部混凝土溫度場(chǎng)的變化和施工期隨開挖和澆筑過程的混凝土溫度變化，下一階段的深入研究需要結(jié)合溫度場(chǎng)的仿真計(jì)算進(jìn)行更準(zhǔn)確的混凝土應(yīng)力分析。凝土內(nèi)部滲透壓力的計(jì)算和壩體侵潤線需要通過滲流計(jì)算確定，從而可以更準(zhǔn)確地的計(jì)算壩體應(yīng)力和沿各斷面的抗滑穩(wěn)定性，這也是下一階段需要深入研究的課題。述計(jì)算由于是初期方案論證階段，沒有考慮壩體縱縫的作用，下一階段的細(xì)化研究計(jì)算需要加以認(rèn)真模擬，雖然縱縫的模擬是十分困難的，還應(yīng)該探討合適的處理方法。3.3.2XX大壩防滲方案實(shí)施前后滲流數(shù)值分析2006年大連理工大學(xué)提出《XX大壩“防滲墻”防滲方案實(shí)施前后滲流場(chǎng)數(shù)值分析》、《大壩增設(shè)排水系統(tǒng)形態(tài)與效果滲流仿真數(shù)值分析》報(bào)告（見技術(shù)報(bào)告之四、之五）。XX大壩滲流分析的主要任務(wù)首先是確定給定滲流場(chǎng)的水頭、流速分布和滲流量等基本物理量，并據(jù)此通過有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)工程安全性和經(jīng)濟(jì)效益做出評(píng)價(jià)，選擇合理的滲流控制措施。其次是通過分析找出各工程中滲流破壞易產(chǎn)生的部位和可能發(fā)生的隱患并進(jìn)行針對(duì)性的分析處理。在水利工程中易發(fā)生滲流問題的部位主要有：壩體，壩基，庫岸。結(jié)論：1)新澆混凝土防滲芯墻的滲透系數(shù)對(duì)XX混凝土大壩加固后的防滲性能有著非常大的影響；防滲芯墻的滲透系數(shù)越小，下游面滲流溢出點(diǎn)的高程越低；2)在現(xiàn)在大壩滲流狀態(tài)下，下游面溢出點(diǎn)高程為209m，當(dāng)在AB縫處施工2m寬的防滲帷幕，施工高程到達(dá)200m，防滲加固后下游面溢出點(diǎn)高程為205m，下游面溢出點(diǎn)比原來降低了4m。3)當(dāng)在AB縫處施工2m寬的防滲帷幕，施工高程到達(dá)192m，防滲加固后下游面溢出點(diǎn)高程為204m，下游面溢出點(diǎn)比原來降低了5m。4)當(dāng)在AB縫處施工2m寬的防滲帷幕，施工高程到達(dá)200m，并且在防滲帷幕后采用45度排水孔，防滲加固后下游面溢出點(diǎn)高程為201m，下游面溢出點(diǎn)比原來降低了8m。5)當(dāng)在AB縫處施工2m寬的防滲帷幕，施工高程到達(dá)200m，并且在防滲帷幕后采用垂直排水孔，防滲加固后下游面溢出點(diǎn)高程為202m，下游面溢出點(diǎn)比原來降低了7m。6)當(dāng)在AB縫處施工2m寬的防滲帷幕，施工高程到達(dá)192m,并且在防滲帷幕后采用垂直排水孔，防滲加固后下游面溢出點(diǎn)高程為201.5m，下游面溢出點(diǎn)比原來降低了7.5m。7)當(dāng)在AB縫處施工2m寬的防滲帷幕，施工高程到達(dá)189m,并且在防滲帷幕后采用垂直排水孔，防滲加固后下游面溢出點(diǎn)高程為201.0m，下游面溢出點(diǎn)比原來降低了8.0m。3.3.3置換壩體混凝土形成防滲心墻施工技術(shù)方案研究對(duì)XX大壩采取壩內(nèi)置換形成防滲心墻方案進(jìn)行防滲補(bǔ)強(qiáng)加固處理另一個(gè)重要的制約因素是合適的施工設(shè)備和合理的施工方案。由于沒有可供參考的工程先例，需要調(diào)查國內(nèi)外混凝土或巖石開槽施工機(jī)具及其應(yīng)用情況、國內(nèi)外回填混凝土的施工設(shè)備及其應(yīng)用情況，并根據(jù)XX大壩防滲加固處理工程的特點(diǎn)，進(jìn)行施工工藝和施工技術(shù)的研究，如新老混凝土的結(jié)合、層間施工縫的處理、壩體已有橫縫處理、施工過程庫水滲漏的堵排水技術(shù)研究。3.3.3.1壩體置換開挖施工機(jī)具的調(diào)查研究由于目前國內(nèi)外尚無類似的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，也無可借鑒的現(xiàn)成的施工設(shè)備的選型實(shí)例，只能依據(jù)專業(yè)人員對(duì)一些廠家和設(shè)備情況的了解，通過廠家網(wǎng)站、電話、傳真、郵寄和電子郵件等聯(lián)絡(luò)咨詢方法，獲得詳細(xì)的產(chǎn)品信息，經(jīng)過小組人員的研討，根據(jù)設(shè)備的性能、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本等因素對(duì)設(shè)備廠商進(jìn)行篩選、比較。