水电站建设中的技术难题

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1、小湾水电站建设中的小湾水电站建设中的几个技术难题几个技术难题马马 洪洪 琪琪二一年十月小湾水电站工程概况小湾水电站工程概况 小小湾湾水水电电站站是是澜澜沧沧江江中中下下游游河河段段八八个个梯梯级级电电站站的的第第二二级级，也也是是该该河河段段的的“龙龙头头水水库库”。水水库库正正常常蓄蓄水水位位1240m1240m，相相应应库库容容150150亿亿m m3 3，调调节节库库容容9999亿亿m m3 3，具具有有不不完完全全多多年年调调节节性性能能。电电站站装装机机容容量量4200MW4200MW，保保证证出出力力1778MW1778MW，多多年年平平均均年年发发电电量量约约190190亿亿kW

2、.hkW.h。枢枢纽纽工工程程主主要要由由混混凝凝土土双双曲曲拱拱坝坝、坝坝身身泄泄洪洪孔孔口口、坝坝后后水水垫垫塘塘和和二二道道坝坝、左左岸岸泄泄洪洪洞洞和和右右岸岸地地下下引引水水发发电电系系统统组组成成。最最大大坝坝高高294.5m294.5m，是是已已建建成成的的世世界界最最高高拱拱坝坝。小小湾湾水水电电工工程程地地形形地地质质条条件件复复杂杂，工工程程规规模模巨巨大大，许许多多技技术术难难题题没有可供借鉴的经验。没有可供借鉴的经验。 技技 术术 难难 题题 700m高工程边坡处理设计高工程边坡处理设计 饮水沟堆积体蠕滑变形治理饮水沟堆积体蠕滑变形治理 坝基岩体开挖卸荷松弛处理坝基岩体

3、开挖卸荷松弛处理 特高拱坝混凝土温控防裂特高拱坝混凝土温控防裂 泄洪消能及雾化研究泄洪消能及雾化研究 高拱坝抗震技术措施高拱坝抗震技术措施 小小湾湾坝坝址址河河谷谷深深切切、岸岸坡坡陡陡峻峻、沟沟梁梁相相间间、地地应应力力高高。左左岸岸坝坝顶顶以以上上 分分布布有有2 2、4 4、6 6号号山山梁梁边边坡坡及及饮饮水水沟沟堆堆积积体体、龙龙潭潭干干沟沟堆堆积积体体边边坡坡。右右岸岸坝坝顶顶以以上上主主要要分分布布有有3 3号号山山梁梁边边坡坡、大大椿椿树树沟沟堆堆积积体体边边坡坡。边边坡坡出出露露岩岩层层主主要要是是黑黑云云花花岗岗片片麻麻岩岩、角角闪闪斜斜长长片片麻麻岩岩，岩岩层层产产状状为

4、为近近横横河河的的EWEW，陡陡倾倾上上游游。边边坡坡内内IIIIII、IVIV级结构面发育，按产状主要可分为级结构面发育，按产状主要可分为3 3组：组：近近SNSN向陡倾角组；向陡倾角组；近近EWEW向顺片麻理组；向顺片麻理组；顺坡的中缓倾角组。顺坡的中缓倾角组。 这些结构面构成后缘拉裂面、这些结构面构成后缘拉裂面、侧向切割面及顺坡向中缓倾角节理侧向切割面及顺坡向中缓倾角节理裂隙组成的结构体，易向河谷方向裂隙组成的结构体，易向河谷方向呈一陡一缓状滑动破坏呈一陡一缓状滑动破坏, ,进而向周边进而向周边扩展，形成平面型坍滑扩展，形成平面型坍滑, ,是边坡稳定是边坡稳定处理的重点。边坡上部的强风化

5、、处理的重点。边坡上部的强风化、强卸荷变形岩体及堆积体强卸荷变形岩体及堆积体, ,是边坡开是边坡开挖及支护的难点。挖及支护的难点。 1 1、700m700m高工程边坡处理设计高工程边坡处理设计 小湾拱坝左岸边坡开挖高度约小湾拱坝左岸边坡开挖高度约700m700m，右岸边坡，右岸边坡高度约高度约600m600m。边坡陡峻，开挖体型复杂，变形破坏。边坡陡峻，开挖体型复杂，变形破坏样式多。小湾工程总结形成了样式多。小湾工程总结形成了“高清坡、低开口、高清坡、低开口、陡开挖、强支护、先锁口、排水超前陡开挖、强支护、先锁口、排水超前”的开挖支护的开挖支护原则。原则。 在开口线以外进行较彻底的清坡，做好地

6、表排在开口线以外进行较彻底的清坡，做好地表排水外，并在开口线外侧打三排锚筋桩，采用较陡的水外，并在开口线外侧打三排锚筋桩，采用较陡的开挖边坡，坡面采用系统锚杆、喷混凝土和预应力开挖边坡，坡面采用系统锚杆、喷混凝土和预应力锚索加固、地下排水洞超前施工等综合加固措施。锚索加固、地下排水洞超前施工等综合加固措施。在强风化、强卸荷岩体和崩坍堆积体中，采用组合在强风化、强卸荷岩体和崩坍堆积体中，采用组合螺旋钻跟管钻机造孔、钻孔固壁注浆、土工布包裹螺旋钻跟管钻机造孔、钻孔固壁注浆、土工布包裹锚索止浆等技术，解决了造孔难、穿索难、漏浆量锚索止浆等技术，解决了造孔难、穿索难、漏浆量大等技术难题。对岩质边坡，按

