中国混凝土面板堆石坝的发展.pdf

水 力 发 电 第 3 7 卷第 2 期 2 0 1 1年 2月 中 国 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 的 发 展 杨泽艳 ，周建平 ，蒋 国澄 。 ，孙永娟 ( 1 中国水 电工程顾 问集 团公司 ，北京1 0 0 1 2 0 ； 2 中国水利水 电科 学研究院 。北京1 0 0 0 4 8 ) 摘要 ：2 0 1 0年是我 国引进现代筑坝技术建设混凝土面板堆石坝 的第 2 5年 。面板堆石坝经过 了 “ 引进消化 、 自主 创新、突破发展”三个 阶段 。通过不断总结经验教训 ，我 国在面板堆石坝设计 、施工 、科研 、监测和特殊条件下建 坝等方面取得了瞩 目的成就 ，建立 了较为完备 的具有 自身特色的技术标准体 系和工业化体系 ，如今 我国面板堆石坝 数量多 最大坝高 、工程规模和技术难度都处于世界前列 。筑坝技术正在向更高更难方向发展 。 关键词 ：混凝 土面板堆石坝 ；发展 ；阶段 ；成就；方 向 De v e l o p m e n t o f Co n c r e t e Fa c e d Ro c k fi l l Da m i n Ch i n a Y a n g Z e y a n ， Z h o u J i a n p i n g ， J i a n g G u o c h e n g 2 ， S u n Y o n g j u a n ( 1 H y d r o C h i n a C o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 ， C h i n a ； 2 C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r R e s e a r c h ， B e i j i n g】 0 0 0 4 8 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e Ye a r 2 0 1 0 i s t h e 2 5 t h y e a r o f c o n s t r u c t i n g c o n e r e t e f a c e d r o c k fi l l d a ms i n Ch i n a A f t e r e x p e r i e n c i n g t h r e e d e v e l o pme n t s t a g e s o f I nt r o d uc t i o n a n d As s i mi l a t i o n，I nn o v a t i o n i n Ou r Own Ha n d s a n d Br e a k t h r o ug h a nd De v e l o pme n t ，t he n o t e w o r t h y a c h i e v e me n t s a r e g a i n e d o n C F RDs d e s i g n ，c o n s t r u c t i o n ，r e s e a r c h a n d mo n i t o r a n d c o n s t r u c t i n g C F RD s o n s p e c i fi c n a t u r a l c o n d i t i o n s T h e c o mp l e t e t e c h n i c a l s t a n d a r d s y s t e m a n d i n d u s t r i a l s y s t e m a r e a l s o e s t a b l i s h e d f o r t h e d e v e l o p me n t o f CF RDs T h e n u mb e r ， ma x i mu m h e i g h t ，e n g i n e e r i n g s c a l e a n d t e c h n o l o g y o f CF RD h a s l e a p t i n t o t h e f r o n t r a n k s o f t h e w o r l d T h e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y