[科普中國(guó)]-英古里壩

世界最高拱壩。位于格魯吉亞英古里河上。壩址處河谷不對(duì)稱。巖層為石灰?guī)r和白云巖，地質(zhì)條件復(fù)雜，地震烈度8度 。水庫(kù)總庫(kù)容11.1億立方米 。壩系雙曲拱壩 ，最大壩高272米，寬高比2.3，厚高比0.29，拱壩兩側(cè)設(shè)重力墩（墩長(zhǎng)118米），壩頂弧長(zhǎng)758米，壩頂寬10米 ，壩底寬86.5米。為適應(yīng)地形和地質(zhì)條件，壩的下部設(shè)置混凝土墊座，拱壩與墊座之間設(shè)有周邊縫，使荷載通過(guò)墊座均勻地傳到基巖上。壩頂設(shè)6個(gè)溢流表孔；壩身下部設(shè)7個(gè)深孔，其中5個(gè)孔留作將來(lái)修建抽水蓄能電站的取水孔 。工程于1975年開(kāi)工 ，1980年建成。

簡(jiǎn)介英古里壩位于格魯吉亞共和國(guó)英古里(Ингури)河支瓦爾峽谷內(nèi)，臨近土耳其邊界。該壩為雙曲拱壩，最大壩高271.5m。是世界上最高的拱壩。地下式水電站，裝機(jī)5臺(tái)，單機(jī)容量26萬(wàn)kW，另在尾水渠上建4座電站，裝機(jī)34萬(wàn)kW，總裝機(jī)容量164萬(wàn)kW。工程于1965年開(kāi)始施工，1978年第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，1982年工程竣工。水庫(kù)總庫(kù)容11.1億立方米，有效庫(kù)容6.76億立方米。該工程具有發(fā)電和防洪等綜合效益。壩區(qū)屬亞熱帶氣候，年平均溫度14℃，冬季月平均溫度低于－5℃，夏季月平均溫度23℃，全年無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)287天，冬季積雪層厚24cm，年降水量2100mm。

壩址區(qū)河谷底寬50-70m，左岸岸坡為35°，右岸為45°，屬高地震區(qū)，地震烈度為8度，結(jié)構(gòu)物的地震荷載按9度設(shè)計(jì)。壩基由石灰?guī)r、白云巖和巴列姆白云巖（下白堊紀(jì)）組成，巖層為單斜構(gòu)造，傾向下游，傾角50°-60°，河床上部呈輕微的背斜彎曲?；鶐r堅(jiān)硬，瞬時(shí)抗壓強(qiáng)度約80-90MPa，裂隙發(fā)育，卸荷區(qū)巖石變形模量不超過(guò)4000～8000MPa或更低，天然完整區(qū)巖石變形模量在13000MPa以下。根據(jù)巖石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理力學(xué)特性和裂隙發(fā)育程度，將基巖分成6層，分層厚度40-150m。

壩址主要的斷裂破壞有：壩上游1-1.5km處的侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)巖石接觸帶的邊緣斷層；位于壩上游1.5km處英古里逆斜斷層，其垂直斷距為1000m；構(gòu)造斷層，斷距100～120m，無(wú)現(xiàn)代變形活動(dòng)現(xiàn)象。屬于輕度構(gòu)造破壞、開(kāi)度大于10cm的裂隙和更小的裂隙約有20條。壩址河床砂礫石沖積層厚達(dá)38m。巖溶現(xiàn)象僅局部出現(xiàn)在左岸高臺(tái)地的基底內(nèi)，有孔穴狀巖溶及裂隙和層理呈碳酸鹽溶濾現(xiàn)象。

壩址處控制流域面積4060平方公里，多年平均流量155立方米/秒，最大實(shí)測(cè)流量950立方米/秒。千年一遇洪水流量2120立方米/秒1。

樞紐布置英古里水電站主要建筑物包括：拱壩、泄洪建筑物、隧洞型深式進(jìn)水口、壓力引水隧洞、水電站地下廠房和無(wú)壓尾水隧洞。水電站總靜水頭409.5m，其中226m水頭由拱壩形成，其余183.5m水頭則由引水洞和尾水洞形成。

