300m级面板堆石坝适应性及对策研究
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３ 以上面板 坝 １０座 ， 中坝高 １０ｍ 以上 的面 ０ｍ ７ 其 ５
２ ０ ２ ０Ｉ ｎ级面板坝 的经验与教训
２ １ 突 出问题 ．
板坝 ７座 ， 最高 的是水布垭坝 ， ２３ｍ， 目前世 高 ３ 是 界上 最 高 的混 凝土 面板 堆石 坝 。 我国西部地区有 丰富的水能资源 ， 合理利用这 些水资源， 需要建高坝大库 ， 进行径流调节。但这些 高坝工程地处高山峡谷地区， 交通不便 ， 地震地质背 景复杂。而高面板堆石坝可以直接利用 当地材料 ， 减少 外来 物 资运输 压 力 ， 有 对 复 杂 地形 地 质 条 件 具
坝高 １８ｍ。其坝体断面分区见 图 １ 图 ２ ７ 和 。这两 座坝都出现了坝体沉降量大、 面板水平 向结构性裂
缝多、 面板 与垫 层 料 脱 空 、 缝 面板 混 凝 土 挤 压 破 压
明显 的优 势 ， 此 面 板 堆 石 坝往 往 成 为 首 选 坝 型 。 因
坏、 渗漏量较大等问题。究其原 因， 是人们的认识还 停留在 １０ｍ级面板坝的经验 阶段 ， ０ 没有从变形控 制的角度对坝体断面分区、 坝料特性 、 压实度等方面 提出更高的要求 。Ｊ ．Ｃｏｅ ．Ｂ ｏｋ 认为 ， 阿瓜密尔帕坝 的水平拉伸裂缝是 由于上下游堆石区过大沉降差所 致， 上游堆石区的压缩模量是下游堆石区压缩模量 的 ５５ ， ． 倍 压缩模量梯度太大 ， 上游部分坝体向下游
认为“ 绝大 部分水 平 荷 载 是 通过 坝 轴 线 以上 坝 体传 到 地基 中去 的 ， 而愈 往 下 游 堆 石体 对 面板 变 形 的 影 响 愈小 ， 坝 料 变 形 模 量 可 从 上 游 到 下 游 递 减 ” 故 的 认识 对 １０— ０ 级 面 板 坝 是 不 完 全 适 用 的。 高 ５ ２０ｍ
Hale Waihona Puke 怒江水电有限公司牵头 ， 联合 国内勘测设计单位 、 科 研院所和高等 院校开展了“０ ３０ｍ级面板堆石坝适 应性及对策研究 ” …课题。研究课题 在总结 ２ ０ｍ ０
［ 收稿 日 ］ ２ １ — ９ ２ 期 ０１ ０ — ０
倾斜 ， 导致面板裂缝。天生桥一级面板坝下游堆石
区利用了砂岩及泥岩等软岩开挖料 ， 上下游堆石 区
石区高差达 １３ｍ， ２ 在汛后 以 １０ ｍ ｄ的速度将 上 ． ／
下游堆石体填平 ， 使上下游堆石区产生过 大的沉 降 差， 引起上游面拉伸变形 ， 导致垫层料开裂 ， 而使 继 面板与垫层料脱 空 ， 致使 面板产生 许多水平 裂缝。
另外 ， 堆石 料 的压 实密度 ， 还停 留在经 验坝 的 阶 对 也
成果 介 绍如下 。
全性和经济性 ， 国内外得到广泛采用。据统计 ， 在 到 ２ ０ 年底 ， ０８ 国外 已建坝高 ３ ０ｍ以上的现代面板坝 约 ２５ ， ７ 座 坝高 １０ｍ以上 的面板坝 ｌ ， ５ Ｏ座 最高 的 是 马来西 亚 巴贡 坝 ， 达 ２ ３ ５ｉ。我 国 已 建 坝 高 高 ０ ． ｎ
协调原则 ， 既要做到坝体各 区的变形协调， 又要做到 坝体变形和面板变形之间的同步协调”３ ‘。 Ｊ
３０ｍ 级面板堆 石坝适应性及对策研 究 ０
马 洪琪
（ 华能澜沧江水 电有限公司 ， 昆明 ６０ １ ） ５２ ４
［ 摘要］ 系统总结 了 ２０ｍ级 面板坝建设 的主要经验 与教训 ， ４ ３０ｍ级面板坝典 型工程进行 了分析 ， ０ 对 座 ０
提 出了 ３０ｍ级面板 坝需要研 究的基础科学和关键技术问题。 ０ ［ 关键词 ］ 混凝土 面板堆石坝 ； 适应性 ； 对策研究
［ 中图分类号 ］ Ｔ ６２ １ ［ Ｖ４． 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］ １０ ０ ９—１４ （０ １ １ ０ ０ ０ ７２ ２ １ ）２— ０ ４— ５
