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莫瓦桑壩位於瑞士瓦萊州、羅訥河支流德朗斯(Drance)河上,距離最近的城市為菲奧奈(Fionnay)市。

1 莫瓦桑壩 -簡介

  壩址處於阿爾卑斯山區基岩為石灰質變質片岩,堅固均勻,但節理髮育。基岩彈性模量約10~150000MPa。河床有約40m厚冰磧岩覆蓋層。岩基滲透性相當高,尤其是沖積層底部。地震烈度為8度。
  壩址以上集水面積為114平方公里,其中77平方公里為冰川所覆蓋。除冬季(10~次年5月)外,該河流量全年分佈比較均勻。地處高寒區,平均氣溫在0℃左右。
  為了增加入庫流量,在大壩左右岸各建一條引水隧洞,將6條小支流的水引入水庫,這樣集水面積增加到167平方公里,入庫平均年徑流量為2.5億立方米。
  水庫蓄水面積為2.26平方公里。最高庫水位1975m,最低庫水位為1810m。

2 莫瓦桑壩 -樞紐布置

  工程主要建築物包括大壩、泄水表孔、泄水中孔、泄水底孔、發電引水系統和廠房等。
  大壩壩頂高程為1976m。壩頂長520m,壩頂厚12m,壩底厚53.5m,壩頂拱圈半徑273m,相應中心角110°。河谷寬高比為2.076。大壩加高后體積由原來的203萬立方米增加到211萬立方米,老壩設計時的應力控制標準為:庫滿拱冠應力為7MPa,自重作用下,下游壩趾壓應力為5.2MPa,溫度壓應力為1.0MPa,壩基因變形產生的應力1.0MPa,地震應力2.0MPa。在正常情況時荷載組合壩體最大壓應力為8.5MPa,考慮地震後為10.5MPa,最大拉應力不超過1.5MPa。
  泄水表孔設有3個虹吸道閘門,通過一條短隧洞在閘室下游與中部泄洪隧洞相連,泄量為100立方米/秒。
  泄水中孔位於右岸,設有兩扇高壓平板門,尺寸為1.8m×2.25m,泄量100立方米/秒;泄水底孔由導流隧洞改建而成,長1145m,裝2扇平板門,尺寸為1.8m×2.25m,泄量140立方米/秒。
  引水式電站包括:
  
1、菲奧奈(Mauviosin Fionnay)電廠為地下式廠房,長50m,寬12.7m,高24m,其引水隧洞長4755m,坡度為5.5‰,直徑3.2m,混凝土襯砌后漸變為3.06m(配筋噴漿襯砌),輸水量為34.5立方米/秒。進水口在左岸大壩附近上游天然河床上。壓力斜井用鋼板襯砌,長443m,內徑2.4m,坡度80%。該電廠利用水頭474m,裝3台機組(單機容量4.3萬kW),總裝機12.90萬kW,變電站為露天式。
  2、里德電廠為地麵廠房,利用一條長14.7km,直徑3.1~3.25m的隧洞將水從菲奧奈引到羅訥河谷。調壓井為上下擴張式。壓力管道前257m處在岩石中,后1768m處於露天。引用流量29立方米/秒,水頭1016m。廠房安裝5台機組,單機容量4.5萬kW,裝機容量22.5萬kW。
  3、尚里翁電廠為地下式廠房,布置於右岸近壩區。引用流量10立方米/秒,水頭366m,裝2台1.5萬kW機組。

3 莫瓦桑壩 -工程施工

  壩基岩石開挖深度以達到新鮮的堅硬岩石為標準。左岸岸坡水平開挖一般17m左右,右岸坡一般15~25m,河床部位一般7~10m。壩基岩開挖採用大石方爆破方法在高壩建築史上是首次。右岸鑽孔41個,鑽孔平行於設計開挖線,鑽孔斜度50°~55°,長度為80~130m,前後孔距4m,側向間距5m,總進尺4500m,左岸5個階梯,最深鑽孔70m,孔距與右岸基本相同,總進尺約6000m。右岸用炸藥1.97萬kg,左岸用3.2萬kg,右岸一次即將100m(長)×50m(寬)×20m(深)的岩體炸掉(爆破方量7萬立方米),左岸一次爆除10萬立方米,河床一次3.3萬立方米,共計20.3萬立方米。
  先鑽直徑為65mm、孔距為36m的試驗孔,採用1、2、3MPa的壓力進行壓水試驗,以決定灌漿範圍,而後採用6MPa壓力進行灌漿;中間加孔,孔距12m,孔徑45mm;補孔、孔距6m;鑽檢查孔,孔徑65mm。左岸從谷底中心開始,吸漿量從97t逐漸減少到17t,右岸吸漿量從107t逐漸減少到12t,即平均吸漿量為226kg/cm。
  主灌漿帷幕面積24.9萬平方米,鑽孔總進尺為40000m。輔助灌漿帷幕深40m,通過扇形布置的鑽孔灌漿,鑽孔間距3~6m,灌漿壓力一般為2~6MPa。輔助灌漿帷幕面積為2.5萬平方米,鑽孔總進尺12000m。
  為了加固岩石和使壩基應力分佈均勻,在壩趾處進行了固結灌漿。固結灌漿在下游壩基廊道內進行。固結灌漿深度約10m。灌漿範圍在壩基下游1/3的範圍內。
  固結灌漿鑽孔總長度15000m。經過以上灌漿處理,壩基吸水量降為1Lu。
  骨料採用河床沖積層料和冰磧岩料,從上游開挖后運到下游,大於120mm的骨料用碎石機軋碎。骨料分為4級:120~60mm、60~30mm、30~10mm、10~4mm、砂為4~0.1mm。
  水泥採用緩凝低熱水泥。混凝土採用兩種標號:內部混凝土,水泥175kg/立方米加水115kg(4級骨料和砂的配合比分別為25%、19%、22%、9%、25%);上游面4.5m深及下游3.5m深處,水泥250kg/立方米加水120kg(4級骨料和砂的配合比分別為25%、20%、22%、9%、24%)。
  混凝土拌和廠有5台3立方米拌和機,混凝土系統最高日產量8000立方米,用汽車轉送到6立方米卸料罐。用3台20t輻射式纜機澆築混凝土。混凝土入倉後用推土機鋪平,澆築層高3m,共分6層,每50cm一層。用裝有4台振搗器的推土機振搗30s。採用直徑為22mm的冷卻水管,利用河水冷卻混凝土,水溫2~6℃。壩體冷卻到1985年為5~7℃。冬季倉面保溫用50cm厚砂層,側面未考慮保溫。大壩安排在3個夏季澆完。混凝土施工每天分兩班進行,最大日澆築強度8037立方米,最大月澆築強度10萬~12萬立方米,最大年澆強度77萬立方米。壩體在高程1815m以下設有一條縱縫,在並縫處設一廊道。橫縫為徑向布置,間距18m,無鍵槽,用鋼模澆築混凝土。

