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北极星电力网技术频道 作者:电力论文3 2007/12/24 18:40:29
Plavinas电站位于Daugava河上是Daugava梯级开发的主要电站。电站建于1961年到1966年间，如图1所示由两部分组成，每部分长约90m，坝座结构位于左右两侧。每个电站厂房分为5个发电单元，总共10个单元，功率约为875MW。电站厂房顶高程设计为75.6ｍ，但建筑物沉降相当大。
在左坝座的左侧（从水流方向看）有一个挡土墙连接土石坝。同样，在右坝座结构的右侧有一个挡土墙连接砂质壤土填筑而成的坝。左侧挡土墙建于水力冲填土之上，右侧挡土墙建于砂质壤土上。这说明了左侧挡土墙比右侧挡土墙沉降的大的原因。毗连左坝座正好在上游处有一个低标高的挡土墙平行于水流方向，以保护渠道入口。毗连右坝座正好上游处有一个挡土结构也平行于水流方向并保护进水口。
上游护坦浇注在原状的冰碛物上，在其顶部有一个带混凝土罩的壤土及沙滤池。向上游14.76m电站厂房基础板直接建于冰碛物上。在此之后，基础板和冰碛物之间有一层过滤部分，这是此电站一个显著的特点。也有一个下游护坦，它是建于冰碛物上的一个混凝土池的一部分。下游护坦也起溢洪道消力池的作用。有减压孔来减小孔隙水压力，否则会引起护坦隆起。
由于地基的关系，设计者采用弹性施工缝来允许刚性体间的不同移动。
1.竖直的弹性施工缝
竖直弹性施工缝由两个刚性的块体间断开的间隙组成并以沥青水封来防止水流入。由于沥青是一种粘稠的材料，如果不用U型的混凝土塞的话它将外流，沥青的液体压力将起作用而使混凝土塞得以固定。在混凝土塞和施工缝混凝土墙之间为10mm厚的含沥青的毡板条，施工期间将它们粘于混凝土墙侧面。专门成型的钢丝用于施工时保持混凝土塞的位置。
这些水封的沥青由35的沥青及65的水泥组成。三个竖直弹性施工缝，每个都有一个沥青水封，横截面面积为0.56m2，形成护坦廊道的第7号和8号接缝。此外两个直径为326mm的竖直钢管进入8号接缝。这些竖直水封对于补充8号接缝的沥青损失是必要的，并提供足够的沥青防止水渗入此接缝。
加热沥青是可能的，为此设计者将三对电极置于每个竖直沥青水封中并且每对电极在其充填管中。然而水利工程实践中很少这么做。最初设计的电极很不常用的原因在于存在不能控制沥青渗漏的危险。因此大坝维护处更喜欢每次只使用一个可移动的加热电极，并在加新沥青时放置。沥青置于一个所需要的基础上。各个接缝的沥青渗漏量大致与8号接缝的损失量相当。
2.水平弹性施工缝
水平弹性施工缝和竖直施工缝非常相似，功能基本上也一样。每个施工缝都由两个刚性块体间的空隙组成并以沥青水封来防止水流入。但水平施工缝的间隙较小，只有4cm，而竖直施工缝的间隙有16cm。水平接缝的施工如下：一条65×10mm厚的V型沥青毡置于间隙中央。一个混凝土楔塞置于它的顶部，接着把沥青浇注到期望的高程。沥青中有两对加热电极用钢丝固定位置，水利工程实践中从未用过这些加热电极。在沥青上面放置混凝土楔塞并覆盖一层V型沥青毡。相邻的混凝土有一层沥青涂层并且放置保护性的混凝土罩。接缝每个侧面都采用锚固来固定混凝土罩的位置。
３.弹性施工缝系统
3.1通常的止水网格
施工缝内的弹性沥青水封在某种程度上形成了迂回的相互联系的管网。一个沥青水封位于右侧护坦和右侧挡土墙（M-1-2）之间；两个竖直沥青水封位于右坝座结构和右侧挡土墙（M-1-2）的接头处；在右侧电站厂房坝座和右侧挡土结构之间的接头处有两个竖直的和两个水平的沥青水封；在左电站厂房块体的连接处有上游和下游竖直沥青水封及上下水平沥青水封；在左侧电站厂房坝座墙和左侧较低挡土墙之间有两个竖直沥青水封并且在左侧挡土墙和电站厂房左坝座之间有另外一个。如图2所示在上游护坦和电站厂房基础之间有两个水平沥青水封位于护坦廊道处。上面的一个沥青水封承抵水库的水压力；较低的一个承抵孔隙水压力。
在右坝座结构中上部的沥青水封高程为42.9，并将两个竖直水封连在一起，在它的上方有一个廊道位于高程43.5处。下面的水平水封高程为26.66，设计目的是为了阻止孔隙水压力进入右侧电站厂房坝座的下部廊道。如果在1987年不被损坏的话下部水平水封也将把两个竖直沥青水封连在一起，从而也将它们和护坦廊道下部的接头水封相连。