7、大等技术难题。对岩质边坡，按10m10m高度的梯段开挖，高度的梯段开挖，每台阶留每台阶留3m3m宽施工马道，边坡预裂，严格控制主爆宽施工马道，边坡预裂，严格控制主爆破区、缓冲区及预裂爆破的单响装药量，以控制爆破区、缓冲区及预裂爆破的单响装药量，以控制爆破振动影响。随机锚杆紧跟开挖面，系统锚杆及喷破振动影响。随机锚杆紧跟开挖面，系统锚杆及喷混凝土滞后开挖工作面一层，锚索支护滞后二层，混凝土滞后开挖工作面一层，锚索支护滞后二层，由表及里、自上而下，稳扎稳打，逐层加固。由表及里、自上而下，稳扎稳打，逐层加固。 1 1、700m700m高工程边坡处理设计高工程边坡处理设计 小湾电站坝坡坝肩开挖历时三年

8、小湾电站坝坡坝肩开挖历时三年小湾电站坝坡坝肩开挖历时三年小湾电站坝坡坝肩开挖历时三年半，共开挖半，共开挖半，共开挖半，共开挖1757175717571757万万万万m m m m3 3 3 3，高峰年开挖强度，高峰年开挖强度，高峰年开挖强度，高峰年开挖强度630630630630万万万万m m m m3 3 3 3，1000m1000m1000m1000m高程以上平均每月下挖高程以上平均每月下挖高程以上平均每月下挖高程以上平均每月下挖20m20m20m20m。拱坝建基面的半孔率、不平整度、。拱坝建基面的半孔率、不平整度、。拱坝建基面的半孔率、不平整度、。拱坝建基面的半孔率、不平整度、爆破后声波

9、衰减率均处于优良水平。爆破后声波衰减率均处于优良水平。爆破后声波衰减率均处于优良水平。爆破后声波衰减率均处于优良水平。 目前，边坡已经历了目前，边坡已经历了目前，边坡已经历了目前，边坡已经历了5 5 5 5个雨季的考个雨季的考个雨季的考个雨季的考验，变形监测表明，枢纽区边坡工程处验，变形监测表明，枢纽区边坡工程处验，变形监测表明，枢纽区边坡工程处验，变形监测表明，枢纽区边坡工程处于整体稳定状态。于整体稳定状态。于整体稳定状态。于整体稳定状态。 小湾电站工程高边坡的处理原则、小湾电站工程高边坡的处理原则、小湾电站工程高边坡的处理原则、小湾电站工程高边坡的处理原则、施工程序和方法、控制标准，已被其

10、它施工程序和方法、控制标准，已被其它施工程序和方法、控制标准，已被其它施工程序和方法、控制标准，已被其它工程广泛采用。工程广泛采用。工程广泛采用。工程广泛采用。 1 1、700m700m高工程边坡处理设计高工程边坡处理设计 饮饮水水沟沟堆堆积积体体位位于于左左岸岸坝坝前前，沿沿F7断断层层形形成成的的山山沟沟两两侧侧岩岩体体崩崩坍坍堆堆积积而而成成。其其后后缘缘高高程程约约1650m，前前缘缘高高程程为为1180m，总总量量达达540万万m3，其其中中40万万m3位位于于水水库库水水位位以以下下。堆堆积积体体主主要要由由块块石石、特特大大孤孤石石夹夹碎碎石石质质土土、碎碎石石层层和和砂砂质质粉

11、粉土土组组成成。堆堆积积体体物物质质总总体体上上相相对对较较为为密密实实，仅仅局局部部地地段段较较为为疏疏松松，并并存存在在架架空空现现象象。堆堆积积体体底底部部与与下下伏伏基基岩岩之之间间分分布布有有一一层层颗颗粒粒相相对对较较细细、厚厚度度不不等等的的接接触触带带土土。下下伏伏基基岩岩面面起起伏伏不不平平，其其总总体体形形态态似似一一倒倒置置的的葫葫芦芦，上上大大下下小小，纵纵向向平平均均坡坡度度2530。堆堆积积体体部部位位地地下下水水类类型型主主要要为为基基岩岩裂裂隙隙潜潜水水和和上上层层滞滞水水，接接触触带带土土具具有有相相对对隔隔水水层层特特征。征。 2 2、饮水沟堆积体蠕滑变形治

12、理、饮水沟堆积体蠕滑变形治理 2 2、饮水沟堆积体蠕滑变形治理、饮水沟堆积体蠕滑变形治理 可可研研究究阶阶段段专专题题研研究究表表明明，堆堆积积体体在在各各种种工工况况下下是是稳稳定定的的。招招标标阶阶段段，初初拟拟方方案案是是沿沿堆堆积积体体与与下下伏伏基基岩岩接接触触带带，开开挖挖一一系系列列“L”型型竖竖井井与与平平洞洞，回回填填钢钢筋筋混混凝凝土土，以以提提高高其其抗抗滑滑能能力力。考考虑虑到到地地下下洞洞井井施施工工的的难难度度及及安安全全风风险险，决决定定结结合合左左岸岸1380m高高程程公公路路及及坝坝顶顶公公路路开开挖挖、缆缆机机平平台台开开挖挖及及1245m高高程程混混凝凝土

