美国等国碾压混凝土坝概况

摘要：世界多个碾压混凝土(RCC)坝工程在建或已建成，比如美国波图格斯大坝、巴基斯坦迪阿莫-巴沙大坝 、埃塞俄比亚吉布3大坝和复兴大坝、越南松邦4水电项目，以及美国圣维森特大坝加高工程。分别对上述工程的技术特点与难点、施工进程、项目管理及预期效益作了简要描述。

关键词：碾压混凝土坝概况；美国；巴基斯坦；埃塞俄比亚；越南

近期，世界各地许多在建和已建的大坝都采用了碾压混凝土技术，以下分别予以介绍。

1美国波图格斯大坝

为了减轻洪水对波多黎各庞塞(Ponce)的影响，美国陆军工程师团(USACE)在2014年年初完成了投资3.86亿美元的波图格斯(Portugues)大坝工程。

大坝高67.1 m，是波图格斯和布察那(Bucana)防洪减灾项目的最后一项工程。该项目于1970年获得建设批准，还包括1991年竣工的西里洛斯(Cerillos)大坝和1997年竣工的庞塞市暴雨分流排水设施。

波图格斯大坝总方量26.758 4万m3，由德拉加都斯(Dragados)公司负责建设，USACE负责设计，是美国第一座采用单曲厚拱坝型式的RCC坝。由于温度限制，混凝土制备及浇筑需配备1套粗骨料冷却系统(冷冻水管道)和1台制冰机。根据现场气候和可用材料的情况，必须建一些辅助设施，如1座骨料加工厂、1座冲砂厂、1个混凝土高速输送系统和2座现场混凝土制备厂，并保证这些设施的运行。

克莱菲尔德(Kleinfelder)担任项目经理，负责承包方的质量控制管理，包括设置经USACE认证的现场实验室并为其配备人员，以满足全天候建筑材料实验及现场测试的要求。克莱菲尔德也制定了一些质量控制管理措施确保合同文件的严格执行。

由于现场独特的地质条件，USACE在工程建设期间遇到了重重困难。虽然2000年初波图格斯大坝就开始施工，但所设计的薄拱坝的成本远高于预期，工程师不得不进行返工设计，几年后，推出了厚拱坝型式的RCC坝设计。2008年波图格斯大坝开始施工，2013年12月完工。2014年2月5日举行了大坝竣工典礼。

2015年6月13日，大坝建设进入一个新里程碑阶段：杰克逊维尔军区(Jacksonville District)工程师团依据《水控制手册》的授权，开始了大坝初期蓄水。初期蓄水分为多个阶段，降雨经过径流汇集到水库中，当水库达到预定的水位时，管理人员停止水库蓄水以保证大坝按设计运行。通过核查不同水位时的大坝安全，水库将继续蓄水至大坝的校核洪水位(134 m)，即水库的最大蓄水量与最高水位。

2巴基斯坦迪阿莫-巴沙大坝

在施工初步阶段，迪阿莫-巴沙(Diamer-Bhasa)大坝计划修建于巴基斯坦吉尔吉特-巴尔蒂斯坦(Gilgit-Baltistan)地区的印度河上。大坝设计为RCC重力坝，高272 m，一旦竣工，大坝将成为世界上最高的同类型大坝之一。

大坝计划共布置14个泄洪闸孔，单孔尺寸为11.5 m×16.24 m。水库设计总库容10 km3，有效库容7.9 km3。预布置2座地下电站厂房，每座厂房配置6台水轮发电机，总装机容量为4 500 MW。

据报道，联邦政府已批准为该项目投入140亿美元资金，重点用于土地征用。在项目全面展开前，其余款项将寻求国际捐助者的帮助。美国国际开发署(USAID)已同意为该项目的环境和社会影响评价提供2亿美元资助。2015年6月，USAID聘请了莫特麦克唐纳(Mott Macdonald)咨询公司进行工程技术审查和项目规划改进。然而，世界银行因此项目位于有争议的领土内而拒绝提供资金支持。

3埃塞俄比亚吉布3大坝工程

吉布3(Gibe Ⅲ)大坝工程位于埃塞俄比亚南部偏远地区的奥莫河(Omo River)上，坝高249 m，RCC方量650万m3，是目前世界上最大最高的RCC坝。2011年12月底开始大坝浇筑施工，2014年8月开始蓄水前的准备工作，2015年初开始初期蓄水。

为了满足“快速实现”(fast tracked)的进度要求，意大利萨利尼-英波基洛股份公司(Salini-Impregilo S.p.A)作为承包商精心设计和实施了RCC的浇筑，克服了重要困难，如大坝规模大、地形复杂、坝肩陡峭和天气影响等。

