双江口水电站特高心墙堆石坝建设关键技术研究

李 鹏

(国电大渡河流域水电开发有限公司，四川 成都 610041)

心墙堆石坝具有地基适用性良好、能就地取材和充分利用建筑物开挖料、造价较低及抗震性能好等优点，在水利水电工程建设历程中占有重要地位，已成为世界各国广泛采用的坝型。双江口水电站采用砾石土心墙堆石坝，最大坝高312 m，已超过世界已建最高的大坝——塔吉克斯坦的努列克心墙堆石坝(坝高300 m)，以及我国已建的最高心墙堆石坝——糯扎渡大坝(坝高261.5 m)，不仅是我国西南高山峡谷地区、深厚覆盖层河道上修建的特高坝工程，也是世界已建在建的第一高坝。

双江口水电站地处高海拔、高寒地区，工程区地形地质条件复杂，坝体高度大，在施工期面临坝体及坝基变形稳定、防渗排水、防震抗震等技术问题，国内外也较为缺乏300 m级心墙堆石坝的工程经验，双江口水电站特高心墙堆石坝工程建设面临的技术问题复杂，技术难度较大。

在水电站建设可研阶段，开展了长期科技攻关工作，这些工作为双江口水电站特高心墙堆石坝建设奠定了坚实的技术基础。本文重点介绍300 m级高土石坝关键技术研究成果，并对施工期需要深化研究的关键技术进行了分析。

1 工程概况及地质条件

双江口水电站是大渡河干流上游控制性水库，位于四川省阿坝州马尔康县、金川县境内大渡河上游足木足河、绰斯甲河汇口以下约2 km河段。电站设计装机容量200万kW，多年平均发电量77亿kW·h，具有年调节能力。电站枢纽工程由拦河大坝、引水发电系统、泄洪建筑物等组成。拦河大坝采用碎石土心墙堆石坝，最大坝高312 m，坝顶长度699 m，坝体填筑总量约4 400万m3。

双江口库坝工程区位于青藏高原中部地震亚区巴颜喀拉山地震带的东南方向，地震基本烈度为Ⅶ度。坝址区出露地层岩性主要为燕山期钾长花岗岩和二云二长花岗岩，无区域性断裂切割，构造变形微弱，水库封闭条件好。坝址区两岸山体雄厚，河谷深切，谷坡陡峻，除右岸F1断层规模相对较大外，主要由一系列低序次、低级别的小断层、挤压破碎带和节理裂隙结构面组成。河床覆盖层一般厚48～57 m，最大厚度达76 m，具多层结构，上、下部为漂卵砾石或含漂卵砾石层，中部为砂卵砾石层。

2 大坝结构布置及分区方案

双江口水电站砾石土心墙堆石坝采用直心墙型式，坝顶高程2 510.00 m，河床部位心墙底高程2 198.00 m。坝基设2 m厚混凝土基座，横河向宽46.10 m，顺河向宽128.00 m，基座内设置基岩帷幕灌浆廊道(3.0 m×3.5 m)。坝顶宽度为16 m，上游坝坡为1∶2.0，2 430.00 m高程处设5 m宽的马道；下游坝坡1∶1.90，坝坡上设置上坝公路。

左岸坝肩心墙均置于弱卸荷岩体内，右岸坝肩心墙基础局部强卸荷未挖除，大坝与两岸坝肩接触部位的岸坡表面设垂直厚度0.5 m的混凝土盖板，心墙与盖板连接处铺设水平厚度3.00 m的粘性土，以协调心墙变形。为提高心墙与岸坡接触部位的渗透稳定性，在心墙标准断面的基础上，左右岸坝肩部位向上下游方向局部加宽，左右坝肩底部上下游各增加12 m宽，顶部上下游各增加2 m宽，加宽宽度沿高度方向从底部至心墙顶2 508.00 m高程按三角形递减。

