中国大坝建设中新技术和新方法的应用_

摘要：中国的大坝建设在上世纪80年代以来发展迅速，到目前为止已修建各类大坝85000多座，应用当今世界大坝建设新技术、新方法修建了坝高181m的三峡混凝土重力坝、坝高240m的二滩双曲拱坝、坝高178m的天生桥一级面板堆石坝和坝高131m的江垭碾压混凝土坝等一批高坝，丰富和发展了世界筑坝技术。本文着重介绍中国在建设高拱坝、高面板堆石坝、高碾压混凝土坝以及修筑深水围堰等工程中新技术、新方法的应用和发展。

关键词：大坝，围堰，建设，新技术，新方法

一、综述

中国的大坝建设随着国民经济实力的增强，综合国力的提高，发展迅速。到目前为止，中国已修建各类大坝85000多座。其中，坝高70m以上的高坝达433座，已建和在建的30m以上的拱坝有300多座，混凝土面板堆石坝110多座，碾压混凝土坝近40座。特别是上世纪80年代以来，中国用现代新技术、新方法修建了如二滩、东风、李家峡、天生桥一级、江垭等一批坝高100m以上的高坝。目前正在修建的：小湾大坝，坝高292m，是世界上在建的最高薄拱坝；水布垭混凝土面板堆石坝，坝高233m，列世界第一高混凝土面板堆石坝；龙滩碾压混凝土大坝，坝高216.5m，为世界第一。

在河道上修建大坝同时需修筑围堰围护主体建筑物而形成“基坑”，控制河水改道由束窄的河床或另外实施施工导流。长江葛洲坝和三峡水利枢纽工程的施工导流，由于河床宽阔、流量大、水深等特点，采用分期导流；二滩、构皮滩、天生桥一级等工程采用一次拦截河床，由隧洞导流。

随着像长江三峡、小湾、龙滩等一批特大型水利枢纽工程的开工建设，进一步促进了中国大坝设计，施工导流和施工技术的发展。
二、拱坝

20世纪80年代以后的近20年来，中国的拱坝建设进入了大发展时期，修建了一批高拱坝，至2003年底，中国坝高100m以上的拱坝有20余座。

(1)拱坝体形设计：

根据工程的自然条件及枢纽布置要求，为在满足安全性基础上实现经济性，近年在拱坝设计中广泛采用了优化设计技术，在世界上率先建成了一批完全以优化软件选定体形的中小型拱坝，在200m以上特高拱坝体形设计中采用优化设计技术，大大提高了设计质量和效率，缩短了设计周期。建成的拱坝平面拱圈有单心圆、三心圆、抛物线、椭圆曲线、双曲线、对数螺旋曲线、统一二次曲线、混合曲线等多种线型；为适应地形地质条件及坝身泄洪要求，建有空腹重力拱坝、重力拱坝、双曲拱坝等多种坝型。

拱坝坝体应力分析除完善了拱梁分载法外，提出了基于有限元地基的拱梁分载法计算方法；用三维有限元法模拟大坝施工和运行过程，系统地分析并考虑各项因素对拱坝应力状态的影响，如封拱前坝内温度变化引起的初应力、横缝不抗拉、施工过程、非线性温差等对高拱坝应力的影响。在总结国内外拱坝建设实践经验的基础上，结合理论分析，提出了一套新的高拱坝应力控制标准，坝的允许应力应与建筑物重要性和坝体混凝土强度统一考虑，给出了有限元法、拱梁分载法及不同计算条件的允许应力，反映了国内外拱坝建设的实践经验和科技进步。

拱座稳定分析除分析拱座变形外，主要是研究拱座岩体抗滑稳定。而拱座抗滑稳定主要受控于岩体结构面的滑动失稳。我国高拱坝普遍采用刚体极限平衡法、有限元法和地质力学模型试验综合评价拱座的稳定性及对地质缺陷的处理效果。

高拱坝建基面应尽量开挖至新鲜或微风化的基岩。二滩、李家峡等工程有关拱坝建基面优选及可利用岩体的研究表明，过量的开挖不仅增大工程投资，延长工期，还会造成高边坡、高地应力及工程增大等一系列问题，给工程带来不安全因素。二滩工程通过将坝体和坝基视为整体，深化坝基岩体工程的认识，加强各种因素耦合作用的分析，经多方案技术经济比较，最终确定了弱风化岩体利用原则。目前，中国混凝土拱坝设计已将高坝建基面，经计算分析后可建在弱风化基岩。

