300m级面板堆石坝适应性及对策研究.docx

级面板堆石坝适应性及对策研究300 m马洪琪( 华能澜沧江水电有限公司，昆明 650214)［摘要］ 级面板堆石坝适应性及对策研究 300 m 马洪琪 ( 华能澜沧江水电有限公司，昆明 650214) ［摘要］ 系统总结了 200 m 级面板坝建设的主要经验与教训，对 4 座 300 m 级面板坝典型工程进行了分析， 提出了 300 m 级面板坝需要研究的基础科学和关键技术问题。 ［关键词］ 混凝土面板堆石坝; 适应性; 对策研究 ［中图分类号］ TV642． 1 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1009 － 1742( 2011) 12 － 0004 － 05 级面板堆石坝经验与教训的基础上，依托古水、马 吉、如美和茨哈峡等水电工程，就 300 m 级面板坝的 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 成果介绍如下。 1 前言 混凝土面板堆石坝由于具有良好的适应性、安 全性和经济性，在国内外得到广泛采用。据统计，到 2008 年底，国外已建坝高 30 m 以上的现代面板坝 约 275 座，坝高 150 m 以上的面板坝 10 座，最高的 是马来西亚巴贡坝，高达 203． 5 m。我国已建坝高 30 m 以上面板坝 170 座，其中坝高 150 m 以上的面 板坝 7 座，最高的是水布垭坝，高 233 m，是目前世 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，具有对复杂地形地质条件 适应性强、抗震性能优良等特点，在经济比较中具有 明显的优势，因此面板堆石坝往往成为首选坝型。 如古水、马 吉、如 美、茨哈峡等水电 站，坝 高 都 在 250 ～ 300 m。但目前国内外只有 200 m 级面板坝的 建设经验，300 m 级面板坝的技术储备不足，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、华电 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“300 m 级面板堆石坝适 应性及对策研究”［1］ 课题。研究课题在总结 200 m 200 m 级面板坝的经验与教训 突出问题 2000 年以前建成的 200 m 级面板坝的设计与 2 2． 1 施工，基本上沿用 100 m 级面板坝的成熟经验和设 计理念。如 1993 年墨西哥建成的 187 m 高的阿瓜 密尔帕坝，2000 年建成的我国天生桥一级面板坝， 坝高 178 m。其坝体断面分区见图 1 和图 2。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、压缝面板混凝土挤压破 坏、渗漏量较大等问题。究其原因，是人们的认识还 停留在 100 m 级面板坝的经验阶段，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． Cooke 认为，阿瓜密尔帕坝 B． 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 5． 5 倍，压缩模量梯度太大，上游部分坝体向下游 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 ［收稿日期］ 2011 － 09 － 20 ［作者简介］ 马洪琪( 1942—) ，男，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 － mail: mahq@ lcjsd． cn 的压缩模量比为 2; 此外，天生桥一级坝为了度汛的需要，先填筑上游坝体临时挡水断面， 的压缩模量比为 2; 此外，天生桥一级坝为了度汛的 需要，先填筑上游坝体临时挡水断面，形成上下游堆 石区高差达 123 m，在汛后以 1． 0 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，继而使 面板与垫层料脱空，致使面板产生许多水平裂缝。 另外，对堆石料的压实密度，也还停留在经验坝的阶 段，如天生桥一级坝对上下游堆石区的孔隙率要求 分别为22 % 和 24 %［2］。以上分析可见，经验设计 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，故坝料变形模量可从上游到下游递减”的 认识对150 ～ 200 m 级面板坝是不完全适用的。高 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: 料源决定原则、水力过渡原