为保护心墙土料，心墙两侧设置了Ⅰ、Ⅱ两层反滤层，上游两层反滤层水平厚度各4 m，下游两层反滤层水平厚度各6 m，上、下游坡均为1∶0.2。上、下游反滤层Ⅱ与坝体堆石之间粒径相差较大，在其间设置过渡层，以加强变形协调，保护反滤层。过渡层顶高程2 494.00 m，顶宽10 m，上、下游坡度均为1∶0.3。为防止帷幕局部失效引起下游坝基漂卵砾石和含泥砂卵砾石层发生渗透破坏，在心墙后的覆盖层坝基与过渡料和堆石料之间设置一层2 m厚的水平反滤排水层。

在坝顶2 440.00 m高程以上(约占坝高的1/5)，上下游坝坡采用坝面混凝土框格梁+坝内钢筋进行加固，加筋层距3 m，间距1 m，钢筋深入坝面水平深度为30 m。为提高大坝的抗震稳定性，在上、下游堆石体坝脚之上增加压重。下游压重区顶高程2 330.00 m，顶宽90 m。上游压重区与上游围堰连为一体，顶高程为2 330.00 m，顶宽190 m，坡度为1∶2.2。坝体典型断面见图1。

图1 双江口大坝坝体典型断面图

3 已开展的300 m级高土石坝关键技术研究

双江口水电站是世界上在建的第一高坝，施工技术难度大，为安全、有效、经济地建设双江口特高心墙堆石坝，在水电站建设可研阶段，围绕300 m级高土石坝关键技术开展了一系列专题研究和科技攻关。

3.1 坝基覆盖层及筑坝材料特性研究

对于深厚河床覆盖层特性的试验研究，主要难点有：①覆盖层成因复杂、层次多、软硬相间，同时具有架空层、相变大、透水性强等特征，直接测定深厚覆盖层的天然状态指标非常困难。②对深厚覆盖层进行钻探，覆盖层的原状样很难取得，采用重型动力触探试验和旁压试验等方法间接反映土层的物理状态是一个相对可行的方法，但如何建立触探和旁压试验指标与土层密度、级配之间的相关关系，是需要研究的问题。③由于深厚覆盖层的密度和级配难确定，使得其强度、变形等力学参数也难以确定。如果能够通过动探和旁压等试验间接确定密度和级配，则可以通过室内备样试验测试其力学特性。

针对上述问题，可研阶段首先通过现场试验和室内试验确定深厚覆盖层的密度、级配，然后在此基础上确定覆盖层的各项设计参数，具体研究方法为：①根据河床覆盖层的分层，在现场对表部和中浅部覆盖层进行大型载荷、渗透变形、动探击数和旁压模量等力学试验，并根据覆盖层的物理性指标，取样在室内进行相应的土力学系列试验。②对于较深部和深部的覆盖层，根据室内模型试验研究覆盖层料的动探击数、旁压模量与上覆压力、密度和级配的关系，比较现场与室内模型动探和旁压试验成果，推断河床覆盖层深层的物理指标。③根据较深部和深部覆盖层的物理性质指标，进行室内力学性试验，提出了河床覆盖层的设计参数。

根据本工程覆盖层的基本地质条件，各层物理力学参数选取的总原则是以现场和室内试验成果为依据，结合已建工程经验进行工程地质类比分析综合确定。按照有关规程、规范的规定，本工程各层覆盖层的物理性质参数以试验的算术平均值作为标准值；渗透系数以现场抽、注水试验的大值～大值平均值作为标准值；允许坡降采用现场管涌试验的临界坡降除以安全系数(1.5～2)作为标准值；抗剪强度φ值采用现场大剪试验并参照室内直剪试验的指标，以试验平均值或乘以0.8～0.85作为标准值；允许承载力和变形模量以现场载荷试验指标为基本值参照钻孔动力触探和标贯试验成果给出标准值；稳定坡比根据工程地质类比给定。部分坝址覆盖层物理力学指标建议值如表1所示。

