珊溪水库大坝堆石坝体变形性态分析

周白逋

（珊溪水力发电厂，浙江温州，325304）

珊溪水库大坝堆石坝体变形性态分析

周白逋

（珊溪水力发电厂，浙江温州，325304）

对珊溪大坝堆石体表面和内部变形性态进行了详尽的分析，与类似工程进行了比较，掌握了大坝沉降和水平位移的变化规律和分布特点，进而对大坝填筑施工质量及运行性态进行评价。

珊溪水电站；堆石坝体；变形；性态分析

1 工程概况

珊溪水库位于浙江省文成县境内的飞云江干流中游河段。水库总库容18.24亿m3，正常蓄水位142.00 m，为多年调节水库。工程属Ⅰ等大（一）型，枢纽由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、引水系统、厂房等建筑物组成。

拦河坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高132.5 m，坝顶高程156.80 m，坝顶宽10 m，坝顶长448 m，上游坝坡1∶1.40，下游平均坝坡1∶1.57。河床部位基础除趾板部位及下游60 m范围内开挖至基岩外，其余置于清理后的砂砾石覆盖层上，两岸置于经清理后的基岩上。坝体填筑材料主要为溢洪道、引水系统等开挖料及天然河床砂砾石料。

2 监测布置

2.1 大坝表面变形

大坝表面沉降采用三等水准法监测，水平位移采用视准线法监测。在坝顶上游侧、坝上0+004.95处布置3个沉降测点和10个水平位移测点；在坝顶下游侧、坝下0+004.75处布置10个沉降测点和6个水平位移测点；在坝后坡坝下0+062.00、高程118.70 m，坝下0+103.50、高程93.40 m，坝下0+ 145.50、高程68.40 m，分布设置6个、6个、4个沉降和水平位移测点，共计29个沉降测点和32个水平位移测点。

2.2 坝体内部变形

坝体内部沉降采用水管式沉降仪监测，内部水平位移采用水平位移计监测。在河床最大坝高断面坝0＋240.00、高程120.00 m、95.00 m、70.00 m各布置1个观测层面，共布设13套水管式沉降仪和12套水平位移计；在坝0+156.00断面、高程120.00 m布置1个观测层面；在坝0+360.00断面、高程120.00 m布置1个观测层面。共布设19套水管式沉降仪和15套水平位移计。在相应测线下游坝坡各观测房旁设置表面变形点，以便计算堆石坝体内部绝对沉降和水平位移。

此外，为监测坝基沉降，在坝0+240和坝0+360断面的坝基覆盖层上设置6支弦式沉降仪。

3 性态分析

3.1 大坝沉降

3.1.1 大坝表面沉降

（1）2000年8月观测以来，至2013年5月，大坝表面实测最大沉降量为196.22 mm，占坝高的0.15%。坝顶（2001年8月始测）最大沉降量为135.21 mm，占坝高的0.1%。

（2）坝体沉降主要发生在施工期，之后，沉降呈缓慢下降的趋势，典型测点测值过程线见图1。

图1 大坝表面沉降典型测点过程线Fig.1 Graph of the dam surface settlement measured by typi⁃cal monitoring point

（3）大坝表面沉降分布规律（见图2）为：同一横断面上，其变形量与坝高呈正比，上部大于下部；河床大于两岸，并且左右坝体具有较好的对称性；大坝沉降较为协调，分布规律正常。

（4）2005年坝顶、高程118.00 m、93.00 m、68.00 m最大沉降速率分别为14.5mm/y、9.95mm/y、6.57mm/y、2.15 mm/y，而2012年分别为4.30 mm/y、3.20 mm/y、2.45 mm/y、0.85 mm/y，目前大坝表面沉降已收敛。

3.1.2 坝基沉降

图2 2013年5月大坝表面沉降分布图Fig.2 Distribution of the surface settlement in May,2013

坝址河床覆盖层较厚，达20多m，左岸漫滩厚19～22 m，右岸漫滩厚13～23 m，坡脚附近较薄。根据覆盖层沉积时代和岩相特征，借助平面有限元比较分析了覆盖层开挖范围对坝体、面板变形和应力的影响，确定坝基开挖范围为：仅挖除趾板下游60 m范围覆盖层。其监测成果表明，坝基沉降主要发生在施工初期，随着坝体填筑高程的增加，其沉降增大，但在1999年9月后，沉降速率明显减小，在坝体竣工前已基本稳定，见图3。至1999年11月11日一期面板浇筑之前，坝基沉降为43 cm，至2000年5月12日蓄水时，沉降为44.0 cm，至2000年11月坝体填筑完成时，沉降为44.4 cm，至2001年10月大坝基本完工时，沉降约为44.6 cm。

3.1.3 坝体内部沉降

（1）1999年1月23日观测以来，至2013年5月7日，实测坝体内部最大沉降量为101.46 cm（未扣除坝基沉降），占坝高的0.77%，其中施工期沉降量（始测日至2001年10日大坝完工时）为90.7 cm，占坝高的0.69%，占总沉降量的89.4%；运行期沉降量较小，为10.8 cm，可见大坝变形主要发生在施工期。各阶段沉降量统计成果见表1。