課題組已對(duì)50余個(gè)廠家以及設(shè)備進(jìn)口商代理進(jìn)行了實(shí)地走訪，到現(xiàn)場(chǎng)了解設(shè)備的生產(chǎn)制造及其應(yīng)用情況，先后掌握了相關(guān)的二百多個(gè)廠家的一千余種機(jī)械設(shè)備信息，并多次召開研討會(huì)和技術(shù)交流會(huì)，對(duì)可能的施工方案和機(jī)具選型進(jìn)行了研討。目前施工設(shè)備的選型已基本確定，并提出了《防滲墻施工機(jī)具及回填混凝土設(shè)備調(diào)研》報(bào)告（見技術(shù)報(bào)告之六）。3.3.3.2施工方案的比較與研究通過對(duì)施工設(shè)備的全面調(diào)查與研究，充分考慮各種施工機(jī)具應(yīng)用于本工程的適應(yīng)性，制定適宜本工程的多種方案，對(duì)各種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇適合本工程的最佳方案。水電六局也對(duì)防滲墻施工方案進(jìn)行了大量的調(diào)查研究，提出了《防滲墻施工方案研究報(bào)告》（見技術(shù)報(bào)告之七），目前得到的只是初步的大綱式設(shè)想。3.3.4XX水電站大壩置換混凝土性能設(shè)計(jì)研究中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司科學(xué)研究院承擔(dān)了XX大壩置換混凝土性能設(shè)計(jì)研究工作。提出了《XX大壩置換混凝土性能設(shè)計(jì)研究》報(bào)告（見技術(shù)報(bào)告之八）。3.3.4.1研究任務(wù)⑴置換混凝土材料及外加劑的調(diào)查研究⑵置換混凝土補(bǔ)償收縮性能研究⑶置換混凝土材料配合比的研究⑷置換混凝土材料技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)的確定3.3.4.2試驗(yàn)研究主要內(nèi)容⑴混凝土原材料選擇⑵混凝土配合比參數(shù)3.3.4.3混凝土配合比設(shè)計(jì)及混凝土性能試驗(yàn)分析根據(jù)上述確定的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)，現(xiàn)階段針對(duì)不同的外加劑品種、摻量，水灰比，砂率，粉煤灰摻量，膨脹劑及摻量等因素共試驗(yàn)了二級(jí)配泵送混凝土28組，三級(jí)配混凝土29組，對(duì)所有設(shè)計(jì)配合比都進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度、抗凍性、抗?jié)B性、靜力彈性模量、極限拉伸、膨脹率等物理力學(xué)性能的試驗(yàn)，據(jù)此選擇最優(yōu)的配合比。3.3.4.4現(xiàn)場(chǎng)施工試驗(yàn)推薦配合比由于XX大壩心墻是局限在壩體內(nèi)的新澆混凝土，心墻的防裂、防收縮性能是心墻能否起到預(yù)期效果的重要指標(biāo)?；炷猎谒?、硬化過程中產(chǎn)生的干縮、冷縮是引起裂縫的主要原因，也是導(dǎo)致心墻與老混凝土不能形成整體的主要原因。補(bǔ)償收縮混凝就是使混凝土適度膨脹，來抵消其有害的收縮，從而達(dá)到避免混凝土開裂、保證新老混凝土形成完整整體的有效方法。而對(duì)補(bǔ)償收縮混凝土而言，混凝土限制膨脹率的選擇是非常重要的?；谏鲜鲅a(bǔ)償原理，并結(jié)合國標(biāo)《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50119—2003中對(duì)填充膨脹混凝土水中養(yǎng)護(hù)14d的最小限制膨脹率≥2.5×10-4，其28d干縮率應(yīng)不大于3.0×10-4的有關(guān)規(guī)定，考慮到泵送混凝土塌落度稍高，為確保防滲墻混凝土質(zhì)量，確定采用三級(jí)配常態(tài)混凝土配合比。中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司科學(xué)