表1 坝址覆盖层物理力学指标建议值表

3.2 防渗土料改性研究

双江口特高心墙堆石坝对防渗土料的要求很高，除满足防渗性能外，还需有较好的力学性能。本工程土料场土料级配偏细，难适应高坝变形，且难满足高坝强度稳定要求。类似高坝工程的经验表明，对于粗粒含量偏低的土料需要掺合砾(碎石)料进行级配调整改性，在保证掺合土料的防渗、抗渗性能满足设计要求的前提下，能改善防渗土料的力学指标及抗变形能力。因此，先在室内进行大量系列掺比研究，优选出既满足防渗又满足强度和变形要求的掺比；继而按此进行力学试验研究，并开展了大型现场碾压试验，对掺合工艺及掺合参数进行了研究；再采用碾压体原状样在现场进行了大型渗透、强度和变形试验研究，为防渗料的设计和数值分析提供重要的依据。

经过对心墙防渗料的掺合方案(75%∶25%、65%∶35%、55%∶45%)及掺合料特性试验研究，并结合现场碾压试验对掺合工艺、掺合参数以及掺合料特性的分析，可研阶段当卡料场土料推荐掺合比例(干重量比)为粘土∶花岗岩破碎料=50%∶50%。室内及现场碾压试验研究成果表明，当卡料场上部粘土与花岗岩破碎料掺合后具有较好的力学性质，掺砾对强度的提高非常明显，掺砾料工程特性能满足防渗土料的设计要求。同时，为提高掺砾料质量保证率，技施阶段采用的掺合比例(干重量比)为粘土∶花岗岩破碎料=55%∶45%。当卡掺砾料级配曲线见图2。

图2 当卡掺砾料级配曲线图(当卡土料∶花岗岩破碎料=50%∶50%)

3.3 坝体结构型式及分区方案比选

1)对直心墙坝方案心墙底部设置防渗墙和心墙底部全部挖出覆盖层两种情况。从工程经验、关键技术、坝坡稳定性、渗流特性、应力变形特性及施工组织等方面综合比较，为稳妥起见，不设置防渗墙，将心墙底部覆盖层全部挖出的方案。

2)直心墙方案、斜心墙方案和弧形心墙方案三个心墙结构布置方案在地形地质条件的适宜性、枢纽建筑物布置条件、施工特性和施工条件等方面基本没有大的差异，均有在同规模的大坝中采用的设计和建设经验。渗流、坝坡稳定、坝体坝基的静力与动力计算等分析表明，三个方案均符合心墙堆石坝的一般规律，各量值相差不大，防渗心墙仍有较大的安全裕度。由于三个方案的基础处理范围、坝体填筑工程量等方面的差异，导致三个方案的投资略有差异，直心墙方案投资最省。综合比较，各方案总体差异不大，直心墙方案略优，推荐采用直心墙堆石坝方案。

3)采用5套计算参数，对不同的坝体填筑技术指标对坝体应力和变形特性的影响开展了研究，其计算结果见表2。坝体二维及三维静力有限元应力变形分析表明，从坝体位移、堆石体应力以及心墙应力角度来分析，双江口心墙坝直心墙方案的坝体材料和分区设计是合理的。

4)现场试验表明，上游河口石料场的砂岩料相对飞水岩石料场的花岗岩料强度较低，且砂岩料湿化以及流变特性相对花岗岩料稍差，湿化变形以及流变变形稍大。为进一步研究坝体上游堆石区材料分区对坝体应力及变形的影响，进一步研究优化堆石分区的可能性，对上游堆石区进行了三种方案比选，并进行了数值分析研究。坝体二维及三维静力有限元应力变形分析成果(见表3)表明，坝体材料和分区设计从应力和位移的角度看是合理的，大坝上游堆石区在上部是否采用花岗岩料对于大坝的应力及变形影响极小。

3.4 坝体及坝基变形与稳定研究

1)粘性土抗裂机理研究。在双江口高心墙堆石坝常规静力三维有限元计算的基础上，在可能的开裂区域布置无单元结点并适当加密，应用粘性土张拉裂缝模拟计算的无单元法，针对筑坝材料不同的流变和湿化参数组合开展了坝体发生横向张拉裂缝可能性的三维数值分析。考虑粘性土抗裂机理的大坝数值分析表明，在坝体岸坡顶部发生的坝体横向张拉裂缝主要由坝体后期变形所致的坝顶不均匀沉降所致。因此，尽量减小坝体的后期变形是预防坝顶发生横向张拉裂缝的主要措施。

