丹尼爾·約翰遜水壩

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更新時間: 2013-12-12

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丹尼爾·約翰遜水壩又名馬尼克Ⅴ級壩,位於加拿大馬尼誇根(Maricouagan)河上,是馬尼誇根河梯級開發最上游的一級。工程主要用於發電。大壩為混凝土高連拱壩,最大壩高214m,水庫總庫容為1418.52億m3,有效庫容375億m3,第一期地面水電站裝機8台共129.2萬kW,第二期地下水電站裝機4台共108萬kW,總裝機容量237.2萬kW。

丹尼爾·約翰遜水壩 -簡介
丹尼爾·約翰遜水壩

位於加拿大馬尼誇根(Maricouagan)河上,是河流梯級開發最上游的一級,為世界上最高的連拱壩,又名馬尼克V級壩(Ma-nic V Dam)。最大壩高214m,大拱底部最低高程200mm,大壩混凝土方量為226萬m3。水庫庫容1419億m3。工程主要用於發電,水電站裝機容量為1344MW(8台168MW機組)。

壩址位於狹窄河谷,狹谷深50m,谷頂寬約45m,底部寬1m~2m,覆蓋層深度約為50m。壩基基岩主要為片麻岩,節理較發育,表面有張開裂縫,到下部閉合,有3條小斷層通過,破碎帶最大寬度為1m。

壩址處控制流域面積約11300km2,多年平均流量677m3/s,採用10000年一遇洪水設計。

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丹尼爾·約翰遜水壩 -樞紐布置
丹尼爾·約翰遜水壩水壩立視圖
該工程為混凝土高連拱壩,近壩區引水式岸邊地麵廠房,工程主要建築物混凝土高連拱壩、左岸引水發電系統與地麵廠房、地下廠房、溢洪道等。樞紐布置和下游立視見圖。

連拱壩由拱圈、壩垛和壩頂3部分組成,壩頂長1314m,拱頂厚度6.5m,拱底厚度g5m。大壩設有13個拱、14個壩垛,中間河床部位為大拱,跨度為165m,其餘左邊7個拱和右邊5個拱,跨度各為76m。壩垛分為兩種,大拱的壩垛為斜向垛,其餘的壩垛垂直壩軸線。壩頂部分坐落在拱和垛上,成一直線。大拱上游面為圓柱曲面,壩坡為1:0.6,下游面為圓錐曲面,壩坡為1:0.7466,其餘拱上下游面均為圓柱曲面,上下游壩坡分別為1:0.6和1:0.4766。所有的拱圈均坐落在垛的斜面上,並在垛上游面上設有過渡塊,其接觸部位有抗剪鍵槽和可重複灌漿的系統,使大壩成為一個整體。

大壩抗滑穩定分析的荷載包括自重、水壓力、冰壓力和溫度應力。混凝土的容許抗壓強度要求不超過9.5MPa,規定混凝土90d齡期的最低抗壓強度為30.6MPa,安全係數在3以上。抗滑穩定總的水平推力與垂直壓力之比要求不大於0.75。大壩應力分析採用各種不同的假定、不同的計算方法和模型試驗加以綜合分析。模型比例尺為1:200,取用中間河床部位大拱和左右兩側各3個拱,7個拱和壩垛長為440m,上下遊方向寬210m,壩基深度取為30m。模型用熟石膏及摻合料製成,彈性模量取較低值(1.16GPa),泊松比近似按混凝土取值(0.7)。模型材料的具體組成是:水700L,熟石膏433kg,摻合料231kg,緩凝劑0.205kg。模型載入分水壓力和自重兩部分,自重約為水壓力的50%。

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丹尼爾·約翰遜水壩 -工程施工
丹尼爾·約翰遜水壩

工程採用隧洞導流方式,兩條馬蹄形隧洞布置在右岸,斷面為171m,長度為660m。導流標準為50年一遇,流量4110m/s。

為解決基坑漏水問題,上游圍堰基礎設置76m深、0.61m厚的混凝土防滲牆,其面積為2760m,下游堰採用3排防滲帷幕灌漿。

一期工程混凝土量225.5萬m。混凝土澆築使用3台20t纜機,跨度1100m,門機1台,最高日強度4813m,最高月強度為10.5萬m,最高年強度為40萬m。施工高峰人數為3544人。

大壩一般澆築層高1.5m,塊長13.7m,大拱澆築層增至1.8m,基礎塊或老混凝土上的澆築塊,層高減半。澆築層間隔時間至少3d,需要時延長到4~5d。一般每周澆兩層。拱座與支墩間澆築塊高差一般不大於3層,最高允許5層。拱與拱間高差不大於2~3層。混凝土拌合溫度控制在7~16℃,夏季加冰拌合,冬季骨料用蒸汽加熱。

丹尼爾·約翰遜水壩

針對壩基的實際地質問題,主要採取了以下處理措施:①全部清除河床部位50m深的覆蓋層,用混凝土回填到高程200m;②對大拱右側壩垛和相鄰的兩個壩垛基岩下21m深的緩傾角夾層全部挖除;③挖除壩基下相交小斷層的上部三角體,並回填混凝土;④進行深為15m的壩基固結灌漿;⑤進行孔深為1/2水頭的防滲帷幕灌漿;⑥設置排水孔幕,孔深為1/3水頭、孔徑為76mm、孔距為3m。

大壩混凝土澆築使用了3套載重量為20t、跨度為1100m的纜機。混凝土最高月施工強度為10.5萬m3,最高年強度為40萬m3。大壩一般澆築層厚為1.5m,澆築塊長13.7m,但對大拱的澆築層厚增加到1.8m。 

大壩安全監測設置了三角網控制系統、精密水準控制系統和垂線觀測系統,用以測量壩和基礎的變形。

工程於1962年開工,1968年第一台機組發電,1989年工程全部完工。

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