清華水利系參與完成的銅頭拱壩創(chuàng)新工程經(jīng)受雅安地震考驗(yàn)
清華新聞網(wǎng)4月27日電（記者 高 原）由清華水利系教授周維垣、楊強(qiáng)、楊若瓊、劉耀儒以及多名研究生組成的研究團(tuán)隊(duì)參與完成的銅頭拱壩創(chuàng)新工程，在雅安7.0級地震中經(jīng)受住考驗(yàn)，避免了垮壩可能產(chǎn)生的巨大次生災(zāi)害。經(jīng)成都水電勘測設(shè)計(jì)研究院專家查勘，專家組一致認(rèn)為：銅頭水電站壩體、壩肩、滲流、邊坡、排架等皆無明顯破壞跡象，總體分析后認(rèn)為是安全的。
銅頭拱壩創(chuàng)新工程位于四川雅安蘆山縣境內(nèi)寶興河中游，直接為雅安市蘆山縣供電。此次雅安地震，銅頭拱壩距離震中僅16.5公里，是寶興河流域5個(gè)梯級水電站中距離震中最近的一個(gè)。
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以壩肩錨固為主的加固方案解決了銅頭拱壩壩基軟弱的難題。
銅頭拱壩是我國壩工界頗受關(guān)注的工程。水電站地處寶興河中游段，是典型的窄“U”型峽谷，兩岸地勢高，邊坡陡，地形條件適宜建設(shè)雙曲薄拱壩。拱壩最大壩高75米，平均壩厚不足10米，相較其他壩型如重力壩或混凝土面板堆石壩，工程量大幅降低，但地質(zhì)條件卻非常惡劣。壩區(qū)基礎(chǔ)巖石主要為鈣質(zhì)礫巖、泥鈣質(zhì)礫巖等，巖石開挖后大塊石較少，塊體遇濕后易風(fēng)化崩解；壩肩及河床分布較多的泥質(zhì)泥化、溶蝕軟弱夾層。壩區(qū)基巖巖性軟弱，壩基巖體變形模量只有大壩混凝土的1/6。在如此軟弱的地基上建雙曲薄拱壩，除伊朗有一個(gè)小規(guī)模的類似工程外，國際上尚無其他成功先例。因此，銅頭拱壩在設(shè)計(jì)之初就飽受關(guān)注和爭議，周維垣曾形象地評價(jià)銅頭拱壩工程是“鋼刀插在豆腐上。”
面對這一壩工難題，清華團(tuán)隊(duì)完成了包括3個(gè)三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)以及大量數(shù)值分析工作，為拱壩體型調(diào)整、加固方案優(yōu)化提供了有力的科技支撐。針對超軟弱壩基，他們提出的以壩肩錨固為主的加固方案被采納實(shí)施。這一設(shè)計(jì)方案在當(dāng)時(shí)國內(nèi)對錨固機(jī)理認(rèn)識和設(shè)計(jì)方法都尚不成熟的情況下，具有很大的創(chuàng)新性和前瞻性。
1989年銅頭水電站大壩正式開工，1990年成功截流，1995年正式發(fā)電，1996年正式完工投入運(yùn)行。由于拱壩的復(fù)雜性，相關(guān)部門對其穩(wěn)定安全性一直沒有明確結(jié)論，直到2006年國家大壩安全中心才將其定為正常壩。20多年來，清華水利系科研團(tuán)隊(duì)不僅為大壩的設(shè)計(jì)施工提供了過硬的技術(shù)保證，而且在大壩運(yùn)營期間始終保持技術(shù)跟蹤，解決了多個(gè)技術(shù)難題，確保了銅頭拱壩創(chuàng)新工程實(shí)踐的成功。
清華水利系科研團(tuán)隊(duì)發(fā)展的研究方法和理論也在全國主要高拱壩上得到了全面應(yīng)用，并進(jìn)入我國拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范。周維垣、楊強(qiáng)曾分獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)。
目前，雅安震區(qū)蘆山縣已實(shí)現(xiàn)通電，基本保證了應(yīng)急搶險(xiǎn)救援用電和居民生活用電，銅頭水電站大壩設(shè)施正常運(yùn)行。
來源：新清華 第1915期 2013-04-26