2)考虑湿化和流变效应的大坝稳定分析。根据坝体填料湿化变形特性试验研究成果，结合工程经验，对大坝进行三维湿化变形分析，研究大坝初次蓄水时上游坝体湿化对大坝应力变形特征的影响；根据坝体填料流变特性试验研究提出的流变模型及其参数，模拟坝体填筑分区、填筑过程、蓄放水过程，对大坝进行三维流变分析，研究考虑坝体填料流变后坝体与心墙的长期应力变形特征；对坝体湿化以及流变效应进行综合分析，充分论证考虑两种效应共同作用下坝体的应力变形对心墙的影响。坝体湿化和流变综合分析表明，坝轴向位移增量总体表现为由两岸向河谷中央变形；上下游坝坡附近顺河向位移增量总体表现为向上游侧变形；上游坝壳料沉降大于下游坝壳料变形，最大沉降值也略微偏向上游。考虑上游坝体湿化后心墙各主应力极值均有所增加，可减小心墙的拱效应；而流变对坝体的应力状态影响很小。

表2 直心墙坝三维应力及变形分析主要计算成果表(邓肯-张EB模型)

表3 调整上游堆石区分区的有限元计算主要成果表 m

3)考虑流固耦合的大坝稳定分析。采用流固耦合理论，通过有限元计算，系统分析了不同参数组合下双江口心墙堆石坝的应力变形特性，在研究大坝应力变形特性的同时考虑了孔隙压力分布、孔隙流体与骨架的相互作用，以及大坝内各时刻的瞬态渗流分布。有限元计算成果表明，由于坝体填期历时较长，心墙料排水固结性能较好，坝体填筑期间已基本完成固结，仅心墙中部有少量超静孔隙压力。满蓄期，库水位上升至正常蓄水位后，心墙上下游之间的稳定渗流很快建立，心墙内的渗透力没有导致心墙发生大的变形，渗透稳定性可满足要求。考虑裂缝愈合效应，坝体粘性土料坝轴线上的垂直向应力及孔隙水压力基本上都呈线性分布，且孔隙水压力的量值绝大部分小于垂直向应力。心墙的渗透稳定性可以得到保障，心墙、帷幕等渗控体系起到了很好的防渗作用。

4)考虑心墙水力劈裂的大坝稳定分析。水力劈裂被普遍认为是土石坝蓄水初期产生集中渗漏的主要原因之一，也是导致坝体破坏(产生内部侵蚀或管涌现象)的重要因素之一。本工程基于土石坝水力劈裂发生机理的分析，采用所建立和发展的可模拟水力劈裂发生和扩展过程的分析方法和程序系统，开展了双江口高心墙堆石坝水力劈裂问题的二维和三维有限元-无单元耦合计算分析，研究了工程蓄水期的抗水力劈裂安全性，探讨了渗透弱面水压楔劈效应作用的大小，分析了蓄水速度对发生水力劈裂可能性的影响。心墙水力劈裂数值分析表明，双江口心墙堆石坝设计拟定方案以及水库蓄水方案(包括蓄水速度)是合理的，大坝具有较大的抗水力劈裂安全度，心墙不会发生水力劈裂破坏。

3.5 大坝抗震安全评价及抗震措施研究

本工程采用不同的计算参数、不同的地震反应谱进行模拟计算，大坝永久变形规律在定性上基本一致。坝体永久变形的变化规律与坝体加速度动响应的规律基本相同，坝体响应越大，其产生的永久变形越大。坝体在地震中的沉陷比水平位移大，地震变形形式主要是震陷，表明堆石体在高固结应力和循环荷载作用下出现棱角破碎。

1)在设计地震输入下，三维永久变形分析采用整体变形计算方法，参数采用南科院的试验成果，大连理工大学计算的坝体竖向最大永久位移为264.4 cm，发生在河床中部坝顶附近，占坝高的0.84%；河海大学计算的坝体的竖直方向永久变形最大值为110.0 cm，位于坝顶上游坡附近。两家单位的计算成果表明，坝体永久变形均小于坝顶超高计算采用的地震附加沉陷，即坝高的1%(3.12 m)，说明坝顶高程可以满足设计要求。