o f CF RD i s ma r c h i n g t o a h i g h e r l e v e l i n C h i n a Ke y W o r d s ： c o n c r e t e f a c e d r o c k fi l l d a m； d e v e l o p me n t ； s t a g e ； a c h i e v e me n t ； t r e n d 中圈分类号： l V6 4 1 4 3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 1 8 - 0 6 1 建设概况及主要发展阶段 据 不 完 全 统 计 截 至 2 0 0 9年 底 ，我 国坝 高 3 0 F I I 以 上 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 已 建 成 约 1 7 0 座 ，在 建 、拟 建 各 约 4 0座 ，总 数 约 2 6 0座 。坝 高 、库 容 及 装 机 容 量 等 工 程 规 模 统 计 分 析 见 图 1 。 目前 已 建 最 高 的 面 板 堆 石 坝 是 水 布 垭 坝 坝 高 2 3 3 m，亦 为 目前世 界最 高的 面板堆石 坝 ：坝 体填筑 规 模 最 大 的 是 天 生 桥 一 级 面 板 堆 石 坝 ， 坝 高1 7 8 m，填 筑 量 约 1 8 0 0万 m ：深 厚 覆 盖层 上 建 的最 高 坝 是 九 甸 峡 坝 ，坝 高 1 3 6 5 n 趾 板 下 覆 盖 层 厚 度 2 8 i n；覆 盖 层 处 理 深 度 最 深 的 是 铜 街 子 左 副 坝 防 渗 墙 深 度 超 过 7 0 I n： 已建 高 1 O 0 IT l 以上 河 谷 最 狭 窄 的 坝 是 龙 首 二 级 坝( 也 称 西 流 水 ) ，坝 高 1 4 6 5 m大 坝 长 高 比仅 l I 3；河 谷 极 不 对 称 且 边 坡 高 陡 的 是 洪 家 啊W a t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 2 渡 坝 坝 高 1 7 9 5 m，趾 板 边 坡 高 度 约 3 1 0 m：强 地 震 区 已 建 最 高 的 是 吉 林 台 一 级 坝 ，坝 高 1 5 7 1T I ，抗 震 设 计烈 度 为 9度 ：经 受 过高 地震 烈 度 考验 的是 紫 坪 铺 坝 ，坝 高 1 5 6 13 1 汶 川 地 震 中 影 响 烈 度 达 9 1 0 度 ： 已 建 位 于 气 温 最 低 及 温 差 最 大 地 区 的 是 莲 花 坝 ， 坝 高 71 8 I n极 端 最 低 气 温 为 一 4 5 2 ； 已 建 坝 身 溢 流 量 最 大 、 同 类 坝 体 最 高 的 是 桐 柏 蓄 能 下 库 坝 ， 坝 高 7 0 6 In，坝 身 泄 量 为 4 9 6 m3 s ，已经 过 泄 洪 初 步 检验 ；运行期 发生溃 坝 的工程 是沟后坝 ，坝高 7 1 i n ， 后 来 重 建 ；面 板 严 重 损 坏 并 放 空 水 库 进 行 修 补 的 工 程 是 株 树 桥 坝 ，坝 高 7 8 m。 收 稿 日期 ：2 0 1 0 一l 2 1 0 作者简介 ：杨泽艳 ( 1 9 6 2 一 ) ，男 ，湖北老河口人 ，一级注册结构 师 ，教授级高 _= ，主要从事水电工程设计 、咨询及管理工作 J ， 口 L I ， 干 TJ，寸 L = ， 口： L L Eu l ， r u 口 ， x， 坝高统计 m 坝 高2 0 0 m 1 0 0 m坝 高2 0 0m 3 0 i11 坝 商1 0 0I11 库容统讨 亿 I 库容l 0 亿 I I 亿 m 。 库 容 l O 亿 m 。 I I 1 0 l 亿 I1 1 库容 l 亿I fl。 