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1 第 32 卷 第 11 期 岩 土 工 程 学 报 Vol.32 No 年.11 月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Nov 新 疆 坝 工 技 术 进 展 邓 铭 江 1, 于 海 鸣 2, 李 湘 权 (1. 新 疆 水 利 厅, 新 疆 乌 鲁 木 齐 ,2. 新 疆 水 利 水 电 勘 测 设 计 研 究 院, 新 疆 乌 鲁 木 齐 ) 1 摘 要 : 新 疆 有 大 小 河 流 570 余 条,97% 的 河 川 径 流 形 成 于 山 区 因 此, 山 区 水 库 大 坝 建 设 是 开 发 水 能 资 源 实 现 水 资 源 合 理 配 置 与 有 效 调 控 的 重 要 措 施 自 20 世 纪 90 年 代 以 来, 新 疆 的 水 库 建 设 已 从 平 原 水 库 转 入 山 区 水 库 建 设, 筑 坝 材 料 也 在 当 地 材 料 坝 的 基 础 上 不 断 改 进, 碾 压 混 凝 土 坝 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 沥 青 混 凝 土 心 墙 堆 石 坝 土 工 膜 防 渗 堆 石 坝 等 坝 型 不 断 涌 现 结 合 新 疆 坝 工 建 设, 系 统 地 总 结 了 坝 工 技 术 特 点 和 取 得 的 主 要 技 术 创 新 成 果, 研 究 认 为 : 以 黏 土 心 墙 堆 石 坝 为 基 础 坝 型, 以 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 和 沥 青 混 凝 土 心 墙 堆 石 坝 为 主 要 发 展 方 向, 在 高 寒 地 区 高 地 震 区 深 厚 覆 盖 层 等 特 殊 环 境 和 各 种 不 良 地 质 条 件 下 的 筑 坝 技 术, 是 新 疆 坝 工 建 设 的 显 著 特 点 努 力 在 坝 工 设 计 坝 基 处 理 施 工 工 艺 和 建 筑 材 料 等 关 键 技 术 取 得 不 断 进 步 和 创 新, 对 于 提 高 大 坝 建 设 和 运 行 管 理 的 技 术 经 济 水 平 安 全 可 靠 性 能 具 有 非 常 重 要 的 促 进 作 用 关 键 词 : 新 疆 ; 大 坝 建 设 ; 技 术 特 点 ; 发 展 趋 势 中 图 分 类 号 :TV632 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : (2010) 作 者 简 介 : 邓 铭 江 (1960 ), 男, 湖 南 耒 阳 人, 博 士, 教 授 级 高 级 工 程 师, 主 要 从 事 水 利 水 电 工 程 建 设 管 理 和 水 资 源 规 划 方 面 的 研 究 xjdmj@163.com Advances of dam construction techniques in Xinjiang DENG Ming-jiang 1,YU Hai-ming 2,LI Xiang-quan 1 (1. Xinjiang Water Resources Department Urumqi , China; 2. Xinjiang Survey and Design Institute of Water Resources and Hydropower, Urumqi , China) Abstract: There are over 570 rivers are in Xinjiang and 97% of them originate from mountains. Dam construction in mountainous area is an effective measure to control and regulate rational allocation of water resources. Since the 1990s, the dam construction in Xinjiang has shifted from the plain area to the mountainous one, and dam materials are also improved on the basis of local materials. There appear roller compaction concrete dams, concrete faced sandy gravel and rock dams, asphalt concrete core rock-fill dams, rock-fill dams by anti-seepage geomembrane and so on. The characteristics of dam construction techniques in Xinjiang are summarized. The main inventions and innovations are reviewed. According to the history of dam construction in Xinjiang, it is concluded that the characteristics of dam construction techniques in Xinjiang is the clay core rock-fill dam as the basic dam type, and the concrete faced sandy gravel and rock dam and asphalt concrete core rock-fill dam as the main direction of development in the area of special environment and unfavorable geological conditions such as severe cold area, high seismic area, deep overburden layer. Efforts of improvement and innovation on key techniques, including dam design, basement treatment, construction technology and construction materials, will improve the construction techniques, operation management and dam safety. Key words: Xinjiang; dam construction, technical characteristic; development trend 1 大 坝 建 设 概 况 目 前, 新 疆 已 建 成 水 库 577 座, 总 库 容 亿 m 3, 但 仍 以 小 型 水 库 和 平 原 水 库 为 主 自 20 世 纪 80 年 代 以 来, 在 国 家 的 大 力 支 持 下, 新 疆 已 建 和 在 建 的 大 中 型 山 区 水 库 工 程 共 60 座, 其 中 黏 性 土 防 渗 土 石 坝 13 座, 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 19 座, 沥 青 混 凝 土 心 墙 堆 石 坝 11 座, 混 凝 土 和 碾 压 混 凝 土 坝 7 座, 土 工 膜 防 渗 土 石 坝 6 座, 浆 砌 石 坝 4 座 坝 高 超 过 70 m 的 有 25 座, 其 中 大 于 100 m 的 有 14 座, 参 见 表 1 进 入 21 世 纪 以 来, 新 疆 的 坝 工 建 设 及 筑 坝 技 术 取 得 了 较 大 的 进 展, 筑 坝 材 料 也 在 当 地 材 料 坝 的 基 础 上 不 断 改 进, 碾 压 混 凝 土 坝 面 板 坝 沥 青 心 墙 坝 等 收 稿 日 期 :