2)由于地震持续时间较短，不考虑地震过程中的孔压消散，坝体心墙料、反滤料和坝基砂层的动孔压比都不高。在设计地震各种计算情况下，算得反滤层内的动孔压比小于0.8，坝基砂层动孔压比最大值为0.45。因此，坝体、坝基不存在地震液化问题。

3)以震后永久位移突变作为坝坡失稳的评判标准，特征点位移突变时对应的强度折减系数作为边坡的动力稳定安全系数，以基于广义塑性力学理论的PZ模型分析应力应娈为基础，进行了二维和三维的强度折减法坝坡动力稳定分析。二维分析得出上游坝坡的动力安全系数为1.136，下游坝坡的动力安全系数为1.205。三维分析得出上游坝坡的动力安全系数为1.190，下游坝坡的动力安全系数为1.299。因此，坝坡是稳定的。

4)基于已建土石坝实际震害的ANN模型预测分析表明，双江口大坝在8度烈度地震条件下，震害等级为4级，不会发生严重的震害现象。

5)在计算分析、模型试验、大坝震害及常用抗震措施调研的基础上，结合工程特点，提出双江口大坝抗震措施。主要包括：在大坝顶部1/5范围内采用加筋处理；坝顶预留较大超高裕度；对可能液化砂层大部分挖除或压重处理；提高坝料填筑标准；上、下游坝面设置干砌石及大块石护坡；分层分散设置枢纽泄水建筑物等。对土工格栅和钢筋抗震措施进行了试验和计算分析，对其抗震有效性进行研究。无论是土工格栅或是钢筋，在设计地震情况下加筋后坝坡动力安全系数至少提高15%，在核核地震情况下动力安全系数提高得更多。

3.6 防渗土料开采、运输和掺和系统研究

双江口大坝防渗土料采用天然土料掺和砂砾石后形成的砾石土，填筑总量约476万m3。原可研设计方案，大坝防渗心墙土料采用下游的当卡土料场(坝下游右岸约9 km)和上游的木尔宗料场(坝上游左岸约40 km)联合供料。两料场均采用挖掘机开采，公路汽车运输方案，在下游的根扎村、上游的大石当分别设置采用平铺立采工艺的土料掺合场。该方案土料运输距离长，占用场地多，环保水保问题突出，安全风险大，投资高。

招标设计阶段开展了当卡土料场开采运输掺合科研攻关，研制了自动化、智能化土料制备系统，采用了“料场铲运机开采+大倾角下运皮带机运输+智能化机械掺合和含水率调整+数字化质量监控”的全封闭土料制备方案。该方案提升土料利用率，降低了土料综合损耗系数，优化取消了上游木尔宗料场，心墙土料供应以当卡土料为主，热马都料场为备用料场。该方案主要技术优点：①料场精细化薄层开采。采用主动式铲运机，以30 cm为一层进行平层开采，较好的适应料场自然坡度大、有用层薄的特点，尽可能开采料场的有用料。②大倾角皮带机下运土料。采用了3 km长的“深槽U型夹带式皮带机，专用刹车技术、限载移动上料控制技术”等多项专利技术，实现当卡土料场的土料下运，避免了大量修建公路(15 km以上)占用有用料和交通运输带来的安全、环境影响问题。③土料全封闭运输及精细化掺合，可实现系统计量误差控制在0.5%以内。通过智能化控制技术，提高掺合料(砾石土)的计量精度和成品料质量，全封闭系统可以减少土料运输和加工过程中的损失，掺合精度的提高为优化利用土料，减少土料用量创造条件。④自动化机械掺合技术。利用对螺旋输送机改造，配合皮带机连续供料系统，可实现土料和砾石料的连续机械强制拌合，并通过智能化补水系统调节混合料含水率。⑤采用数字化质量监控系统，可控制土料、砾石料、混合料质量和系统运行情况，实现机械化和规模化生产。