图3 坝基沉降实测过程线Fig.3 Graph of the monitored settlement of dam foundation

表1 各阶段坝体内部沉降量统计成果表Table 1 Statistics of the inner settlement of different stages

（2）施工期坝体内部沉降主要受填筑高度和蠕变影响，大坝在持续填筑过程中，测点沉降最快，说明坝体的沉降与坝体填筑速度和高度关系较大。2001年10月大坝完工时，坝体沉降已完成大部分，位移量约占总位移的90%，之后沉降过程线逐渐趋于平缓。典型测点过程线见图4。图4 坝体内部沉降典型测点测值过程线 Fig.4 Graph of the monitored inner settlement by typical moni⁃toring point（3）坝体内部沉降分布规律（见图5）为：大坝上部大于下部，上游侧大于下游侧，分布较合理，沉降变形较为协调。这样变形的结果，面板沿坡向为受压，对面板受力条件有利。（4）回归分析成果表明：坝体沉降主要受时效分量影响，与库水位、温度相关性不大。最近一年各测点年沉降速率均小于10 mm/y，坝体内部沉降已收敛。3.2 大坝水平位移3.2.1 顺河向水平位移水库蓄水前，顺河向水平位移受上部填筑加载和堆石体自身流变特性影响，致使坝轴线上游侧向上游位移，坝0+240断面、高程70 m向上游最大位移曾达79.92 mm；坝轴线下游侧向下游位移，向下游最大位移约50 mm。水库蓄水后，由于上游坝面受到水荷作用并随库水位上升而逐渐增加，上游侧向上游位移得到抑制，2001年4月后，库水位迅速升高，几乎所有测点转为向下游位移。2001年10月大坝基本完工，水库进入正常蓄水，靠近上游面的测点的位移与库水位有一定相关性，随库水位的升降而增减。典型测点测值过程线见图6。图5 坝体内部沉降分布图 Fig.5 Distribution of the inner settlement图6 大坝表面顺河向水平位移典型测点过程线 Fig.6 Graph of the monitored horizontal displacement along the river of the dam surface by typical monitoring point综观大坝外部和内部水平位移监测情况，2002年初至2013年4月，坝顶实测向下游最大水平位移为6.2 cm，下游坝坡最大为11.8 cm，约占垂直位移的50%～60%。目前各测点水平位移已收敛。其分book=34,ebook=39布规律（见图7）为：坝顶同桩号下游侧位移大于上游侧；河床位移大于两岸，下游区大于上游区，上部大于下部。图7 2013年4月大坝表面顺河向水平位移分布图 Fig.7 Distribution of the horizontal displacement along the river of the dam surface in April,20133.2.2 横河向水平位移横河向水平位移总体较小，至2013年4月，实测向左最大位移为33.35 mm，向右最大为42.92 mm，主要发生在大坝施工期，之后随时间的推移而减缓，目前已收敛。其分布规律（见图8）为：左右岸测点向河床移动，各高程大致以坝轴线为界，左右岸具有较好的对称性。图8 大坝下游坝坡高程118.00m测点横河向水平位移过程线 Fig.8 Graph of the monitored horizontal displacement across the river by the monitoring point located on downstream slope on elevation 118.00 m4 类比分析堆石坝肯定会发生变形。在外荷载和自身重量作用下，堆石体的大小石块发生移动以达到进一步的平衡，缩小了体积；石块或颗粒相互接触点在压力下局部破碎，充填到空隙中，使堆石体体积缩小和下沉。如果堆石体很松，当发生暴雨时，在水流作用下将上部堆石体中的碎石充填到下部堆石体空隙中去，也会造成堆石体积减小和沉降。此外，如果筑坝石料质量不好，在压力作用下发生碎石或风化，同样也会使堆石发生变形。堆石坝变形是难以避免的，关键是控制变形。堆石坝变形大小通常以变形量、变形量与坝高的比值作为指标来衡量。百米级左右的面板堆石坝，施工期沉降量一般为坝高的1%，运行期沉降量一般为坝高的0.1%；顺河向水平位移约为沉降位移的60%；横河向水平位移在位移三个方向量中量值最小。而珊溪大坝坝顶最大沉降量为135.21 mm，占坝高的0.1%；施工期坝体内部沉降量为90.7 cm，占坝高的0.69%，运行期（近13年）沉降量为10.8 cm，占坝高的0.08%，与国内类似已建面板坝相比，沉降位移值不大，变形在正常范围内，见图9；顺河向水平位移约占沉降位移的50%～60%，横河向水平位移最大不足5 cm，符合一般规律。5 结语book=35,ebook=40图9 国内已建面板坝沉降量、沉降量与坝高比比较图 Fig.9 Statistics of settlement and the ratio between settlement and height of the concrete-faced rockfill dam built in China珊溪大坝经过十多年的运行，施工期沉降量占坝高的0.69%，运行期沉降量占坝高的0.1%，顺河向水平位移约占沉降位移的50%～60%，横河向水平位移最小，可以认为位移值不大，变形在正常范围内，测值分布基本合理，与坝高、结构、地质条件和施工顺序（坝体填筑全断面均匀上升）相适应，且目前已收敛，加上面板运行至今未发现裂缝，可见大坝填筑施工质量较好，运行性态正常。 ■参考文献：[1]吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用[M].北京:高等教育出版社,2001.[2]SL52-93，水利水电工程施工测量规范[S].[3]DL/T5178-2003，混凝土坝安全监测技术规范[S][4]蒋国澄.中国的混凝土面板堆石坝[J].水力发电学报：1994（3）：67-78.收稿日期：2014-03-16作者简介：周白逋（1974-），男，工程师，大学本科，主要从事水利水电工程管理。保汛期防洪长江上游梯级水库群首次实施联合调度据中国长江三峡集团公司2014年是溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝梯级电站正式开展汛期联合调度的第一年，四库将在满足区域防洪目标的情况下，首次开展以三峡水库为中心的联合调度，以保障长江中下游汛期防洪，促进水资源高效利用。以三峡水库为核心的长江干支流控制性水库群联合调度与管理，能有效对长江上游流域的洪水进行削峰、错峰，从而提高流域整体防洪能力，进一步优化水能资源配置，促进流域绿色能源发展。2013汛期，三峡集团共实施小洪水优化调度4次，水能利用提高率提升，为实现金沙江梯级联合优化调度及金沙江与三峡梯级电站四库联调作了探索。三峡梯调通信中心副主任赵云发介绍说，通过水库群联合调度，降低三峡蓄洪水位，可为中小洪水调度创造条件；并减少向家坝、三峡下游停航、限航时间，改善长江航运条件。目前，溪洛渡水库首次蓄水至600 m正常蓄水位的蓄水调度方案，已通过专家验收。向家坝水库已具备正常运用条件，将与上游溪洛渡水库联合运用，利用水库拦蓄洪水，减小川江河段沿岸宜宾、泸州、重庆等城市的防洪压力，并配合三峡水库对长江中下游进行防洪调度。三峡梯级与金沙江中下游梯级调度中心将加强水情测报、自动调控、通信保障系统的建设，为联合调度作业提供保障。book=36,ebook=41四明湖水库大坝渗流安全分析孙玮玮1，陈永昌2，刘成栋1，龙智飞1，周克发1（1.南京水利科学研究院，江苏 南京，210029；2.余姚市兰江街道办事处水利站，浙江余姚，315400）摘 要：在渗流监测资料分析的基础上，分析了四明湖水库大坝的渗流安全状况。分析结果表明：土工膜对坝体起到了很好的防渗功效，坝体和坝基渗透稳定性满足要求，坝基渗流压力略有增大趋势，渗流量较小，左、右坝肩基本无绕坝渗流问题，大坝安全性态总体较好。建议加强对大坝巡视检查并在高水位下进行渗流观测，及时对监测资料进行整编分析，保障工程安全。关键词：四明湖水库；大坝；渗流；安全分析Title:Analysis on seepage safety of Siminghu reservoir dam//by SUN Wei-wei,CHEN Yong-chang, LIU Cheng-dong,LONG Zhi-fei and ZHOU Ke-fa//Nanjing Hydraulic Research InstituteAbstract:Based on the analysis of dam seepage monitoring data,seepage safety of Siminghu reservoir was analyzed comprehensively.The result showed that:geomembrane was good at preventing seepage; seepage stability of dam and foundation could meet the requirements;there was a little leakage;seepage pressure at dam foundation increased slightly;there was almost no seepage around the dam;dam safety was generally good.It was suggested that dam check should be strengthened and seepage observation should be carried out as high water level.As well,monitoring data should be reorganized and analyzed in time so that engineering safety can be achieved.Key words:Siminghu reservoir;dam;seepage;safety analysis中图分类号：TV698.1文献标志码：B文章编号：1671-1092（2014）03-0036-071 工程概况四明湖水库位于浙江省余姚市梁弄镇境内的甬江流域姚江上游，是一座以灌溉为主、结合供水、防洪、发电、养殖等综合利用的大（2）型水库[1，2]，于1958年动工，1959年7月堵口蓄水，2002～2004年进行除险加固，形成现状工程规模。枢纽工程由拦河坝、泄洪闸、自溃式非常溢洪道、输水隧洞、放空隧洞及电站组成。重现期100年设计洪水位17.88 m，相应库容9 774万m3；重现期10 000年校核洪水位19.85 m，相应库容12 272万m3；正常蓄水位16.28 m，相应库容7 946万m3。拦河大坝坝型为土坝，由粘土斜墙结合复合土工膜联合防渗，坝高16.85 m，坝顶高程21.13 m，坝顶长600 m，坝顶宽5.5 m，防浪墙高1.2 m；迎水面坡比为1∶3.7，背水坡分两级坡比，分别为1∶2.2及1∶2.5。2 大坝渗流监测资料分析2.1 大坝渗流监测设施布置沿坝轴线方向布置0+105、0+210、0+265、0+ 385和0+480共5个渗流观测断面63支渗压计，用以监测坝体、坝基渗流状况。右岸埋设4支渗压计，用以监测右岸山体的绕坝渗流状况；左岸埋设6支渗压计，连同坝体渗压计（0+480断面），用以监测左岸山体的渗流状态。量水堰布置在大坝下游减压井集水沟中部出口处，安装1支堰上水位计，用以观测渗漏量。选取0+105、0+265、0+480三个代表性断面及绕坝渗流测点进行分析，埋设考证表见表1。2.2 坝体坝基渗流监测资料分析2.2.1 坝体坝基渗压水位变化规律分析通过分析2003年8月4日～2012年4月5日期间的坝体、坝基渗压水位测值过程线，坝体坝基渗压水位具有以下的变化规律：（1）上游侧渗压计测值受库水位变化的影响较大，与库水位呈显著相关性，渗压值随库水位升高book=37,ebook=42表1 渗流监测仪器考证表 Table 1 Verification result of the seepage monitoring instruments断面孔号孔号距坝轴线距离/m 距坝轴线距离/m U1-1 -14.5土工膜下-18.5 -12.5 -18.5 -12.5 -14.5 U1-2 +5.0 +5.0 U1-3 +100 +33.0 U1-4 0+105 U2-2 U2-4 +105 U1-5 +105 U2-1 U2-5 U4-1 U3-1 -14.5土工膜下-18.5 -12.5 -18.5 -12.5 0+385 +100 U3-2 0+265 +5.0 0+210 U4-2 +5.0 +33.0土工膜下U4-3 U3-4 U3-3 +100 U4-4 +105 +100 +105 -14.5左岸绕坝渗流监测U5-1 -18.5 -12.5 U4-5 0+000 0-015 0+050测点号SC2-1 SC2-2 JC2-1 SW2-1 SW2-2 SC2-3 SC2-4 SC2-5 JC2-2 SC2-6 JC2-3 SC2-7 JC2-4 SC4-1 SC4-2 JC4-1 SW4-1 SW4-2 SC4-3 SC4-4 SC4-5 JC4-2 SC4-6 JC4-3 SC4-7 JC4-4 +1.0 +33.0 +33.0土工膜下断面0+052 +5.0 RC4 +65.0土工膜下U5-2 -6.00 +33.0 U3-5 RC1 RC2 RC3 U5-3 +100 U5-4右岸绕坝渗流监测+105 RC5 RC6 RC7 RC8 RC9 RC10 -14.5 U5-5 U2-3 +33.0测点高程/m 7.22 1.62 -6.60 15.0 13.0 7.50 2.50 5.44 -6.62 -1.20 -7.11 -1.44 -7.10 7.83 1.90 -8.30 15.0 13.0 7.50 2.50 5.46 -8.70 -0.10 -7.10 -0.35 -6.85 2.00 0.50 0.50 0+480测点高程/m 7.79 2.54 15.0 13.0 7.50 2.50 5.45 -6.18 -0.10 -7.93 -1.18 -7.30 7.35 2.41 -7.10 15.0 13.0 7.50 2.50 5.68 -8.22 -0.99 -7.00 -0.30 -6.95 6.88 -0.17 15.0 13.0 7.50 2.50 6.30 -8.80 -1.02 -7.11 -0.70 -7.20测点号SC1-1 SC1-2 SW1-1 SW1-2 SC1-3 SC1-4 SC1-5 JC1-1 SC1-6 JC1-2 SC1-7 JC1-3 SC3-1 SC3-2 JC3-1 SW3-1 SW3-2 SC3-3 SC3-4 SC3-5 JC3-2 SC3-6 JC3-3 SC3-7 JC3-4 SC5-1 SC5-2 SW5-1 SW5-2 SC5-3 SC5-4 SC5-5 JC5-1 SC5-6 JC5-2 SC5-7 JC5-3 +33.0 0+595 0+570 0+590 0+550 0+575 0+545 +1.0 +19.0 +19.0 +33.0 +33.0 +25.5 2.00 0.80 0.50 -1.10 -1.50 -7.00book=38,ebook=43而加大，随库水位降低而减小。如2009年7月25日-2010年3月26日，库水位从13.33 m上升至16.72 m，对应的渗压计测值也有明显增大，其中U1-1测孔的SC1-2测点测值有较大幅度的增大，测值从11.20 m升至13.38 m，其测值与库水位相关系数达0.84。（2）下游侧的渗压计测值受上游水位变化的影响不明显，渗压值变化幅度较小。如U1-3测孔的SC1-5、JC1-1测点，U1-4测孔的SC1-6、JC1-2测点，以及U1-5测孔的SC1-7、JC1-3测点等，测值变化幅度很小，与库水位相关系数均小于0.1。（3）埋设在复合土工膜后的渗压计受库水位影响较小，与库水位的相关性较低。如0+105断面布置在复合土工膜后的SW1-1、SW1-2测点，0+265断面SW3-1、SW3-2测点，以及0+480断面的SW5-1、SW5-2测点等，其测值与库水位的最大相关系数为0.33。这表明复合土工膜接头部位处理较好，起到了很好的防渗功效。（4）对于复合土工膜后的部分渗压计测值有时出现高于上游水位的现象，其原因主要是复合土工膜后粘土的孔隙水压力难以消散，通过近10年的运行表现来看，膜后渗流性态较稳定。（5）少数测点的测值周期性变化影响明显，如0+105断面U1-4测孔处的SC1-6测点和0+265断面U3-4测孔处的SC3-6测点，渗压值变化与测孔处的温度变化同步，即高温时渗压值较大，低温时渗压值较小。究其原因是渗压计埋设在内部，当温度升高时材料膨胀，孔隙减小而渗压值增大；温度降低时，材料收缩而孔隙增大，渗压值减小[3-5]。（6）坝基中细砂层渗压水位一般在3.6～5.8 m之间变化，且周期性变化明显，与库水位相关性较低，相关系数一般在0.1以下。从多年观测数据来看，坝基渗压水位有缓慢增大趋势，平均每年增速为0.04 m/a，如库水位在2006年5月23日、2008年6月10日、2010年4月30日、2012年3月12日均在16.00 m，JC5-2测点处承压水位对应日期下分别为3.73 m、3.84 m、4.08 m和4.23 m。从现场坝后量水堰处渗漏水查看，渗漏水含黄色粉状物，建议加强观测，有条件时进行水质检测[6]。（7）目前SC3-1测值不稳定，随机跳动较大，该测点仅能分析时参考。坝基JC3-3测值在10.0 m左右，而相同坝轴距的其他断面基础承压水基本在4.0～6.0 m之间变化，且同断面上游侧承压水水位低于6.0 m。因此，该测点测值不合理，建议核实仪器的初始参数[7]。2.2.2 典型断面防渗效果分析为评价大坝防渗效果，绘制最高库水位（2010年3月8日，水位16.83 m）下的大坝浸润线。