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3 第 11 期 邓 铭 江, 等. 新 疆 坝 工 技 术 进 展 1679 表 1 新 疆 坝 高 70 m 以 上 水 库 大 坝 统 计 表 Table 1 Statistics of dams with height over 70 m in Xinjiang 序 号 大 坝 名 称 坝 型 建 成 年 河 流 地 点 坝 高 /m 坝 长 /m 总 库 容 / 亿 m 3 装 机 /MW 1 石 城 子 浆 砌 石 拱 坝 1979 石 城 子 河 哈 密 市 大 山 口 重 力 拱 坝 1990 开 都 河 和 静 县 水 库 黏 土 心 墙 2000 额 河 干 流 福 海 县 石 门 子 碾 压 砼 薄 拱 坝 2000 塔 西 河 玛 纳 斯 县 乌 鲁 瓦 提 面 板 堆 石 坝 2000 喀 拉 喀 什 河 和 田 县 恰 甫 其 海 黏 土 心 墙 2005 特 克 斯 河 巩 留 县 吉 林 台 一 级 面 板 堆 石 坝 2006 喀 什 河 尼 勒 克 县 下 天 吉 面 板 堆 石 坝 2007 精 河 精 河 县 察 汗 乌 苏 面 板 堆 石 坝 2007 开 都 河 和 静 县 照 璧 山 沥 青 心 墙 2007 板 房 沟 河 乌 鲁 木 齐 喀 腊 塑 克 碾 压 砼 重 力 坝 2010 额 尔 齐 斯 河 富 蕴 县 冲 乎 尔 碾 压 砼 重 力 坝 2010 布 尔 津 河 布 尔 津 县 白 杨 河 黏 土 心 墙 在 建 白 杨 河 阜 康 市 大 西 沟 黏 土 心 墙 在 建 乌 鲁 木 齐 河 乌 鲁 木 齐 吉 音 面 板 堆 石 坝 在 建 克 里 雅 河 于 田 县 中 葛 根 面 板 堆 石 坝 在 建 中 葛 根 河 奇 台 县 肯 斯 瓦 特 面 板 堆 石 坝 在 建 玛 纳 斯 河 玛 纳 斯 县 柳 树 沟 面 板 堆 石 坝 在 建 开 都 河 和 静 县 斯 木 塔 斯 面 板 堆 石 坝 在 建 阿 克 牙 孜 河 昭 苏 县 温 泉 电 站 面 板 堆 石 坝 在 建 喀 什 河 尼 勒 克 县 吉 勒 布 拉 克 面 板 堆 石 坝 在 建 哈 巴 河 哈 巴 河 县 下 坂 地 沥 青 心 墙 在 建 塔 什 库 尔 干 河 塔 什 库 尔 干 五 一 沥 青 心 墙 在 建 迪 那 河 轮 台 县 阿 拉 沟 沥 青 心 墙 在 建 阿 拉 沟 河 托 克 逊 县 布 尔 津 山 口 碾 压 砼 拱 坝 在 建 布 尔 津 河 布 尔 津 县 坝 型 不 断 涌 现, 在 高 寒 地 区 高 地 震 区 深 厚 覆 盖 层 等 特 殊 环 境 下 的 筑 坝 技 术, 也 取 得 了 新 突 破 在 地 震 烈 度 Ⅷ 度 区, 建 成 坝 高 157 m 的 吉 林 台 一 级 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 和 坝 高 108 m 的 恰 甫 其 海 黏 土 心 墙 土 石 坝 ; 在 河 床 覆 盖 层 达 150 m 厚 海 拔 2960 m 的 叶 尔 羌 河 上 游 修 建 了 坝 高 78 m 的 下 坂 地 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝 ; 在 年 平 均 温 度 仅 2.7 的 额 尔 齐 斯 河 上 修 建 了 坝 高 m 的 喀 腊 塑 克 全 断 面 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 ; 在 软 岩 坝 基 坝 肩 上 建 成 坝 高 109 m 的 塔 西 河 石 门 子 碾 压 混 凝 土 薄 拱 坝 ; 多 座 百 米 级 沥 青 混 凝 土 心 墙 堆 石 坝 相 继 开 工 建 设, 很 多 关 键 技 术 和 施 工 工 艺 都 有 所 创 新 近 期 在 叶 尔 羌 河 上 游 拟 建 的 依 扎 克 水 电 站 和 在 库 玛 拉 克 河 上 拟 建 的 大 石 峡 水 电 站, 其 坝 高 均 超 过 200 m 2 土 石 坝 筑 坝 技 术 新 进 展 2.1 土 工 膜 防 渗 土 石 坝 (1) 国 内 外 发 展 进 程 建 设 最 早 的 土 工 膜 防 渗 土 石 坝 是 前 苏 联 1970 年 建 成 的 阿 特 巴 申 (Atebasheng) 大 坝 ( 今 吉 尔 吉 斯 斯 坦 境 内 ), 坝 高 79m; 建 成 最 高 的 是 西 班 牙 1984 年 建 成 的 波 扎 捷 洛 斯 拉 莫 斯 (Poza de Los Ramos), 坝 高 97 m 西 班 牙 的 帕 拉 抬 拉 (Paradela) 原 为 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 ( 坝 高 110 m), 西 安 市 石 砭 峪 原 为 沥 青 混 凝 土 面 板 坝 ( 坝 高 85 m), 均 由 于 建 成 运 行 20 多 年 坝 体 渗 漏 严 重, 无 法 正 常 蓄 水, 采 用 在 面 板 上 贴 土 工 膜 防 渗 补 强 后 才 得 以 修 复 [1] 我 国 土 工 膜 防 渗 土 石 坝 起 步 较 晚, 且 此 类 坝 型 较 少, 规 模 量 级 也 不 大, 参 见 表 2 [2] 由 于 受 土 工 膜 的 强 度 接 缝 焊 接 质 量 老 化 鼠 害 等 问 题 困 扰, 对 其 可 靠 性 尚 存 诸 多 顾 虑, 因 此 推 广 应 用 也 受 到 了 一 些 限 制 (2) 新 疆 土 工 膜 防 渗 土 石 坝 特 点 和 发 展 趋 势 新 疆 从 20 世 纪 90 年 代 中 期 开 始 研 究 引 进 土 工 膜 防 渗 筑 坝 技 术, 首 先 用 于 635 水 利 枢 纽 工 程 围 堰 防 渗, 并 建 成 博 斯 塘 土 工 膜 斜 墙 土 石 坝, 随 后 又 建 成 了

4 1680 岩 土 工 程 学 报 2010 年 表 2 中 国 土 工 膜 防 渗 土 石 坝 主 要 特 性 表 Table 2 Main characteristics of earth-rock dams by anti-seepage geomembrane in China 坝 名 省 别 建 成 年 坝 高 /m 坝 型 上 游 坡 率 垫 层 上 游 护 坡 塘 房 庙 坝 土 工 膜 心 墙 风 化 砂 块 石 护 面 钟 吕 坝 土 工 膜 斜 墙 无 砂 混 凝 土 块 石 护 面 田 村 坝 土 工 膜 心 墙 风 化 砂 块 石 护 面 小 岭 头 坝 浙 江 土 工 膜 斜 墙 无 砂 混 凝 土 预 制 混 凝 土 板 博 斯 塘 坝 新 疆 土 工 膜 斜 墙 无 砂 混 凝 土 现 浇 混 凝 土 希 尼 尔 ( 坝 高 18 m) 风 城 高 库 副 坝 ( 坝 高 23 m) 土 工 膜 防 渗 坝 新 疆 土 工 膜 防 渗 多 应 用 于 库 盘 防 渗 处 理, 如 : 策 勒 胜 利 水 库 皮 墨 灌 区 调 节 水 库 阿 拉 山 口 供 水 工 程 尾 部 江 巴 斯 调 节 水 库 均 采 用 土 工 膜 全 防 渗, 防 渗 面 积 分 别 达 到 385 万 m 万 