3.7 智能大坝管控系统研究

信息技术对现代人类社会的发展起到巨大的推动作用，快速发展的信息技术为智慧工程实施奠定了技术基础。目前国内水电工程领域信息化、系统化建设与应用已取得一定成果，但是相关研究成果仍主要侧重于解决工程建设中的某个局部问题，尚未形成完整的解决方案，缺乏对工程建设全阶段、各部位、多专业的协同管理和全生命周期管理的应用，也尚未形成“智慧化”管理的高度和水平。

为实现上述目标，基于国电大渡河公司的智慧企业总体构架下，双江口水电站工程按照“业务量化、统一平台、集成集中、智能协同” 建设的思路，全面打造“智慧工程”，实现工程管理自动监测、自动预判、自主决策、自我演进和闭环管理，实现实时分析、预警、决策，全面提升大渡河流域工程建设风险管控能力。

智能大坝是双江口智慧工程的重要组成部分，通过综合运用4S技术(地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感RS技术、移动平台MS)、大数据存储与挖掘、网络技术、虚拟现实等技术，对双江口水电站心墙堆石坝设计、建设和运行过程中涉及的施工资源、施工质量、工程进度等信息进行动态采集、自动分析、智能管控，与工程管理等系统实现信息整合与共享，并在工程整个生命周期里，实现综合信息的动态更新与维护，实现工程信息统一管理和三维展示，对施工质量、工程进度等“五控制”目标实现自动预警，并为工程管控提供智能决策支持。双江口智能大坝系统架构见图3。

相比于传统已建立的数字大坝系统，双江口智能大坝系统实现了心墙堆石坝施工全过程在线实时监控，并对料源开采运输、心墙料掺和、料源上坝、坝面施工、质量验评、灌浆过程等全过程进行跟踪。该系统主要特点如下：

1)基于三维激光扫描技术及无线通讯技术，通过对料场开采量的实景复制，实现了料场开采体型的实时获取及及坝料上坝运输量的实时监控。

2)基于含水率快速检测装置及自组网数据传输网络，实现大坝填筑土料含水率快速检测及实时预警分析。

图3 双江口智能大坝系统架构图

3)基于图像识别及及识别分析技术，实现对掺砾土料均匀度实时分析监控与坝面填筑施工现场料界污染实时监控。

4)集合环境感知、信息融合、智能控制、无线通讯等众多高新技术，构建感知-决策-执行三层结构的碾压机自动驾驶系统，实现坝面碾压过程的自主控制。

4 施工期需要深化研究的关键技术

虽然已开展的300 m级高土石坝关键技术研究为双江口特高坝建设提供了一定的技术支撑，但随着现场施工进一步实施，将获取到更加丰富的地质条件、材料特性资料，这些实际资料在下一步施工工作中有重要的参考意义。为有针对性提出设计施工方案和技术管理要求，实现动态设计、科学管理和质量控制，拟从以下几方面开展深化研究工作。

4.1 河床覆盖层建基条件深化研究与评价

现有勘探揭示坝区河床覆盖层深厚，夹有多个砂层透镜体，覆盖层一般厚度48～57 m，最大厚度达76 m，具有多层结构，各层厚度变化较大，大坝地基在施工期存在变形不均匀、砂层液化等问题。可研方案推荐将心墙及反滤层下的覆盖层全部挖除，但上、下游堆石区的基础覆盖层大部予以保留。如何根据现场条件对材料进行评价，是一个必须解决的问题。

在基坑施工作业中，坝基覆盖层能够得到充分揭露，使得有条件进一步研究坝基深厚覆盖层的组成结构及物理力学特性，复核河床坝基开挖范围和深度，复核论证覆盖层作为堆石体坝基的适应性，并对坝基覆盖层的优化利用与处理提出建议。