１ 前 言
混凝 土 面板堆 石 坝 由于具 有 良好 的适 应 性 、 安
级面板堆石坝经验与教训 的基础上 ， 托古水、 依 马 吉、 如美和茨哈峡等水电工程 ， ３０ｍ级面板坝的 就 ０ 经济优势和筑坝条件、 堆石分区和筑坝参数 、 稳定性 评价与变形控制、 防渗和止水结构、 施工技术要求及 质量控制等方面进行了系统的研究 。现将主要研究
如古水 、 吉、 马 如美 、 哈峡 等 水 电站 ， 茨 坝高 都 在 ２０～ ０ ５ ３０ｍ。但 目前 国 内外 只有 ２０ｍ级 面板坝 的 ０ 建设经验 ， ０ｍ级面板坝的技术储备不足 ， ３ ０ 其工程 特性 、 关键 技术 和 运行特 点 尚难把 握 。为此 ， 由中 国
水 电顾 问集 团公 司 、 华能 澜 沧江水 电有 限公 司 、 电 华
［ 作者简 介］ 马洪琪 （９ ２ ） 男 ， １４ 一 ， 上海市人 ， 中国工程 院院士 ， 教授级高级工程师 ， 华能澜沧江水 电有 限公司高级顾问 ， 研究方 向为水 利水 电
工程施工 ； Ｅ—ｍ ｉ ａ ｑ ｌｓ． ｎ ａｌ ：ｍ ｈ ＠ ｃ ｄ ｃ ｊ
４ 中国工程科 学
的压 缩模 量 比为 ２ 此外 ， 生桥 一 级 坝 为 了度 汛 的 ； 天 需要 ， 填筑 上游 坝 体 临时挡 水 断面 ， 先 形成 上下 游 堆
适应 性强 、 抗震 性 能优 良等 特点 ， 在经 济 比较 中具 有
２ ０ 以前建成的 ２０ｍ级面板 坝的设计与 ００年 ０
施 工 ， 本上沿 用 １０ｍ 级 面 板 坝 的成 熟 经 验 和设 基 ０
计理念。如 １９ 年墨西哥建成的 １７ｍ高的阿瓜 ９３ ８ 密尔帕坝，００年建成的我 国天生桥一级面板坝 ， ２０
坝设计要重视变形控 制。郦能 惠提 出， 坝体分 区 “ 设计应遵循 ４条原则 ： 源决定原则 、 料 水力过渡原
则、 开挖 料利 用 原则 和 变形 协 调 原 则 。重 点是 变形
段， 如天生桥一级坝对上下游堆石区的孔 隙率要求 分别为２ ２％和 ２ ４％ｌ 。以上分 析可见 ， ２ ｊ 经验设计
２ ０ ２ ０Ｉ ｎ级面板坝 的经验与教训
２ １ 突 出问题 ．
板坝 ７座 ， 最高 的是水布垭坝 ， ２３ｍ， 目前世 高 ３ 是 界上 最 高 的混 凝土 面板 堆石 坝 。 我国西部地区有 丰富的水能资源 ， 合理利用这 些水资源， 需要建高坝大库 ， 进行径流调节。但这些 高坝工程地处高山峡谷地区， 交通不便 ， 地震地质背 景复杂。而高面板堆石坝可以直接利用 当地材料 ， 减少 外来 物 资运输 压 力 ， 有 对 复 杂 地形 地 质 条 件 具
坝高 １８ｍ。其坝体断面分区见 图 １ 图 ２ ７ 和 。这两 座坝都出现了坝体沉降量大、 面板水平 向结构性裂
缝多、 面板 与垫 层 料 脱 空 、 缝 面板 混 凝 土 挤 压 破 压
明显 的优 势 ， 此 面 板 堆 石 坝往 往 成 为 首 选 坝 型 。 因
坏、 渗漏量较大等问题。究其原 因， 是人们的认识还 停留在 １０ｍ级面板坝的经验 阶段 ， ０ 没有从变形控 制的角度对坝体断面分区、 坝料特性 、 压实度等方面 提出更高的要求 。Ｊ ．Ｃｏｅ ．Ｂ ｏｋ 认为 ， 阿瓜密尔帕坝 的水平拉伸裂缝是 由于上下游堆石区过大沉降差所 致， 上游堆石区的压缩模量是下游堆石区压缩模量 的 ５５ ， ． 倍 压缩模量梯度太大 ， 上游部分坝体向下游
认为“ 绝大 部分水 平 荷 载 是 通过 坝 轴 线 以上 坝 体传 到 地基 中去 的 ， 而愈 往 下 游 堆 石体 对 面板 变 形 的 影 响 愈小 ， 坝 料 变 形 模 量 可 从 上 游 到 下 游 递 减 ” 故 的 认识 对 １０— ０ 级 面 板 坝 是 不 完 全 适 用 的。 高 ５ ２０ｍ
Hale Waihona Puke 怒江水电有限公司牵头 ， 联合 国内勘测设计单位 、 科 研院所和高等 院校开展了“０ ３０ｍ级面板堆石坝适 应性及对策研究 ” …课题。研究课题 在总结 ２ ０ｍ ０