选取0+210、0+385两个断面，坝体渗压计测值分别见表2、表3，断面浸润线分别见图1、图2。当库水位在16.83 m时，0+210、0+385两个断面经过粘土斜墙铺设土工膜和含碎石粉质粘土防渗体后的剩余位势分别为11.20%、16.52%，可见，四明湖水库大坝坝体综合防渗效果较好。2.3 特征水位下渗流计算分析根据四明湖水库除险加固工程竣工验收工程建设管理工作报告、现场安全检查报告以及地勘资料，大坝渗流场各区渗透系数值见表4。2.3.1 计算工况计算工况取正常蓄水位16.28 m、设计洪水位17.88 m、校核洪水位19.85 m，下游水位根据坝后实测水位以及地面高程确定，具体见表5。2.3.2 各断面有限元计算分析（1）大坝0+210断面：大坝0+210断面各特征水表2 0+210断面2010年3月8日渗压计测值 Table 2 Measured seepage pressure on the section 0+210 on March 8,2010监测项目测值上游水位/m 16.83 SC2-1/m 14.34 SC2-3/m 10.07 SC2-5/m 5.78 SC2-6/m 4.41 SC2-7/m 4.40表3 0+385断面2010年3月8日渗压计测值 Table 3 Measured seepage pressure on the section 0+385 on March 8,2010监测项目测值上游水位/m 16.83 SC4-1/m 14.57 SC4-3/m 11.05 SC4-5/m 7.95 SC4-6/m 4.13 S4-7/m 3.79book=39,ebook=44图1 0+210断面浸润线 Fig.1 The phreatic line of 0+210 section图2 0+385断面浸润线 Fig.2 The phreatic line of 0+385 section表4 大坝渗流场各区渗透系数值 Table 4 Permeability coefficient of different areas in the seepage field序号渗透系数分区渗透系数ky/(cm/s) 5×10-10渗透系数分区k1 k2 k3 k4 k5 k6土工膜斜墙粉质粘土夹石渣石渣黄粘土夹石渣稻田土1.36×10-51.49×10-41.2×10-31.35×10-41×10-5kx/(cm/s) 5×10-101.36×10-51.49×10-41.2×10-31.35×10-41×10-5序号k7 k8 k9渗透系数ky/(cm/s) 1×10-41.85×10-73.50×10-7kx/(cm/s) 1×10-41.85×10-73.50×10-7k10 k11 k12沙土淤泥质粉质粘土粉质粘土中粗砂层砂砾石层减压井2×10-35×10-21 2×10-35×10-21表5 大坝渗流计算工况组次表 Table 5 Conditions in the seepage calculation注：下游水位根据坝后测压管水位以及地面高程确定断面断面大坝0+210计算工况正常蓄水位设计洪水位校核洪水位上游水位/m 16.28 17.88 19.85下游水位/m 4.28 4.28 4.28大坝0+385计算工况正常蓄水位设计洪水位校核洪水位上游水位/m 16.28 17.88 19.85下游水位/m 3.79 3.79 3.79位下的计算渗流场分布见图3～图5，渗流要素计算成果见表6。（2）大坝0+385断面：大坝0+385断面各特征水位下的计算渗流场分布见图6～图8，渗流要素计算成果见表7。2.4 渗漏量观测资料分析book=40,ebook=45图3 大坝0+210断面正常蓄水位16.28 m条件下渗流有限元计算流网图 Fig.3 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+210 with normal water level 16.28 m图4 大坝0+210断面设计洪水位17.88 m条件下渗流有限元计算流网图 Fig.4 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+210 with design flood level 17.88 m表6 大坝0+210断面关键部位渗流要素表 Table 6 Seepage features of the key parts on dam section 0+210计算水位项目上游坝趾处垂直坡降下游坝脚处水平坡降下游坝脚处垂直坡降下游坡出逸高程/m 0.913 55.096 5.259正常蓄水位16.28 m 0.913 43.370 5.446 7.361 -2.453 -53.468 10.206 7.838 0.103 -2.453 -53.468 11.212 0.913 55.096 5.465 -2.453 -53.468 12.225设计洪水位17.88 m 0.913 55.096 5.675 0.125校核洪水位19.85 m 0.913 43.370 5.446 -2.453 43.370 7.208 8.224高程/m X坐标/m水位/m水头/m坡降高程/m X坐标/m水位/m水头/m坡降高程/m X坐标/m水位/m水头/m坡降0.919 0.273 0.913 43.370 5.660 1.124 0.334 0.913 43.370 5.878 1.330 0.395粉质粘土和淤泥质粉质粘土两层内（允许坡降2～5）0.913 -53.468 13.249 3.043 0.904 0.913 -53.468 14.645 3.433 1.020 0.913 -53.468 16.047 3.822 1.135在淤泥质粉质粘土层内（允许坡降2～5）-2.453 43.370 6.365 0.082允许坡降0.187 0.016 0.913 43.370 5.660 0.195 0.017 0.913 43.370 5.878 0.203 0.018在淤泥质粉质粘土层内（允许坡降0.5～1）-2.453 43.370 6.784渗流量/ (m3/m.d)出逸高程均位于下游镇压层内book=41,ebook=46图5 大坝0+210断面校核洪水位19.85 m条件下渗流有限元计算流网图 Fig.5 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+210 with check flood level 19.85 m图6 大坝0+385断面正常蓄水位16.28 m条件下渗流有限元计算流网图 Fig.6 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+385 with normal water level 16.28 m图7 大坝0+385断面设计洪水位17.88 m条件下渗流有限元计算流网图 Fig.7 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+385 with design flood level 17.88 m图8 大坝0+385断面校核洪水位19.85 m条件下渗流有限元计算流网图 Fig.8 Drift figure of finite element calculation for seepage on dam section 0+385 with check flood level 19.85 m渗漏量观测资料序列为2004年6月12日～2012年6月25日。其测值序列过程线见图9。（1）渗漏量受上游库水位影响显著，水位升高，渗漏量增大；上游库水位降低，渗漏量减小。最大渗漏量为17.22 L/s，发生在2012年4月27日（库水位为15.60 m）；最小值为2.16 L/s，发生在2009年11月9日（库水位为14.11 m）；最大年变幅（2010年）为8.05 L/s。（2）渗漏量与上游库水位相关系数在2008年、book=42,ebook=47表7 大坝0+385断面关键部位渗流要素表 Table 7 Seepage features of the key parts on dam section 0+385计算水位渗流量/ (m3/m.d)项目下游坡出逸高程/m正常蓄水位16.28 m -2.453 -53.468 10.459 0.913 55.096 4.784 -2.453 43.370 5.900 7.152 -2.453 -53.468 11.499 0.913 55.096 4.996设计洪水位17.88 m 7.618 -2.453 43.370 6.333校核洪水位19.85 m 8.002 -2.453 -53.468 12.535高程/m X坐标/m水位/m水头/m坡降高程/m X坐标/m水位/m水头/m坡降高程/m X坐标/m水位/m水头/m坡降下游坝脚处水平坡降0.913 43.370 4.976 0.192 0.016 0.913 43.370 5.200 0.204 0.017 0.913 43.370 5.432 0.217 0.019在淤泥质粉质粘土层内（允许坡降0.5～1）0.913 55.096 5.215下游坝脚处垂直坡降0.913 43.370 4.976 0.924 0.275 0.913 43.370 5.200 1.133 0.336 0.913 43.370 5.432 1.325 0.394粉质粘土和淤泥质粉质粘土两层内（允许坡降2～5）-2.453 43.370 6.757 0.110允许坡降上游坝趾处垂直坡降0.913 -53.468 13.631 3.172 0.942 0.913 -53.468 15.051 3.553 1.055 0.913 -53.468 16.477 3.942 1.171在淤泥质粉质粘土层内（允许坡降2～5）0.069 0.091出逸高程均位于下游镇压层内2009年、2010年和2011年分别为0.32、0.40、0.51、0.54，从变化趋势来看，渗漏量略有增大趋势，可能与基础渗漏增大有关系。目前，鉴于坝长600 m，可认为总体渗漏量不大，但建议加强观测，尤其是渗漏水质情况。图9 大坝渗漏量测值过程线 Fig.9 The process line of dam leakage2.5 绕坝渗流观测资料分析绕坝渗流监测资料分析的时间序列为2004年5月～2012年6月，测值过程线见图10、图11。图10 左岸绕坝渗流测值过程线 Fig.10 Theprocesslineofseepageintheleftbank图11 右岸绕坝渗流测值过程线 Fig.11 The process line of seepage in the right bankbook=43,ebook=48西藏旁多水利枢纽心墙沥青混凝土配合比优选试验研究张俊涛1，2（1.西藏自治区旁多水利枢纽管理局，西藏拉萨，850000；2.黄河水利水电开发总公司，河南济源，454681）摘 要：旁多水利枢纽工程大坝采用碾压式沥青混凝土心墙防渗,其配合比直接决定沥青混凝土的强度、变形性能和防渗性能等指标。在各项试验的基础上，研究沥青、碱性骨料、沥青混凝土性能，优选旁多工程碾压式沥青混凝土的配合比，为高寒高海拔高地震烈度地区碾压式沥青混凝土的设计和施工提供参考。关键词：沥青混凝土；配合比；最佳沥青含量Title:Experiment on the mix proportion of asphalt concrete for the core wall of Pangduo hydraulic proj⁃ect in Tibet//by ZHANG Jun-tao//Management Bureau of Pangduo Hydraulic Project,Tibet Autono⁃mous RegionAbstract:Roller compacted asphalt concrete core wall is adopted in the Pangduo hydraulic project. Thus,the mix proportion of asphalt concrete for the core wall determines the strength,deformation be⁃havior and anti-seepage performance.The paper introduces the experiment on the mix proportion of as⁃phalt concrete and the result recommended,for reference.Key words:asphalt concrete;mix proportion;optimum asphalt content中图分类号：TV431.5文献标志码：B文章编号：1671-1092（2014）03-0043-061 工程概况旁多水利枢纽工程地处西藏自治区拉萨河流域中游，坝址位于林周县旁多乡下游1.5 km，距下游拉萨市直线距离约63 km。工程的开发任务以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水。水库正常蓄水位4 095 m，汛期限制水位4 093.5 m，死水位4 066 m，电站装机容量160 MW，灌溉面积4.352×104ha。水库总库容12.3×108m3，工程规模为Ⅰ等大（1）型工程。地震基本烈度为Ⅷ度。大坝地处高原地带，海拔高程4 100 m，坝址多年平均气温3.9℃，极端最高气温为27.4℃，极端最低气温为-29.3℃。枢纽主要由碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、泄洪洞及泄洪兼导流洞、发电引水系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成。大坝坝顶高程4 100.80 m，防浪墙顶高程4 102.00 m，坝顶宽12 m，最大坝高73.10 m，坝顶长1 052 m。沥青混凝土心墙中心线位于坝轴线上游3 m处，心墙顶高程4 098.70 m。沥青混凝土心墙采用变厚度设计，4 078 m高程以上心墙厚度0.7 m，4 078～4 053 m高程之间心墙厚度由1.00 m增大到2.2 m，两岸沥青混凝土心墙与岸坡基座采用扩大端头型式连接。沥青混凝土心墙与基座混凝土防渗墙采用混凝土基座连接，在基座的下游设置灌浆廊道。沥青心墙两侧设4 m厚的砂砾石过渡料。2 沥青混凝土原材料试验2.1 沥青性能试验根据旁多工程特点，采用中石油新疆克拉玛依石化分公司的2号水工沥青，其性能试验结果均符合设计要求，具体见表1所示。2.2 骨料性能试验骨料是沥青混凝土的主要组成部分，对沥青混凝土的性质有着重要的影响。骨料按功能可分为粗骨料、细骨料和填料，粗骨料的粒径范围为大于2.5 mm部分，细骨料为0.075～2.5mm部分，填料为小于0.075 mm部分，其功能可描述如下：粗、细骨料在沥青混凝土中组成骨架结构，使沥青混凝土获得必要的强度以承受外力作用，而填料和沥青组成沥青-填料相，使沥青混凝土具有一定的弹性、黏性和塑性。book=44,ebook=49表1 沥青检测成果表 Table 1 Test result of the asphalt检测项目针入度（25℃，100 g，5 s）/（1/10 mm）软化点（环球法）/℃延度（5 cm/min，15℃或1 cm/min，4℃）/cm密度（25℃）/（g·cm-3）闪点/℃溶解度/%脆点/℃含蜡量/%试验实测值69 48.3＞150/14 0.978 288 99.8 -16.1 1.7 -0.02 78.5薄膜烘箱试验值≥80/4设计指标60～80 48～55≥150/10实测≥260＞99.0＜-12≤2≤0.2≥68 80/8质量损失/%针入度比/%延度（5 cm/min，15℃或1cm/min，4℃）/cm软化点升高/℃≤5 3.4本次骨料料源为邦中碱性料场，各级骨料为开采毛料经过试验室加工而成。其中，粗、细骨料是经颚式破碎机多次破碎加工而成，填料是经球磨机研磨加工而成。骨料各项性能指标均满足设计要求，具体试验结果如表2-5所示。3 沥青混凝土配合比设计采用传统的水工沥青混凝土配合比设计理论来进行配合比设计。为了获得最佳的试验配合比，根据SL501-2010《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》，选取了三种骨料级配，每种骨料级配选取了范围在6.1%～7.4%之间的5-7种沥青含量，具体配合比见表6。后续室内试验结果显示，当沥青含量在合理范围内时，各级配沥青混凝土各项指标均能满足设计要求。考虑施工过程误差控制，要求推荐沥青混凝土矿料在一定称量误差范围内亦能满足施工要求，同时参考类似工程沥青混凝土配合比的设计经表2 骨料化学成分分析成果表 Table 2 Chemical components of the aggregate验，编号为PDJP-1的骨料级配具有较强的适应性，为此推荐编号PDJP-1为最终施工骨料级配。表3 粗骨料物性检测成果表 Table 3 Physical properties of the coarse aggregate表4 细骨料（0.075～2.5 mm）检测成果表 Table 4 Test results of the fine aggregate4 沥青混凝土性能试验4.1 沥青混凝土密实性试验book=45,ebook=50表5 填料检测成果表 Table 5 Test results of the filling检测项目密度/（g / c m3）含水率/ %亲水系数指标≥2 . 5＜0 . 5＜1试验实测值2 . 7 0 0 . 1 0 . 7 4颗粒筛孔通过率/ %＜0 . 6 m m＜0 . 1 5 m m＜0 . 0 7 5 m m 1 0 0＞9 0＞8 5 1 0 0 . 0 9 1 . 8 8 6 . 7沥青混凝土密实性的评价指标为孔隙率。沥青混凝土孔隙率的大小是沥青混凝土密实程度的直接反映，是控制沥青混凝土心墙防渗性能的最重要指标。试验采用水中称重法，各配合比沥青混凝土的理论密度、视密度、孔隙率试验结果见表7，根据试验结果绘制沥青含量与孔隙率关系趋势，见图1所示。