13、土拌拌和和系系统统布布置置和和混混凝凝土土供供料料线线的的开开挖挖，对对堆堆积积体体采采取取以以挖挖为为主主的的处处理理方方案案。1245m高高程程以以上上开开挖挖成成稳稳定定边边坡坡，坡坡顶顶设设截截水水沟沟，坡坡内内设设分分层层排排水水洞洞，坡坡面面打打排排水水孔孔，并并用用网网格格梁梁及及植植草草对对坡坡面面进进行行保保护护。开开挖挖后后剩剩余余方方量量约约170万万m3，其其中水下部分约中水下部分约24万万m3。 在堆积体开挖到在堆积体开挖到1245m1245m高程后，高程后，20042004年年1 1月，因连续降雨，开挖坡面月，因连续降雨，开挖坡面1300m1300m高程左右开始出现

14、拉裂缝，并高程左右开始出现拉裂缝，并逐步向高处延伸，上部裂缝扩展至逐步向高处延伸，上部裂缝扩展至1600m1600m高程，变形监测显示堆积体最高程，变形监测显示堆积体最大蠕滑变形速率达大蠕滑变形速率达2mm/d2mm/d。分析认为，。分析认为，饮水沟堆积体局部失稳破坏机制以饮水沟堆积体局部失稳破坏机制以推移式滑动为主，继而可能引发沿推移式滑动为主，继而可能引发沿接触面的自下而上牵引式整体滑动，接触面的自下而上牵引式整体滑动，为保证边坡整体稳定，必须立即采为保证边坡整体稳定，必须立即采取相应支护处理措施。取相应支护处理措施。 2 2、饮水沟堆积体蠕滑变形治理、饮水沟堆积体蠕滑变形治理 饮水沟堆积

15、体采用了饮水沟堆积体采用了“削、锚、排、挡削、锚、排、挡”综综合治理措施。对堆积体上游侧坡的中上高程部位，合治理措施。对堆积体上游侧坡的中上高程部位，采取削坡减载。对坡面主要采用预应力锚索加固，采取削坡减载。对坡面主要采用预应力锚索加固，共设共设1000kN1000kN和和1800kN1800kN预应力锚索预应力锚索14381438束，其中，束，其中，1380m1380m高程以上边坡高程以上边坡435435束，束，1245m1245m1380m1380m高程间高程间的边坡的边坡10031003束，锚索长度一般为束，锚索长度一般为60m60m70m, 70m, 采用采用组合螺旋钻跟管钻机造孔、固

16、壁灌浆处理、锚索组合螺旋钻跟管钻机造孔、固壁灌浆处理、锚索张拉段采用外裹土工布和细帆布止浆。张拉段采用外裹土工布和细帆布止浆。 在在1310m1310m和和1460m1460m变形影响较大地区布置断面为变形影响较大地区布置断面为3m3m5m5m两排抗滑桩，桩顶用联系梁联结，抗滑桩两排抗滑桩，桩顶用联系梁联结，抗滑桩最深达最深达70m70m。在。在1245m1245m高程设置高程设置1515根抗滑桩和根抗滑桩和1 1道基道基础衡重式挡墙，以钢筋混凝土板墙结构联成整体，础衡重式挡墙，以钢筋混凝土板墙结构联成整体，桩、墙后回填石渣至桩、墙后回填石渣至1274m1274m高程，对坡面反压。在高程，对坡

17、面反压。在360m360m高坡体内部设高坡体内部设9 9层排水洞，洞内向接触带打排层排水洞，洞内向接触带打排水孔，孔内安装反滤透水管。边坡表面采用挂网水孔，孔内安装反滤透水管。边坡表面采用挂网喷混凝土、网格梁、自进式锚杆、土锚杆等支护喷混凝土、网格梁、自进式锚杆、土锚杆等支护措施。措施。 2 2、饮水沟堆积体蠕滑变形治理、饮水沟堆积体蠕滑变形治理 变形监测成果表明，堆积体经上述综合加固措施后，表面变形和深部变形自2005年8月后已趋于平缓，地表排水和各排水洞实施有效。计算分析成果表明，加固后，饮水沟堆积体运行期稳定安全系数满足规范要求。证明堆积体综合治理措施是非常成功的。 围绕饮水沟堆积体处理

18、前稳定性评价和发生蠕滑变形后的争论启示我们，对类似的复杂边坡仅仅依靠数学模型分析是远远不够的，必须根据地质条件，结合变形监测资料综合分析评价。这样，处理措施才更具针对性并行之有效。 2 2、饮水沟堆积体蠕滑变形治理、饮水沟堆积体蠕滑变形治理 小湾拱坝建基面岩体以微风化岩体为主，小湾拱坝建基面岩体以微风化岩体为主，小湾拱坝建基面岩体以微风化岩体为主，小湾拱坝建基面岩体以微风化岩体为主，其中其中其中其中II II类岩体占类岩体占类岩体占类岩体占89.3%89.3%，IIIaIIIa类岩体占类岩体占类岩体占类岩体占3.0%3.0%，需，需，需，需要处理的要处理的要处理的要处理的IIIbIIIb类以下