库容 l 2 0 0 M W C 5 0娜 装机容量 3 0 0 M w D 1 O M w装 机容量 I ( 】 E 装机容 量1 O 珊 图 1 中 国 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 工 程 统计 2 0 1 0年 是 我 国 引 进 现 代 筑 坝 技 术 建 设 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 的 第 2 5年 如 今 面 板 堆 石 坝 _ r程 几 乎 遍 布 全 国 ，涉 及 各 种 不 利 的 地 形 、地 质 条 件 和 气 候 条 件 ， 积 累 了 大 量 经 验 ， 形 成 了 中 国 特 色 的 面 板 堆 石 坝 筑 坝 技 术 这 一 发 展 过 程 大 体 分 为 三 个 阶 段 ， 即 引 进 消 化 阶 段 、 自主 创 新 阶 段 和 突 破 发 展 阶段 。 ( 1 ) 1 9 8 5年 1 9 9 0年 为 我 国 面 板 堆 石 坝 技 术 的 引 进 消 f- L阶 段 。 这 一 阶 段 开 工 建 设 的 面 板 堆 石 坝 约 1 4座 ，西 北 口坝 是 这 一 阶 段 的 里 程 碑 工 程 。 依 托 国 家“ 七 五 ” 重 点 科 技 攻 关 项 目 取 得 了 1 O 0 m 级 高 面 板 堆 石 坝 研 究 设 计 成 果 。这 一 阶 段 的 技 术 特 点 是 ： 筑 坝 技 术 虽 起 步 较 晚 ，但 起 点 较 高 ； 已 有 无 轨 滑 模 、 碾 压 砂 浆 固坡 等 少 量 技 术 开 发 和 创 新 ： 最 大 坝 高 不 超 过 1 0 0 I l l ； 开 始 起 草 设 计 导 则 ， 向 规 范 化 建 设 迈 出第 一 步 ：对 面 板 堆 石 坝 特 性 认 识 不 足 ， 面 板 混 凝 土 裂 缝 较 多 。 ( 2) 1 9 91年 2 0 0 0年 为 自 主 创 新 阶 段 。 这 一 阶 段 开 工 建 设 的 面 板 堆 石 坝 有 7 0余 座 。建 成 4 0多 座 。 天 生 桥 一 级 面 板 堆 石 坝 是 我 国 第 一 座 2 0 0 F Ill 级 高 面 板 堆 石 坝 ， 是 这 一 阶 段 的 里 程 碑 _ 程 。 依 托 同 家 “ 六 五 ” 、 “ 七 五 ” 重 点 科 技 攻 关 项 目 ， 面 板 堆 石 坝 研 究 取 得 了 大 量 成 果 。 这 一 阶 段 的 技 术 特 点 是 ：建 成 了 多 座 高1 0 0 m 及 以 上 高 坝 ， 1 0 0 m 级 高 坝 的 筑 坝 技 术 日益 成 熟 ： 自 主 创 新 了 面 板 堆 石 坝 设 计 与施 工 成 套 技 术 ， 并 开 始 向 2 0 0 m 级 高 坝 发 展 ； 面 板 混 凝 土 温 度 和 干 缩 性 裂 缝 得 到 较 好 控 制 ； 编 制 和 发 布 了 多 本 设 计 和 施 工 规 范 ：坝 体 变 形 控 制 尚 缺 乏 经 验 ， 面 板 产 生 结 构 性 裂 缝 的 工 程 还 比 较 多 。 ( 3 )2 0 0 0年 2 0 1 0年 为 突 破 发 展 阶 段 。 这 一 阶 段 开 工 建 设 的 面 板 堆 石 坝 超 过 1 2 0座 ， 建 成 的 超 过 1 1 0座 ，其 中 ， 1 5 0 m 以 上 的 高 坝 有 6座 。代 表 性 工 程 包 括 修 建 于 非 对 称 狭 窄 河 谷 上 的 洪 家 渡 坝 和 国 家 “ 九 五 ” 重 点 科 技 攻 关 课题“ 2 0 0 I l l 级 高 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 研 究 ” 依 托 的 水 布 垭 坝 。水 布 垭 坝 是 这 一 阶 段 的 里 程 碑 】 ： 程 。 这 一 阶 段 的 技 术 特 点 是 ：最 大 坝 高 突 破 2 0 0 n l ，深 厚 覆 盖 层 上 建 坝 高 度 突 破 1 O 0 m： 1 5 0 in 级 高 坝 筑 坝 技 术 日益 成 熟 ， 取 得 2 0 0 m 级 高 坝 筑 坝 的 全 套 技 术 ：坝 体 变 形 控 制 和 面 板 防 裂 取 得 良好 效 果 ；紫 坪 铺 大 坝 经 受 了 汶 J I f 特 大 地 震 的 考 验 ： 面 板 堆 石 坝 设 计 和 施 工 规 范 开 始 新 一 轮 修 订 ； 筑 坝 技 术 水 平 跃 居 世 界 前 列 并 走 出 同 门 ： 开 展 了“ 3 0 0 Il l 级 高 面 板 堆 坝 适 应 性 和 对 策 研 究 ” 。 2 主要技术发展现状 2 1 坝 址选择 和 坝体布 置 ( 1 ) 河 谷 形 态 。 