莫瓦桑水壩位於瑞士瓦萊州、羅訥河支流德朗斯(Drance)河上，距離最近的城市為菲奧奈(Fionnay)市。工程於1951年開工，1958年建成。1989～1991年大壩加高。
基本介紹
- 中文名：莫瓦桑水壩
- 外文名：Mauvoisin dam
- 位置：瑞士瓦萊州
- 建成時間：1958年
簡介,樞紐布置,工程施工,大壩加高,安全監測,
簡介
莫瓦桑水壩位於瑞士瓦萊州、羅訥河支流德朗斯(Drance)河上，距離最近的城市為菲奧奈(Fionnay)市。混凝土雙曲拱壩，初期壩高237m，後加高到250.5m，有效庫容2.05億m。共有3座電站，即尚里翁(Chanrion)電站，裝機3萬kW；費奧奈(Fionnay)電站，裝機12.9萬kW；里德(Riddes)電站，裝機22.5萬kW。3座電站總裝機容量38.4萬kW。工程於1951年開工，1958年建成。1989～1991年大壩加高。
壩址處於阿爾卑斯山區基岩為石灰質變質片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114km，其中77km為冰川所覆蓋。除冬季(10～次年5月)外，該河流量全年分布比較均勻。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167km，入庫平均年徑流量為2.5億m。
水庫蓄水面積為2.26km。最高庫水位1975m，最低庫水位為1810m。
樞紐布置
工程主要建築物包括大壩、泄水錶孔、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m增加到211萬m，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。
泄水錶孔設有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100m/s。
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100m/s；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140m/s。
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，混凝土襯砌後漸變為3.06m(配筋噴漿襯砌)，輸水量為34.5m/s。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，後1768m處於露天。引用流量29m/s，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10m/s，水頭366m，裝2台1.5萬kW機組。
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m)，左岸一次爆除10萬m，河床一次3.3萬m，總計20.3萬m。
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m，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m，鑽孔總進尺12000m。
為了加固岩石和使壩基應力分布均勻，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，從上游開挖後運到下游，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/m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/m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3m拌和機，混凝土系統最高日產量8000m，用汽車轉送到6m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8037m，最大月澆築強度10萬～12萬m，最大年澆強度77萬m。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。
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m，約為老壩混凝土量的4%，可增加庫容0.27億m。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普通矽酸鹽水泥。在鋪完砂漿層後應在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/m，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，清洗和灑水；④在澆築下一層混凝土之前鋪設3cm厚的砂漿，水泥用量600kg/m。
垂直接縫：①靠近上下游面設定止水帶，並與老壩垂直止水相連線；②在交通洞周圍設止水帶；③設定灌漿系統；④在壩塊接縫處設定球形抗剪鍵；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。
安全監測
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。