高拱坝抗震设计。目前一批在建及拟建的200m级、300m级拱坝多位于8度及8度以上地震烈度区，近年结合小湾等工程对高拱坝抗震计算方法及结构措施进行了大量研究，成果表明，选择抗震性能好的拱坝体型，同时在横缝面设置过缝的抗震钢筋，可大大提高拱坝的抗震能力。

(2)拱坝泄洪消能

近年来我国设计的高拱坝，如拉西瓦、构皮滩、小湾、溪洛渡和已建的二滩高拱坝，泄洪流量20000m3/s～50000m3/s，泄洪落差200m以上，能量集中。高落差、大流量泄洪与消能、窄河谷、陡边坡等特征决定了由坝身泄洪是经济的，研究表明，坝身单宽泄量的工程造价仅为隧洞的一半左右。大孔口泄流、空中撞击、水垫塘消能方式，经在二滩水电站实践，证明是安全、可行、消能效率高的泄洪消能方式。这类工程泄洪消能均采取分散泄洪、分区消能的综合途径。需要解决的关键技术问题，是从坝体结构安全出发，合理确定坝身泄洪分流比。根据二滩工程的实践，按水垫塘的单位水体消能率和水垫塘最大动水压力分别为10 kw/m3～14kw/m3和15×9.8kpa控制坝身泄量，剩余洪水经岸边泄流设施泄放，构皮滩和溪洛渡的坝身泄流量分别达到26000m3/s和30000m3/s。泄洪消能方式，采用坝身表孔、中孔和岸坡隧洞联合泄洪，选择合适的表孔、中孔体型、鼻坎高程、挑角和布置，使多股水流在空中碰撞后分散落点。在坝后设二道坝形成水垫塘，控制水流对底板的冲击力，利用岸边泄洪洞挑流分散在水垫塘以外消能，经水弹性模型试验验证，在水荷载和泄洪消能动荷载作用下，坝体及坝基的振动、变形和应力能够满足安全要求。
三、混凝土面板堆石坝
中国自1985年开始采用混凝土面板堆石坝，由于是当地材料筑坝，适应性强，施工迅速，比较经济等优越特点，发展迅猛，至2003年底，已建和在建的混凝土面板堆石坝已超过110座，其中坝高超过100m的有30余座。

中国在学习和借鉴国外混凝土面板堆石坝筑坝技术的同时，也在不断地创新和提高了我国面板堆石坝的筑坝技术。如：坝体分区填筑规划；面板与趾板；接缝与止水；上游填筑坡面施工期保护等。

(1) 坝体分区和填筑规划

混凝土面板堆石坝坝体分区，视坝体各部位的工作条件、填筑料来源及其特性，考虑充分利用建筑物开挖料，简化施工等要求合理设计。通常分为7个区，从上游往下游依次为上游盖重区(ⅰb)、铺盖区(ⅰa)、垫层区(ⅱa)、过渡层区(ⅲa)、主堆石区(ⅲb)、次堆石区(ⅲc)、下游堆石区(ⅲd)。其中：铺盖区位于面板上游，万一面板开裂渗水，能随水流渗入裂缝，起淤堵和辅助防渗作用，天生桥一级和洪家渡面板堆石坝采用粘土，水布垭采用粉细砂；盖重区，是对铺盖的保护；垫层区位于面板下部，为面板提供均匀、平整的支撑面，同时当面板开裂或局部止水破坏造成漏水时，对封堵材料起反滤作用，限制渗漏；过渡区，在垫层料与主堆石料之间起水力过渡作用；主堆石区，是大坝承受上游水压力的主要支撑体，一般位于大坝轴线上游部位，与下游次堆石区以1∶0.2左右的坡度分界；次堆石区，主要是为了充分利用开挖料而设置的，位于大坝轴线下游部位；下游堆石区，为保证大坝排水畅通和下游坝坡稳定而设置。

