努列克水壩樞紐布置

樞紐包括:大壩，左岸泄洪隧洞和水電站。 努列克大壩為亞粘土心墻土石壩，最大壩高300m，壩頂長704m，壩頂寬20m，壩基寬1440m，上、下游壩坡分別為1∶2.25和1∶2。壩體方量5800萬m3，其中防滲心墻780萬m3，過渡區(qū)和反濾層340萬m3，上、下游棱體3630萬m3，上、下游干砌護坡850萬m3。

心墻下為混凝土墊座，最大厚度23m，長157m。墊座表面覆蓋兩層玻璃纖維加強的聚合薄膜，墊座內(nèi)還布置有的4.2m×3.8m廊道，供灌漿和檢查用。心墻與壩殼間設(shè)反濾層，上游側(cè)壩頂至正常蓄水位高程為雙反濾層，下部為單反濾層。心墻采用壤土，砂壤土及小于200mm碎石料填筑;邊緣區(qū)粒徑小于70mm，小于5mm料要有60%~80%。反濾層第一層采用0.05~10mm料填筑，第二層0.05~40mm，下部單層0.01~40mm。壩殼采用天然礫石卵石混合料，其中粗卵石含量為20%~25%，最大粒徑500~600mm。壓坡料為400~700mm粒徑的毛石。

泄水建筑物包括1條深孔泄洪隧洞和1條表孔泄洪隧洞。深孔泄洪隧洞進水口底檻高程810m，處于正常蓄水位以下100m處。設(shè)有深120m的檢修閘門豎井，并在2個地下閘室內(nèi)分別安裝有3.5m×9m履帶式平板事故檢修閘門和5m×6m弧形工作閘門各2扇。閘門設(shè)計水頭為120m和110m。泄洪洞全長1326m，洞身為10m×10.5m的城門形，工作閘門前為有壓段，門后為無壓段，最大流速達到40m/s，泄量2400m3/s。尾部接開敞式溢洪道，末端有挑流鼻坎，寬度由10m擴大至鼻坎處的29m。溢流面上設(shè)有8道摻氣槽，槽深和槽寬均為140cm，挑坎高10cm。表孔泄洪隧洞進口堰頂高904m，用斜洞與第三層導流隧洞連接，即將該導流洞尾段用作泄洪隧洞水平段，斷面尺寸為11.5m×10m，進口設(shè)有2扇12m×12m弧形閘門，泄量為2000m3/s。

水電站建筑物包括一個臨時發(fā)電進水口和3個永久進水口，1條臨時和3條永久的引水隧洞，3條永久引水隧洞分別連接3條直徑6m的壓力鋼管。廠房為半露天式結(jié)構(gòu)，長200m，高40m，在外部布置300t門式起重機，在廠房頂板上設(shè)有露天安裝平臺。1972年當壩體填筑量僅占總填筑量20%，水頭僅為設(shè)計的40%時，3臺臨時水輪發(fā)電機組開始發(fā)電。1979年9月當壩體離壩頂還差4m時，9臺永久機組全部投產(chǎn)，此時的發(fā)電效益已收回全部投資。

努列克水壩位于塔吉克斯坦共和國境內(nèi)瓦赫什(Вахш)河中游的普列剎峽谷處，心墻土石壩，最大壩高300m，水庫總庫容105億m3，有效庫容45億m3，水庫面積98km2，最大水頭270m，裝機容量270萬kW，單機容量30萬kW，年發(fā)電量112億kW·h。1961年開工興建，1972年開始發(fā)電，1980年建成。該工程具有發(fā)電、灌溉和航運等綜合效益。

基礎(chǔ)開挖820萬m3(其中石方500萬m3)，地下開挖180萬m3;壩體填筑方量5800萬m3(其中堆石920萬m3，砂礫石3800萬m3，心墻區(qū)粘土840萬m3);混凝土160萬m3，金屬結(jié)構(gòu)和機械安裝7.13萬t。最高月填筑量初期為25萬m3，后期56萬m3，最高年填筑量850萬m3，施工高峰人數(shù)2200人。

壩基巖石裂隙較發(fā)育，透水性高的巖層滲透系數(shù)為0.7~0.9m/d。粉砂巖易于風化，對心墻基礎(chǔ)處理采取3項措施:沿整個心墻底面做噴混凝土保護層;河槽做鋼筋混凝土墊層，最大厚度23m，將心墻基礎(chǔ)墊平;進行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。心墻與壩基和壩肩接觸面經(jīng)清理后，用噴混凝土做防護層，平均厚10~15cm，其作用是:保護粉砂巖不致風化;固結(jié)巖石層面，使心墻土料不與巖石直接接觸，防止蓄水后產(chǎn)生滲透破壞;充填開挖面上的坑洼(深0.3~0.5m)形成起伏平緩的表面，使心墻與壩基結(jié)合較好;為固結(jié)灌漿形成壓重，提高灌漿質(zhì)量。噴混凝土前，先清理表面松動巖塊，并用壓縮空氣吹掉表面巖粉和碎石后，立即進行噴混凝土防護層，接著填充低洼處，然后一次將防護層噴好;在深切河槽部分做鋼筋混凝土墊，采用200號混凝土，分塊澆筑，層高3m。通過墊座內(nèi)灌漿廊道對心墻基礎(chǔ)進行帷幕灌漿和固結(jié)灌漿，帷幕灌漿共3排，左岸灌漿深度最大140m，右岸105m。灌漿孔直徑105mm，總長73000m，灌漿壓力最大4MPa。固結(jié)灌漿深4~8m，灌漿孔總長26000m，最大壓力2MPa。灌漿范圍包括整個心墻及反濾層。