19、岩体仅占类以下岩体仅占类以下岩体仅占类以下岩体仅占7.7%7.7%，主要是，主要是，主要是，主要是F11F11断层，其它属断层，其它属断层，其它属断层，其它属、IVIV级结构面。此外，部级结构面。此外，部级结构面。此外，部级结构面。此外，部分坝段还分布有蚀变带。坝址区地应力水平较分坝段还分布有蚀变带。坝址区地应力水平较分坝段还分布有蚀变带。坝址区地应力水平较分坝段还分布有蚀变带。坝址区地应力水平较高，两岸高程高，两岸高程高，两岸高程高，两岸高程1100m1100m1170m1170m部位，部位，部位，部位， 1=8MPa1=8MPa17MPa,17MPa,河床深部河床深部河床深部河床深部40m

20、40m50m50m处，处，处，处，最大主应力一般为最大主应力一般为最大主应力一般为最大主应力一般为22MPa22MPa35MPa35MPa，局部应，局部应，局部应，局部应力集中可达力集中可达力集中可达力集中可达50MPa50MPa左右。左右。左右。左右。 坝基开挖的主要工程地质问题是两岸坝肩坝基开挖的主要工程地质问题是两岸坝肩坝基开挖的主要工程地质问题是两岸坝肩坝基开挖的主要工程地质问题是两岸坝肩特别是低高程坝基岩体出现强烈的卸荷松驰现特别是低高程坝基岩体出现强烈的卸荷松驰现特别是低高程坝基岩体出现强烈的卸荷松驰现特别是低高程坝基岩体出现强烈的卸荷松驰现象。其主要表现形式为：两岸坝肩部位沿已有

21、象。其主要表现形式为：两岸坝肩部位沿已有象。其主要表现形式为：两岸坝肩部位沿已有象。其主要表现形式为：两岸坝肩部位沿已有裂隙错动、张开和扩展；上、中高程坝基完整裂隙错动、张开和扩展；上、中高程坝基完整裂隙错动、张开和扩展；上、中高程坝基完整裂隙错动、张开和扩展；上、中高程坝基完整岩体呈岩体呈岩体呈岩体呈“ “葱皮葱皮葱皮葱皮” ”现象；低高程部位岩体现象；低高程部位岩体现象；低高程部位岩体现象；低高程部位岩体“ “板裂板裂板裂板裂” ”，特别是在缺陷槽二次开挖和灌浆、排水洞，特别是在缺陷槽二次开挖和灌浆、排水洞，特别是在缺陷槽二次开挖和灌浆、排水洞，特别是在缺陷槽二次开挖和灌浆、排水洞与坝基交

22、界处，与坝基交界处，与坝基交界处，与坝基交界处，“ “板裂板裂板裂板裂” ”强烈；河床坝基浅部强烈；河床坝基浅部强烈；河床坝基浅部强烈；河床坝基浅部岩体沿新生或原有水平卸荷裂隙发生差异回弹岩体沿新生或原有水平卸荷裂隙发生差异回弹岩体沿新生或原有水平卸荷裂隙发生差异回弹岩体沿新生或原有水平卸荷裂隙发生差异回弹和蠕滑，局部岩体发生岩爆。和蠕滑，局部岩体发生岩爆。和蠕滑，局部岩体发生岩爆。和蠕滑，局部岩体发生岩爆。 3 3、坝基岩体开挖卸荷松弛处理、坝基岩体开挖卸荷松弛处理 沿已有裂隙错动、张开和扩展沿已有裂隙错动、张开和扩展 葱皮现象葱皮现象 板裂现象板裂现象 3 3、坝基岩体开挖卸荷松弛处理、坝

23、基岩体开挖卸荷松弛处理 岩爆现象岩爆现象差异回弹和蠕滑现象差异回弹和蠕滑现象 为抑制卸荷松驰变形，对坝基的重点区域进行锚固。在高程为抑制卸荷松驰变形，对坝基的重点区域进行锚固。在高程为抑制卸荷松驰变形，对坝基的重点区域进行锚固。在高程为抑制卸荷松驰变形，对坝基的重点区域进行锚固。在高程975m975m975m975m1070m1070m1070m1070m，系统布，系统布，系统布，系统布置置置置450kN450kN450kN450kN预应力锚杆，间距预应力锚杆，间距预应力锚杆，间距预应力锚杆，间距3.0m3.0m3.0m3.0m，高差，高差，高差，高差3.0m3.0m3.0m3.0m，梅花型布

24、置。在高程，梅花型布置。在高程，梅花型布置。在高程，梅花型布置。在高程1070m1070m1070m1070m1110m1110m1110m1110m按按按按“ “1 1 1 1排排排排预应力锚杆预应力锚杆预应力锚杆预应力锚杆+4+4+4+4排普通砂浆锚杆排普通砂浆锚杆排普通砂浆锚杆排普通砂浆锚杆+1+1+1+1排预应力锚杆排预应力锚杆排预应力锚杆排预应力锚杆” ”的间隔布设。的间隔布设。的间隔布设。的间隔布设。1110m1110m1110m1110m以上用普通砂浆锚以上用普通砂浆锚以上用普通砂浆锚以上用普通砂浆锚杆加固。杆加固。杆加固。杆加固。 对于对于对于对于975m975m975m975