m 2 和 万 m 2 ; 其 次 在 病 险 水 库 坝 体 防 渗 处 理 城 市 污 废 水 处 理 等 方 面 也 得 到 了 广 泛 的 应 用 特 别 是 土 工 膜 制 作 工 艺 的 不 断 改 进, 强 度 耐 久 性 的 不 断 提 高, 现 场 焊 接 及 检 验 技 术 的 不 断 完 善, 为 土 工 膜 防 渗 土 石 坝 开 辟 了 更 广 阔 的 发 展 空 间 2.2 黏 性 土 防 渗 土 石 坝 (1) 国 内 外 发 展 进 程 20 世 纪 40~50 年 代, 随 着 大 型 碾 压 机 械 的 问 世, 世 界 各 国 开 始 采 用 黏 土 心 墙 或 斜 墙 土 石 坝, 并 得 到 了 迅 速 发 展 20 世 纪 60 年 代, 建 成 坝 高 100 m 以 上 的 土 石 坝 50 余 座 1974 年 加 拿 大 建 成 坝 高 242 m 的 买 卡 (Mica) 斜 心 墙 土 石 坝,1980 年 前 苏 联 建 成 坝 高 300 m 的 努 列 克 (Нурек) 心 墙 土 石 坝, 目 前 全 世 界 共 建 成 坝 高 230 m 以 上 的 黏 性 土 防 渗 土 石 坝 9 座 [1] 我 国 1976 年 建 成 坝 高 m 的 碧 口 心 墙 土 石 坝, 已 建 成 的 瀑 布 沟 水 电 站 坝 高 186 m, 正 在 建 设 中 的 糯 扎 渡 水 电 站 坝 高 m [2] 参 见 表 3 (2) 新 疆 黏 土 防 渗 土 石 坝 特 点 和 发 展 趋 势 建 成 于 1958 年 的 头 屯 河 水 库 和 1961 年 的 乌 拉 泊 水 库, 是 新 疆 第 一 批 黏 土 防 渗 土 石 坝, 截 至 目 前, 共 建 成 13 座 2005 年 建 成 了 108 m 高 的 恰 甫 其 海 黏 土 心 墙 土 石 坝 与 世 界 和 国 内 此 类 坝 型 相 比, 新 疆 虽 不 占 高, 但 因 其 鲜 明 的 特 点, 而 成 为 中 国 土 石 坝 建 设 中 的 一 个 亮 点 a) 建 造 在 活 断 层 上 的 克 孜 尔 土 石 坝 克 孜 尔 水 库 土 石 坝 建 于 1985~1991 年, 总 库 容 为 6.4 亿 m 3, 主 坝 长 m, 最 大 坝 高 44 m, 副 坝 长 1288 m, 最 大 坝 高 32.6 m, 大 坝 设 防 烈 度 为 8.5 度 副 坝 右 坝 肩 建 在 F 2 活 动 断 层 上, 跨 越 活 动 断 层 筑 坝, 在 国 内 尚 属 首 例 大 坝 抗 震 结 构 设 计 主 要 采 取 了 以 下 措 施 : 一 是 采 用 上 下 游 边 坡 均 为 1 1 的 肥 大 心 墙 和 高 塑 性 黏 性 土 防 渗, 加 强 反 滤 保 护 措 施 ; 二 是 坝 基 采 取 柔 性 连 接 处 理, 在 开 挖 好 的 坝 基 岩 面 上 喷 涂 3~5 cm 的 热 沥 青 ; 三 是 在 副 坝 断 层 处 设 置 双 副 坝 ; 四 是 建 立 微 震 和 强 震 监 测 台 网 [4-5] 1999 年 水 库 以 东 约 18 km 处 发 生 的 5.6 级 地 震, 经 复 核 库 区 地 震 烈 度 为 Ⅷ 度 ;2005 年 水 库 周 边 地 区 发 生 5 次 4 级 地 震 群 [6], 经 过 多 次 地 震 检 验, 坝 体 未 发 生 裂 缝 和 错 动 变 形, 运 行 状 况 良 好 计 b) 自 愈 式 肥 心 墙 坝 体 渗 流 控 制 及 抗 震 结 构 设 恰 甫 其 海 大 坝 按 基 本 烈 度 提 高 一 度 即 9 度 设 防, 大 坝 防 渗 土 料 为 风 积 黄 土, 黏 粒 含 量 仅 17%, 土 料 抗 冲 蚀 能 力 较 低 635 坝 址 右 副 坝 穿 越 锡 泊 渡 活 动 断 裂, 土 料 中 黏 粒 含 量 平 均 为 45.0%~50.8%, 胀 缩 性 和 压 缩 性 均 较 大, 加 之 钠 蒙 脱 石 含 量 较 高, 为 过 渡 性 土 料, 具 有 一 定 的 分 散 性 [7] 在 大 坝 剖 面 设 计 时 充 分 考 虑 到 大 坝 抗 震 要 求 和 防 渗 土 料 抗 冲 蚀 能 力 低 的 特 点, 主 要 采 取 了 以 下 5 项 措 施 :1 加 大 坝 顶 宽 度, 采 用 较 大 的 坝 顶 超 高, 放 缓 上 下 游 坝 坡 ;2 大 坝 防 渗 体 采 用 较 厚 的 正 心 墙, 两 侧 边 坡 均 为 1 0.3, 有 效 避 免 心 墙 沉 降 过 大 在 心 墙 内 部 产 生 拱 效 应 而 出 现 横 向 裂 缝 ;3 心 墙 上 下 游 两 侧 设 置 3.0 m 宽 的 反 滤 层, 反 滤 层 外 设 过 渡 保 护 层, 上 游 侧 宽 度 为 3 m 下 游 侧 4 m, 以 确 保 当 地 震 造 成 防 渗 体 错 动 时, 心 墙 不 与 坝 壳 料 直 接 接 触 ;4 研 究 制 定 了 反 滤 层 设 计 原 则, 即 : 对 于 一 般 黏 土 等 效 粒 径 D mm; 对 于 分 散 性 黏 土 D mm, C u =5~30, 小 于 0.1 mm 的 颗 粒 含 量 不 超 过 5% [7], 确 保 渗 流 出 口 防 渗 体 出 现 裂 缝 时, 能 起 到 使 裂 缝 自 行 愈 合 的 作 用 ;5 对 坝 体 填 料 采 用 较 高 的 压 实 标 准, 要 求 砂 砾 石 料 相 对 密 度 D r 0.85, 堆 石 料 孔 隙 率 n 20%, 提 高 坝 体 的 密 实 程 度, 增 强 抗 震 能 力 [6, 8] c) 土 料 改 性 研 究 与 分 区 填 筑 筑 坝 控 制 技 术 635 心 墙 土 石 坝 坝 高 70.6 m, 主 坝 长 320 m, 河 床 左 右 岸 阶 地 上 副 坝 长 分 别 为 840,740 m, 左 副 坝 最 大 坝 高 为 21 m, 右 副 坝 最 大 坝 高 为 37.5 m, 由 于 主 副 坝 高 差 较 大, 且 心 墙 土 料 黏 粒 含 量 较 高, 胀 缩 性 和 压 缩 性 较 大, 在 大 坝 建 成 投 入 运 行 后, 其 防 渗 体 特 别 是 主 副 坝 连 接 段 的 防 渗 体 很 可 能 出 现 裂 缝, 从 而 形 成 渗 流 通 道 而 危 及 大 坝 的 安 全 Ⅰ 料 场 土 料 压 缩 系 数 0.11~0.34, 属 于 中 等 压 缩 性 土 Ⅵ 料 场 土 料 压 缩 系 数 0.35~0.73, 有 近 20% 土 料 压 缩 系 数 大 于 0.5, 属 于 高 压 缩 性 土 为 了 提 高 土 料 的 抗 分 散 能 力, 采 用 含 Ca 2+ 较 高 的 河 水 并 掺 加 1% 石 灰 粉, 在 土 料 中 掺 洒 1%~