第1年，仅完成RCC浇筑100万m3，随后的24个月里，必须完成500万m3的浇筑(总混凝土方量为610万m3)。在此期间，平均每月浇筑混凝土超过14万m3，2013年8月达到最高峰，月浇筑量为25.080 9万m3，取得了一项了不起的成就。

2014年12月11~12日，萨利尼-英波基洛公司的施工队伍在24 h内浇筑了18 519 m3混凝土，打破了该类大坝24 h混凝土浇筑量的世界纪录。

1套皮带输送机系统、1座高度相同的RCC厂和1个承包商创造了这项世界纪录。大坝的RCC骨料生产、配料、传输系统由最高品质的混凝土厂和精密的RCC传输系统组成，每小时能生产超过850 m3的RCC。工程配备了山特维克(Sandvik)公司制造的破碎机及意大利仕高玛(Sicoma)公司制造的混凝土搅拌机。输送系统设备由美国RCC输送机有限责任公司(RCC Converyors USA LLC)制造。

该工程其他主要特点包括：①进水口位于左坝肩，后接2条直径13 m的引水隧洞；②导流隧洞共3条，单洞直径13 m；③布置地下岔管，分别连接10台发电机组；④地面厂房装有10台混流式水轮机组，每台装机187 MW；⑤总装机1 870 MW。

埃塞俄比亚水利与能源部宣布，吉布3大坝水电工程的第1台机组(187 MW)应于2015年8月雨季之后投产发电。根据该流域降雨量，计划随后每月新增1台机组并网发电。

2015年4月，项目协调人梅布拉图·特肖梅(Mebratu Teshome)表示，该季度水库蓄水量将达30亿m3，前2台机组将相继投产发电，其余8台机组的运行将取决于水库蓄水量。大坝将在3 a内完工，而天然湖周边地区的旅游业和渔业项目建设也将同时进行，给当地创造效益。

萨利尼-英波基洛公司建设该工程所采用的径向式缆索起重机由意大利莱特纳索道集团(Leitner Ropeways Group)下属的阿奎迪奥公司(Agudio S.p.A)委托制造。这是缆索起重机首次用于RCC大坝施工，主要用于处理施工设备(挖掘机、起重机等)和输送带(用于RCC)。缆索起重机的主要特性为：跨度735 m，扬程80 m，大车行驶轨道长147 m，承重索直径2×60 mm，起重量25 t，起升高度270 m，大车行走速度3.5 m/s，吊钩升降速度2 m/s，小车牵引速度0.1 m/s，起升电动卷扬机额定功率466 kW，牵引电动卷扬机功率224 kW，牵引绳直径32 mm，起重绳直径28 mm，固定塔架高68 m。阿奎迪奥公司表示，68 m高的固定塔架是工程最困难的部分，因为它在设计阶段需要特定的静态和动态模拟工具，在施工阶段操作需要格外小心。

意大利佩特兰格里公司(Studio Pietrangeli)承包了萨利尼-英波基洛公司的工程服务合同，为其提供施工期间的可行性研究、初步设计、最终设计和技术监理。

意大利艾克电力公司(ELC Electroconsult)和法国柯因-贝利叶公司(Coyne Et Bellier)联合作为埃塞俄比亚电力公司(EEPCo)的代理人负责设计和施工阶段的质量控制。

埃塞俄比亚电力公司同时还聘请特拉克特贝尔工程公司(Tractebel Engineering)和意大利艾克电力公司作为业主方工程师，进行设计审核并协助工程总承包(EPC)招标工作。

上海电气集团股份有限公司负责渥雷塔-索多(Wolayta Sodo )和 阿卡基(Akaki)2个400 kV变电站的设计、制造和调试，同时还包括已建吉格吉布2(Gibe Ⅱ )工程和 瑟伯塔2(Sebeta-Ⅱ)工程的 400kV变电站的扩建工作。

中国特变电工股份有限公司也与萨利尼-英波基洛公司签订协议，负责架设从吉布3水电站至渥雷塔(Wolayta)变电站的输电线路。

4埃塞俄比亚复兴大坝

在建的埃塞俄比亚复兴大坝(Grand Ethiopian Renaissance Dam)曾称作“千年大坝”，位于阿贝河(River Abbay)也称为蓝色尼罗河(the Blue Nile)上。大坝长1.8 km，高170 m，将是非洲最大的RCC坝之一。电站装机16台，每台375 MW，总装机容量6 000 MW，项目建设方与吉布3大坝工程相同，由以意大利萨利尼-英波基洛公司为首的建设团队负责。