25、m高程以下卸荷松驰较强烈的部位，进行了二次开挖。二次开挖的处理原则高程以下卸荷松驰较强烈的部位，进行了二次开挖。二次开挖的处理原则高程以下卸荷松驰较强烈的部位，进行了二次开挖。二次开挖的处理原则高程以下卸荷松驰较强烈的部位，进行了二次开挖。二次开挖的处理原则和程序为：和程序为：和程序为：和程序为：超前锚固，将超前锚固，将超前锚固，将超前锚固，将3 3 3 332323232砂浆锚筋桩预锚到开挖面以下，锚筋桩长砂浆锚筋桩预锚到开挖面以下，锚筋桩长砂浆锚筋桩预锚到开挖面以下，锚筋桩长砂浆锚筋桩预锚到开挖面以下，锚筋桩长9m,9m,9m,9m,间排距间排距间排距间排距2m2m2m2m2m2m2m2m

26、；采用小梯段薄层光面爆破开挖建基面；采用小梯段薄层光面爆破开挖建基面；采用小梯段薄层光面爆破开挖建基面；采用小梯段薄层光面爆破开挖建基面；对建基面及时进行预应力锚固，预对建基面及时进行预应力锚固，预对建基面及时进行预应力锚固，预对建基面及时进行预应力锚固，预应力锚杆采用应力锚杆采用应力锚杆采用应力锚杆采用32323232，长，长，长，长4.5m4.5m4.5m4.5m，间排距，间排距，间排距，间排距2m2m2m2m2m,2m,2m,2m,张拉力张拉力张拉力张拉力150kN150kN150kN150kN；用冲击锤对建基面进行彻用冲击锤对建基面进行彻用冲击锤对建基面进行彻用冲击锤对建基面进行彻底清

27、基；底清基；底清基；底清基；立即浇筑大坝混凝土覆盖建基面。立即浇筑大坝混凝土覆盖建基面。立即浇筑大坝混凝土覆盖建基面。立即浇筑大坝混凝土覆盖建基面。 3 3、坝基岩体开挖卸荷松弛处理、坝基岩体开挖卸荷松弛处理 为增强岩体的整体性、均匀性，提高岩体变形模量，对卸荷松为增强岩体的整体性、均匀性，提高岩体变形模量，对卸荷松驰岩体进行了高质量的固结灌浆。在驰岩体进行了高质量的固结灌浆。在12#12#32#32#坝段固结灌浆孔中坝段固结灌浆孔中内布设了长内布设了长12.0m12.0m、入岩、入岩9.0m9.0m的的3 33232锚筋桩共锚筋桩共30663066根，这些坝根，这些坝段坝趾贴角部位的固结灌浆

28、孔内布设了段坝趾贴角部位的固结灌浆孔内布设了16541654根锚筋桩，加上基础根锚筋桩，加上基础二次开挖中设置的二次开挖中设置的20002000根超前锚筋桩，共根超前锚筋桩，共67206720根。另外在坝趾贴根。另外在坝趾贴角混凝土上，最低高程角混凝土上，最低高程965m965m，左岸至高程，左岸至高程1085m1085m，右岸至高程，右岸至高程1142m1142m，共布置了，共布置了4000kN4000kN级、级、6000kN6000kN级拉力分散型锚索共级拉力分散型锚索共502502根，根，总加固力总加固力27.427.4万万t t。 3 3、坝基岩体开挖卸荷松弛处理、坝基岩体开挖卸荷松弛

29、处理 为进一步评价处理效果和拱坝为进一步评价处理效果和拱坝地基系统稳定状况和安全度，地基系统稳定状况和安全度，澜沧江公司牵头有关科研单位，开展拱坝安全性评价科技攻关研澜沧江公司牵头有关科研单位，开展拱坝安全性评价科技攻关研究。究。 多拱梁和有限元计算成果表明，河床坝段高程多拱梁和有限元计算成果表明，河床坝段高程948.5m948.5m为最不为最不利浅层滑动面，其他单滑面和复合包络面抗剪作用较为明显。进利浅层滑动面，其他单滑面和复合包络面抗剪作用较为明显。进一步仿真模型计算成果表明，考虑施工与蓄水影响后，整个坝基一步仿真模型计算成果表明，考虑施工与蓄水影响后，整个坝基的应力水平更加均匀，抗剪安全

30、系数都大于的应力水平更加均匀，抗剪安全系数都大于2.02.0。 采用两种物理模型试验对小湾拱坝整体安全度进行评价，四采用两种物理模型试验对小湾拱坝整体安全度进行评价，四川大学的地质力学模型试验采用超载结合降强的试验方法，软弱川大学的地质力学模型试验采用超载结合降强的试验方法，软弱结构面降强结构面降强20%20%，综合超载安全系数为，综合超载安全系数为3.963.964.204.20；清华大学的；清华大学的模型采用超载法，得到小湾拱坝的上游起裂、非线性变形、超载模型采用超载法，得到小湾拱坝的上游起裂、非线性变形、超载极限破坏安全系数分别为极限破坏安全系数分别为1.41.42.02.0、2.92.