4.2 坝体结构分区及坝料特性深化与优化

本工程填筑强度大，上、下游堆石料料源物理力学特性不同，且料场剥采比高，施工场地狭窄，施工期土石方平衡及管理难度大。考虑到经济性以及料源开采和填筑施工的匹配性，为了更加科学合理的利用各种可能的料源，有必要依据现场实际，在坝料爆破、碾压试验成果及坝体数值分析成果的基础上，对坝壳堆石料分区方案进行进一步的深入研究和优化设计，在保证大坝安全的前提下，提高开采料的利用率。同时，现阶段心墙掺砾土料采用当卡土料与花岗岩破碎料按55%∶45%(质量比)进行掺合。依据现有勘察成果，当卡土料可开采储量较为紧张，为了尽量合理利用当卡土料，减少征地移民等成本，有必要在技施阶段继续研究心墙掺砾土料的掺合比例及优化心墙结构分区的可行性。

4.3 特高土石坝长期变形特性深化研究

变形控制是高土石坝设计与施工中的核心问题。大量的工程实践已经证明，长期变形对于堆石坝的工后沉降及安全运行具有重要影响。双江口300 m级高土石坝的坝体最大竖向应力达6 MPa左右，最大横向应力也达3 MPa。虽然可研阶段对堆石料进行了流变及湿化研究，但从目前现场实际情况看，实施阶段堆石料的利用和选择可能与可研阶段有些不同，极可能会加大对洞挖料、料场剥离料、渣场回采料的研究和利用。因此，有必要对长期复杂高应力条件下颗粒破碎可能较突出的堆石体开展相应的级配跟踪和研究，并对上游河口石料场及下游飞水岩石料场的开采料进行性能复核。

4.4 高海拔冬季土料冻融规律及大坝防渗土料施工措施研究

双江口水电站坝址以上的大渡河流域属川西高原气候区，具有明显的大陆性高原季风气候特征。根据气象资料统计，坝址区多年平均气温8.6℃，极端最高气温34.8℃，极端最低气温-17.5℃，且夜间气温低，昼夜温差大，属于浅季节冻土～短时冻土区。冬季施工会出现土料冻结问题，其冻融规律、判断指标、施工防控措施等可供借鉴的工程经验不多。根据坝址区气候条件，如何准确掌握土料冻融规律，制定详细、系统的冬季土料施工防控措施，以确保大坝施工质量及施工进度是施工中应研究的重要课题。

4.5 特高土石坝安全监测关键技术研究

大坝监测是指导设计和施工、保证大坝运行安全的重要手段。目前常用的土石坝变形监测手段主要有监测表面垂直位移的水准点、监测坝体内部分层垂直位移的水管式沉降仪和电磁式沉降仪、监测表面水平位移的观测墩、监测坝体内部分层水平位移的引张线式位移计和测斜管。受限于高坝大变形、仪器使用条件和现场施工条件限制，测斜管和电磁式沉降仪在超过150 m以上时其应用效果难以保证，且心墙坝上游堆石区变形监测是目前大坝监测的“盲区”，尚无有效手段进行监测。因此，有必要开展特高土石坝安全监测关键技术的研究，应用安全监测新技术解决上游堆石区的变形监测问题，并提高特高土石坝心墙变形监测仪器的存活率。

5 结 语

双江口水电站心墙堆石坝是世界在建的第一高坝，其地处高海拔、高寒地区，工程区地形地质条件复杂，在施工期面临坝体及坝基变形稳定、防渗排水、防震抗震等技术问题，工程建设面临的技术问题复杂，建设难度较大。

在水建站建设可研阶段，围绕300m级心墙堆石坝设计关键技术，开展了坝基覆盖层及筑坝材料特性、防渗土料改性、坝体结构型式及分区方案、抗震安全评价及抗震措施、防渗土料开采、运输和掺和系统、智能大坝管控系统等一系列关键技术研究，取得了丰富的研究成果，为双江口水电站特高心墙堆石坝建设奠定了坚实的技术基础。

随着双江口工程建设的深入推进和工程技术的不断发展，还需在河床覆盖层建基条件、坝体结构分区及坝料特性、特高土石坝坝长期变形特性、高海拔冬季土料冻融规律及大坝防渗土料施工措施、特高坝安全监测等方面的关键技术进行深入研究，保证双江口特高心墙堆石坝科学建设。同时，大量的创新性研究成果实现了300 m级心墙堆石坝筑坝技术突破，推动了世界特高土石坝筑坝技术的发展，为土石坝工程建设提供了丰富、宝贵的经验。