面 板 堆 石 坝 对 地 形 条 件 的 适 应 性 很 强 ， 各 类 河 谷 形 态 均 可 以 修 建 坝 址 可 选 择 在 顺 直 河 段 ， 也 可 选 择 在 河 湾 地 段 。 我 同 已 建 位 于 宽 缓 河 谷 上 的 坝 最 大 长 高 比 约 1 6 3，位 于 狭 窄 河 谷 上 的 坝 最 小 长 商 比约 1 3。还 有 位 于 狭 窄 非 对 称 及 高 陡 边 坡 河 谷 上 的 坝 。 局 部 不 利 地 形 条 件 通 过 开 挖 回 填 或 其 他 结 构 措 施 进 行 改 造 。 ( 2 ) 坝 轴 线 坝 体 布 置 。 面 板 堆 石 坝 对 地 质 条 件 的 适 应 性 也 较 强 ， 坝 轴 线 通 常 采 用 直 线 ，有 时 也 布 置 成 折 线 或 直 线 与曲 线 的 组 合 。 趾 板 通 常 修 建 在 稳 定 和 坚 同 的 基 岩 上 ， 尽 量 避 开 不 良地 质 体 和 存 在 严 重 地 质 缺 陷 的 地 段 ：堆 石 体 地 基 町 以 是 基 岩 ， 也 可 以 是 覆 盖 层 。 存 深 入 研 究 论 证 并 采 取 适 当 T 程 措 施 的情 况 下 ，深 厚 覆 盖 层 地 基 二 也 修 建 了 多 座 高 面 板 堆 石 坝 ( 3 ) 泄 水 建 筑 物 布 置 。 首 选 超 泄 能 力 强 的 岸 边 开 敞 式 溢 洪 道 。 受 地 形 地 质 条 件 限 制 ，也 有 采 用 开 敞 式 进 口洞 式 溢 洪 道 和 有 压 进 水 口 泄 洪 洞 的 。 如 果 布 置 岸 边 溢 洪 道 或 泄 洪 洞 困 难 ，存 河 床 基 岩 坚 硬 、 泄 洪 功 率 及 单 宽 流 量 不 大 的 情 况 下 ， 中 、低 坝 经 论 证 也 有 设 置 坝 身 溢 洪 道 的 。 目前 坝 身 溢 洪 道 单 宽 流 量 一 般 不 超 过 2 0 m3 ( s I T I ) 。 任 何 情 况 下 ，都 不 允 许 漫 坝 ，因 此 ，堆 石 坝 工 程 通 常 要 求 有 多 条 泄 水 通 道 ， 并 设 置 具 有 超 泄 能 力 和 能 降 低 库 水 位 的 泄 水 设 施 。 2_ 2坝体 分 区及筑 坝材 料 存 坝 料 选 择 和 坝 体 分 上 ， 我 国 特 别 重 视 和 解 决 大 坝 的 渗 流 控 制 和 变 形 控 制 问 题 。 要 求 垫 层 料 和 特 殊 垫 层 料 对 上 游 防 渗 铺 盖 或 自愈 型 防 渗 材 料 起 反 滤 作 用 ，过 渡 料 对 垫 层 料 也 要 起 到 反 滤 作 用 。 ( 1 ) 断 面 设 计 。 坝 顶 宽 度 一 般 为 5 8 m， 1 0 0 m 以 上 高 坝 或 高 地 震 烈 度 区 建 坝 ， 坝 顶 适 当 加 宽 。 防 浪 墙 高 度 一 般 为 3 5 m ，墙 底 高 于 正 常 蓄 水 位 ，墙 顶 高 出 坝 顶 1 0 1 2 n l 。 当 筑 坝 材 料 为 质 量 良 好 的 硬 W c e r P o w e r V o 1 3 7 2固 岩 或 中 硬 岩 堆 石 料 ，上 、 下 游 坝 坡 采 用 1 3 1 4； 当 筑 坝 材 料 为 质 量 良好 的 天 然 砂 砾 石 料 时 ， 上 、下 游 坝 坡 采 用 1 5 1 6 。 软 岩 堆 石 料 筑 坝 或 者 软 基 上 建 坝 则 根 据 大 坝 抗 滑 稳 定 分 析 并 考 虑 安 全 储 备 研 究 确 定 坝 坡 。 ( 2)坝 体 分 区 。按 照 上 堵 下 排 和 渗 透 稳 定 的 原 则 ，坝 体 白上 游 到 下 游 依 次 设 置 垫 层 区 、 过 渡 区 、 上 游( 主 ) 堆 石 区 和 下 游 堆 石 区 。 对 透 水 性 较 差 的 筑 坝 材 料 ，一 般 研 究 设 置 竖 向 及 水 平 排 水 层 来 保 持 下 游 坝 体 的 排 水 通 畅 。 高 坝 设 计 和 施 工 则 重 点 研 究 主 堆 石 区 与 下 游 堆 石 区 压 缩 模 量 差 和 填 筑 时 间 差 对 面 板 变 形 应 力 的 影 响 ，适 当 扩 大 上 游 堆 石 区 范 围 ， 上下 游堆 石 区的 分界 线 一般 倾 向下 游 以利 于减 小 下 游 堆 石 体 对 面 板 变 形 应 力 的 影 响 。 ( 3 )垫层料 及过 渡料 。