图1 沥青含量与孔隙率关系趋势 Fig.1 Relation between the asphalt content and porosity从表7的试验结果可以看出，15种配合比的马歇尔试件视密度、孔隙率均能满足设计要求。综合比较表6、表7及图1可以得出如下结论：随着沥青含量的增加，沥青混凝土理论密度、视密度、孔隙率基本呈下降趋势。4.2 沥青混凝土马歇尔试验马歇尔稳定度及流值试验是进行沥青混合料配合比设计和现场质量检测的主要依据，是沥青混表6 沥青混凝土配合比设计表 Table 6 Designed mix proportion of asphalt concrete配合比编号PDJP1-6.1 PDJP1-6.3 PDJP1-6.5 PDJP1-6.7 PDJP1-6.9 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.2 PDJP2-6.4 PDJP2-6.6 PDJP2-6.8 PDJP2-7.0 PDJP3-6.1 PDJP3-6.3 PDJP3-6.5 PDJP3-6.7 PDJP3-6.9各筛孔通过率/%沥青含量/% 20 mm 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 10 mm 75.0 75.0 75.0 75.0 75.0 75.0 75.0 77.7 77.7 77.7 77.7 77.7 76.8 76.8 76.8 76.8 76.8 5 mm 55.9 55.9 55.9 55.9 55.9 55.9 55.9 58.0 58.0 58.0 58.0 58.0 56.1 56.1 56.1 56.1 56.1 2.5 mm 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 38.0 39.5 39.5 39.5 39.5 39.5 36.2 36.2 36.2 36.2 36.2 1.2 mm 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 33.6 33.6 33.6 33.6 33.6 30.8 30.8 30.8 30.8 30.8 0.6 mm 25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 25.7 26.4 26.4 26.4 26.4 26.4 24.6 24.6 24.6 24.6 24.6 0.3 mm 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 19.6 19.6 19.6 19.6 19.6 0.15 mm 16.3 16.3 16.3 16.3 16.3 16.3 16.3 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 15.9 15.9 15.9 15.9 15.9 0.075 mm 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.1 12.2 12.2 12.2 12.2 12.2 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 6.1 6.3 6.5 6.7 6.9 7.1 7.4 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 6.1 6.3 6.5 6.7 6.9book=46,ebook=51表7 沥青混凝土密实性能检测结果 Table 7 Test results of the compactness of the asphalt concrete配合比编号设计要求PDJP1-6.1 PDJP1-6.3 PDJP1-6.5 PDJP1-6.7 PDJP1-6.9 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.2 PDJP2-6.4 PDJP2-6.6 PDJP2-6.8 PDJP2-7.0 PDJP3-6.1 PDJP3-6.3 PDJP3-6.5 PDJP3-6.7 PDJP3-6.9密度/（g·cm-3）＞2.35 2.423 2.417 2.419 2.414 2.408 2.400 2.391 2.428 2.421 2.415 2.408 2.405 2.428 2.424 2.419 2.414 2.409理论密度/（g·cm-3）—2.460 2.453 2.446 2.439 2.433 2.424 2.414 2.457 2.450 2.443 2.436 2.430 2.460 2.453 2.446 2.440 2.433孔隙率/%≤2 1.50 1.47 1.10 1.03 1.03 0.97 0.97 1.18 1.18 1.15 1.15 1.03 1.30 1.18 1.10 1.07 0.99凝土稳定性能和塑性变形能力的客观反映，不同的工程对其有不同的要求。室内配合比试验中的马歇尔稳定度及流值试验结果列入表8，根据试验数据绘制的沥青含量与稳定度关系趋势和沥青含量与流值关系趋势如图2、图3所示，综合比较表6、表8，分析图2、图3可以得出如下结论：各配合比试验结果均符合设计指标要求，且沥青混凝土马歇尔稳定度大致呈现随沥青含量的增加而降低趋势，流值则大致呈现沥青含量的增加而增加的趋势。4.3 沥青混凝土防渗性能试验沥青混凝土防渗性能是评价沥青混凝土防渗心墙质量的最重要指标，试验方法有两种，一种是渗透系数法，一种为抗渗试验法。通过以往工程试验证实沥青混凝土试件的渗水量与时间无特征关系，因此采用抗渗试验法评价沥青混凝土的防渗性能较为合理。对上述各项配合比均进行了抗渗试验，试验结果均为不渗漏，说明各组试验防渗性能满足设计要求。表8 沥青混凝土马歇尔稳定度及流值检测结果 Table 8 Test results of the Marshall stability and flow value配合比编号设计要求PDJP1-6.1 PDJP1-6.3 PDJP1-6.5 PDJP1-6.7 PDJP1-6.9 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.2 PDJP2-6.4 PDJP2-6.6 PDJP2-6.8 PDJP2-7.0 PDJP3-6.1 PDJP3-6.3 PDJP3-6.5 PDJP3-6.7 PDJP3-6.9马歇尔稳定度/kN＞5 6.51 5.91 6.57 6.03 6.20 6.08 5.70 6.63 6.59 6.15 6.30 6.33 8.02 8.35 7.06 7.69 6.84流值/(1/10 mm) 30～110 56.9 57.0 78.3 63.7 76.6 74.6 81.8 74.7 65.8 74.4 77.2 82.1 57.0 54.3 54.1 62.8 65.4图2 沥青含量与稳定度关系趋势 Fig.2 Relation between the asphalt content and stability图3 沥青含量与流值关系趋势 Fig.3 Relation between the asphalt content and flow valuebook=47,ebook=524.4沥青混凝土变形性能试验旁多工程坝址处于地震高发区，因此对沥青混凝土的变形性能要求较高。评价沥青混凝土变形的试验方法为小梁弯曲试验，其评价指标一般为弯曲应变值。本次室内试验设计根据工程实际情况选择测试温度为3.9℃，试验采用250 mm×40 mm× 35 mm的试件，加荷速率为1.67 mm/min，其检测结果如表9所示。表9 沥青混凝土弯曲试验检测结果 Table 9 Results of the bending test of the asphalt concrete配合比编号抗弯强度/MPa设计要求PDJP1-6.3 PDJP1-6.5 PDJP1-6.7 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.4 PDJP2-6.6 PDJP2-6.8 PDJP3-6.3 PDJP3-6.5 PDJP3-6.7—4.72 4.63 4.43 4.01 3.61 4.99 4.69 4.08 4.99 4.92 4.66弯曲应变/%≥1 2.316 2.678 2.732 4.011 4.012 2.450 2.767 2.755 2.381 2.531 2.785弯曲变形模量/MPa—203.5 173.2 162.5 95.2 90.1 204.5 169.9 150.9 211.1 199.1 170.2从表9得出如下结论：（1）各组试验配合比的弯曲应变均满足设计要求；（2）抗弯强度大致呈现随沥青含量增大而减小的趋势；（3）弯曲应变大致呈现随沥青含量增大而增大的趋势；（4）弯曲变形模量呈现随沥青含量增大而减小的趋势。4.5 沥青混凝土水稳定性试验水稳定性是衡量沥青混凝土在水中长期浸泡过程的稳定性，是评价沥青混凝土心墙水中长期耐久性的重要指标。耐水性不良的沥青混凝土在水的长期浸泡作用下，粘附于矿质材料上的沥青膜易被水剥离，使沥青混凝土强度大大降低从而失去力学稳定性，最终将导致水工沥青混凝土建筑物的失稳破坏。由于沥青混凝土心墙在坝体内部工作，运行期间温度变化幅度较小，且不受冰冻、紫外线及恶劣气候条件的影响，所以沥青混凝土心墙的耐久性完全取决于其耐水性。试验方法：将按规定成型的试件分为两组，一组（A组）置于60℃的水中恒温48 h后取出，再与置于20℃空气中（常温状态下）恒温48 h的另一组（B组）一起放入20℃水中恒温2 h，而后在轴向变形速度为1 mm/min的荷载作用下分别进行轴向抗压强度试验，两组强度之比即为水稳定系数。本次室内试验进行了5组水稳定性试验，具体结果如表10所示。表10 沥青混凝土水稳定系数检测结果 Table 10 Test results of the coefficient of water stability of the asphalt concrete配合比编号水稳定系数PDJP1-6.5 PDJP1-7.1 PDJP1-7.4 PDJP2-6.6 PDJP3-6.5抗压强度/MPa A组1.80 1.06 1.05 1.68 1.80 B组1.85 1.03 1.01 1.78 1.83 0.97 0.97 0.96 0.94 0.98由表10可以看出，3组试件水稳定系数在0.94～0.98之间，远大于设计要求的0.85，说明配制的沥青混凝土耐水性较好。4.6 推荐骨料级配不同沥青含量三轴试验考虑工程处于高海拔、深覆盖层、高地震烈度的特殊工程条件，适量选择高沥青含量，本次试验对推荐骨料级配进行了6.8%、7.1%和7.4%三个沥青含量的三轴参数测试。本次三轴剪切试验所用的沥青混凝土试样为室内静压成型所得，为圆柱形，直径为100 mm，高度为200 mm。试验温度控制在（3.9±0.1）°C范围内。围压σ3分为四级，分别为100 kPa、300 kPa、500 kPa、700 kPa。采用恒应变控制式加载，加载速率为0.2 mm/min。本次各组三轴试验，应力-应变图形如图4所示，摩尔圆如图5所示，各项数据列于表11。book=48,ebook=53表11 三轴检测结果 Table 11 Result of the triaxial test沥青含量设计要求6.8% 7.1% 7.4%模量数400～800 1002.1 778.3 444.9内摩擦角/°≥25 28.4 25.8 23.4凝聚力/kPa≥300 613 773 659从表11各数据可以看出，模量数、内摩擦角随着沥青含量的增加呈现减小趋势，符合理论变化趋势，凝聚力的大小取决于试件密实程度和骨料间的咬合作用，本次试验各组凝聚力均满足设计要求。沥青含量为7.1%的三轴试验结果均满足设计要求。图4 不同沥青含量条件下的应力-应变曲线 Fig.4 Stress-strain curves with different asphalt contents图5 不同沥青含量条件下的摩尔圆及强度包线 Fig.5 Mohr circles and strength envelope curves with different asphalt contents4.7 推荐配合比根据各项检测结果，结合设计所提各项技术要求，考虑旁多水利枢纽工程高海拔高地震烈度的特殊地理条件，且沥青含量7.4%工艺试验时因陷碾无法大面积施工，最终确定编号PGJP1-7.1为推荐配合比。5 结论与建议（1）新疆克拉玛依2号水工沥青现有各项检测指标可以满足设计要求；试验采用的骨料为碱性，其各项性能基本满足碾压式沥青混凝土技术要求。（2）根据旁多工程沥青混凝土的技术要求，当沥青含量超过6.5%，其密实性能、马歇尔稳定度、防渗性能可满足设计要求。综合考虑到工程地理位置、试验结果和以往的工程经验，优选旁多工程（下转第51页）book=49,ebook=54塔城地区浇注式沥青混凝土心墙坝心墙技术研究俞晓燕（新疆塔城地区水利水电勘察设计院，新缰塔城，834700）摘 要：介绍了塔城地区已建浇注式沥青心墙坝水库，对浇注式沥青心墙技术指标、施工配合比进行研究，为类似工程和项目提供经验和和借鉴依据。关键词：水库；浇注式沥青心墙；配合比；研究Title:Research on the core wall technology of dam with guss asphalt concrete core wall in Tacheng ar⁃ea//by YU Xiao-yan//Investigation and Design Institute of Water Conservancy and Hydro Power of Tacheng area,XinjiangAbstract:This paper introduces the dams with guss asphalt concrete core wall built in Tacheng area. Then,research on the technical indexes and mix proportion of the guss asphalt concrete core wall is car⁃ried out.The results are presented here,for reference.Key words:reservoir;guss asphalt concrete core wall;mix proportion;research中图分类号：TV431.5文献标识码：B文章编号：1671-1092（2014）03-0049-031 概况1.1 地理概况塔城地区位于新疆维吾尔自治区西北部，国土总面积10.45万km2，约占全疆总面积的6.5%。地区管辖塔城市、额敏县、乌苏市、沙湾县、托里县、裕民县、和布克赛尔县共七个县市。1.2 工程概况截至2013年，塔城地区已建成浇注式沥青心墙坝4座，其中和布克赛尔县加音塔拉水库、托里县多拉特水库为加固扩建水库，其余2座均为新建水库。和布克赛尔县加音塔拉水库1962年建成蓄水，坝型为黏土斜墙堆石坝，设计总库容1 850万m3，2006年对该水库进行扩建，扩建后总库容2 320万m3。水库最大坝高26.64 m，坝顶宽19.9 m，坝前坡利用原坝坡，坡度1∶2.0～1∶3.0，采用厚40 cm的浆砌石护坡。下游坝坡坡比1∶1.75，护坡采用干砌石，厚0.3 m。沥青混凝土心墙厚度采取40 cm等厚布置。托里县多拉特水库工程原设计为总库容60× 104m3，堆石坝最大坝高18 m，采用上游浆砌石面板防渗。1998年6月开始对该水库工程加固扩建，水库总库容500×104m3，坝型为浇筑式沥青混凝土心墙堆石坝，在设计上游坝坡时，在原坝体坝顶高程998.80 m处设置一马道，宽度为5 m，马道以下堆石坝坡上游坝坡为1∶2，马道以上，坝坡为1∶1.4，护坡采用0.3 m厚C15细粒混凝土砌块石。下游坝坡为1∶1.75，护坡采用干砌石，厚度为0.3 m。沥青混凝土心墙等厚布置，厚度为50 cm。托里县铁厂沟水库总库容855×104m3，最大坝高29.78 m。大坝宽5 m，大坝上游坝坡为1∶1.5，采用40 cm厚C20细砾混凝土砌石护坡，下游坝坡为1∶1.75，采用30 cm厚干砌石护坡。心墙在高程903.10 m以下，水头大于15 m，心墙厚0.3 m，在高程903.10～904.10 m之间，心墙厚度由0.3 m渐变至0.2 m，高程904.10 m以上心墙厚0.2 m。麦海因水库总库容为995×104m3，大坝坝型为沥青混凝土心墙砂砾石坝，坝长120 m，坝顶宽5 m，坝顶高程1 218.32 m，最大坝高52.65 m。心墙厚度为0.5 m，采用等厚布置。大坝上游坝坡1∶2.0，下游坝坡1∶2.25，大坝坝体与围堰相结合，围堰顶高程1 192.5 m，围堰顶宽5 m。塔城地区已建成浇注式沥青心墙坝水库大坝主要技术指标见表1。book=50,ebook=55表1 水库主要设计参数统计表 Table 1 Main design parameters for reservoir工程名称和布克赛尔县加音塔拉水库托里县多拉特水库托里县铁厂沟水库额敏县麦海因水库库容/万m32 320 500 685 120最大坝高/m 26.6 34.5 29.8 52.6上游坝坡1∶2；1∶3 1∶2；1∶1.4 1∶1.5 1∶2.0下游坝坡1∶1.75 1∶1.75 1∶1.75 1∶2.25坝顶宽/m 19.9 5 5 5心墙厚/m 0.4 0.5 0.3;0.2 0.5建成时间/年2006 2000 2000 20132 大坝心墙技术指标根据SL 501-2010《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》，浇筑式沥青混凝土心墙的技术指标为：孔隙率应不大于2%；渗透系数应不大于1× 10-8cm/s；水稳定系数不小于0.9；抗流变性能好；浇筑时应有足够的施工流动性和抗分层性。塔城地区已建成浇筑式沥青混凝土心墙的技术指标见表2。