中国在控制大坝坝体沉降和变形，减小面板后期可能产生裂缝的风险，通过实践积累了一定的经验。认识到合理规划坝体填筑和面板混凝土施工，做到坝体填方全断面均衡上升，开挖与上坝填料间的平衡，减少开挖料存放和二次开采及转运，提高坝料质量，以减小坝体各部位间不均匀变形；加强碾压和填筑料上坝、铺料及振动碾压全过程的洒水控制，以降低堆石坝体的孔隙率，提高干容重；坝体填筑完成后最好留有一定时间(经过一个汛期)的预沉降，再浇筑面板混凝土，对减小面板浇筑后的沉降变形，防止面板裂缝极为有效。

(2) 面板与趾板

面板仅起坝体防渗作用，厚度较薄，顶部厚度一般为0.3m，底部渐厚，多数按t=0.3+0.0035h(或0.003h)确定。采用单层双向或双层双向配筋，多数一层的配筋率顺坡向率为0.4%，顺坝轴向为0.35%。单层钢筋通常布置在面板中间，并在周边缝和受压垂直结构缝附近设置加强钢筋。洪家渡及水布垭面板采用了双层钢筋，天生桥一级均采用了单层钢筋。考虑施工导流和方便面板施工，将面板在沿高度方向分期，采用滑模施工，对接缝按工作缝进行处理。

趾板主要是作为面板基座和进行基础帷幕防渗灌浆需要设置的。趾板厚度和宽度按趾板作用水头确定，宽度一般为6m～10m，厚度为0.6m～1.0m，在沿趾板线方向一般不设结构缝，施工时多数按段长10m～12m进行施工，接缝亦按施工工作缝处理。
(3) 接缝与止水

混凝土面板堆石坝的防渗是依靠大坝混凝土趾板和混凝土面板实现的，大多数面板堆石坝为减少坝体填筑量，在坝顶设有防浪墙。因此，面板堆石坝的接缝通常有面板与趾板间周边结构缝，面板及防浪墙自身分缝，以及面板与防浪墙间的结构缝。根据堆石坝体变形引起结构缝变形不同，又可分为受拉垂直结构缝，受压垂直结构缝，周边缝，垂直缝和变形缝5种接缝形式。

周边缝的止水，对于高面板堆石坝通常布置底、中、顶三道止水，底部和中部一般采用紫铜止水片。顶部止水主要采用自愈材料，包括塑胶止水带，塑性填料，粉煤灰等，以增强抗渗能力。

(4) 上游坡面施工期保护

大坝填筑时为保证上游坡的坡面平整和垫层料的密实性，一般采取将填筑边线外超填0.3～0.5m，因此每填筑一定高度均要进行削坡和坡面碾压，形成了垫层料上游坡面。为了防止因施工期暴雨冲刷上游坡面，甚至有时为汛期临时度汛挡水，需要对上游坡面进行保护。目前，中国主要采用铺设碾压砂浆或喷乳化沥青的措施进行保护。
四、中国碾压混凝土坝技术

1978年以来，中国就开展了碾压混凝土筑坝技术的研究，1984年在福建坑口开始全碾压混凝土重力坝建设，1986年建成，以后逐渐推广。由于其施工速度快，高掺粉煤灰节约水泥等特点，发展较快。到目前为止，中国已建和在建的坝高100m以上的碾压混凝土坝有8座。

(1) 枢纽布置

大坝设计时为了尽可能多地应用碾压混凝土，同时照顾碾压混凝土的工艺特点和施工速度以充分发挥其优越性，如果水电站厂房能与大坝分开布置，引水压力钢管不穿坝体，简化施工。如龙滩、棉花滩和大朝山都采用了地下厂房方案。

重力坝上布置泄洪设施是比较经济合理的方案，过水面一般多采用常态混凝土保护。由于这样会限制碾压混凝土的应用范围，不利于碾压混凝土的施工，中国在水东溢流面采用了预制混凝土的阶梯结构型式，后接宽尾墩消能的方案。该方案，在设计流量下单宽流量为100m3/s•m，校核流量下单宽流量为138m3/s•m。运行后实际下泄最大单宽流量达90m3/s•m，工程无损害。已建成的大朝山和正在建设的龙滩大坝溢流面均采用阶梯结构型式。

(2) 上游防渗结构

中国碾压混凝土上游面防渗结构型式较多，最早采用厚1.5m～3m常态混凝土做为防渗层，如天生桥二级、铜街子、大广坝、岩滩、万安、观音阁、广蓄、锦江等坝；龙门滩坝采用了厚2.5cm～6cm的补偿膨胀性水泥钢筋混凝土面板防渗型式；坑口坝采用了厚6cm沥青砂浆防渗层；水东坝采用了预制混凝土板浆砌深勾缝的防渗型式。