该项目位于偏远地区，区域地形与吉布3大坝截然不同，坝址处山谷狭长，两岸坝肩较缓，利于大坝建设。

大坝包括1座RCC坝(工程量1 000万m3)、1座堆石副坝(高70 m)、2座地面电站厂房(分别位于大坝近下游的左、右岸)，共装有16台混流式水轮机组。

2010年12月，开始进行施工前准备工作。2013年底开始RCC制备，到2014年12月，完成主坝混凝土浇筑量190万m3，月均浇筑14.217 7万m3，日最大浇筑量为1.694 9万m3，浇筑速率稍逊于吉布3大坝工程。

溢洪道位于主坝左岸，设有6扇弧形闸门，最大洪水工况时，各闸孔下泄量为2 450 m3/s。设有500 kV开关站1座，连接厂房和输电电网。

截至2014年12月，工程已经进展近半。第一阶段700 MW机组将于2015年投产发电。

与此同时，周边国家一直关注该项目的影响，也使其倍受争议。埃及、埃塞俄比亚和苏丹在3月共同签署了一项关于该大坝开发的《原则声明》。埃塞俄比亚总理海尔马里亚姆·德萨莱尼表示，这份《原则声明》奠定了该国与埃及和苏丹达成协议的基础。预计三国之间将会达成更多协议，促进三方合作，寻求互惠互利，实现水资源利益共享。

工程的主要功能为发电，此外，主坝和副坝建成后，蓄水库容可达740亿m3。大坝防洪库容19 370 m3/s，可减少苏丹1亿m3的冲积物，新增农业灌溉面积约50万hm2。工程竣工后还将减少苏丹洪水波及范围约40 km。

大坝的径流调节功能将改善农业条件，而相较于埃塞俄比亚的其他大坝，该水库受水蒸发的影响最小，有利于蓄水。阿斯旺高坝和埃塞俄比亚其他大坝水蒸发总量约190亿m3，埃塞俄比亚复兴大坝将减少阿斯旺高坝的库容，减少大约60亿m3的水蒸发量。大坝横跨蓝色尼罗河，坝上建有数座桥梁和少量人行天桥。

5越南松邦4水电项目

松邦4(Song Bung 4)水电项目位于越南广南省(Quang Nam)，装机156 MW，包括1座110 m高的RCC坝、1个取水建筑物，1条引水隧洞(洞径7.2 m，长3.2 km)、1个调压井(直径16 m)以及电站厂房。

该项目是越南的第1个由亚洲开发银行资助的重大水电项目，于2010年开工，2014年9月开始蓄水。现场一天连续工作24 h，每月混凝土浇筑量达75 000 m3。

工程投资2.5亿美元，从2009年开始，莫特麦克唐纳咨询公司担任业主方工程师和技术顾问。公司通过越南电力公司(Electricity Vietnam)的管理机构——松邦 4水电站管理委员会为该公司提供工程监理、合同管理和专业技术支持等服务。

水库蓄水时，莫特麦克唐纳公司的项目经理安德鲁·柯比(Andrew Kirby)说：“在过去的12个月，为了在今年雨季前完成大坝工程，我们一直与时间赛跑。因此，能够完成这样一项里程碑式的工程，是一项了不起的成就。正是由于业主、承包商、设计方、现场监理之间的友好、开放的合作关系，施工中各方积极主动地解决问题，才使我们能克服所面临的重重挑战。”

由于坝址地带地形陡峭、崎岖，位置偏僻，工作区域分布面积广，使施工现场后勤保障工作尤为困难。同时，施工时间受雨季和洪水期限制，日程安排非常紧张，任何耽误都会将整个工期延迟1 a。

左坝肩岩石条件差，需要进行深入调查研究、二次设计及改进施工方法。此外，现场各方使用越南语、汉语和英语三种语言，交流上有较大困难。

业主、承包商、设计方、现场监理之间通过友好、开放的合作关系，积极主动地解决问题，最终战胜了各种困难。

莫特麦克唐纳公司通力协作，解决了左坝肩的岩土工程技术问题，因而大大节省了工期和成本。

公司还向业主、当地合作方的员工和承包商传授了工程、采购、移民安置和合同管理领域的当前国际惯例和标准规范等知识。

6美国圣维森特大坝加高工程

2014年7月，圣维森特(San Vicente)大坝加高工程竣工，水库库容扩充至原来的2倍。

该项目是圣地亚哥历史上最大的蓄水工程，是预防当地缺水问题的关键项目。新增库容约1.874亿m3，足以为30多万个家庭供水1 a。水库蓄水将根据水的供需情况，持续2～5 a。