英古里壩為雙曲拱壩，兩岸上部為重力墩，最大壩高271.5m，壩頂弧長(zhǎng)728m，其中包括兩岸岸墩長(zhǎng)度123m，頂拱弧長(zhǎng)605m，河谷寬高比2.228，大壩體積396萬(wàn)立方米，拱壩設(shè)有周邊縫，將拱座與壩體拱圈部分分開(kāi)。中央懸臂梁處壩頂厚10m，沿周邊縫壩體厚50m，墊座與基礎(chǔ)接觸處為90m，壩底厚高比0.332。墊座高度在兩岸為15～20m，在河床深槽處為50m。

大壩修建在不對(duì)稱的河谷內(nèi)，河谷外形近似于拋物線，其頂長(zhǎng)與高度比為2.3。壩體分為38個(gè)壩段，橫縫是螺旋形，垂直于相應(yīng)拱軸的任一水平截面。間距為15.3～16.3m。

橫縫內(nèi)設(shè)有環(huán)形黃銅防滲止水片。止水片數(shù)量和長(zhǎng)度由混凝土中滲流的允許水力梯度而定，即水頭等于和大于200m時(shí)，設(shè)3道止水，每道止水長(zhǎng)1360mm；水頭100～200m時(shí)，設(shè)2道止水，每道止水長(zhǎng)1360mm；水頭等于和低于100m時(shí)，設(shè)2道止水，每道止水687mm。

在壩頂以下182.5m處設(shè)有7個(gè)直徑為5m的圓形深孔，出口直徑4.35m，上游面設(shè)有檢修閘門，下游設(shè)有事故檢修閘門和工作閘門，單孔最大泄量為464立方米/秒。有4孔參與施工期導(dǎo)流。大壩施工后期，這7個(gè)深孔中的5個(gè)將作為壩后式抽水蓄能電站的進(jìn)水口，向機(jī)組引水，而其余2個(gè)深孔則作為壩的泄水孔。

壩頂溢洪道設(shè)有12個(gè)表孔，孔口尺寸為3.5m×9.6m（寬×高），堰頂高程低于壩頂9.6m，泄水前緣寬度超過(guò)100m（為消力池寬度50m的2倍），可宣泄全部非常洪水，最大泄量2200立方米/秒；左邊4跨和右邊2跨設(shè)有挑流鼻坎（滑雪板），中間6跨不設(shè)挑流鼻坎（滑雪板），邊緣孔設(shè)有折流墻。消力池頂寬50m，總長(zhǎng)270m，其中平段228m，尾部?jī)A斜段42m，末段設(shè)有50m長(zhǎng)的柔性海漫。

在導(dǎo)流洞封閉后和深孔運(yùn)用前這段時(shí)間，為了泄水，在河床深槽混凝土基座內(nèi)設(shè)置3個(gè)截面為3m×5m的臨時(shí)底孔，冬季宣泄的洪水流量為400立方米/秒。閘門設(shè)計(jì)水頭為160m。水電站全部機(jī)組投入運(yùn)轉(zhuǎn)后用混凝土封孔。

英古里水電站地下廠房埋深100m，長(zhǎng)127m，寬22.4m，高51.4m。廠房頂拱襯砌用1.3m厚鋼筋混凝土。外層墻混凝土厚0.4m，用錨桿固定在巖壁上，內(nèi)層墻為預(yù)制的鋼筋混凝土板，厚0.06m。內(nèi)外兩層之間寬0.25-0.75m的間隙用作匯集滲水、排水和通風(fēng)等。