5 第 11 期 邓 铭 江, 等. 新 疆 坝 工 技 术 进 展 1681 表 3 中 国 百 米 级 黏 性 土 防 渗 土 石 坝 主 要 特 性 表 Table 3 Main characteristics of earth-rock dams by anti-seepage clay with height over 100 m in China 序 号 坝 名 省 别 建 成 年 坝 高 /m 坝 型 坝 长 /m 库 容 / 亿 m 3 装 机 /MW 1 糯 扎 渡 云 南 在 建 心 墙 瀑 布 沟 四 川 心 墙 小 浪 底 河 南 斜 心 墙 黑 河 西 安 心 墙 狮 子 坪 四 川 心 墙 恰 甫 其 海 新 疆 心 墙 水 牛 家 四 川 心 墙 鲁 布 革 云 南 心 墙 碧 口 甘 肃 心 墙 表 4 中 国 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 主 要 特 性 表 Table 4 Main characteristics of concrete faced rock-fill dams in China 序 号 坝 名 省 别 建 成 年 坝 高 /m 坝 顶 长 /m 装 机 / 万 kw 库 容 / 亿 m 3 1 水 布 垭 湖 北 天 生 桥 一 级 贵 州 三 板 溪 贵 州 洪 家 渡 贵 州 紫 坪 铺 四 川 吉 林 台 一 级 新 疆 乌 鲁 瓦 提 新 疆 珊 溪 浙 江 公 伯 峡 青 海 引 子 渡 贵 州 白 溪 宁 波 泰 安 抽 水 蓄 能 泰 安 % 的 石 灰 粉 等 方 法 对 土 料 进 行 改 性 研 究 [9] ; 为 了 降 低 土 料 的 压 缩 性 和 膨 胀 率, 还 进 行 了 大 量 的 掺 砾 试 验 研 究 工 程 实 际 运 用 中, 直 接 采 用 掺 洒 含 Ca 2+ 较 高 的 额 河 水 调 整 施 工 填 筑 含 水 率 的 改 性 方 案, 改 性 效 果 十 分 明 显, 并 结 合 科 学 周 密 的 反 滤 层 和 过 渡 层 结 构 设 计, 强 化 渗 流 控 制, 成 功 地 解 决 了 土 料 抗 冲 蚀 能 力 差 的 难 题 ; 结 合 坝 体 结 构, 根 据 土 料 的 物 理 力 学 特 性, 采 取 下 硬 上 软, 主 硬 副 软 的 分 区 填 筑 方 法 和 先 主 后 副 的 施 工 进 度 控 制 方 案, 较 好 地 适 应 了 土 料 的 工 程 性 能 [10] d) 土 料 特 性 及 黏 土 防 渗 土 石 坝 的 发 展 趋 势 新 疆 防 渗 土 料 按 区 域 划 分, 主 要 有 3 个 明 显 特 征 : 天 山 南 北 两 侧 以 风 积 黄 土 为 主, 这 些 土 料 易 开 裂 易 冲 蚀, 抗 震 性 能 差, 施 工 质 量 难 以 控 制 ; 塔 里 木 盆 地 南 缘 一 带, 基 本 以 粉 土 为 主, 黏 粒 含 量 普 遍 较 低 ; 部 分 第 三 系 地 层 发 育 地 区, 广 泛 分 布 有 黏 粒 含 量 较 高 的 黏 土, 但 一 般 具 有 中 等 膨 胀 性 和 高 压 缩 性, 有 的 土 料 中 蒙 脱 石 含 量 较 高, 具 有 一 定 的 分 散 性 这 些 不 良 工 程 特 性, 都 给 大 坝 结 构 设 计 和 工 程 施 工 带 来 许 多 麻 烦, 但 黏 土 防 渗 土 石 坝 造 价 低 的 优 势 往 往 是 比 较 明 显 的, 这 对 于 经 济 欠 发 达 的 新 疆 通 常 还 是 我 们 的 更 多 选 择 2.3 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 (1) 国 内 外 发 展 进 程 抛 投 式 堆 石 混 凝 土 面 板 坝 是 世 界 最 早 较 多 采 用 的 一 种 坝 型, 当 坝 高 超 过 100 m 时, 由 于 坝 体 变 形 较 大, 面 板 裂 缝 严 重, 而 一 度 转 向 黏 土 防 渗 土 石 坝 20 世 纪 60 年 代 后 期, 随 着 薄 层 碾 压 技 术 的 发 展, 逐 步 发 展 了 新 型 的 碾 压 式 混 凝 土 面 板 堆 石 坝, 自 从 1971 年 建 成 澳 大 利 亚 的 Cethana 大 坝 取 得 成 功 后, 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 获 得 复 兴, 并 取 得 了 迅 猛 发 展 [1] 我 国 在 1988 年 建 成 了 第 一 座 碾 压 式 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 关 门 山 水 库 大 坝, 坝 高 58.5 m,1990 年 建 成 了 西 北 口 水 库 大 坝, 坝 高 95 m 据 不 完 全 统 计, 到 2009 年, 全 球 建 成 坝 高 100 m 以 上 的 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 40 余 座, 其 中 1/4 以 上 在 中 国 [2-3], 见 表 4 趋 势 (2) 新 疆 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 的 特 点 和 发 展 利 用 天 然 砂 砾 石 填 筑 坝 体, 是 新 疆 区 别 于 一 般 面 板 堆 石 坝 主 要 特 征 新 疆 是 率 先 引 进 面 板 坝 的 省 区, 其 筑 坝 技 术 一 直 处 于 国 内 领 先 水 平 1981 年 在 37.5 m 的 深 覆 盖 层 上 建 成 第 一 座 坝 高 41.5 m 的 柯 柯 亚 混 凝 土 面 板 堆 石 坝,2000 年 建 成 第 一 座 坝 高 67.5 m 的 榆 树 沟 坝 面 溢 流 混 凝 土 面 板 堆 石 坝,1995 年 开 工 建 设 当 时 全 国 第 二 高 坝 的 乌 鲁 瓦 提 水 库,2006 年 建 成 的 吉 林 台 一 级 水 电 站, 同 时 也 是 全 国 首 座 9 度 设 防 的 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 若 以 天 然 砂 砾 石 填 筑 坝 体 和 坝 面 溢 流 而 论, 新 疆 是 名 列 前 茅 的 由 于 这 种 坝 型 具 有 就 地 取 材 造 价 低 施 工 便 捷 等 优 点, 在 新 疆

6 1682 岩 土 工 程 学 报 2010 年 迅 速 得 到 了 推 广 30 年 来, 新 疆 共 建 成 面 板 堆 石 坝 20 座, 其 中 坝 高 100 m 以 上 的 有 8 座 ( 见 表 1), 在 许 多 关 键 技 术 的 研 究 与 应 用 方 面 均 有 新 突 破 a) 高 地 震 区 坝 体 渗 流 控 制 及 抗 震 结 构 设 计 目 前 国 内 外 已 建 成 的 混 凝 土 面 板 坝, 坝 体 多 是 利 用 爆 破 石 料 填 筑, 由 于 堆 石 体 孔 隙 率 较 大, 遇 水 软 化, 颗 粒 棱 角 易 破 碎 等 缺 陷, 造 成 施 工 期 产 生 的 主 压 缩 变 形 和 运 行 期 产 生 的 次 压 缩 变 形 均 较 大 砂 砾 料 比 堆 石 料 具 有 更 高 的 压 缩 模 量, 其 填 筑 后 的 坝 体 沉 陷 量 较 小, 可 大 大 改 善 坝 体 和 面 板 的 变 形 应 力 状 态, 这 对 于 处 在 高 地 震 烈 度 区 的 坝 体 安 全 尤 为 重 要 新 疆 面 板 堆 石 坝 的 抗 震 结 构 设 计 主 要 建 立 在 堆 石 坝 料 的 变 形 控 制 和 坝 体 渗 流 控 制 上, 在 变 形 控 制 方 面 : 根 据 砂 砾 料 爆 破 料 弃 渣 料 等 坝 料 的 工 程 特 性, 科 学 划 分 填 筑 分 区, 制 定 严 格 的 碾 压 标 准, 主 堆 石 区 选 用 级 配 良 好 的 天 然 砂 砾 石 料 填 筑, 科 学 用 料, 精 心 施 工, 做 好 垫 层 区 排 水 区 次 堆 石 区 铺 盖 区 盖 重 区 和 下 游 坝 脚 弃 渣 盖 重 区 的 填 筑 压 实, 最 大 限 度 地 减 小 堆 石 体 施 工 运 行 以 及 地 震 造 成 的 变 形 在 渗 流 控 制 方 面 : 由 于 坝 料 的 工 程 特 性 不 同, 砂 砾 料 与 爆 破 料 的 坝 体 