垫 层料 多采用 半透 水料 ， 以 起 到 第 二 道 防 渗 线 的 作 用 。 垫 层 料 的 加 工 系 统 常 与 混 凝 土 人 工 砂 石 料 系 统 结 合 以 生 产 满 足 设 计 要 求 的 垫 层 料 。 通 常 垫 层 料 最 大 粒 径 1 0 0 i T l l n ， 小 于 5 mr n含 量 宜 为 3 0 一 5 5 小 于 0 0 7 5 mlT l 的 含 量 要 求 小 于 8 。 压 实 后 渗 透 系数 宜 为 l 0 1 0 c r r d s 。 过 渡 料 可 以 由砂 石 加 工 系 统 生 产 也 可 以 在 爆 破 试 验 的 基 础 上 直 接 爆 破 开 采 或 采 用 洞 挖 渣 料 过 渡 料 压 实 后 渗 透 系 数 宜 为 1 0 1 0 c m s 。 通 常 最 大 粒 径 不 宜 超 过 3 0 0 mm小 于 5 mm 含 量 一 般 要 求 在 2 0 3 0 ，小 于 0 0 7 5 l l l r n含 量 宜 小 于 5 。 对 爆 破 开 采 料 ，小 于 5 mm 含 量 可 适 当 降 低 ( 4) 堆 石 料 。 堆 石 料 来 源 非 常 广 泛 采 用 较 多 的 是 灰 岩 、砂 岩 、板 岩 、 花 岗 岩 、玄 武 岩 、 大 理 岩 和 熔 凝 灰 岩 等 。 堆 石 料 原 岩 饱 和 抗 压 强 度 大 于 4 0 MP a的 中 硬 岩 或 硬 岩 是 高 坝 最 合 适 的筑 坝 材 料 。 主 堆 石 料 最 大 粒 径 不 应 超 过 压 实 层 厚 度 宜 为 5 0 0 8 0 0 n q lr 1 小 于 0 0 7 5 1 3 1 1 含 量 也 宜 控 制 在 5 以 下 。 下 游 堆石料 最 大粒 径 可适 当放宽 要 求 。填 筑料 压实 后 均 应 具 有 低 压 缩 性 、 高 抗 剪 强 度 和 良 好 的 透 水 性 能 。 软 岩 也 是 可 选 筑 坝 材 料 之 一 ，我 国应 用 软 岩 料 修 筑 的 面 板 堆 石 坝 有 1 0多 座 。筑 坝 软 岩 料 的 饱 和 抗 压 强 度 可 小 于 3 0 MP a，但 须 大 于1 5 MP a； 当 坝 高 超 过 1 5 0 i n，软 岩 料 尽 可 能 用 于 坝 体 变 形 和 应 力 较 小 的 部 位 ； 当 坝 高 超 过 2 0 0 m ，应 慎 用 软 岩 料 。 筑 坝 材 料 含 有 软 岩 料 时 ， 更 应 重 视 坝 体 变 形 控 制 ， 做 好 坝 体 排 水 。 采 用 坚 硬 岩 或 超 硬 岩 筑 坝 的 工 程 实 例 不 多 ， 主 要 有 已 建 的 三 板 溪 和 在 建 的 江 坪 河 两 个 工 程 。 三 板 溪 工 程 围 绕 超 硬 岩 筑 坝 开 展 了 大 量 的 试 验 研 究 和 计 算 分 析 ，通 过 采 取 强 风 化 岩 与 弱 微 风 化 岩 爆 破 掺 混 并 增 加 碾 压 遍 数 等 措 施 ， 基 本 达 到 预 期 效 果 囫Wa t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 2 ( 5 ) 砂 砾 石 料 。 砂 砾 石 料 是 良好 的 筑 坝 材 料 ， 我 国 约 有 3 0座 面 板 堆 石 坝 的 大 部 或 局 部 采 用 了砂 砾 石 料 。 砂 砾 石 料 压 实 后 的 变 形 模 量 一 般 大 于 堆 石 料 的变形 模量 ， 因此 ，多 用于 坝体 的高应 力 区 。 由于 天 然 沉 积 形 成 的 砂 砾 石 料 大 多 具 有 级 配 不 连 续 、 离 散 和 施 工 易 分 离 的 特 点 ，导 致 其 冲 蚀 能 力 较 差 ，低 应 力 条 件 下 的 抗 剪 强 度 较 小 重 车 上 坝 填 筑 和 振 动 碾 工 作 性 能 较 差 ，应 用 中 多 采 取 有 针 对 性 的 工 程 措 施 特 别 是 采 取 渗 流 控 制 措 施 。 2 3坝体 防渗 结构 ( 1 ) 面 板 。 面 板 分 块 宽 度 一 般 为 1 2 1 6 m ，两 岸 约 为 中部 的 I 2，顶 厚 3 0 c m 或 4 0 c m底 厚 按 水 头 的 0 0 0 2 0 。 0 0 3 5加厚 ，中低 坝可采 用 3 0 4 0 C lT I 等 厚 面板 。