3 心墙施工配合比技术指标心墙沥青混凝土主要由沥青、粗骨料、细骨料、填充料等材料组成，根据工程现场材料选择不同，对配合比进行实验研究，最终确定施工配合比。沥青：具有一定的抗流变能力和较小的感湿性，本工程所选用的沥青其性能必须满足本工程要求，其质量以延度、针入度、软化点三大指标按有关要求控制。粗骨料：级配良好，质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，吸水率不大于3%，含泥量不大于0.5%，耐久性好，用硫酸钠法干湿循环5次，重量损失小于12%，且粘附性能良好，与沥青粘附力应达到四级以上。细骨料：细骨料粒径范围为0.074～2.5 mm，材料为人工砂，技术要求为：级配良好，不含有机质和其他杂质，含泥量不大于2%，耐久性好，用硫酸钠法干湿循环5次，重量损失小于15%，水稳定等级要求不低于四级。填充料：填充料为粒径小于0.074 mm的极细矿粉，对填料的技术要求为：粒径0.074 mm的筛孔通过率大于70%，不含泥土、有机物等杂质，亲水系数不大于1.0，含水率小于0.5%。4 沥青心墙施工配合注意事项由于沥青混合料的技术指标受施工工艺、原材料组成的影响很大，因此，沥青心墙施工配合表2 沥青混凝土心墙的技术标准 Table 2 Technical indexes of the asphalt concrete core wall注：表中数值为每立方用量质量比例沥青用量/% 9.3～13密度/（g·cm-3）2.2孔隙率/% 2～4分离度/%＜6流动度/s 150～200渗透数系数＜1×10-7水稳定系数≥0.85表3沥青混凝土施工配合比（单位：%）Table 3 Mix proportion of asphalt concrete in construction工程名称和布克赛尔县加音塔拉水库托里县多拉特水库托里县铁厂沟水库额敏县麦海因水库粗料43 39 43 52细料47 47 47 35粉料10 14 10 13沥石比10.5 13 10.5 9.3备注道路沥青100甲道路沥青100甲沥青AH-90道路沥青70Abook=51,ebook=56比设计是对委托来样进行试验、分析、检测后研究确定的。在现场施工中，如混合料拌和、碾压温度及矿料的级配等发生变化，应随时对矿料合成级配及用油量进行必要调整，以保证工程质量。5 结语（上接第42页）（1）右坝头RC1（坝轴距+1.0 m）和左坝头RC5（坝轴距+1.0 m）与库水位有一定的相关性，基本与库水位变化呈正相关关系，即测管水位随库水位升高而升高，反之，管水位随库水位降低而降低，其水位一般维持在12.0 m附近。（2）左、右坝头下游侧其他测点部位渗压水位受库水位变化影响较小，与库水位的相关性较小。（3）从以上分析可知，左、右坝肩基本不存在绕坝渗流问题。（4）RC6测值跳动较大，该仪器测值供分析参考。3 结语根据坝体坝基、渗漏量及绕坝渗流的观测资料分析，目前坝体渗流无明显趋势性变化，土工膜对坝体起到了很好的防渗功效，坝体和坝基渗透稳定性满足要求，坝基渗流压力略有增大趋势，渗流量较小，左、右坝肩基本无绕坝渗流问题，大坝安全性态总体较好。建议加强对大坝巡视检查并在高水位下进行渗流观测，及时对监测资料进行整编分析，保障工程安全。 ■5座水库均已通过竣工验收，工程运行效果良好，现将浇注式沥青心墙技术指标、施工配合比进行研究分析，供同类水库大坝设计参考。■收稿日期：2013-12-23作者简介：俞晓燕（1982-），女，总工办副主任，工程师，主要从事水利水电工程规划设计与管理工作。参考文献：[1]余姚市四明湖水库除险加固工程指挥部.浙江省余姚市四明湖水库除险加固工程竣工验收工程建设管理工作报告[R].2005.[2]四明湖水库大坝现场安全检查专家组.浙江省余姚市四明湖水库现场安全检查报告[R].南京:南京水利科学研究院,2012.[3]毛昶熙,段祥宝,李祖贻.渗流数值计算与程序应用[M].南京:河海大学出版社,1999.[4]毛昶熙.渗流计算分析与控制[M].北京:水利电力出版社, 1990.[5]张乾飞,顾冲时,郭海庆，宋一明，吴耿桐.土石坝渗流确定分析模型研究[J].武汉水利电力大学学报,2000，33（4）：5-9;24.[6]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].中国水利水电出版社,2003.[7]卢廷浩.土力学[M].南京:河海大学出版社,2002.收稿日期：2013-09-05；修回日期：2013-12-30基金项目：水利部公益性行业专项（201101028）；南京水利科学研究院基金资助项目（Y712006、Y710001和Y712008）作者简介：孙玮玮（1981-），女，江苏建湖人，博士，主要从事大坝安全和风险评价研究。（上接第48页）表12 碾压式沥青混凝土推荐配合比 Table 12 Recommended mix proportion of the asphalt concrete注：沥青含量为占骨料质量的百分数试验编号fffffe沥青含量/% PGJP1-7.1各粒级骨料含量/% 10～20 mm 25.0 5～10 mm 19.0 2.5～5 mm 18.0 0.075～2.5 mm 25.9＜0.075 mm 12.1 7.1为沥青含量7.1%的沥青混凝土配合比。旁多水利枢纽工程大坝碾压式沥青混凝土心墙已于2013年9月底填筑至4 085 m高程，并已于2013年10月12日蓄水发电，目前检查坝后无明显漏水点，运行状况良好，说明旁多工程选用的沥青混凝土的原材料及其配合比是合适的。 ■收稿日期：2014-02-17作者简介：张俊涛（1971-），男，工程硕士，高级工程师，主要从事工程建设管理及运行管理工作。book=52,ebook=57土石坝缺陷及其处理措施林芝（国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，310014）摘 要：随着国内一大批土石坝工程完工投入运行，对运行过程中发现的缺陷及相应处理措施的总结有助于更好地了解和掌握已建土石坝的运行情况，提高大坝管理水平。笔者总结了包括坝顶缺陷、坝高缺陷、面板缺陷、接缝缺陷、心墙缺陷和基础缺陷在内的6类土石坝常见缺陷，并提供了针对不同缺陷的处理措施。关键词：土石坝缺陷；心墙；接缝；处理措施Title:Defects of embankment dam and its treatment//by LIN Zhi//Large Dam Safety Supervision Center of National Energy AdministrationAbstract:With large number of embankment dams completed and put into operation,summarizing the defects found during operation and the corresponding treatment measures would help us better under⁃standing the operation of embankment dam and enhance dam management level.This article summariz⁃es six common defects of earth dam,which are crest defects,dam height detects,panel defects,joints de⁃fects,core-wall defects and foundation defects.As well,different treatment measures are provided,for reference.Key words:defects of earth-rockfill dam;core wall;joint;treatment measure中图分类号：TV698.2文献标识码：A文章编号：1671-1092（2014）03-0052-050 前言国内外拦河大坝中，土石坝是各种坝型中应用最多的一种，主要包括面板堆石坝、心墙坝、均质坝等。在具有适宜的地形、地质和建筑材料等条件下，土石坝结构简单，较为经济，且便于施工，但由于施工质量、后期管理、特殊工况（如地震、高寒）等原因，多数土石坝存在着不同程度的设计缺陷或质量问题。对三板溪、天生桥一级等50余座较有代表性的土石坝的相关资料进行调研，着重整理了土石坝的各类缺陷及相应的处理经验。1 土石坝缺陷类型在调研的50余座土石坝中，有32座大坝存在不同类型的缺陷，大致可分为6种类型：坝顶缺陷、坝高缺陷、面板缺陷、接缝缺陷、心墙缺陷和基础缺陷。统计显示，32座土石坝中共发现缺陷84个，其中坝顶缺陷、面板缺陷、接缝缺陷为主要缺陷，分别占到25%、31%、24%，坝高缺陷、心墙缺陷、基础缺陷所占比重相对较少。缺陷统计情况见图1。图1 土石坝缺陷类型统计 Fig.1 Statistics of the defects of embankment dam2 缺陷处理2.1 坝顶缺陷坝顶缺陷包括防浪墙、路面混凝土老化，伸缩缝、施工缝、与面板水平缝的挤压破损、拉裂以及止水破坏，防浪墙与两岸连接破坏等。book=53,ebook=58坝顶及防浪墙表面裂缝一般对坝体防渗、结构没有影响，可不予处理，或从管理、美观角度出发，可采用柏油或沥青混凝土封闭，以阻止裂缝继续发展。位于高寒地区的大坝坝顶和防浪墙混凝土易受冻融或风化破坏而产生表面裂缝、起鼓、脱落的现象，常见的修补方案为：凿除破损的混凝土至新鲜混凝土表面；采用柔性材料将伸缩缝密封；在防浪墙顶钻孔，埋入钢筋，绑扎钢筋网；涂刷混凝土界面粘接剂，使用聚合物砂浆抹面。由于坝体的不均匀沉降、地震等原因常导致防浪墙伸缩缝以及面板顶部与防浪墙底座产生张开、错位等位移，或防浪墙与左右岸连接处出现裂缝，更有甚者出现止水被拉裂的情况。这些缺陷会导致坝体防渗结构被损坏，应对其进行修复。修复工艺包括凿除原破损的混凝土及止水、浇筑新防浪墙、安装止水和防水材料封堵处理等。处理中可选用SR塑性止水材料作为嵌缝、封缝材料，也可选用聚氨酯防水材料进行封堵处理。如：东津大坝为混凝土面板堆石坝，运行过程中发现拦河坝桩号坝左0+077.40 m和坝左0+0341.00 m处“L”型防浪墙伸缩缝产生张开、错位等变形，结构缝“D”型止水铜片被拉裂，其下部与面板相接处的“W”型水平止水也有一定程度的破损，遂针对该缺陷进行处理。防浪墙结构缝处理方案为：除去原缝面充填的沥青乳胶，骑缝凿槽，槽底部铺设沥青木板，嵌填SR塑性止水材料，表面辅以三元乙丙橡胶增强型SR防渗盖片粘贴。防浪墙结构缝竖向止水与面板水平止水接缝部位处理方案为：凿除两止水铜片焊接部位一定范围的表面混凝土，使接缝部位“W”型止水铜片全部出露，底部不用铺设沥青木板直接充填SR塑性止水材料封缝，最后粘贴三元乙丙橡胶增强型SR防渗盖片。处理后运行多年未发现异常变化，处理效果较好。陡岭子、马鹿塘二期大坝面板顶部与防浪墙底水平缝止水破坏，采用相同方法处理后，也都取得了较好的效果。2.2 坝高缺陷土石坝坝顶（或防渗体顶部）高程根据正常运行和非常运行时的静水位加相应的超高予以确定。当坝顶设置坚固、稳定、与坝体防渗体紧密结合的防浪墙时，对坝顶（或防渗体顶部）超高的要求即为对防浪墙顶部高程的要求。由于设计的坝顶（或防渗体顶部）高程是针对大坝沉降稳定后的情况而言的，若坝顶超高预留不足，运行期大坝会出现坝顶（或防渗体顶部）高程不满足要求情况。针对不同的缺陷情况，采用不同的处理方式：（1）坝顶（或防渗体顶部）高程满足土石坝规范要求，防浪墙顶高程安全超高不满足，仅需对防浪墙进行加高处理。如陡岭子大坝采用5.2 m高的“U”形钢筋混凝土防浪墙的坝顶结构，坝顶高程275.00 m，防浪墙高程276.2 m，墙底高出设计洪水位4.59 m。设计复核结果，防浪墙顶高程不满足规范要求，遂采用C20钢筋混凝土加高防浪墙顶25 cm，并采用锚筋与原墙顶相连。（2）坝顶（或防渗体顶部）高程高于设计洪水位和正常蓄水位，低于校核洪水位，且防浪墙顶低于浪顶高程。如以礼河一级电站拦河坝为粘土心墙土坝，最大坝高80.5 m，坝顶高程2 230.5 m。设计正常水位2 227.0 m，校核洪水位2 229.5 m，设计心墙顶高程2 229.7 m，实际心墙顶高程2 227.0 m，比设计少填筑了2.7 m。遂对大坝2 226.43 m高程以上的心墙进行了挖槽、拼接和铺筑土工膜进行了相应处理，并按规定技术要求回填心墙红粘土，层层夯实至2 229.7 m高程。处理后，心墙顶高程2 229.7 m，高出校核洪水位0.2 m，坝顶高程2 230.5 m，满足设计规范要求。2.3 面板缺陷混凝土面板堆石坝由于坝体不均匀沉降、上游水位变动、波浪淘刷、冻胀干裂、混凝土老化以及地震等因素的影响，面板及趾板混凝土易产生挤压破损、脱空、隆起、塌陷、裂缝、冻融、混凝土老化等缺陷。（1）面板裂缝是面板缺陷中比较常见的问题，除一些特殊情况外，一般是由于温度和干缩引起的。面板裂缝一般不会导致坝体防渗结构的破坏，但会因加速溶蚀、冻融、钢筋锈蚀等而导致面板耐久性降低，因此在实际工程中也应引起重视。按照DL/T 5057-1996《水工钢筋混凝土结构设计规范》的规定，裂缝宽度不超过0.2 mm，可不处理；否则应做专门处理。在工程实例中，对于缝宽δ＜0.2 mm且延伸较短的裂缝，可不做处理或采用环氧砂浆等弹性材料做表面封缝处理；对于缝宽0.2 mm≤δ＜book=54,ebook=590.5 mm的裂缝，一般先采用水溶性聚氨酯等材料进行化学灌浆处理，然后进行嵌缝和表面处理；对于缝宽δ≥0.5 mm的裂缝，一般先骑缝凿槽，再采用化学灌浆和封缝处理。如滩坑、万安溪、察汗乌苏、龙马、公伯峡、龙首二级、陡岭子、崖羊山、积石峡、鱼塘等电站大坝面板的裂缝处理基本遵循了以上原则，采取近似的处理措施进行处理，处理后多数工程效果较好。（2）由于坝体沉降偏大或地震作用，使面板产生挤压破损、脱空、隆起、塌陷、裂缝等缺陷也是实际工程中较常出现的情况。若破损部位在水面以上，可采用回填一般混凝土，裂缝处理参照上文中提到的施工工艺；若破损部位在水面以下，则应回填例如PBM聚合物混凝土、水下环氧混凝土等化学材料，然后进行水下封缝处理。如天生桥一级大坝就是典型的因坝体沉降变形过大导致面板发生挤压破损的工程实例，按上述原则进行处理后，效果较好。（3）面板施工缝挤压破坏是面板缺陷中另一常见的现象。在一些高坝的混凝土面板浇筑过程中，因设计或施工要求需要分段浇筑，因而在先、后浇筑的混凝土之间形成一个结合面，由于浇筑的不连续性，缝面处理不够到位，导致新老混凝土结合不好，后期在结合面附近常出现裂缝、破损等缺陷。如三板溪大坝就出现了典型的施工缝挤压破坏，运行期虽多次对施工缝进行修补，但处理效果不佳。（4）地处高寒大风地区的大坝，由于温差、结冰、干湿循环频繁等因素的影响，面板混凝土容易产生冻融、冻胀破坏，表现为混凝土剥蚀、细裂缝、面板强度及耐久性影响等。如北京十三陵抽水蓄能电站上库坝、黑龙江莲花大坝、青海公伯峡大坝等都因地处严寒地区，在水位变动区产生较多裂缝。一般采用SK手刮聚脲材料和聚氨酯材料对裂缝进行封闭处理。2.4 接缝缺陷面板坝接缝按位置和作用可分为周边缝、面板垂直缝、趾板伸缩缝、面板与防浪墙水平缝、防浪墙伸缩缝等，它们是防渗系统中的薄弱环节，易发生止水失效和渗漏问题。2.4.1 周边缝周边缝为面板和趾板的接缝，接缝内嵌填可压缩材料，并设置2-3道止水。由于周边缝两侧结构的变形性能相差较大，在水荷载的作用下，面板与趾板易产生相对位移。因此周边缝破坏常见由于剪切破损或张开作用引起的止水破坏，甚至引起坝体防渗结构破坏。如马鹿塘二期大坝就是典型的周边缝破坏实例，常见的处理方案为：修复止水；若有局部脱空部位，进行灌浆处理；接缝夹塞SR柔性填料；回填粉煤灰。2.4.2 面板垂直缝垂直于坝轴线的面板板间接缝，有压性缝和张性缝之分。位于河床中部的垂直缝称为压性缝，中、低坝一般只设一道止水，高坝设上、下两道止水。在坝轴线中部，若坝体沉降过大或首次水库蓄水上涨过快，容易产生挤压破损；位于两岸坝肩附近的垂直缝为张性缝，缝面一般涂刷一层防粘合剂，设2道止水，容易产生张拉破损。如天生桥一级L3/L4面板垂直缝在坝体沉降过大中造成的破坏就是典型的垂直缝挤压破坏，现场检查部分缝段可见破损的止水铜片翼缘。处理中，水上部分采用C25混凝土修复破损面板，接缝处用2 cm厚橡胶板隔缝；水下部分采用水下环氧混凝土回填，接缝处未作分隔处理；为释放面板水平向应变，选择距破损的L3/L4垂直缝左右各2个条块的L1/L2和L5/L6两条垂直缝按埋橡胶板隔缝的方式进行改造。处理后未发现邻近0+630 m和0+725 m桩号下部面板顺坡向应变增加，内部变形观测资料表明高程725 m以下坝体变形已基本稳定。2.5 心墙缺陷心墙作为防渗结构的重要部分在竖向荷载和水平荷载的作用下容易产生裂缝，且由于土体的压缩性能，填筑后容易出现心墙顶高程不满足设计要求，心墙与坝顶衔接不密实以及心墙局部不均匀、渗漏等缺陷，这些缺陷都会影响结构的防渗性能，因此在实际工程中必须予以处理。由于心墙位于土石坝中心部位，竣工后对心墙缺陷的处理难度较大，除特殊情况外，处理一般在施工期进行。常用的加固措施有各种形式的灌浆、各种形式的防渗墙以及防渗墙顶部加高等。贵州红枫大坝坝高54.28 m，原为木斜墙堆石坝，上游木斜墙作为坝体主要防渗体系，由于木斜墙运用已久，日益腐烂，削弱了大坝防渗能力，产生book=55,ebook=60大坝渗漏。1989-1991年，在坝体上游侧的干砌石体内采用高浓度的混合材料进行钻孔灌浆防渗处理，形成灌浆结石心墙防渗体。处理后大坝渗漏问题得到有效解决。心墙顶部要求在静水位以上有超高，以防渗漏，且要求与坝顶防浪墙底部结合紧密。实际工程中常因坝体不均匀沉降出现心墙顶部高程不满足要求或与坝顶脱开而需进行补强加固，有关内容已在2.2中进行总结。处于地震区的大坝，常因地震导致坝体结构发生破坏，进而影响坝体防渗，需对心墙采取补强措施。如碧口大坝为粘土心墙坝，“5.12”汶川地震导致大坝发生较大位移，坝体相对最大沉降量达249mm，累计沉降量713.86 mm。为防止防浪墙底部混凝土与心墙顶部脱开以及两岸心墙与齿墙结合部位出现裂缝，对大坝顶部进行水泥灌浆和化学灌浆处理。水泥灌浆采用P42.5普通硅酸盐水泥，纯水泥浆液灌注。