近些年，应用二级配富胶材料，层面加铺厚1cm～1.5cm的胶凝材料，以增加层面结合和提高抗渗性能，全断面碾压，即二级配富胶凝碾压混凝土混凝土防渗层型式居多。如江垭、棉花滩、大朝山及正在建设的世界最高的碾压混凝土坝龙滩均采用这种防渗方案

(3) 坝体分缝

碾压混凝土坝一般根据温度控制要求，设置横缝，间距15m～20m。横缝的型式通常有两种，一种按常态混凝土坝一样的横缝构造；另一种是与常态混凝土相似的诱导缝，其迎水面也设止水紫铜片或合成橡胶止水片，缝内嵌填沥青油毛毡，并设排水，后设应力释放孔。

(4) 配合比

水胶凝材料之比在0.5～0.7之间；粉煤灰掺量一般达65%；和易性vc值指标早期为8s～12s，最近一般按3s～8s，以不陷碾子为控制；二级配的骨料最大粒径为40mm，两种粒径的骨料比为1∶1或1∶1.4，三级配骨料最粒径为80mm，三种粒径骨料之比为4∶4∶3或3∶4∶3，最近有些工程大骨料用量以不超过25%控制；砂率在28%～38%之间。碾压混凝土的设计龄期多数采用90d，少数采用180d。
五、导流和围堰工程技术

导流与截流不仅关系到水利水电工程的施工安全、施工工期及工程造价，还常涉及坝址下游地区的防洪安全。

(1) 大中型水利水电工程施工导流技术

施工导流分为两大类，即分期导流和一次拦断河床导流。

分期导流多在河道内第一期围堰围护下先修建大坝泄水建筑物、船闸及电站厂房等，并在大坝预留底孔、缺口或梳齿以渲泄二期导流流量。长江三峡水利枢纽工程施工采用三期导流，一期利用土石围堰束窄河床导流；第二期利用右岸修筑宽350m当今世界上最大的导流明渠导流，设计流量79000m3/s，明渠兼作施工通航渠道；第三期导流为在混凝土重力坝泄流坝段设置的22个底孔和23个泄洪深孔导流。

一次拦断河床导流最常用的是隧洞导流，一般适用于河道狭窄的坝址。我国在雅砻江上修建二滩水电站，施工采用隧洞导流，左右岸各布置1条导流隧洞，城门洞形断面，尺寸为17.5m×23m(宽×高)，断面积达362.5m2，导流设计流量13500m3/s，为当今世界断面最大的导流隧洞。

(2) 大中型水利水电工程截流技术

水利水电工程大流量河道截流可归纳为立堵和平堵两大类截流方案。20世纪40年代以前，国外水利水电工程截流大多采用平堵法截流，栈桥多使用桥墩式。河道截流流量最大的流量达2200m3/s，截流最大落差3m左右，抛石强度2000m3/d。进入70年代以来，随着大型土石方施工机械(大型自卸汽车、挖掘机、推土机等)的发展，大流量河道截流方法发展很快，双戗堤截流、宽戗堤截流、三戗堤截流等截流方法的成功运用，使截流流量突破10000m3/s，落差超过8m。我国修建的一些大型水利水电工程截流大多采用立堵载流方法，长江上三次截流分别代表了三种不同特点的截流。1981年1月长江葛洲坝工程截流，设计流量7300m3/s～5200m3/s，落差2.83m～3.06m，龙口宽度220m。采用上游单戗堤立堵截流方法，并选用重型(30t)钢架石笼和混凝土块体(17t重)组成的拦石坎护底，护底主要目的不是为了保护覆盖层而是在于增加河床糙度，提高龙口合龙进占抛投体的稳定性。实际合龙时龙口宽度203m，水深10.7m，实测截流流量4800m3/s～4400m3/s，最大落差3.23m，最大流速7m/s，合龙历时36h，创造两岸进占日抛投量72000m3的当年最高抛投强度。1997年11月长江三峡工程大江截流，截流最大水深达60m，居世界首位。截流设计流量19400m3/s～14000m3/s，落差1.24m～0.80m。截流合龙时机必须顾及明渠通航水流条件，不允许造成长江航运中断。采用上游戗堤立堵截流方案，龙口宽度130m，并先对龙口河床平抛石渣块石料及砂砾石料垫底，以减小龙口水深，有效地防止了合龙过程中的戗堤坍塌，实测截流流量11600m3/s～8480m3/s，居世界截流工程之冠，并创造了截流戗堤日抛投强度19.4万m3的世界记录。大江截流研究深水截流堤头坍塌机理，拓展了截流水力学领域；采取平抛垫底措施，有效地缓解了深水截流难度。2002年11月6日三峡明渠截流，具有施工工期紧迫、合龙工程量大、抛投块体尺寸大、截流总能量高、截流前准备工作(垫底加糙等)实施受通航条件限制等显著施工特性。截流设计流量为10300m3/s，相应截流最终落差4.06m。采用上下游双戗堤进占立堵截流方案，按上游戗堤承担2/3落差，下游戗堤承担1/3落差控制上下游口门进占宽度。与国内外同类截流工程相比，明渠截流各项水力学指标均较高，最大单宽能量高于一般截流工程，单堤头抛投强度高。实际截流流量为10300m3/s～8600m3/s，上戗承担最大落差1.73m，下戗承担最大落差1.12m。明渠截流创造了截流流量的新记录。