［ 收稿 日 ］ ２ １ — ９ ２ 期 ０１ ０ — ０
倾斜 ， 导致面板裂缝。天生桥一级面板坝下游堆石
区利用了砂岩及泥岩等软岩开挖料 ， 上下游堆石 区
石区高差达 １３ｍ， ２ 在汛后 以 １０ ｍ ｄ的速度将 上 ． ／
下游堆石体填平 ， 使上下游堆石区产生过 大的沉 降 差， 引起上游面拉伸变形 ， 导致垫层料开裂 ， 而使 继 面板与垫层料脱 空 ， 致使 面板产生 许多水平 裂缝。
另外 ， 堆石 料 的压 实密度 ， 还停 留在经 验坝 的 阶 对 也
成果 介 绍如下 。
全性和经济性 ， 国内外得到广泛采用。据统计 ， 在 到 ２ ０ 年底 ， ０８ 国外 已建坝高 ３ ０ｍ以上的现代面板坝 约 ２５ ， ７ 座 坝高 １０ｍ以上 的面板坝 ｌ ， ５ Ｏ座 最高 的 是 马来西 亚 巴贡 坝 ， 达 ２ ３ ５ｉ。我 国 已 建 坝 高 高 ０ ． ｎ
协调原则 ， 既要做到坝体各 区的变形协调， 又要做到 坝体变形和面板变形之间的同步协调”３ ‘。 Ｊ
３０ｍ 级面板堆 石坝适应性及对策研 究 ０
马 洪琪
（ 华能澜沧江水 电有限公司 ， 昆明 ６０ １ ） ５２ ４
［ 摘要］ 系统总结 了 ２０ｍ级 面板坝建设 的主要经验 与教训 ， ４ ３０ｍ级面板坝典 型工程进行 了分析 ， ０ 对 座 ０
提 出了 ３０ｍ级面板 坝需要研 究的基础科学和关键技术问题。 ０ ［ 关键词 ］ 混凝土 面板堆石坝 ； 适应性 ； 对策研究
［ 中图分类号 ］ Ｔ ６２ １ ［ Ｖ４． 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］ １０ ０ ９—１４ （０ １ １ ０ ０ ０ ７２ ２ １ ）２— ０ ４— ５
１ 前 言
混凝 土 面板堆 石 坝 由于具 有 良好 的适 应 性 、 安
级面板堆石坝经验与教训 的基础上 ， 托古水、 依 马 吉、 如美和茨哈峡等水电工程 ， ３０ｍ级面板坝的 就 ０ 经济优势和筑坝条件、 堆石分区和筑坝参数 、 稳定性 评价与变形控制、 防渗和止水结构、 施工技术要求及 质量控制等方面进行了系统的研究 。现将主要研究
如古水 、 吉、 马 如美 、 哈峡 等 水 电站 ， 茨 坝高 都 在 ２０～ ０ ５ ３０ｍ。但 目前 国 内外 只有 ２０ｍ级 面板坝 的 ０ 建设经验 ， ０ｍ级面板坝的技术储备不足 ， ３ ０ 其工程 特性 、 关键 技术 和 运行特 点 尚难把 握 。为此 ， 由中 国
水 电顾 问集 团公 司 、 华能 澜 沧江水 电有 限公 司 、 电 华
［ 作者简 介］ 马洪琪 （９ ２ ） 男 ， １４ 一 ， 上海市人 ， 中国工程 院院士 ， 教授级高级工程师 ， 华能澜沧江水 电有 限公司高级顾问 ， 研究方 向为水 利水 电
工程施工 ； Ｅ—ｍ ｉ ａ ｑ ｌｓ． ｎ ａｌ ：ｍ ｈ ＠ ｃ ｄ ｃ ｊ
４ 中国工程科 学
的压 缩模 量 比为 ２ 此外 ， 生桥 一 级 坝 为 了度 汛 的 ； 天 需要 ， 填筑 上游 坝 体 临时挡 水 断面 ， 先 形成 上下 游 堆
适应 性强 、 抗震 性 能优 良等 特点 ， 在经 济 比较 中具 有
２ ０ 以前建成的 ２０ｍ级面板 坝的设计与 ００年 ０
施 工 ， 本上沿 用 １０ｍ 级 面 板 坝 的成 熟 经 验 和设 基 ０
计理念。如 １９ 年墨西哥建成的 １７ｍ高的阿瓜 ９３ ８ 密尔帕坝，００年建成的我 国天生桥一级面板坝 ， ２０
坝设计要重视变形控 制。郦能 惠提 出， 坝体分 区 “ 设计应遵循 ４条原则 ： 源决定原则 、 料 水力过渡原
则、 开挖 料利 用 原则 和 变形 协 调 原 则 。重 点是 变形
段， 如天生桥一级坝对上下游堆石区的孔 隙率要求 分别为２ ２％和 ２ ４％ｌ 。以上分 析可见 ， ２ ｊ 经验设计