混 凝 土 面板 一 般 为单 层 双 向配筋 ，单 向含 筋 率 0 3 0 4 ；根 据 面板 抗 挤 压 的要求 ，也 可 采 取 双层 双 向 配筋并 设 置箍 筋 。适 当的 配筋 方式 有利 于 提 高 面 板 混 凝 土 浇 筑 过 程 中 的 流 动 稳 定 性 。 基 于 限 裂 抗 裂 要 求 ， 结 合 当 地 混 凝 土 原 材 料 来 源 特 性 ， 大 多 数 工 程 对 面 板 混 凝 土 进 行 了 改 性 处 理 ， 特 别 是 近 1 0年 ，面板 混凝 土改性 采用 的掺 和料和 外加 剂较 为 广 泛 ，取 得 了 一 定 成 效 。 ( 2 ) 趾 板 。 目前 混 凝 土 趾 板 与 地 基 的 连 接 、 趾 板 结 构 布 置 和 配 筋 、施 工 技 术 等 均 较 成 熟 。在 h i ： 板 的 结 构 上 有 的 工 程 通 过 采 用 等 宽 趾 板 或 减 小 趾 板 宽 度 并 在 其 下 游 沿 岸 坡 设 喷 混 凝 土 或 浇 筑 内 趾 板 来 延 长 渗 径 ，减 少边 坡 开 挖 量 并 以 反 滤 保 护 来 保 证 渗 透 稳 定 。 近 期 建 设 的 几 个 工 程 通 过 采 用 等 宽 连 续 窄 趾 板 ，达 到 了 减 少 趾 板 边 坡 开 挖 量 ， 减 少 趾 板 分 缝 、 简 化 周 边 缝 止 水 结 构 和 方 便 施 工 的 目 的 。 ( 3)接 缝 止 水 。 止 水 结 构 形 式 由单 一 止 水 型 或 自愈 型 止 水 向 止 水 与 自愈 相 结 合 的 方 向 发 展 。 大 多 数 工 程 都 取 消 了 中 部 止 水 ，加 强 表 层 止 水 。通 过 改 性 ， I 卜 水 材料 的耐 久 性 大 幅提 高 ，止水 铜 片 多采 用 软 紫 铜 ， 柔 性 止 水 材 料 形 成 了 GB和 S R 两 大 品 牌 系 列 。研 发 并 广 泛 应 用 了 抗 老 化 性 能 好 的 三 复 合 橡 胶 板 盖 层 。 基 于 预 防 中 部 面 板 产 生 挤 压 破 坏 的 考 虑 ， 面 板 中 部 受 压 垂 直 缝 多 设 计 成 具 有 一 定 缝 宽 、缝 内 嵌 填 富 有 弹 性 和 具 有 吸 收 变 形 能 力 材 料 、表 面 予 以 覆 盖 的 结 构 形 式 。 2 4坝基 处理 ( 1 ) 趾 板 地 基 。 一 般 情 况 下 ，趾 板 建 于 地 基 稳 定 、岩 体 完 整 、 不 冲 蚀 和 可 灌 浆 的 弱 风 化 至 微 新 基 岩 上 ， 岩 质 地 基 上 的 趾 板 通 过 锚 筋 与 基 岩 连 接 ， 并 进 行 固 结 灌 浆 处 理 ； 对 置 于 强 风 化 或 断 层 、 溶 蚀 带 、深 槽 等 不 良 地 质 体 或 不 利 地 形 条 件 上 的 趾 板 ， J ， I ， 干T 巳， 寸 L = ， 耽上t l Z J O x J , I t ： 1 - J 口 肢 均 采 取 了 专 门 的 处 理 措 施 ，如 贴 坡 连 接 板 、 高 趾 墙 和 回 填 置 换 等 。 当 采 用 等 宽 窄 趾 板 时 ，一 般 都 要 求 做 好 趾 板 下 游 地 基 地 质 缺 陷 带 的 反 滤 保 护 ， 防 止 渗 透 破 坏 ( 2) 堆 石 地 基 。 如 果 覆 盖 层 厚 度 不 大 ，一 般 将 堆 石 体 地 基 挖 至 岩 石 界 面 。 砂 砾 石 冲 积 层 一 般 具 有 较 高 的 承 载 力 和 较 低 的 压 缩 性 ，如 果 不 存 在 影 响 坝 体 稳 定 性 的 粉 细 砂 、 黏 土 等 软 弱 夹 层 经 过 详 细 勘 察 和 分 析 论 证 ，可 保 留 作 为 堆 石 体 的 基 础 。 对 于 高 面 板 堆 石 坝 ，一 般 都 将 趾 板 及 其 下 游 一 定 范 围 内 的 覆 盖 层 挖 除 ，保 留 大 部 分 堆 石 体 下 部 的 覆 盖 层 ， 并 进 行 必 要 的处 理 。 2 5导流 与度 汛 大 部 分 工 程 初 期 采 用 枯 期 罔 堰 挡 水 度 汛 ， 巾 、 后 期 采 用 坝 体 临 时 断 面 或 已 浇 混 凝 土 面 板 的 低 高 程 坝 体 挡 水 度 汛 的 导 流 方 式 ： 部 分 工 程 初 期 采 朋 枯 期 过 水 同 堰 挡 水 ， 汛 期 坝 面 和 导 流 泄 水 建 筑 物 联 合 过 水 的 导 流 方 式 ：还 有 一 些 工 程 采 用 同 堰 全 年 挡 水 ，导 流 洞 泄 流 的 导 流 方 式 。 