(3) 大中型水利水电工程深水围堰技术

我国水利水电工程已建土石围堰高度超过40m的有丹江口、龙羊峡、葛洲坝、鲁布格、漫湾、岩滩、水口、小浪底、二滩、三峡工程。1998年，我国长江三峡工程在水深60m修筑二期上、下游土石围堰，其断面型式均采用两侧石渣块石体、中部风化砂(水深30m以下为砂砾石)堰体，塑性混凝土防渗墙上接土工合成材料防渗心墙，防渗墙底嵌入弱风化岩体1m，墙底部透水岩体采用防渗帷幕灌浆处理。上游围堰最大高度82.5m，防渗墙最大高度74m，围堰轴线长1439.6m；下游围堰最大高度65.5m，防渗墙最大高度68m，围堰轴线长1075.9m。上、下游围堰填筑总方量1032.1万m3；塑性混凝土防渗面积8.385万m2，土工合成材料4.09万m2，高压旋喷灌浆0.229万m，帷幕灌浆1.356万m。是当今世界工程规模最大的围堰。为解决围堰高抛填体造墙稳定、深防渗墙的快速施工、改善高墙受力条件及复杂地层的截渗技术等一系列难题，通过多领域的技术论证与试验研究，提出了振冲加密处理风化砂、液压铣槽机与抓斗等先进机具造墙、采用“高强低模”的塑性混凝土作为墙体材料、深槽段采用双排墙断面、设高喷和帷幕灌浆加强基础防渗等综合技术措施，确保了二期深水土石围堰施工与挡水运行安全。
3) 接缝与止水

混凝土面板堆石坝的防渗是依靠大坝混凝土趾板和混凝土面板实现的，大多数面板堆石坝为减少坝体填筑量，在坝顶设有防浪墙。因此，面板堆石坝的接缝通常有面板与趾板间周边结构缝，面板及防浪墙自身分缝，以及面板与防浪墙间的结构缝。根据堆石坝体变形引起结构缝变形不同，又可分为受拉垂直结构缝，受压垂直结构缝，周边缝，垂直缝和变形缝5种接缝形式。

周边缝的止水，对于高面板堆石坝通常布置底、中、顶三道止水，底部和中部一般采用紫铜止水片。顶部止水主要采用自愈材料，包括塑胶止水带，塑性填料，粉煤灰等，以增强抗渗能力。

(4) 上游坡面施工期保护

大坝填筑时为保证上游坡的坡面平整和垫层料的密实性，一般采取将填筑边线外超填0.3～0.5m，因此每填筑一定高度均要进行削坡和坡面碾压，形成了垫层料上游坡面。为了防止因施工期暴雨冲刷上游坡面，甚至有时为汛期临时度汛挡水，需要对上游坡面进行保护。目前，中国主要采用铺设碾压砂浆或喷乳化沥青的措施进行保护。