4 莫瓦桑壩 -更多信息

1、大壩加高

  為了增加冬季發電量,1989~1991年將該壩加高了13.5m。加高壩部分的混凝土量為8萬立方米,約為老壩混凝土量的4%,可增加庫容0.27億立方米。加高大壩採用了以下處理辦法: 結合面處理:①鑿除老壩壩頂混凝土和一定深度的壩體混凝土;②用高壓水沖洗結合面並保持濕潤的混凝土表面;③在澆築混凝土之前,鋪5cm厚一層砂漿。在現場做不同配合比的砂漿試驗,得出最合理的砂漿比,每立方米砂漿用600kg普通硅酸鹽水泥。在鋪完砂漿層后應在1h內澆築上部混凝土。 混凝土澆築:①混凝土澆築分塊寬18m,水泥用量250kg/立方米,不進行預冷處理;②混凝土澆築層高2.7m,分5次澆築,每次厚度為50~60cm;③對混凝土澆築層表面要鑿毛,清洗和洒水;④在澆築下一層混凝土之前鋪設3cm厚的砂漿,水泥用量600kg/立方米。 垂直接縫:①靠近上下游面設置止水帶,並與老壩垂直止水相連接;②在交通洞周圍設止水帶;③設置灌漿系統;④在壩塊接縫處設置球形抗剪鍵;⑤垂直接縫灌漿選在1991年5月底至7月初。 施工質量控制:施工時鑿除老壩壩頂混凝土很困難,最後只得採用重型開挖設備,這樣可能會影響到結合面下部的混凝土。因此要嚴格控制結合面和精心地用高壓水沖洗。上下游壩面結合面必須採用鋸齒狀開挖,使混凝土不剝落,形成可靠的結合面。在施工時進行了系統的混凝土質量控制測試,圓柱體(160/320mm)試樣7、28、90d平均抗壓強度分別為19.6、25.4、29.7MPa,360~580d齡期的混凝土,平均抗壓強度為35MPa,離散度Cr為9.6%,從加高壩體上取樣獲得的試驗數據與上述數據相符,證明加高壩部分混凝土施工質量是良好的。2、大壩安全監測

  莫瓦桑壩(老壩)埋設了以下監測儀器:①4條垂線,其中2條深入壩基70m處;②34個測斜儀;③38個應變計;④14個滲壓計;⑤22個滲流計;⑥溫度計;⑦大地測量標點和水準點。 壩體位移由高程1957m處垂線量測的壩體最大位移為92mm(1974年9月)。大壩工作狀態分為3個階段:1958~1967年處於彈塑性狀態,1968~1973年進入近乎彈性狀態,1974年完全處於彈性狀態。壩體位移在首次蓄水時傾向左岸,以後壩向上游和左岸位移,最後向左岸位移。其原因是左岸的岩石彈性模量比右岸低。經大地測量核實垂線成果,兩者均在允許誤差範圍內。 基礎滲水和揚壓力。自大壩蓄水以來,滲水量逐年減小。1962年最大滲水量為4.5L/s。1972年以後滲水量少於1.8L/s,約為最初滲水量的1/3。在滲水量減小的情況下,未發生過揚壓力增大問題。自1974年起,量測的揚壓力始終有所減小。 庫岸穩定。該壩左岸厚堆積層處有一滑坡體,該處邊坡1:1.5,為此設立了大地測量網測點和安置鑽孔測斜儀。監測表明:①堆積層處於水飽和狀態,特別是雪融后,有發生下滑的可能;②其下滑速率低於0.1mm/d,庫岸穩定是安全的。大壩加高后,除延長測垂線外,增設了遙測測縫計壓力計、溫度計,監測結果證明加高壩體性態是正常的。
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