当带有混凝土支撑的下部的水平沥青水封鼓起时，破坏就发生了。沥青入流使得右坝座结构的左侧竖直施工缝中的沥青标高突然降低，取代沥青流入下部廊道。竖直水封的上部沥青不如下部沥青流得快，这可能是因为它更粘稠，或是因为一个小障碍造成的，在3号施工缝中大约高程38m处形成一个裂口。水流过这个裂口淹没右坝座结构的下部。
尽管有些困难，但把水止住使其不再流入廊道是可能的。修整过程包括浇注混凝土到左侧廊道使其高程升高至40，在竖直施工缝上面加入更多的沥青并加热，以及在最初的沥青水封上游约83cm处放置一个新的圆桶状的沥青接头。
4.8号接头的状况
8号接头为一个水平沥青水封。在护坦廊道做了两次检查，尽管似乎状况不错，但有些位置还是有沥青从接头上部流出进入护坦廊道。这些沥青虽然还有些弹性但已老化。没有水流经此接头的标志。先前的止漏方式是不成功的，应该停止，因为无法控制的渗漏会使竖直接缝排空，而导致严重的后果。然而在以后的讨论中可知一定数量的溢流是减小压力增长所必需的，并可以嫩化水封中的沥青。对几种方案进行了研究。图3所示为现有护坦廊道的状况。
５.8号接头的关键作用
尽管廊道接头处的入流能在其进入电站厂房前被两个位于廊道端部的开口阻止，但就护坦减小电站厂房基础下孔隙水压力以及清除廊道接头处小部分水平压力而言，8号接头的牢固性对于电站厂房的滑坡稳定性是最重要的。
可以设想用一种材料填充侧廊道及接头廊道来消除接头完全破坏的风险，然而由于存在潜在的不均匀移动，所以这种材料不能用混凝土，必须用一种弹性的如WEBAC4101的材料。如此重要的解决方案目前尚未打算采用。相反打算用一种二线防御，它能调节不均匀沉降。这是因为护坦的监测是使用接头廊道来完成的，因而保持这种结构的接头起作用是非常重要的，除非证实不在需要廊道。此外，如果将来发生非常大的不均匀沉降时，这种二线防御可以提供充足的时间来完成向廊道内填充弹性材料。
6.对8号接头的建议
6.1现状计算
今天的状况已经发生了一些变化。结构已变形，并仍发生轻微移动。值得一提的是8号接头开合平均年相差1mm，这意味着6个多月接头闭合约2mm。这看上去不大，确实如果管道系统在1965年不受损伤的话任何由于这种移动而产生的较小的压力增长都可以由该结构进行顺利调整。
然而竖直接头现在由于左岸不均匀沉降已部分地被压缩，并在中心部分堆积。1986年当放置新的沥青时发现可移动的加热杆在竖直接头内深度8m处不能再向下移动。现在障碍位于深度约13m处。（如果可能的话可以钻穿此障碍以确定）。或者也可以认为部分的压缩是由于1987年发生在右岸的事故造成的。2001年莫斯科水利项目研究所撰写的题为《PlavinasHPP-StudyofPressureinBitumenofJointNo.8》的报告表明130t/m2的压力预计变形为2mm。这比设计值高的多，所以补救措施必须包括压力释放装置。
一个更重要的问题为接缝的左右两侧是否接触。摩擦力和接触力将予以介绍，它们在初步设计时都没被预见到，并且强度能力可能不足。补救方案没有考虑这些摩擦力和接触力是因为它们不可能通过加固接头底部而得以有效阻止。因此继续监测接头开口，确保开口仍很小是重要的。
6.2推荐的补救措施
Electrowatt-Ekono(EWE)和HPI建议的补救措施为使用U型带夹具的不锈钢模板来增加接头的可靠性。此方案与1965年Rotterdam地下铁道所用方案相似。两块钢板，开口两侧各一块，用于加快钢板扩张。此方案的主要优点是所引起的对护坦廊道的障碍最小，并且提供充足的适应性来进一步调节至少10cm的接头移动，从而维持最初的设计概念。任何由于接头闭合移动而引起的沥青中压力的增加都可以通过使用压力释放装置（隔3m放置）得以大大缓和。另外需要25mm直径的锚栓来加固底部岩层，钢筋仪用于定位和钢筋分离的锚栓。
７结论
可见8号接头的补救措施是必需的，EWE和HPI推荐使用带夹具的U型不锈钢模板的方案，它能节将来发生的不均匀沉降。
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