结 构 设 计 思 想 截 然 不 同 渗 流 控 制 是 高 地 震 区 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 坝 体 结 构 设 计 的 关 键, 其 设 计 准 则 为 : 一 防 二 限 三 排 四 滤 一 防 是 指 必 须 确 保 面 板 趾 板 变 形 伸 缩 缝 和 基 础 灌 浆 等 防 渗 系 统 的 设 计 和 施 工 质 量, 这 是 混 凝 土 面 板 坝 防 渗 的 第 一 道 防 线 ; 二 限 是 指 当 面 板 和 接 缝 一 旦 产 生 开 裂, 垫 层 料 和 过 渡 料 应 具 有 限 制 进 入 坝 体 渗 流 量 的 作 用, 这 是 大 坝 的 第 二 道 防 渗 线 ; 三 排 是 指 对 进 入 坝 体 的 渗 水 必 须 尽 快 排 出, 降 低 坝 体 内 的 浸 润 线 ; 四 滤 是 各 填 筑 区 之 间 的 过 渡 反 滤 关 系 必 须 同 时 得 到 满 足, 确 保 坝 体 渗 透 稳 定 [11-14] b) 坝 面 溢 流 结 构 设 计 榆 树 沟 水 库 最 大 坝 高 67.5 m, 是 我 国 建 成 并 运 行 的 第 一 座 坝 面 溢 流 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 工 程 为 避 免 左 岸 陡 峻 岩 壁 的 高 边 坡 开 挖, 将 溢 洪 道 直 接 布 置 在 右 岸 阶 地 填 筑 密 实 的 堆 石 坝 体 上, 节 省 了 工 程 投 资 将 泄 槽 段 的 横 缝 与 掺 气 槽 结 构 巧 妙 地 结 合 起 来, 即 在 掺 气 槽 处, 上 下 段 地 板 纵 向 上 采 用 叠 瓦 式 滑 动 连 接 结 构, 以 适 应 槽 身 的 伸 缩 和 小 量 的 转 动, 并 兼 作 沉 降 缝 ; 为 防 止 水 流 脉 动 压 力 诱 发 溢 洪 道 泄 槽 系 统 产 生 较 大 的 振 动, 采 用 阻 滑 板 及 预 埋 锚 固 拉 筋 等 加 固 措 施, 将 溢 洪 道 与 堆 石 坝 体 锚 固 连 结, 加 大 了 泄 槽 堆 石 坝 体 的 结 构 刚 度 实 践 证 明, 此 种 结 构 措 施 能 够 很 好 地 适 应 堆 石 体 的 变 形, 有 效 避 免 因 共 振 导 致 的 结 构 失 稳 问 题 [15] c) 寒 冷 地 区 面 板 止 水 结 构 研 究 吉 林 台 一 级 结 合 高 地 震 区 高 坝 和 寒 冷 地 区 的 特 殊 要 求, 对 面 板 与 趾 板 连 接 处 的 周 边 缝 面 板 划 分 条 块 的 垂 直 缝 分 期 浇 筑 面 板 间 的 水 平 缝 面 板 与 防 浪 墙 地 板 间 的 水 平 缝 以 及 垂 直 缝 中 的 张 性 缝 和 压 性 缝 等 不 同 类 型 不 同 部 位 的 接 缝 止 水 结 构 和 止 水 材 料 开 展 了 系 统 研 究, 在 可 靠 性 方 便 施 工 适 应 大 变 位 等 方 面 得 到 了 明 显 改 进, 研 发 提 出 了 周 边 缝 自 愈 型 止 水 结 构 [16] 2.4 沥 青 混 凝 土 防 渗 土 石 坝 (1) 国 内 外 发 展 进 程 沥 青 混 凝 土 防 渗 土 石 坝 有 心 墙 和 斜 墙 ( 面 板 ) 两 种 坝 体 结 构 形 式 国 内 已 建 的 沥 青 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 均 存 在 一 些 问 题, 主 要 是 由 于 沥 青 斜 墙 抗 变 形 能 力 较 差, 易 产 生 裂 缝 [2] 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝 是 一 种 新 兴 的 坝 体 结 构,1962 年 第 一 座 采 用 机 械 压 实 的 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝 在 德 国 建 成, 此 后 在 世 界 范 围 内 建 成 近 100 座 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝,20 世 纪 90 年 代 由 于 沥 青 品 质 的 改 进 和 施 工 机 械 程 度 的 提 高, 在 国 内 也 得 到 了 大 量 的 推 广 应 用 [17] 目 前, 对 于 坝 高 低 于 100 m 的 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝 已 经 有 了 较 为 成 熟 的 设 计 施 工 经 验, 对 于 100 m 以 上 的 高 坝, 尚 未 形 成 国 际 公 认 的 建 坝 经 验 [18] 我 国 已 建 成 的 百 米 级 沥 青 混 凝 土 心 墙 高 坝 仅 有 茅 坪 溪 和 冶 勒, 见 表 5 [2] (2) 新 疆 沥 青 防 渗 土 石 坝 特 点 和 发 展 趋 势 新 疆 从 20 世 纪 90 年 代 首 先 引 进 浇 筑 式 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝, 先 后 建 成 多 拉 特 ( 坝 高 34.5 m) 和 加 音 塔 拉 ( 坝 高 m) 两 座 水 库, 并 在 恰 甫 其 海 ( 堰 高 49.5 m) 和 喀 腊 塑 克 ( 堰 高 31 m) 水 库 围 堰 工 程 中 应 用, 这 些 工 程 均 在 一 个 冬 季 施 工 完 毕, 运 行 状 况 良 好 同 期 还 引 进 了 碾 压 式 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝,2001 年 建 成 坝 高 51.3 m 的 坎 尔 其 水 库,2007 年 建 成 坝 高 71 m 的 照 壁 山 水 库, 将 于 2010 年 建 成 坝 高 78 m 的 下 坂 地 水 库 目 前, 正 在 建 设 的 同 类 坝 型 有 7 座, 其 中 五 一 水 库 坝 高 m, 阿 拉 沟 水 库 坝 高 m, 参 见 表 1 鉴 于 沥 青 心 墙 坝 适 应 变 形 能 力 较 强 的 突 出 特 点, 对 高 震 区 深 厚 覆 盖 层 地 质 条 件 下 筑 坝, 具 有 较 好 的 推 广 价 值 同 时 还 需 就 配 合 比 对 沥 青 混 凝 土 心 墙 工 作 性 状 的 影 响 碾 压 式 沥 青 混 凝 土 应 力 应 变 关 系 心 墙 细 部 结 构 寒 冷 地 区 碾 压 式 沥 青 混 凝 土 施 工 技 术 等 问 题 开 展 进 一 步 研 究, 在 材 料 试 验 设 计 理 论 施 工 工 艺 方 面 不 断 完 善 3 寒 冷 地 区 碾 压 混 凝 土 坝 及 温 度 控 制 技 术 3.1 国 内 外 发 展 进 程 碾 压 混 凝 土 (RCC) 筑 坝 技 术 是 世 界 筑 坝 史 上 的 一 次 重 大 突 破 20 世 纪 60 年 代 以 来, 美 英 日 等 一 些 国 家 开 始 进 行 研 究 碾 压 混 凝 土 筑 坝 技 术, 截 止