化学灌浆采用“LW”水溶性聚氨酯灌浆材料，纯压式灌浆法，栓塞卡在防浪墙混凝土与心墙结合面以上10 cm处，最大灌浆压力为0.2 MPa。2.6 基础缺陷地基问题引起的土石坝失事事件在工程中占了较大比例，归纳起来主要有以下几种情况：表层强风化、裂隙密集的岩石没有完全挖除；基岩面存在微小裂缝或岩面不平整处没有处理、以及基岩没有进行固结灌浆；基岩内部存在渗漏通道；对断层破碎带等不良地质构造没有进行处理。云南茄子山和江西洪门等大坝就是典型的基础缺陷处理实例。2.6.1 茄子山大坝云南茄子山大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高106.1 m。水库下闸蓄水2年后，发现坝后渗水量猛增并一度出现浑水。开挖及物探查明，左岸趾板1 756.00 m高程附近宽约10.0 m的挤压破碎带没有处理，蓄水后基础在较大水力作用下，全强风化岩体沿节理带发生渗透破坏，渗透通道逐步扩大而产生集中渗漏。处理中采取以趾板基础为主的“前堵后截”的措施。“前堵”即在可能集中渗漏通道采用细骨料混凝土填塞和基岩灌浆的方法给予封堵，以封闭密集的边坡节理裂隙及集中渗漏通道。“后截”则是加排、加密、加深此段趾板下已有的帷幕灌浆和固结灌浆。此外对该段趾板上部开挖边坡岩体破碎、塌滑严重的部位进行了扩大原有混凝土贴坡挡墙支护范围并局部增加预应力锚索支护的处理。处理后坝基渗漏量较小，表明坝基防渗帷幕与封堵深槽处理效果较好。2.6.2 洪门大坝江西洪门大坝为粘土心墙风化土料壳坝，施工时与心墙底面接触的三条顺河向断层F23、f29、F11及破碎带未进行专门处理，导致坝基强度较差，渗流异常。1980年以来，电厂针对该缺陷进行过多次处理：1980～1983年，对坝基断层采用水泥加丙凝灌浆处理的补强加固措施，当时取得了较好的止水防渗效果，但丙凝在运行4、5年后被挤向下游，失去了防渗作用。1989年底对F23断层进行补充水泥灌浆，由于处理范围较小，效果不明显。由于缺陷处理不彻底，长时间运行以来，断层条件日趋恶化，渗漏量急剧增加。1997年底至1998年4月对主坝坝基进行了补强灌浆处理，以形成较完整的防渗帷幕体，在心墙与基岩接触面采用水溶性聚氨酯材料，以形成一道人造的盖板，可承受较大的灌浆压力，而不会危害坝体，在基岩部位进行水泥灌浆。同时为防止坝基砂层管涌，在下游坝趾0+062～0+ 162.0 m设长约100 m的排渗槽，排渗槽底部挖至基岩面，顶部高于最高尾水位，从外到内依次为一层500 g/m2的土工布、30 cm厚的反滤料、50 cm厚的过渡料和上部块石压重。通过以上措施，当时取得了良好的止水防渗效果。2006年，F11断层又出现渗透变形，本次处理将F23、f29、F11一起处理，在心墙与基岩接触面处选用水溶性聚氨酯作为灌浆材料，在下部基岩破碎带选用P42.5普通硅酸盐水泥或超细水泥作为灌浆材料。在主帷幕下游断层破碎带吸浆量较大的部位增加补强灌浆孔，以增加帷幕厚度，提高帷幕防渗效果，在断层发育区形成较为完整的防渗帷幕体。补强加固使得坝基渗流条件得到了改善，取得了较好效果。3 结语针对不同的缺陷，可采取不同的处理手段，对坝顶路面老化、面板表面裂缝等不影响工程安全的book=56,ebook=61缺陷，可仅作表面封闭处理甚至不作处理，对工程安全或运行管理有不利影响的缺陷，需进行补强加固等消缺处理。（1）坝顶缺陷：一般凿除破损的混凝土至新鲜混凝土表面；采用柔性材料将伸缩缝密封；在防浪墙顶钻孔，埋入钢筋，绑扎钢筋网；涂刷混凝土界面粘接剂，使用聚合物砂浆抹面。对坝体防渗、结构没有影响的，可不予处理，或可采用柏油或沥青混凝土封闭。（2）坝高缺陷：一般采取加高坝顶（防渗体顶）或加高防浪墙。（3）面板缺陷：对于裂缝，根据不同宽度进行表面封缝、化学灌浆、骑缝凿槽等方式处理；对面板破损一般采取回填（水下）混凝土。（4）接缝缺陷：对于周边缝、垂直缝，可采用更换止水铜片、缝内夹塞SR柔性填料、表面布设SR盖片等。（5）心墙缺陷：可采用各种形式的灌浆、复合土工膜、防渗墙，其中灌浆和防渗墙技术较为常见。（6）基础缺陷主要发生在未进行防渗处理的坝基，一般采用水平铺盖、坝基覆盖层防渗墙以及坝基固结灌浆等措施予以处理。 ■参考文献：[1]蒋国澄.混凝土面板堆石坝的裂缝问题[J].水利管理技术,1994(4):10-15.[2]马光明.混凝土面板堆石坝面板裂缝成因及防治[J].西北水力发电,2006,22(2):99-101.[3]刘庶华.堆石坝混凝土面板裂缝原因及防治措施[J].水利水电技术,1992(11):16-21.[4]傅志安,凤家骥.混凝土面板堆石坝[M].武汉：华中理工大学出版社,1993.[5]国家电力监管委员会大坝安全监察中心.三板溪水电站大坝安全监测资料分析报告[R].2009.[6]国家电力监管委员会大坝安全监察中心.天生桥一级水电站大坝安全监测资料分析报告[R].2009.[7]云南华昆水电水利科学研究有限公司.云南盘龙河马鹿塘二期水电站工程水库蓄水前安全鉴定大坝安全监测自检报告[R].2009.[8]江西三和洪门水力发电厂.洪门水电站大坝补强加固报告[R].2009.[9]中国水利水电科学研究院.十三陵抽水蓄能电站上水库混凝土面板裂缝检测与分析[R].2012.[10]肖华达.察汗乌苏水电站堆石坝面板及趾板裂缝处理[J].葛洲坝集团科技,2009(2):35-37.[11]大唐碧口水力发电厂.碧口水电站“5.12”地震后施工竣工报告[R].2009.[12]徐震东,胡云优.浅析株树桥水库大坝渗漏原因与面板处理[J].水利建设与管理,2004,24(2):46-47.收稿日期：2014-03-10作者简介：林 芝（1981-），女，浙江宁波人，工程师，主要从事大坝安全管理工作。三峡水库2014年首次生态调度试验正式启动据中国长江三峡集团公司日前，三峡水库已进入汛前消落的关键时期。梯调中心预报6月4-6日长江上游流域有一场天然涨水过程且葛洲坝下游水温超过20℃，因此，梯调中心抓住有利时机启动2014年首次生态调度试验，通过持续加大下泄流量，利用调度手段创造适合鱼类繁殖所需水文、水力条件，促进四大家鱼繁殖。按照长江防总2014年3号调度令要求，三峡水库将于6月4日、5日、6日分别按15 500 m3/s、17 000 m3/s及18 500 m3/s控泄，并尽量减小日内流量变幅。以保证生态调度实验顺利进行。据了解，梯调中心早在2014年年初就积极为今年三峡水库生态调度试验做准备。在编制2014年三峡水库消落计划时，梯调中心就将生态调度试验的做了详细周密的计划安排；5月上旬，梯调中心根据来水预报和葛洲坝下游水温监测和预测情况，开始编制生态调度试验建议实施方案，同时加强与电网和防总的协调与沟通，为生态调度试验打好基础；今年生态调度试验期间，梯调中心仍将根据每天的降水和来水预报，制作具体的调度实施方案，后期梯调中心还将根据长江防总的最新调令及时调整三峡水库出库流量，保障试验顺利进行。三峡水库每年消落期期末常伴有生态调度试验的开展,今年是梯调中心自2011年首次启动生态调度试验以来连续四年开展生态调度试验。以往生态调度试验期间，宜昌下游河段四大家鱼均有较大规模产卵，实践证明三峡水库开展生态调度试验能有效促进四大家鱼繁殖，充分发挥三峡水库综合效益。book=57,ebook=62李家峡水电站左底孔泄水道冲蚀破坏处理李媛（青海黄河水电公司李家峡发电分公司，青海 西宁，810000）摘 要：介绍了李家峡水电站左底孔泄水道经过长时间泄水后边墙混凝土冲蚀破坏的情况，经过对左底孔泄水道的缺陷检测和成因分析，有针对性地制定了施工方案，优选了混凝土缺陷修补材料。本工程选择的修补方案及施工技术可在类似工程中推广应用。关键词：泄水道；冲蚀破坏；硅粉混凝土；SK手刮聚脲Title:Treatment for the erosion of the bottom concrete of the outlet of Lijiaxia hydropower station//by LI Yuan//Lijiaxia Generation Branch of Qinghai Yellow River Hydropower CompanyAbstract:This paper introduces the erosion of the concrete of the left spillway of Lijiaxia hydropower station after long time water discharge.Based on deterioration inspection and cause analysis,concrete re⁃pairing material has been chosen and a target-oriented repairing scheme was established,worthy refer⁃ence.Key words:spillway;erosion;silica fume concrete;SK brush polyurea中图分类号：TV698.2文献标志码：B文章编号：1671-1092（2014）03-0057-041 工程概况李家峡水电站是黄河龙羊峡至刘家峡河段规划开发的十三级大、中型梯级电站中的第三座梯级电站，位于青海省尖扎县与化隆县交界处，至青海省会西宁市112 km。枢纽以发电为主，兼顾灌溉、供水等综合利用。坝址以上流域面积136 747 km2水库总库容17.5亿m3，电站装机容量200万kW，主要建筑物由混凝土双曲拱坝、坝后式双排机发电厂房及泄水建筑物等组成。混凝土双曲拱坝最大坝高155 m，泄水建筑物由左底孔、左中孔及右中孔共三孔泄水道组成。三孔泄水道形体尺寸分别为5 m×7 m（宽×高）、8 m×10 m（宽×高）和8 m×10 m（宽×高），设计最大下泄流量为6 340 m3/s，各孔明渠段槽内最大流速30～40 m/s，泄流消能方式均采用挑流消能。2012年7月下旬至8月底，左底孔泄水754.01 h后检查发现，闸门室自工作弧门至3段侧墙被冲蚀，部分钢筋被冲断，骨料和钢筋裸露，其他部位表面混凝土、伸缩缝局部被冲蚀和剥蚀。其中左侧边墙自掺气槽至3段被冲蚀长度约32 m，最深处达2.1 m，平均冲蚀高度约为2.9 m，冲蚀底面距离泄水道底板0.65～0.9 m；右侧边墙自掺气槽至3段被冲蚀、淘蚀长度约29.5 m，冲坑最深处达1.5 m、平均冲蚀高度约3 m，冲蚀底面距离泄水道底板0.18～1.0 m。底孔底板混凝土局部被冲蚀、混凝土面裂缝较多。根据中国水利水电科学院对李家峡水电站左底孔泄水道边墙及底板混凝土检测的结论以及减压模型试验报告，最后选定了具有针对性的缺陷处理方案，对冲蚀破坏区域进行了修复处理及全面的防护。2 底孔泄水道存在的主要问题（1）泄水道边墙存在严重的空蚀和磨损破坏现象，混凝土粗骨料和钢筋外露，最大冲蚀深度达2.1 m。边墙冲蚀破坏总面积243.0 m2（如图1）。（2）左底孔泄水道边墙伸缩缝中下部区域基本上均出现了明显剥蚀破坏，部分伸缩缝两侧混凝土剥蚀破坏严重，内部止水铜片脱落。（3）左底孔左边墙和右边墙平整度偏差值的最大值均已超过设计值，且局部部位最大偏差值达到20 mm。book=58,ebook=63（4）底板抗冲耐磨层与基层之间粘结强度值均较高，左底孔泄水道抗冲磨层混凝土整体施工质量较好，未发现严重冲蚀破坏情况，但底板混凝土存在较多的裂缝，其中横缝占绝大多数。图1 左底孔泄水道闸室段左边墙冲刷破坏情况 Fig.1 Erosion of the left side wall of the sluice chamber of the bottom outlet3 底孔泄水道缺陷处理方案及施工工艺3.1 缺陷处理内容闸室段和1-3段两侧边墙冲蚀破坏区处理；4-8段边墙处理；挑流鼻坎段边墙处理；边墙破坏结构缝处理；边墙外露钢筋头钻（磨）处理；底板混凝土裂缝处理及底板全面抗冲磨防护。3.2 边墙处理3.2.1 闸室段和1-3段两侧边墙冲蚀破坏区处理（1）对于冲蚀破坏区域松动的混凝土，用电镐凿除松动混凝土至完整、结实的混凝土面，边墙底部及上下游侧面的混凝土面凿成与迎水面基本垂直状，顶层与迎水面呈45°角的顺坡面。四边凿除深度最小30 cm，四边与冲蚀最深处平顺过渡，清除松动混凝土后体型正规，无尖角。（2）补打ϕ22插筋，插筋深度为20 cm，间、排距均为80 cm，两排之间错开布置，插筋长度为2.5 m，外端头距迎水面保护层15 cm（入老混凝土长度不等）。联系筋采用ϕ8螺纹钢，焊接在插筋上，居中布置。（3）用与原设计相同的钢筋规格修复被破坏的钢筋网。（4）修复伸缩缝的铜止水和橡皮止水。（5）浇筑C2840 W4F200二级配硅粉混凝土（浇筑前对混凝土基面涂刷界面剂）。根据现场施工条件，人工进行立模，模板用ϕ6～8钢筋拉条内拉、ϕ12～18钢筋内撑形式，外侧采用地锚固定钢管支撑固定。为方便施工，将施工所用材料和搅拌设备运至施工现场。根据施工配合比对混凝土进行拌和，人工上料。每次铺料厚度30～50 cm左右，采用插入式振捣器进行振捣，振捣器距模板的垂直距离不小于振捣有效半径的1/2。混凝土浇筑收仓6～18 h后，开始对混凝土进行洒水养护，保持混凝土表面湿润。（6）打磨不满足设计平整度要求的硅粉混凝土面（原设计要求表面平整度控制标准为：垂直水流方向的实体不得大于3 mm，凡泄流面大于3 mm的实体必须处理，应按1/50的坡度磨平。顺水流方向的实体不得大于4 mm，凡超过者按1/30的坡度磨平）。（7）硅粉混凝土施工完工养护28 d。硅粉混凝土周边未出现大于0.2 mm的干缩缝。（8）修补后的硅粉混凝土表面涂刷3 mm厚的SK手刮聚脲防护。3.2.2 闸室段和1-3段边墙未破坏区处理敲击检查，若有脱空，凿除其外表砂浆层（清除砂浆层至新鲜混凝土面、下同），凿毛后，涂刷界面剂再用聚合物水泥砂浆抹面至原设计体型。在修复后的混凝土表面涂BE14界面剂，外涂厚度3 mm的单组份SK手刮聚脲。若无脱空，需对外表面进行打磨处理。对凿毛和打磨后的边墙涂BE14界面剂，表面刮涂单组份SK手刮聚脲，厚度3 mm。闸室段边墙处理高度距底板9 m，1～3段边墙处理高度距底板7 m。3.2.3 4-8段边墙处理对未破坏区进行敲击检查，若表层混凝土有松动，凿除其松动混凝土，聚合物水泥砂浆抹面。若无松动，需打磨不满足平整度设计要求的混凝土表面。局部破坏区凿毛至完整、结实的混凝土面，小于3 cm深凿除深度至3 cm，修补体型要求规则，然后用聚合物水泥砂浆修复。对砂浆抹面和表面打磨部位涂刷BE14界面剂，刮涂单组份SK手刮聚脲，厚度3 mm。处理高度距底板7 m。book=59,ebook=643.2.4挑流鼻坎段边墙处理对未破坏区首先进行敲击检查，若表面砂浆层有脱空，凿除其外表砂浆层，聚合物水泥砂浆抹面。若无脱空，需打磨不满足平整度设计要求的混凝土表面。局部破坏处凿毛，用聚合物水泥砂浆修复。对边墙涂刷BE14界面剂，刮涂单组份SK手刮聚脲，厚度3 mm。处理高度距底板9 m。3.2.5 边墙破坏结构缝处理（1）止水已破坏的部位。首先凿除松动的混凝土，边缘要切割平直。如果止水破坏，先采用单组份SK手刮聚脲复合胎基布恢复止水，聚脲厚度3 mm，聚脲和止水的搭接长度30～40 cm，聚脲凝固后回填聚合物砂浆，并打插筋，砂浆中部（伸缩缝位置）要预留10 mm的缝，砂浆凝固后回填聚氨酯柔性止水板。伸缩缝表面打磨，宽度大于40 cm，涂刷BE14界面剂，刮涂单组份SK手刮聚脲并复合胎基布，聚脲厚度3 mm（见图2）。图2 结构缝处理示意图 Fig.2 Schematic drawing of the treatment of the structural joint（2）止水未破坏的部位，凿除破坏区混凝土至完整、密实的混凝土。凿除深度4～6 cm，不得破坏原止水。打插筋、回填聚合物砂浆，砂浆中部（伸缩缝位置）要预留10 mm的缝，砂浆凝固后回填聚氨酯柔性止水板。伸缩缝表面打磨，宽度大于40 cm，涂刷BE14界面剂，刮涂单组份SK手刮聚脲，聚脲厚度3 mm，处理范围周边外延15 cm。3.2.6 边墙外露钢筋头处理利用脚手架施工平台对边墙外露钢筋进行处理，施工工艺如下：高出部分切割并钻磨，回填环氧腻子补平，涂刷界面剂，刮涂SK手刮聚脲，聚脲厚度3 mm。3.3 底板处理3.3.1 底板裂缝的处理对底板混凝土裂缝宽度大于0.1 mm的裂缝进行表面刮涂单组份SK手刮聚脲复合胎基布封闭处理（见图3）。裂缝施工工艺：（1）沿裂缝两边进行打磨，总宽度为20 cm，边缘部位打磨成倒三角的形式，深度约2 mm；（2）清洗打磨的混凝土表面，待混凝土表面表干后，可涂刷BE14界面剂；（3）界面剂指干后，涂刮SK柔性抗冲磨聚脲对裂缝进行表面封闭，涂刷厚度为3 mm，中间复合10 cm宽的胎基布。3.3.2 1段至挑流鼻坎段底板混凝土表面防护处理表面打磨、清理干净；涂刷界面剂、刮涂单组份SK手刮聚脲整体防护。图3 混凝土裂缝涂刷SK手刮聚脲的示意图 Fig.3 Treatment of the concrete crack with SK brushing poly⁃urea具体施工工艺流程如下：（1）对底板混凝土表面进行打磨，去除表面的污物；（2）用高压水对打磨后的表面进行清洗至干净；（3）用环氧腻子对混凝土表面的孔洞进行修补；（4）当环氧腻子固化后，涂刷界面剂；（5）界面剂指干后，涂刮SK手刮聚脲，涂刮厚度3 mm。4 主要修补材料的选择4.1 硅粉混凝土（1）二级配C2840F200W4硅粉混凝土原材料。水泥：选用大通水泥厂生产的42.5级中热硅酸盐水泥；硅粉：采用青海蓝天环保有限责任公司生产的普通硅粉；book=60,ebook=65外加剂：采用江苏博特生产的聚羧酸盐减水剂、连城电厂Ⅰ级粉煤灰、DH9引气剂；细骨料：李家峡地区料场，细度模数为2.6～2.8，属中砂；粗骨料：选用李家峡地区生产的人工碎石，粒径20～40 mm；拌和用水：采用黄河水，水质满足要求。（2）硅粉混凝土材料弹模接近3.70×104MPa，线胀系数接近1×10-5。（3）新、老混凝土28 d的粘结强度大于3 MPa。（4）混凝土施工配合比：通过试验配制了具有高耐久性、施工和易性、体积安定性，同时具备较好实用性和经济合理性的混凝土（见表1）。说明：（1）粗骨料级配二级配∶小石∶中石=50∶50。