引水道包括右岸2個(gè)深水進(jìn)水口和引水隧洞。隧洞內(nèi)徑9.5m，長(zhǎng)15.7m，坡降0.0038。進(jìn)水口水頭110m，調(diào)壓井處水頭175m，最大引用流量450立方米/秒，開(kāi)敞式調(diào)壓井，豎井內(nèi)徑21m，高175.17m，其中9m高出上室底部。豎井用鋼板襯砌，厚25mm，錐形漸變段，由直徑21m變到9.5m，與隧洞連接。尾水洞長(zhǎng)3.15km，凈剖面面積116平方米，洞內(nèi)流速5.85m2。

工程施工工程采用隧洞導(dǎo)流。隧洞布置在左岸，其長(zhǎng)度為492m，凈空尺寸為10.5m×10.5m，混凝土襯砌厚30cm。按5%的導(dǎo)流流量950立方米/秒設(shè)計(jì)。導(dǎo)流隧洞于1969年完工，同年英古里河截流。1967年開(kāi)始進(jìn)行拱壩基坑全面開(kāi)挖。兩岸平均開(kāi)挖深度為35～40m，河床開(kāi)挖深度約為50m?？傞_(kāi)挖方量為260萬(wàn)立方米，其中包括石方170萬(wàn)立方米。

在左、右岸分別設(shè)5、6層灌漿平洞。防滲帷幕孔總長(zhǎng)10.93萬(wàn)m，最大孔深120m，深度少于90m時(shí)為兩排，大于90m時(shí)為單排，孔排距均為3m。排水孔在河床段深70m，兩岸深150m，總長(zhǎng)為2.94萬(wàn)m。固結(jié)灌漿孔深30m，總長(zhǎng)21.62萬(wàn)m。對(duì)右岸構(gòu)造斷裂帶用混凝土柱和梁構(gòu)成的格柵進(jìn)行處理，處理深度達(dá)45～75m?；炷翝仓罡咴聫?qiáng)度接近4.5萬(wàn)立方米，最高年強(qiáng)度53萬(wàn)立方米，壩體月上升4.12m。壩塊每層澆筑高度為1.5m，用4臺(tái)跨度為934m、每臺(tái)起重量為25t的纜式起重機(jī)運(yùn)送混凝土2。

設(shè)計(jì)特點(diǎn)周邊縫結(jié)構(gòu)該壩采用周邊縫結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)對(duì)抗震有利，可削減乃至消除壩基拉應(yīng)力，并可通過(guò)拱座均勻擴(kuò)散壩基（肩）應(yīng)力，從而改善地震應(yīng)力分布狀況，減少產(chǎn)生地基裂縫的可能性。周邊縫采用三道止水，其材料均為紫銅片。

彈性變形為了使壩在地震計(jì)算烈度作用下具有近似于彈性變形，設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)：在壩上部四分之一處設(shè)有穿過(guò)橫縫的水平鋼筋。英古里水電站的水庫(kù)大量放空時(shí)，其上部實(shí)際是不受壓的。此時(shí)，地震慣性力在該部分引起很大的偏心拉力，若不設(shè)置這種鋼筋是不能承受這種力的。

加固設(shè)施基礎(chǔ)塑性區(qū)的形成與基礎(chǔ)局部變形的增大有關(guān)，而這種變形對(duì)壩的應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生不利的影響。為了消除這種現(xiàn)象，在壩下游兩岸的底部設(shè)計(jì)了混凝土板和設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨筋等加固設(shè)施。

防水平位移為了抵消由于壩體施工和水庫(kù)蓄水引起右岸斷層區(qū)產(chǎn)生不大的水平位移，在斷層墊座上設(shè)計(jì)了專門的結(jié)構(gòu)。即墊座內(nèi)設(shè)兩組澆筑縫。第一組縫的方向大致沿著斷層布置，其中有一條縫與橫縫重合，其余縫設(shè)在墊座內(nèi)部，從基礎(chǔ)面延伸至墊座高度的一半處；第二組縫的方向與壩中心面平行，也延伸到墊座高度的一半。這樣，墊座結(jié)構(gòu)則能承受10cm以下的位移，而壩體應(yīng)力狀態(tài)實(shí)際上不發(fā)生變化3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)