导 流 方 式 一 经 确 定 就 要 全 力 保 证 完 成 相 应 的 施 工 度 汛 形 象 面 貌 ， 确 保 安 全 度 汛 。 2 6主体 工 程施 工 ( 1 ) 填 筑 分 期 。 早 期 建 设 的 面 板 堆 石 坝 按 国 外 经 验 ，分 期 规 划 无 严 格 要 求 。2 0 0 0年 之 后 建 设 的 高 面 板 堆 石 坝 ，除 冈 低 高 程 部 位“ 一 枯 度 汛 抢 拦 洪 ” 的 需 要 ， 采 取 在 上 游 超 填 临 时 断 面 外 ， 坝 体 填 筑 分 期 力 求 做 到 上 下 游 和左 右 岸 平 衡 上 升 ；条 件 许 可 时 ， 下游 坝 体 填筑 还 高 于 上游 坝体 ，上 、下游 高差 宜 小 于 4 0 n l 。 面 板 施 工 前 ，填 筑 面 超 高 至 少 存1 5 F I 1以 上 或 设 置 预 沉 指 标 使 面 板 浇 筑 前 面 板 下 部 坝 体 的 沉 降 速 率 小 于 5 ram 月 ： 具 备 条 件 的 情 况 下 ， 还 采 取 了 充 水 预 压 措 施 。上 述 措 施 均 能 够 显 著 减 少 面 板 顶 部 脱 空 和 结 构 性 裂 缝 的 几 率 。 ( 2 ) 填 筑 碾 压 。 上 坝 运 输 一 般 以 汽 车 运 输 为 主 ， 加 水 方 式 采 取 坝 外 加 水 和 坝 面 洒 水 相 结 合 。 近 期 建 设 的 高 坝 ，冈 相 对 密 实 度 要 求 较 高 ，故 压 实 功 能 也 相 应 地 提 高 振 动 碾 自重 普 遍 从 1 0 0 k N 级 提 高 到 2 0 0 k N 级 。 甚 至 3 0 0 k N 级 。 洪 家 渡 和 董 箐 工 程 还 引 进 了 冲 碾 压 实 机 ， 击 振 力 达 到 2 0 0 0 2 5 0 0 k N。 由 于 采 用 大 型 机 械 ，施 工 强 度 大 为 提 高 ， 坝 体 填 筑 强 度 可 达1 0 0万 m3 月 ，一 般 也 可 达 5 0 7 0万 m3 月 。 ( 3) 压 实 检 测 。 堆 石 坝 施 工 规 范 规 定 ，压 实 质 量 要 采 用 相 对 实 密 度 与 施 工 工 艺 参 数 双 控 。 十 密 度 检 测 目前 仍 然 离 不 开 挖 坑 灌 水 法 ， 这 种 方 法 工 序 复 杂 、 占 用 时 间 长 ， 且 精 度 不 高 。 经 过 研 究 和 试 验 ， 现 有 多 种 方 法 可 以 部 分 替 代 挖 坑 灌 水 法 ，检 测 结 果 可 以 作 为 评 价 质 量 的 指 标 ， 如 附 加 质 量 法 ，微 变 形 量 测 法 以 及 GP S施 工 监 控 法 等 。 新 检 测 方 法 工 序 简 化 、周 期 短 ，检 测 数 量 增 加 ， 可 靠 性 和 效 率 得 到 较 大 提 高 。 ( 4) 垫 层 料 坡 面 保 护 。 施 T 期 垫 层 料 坡 面 保 护 的 传 统 方 法 是 超 填 、 削 坡 、 斜 坡 碾 压 ， 然 后 再 喷 混 凝 土 、砂 浆 或 乳 化 沥 青 。 目 前 已 有 多 个 工 程 采 用 了 挤 压 墙 固 坡 技 术 ，有 的 工 程 还 探 索 了 混 凝 土 预 制 梁 块 移 动 固坡 技 术 和 翻 模 固 坡 技 术 ，并 成 功 应 用 。 ( 5) 混 凝 土 浇 筑 。 面 板 、 趾 板 混 凝 土 施 工 技 术 日益 成 熟 。 一 般 根 据 质 量 控 制 要 求 和 总 体 进 度 安 排 ， 选 择 低 温 季 节 施 工 混 凝 土 面 板 在 面 板 钢 筋 绑 扎 固 定 和 立 模 后 一 般 通 过 滑 模 和 浇 筑 台 车 进 行 混 凝 土 浇 筑 振 捣 ， 部 分 工 程 对 无 轨 滑 模 技 术 进 行 了 优 化 改 进 并 成 功 应 用 。 有 些 一 r程 趾 板 采 用 滑 模 浇 筑 及 跳 块 浇 筑 T 艺 。 2 7试 验 研究 及计 算分 析 ( 1 ) 试 验 研 究 。 