表1 左底孔冲蚀破坏处理工程混凝土施工配合比Table 1 Mix proportion of the concrete for treatment of the erosion of the bottom outlet减水剂JMPCA（I）/%级配水胶比砂率/%煤灰/%硅粉/%膨胀剂/%引气剂DH9/% 0.009二坍落度/ cm 7-9 0.35 39 20 4.0 6.0 0.9混凝土设计等级C40F200 W4用水量/（kg/m3）水泥/（kg/m3）煤灰/（kg/m3）硅粉/（kg/m3）砂子/（kg/m3）引气剂DH9/（kg/m3）粗骨料/（kg/m3）5-20 mm 588膨胀剂/（kg/m3）20-40 mm 588混凝土容重/（kg/m3）减水剂JMPCA（I）/（kg/m3）132 264 75 15 752 3.394 0.033 9 22.6 2 440（2）混凝土坍落度和含气量均按15 min控制，现场混凝土含气量按3%～4.5%控制，引气剂掺量以混凝土实际含气量为准。（3）坍落度每增减1 cm，用水量相应增减2 kg/m3；砂细度模数每增减0.2，砂率相应增减1%。（4）施工过程中为防止混凝土龟裂，增加了适当的纤维。4.2 聚合物水泥砂浆（1）聚合物水泥砂浆为C2840。（2）聚合物水泥砂浆要求进行粘结强度试验，聚合物水泥砂浆与老混凝土粘结强度大于3 MPa。4.3 界面剂技术参数新老混凝土之间采用专用的界面剂，界面剂技术指标见表2。4.4 SK单组份手刮聚脲结构缝采用防渗型SK单组份手刮聚脲，表面防护采用抗冲磨型SK单组份手刮聚脲。聚脲材料的物理、力学指标须满足表3的要求。4.5 钢材（1）闸室段、1-3段两侧边墙冲蚀破坏区插筋采用ϕ22螺纹钢，钢筋网为ϕ28螺纹钢，Ⅰ级钢筋。（2）结构缝插筋采用ϕ8普通螺纹钢。表2 混凝土界面剂技术要求 Table 2 Properties of the interface agent测试项目剪切粘结强度/MPa拉伸粘结强度/MPa抗渗性试验条件常温耐水耐温冻融常温技术要求＞2.5＞1.7＞2.6＞1.5＞2.8＞W10表3 SK单组份手刮聚脲的主要技术指标 Table 3 Main technical indexes of SK one-component brush⁃ing polyurea项目抗拉强度/MPa扯断伸长率/%撕裂强度/（kN/m）硬度，邵A附着力（潮湿面）/MPa抗冲磨强度/（h/（kg/m2））毒性颜色防渗型≥15≥350≥40 40～50＞2.5＞20无毒灰色抗冲磨型≥18≥200≥70≥80＞2.5＞25无毒灰色（下转第66页）book=61,ebook=66伊朗Zayandeh-Rud混凝土拱坝的结构监测崔弘毅1，周克发2编 译（1.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，310014；2.水利部大坝安全管理中心，江苏南京，210029）摘 要：鉴于大坝安全对整个区域稳定和安全的影响巨大，对大坝的静态和动态特性进行监测一直以来都极具重要性。大坝安全监测系统通常依据边界条件（如气温、降雨、水位等）和结构物响应情况（如位移、旋转、孔隙水压力等）。为确保这类巨型建筑物的安全，至今为止，使用了许多监测仪器和调查手段。伊朗的Zayandeh-Rud混凝土拱坝，用垂线装置大致记录了坝体相对于坝基的切向位移和径向位移，其精度在可接受的范围。坝体的径向位移和切向位移主要由库水位的变化引起。文章对监测数据进行了分析，对现有可用来监测大型建筑物（如大坝）位移的仪器的长期监测进行了讨论。从仪器监测分析结果可知，坝体和坝基目前都处于稳定状态。分析还表明，由于软弱地质条件的影响，右岸的位移比左岸大，并且，位移主要受库水位的影响。关键词：仪器；切向和径向位移；基础；地质条件Title:Structural monitoring of a Zayandeh-Rud concrete arch dam in Iran//by CUI Hong-yi and ZHOU Ke-fa//Large Dam Safety Supervision Center of National Energy AdministrationAbstract:Monitoring the static and dynamic behavior of large dams has always been a topic of great im⁃portance,due to the impact these structures have on the whole landscape where they are built.Large dam monitoring systems are usually based on both boundary conditions(temperature,rainfall,water lev⁃el,etc.)and structural responses(i.e.displacements,rotations,pore pressures,etc.).Many instruments and surveying methods have been applied so far in order to continuously access to the safety of this kind of huge structures.In this paper,the tangential and radial displacements of dam body with respect to the foundation,generally recorded with an acceptable degree of accuracy by pendulum instruments,is main⁃ly induced by variations of lake water level.This paper presents a successful data analysis and discus⁃sion from a long time monitoring of the instruments that are currently available for monitoring displace⁃ments of big structures such as large dams.From the results of analysis by instruments it has pointed out that the dam body and foundation are stable.Analysis has shown that the right bank movements,be⁃cause of weaker geology are slightly larger than on the left bank.Also,the results indicate that displace⁃ments are dominated by reservoir water level.Key words:instruments;tangential and radial displacement;foundation;geological condition中图分类号：TV698.1文献标志码：B文章编号：1671-1092（2014）03-0061-060 前言在现代文明发展过程中，大坝扮演着极其重要的角色。起初，大坝的建设仅用于灌溉，之后逐渐扩展到其他领域，如防洪、航运、供水、休闲娱乐、水力发电和野生动物保护。世界上最早的大坝于500年前建成于埃及。过去，伊朗也修建了一些供水设施、大坝和围堰，如公元260年的Gotvand大桥和公元400年的Mizan围堰。同时，溃坝事故也时有发生，对房屋、工业、基础设施、农田和环境均造成了严重的破坏，夺走了许多人的生命。通常，大坝失事是由一系列条件造成的。大坝安全不仅在于合理的设计和施工，还在于运行期对其实际性态进行监测。要确认大坝是否正常运行，仅安装仪器仪表通常是不够的，因为问题可能出现在未安插仪器的地方。伊朗Zayandeh-Rud大坝修建目的是灌溉、供水和发电，因此，本研究主要目的是对通过安装在Zayandeh-Rud大坝上的垂线以及人工目测获得book=62,ebook=67的数据进行高精度的数据处理，监控可能存在问题（如裂缝和渗漏等）的信号。从数据处理可得结论，大坝仍然稳定、有规律，状态正常。1 Zayandeh-Rud大坝工程概况Zayandeh-Rud大坝为一混凝土坝，位于Chade⁃gan镇附近的Zayandeh-Rud河上，距离伊朗伊斯法罕省伊斯法罕市西边约110 km。大坝建于1967～1969年。发电厂房内装有3台竖轴混流式水轮发电机组，额定发电流量为30.5 m3/s，设计水头为71.5 m，总装机容量为55 MW。大坝为拱坝，坝顶高程为2 063 m，坝高100 m，坝顶长450 m，最高蓄水位2 059.7 m，总库容为1 250×106m3。大坝坝基约28.72 m宽，逐渐减小至坝顶6.5 m宽。图1为Za⁃yandeh-Rud大坝及其湖面。图1 Zayandeh-Rud大坝及其湖面 Fig.1 View of Zayandeh-Rud Dam and its lake2 坝基地质条件Zayandeh-Rud大坝坐落在伊朗萨南达季-锡尔詹变质带上，走向为NW-SE。该区域被厚重的浅变质岩完全覆盖，浅变质岩主要为硅酸片岩。这些变质岩的露头是一个巨大背斜的轴向部分，该背斜过去曾被Zayandeh-Rud河的运动侵蚀过。右坝肩岩石为绢云母片岩、含白云母的云母片岩、硅质片岩和石英岩，其中还埋有2 m厚的深灰至深石墨色片岩。左坝肩为硅质片岩、云母片岩和石英岩，其中埋有薄层变质石灰岩。这些岩石都为片状，但变质石灰岩和石英岩为大块状，见图2。图2 Zayandeh-Rud大坝区域的地质概貌 Fig.2 Geological map of Zayandeh-Rud dam area3 监测仪器大坝溃决会对人民的财产和生命造成严重损害，因此，大坝安全至关重要。许多国家都要求，所有大坝都必须定期进行检查和评价。监测仪器一直以来都是大坝安全管理过程中的一个重要组成部分，因为它能为大坝的现状监测和详尽分析提供信息。Zayandeh-Rud大坝共有28个坝段，由加筋竖向施工缝分隔，见图2。现有的仪器是Zayandeh-Rud大坝的组成部分，包括测压管、渗压计、三向测缝计、垂线、测斜仪和测量点。这些仪器的作用是对大坝内部安全状态的任何恶化提出早期警报。1969年大坝首次蓄水期间，就开始了对Zayandeh-Rud大坝的持续监测。为监测水库蓄水导致的坝体和坝基变形，在5个坝段安置了倒垂线，分别为8号坝段、12号坝段、15号坝段、18号坝段和22号坝段。每个坝段都有一条正垂线从2 059.7 m高程的book=63,ebook=68坝顶悬挂下来，还有一条倒垂线锚固在岩石深处。所有读数站都可以测量径向位移（上游到下游）和切向位移（从左到右）。该坝体横断面和仪器安装位置见图3所示。图3 Zayandeh-Rud大坝上仪器安装位置示意图 Fig.3 The location of instruments installed in Zayandeh-Rud dam4 监测资料分析变形和位移是描述大坝性态的重要物理量。在大坝施工和运行期，为满足设计规范需要，应对大坝实施变形监测。过量的变形通常预示着损毁或大坝的恶化。坝体和坝基的变形，局部通常使用裂缝计测量，整体通常使用正垂线和倒垂线测量。自建设以来，Zayandeh-Rud大坝的监测就一直在持续中。在该研究中，主要目的是评估变形和外部因素（库水位、气温、时间）之间的关系。文中，分析中使用和描述的两组数据为库水位数据和位移数据。数据系列包括1969-1971年和1994-2007年期间的数据记录。在首次蓄水期间，监测数据每周读数一次。每天均记录水位变化情况，图4和图5为库水位的时间序列。库水位或湖水位一直在发电厂房内测量，每小时观测一次。因为水位日变化很缓慢，因此仅记录早上8∶00的水位用作性态控制。1971年达到的最高水位为2 030 m，几乎比最高正常蓄水位低了30 m。1994-2007年间，库水位变化也遵循常有的规律模式。极值出现在1995年和1996年。最低水位出现在干旱的2000-2001年间，都没达到正常蓄水位，见图4和图5。图4 库水位的时间序列（1969-1971年） Fig.4 Time series of reservoir water level(1969 to 1971)图5 库水位的时间序列（1994-2007年） Fig.5 Time series of reservoir water level(1994 to 2007)为监测大坝变形，Zayandeh-Rud大坝共安装5条垂线，分别位于8号坝段、12号坝段、15号坝段、18号坝段和22号坝段。每个坝段都配置有5个读数站，分别处于不同的高程。每条垂线通常都能测book=64,ebook=69量两个方向的位移（dx，dy）。通常dx，dy，dz方向的正位移（x方向正位移为沿着坝轴线，y方向正位移为顺河向，z方向为垂直）方向见大坝的平面图和高程图（图3和图6-8）。这些图中，垂轴表示了仪器廊道高程和读数站。水平轴为累积位移和测量时间。图中上部分的数字为大坝的库水位。图6 8号垂线实测的径向位移 Fig.6 Radial displacements measured by pendulum 8图7 15号垂线实测的径向位移 Fig.7 Radial displacements measured by pendulum 15图8 22号垂线实测的径向位移 Fig.8 Radial displacements measured by pendulum 22图6-10系列为三条垂线的位移随库水位的变化（3条垂线分别安装在8号坝段、15号坝段和22号坝段），假设倒垂线的锚固点固定，悬挂高程为2 059.70 m。每条垂线都测量其两端间两个方向的变化位移。图形表示出了悬挂点和位于仪器廊道不同高程读数站间的相对位移。图形也显示了1970-1971年间观测到的年位移。这些图表示了径向位移（从上游到下游）和切向位移（从左到右）随库水位的变化。图形上部数字为库水位变化。有趣的是，可以发现图6和图8中两边坡位移的不对称，特别是更短的8号坝段和22号坝段。左岸和谷底（8-18号坝段）的地质条件比右岸（22号坝段）的地质条件更好，右岸存在软弱岩体、断层和辉绿岩堤坝。切向方向更大的包络在22号坝段处被证实在拱推力作用下该处边坡具有更大的弹性。15号坝段2 059.70 m高程实测位移极值见表1所示。所有测量都基于1970年10月25日所测的基准读数，当时库水位为2 016.49 m。图6-10为这3个垂线坝段各自的位移，径向方向和切向方向的挠度每月都有测量。数据显示，两个方向的挠度线非常有规律，与正常计算位移形状一致。右岸的22号垂线显示出比与其对称的左岸8号坝段稍大的挠变。岩石变形采用倒垂线测量，可获得岩石的平移水平位移，与其对应的测斜仪站可显示出book=65,ebook=70岩石在径向方向和切向方向的转动。假设倒垂线的锚固点固定，才能获得平移数据，见图9和图10。只有通过大地测量才能获得绝对完整的观测值。图9 8号倒垂线实测的切向位移 Fig.9 Tangential displacements measured by inverted pendu⁃lum 8图10 22号倒垂线实测的切向位移 Fig.10 Tangential displacements measured by inverted pendu⁃lum 22在拱坝的中间坝段（15号坝段），其地质条件较好，以岩石为主，其位移为坝顶位移的70%，见图7。因此，各坝段下的现有地质条件完美地说明了坝基变形，可认为每年正常且符合规律，较令人满意。根据Zayandeh-Rud拱坝以及其反调节坝的测量结果（1994-2007年相比于之前的测量），可确定其性态继续保持正常，见图11-18。这些图片明显表明了径向和切向位移随库水位的变化。表1 大坝中间坝段（15号坝段）实测极值（单位：mm） Table 1 Extreme measured displacements in(mm),at central block of dam(block 15)日期1971年5月2日2000年4月13日1996年6月17日2001年8月12日径向（上游为-，下游为+）-8.03 -5.3 8.94 -18.00切向（往左为+，往右为-）-1.59 -1.53 -1.15 -1.49库水位/ m 2 030 2 030 2 062.59 2 031.43图11 8号垂线实测的径向位移变化 Fig.11 Radial displacements variation measured by pendulum 8图12 22号垂线实测的径向位移变化 Fig.12Radialdisplacementsvariationmeasuredbypendulum22图13 8号倒垂线实测的径向位移变化 Fig.13 Radial displacements variation measured by inverted pendulum 8图14 22号倒垂线实测的径向位移变化 Fig.14 Radial displacements variation measured by inverted pendulum 22图15 8号垂线实测的切向位移变化 Fig.15 Tangential displacements variation measured by pen⁃dulum 8图16 22号垂线实测的切向位移变化 Fig.16 Tangential displacements variation measured by pen⁃dulum 22book=66,ebook=71图17 8号倒垂线实测的切向位移变化 Fig.17 Tangential displacements variation measured by invert⁃ed pendulum 8图18 22号倒垂线实测的切向位移变化 Fig.18 Tangential displacements variation measured by invert⁃ed pendulum 22