31、93.53.5和大于和大于6.56.5，在坝，在坝高高200m200m以上的同类工程中属中等水平。以上的同类工程中属中等水平。 3 3、坝基岩体开挖卸荷松弛处理、坝基岩体开挖卸荷松弛处理 小湾拱坝严格清除了坝基浅层开挖卸荷强松驰岩体，并对岩体进行了必要的锚固和铺设钢筋网；对坝基进行了高质量固结灌浆处理；坝踵设置了诱导缝，以改善坝踵应力状况；上游面高拉应力区采用了坝面喷涂聚脲和坝前回填粉煤灰等防渗淤堵措施；两岸坝肩及抗力体布设了完善的渗控系统；坝趾重点区域和两岸拱座设置了预应力锚索。小湾拱坝整体抗滑稳定和坝基浅层抗滑稳定安全性有了明显的恢复和提高。 小湾坝基岩体开挖卸荷松驰现象之强烈实属罕见，实

32、践表明，在深山狭谷高地应力区开挖坝基，应遵循边挖边锚或先锚后挖的方法；建基面上的地质缺陷应一次开挖到位，尽量避免二次刻槽开挖；对小的地质缺陷可在混凝土浇筑前采用冲击锤、风镐等清挖处理，开挖面应平顺，用孤线连接；建基面上出露的灌浆洞、排水洞、置换洞、传力洞等应遵循先洞后坡的原则，并在交界面上的10m范围内对已形成的洞井先做好支护处理。这些处理原则对类似工程有重要的借鉴价值。 3 3、坝基岩体开挖卸荷松弛处理、坝基岩体开挖卸荷松弛处理 小小湾湾拱拱坝坝混混凝凝土土总总量量870870万万m m3 3，混混凝凝土土采采用用C C1801804040、C C1801803535、C C18018030

33、30强强度度等等级级，拱拱冠冠梁梁底底宽宽73m73m，河河床床坝坝段段基基础础部部位位与与上上下下游游贴贴角角通通仓仓浇浇筑筑，最最大大坝坝块块厚厚度度达达90m90m，浇浇筑筑仓仓面面2200m2200m2 2。小小湾湾拱拱坝坝混混凝凝土土具具有有工工程程量量大大、混混凝凝土土标标号号高高、坝坝块块厚厚、浇浇筑筑仓仓面面大大、施施工工强强度度高高等等特特点点，坝坝体体混混凝凝土土温温控控防防裂裂技技术术十十分分复复杂杂，难难度度极极大大。为为此此，对对混混凝凝土土性性能能及及温温控控防防裂裂技技术术进进行行了了系系统统的的研研究究，制制订订了了小小湾湾拱拱坝坝混混凝凝土土应应具具有有“高高

34、强强度度、中中等等弹弹模模、低低热热、微微膨膨胀胀、大大极极拉拉值值”的的技技术术路路线线，对对中中热热水水泥泥生生产产厂厂家家进进行行技技术术改改造造，优优选选粉粉煤煤灰灰及及外外加加剂剂，优优化化混混凝凝土土配配合合比比，按按现现行行规规范范从从严严制制定定温温控控防防裂裂措措施施和和相相应应的的施施工工工工法法，施施工工方方案案经经5 5年年的的试试验验研研究究和和1212次次相相关关的的咨咨询会和审查会确定。询会和审查会确定。 4 4、特高拱坝混凝土温控防裂、特高拱坝混凝土温控防裂 施施工工质质量量检检查查表表明明，混混凝凝土土原原材材料料、拌拌和和物物性性能能、混混凝凝土土施施工工各

35、各环环节节温温度度控控制制均均满满足足设设计计要要求求。混混凝凝土土强强度度和和性性能能检检测测结结果果，小小湾湾大大坝坝混混凝凝土土强强度度高高于于设设计计值值，极极限限拉拉伸伸、弹弹性性模模量量和和徐徐变变性性能能相相对对较较好好；但但混混凝凝土土的的干干缩缩较较大大，劈劈拉拉强强度度偏偏低低，对对混混凝凝土土抗抗裂裂相相对对不不利利，混混凝凝土土自自生生体体积积变变形形呈呈先先收收缩缩后后膨膨胀胀型型，前前期期收收缩缩与与通通水水冷冷却却温温降降重重合合时时不不利利于于混混凝凝土土抗抗裂裂，但但总总体体而而言言，小小湾湾拱拱坝坝混混凝土的性能是比较好的。凝土的性能是比较好的。 4 4、特

36、高拱坝混凝土温控防裂、特高拱坝混凝土温控防裂 小小湾湾拱拱坝坝混混凝凝土土1000m1000m高高程程以以下下，即即基基础础以以上上50m50m高高度度范范围围内内均均未未出出现现混混凝凝土土温温度度裂裂缝缝，说说明明基基础础约约束束区区混混凝凝土土的的温温控控防防裂裂措措施施是是有有效效的的。但但是是，20072007年年1111月月中中旬旬在在1060m1060m廊廊道道巡巡检检时时发发现现，部部分分坝坝段段出出现现了了平平行行于于坝坝轴轴线线的的内内部部裂裂缝缝。按按照照以以往往经经验验及及现现行行规规范范控控制制，拱拱坝坝在在非非约约束束区区出出现现此此类类裂裂缝缝的的几几率率很很小小