努列克壩共有3條導流隧洞，分三層布置，這三層導流隧洞的進口底檻高程分別為650、670、740m;隧洞長度分別為1630、1600、1352m;斷面為城門形，尺寸分別為10m×11.5m，10m×11.5m~10m×11.1m，10m×11.1m~10m×10m。第一層導流隧洞的地下閘室內(nèi)安設(shè)兩扇5m×10m平板事故檢修閘門，水頭110m;第二層導流隧洞的兩個地下閘室內(nèi)分別裝有3.5m×9m平板檢修閘門和5m×6m弧形工作閘門各2扇。第三層導流隧洞的兩個地下閘室內(nèi)分別裝有3.5m×9m的平板檢修閘門和5m×6m的弧形工作閘門，水頭分別為175m和110m。偏心鉸弧形工作門后兩側(cè)突擴0.5m，底板突跌0.6m，進行水流摻氣消蝕。隧洞均用混凝土襯砌，厚度0.5~1.0m。初期第一、二層隧洞共同導流，后期第二、三層隧洞共同導流，設(shè)計導流流量2790m3/s，洞內(nèi)最大流速42m/s。實際最大過流量3700m3/s。

上游土石圍堰是大壩的組成部分，最大高度80m，總體積162萬m3，分三期填筑。第一期填筑至20m高，堰頂和下游坡用鋼筋連接的1.5m×1.5m×0.8m混凝土塊進行保護，下游末端設(shè)有3m高的混凝土墻。1966年洪水漫過堰頂，流量1860m3/s，溢流水深3m;第二期先將石料堆積于高達15m高的臨時擋土墻背后，然后用定向爆破技術(shù)向堰體拋擲15萬m3的石料和礫石料;第三期先從上游側(cè)直接向水中倒入用作鋪蓋和斜墻的壤土碎石材料，用堆土機和自卸卡車壓實。圍堰上部50m還采用土工膜防滲。

工程于1961年開工，1967年截流，截流設(shè)計流量700m3/s，實測流量100~120m3/s，龍口寬度6m，最大落差5.45m，最大流速10m/s，拋投材料為不規(guī)則塊石和混凝土塊體，重12~14t。采取立堵端進，運輸機械為自卸卡車和推土機，截流耗時24h。

1971年開始大壩填筑，但因各種原因延續(xù)了14年。料場亞粘土、砂礫石和石料采用挖掘機開挖，載重為27t的自卸卡車運輸。反濾層、過渡區(qū)和心墻分層填筑，每層厚30cm，用重型壓路機碾壓，使其容重達到2.2t/m3;拋石護坡每層10m，用水槍沖實，使其容重達1.8t/m3。主要機械設(shè)備:27t自卸卡車100輛，斗容4.6~5.6m3的挖掘機13臺，50~75t輪胎碾數(shù)臺。30t羊足碾。

在大壩上游壩體內(nèi)部高程855m、876m和894m處，各設(shè)有一層加筋抗震層。在大壩上部912m高程也設(shè)有抗震層，該抗震層將大壩上、下游壩體連接起來。所謂抗震層就是長條形鋼筋混凝土板(垂直于壩軸線鋪設(shè)，中到中間距9m)和"⊥"形鋼筋混凝土梁(平行于壩軸線，梁高3m，中到中間距9m)組成，"⊥"梁嵌在長條板間，平面上形成多個方格。在各方格內(nèi)填入堆石。并超出梁頂1m。

大壩位于狹窄河谷中，峽谷深達300m以上，河床寬40m。基巖為白堊紀砂巖和粉砂巖互層，巖層向上游傾斜，傾角為30°~50°。砂巖堅硬且耐風化，粉砂巖與空氣接觸后即迅速失水，開裂并剝落，大約0.5~3天表面即完全風化，需采取防護措施。局部地區(qū)基巖上部覆蓋一層厚13~20m的第四紀沉積物。壩區(qū)地震烈度為9度。壩址附近有兩條大斷層，一條在壩下游通過，距壩址40km，另一條通過庫區(qū)，距離壩址12km。壩址控制流域面積3.07萬km2，多年平均徑流量205億m3。壩址處20年一遇的洪水流量為3200m3/s，萬年一遇的洪水流量為5400m3/s，每年通過壩址處的懸移質(zhì)泥沙1億t以上。氣候炎熱，年平均溫度14°C，最高溫度40°C，最低溫度-26°C。

大壩內(nèi)共設(shè)有1500個各種不同觀測儀器，水庫周邊設(shè)有20座地震臺。大壩蓄水前每10d發(fā)生3~4次微震，1980年蓄水后有誘發(fā)地震，發(fā)震次數(shù)增多，每10d發(fā)生30~40次，震級4~4.5級。大壩已經(jīng)受7度地震的考驗，工作正常。施工期大壩和壩殼的實測沉降量分別為11.9m和13.7m。心墻滲透性低，滲透量為0.002~0.05l/s且保持穩(wěn)定。