7 第 11 期 邓 铭 江, 等. 新 疆 坝 工 技 术 进 展 1683 表 5 中 国 沥 青 混 凝 土 防 渗 土 石 坝 主 要 特 性 表 Table 5 Main characteristics of earth and rock dams by anti-seepage asphalt concrete in China 序 号 坝 名 省 别 建 成 年 坝 型 坝 高 /m 坝 顶 长 /m 装 机 /MW 库 容 / 亿 m 3 1 天 荒 平 浙 江 1998 面 板 张 河 湾 河 北 2008 面 板 西 龙 池 山 西 2007 面 板 宝 泉 河 南 2008 面 板 峡 口 甘 肃 2000 心 墙 茅 坪 溪 湖 北 2003 心 墙 冶 勒 四 川 2005 心 墙 尼 尔 基 黑 龙 江 2006 心 墙 江 阴 核 电 广 东 2007 心 墙 洞 塘 重 庆 2003 心 墙 龙 头 石 四 川 2008 心 墙 表 6 我 国 已 建 的 部 分 RCC 高 坝 统 计 表 ( 截 止 2007 年 底 ) Table 6 Statistics of Some Built Roller Compacted Concrete High Dam in China (until the end of 2007) 坝 名 省 别 建 成 年 坝 高 /m 坝 顶 长 /m RCC 体 积 / 万 m 3 总 体 积 / 万 m 3 光 照 贵 州 龙 滩 广 西 大 花 水 贵 州 沙 牌 四 川 金 安 桥 云 南 观 音 岩 湖 北 云 龙 河 湖 北 洪 口 福 建 年 底, 世 界 RCC 坝 ( 坝 高 超 过 15 m) 至 少 有 420 座 目 前 我 国 已 建 和 在 建 数 量 均 为 世 界 之 最, 分 别 有 117 座 和 15 座 ( 见 表 6), 显 示 了 我 国 该 坝 型 发 展 的 迅 猛 态 势 [19] 近 年 来, 我 国 认 真 总 结 已 建 工 程 存 在 的 一 些 问 题 [20-21], 在 严 格 控 制 基 础 温 差 水 平 浇 筑 层 面 和 接 缝 面 的 短 期 表 面 保 护 大 坝 上 下 游 表 面 的 长 期 表 面 保 护 等 方 面, 开 展 了 广 泛 的 研 究 与 实 践, 为 克 服 无 坝 不 裂 提 供 了 先 进 的 技 术 支 撑 [22] 3.2 新 疆 碾 压 混 凝 土 坝 特 点 和 发 展 趋 势 针 对 RCC 坝 的 施 工 速 度 快, 温 度 控 制 简 单, 费 用 省, 且 比 较 适 宜 寒 冷 地 区 筑 坝 的 特 点, 新 疆 在 20 世 纪 90 年 代 末 期 引 进 RCC 坝, 于 2000 年 建 成 了 石 门 子 拱 坝 ( 坝 高 109 m), 该 工 程 是 我 国 首 次 在 高 寒 地 区 建 成 的 碾 压 混 凝 土 高 拱 坝 而 后 又 引 进 了 碾 压 混 凝 土 重 力 坝, 先 后 建 成 了 喀 腊 塑 克 水 利 枢 纽 ( 坝 高 m) 特 克 斯 山 口 水 电 站 ( 坝 高 49.8 m) 及 冲 乎 尔 水 电 站 ( 坝 高 74.0 m), 这 些 大 坝 均 处 于 高 寒 和 高 地 震 区, 其 中 喀 腊 塑 克 水 利 枢 纽 是 我 国 乃 至 世 界 上 首 次 在 高 纬 度 地 区 修 建 的 坝 高 最 高 工 程 量 最 大 的 百 米 级 全 断 面 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 上 述 工 程 的 建 设, 在 新 技 术 新 材 料 新 工 艺 引 进 吸 收 和 理 论 研 究 技 术 创 新 等 方 面 进 行 了 大 量 有 益 的 探 索 特 别 是 在 碾 压 混 凝 土 坝 温 度 控 制 方 面, 为 新 疆 乃 至 全 国 在 类 似 环 境 条 件 下 的 筑 坝 技 术 提 供 了 宝 贵 经 验 (1) 严 寒 地 区 大 体 积 混 凝 土 温 度 场 变 化 规 律 及 保 温 技 术 研 究 与 应 用 喀 腊 塑 克 水 利 枢 纽 和 冲 乎 尔 水 电 站 均 处 于 阿 尔 泰 山 高 寒 山 区, 冬 季 寒 冷 且 历 时 较 长, 最 低 气 温 为 -49.8, 最 高 气 温 为 40.1 ;12 月 1 月 2 月 多 年 月 平 均 气 温 均 在 -20 以 下 工 程 建 设 紧 密 围 绕 严 寒 地 区 混 凝 土 温 度 场 变 化 规 律 长 期 保 温 条 件 下 混 凝 土 热 学 参 数 变 化 规 律 寒 潮 ( 气 温 骤 降 ) 对 混 凝 土 温 度 的 影 响 越 冬 期 间 混 凝 土 最 低 温 度 控 制 保 温 材 料 选 择 等 开 展 了 系 统 的 理 论 和 试 验 研 究 建 立 了 严 寒 地 区 大 体 积 混 凝 土 温 度 场 变 化 规 律 数 学 模 型, 在 基 础 理 论 方 面, 完 善 了 热 力 学 理 论 在 严 寒 地 区 混 凝 土 温 控 领 域 的 应 用 研 究 提 出 的 大 体 积 混 凝 土 永 久 和 越 冬 层 临 时 保 温 方 案, 以 及 大 体 积 混 凝 土 成 套 保 温 技 术, 在 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 得 到 成 功 应 用 [23-25] (2) 大 掺 量 石 灰 石 粉 与 粉 煤 灰 在 寒 冷 地 区 碾 压 混 凝 土 重 力 坝 中 得 到 成 功 应 用 特 克 斯 山 口 水 电 站 坝 址 区, 最 低 气 温 为 -32, 最 高 气 温 为 39, 工 程 建 设 充 分 利 用 当 地 丰 富 的 石 灰 石 资 源, 系 统 地 开 展 了 石 灰 石 粉 与 粉 煤 灰 双 掺 料 在 碾 压 混 凝 土 中 的 应 用 研 究, 揭 示 了 石 灰 石 粉 - 粉 煤 灰 - 水 泥 三 元 结 构 对 碾 压 混 凝 土 的 力 学 热 学 耐 久 性 层 间 结 合 特 性 及 施 工 性 能 等 方 面 的 作 用 机 理, 制 定 了 大 掺 量 石 灰 石 粉 与 粉 煤 灰 双 掺 料 碾 压 混 凝 土 最 优 配 合 比

8 1684 岩 土 工 程 学 报 2010 年 坝 名 表 7 国 内 部 分 深 厚 覆 盖 层 上 土 石 坝 基 础 处 理 措 施 统 计 Table 7 Statistics of some basement treatments of earth and rock dams constructed on deep burden layer in China 省 别 竣 工 年 限 坝 型 坝 高 /m 最 大 厚 度 /m 河 床 覆 盖 层 覆 盖 层 土 类 型 基 础 防 渗 形 式 瀑 布 沟 四 川 在 建 砾 石 土 心 墙 坝 漂 石 砾 卵 石 加 砂 防 渗 墙 78 m 长 河 坝 四 川 拟 建 砾 石 土 心 墙 坝 漂 石 卵 砾 石 加 砂 防 渗 墙 51 m 小 浪 底 河 南 2001 填 土 斜 墙 坝 砂 砂 砾 石 互 层 防 渗 墙 82 m+ 水 平 铺 盖 狮 子 坪 四 川 2010 碎 石 土 心 墙 坝 砾 卵 石 砂 壤 土 混 凝 土 防 渗 墙 90 m 黄 金 坪 四 川 拟 建 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝 漂 石 砂 卵 砾 石 防 渗 墙 90 m+ 帷 幕 45 m 下 坂 地 新 疆 在 建 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝 冰 碛 漂 块 砾 石 砂 层 防 渗 墙 85 m+ 帷 幕 66 m 冶 勒 四 川 2005 沥 青 混 凝 土 心 墙 坝 >420 弱 胶 结 砂 卵 砾 石 粉 质 壤 土 防 渗 墙 140 m+ 帷 幕 60 m 察 汗 乌 苏 新 疆 2007 面 板 堆 石 坝 漂 石 砂 卵 砾 石 中 