環境友好型碾壓混凝高薄拱壩設計與筑壩關鍵技術

◎ -策劃編輯- 唐湘茜 熊 堃 胡清義 黃 元

成 果 概 況

“環境友好型碾壓混凝土高薄拱壩設計與筑壩關鍵技術”項目由長江勘測規劃設計研究有限責任公司、武漢大學、中國水電建設集團十五工程局有限公司共同完成。項目主要完成人為王小毛、孔凡輝、龔道勇等。

項目依托湖北十堰房縣三里坪水利水電樞紐工程和恩施云龍河三級水電站中壩高分別為141m和129m的兩座碾壓混凝土拱壩，圍繞工程技術難題，將環境友好、綠色發展的理念融入大壩結構設計與建設之中，開展10余年的技術攻關，實現了碾壓混凝土高薄拱壩結構設計理論和方法的突破。

該成果獲長江委科技進步特等獎和2019年湖北省科技進步二等獎。依托項目研究, 該成果獲專利授權6項，其中發明專利4項；出版專著1部，獲軟件著作權1項，發表論文80篇，其中SCI論文7篇；成果納入4部行業規范。

技 術 創 新

1 建立了碾壓混凝土高薄拱壩“強拱弱梁”設計理論、體形設計方法和控制標準，攻克了含大量水平薄弱層面的大壩整體安全控制的技術難題。

2 提出了“下誘上橫”碾壓混凝土拱壩組合式分縫新技術及分界高程確定方法，解決了壩體早期擋水度汛、溫控防裂與快速施工協調困難的技術難題。

3 研發了“設置橫向排水引滲、加大豎向排水間距”的壩體立體網格排水系統，提出了橫向排水間距確定方法，保證了大壩壩體整體防滲排水性能，破解了壩體排水管埋設與快速碾壓澆筑施工相互干擾的難題。

4 研制了碾壓混凝土緩降輸送拌合裝置及成套技術，解決了狹窄河谷運輸道路布置難、大落差碾壓混凝土入倉骨料易分離的技術難題。

推 廣 應 用

研究成果已成功應用于工程建設，產生了顯著的經濟、社會和環境效益。

1 湖北房縣三里坪水利水電樞紐工程

三里坪水利水電樞紐工程位于湖北省房縣境內，地處漢江中游右岸一級支流南河的中游。工程以防洪與發電為主，水庫正常蓄水位416.00 m，總庫容4.99億m3，電站總裝機容量70MW，多年平均發電量1.834億kW·h。工程于2006年7月正式開工，2008年6月大壩碾壓混凝土開始施工，2011年3月完成水庫下閘蓄水驗收。1號、2號機組相繼于2011年9月和2012年1月投產發電。

三里坪碾壓混凝土雙曲拱壩壩頂高程420m，建基面高程279 m，最大壩高141 m。大壩采用對數螺旋線體形，壩軸線長284.61 m，壩頂寬5.5 m，拱冠梁底厚22.7 m，厚高比0.17。壩身設3個寬12 m高8 m的泄洪表孔和2個寬5m高7m的泄洪中孔。三里坪碾壓混凝土雙曲拱壩壩高位列國內目前已建百米級碾壓混凝土雙曲拱壩前二，為壩身表中孔聯合泄洪的最薄百米級碾壓混凝土雙曲拱壩。

2 湖北恩施云龍河三級水電站

云龍河三級水電站壩址位于湖北省恩施市沐撫村，主要任務為發電。水庫正常蓄水位970.00 m，總庫容為4 382萬m3，電站裝機容量40 MW，多年平均年發電量為1.30億kW·h。工程于2005年10月正式開工，2007年4月大壩開始澆筑混凝土，2009年4月下閘蓄水，1號、2號機組相繼于2009年6月、7月投產發電。

云龍河碾壓混凝土雙曲拱壩壩頂高程974.00 m，河床壩底高程845.00 m，最大壩高129 m。大壩采用三心圓體形，壩軸線長130.45 m，拱冠梁頂厚5.50m，底厚18.10 m，最大拱端厚度21.93 m，厚高比0.14，是目前已建成最薄的百米級碾壓混凝土雙曲拱壩。

外 部 評 價

2019年4月13日，湖北省技術交易所組織由張勇傳院士、鄭守仁院士等9位專家組成的專家委員會共同對該項目進行了科技成果評價，認為相關技術“整體達到國際先進水平，在碾壓混凝土高薄拱壩設計理論與分縫技術方面達到國際領先水平”。