37、。结结合合监监测测资资料料分分析析发发现现，一一冷冷结结束束后后，由由于于残残余余水水化化热热的的作作用用，混混凝凝土土内内部部温温度度回回升升较较大大，平平均均为为4.54.5，致致使使二二冷冷降降温温幅幅度度过过大大；大大坝坝浇浇筑筑块块体体厚厚，二二期期冷冷却却高高程程范范围围过过小小，未未在在高高程程方方向向上上形形成成合合理理的的温温度度梯梯度度；由由于于要要求求沿沿坝坝体体厚厚度度方方向向从从上上游游到到下下游游形形成成三三个个不不同同的的封封拱拱温温度度，实实施施时时采采用用了了先先上上游游后后下下游游的的三三个个分分区区不不同同步步二二期期冷冷却却，在在界界面面上上形形成成较较

38、大大的的温温度度梯梯度度；混混凝凝土土自自生生体体积积变变化化尚尚处处理理于于收收缩缩期期。以以上上因因素素使使混混凝凝土土内内部部的的拉拉应应力力接接近或超过混凝土极限抗拉强度，导致混凝土开裂。近或超过混凝土极限抗拉强度，导致混凝土开裂。 4 4、特高拱坝混凝土温控防裂、特高拱坝混凝土温控防裂 进进一一步步研研究究分分析析认认为为：高高标标号号混混凝凝土土内内高高掺掺粉粉煤煤灰灰，延延缓缓了了水水泥泥的的放放热热过过程程，一一冷冷结结束束后后残残余余水水化化热热仍仍较较大大，必必须须采采取取不不间间断断的的中中期期冷冷却却，控控制制温温度度回回升升；传传统统的的基基础础约约束束区区、脱脱离离

39、约约束束区区的的概概念念对对特特高高厚厚拱拱坝坝不不完完全全适适用用。小小湾湾拱拱坝坝在在基基础础以以上上120m120m高高度度，拱拱坝坝厚厚度度仍仍有有60m60m，在在此此范范围围内内，下下部部已已封封拱拱的的拱拱坝坝整整体体刚刚度度很很大大，将将对对上上部部坝坝块块产产生生类类似似于于基基础础的的“二二约约束束”，因因此此，二二冷冷的的高高度度及及温温度度梯梯度度要要适适应应这这种种特特殊殊情情况况，现现行行规规范范在在这这方方面面无无明明确确要要求求；理理论论分分析析表表明明，通通水水温温度度与与混混凝凝土土内内部部温温度度相相差差过过大大，会会在在冷冷却却水水管管附附近近产产生生较

40、较大大的的局局部部拉拉应应力力，现现行行规规范范规规定定偏偏宽宽；混混凝凝土土的的全全级级配配试试验验与与湿湿筛筛二二级级配配试试验验成成果果对对比比，全全级级配配混混凝凝土土的的抗抗拉拉强强度度和和极极限限拉拉伸伸值值仅仅为为湿湿筛筛试试件件的的0.70.7左左右右，混混凝凝土土的的实实际际抗抗裂裂能能力力较较湿湿筛筛二二级级配配混混凝凝土土试验值低，抗裂安全系数不大。试验值低，抗裂安全系数不大。 4 4、特高拱坝混凝土温控防裂、特高拱坝混凝土温控防裂 采采取取了了以以下下针针对对性性措措施施：一一冷冷结结束束后后，采采取取间间歇歇性性的的中中期期冷冷却却，控控制制混混凝凝土土温温度度回回升

41、升；二二期期冷冷却却的的高高度度进进一一步步细细化化，在在拟拟灌灌区区以以上上设设同同冷冷层层和和过过渡渡层层，同同冷冷层层高高度度为为坝坝块块厚厚度度的的0.2-0.30.2-0.3倍倍（原原来来的的同同冷冷层层高高度度仅仅为为6m6m）；取取消消了了二二期期冷冷却却同同高高程程三三个个分分区区，采采用用同同一一 封封 拱拱 温温 度度 ； 要要 求求 降降 温温 速速 率率0.5/d0.5/d，通通水水温温度度与与混混凝凝土土内内部部温温度度之之差差不不大大于于1515。采采取取这这些些措措施施后后，坝体混凝土未发现裂缝。坝体混凝土未发现裂缝。 4 4、特高拱坝混凝土温控防裂、特高拱坝混凝

42、土温控防裂 自发现裂缝后，公司组织开展了全面系统的检查，对裂缝采取自发现裂缝后，公司组织开展了全面系统的检查，对裂缝采取高质量的化学灌浆（高质量的化学灌浆（CW）处理，布置安装了裂缝专项监测仪器，）处理，布置安装了裂缝专项监测仪器，铺设防裂限裂钢筋，还联合多家科研单位和高等院校就裂缝对拱铺设防裂限裂钢筋，还联合多家科研单位和高等院校就裂缝对拱坝整体安全性影响和稳定性进行了大量的科学计算和试验研究工坝整体安全性影响和稳定性进行了大量的科学计算和试验研究工作。分析认为经过精细化学灌浆处理后，坝内温度裂缝对拱坝总作。分析认为经过精细化学灌浆处理后，坝内温度裂缝对拱坝总体变形和应力分布影响不大，在正常