粗 砂 防 渗 墙 40.8 m 设 计 准 则, 提 出 了 碾 压 混 凝 土 掺 用 石 灰 石 粉 的 技 术 标 准 施 工 中 采 用 石 灰 石 粉 与 粉 煤 灰 各 30% 的 大 掺 量 碾 压 混 凝 土, 以 及 表 面 采 用 喷 涂 聚 氨 酯 作 为 保 温 保 湿 材 料 等 综 合 措 施, 将 混 凝 土 的 入 仓 温 度 放 宽 2~3, 减 少 加 冰 与 冷 却 水 管 等 温 控 措 施, 加 快 了 施 工 进 度, 降 低 了 工 程 投 资 [26-29] 拱 坝 (3) 柔 性 拱 和 软 弱 地 基 上 的 碾 压 混 凝 土 双 曲 薄 壁 石 门 子 双 曲 薄 壁 拱 坝 厚 高 比 为 0.273, 坝 址 区 地 震 设 计 烈 度 8 级, 最 高 气 温 33.2, 最 低 气 温 两 岸 及 河 床 砾 岩 为 泥 钙 质 胶 结, 其 中 红 色 砾 岩 浸 水 软 化 后 的 变 形 模 量 为 4 GPa(<20 GPa), 个 别 样 品 浸 水 后 出 现 散 塌, 为 软 弱 地 基 坝 体 结 构 设 计 采 用 在 坝 肩 上 游 面 设 人 工 短 缝 拱 冠 设 中 缝 ( 下 游 面 预 留 1 m 的 部 位 不 灌 浆 ) 在 拱 坝 上 游 早 期 降 温 区 设 铰 点 下 游 面 设 人 工 短 缝 等 措 施, 以 降 低 坝 体 的 刚 度, 限 制 拱 座 变 位 及 加 大 拱 坝 变 位, 达 到 释 放 温 度 应 力 及 减 少 水 压 作 用 下 的 拉 应 力 集 中, 也 就 是 采 用 柔 性 拱 的 方 法 来 改 善 坝 体 应 力 [30-31] 柔 性 拱 结 合 坝 肩 加 厚 的 方 法, 有 效 地 解 决 了 在 软 弱 基 础 上 建 造 拱 坝 时 坝 体 位 移 加 大 引 起 应 力 恶 化 的 问 题, 开 辟 了 在 高 寒 软 弱 基 础 上 修 建 百 米 级 碾 压 混 凝 土 双 曲 薄 壁 拱 坝 的 先 河 4 深 厚 覆 盖 层 坝 基 防 渗 处 理 技 术 4.1 国 内 外 深 厚 覆 盖 层 坝 基 防 渗 处 理 技 术 进 展 深 厚 覆 盖 层 的 渗 流 控 制 主 要 采 取 上 游 水 平 铺 盖 防 渗 和 垂 直 防 渗 两 种 方 法, 或 者 是 将 两 者 相 结 合 其 中 坝 基 垂 直 防 渗 处 理 措 施 主 要 有 3 种 : 混 凝 土 防 渗 墙 帷 幕 灌 浆 防 渗 墙 与 帷 幕 灌 浆 相 结 合 随 着 防 渗 墙 坝 基 防 渗 技 术 的 不 断 成 熟,20 世 纪 60~70 年 代, 国 内 外 一 批 受 技 术 条 件 约 束 的 深 厚 覆 盖 层 上 的 高 坝 相 继 开 工 建 设 目 前, 国 外 坝 基 处 理 深 度 最 大 的 混 凝 土 防 渗 墙 为 加 拿 大 的 马 尼 克 工 程 主 坝, 防 渗 墙 最 大 深 度 131 m; 我 国 在 深 厚 覆 盖 层 上 修 建 大 坝 有 很 多 成 功 的 经 验, 四 川 冶 勒 水 电 站, 建 造 于 高 震 区 超 过 400 m 的 深 厚 不 均 匀 覆 盖 层 上, 采 用 混 凝 土 防 渗 墙 接 帷 幕 灌 浆 联 合 防 渗, 防 渗 墙 深 度 居 世 界 之 首 据 2009 年 不 完 全 统 计, 我 国 深 度 超 过 40 m 的 防 渗 墙 已 有 70 道 左 右 国 内 部 分 深 厚 覆 盖 层 土 石 坝 及 基 础 处 理 措 施 见 表 7 [32-34] 4.2 新 疆 深 厚 覆 盖 层 坝 基 防 渗 处 理 技 术 进 展 新 疆 深 厚 覆 盖 层 坝 基 防 渗 一 般 采 用 垂 直 防 渗 墙 或 倒 挂 井 施 工 技 术 在 建 的 下 坂 地 水 库 具 有 三 高 一 深 的 显 著 特 点, 即 : 高 寒 地 区 高 海 拔 (2966 m) 高 地 震 区 深 厚 覆 盖 层 (150 m) 坝 基 河 床 覆 盖 层 主 要 由 冲 积 砂 砾 石 层 湖 积 软 黏 土 层 土 砂 层 冰 渍 及 冰 水 积 层 组 成, 渗 透 系 数 基 本 为 10-1 cm/s, 采 用 上 墙 下 幕 垂 直 防 渗 形 式, 防 渗 墙 深 85 m 厚 1 m, 灌 浆 帷 幕 厚 10 m, 布 置 4 排 灌 浆 孔 坝 基 渗 流 控 制 标 准 为 : 渗 流 量 小 于 多 年 平 均 流 量 的 1%, 即 <0.346 m 3 /s, 砂 砾 石 层 允 许 水 力 坡 降 <0.1, 渗 透 系 数 <10-4 cm/s 现 场 检 测 表 明, 成 墙 质 量 和 帷 幕 灌 浆 满 足 设 计 对 坝 基 渗 流 控 制 预 期 目 标 钻 抓 法 成 槽 工 艺 墙 体 深 度 (102 m), 预 埋 灌 浆 管 深 度 (100 m) 和 接 头 管 起 拔 深 度 (72.7 m) 均 创 造 了 国 内 新 记 录 [35-36] 目 前 拟 建 的 阿 尔 塔 什 水 利 枢 纽 最 大 坝 高 m, 河 床 最 深 覆 盖 层 达 100 m, 设 计 采 用 在 面 板 趾 板 段 设 两 道 混 凝 土 防 渗 墙 防 渗, 墙 体 厚 1.2 m 5 结 语 (1) 具 有 良 好 抗 震 性 能 的 自 愈 式 肥 心 墙 渗 流 控 制 坝 体 结 构 已 成 为 黏 土 心 墙 堆 石 坝 业 已 定 型 的 典 型 坝 型, 而 被 广 泛 应 用 ; 一 防 二 限 三 排 四 滤 的 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 坝 体 渗 流 控 制 及 抗 震 结 构 设 计, 已 成 为 高 地 震 区 面 板 堆 石 坝 的 代 表 性 坝 体 结 构 ; 沥 青 心 墙 堆 石 坝 筑 坝 技 术 的 不 断 突 破, 为 当 地 材 料 坝 的 选 型 又 提 供 了 更 多 的 选 择 ; 通 过 RCC 坝 建 设, 使 严

9 第 11 期 邓 铭 江, 等. 新 疆 坝 工 技 术 进 展 1685 寒 地 区 大 体 积 混 凝 土 温 度 控 制 技 术 取 得 了 显 著 成 效 (2) 高 寒 高 地 震 区 深 厚 覆 盖 层 地 质 环 境 下 的 筑 坝 技 术, 是 新 疆 坝 工 建 设 的 显 著 特 点 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 堆 石 坝 和 沥 青 混 凝 土 心 墙 堆 石 坝 是 目 前 采 用 较 多, 并 具 有 广 泛 推 广 前 景 的 当 地 材 料 坝 今 后 10~20 年 是 新 疆 大 坝 建 设 的 最 好 时 期, 除 表 1 中 所 列 的 在 建 工 程 外, 还 将 建 设 29 座 水 库 大 坝 因 此, 针 对 新 疆 特 殊 的 气 候 条 件 地 质 构 造 筑 坝 条 件, 深 入 开 展 研 究, 借 鉴 和 总 结 经 验, 努 力 在 坝 工 设 计 坝 基 处 理 施 工 工 艺 和 建 筑 材 料 等 关 键 技 术 取 得 不 断 的 进 步 和 创 新, 对 于 提 高 大 坝 建 设 和 运 行 管 理 的 技 术 经 济 水 平 安 全 可 靠 性 能 具 有 非 常 重 要 的 促 进 作 用 参 考 文 献 : [1] 顾 淦 臣, 束 一 鸣, 沈 长 松. 土 石 坝 工 程 经 验 与 创 新 [M]. 