该项目耗资15亿美元，是圣地亚哥县(San Diego County)水务局的紧急储水工程(Emergency Storage Project)中最大、也是最后的重要组成部分之一。该储水工程由水库系统、相互连通的管道和泵站组成，用以在地震等外来供水中断的情况下，确保维持圣地亚哥市6个月的供水。水库新增库容的1/3(约6 411.6万m3)是供紧急情况下使用的。

项目还设计将丰水年积蓄的1.233亿m3库容作为“多年调节库容(carryover storage)”，供干旱年份使用。

工程总成本为8.38亿美元，包括大坝加高、调压井、泵站和17.7 km长的大直径地下管道等，其中大坝加高成本为4.16亿美元。

大约有200名州和地方水务机构领导人、当选官员、公民、商业领袖以及社区的利益相关者参加了大坝加高现场的工程竣工仪式。

“升级圣地亚哥地区的储水系统至关重要，能在未来的干旱和供水紧急情况下保证我们的经济和生活质量。”水务局董事会主席托马斯·沃蒙涵(Thomas V. Womham)说，“这再次证明了我们的水务机构、公民领袖和纳税人都竭尽所能，致力于为当代以及子孙后代，维持水资源的可靠供给。”

大坝自1943年建成以来就由圣地亚哥市所有并运营管理，水库向该市用户供水1.1亿m3。扩容之后的水库库容由该市(1.1亿m3)和县水务局(1.874亿m3)共同拥有，运营成本由双方共担。

“该项目提高了每一位圣地亚哥居民及数千家企业的用水安全性，可靠的水源是他们发展繁荣的前提，”圣地亚哥市长凯文·福尔科纳(Kevin L.Faulconer)说，“我为能与圣地亚哥县水务局出色的合作伙伴共同完成该项目而骄傲！该项目为我们携手完成大胆而有远见的项目提供了一个合作模式！”

加州自然资源厅厅长约翰·莱尔德(John Laird)也参加了竣工仪式，他说：“全州持续干旱，更加突显了圣维森特大坝加高这类前瞻性项目的必要性。圣地亚哥县水务局早在当前的旱灾来临前就已启动这个项目，值得褒奖。全加州人民应将其视作榜样，认识到严谨的规划和强大的财政支撑将使水源的可靠供给成为可能。”

圣地亚哥地区商会总裁兼首席执行官杰里·桑德斯(Jerry Sanders)赞扬了县水务局的供水来源多元化的举措，使得该地区可不再依赖单一的供水商。“商会多年来将供水问题视为公共政策中的头等大事。”他说，“综合开发多种渠道的供水来源，并大幅提升储水量的措施, 正为圣地亚哥县建立起一个更牢靠的安全屏障。”

“可靠的供水对维持经济增长和商业竞争环境至关重要”，圣地亚哥地区经济发展公司总裁兼首席执行官马克·卡弗蒂(Mark Cafferty)说，“大坝加高工程将提升圣地亚哥的地位，使其成为新建或扩营公司的首选之地，因为它将为我们平稳度过旱灾和供水紧急情况提供更强的保障。”

蓄水及供水扩容综合项目于2000年开始施工，是县水务局紧急储水工程的一部分。工程包括：在北县(North County)修建奥利弗海恩(Olivenhain)大坝并同时修建1条连接奥利佛海恩水库和县水务局第二渡槽的管道，1条连接圣维森特水库和县水务局第二渡槽的管道(长17.7 km)，在霍奇斯湖(Lake Hodges)和圣维森特水库修建抽水设施。扩建的管道系统可保证紧急情况下全区的配供水。

圣维森特水库扩建项目最初是紧急储水工程的一部分，当县水务局通过研究发现该地区需要更大的多年调节库容后，大坝被大幅加高，以同时满足枯水年的储水需求。

“通过将这两个项目合二为一，我们能更迅速地大幅增加储水量，保持我局优化资源配置的传统，惠及地区发展。”县水务局总经理玛伦·斯塔普莱顿(Maureen Stapleton)说，“实践证明，大幅加高大坝是为该地区创造供水效益，实现纳税人利益最大化的最好方法。”

2009年6月，圣维森特大坝加高的坝基处理工作开始，2014年6月工程完工。大坝目前高102.7 m，较之前增高了35.7 m，这是美国大坝加高工程之最，也是RCC坝加高的世界之最。

(刘嫦娥陈紫薇编译)

收稿日期：2015-11-09

中图法分类号：TV642.2

文献标志码：A

文章编号：1006-0081(2016)01-0010-04