43、蓄水位体变形和应力分布影响不大，在正常蓄水位1240m下，裂缝的存下，裂缝的存在使拱坝顺河向位移增幅小于在使拱坝顺河向位移增幅小于1.5%；坝趾、坝踵最大应力变幅均；坝趾、坝踵最大应力变幅均小于小于0.2MPa。缝面最大压应力变幅小于。缝面最大压应力变幅小于0.6MPa。动力计算分析。动力计算分析表明，裂缝对拱坝的变形、位移和横缝开度影响较小。地质力学表明，裂缝对拱坝的变形、位移和横缝开度影响较小。地质力学模型试验成果表明，在超载情况下，裂缝处理拱坝与无缝拱坝工模型试验成果表明，在超载情况下，裂缝处理拱坝与无缝拱坝工作状况及失稳破坏模式基本一致，裂缝稳定，起裂安全系数作状况及失稳破坏模式基本一

44、致，裂缝稳定，起裂安全系数（k1）、非线性变形（）、非线性变形（k2）、超载安全系数（）、超载安全系数（k3）比无缝拱坝略）比无缝拱坝略有降低。经有降低。经1167m水库蓄水的监测成果表明，坝内裂缝稳定，大水库蓄水的监测成果表明，坝内裂缝稳定，大坝工作性态正常。坝工作性态正常。 4 4、特高拱坝混凝土温控防裂、特高拱坝混凝土温控防裂 5 5、泄洪消能及雾化研究、泄洪消能及雾化研究 泄洪消能措施。泄洪消能措施。小湾水电站坝址区山高谷窄，最大泄洪落差226.26m，最大泄洪流量20683m3/s（校核洪水），相应下泄功率46000Mw，其“大泄量、高水头、窄河谷”的泄洪消能问题突出。泄洪功率为世界

45、同类坝型前列。小湾水电站泄洪消能建筑物由坝身5个表孔、6个中孔、水垫塘、二道坝和左岸泄洪洞组成。坝身泄洪采用“横向单体扩散、纵向分层拉开、整体入水归槽”的泄洪碰撞消能方式，达到了较好的消能效果，提高了泄洪安全度。常年洪水采用左岸泄洪洞和过机流量泄洪，也可采用表孔或中孔泄洪，运行调度灵活。 5 5、泄洪消能及雾化研究、泄洪消能及雾化研究 泄洪雾化问题泄洪雾化问题 小湾工程泄洪雾化较严重,防护措施要求高。由于表、中孔联合泄洪，空中碰撞，水舌在水垫塘内的溅水引起的雾化十分严重，将在坝后较大范围内形成强烈的泄洪雾化区。两岸坝肩抗力体均位于强暴雨区，须设置有效的坡面保护和地表、地下排水措施，确保边坡稳定

46、。 对于泄洪雾化的研究，直接从多座水电站泄洪雾化原型观测资料入手，发现泄洪雾化纵向范围与水舌平均入水流速、入水角以及泄流量之间的关系。考虑水舌碰撞因素对泄洪雾化的影响，基于量纲分析方法建立了估算泄洪雾化纵向范围的经验关系式。根据二滩水电站泄洪雾化原型观测得到的雾化降雨量等值线图，绘制了小湾电站坝身表孔单独泄洪、中孔单独泄洪、中表孔联合泄洪以及泄洪洞泄洪各典型工况下泄洪雾化降雨的等值线图。采用人工神经网络方法，考虑水力学因素与地形因素对泄洪雾化的影响，建立“泄洪雾化的人工神经网络预测模型” 。这些研究成果对工程下游防护措施设计具有较好的指导作用。拱坝泄洪流激振动问题拱坝泄洪流激振动问题 通过水弹

47、性模型，研究了拱坝泄洪流激振动问题。研究表明：小湾拱坝泄洪时表、中孔孔口的脉动荷载振动对坝体产生流激振动影响不大。研究工作为坝体泄洪建筑物结构设计优化提供了参考。 6 6、高拱坝抗震技术措施、高拱坝抗震技术措施 小湾高拱坝抗震技术措施小湾高拱坝抗震技术措施 小湾工程建筑物地区地震基本烈度为度，经地震危险性分析，坝址场地超越概率为100年1%时的基岩水平向加速度峰值为359gal，由构造法发震构造得到的基岩水平峰值加速度最大值为299gal。小湾大坝采用超越概率为100年1%的地震动加速度峰值359gal。小湾大坝地震设防标准按500年超越概率为10的基岩峰值水平加速度为0.308g，设计烈度为度。 小湾大坝经研究确定采取了抗震钢筋结合阻尼器的综合抗震措施。 6 6、高拱坝抗震技术措施、高拱坝抗震技术措施 6 6、高拱坝抗震技术措施、高拱坝抗震技术措施 梁向抗震钢筋分区梁向抗震钢筋分区区：区：1层梁向抗震钢筋；层梁向抗震钢筋；区：区：2层梁向抗震钢筋；层梁向抗震钢筋；区：区：3层梁向抗震钢筋层梁向抗震钢筋拱向抗震钢筋从1190m高程开始。上游配2层、下游配1层跨缝抗震钢筋。谢谢大家！谢谢大家！