北 京 : 中 国 水 利 水 电 出 版 社, (GU Gan-chen, SU Yi-ming, SHEN Chang-song. Experiences and innovations of earth-rockfill dam engineering[m]. Beijing: China Water Power Press, (in [2] 王 柏 乐. 中 国 当 代 土 石 坝 工 程 [M]. 北 京 : 中 国 水 利 水 电 出 版 社, (WANG Bo-le. Modern Earth-rockfill Dams in China[M]. Beijing: China Water Power Press, (in [3] 潘 家 铮, 何 璟. 中 国 大 坝 50 年 [M]. 北 京 : 中 国 水 利 水 电 出 版 社, 2000, 9. (PAN Jia-zheng, HE Jing. Large dams in China (a fifty year review) [M]. Beijing: China WaterPower Press, 2000, 9. (in [4] 林 昭. 土 石 坝 设 计 应 重 视 工 程 实 践 经 验 [J]. 水 利 水 电 工 程 设 计, 2005, 24(2): 1 2. (LIN Zhao. Extra attention to be paid on engineering practice and experience in design of the earth-rockfill dam[j]. Design of Water Resourses & Hydroelectric Engineering, 2005, 24(2): 1 2. (in [5] 尹 力 峰, 唐 丽 华, 王 海 涛, 等. 克 孜 尔 水 库 大 坝 的 地 震 动 力 反 应 分 析 [J]. 世 界 地 震 工 程, 2002, 18(4): (YIN Li-feng, TANG Li-hua, WANG Hai-tao, et al. Seismic response analysis of Kezier reservoir dam[j]. World Earthquake Engineering, 2002, 18(4): (in [6] 曲 延 军, 李 志 海, 杨 成 荣 年 9 月 新 疆 克 孜 尔 震 群 活 动 特 征 分 析 与 震 后 趋 势 判 定 [J]. 内 陆 地 震, 2007, 21(1): (QU Yan-jun, LI Zhi-hai, YANG Cheng-rong. The Characteristic analysis of earthquake swarm activity of Xinjiang Kezier in Sep and the tendency determination after the earthquake[j]. Inland Earthquake, 2007, 21(1): (in [7] 邓 铭 江, 周 小 兵, 石 泉, 等. 635 水 利 枢 纽 大 坝 心 墙 防 渗 土 料 工 程 特 性 及 防 渗 结 构 设 计 [J]. 新 疆 水 利, 2000(5): (DENG Ming-jiang, ZHOU Xiao-bing, SHI Quan, et al. Engineering characteristic of anti-seepage materials for core wall 635 multipurpose dam and its anti-seepage design[j]. Xinjiang Water Resources, 2000(5): (in [8] 唐 新 军, 凤 家 骥, 凤 炜. 635 水 利 枢 纽 黏 土 心 墙 坝 反 滤 料 特 性 分 析 与 试 验 研 究 [J]. 武 汉 大 学 学 报 ( 工 学 版 ), 2002, 35(2): 5 9. (TANG Xin-jun, FENG Jia-ji, FENG Wei. Analysis of ECRD's filter characteristic and study on experiment of "635" multipurpose dam project[j]. Engineering Journal of Wuhan University, 2002, 35(2): 5 9. (in [9] 阿 不 力 米 提, 曲 苓. 恰 甫 其 海 黏 土 心 墙 坝 的 材 料 选 择 及 结 构 设 计 [J]. 水 利 技 术 监 督, 2008(4): (ABULIMITI, QU Ling. Selection and structural design of material clay core wall dam of qiapuqihai water conservancy multipurpose project[j]. Technical Supervision in Water Resources, 2008(4): (in [10] 邓 铭 江, 周 小 兵, 万 金 平, 等. 635 水 利 枢 纽 大 坝 心 墙 防 渗 土 料 分 散 性 [J]. 岩 土 工 程 学 报, 2000, 22(6): (DENG Ming-jiang, ZHOU Xiao-bing, WAN Jin-ping, et al. Dispersion appraisal and modification analyses of the impervious soil materials for the core wall of the dam of 635 water control project[j]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2000, 22(6): (in [11] 陈 生 水, 凤 家 骥, 袁 辉. 砂 砾 石 面 板 坝 关 键 技 术 研 究 [J]. 岩 土 工 程 学 报, 2004, 26(1): (CHEN Sheng-shui, FENG Jia-ji, YUAN Hui. Research on key techniques of facing sandy gravel dam[j]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2004, 26(1): (in [12] 汪 洋, 曲 苓. 乌 鲁 瓦 提 砂 砾 石 面 板 高 坝 渗 流 控 制 的 设 计 [J]. 水 利 水 电 技 术, 2000, 31(1): (WANG Yang, QU Ling. Seepage control design for wuluwati dam[j]. Water Resources and Hydropower Engineering, 2000, 31(1): (in [13] 彭 卫 军, 范 金 勇. 吉 林 台 一 级 水 电 站 混 凝 土 面 板 砂 砾 石 一 堆 石 坝 坝 体 抗 震 设 计 [J]. 水 力 发 电, 2006, 32(6): (PENG Wei-jun, FAN Jin-yong. The seismic design of the CF dam of Jilintai- Ⅰ hydropower station[j]. Water Power, 2006, 32(6): (in [14] 唐 懿. 吉 林 台 一 级 水 电 站 面 板 堆 石 坝 混 凝 土 面 板 施 工 [J]. 水 力 发 电, 2006, 32(6): (TANG Yi. Construction of

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