5 结语

左底孔泄水道缺陷处理完成后进行了验收，各项指标均达到规范和设计要求。其中冲蚀破坏区回填混凝土表面不平整度均按不超过3 mm偏差进行控制，超出点在进行基面处理时进行打磨、凿毛、聚合物砂浆回填找平，对两侧边墙原浇混凝土不平整度超差严重部位采用了平顺过渡处理，处理后的左底孔泄水道满足了设计要求，处理方案及施工技术可在类似工程中推广应用。 ■

[1]孙志恒,朱德康，王健平，蔡昌渊，方文时.富春江水电站溢流面表面抗冲磨防护试验[J].水利水电技术,2013，44（9）：90-92;99.

5 结语

该项研究的主要目的是对获得的数据进行高精度的数据处理，这些数据包括安装在Zayandeh-Rud大坝上的垂线的观测数据和人工目测数据，监测可反映大坝可能存在的潜在问题的项目（如裂缝和渗流等），以监控坝基的稳定性。通过监测数据的处理，主要得到如下结论：

（1）结果表明，位移主要受库水位的影响。

（2）大坝位移，混凝土的位移和基岩的位移以及低至倒垂线锚固点处，位移稳定、正常且符合规律。

（3）由于地质条件较差，右岸位移比左岸位移稍大，见图10～17。 ■

参考文献：

[1]L.Faramarzi,A.Horiyat,M.Tabae.Structural monitoring of a Zayandeh-Rud concrete arch dam in Iran[C].Internation⁃al Symposium on DAMS FOR A CHANGING WORLD.To⁃kyo,Japan,2012.

收稿日期：2013-10-07

作者简介：崔弘毅（1983-），女，重庆人，助理工程师，主要从事大坝安全方面的研究。

The paper analyzed on the behavior of surface deformation and inner deformation of Shanxi fock-fill dam.By comparing with similar projects,the change laws of dam settlement and horizontal dis⁃placement were summarized.Further,the assessment of construction quality and operation performance was carried out.

Shanxi hydropower station;rock-fill dam;deformation;behavior analysis

TV698.1

B

1671-1092（2014）03-0031-05

2014-01-09

李 媛（1973-），女，工程师，从事水工建筑物的维护管理工作。

Title:Analysis on the deformation behavior of Shanxi fock-fill dam//by ZHOU Bai-bu//Shanxi Hydro⁃power Plant