前 期 研 究 设 计 中 ， 大 多 数 工 程 都 开 展 静 动 力 三 轴 、压 缩 、 渗 透 和 流 变 或 长 期 变 形 等 试 验 研 究 其 中粗 颗 粒 材 料 试 验 中 的 尺 寸 效 应 问 题 一 直 没 有 得 到 有 效 解 决 。 重 要 的 或 大 型 面 板 堆 石 坝 工 程 ， 还 开 展 坝 体 应 力 变 形 土 工 离 心 或 动 力 模 型 试 验 研 究 。 6- 的 工 程 还 开 展 了 接 缝 止 水 结 构 和 材 料 的 大 型 仿 真 模 型 试 验 研 究 。基 于 最 优 配 合 比 的 混 凝 土 改 性 试 验 研 究 ， 以 及 施 T 导 流 水 力 学 模 型 试 验 研 究 等 。 个 别 工 程 还 结 合 应 力 变 形 反 演 计 算 需 要 开 展 基 于 原 级 配 堆 石 料 的 现 场 大 型 载 荷 试 验 和 压 缩 试 验 。 ( 2) 计 算 分 析 。 计 算 分 析 的 主 要 内 容 为 坝 坡 抗 滑 稳 定 、 坝 体 渗 透 稳 定 和 应 力 变 形 。 坝 坡 抗 滑 稳 定 计 算 通 常 采 用 刚 体 极 限 平 衡 法 ， 有 的 还 结 合 坝 体 应 力 变 形 分 析 ，按 照 堆 石 的 非 线 性 强 度 参 数 进 行 坝 坡 抗 滑 稳 定 计 算 。 坝 体 渗 透 稳 定 计 算 通 常 按 照 太 沙 基 准 则 ，确 保 面 板 防 渗 失 效 时 ，只 要 垫 层 料 和 过 渡 料 满 足 渗 透 稳 定 要 求 ， 大 坝 就 能 保 持 稳 定 安 全 。 应 力 变 形 分 析 非 线 性 弹 性 模 型 中 最 常 用 的 是 邓 肯 一张 E B ( 或 E v) 模 型 ，K G 模 型 也 有 部 分 应 用 ； 弹 塑 性 模 型 中 ，双 屈 服 面 模 型 是 用 得 较 多 的 一 种 。 这 些 应 力 变 形 分 析 模 型 的 计 算 参 数 可 以 用 常 规 轴 试 验 确 定 并 且 已经 积 累 了各 类 堆 石 材 料 的 大 量 数 据 ： 三 维 有 限 元 法 数 值 计 算 的 结 果 总 体 上 能 够 反 映 坝 体 施 工 、 蓄 水 和 运 行 期 的 应 力 变 形 规 律 ，应 力 变 形 值 大 都 在 合 理 范 围 之 内 。 由 于 土 石 材 料 本 身 性 质 和 施 工 、运 行 过 程 复 杂 多 变 ，数 值 计 算 不 可 能 完 全 模 拟 全 过 程 的 各 种 影 响 因 素 ， 冈 此 ， 目前 数 值 计 算 成 果 仍 只 是 设 计 的重 要 参 考 ，不 能 作 为 唯 一 依 据 。 W a t e r 1 o w e r V o 1 3 7 N o 2团 2 8安全 监测 我 国 面 板 堆 石 坝 一 般 都 设 有 较 为 完 备 的 坝 内 和 坝 外 变 形 及 面 板 挠 度 和 脱 空 ，坝 身 、坝 基 及 绕 坝 渗 流 堆 石 体 应 力 及 面 板 应 力 应 变 和 温 度 ，环 境 量 和 强震等 监测 项 目。坝 体 内部变 形 监测 以垂直 向及 顺 河 向变 形 为 主 ，也 有 工 程 进 行 横 河 向 变 形 监 测 和 渗 漏 量 分 区 监 测 。 有 的 工 程 尝 试 采 用 光 纤 陀 螺 仪 监 测 面 板 挠 曲 变 形 。 近 期 工 程 的 安 全 监 测 自动 化 工 作 也 有 较 快 发 展 安 全 监 测 工 作 基 本 能 贯 穿 于 _ 程 始 终 ， 监 测 设 施 与 主 体 工 程 同 步 实 施 及 I监 测 资 料 及 时 整 理 和 分 析 ， 基 本 达 到 了 反 馈 设 计 、指 导 施 工 的 目 的 。 深 厚 覆 盖 层 上 面 板 堆 石 坝 渗 漏 量 监 测 仍 是 大 技 术 难 题 。汶 川 地 震 经 验 表 明 强 震 监 测 仪 器 还 需 在 可 靠 性 方 面 进 一 步 提 高 。 2 9特殊条 件下筑 坝 ( 1 )窄 河谷 及 高 陡边坡 。我 国有 多座 面板 堆 石 坝建 于 狭窄 河谷 、高 陡边坡 地 区 ，这 些坝 采取 了提 高 堆 石 坝 填 筑 密 实 度 、适 当 延 长 面 板 浇 筑 前 的 预 沉 降 期 、在 陡 岸 坡 设 置 具 有 较 大 变 形 模 量 的 特 别 碾 压 区 以 及 提 高 陡 边 坡 附 近 周 边 缝 止 水 结 构 适 应 变 形 能 力 等 措