四、中国碾压混凝土坝技术

1978年以来，中国就开展了碾压混凝土筑坝技术的研究，1984年在福建坑口开始全碾压混凝土重力坝建设，1986年建成，以后逐渐推广。由于其施工速度快，高掺粉煤灰节约水泥等特点，发展较快。到目前为止，中国已建和在建的坝高100m以上的碾压混凝土坝有8座。

(1) 枢纽布置

大坝设计时为了尽可能多地应用碾压混凝土，同时照顾碾压混凝土的工艺特点和施工速度以充分发挥其优越性，如果水电站厂房能与大坝分开布置，引水压力钢管不穿坝体，简化施工。如龙滩、棉花滩和大朝山都采用了地下厂房方案。

重力坝上布置泄洪设施是比较经济合理的方案，过水面一般多采用常态混凝土保护。由于这样会限制碾压混凝土的应用范围，不利于碾压混凝土的施工，中国在水东溢流面采用了预制混凝土的阶梯结构型式，后接宽尾墩消能的方案。该方案，在设计流量下单宽流量为100m3/s•m，校核流量下单宽流量为138m3/s•m。运行后实际下泄最大单宽流量达90m3/s•m，工程无损害。已建成的大朝山和正在建设的龙滩大坝溢流面均采用阶梯结构型式。

(2) 上游防渗结构

中国碾压混凝土上游面防渗结构型式较多，最早采用厚1.5m～3m常态混凝土做为防渗层，如天生桥二级、铜街子、大广坝、岩滩、万安、观音阁、广蓄、锦江等坝；龙门滩坝采用了厚2.5cm～6cm的补偿膨胀性水泥钢筋混凝土面板防渗型式；坑口坝采用了厚6cm沥青砂浆防渗层；水东坝采用了预制混凝土板浆砌深勾缝的防渗型式。

近些年，应用二级配富胶材料，层面加铺厚1cm～1.5cm的胶凝材料，以增加层面结合和提高抗渗性能，全断面碾压，即二级配富胶凝碾压混凝土混凝土防渗层型式居多。如江垭、棉花滩、大朝山及正在建设的世界最高的碾压混凝土坝龙滩均采用这种防渗方案

(3) 坝体分缝

碾压混凝土坝一般根据温度控制要求，设置横缝，间距15m～20m。横缝的型式通常有两种，一种按常态混凝土坝一样的横缝构造；另一种是与常态混凝土相似的诱导缝，其迎水面也设止水紫铜片或合成橡胶止水片，缝内嵌填沥青油毛毡，并设排水，后设应力释放孔。

(4) 配合比

水胶凝材料之比在0.5～0.7之间；粉煤灰掺量一般达65%；和易性vc值指标早期为8s～12s，最近一般按3s～8s，以不陷碾子为控制；二级配的骨料最大粒径为40mm，两种粒径的骨料比为1∶1或1∶1.4，三级配骨料最粒径为80mm，三种粒径骨料之比为4∶4∶3或3∶4∶3，最近有些工程大骨料用量以不超过25%控制；砂率在28%～38%之间。碾压混凝土的设计龄期多数采用90d，少数采用180d。

五、导流和围堰工程技术

导流与截流不仅关系到水利水电工程的施工安全、施工工期及工程造价，还常涉及坝址下游地区的防洪安全。

(1) 大中型水利水电工程施工导流技术

施工导流分为两大类，即分期导流和一次拦断河床导流。

分期导流多在河道内第一期围堰围护下先修建大坝泄水建筑物、船闸及电站厂房等，并在大坝预留底孔、缺口或梳齿以渲泄二期导流流量。长江三峡水利枢纽工程施工采用三期导流，一期利用土石围堰束窄河床导流；第二期利用右岸修筑宽350m当今世界上最大的导流明渠导流，设计流量79000m3/s，明渠兼作施工通航渠道；第三期导流为在混凝土重力坝泄流坝段设置的22个底孔和23个泄洪深孔导流。

一次拦断河床导流最常用的是隧洞导流，一般适用于河道狭窄的坝址。我国在雅砻江上修建二滩水电站，施工采用隧洞导流，左右岸各布置1条导流隧洞，城门洞形断面，尺寸为17.5m×23m(宽×高)，断面积达362.5m2，导流设计流量13500m3/s，为当今世界断面最大的导流隧洞。

(2) 大中型水利水电工程截流技术

水利水电工程大流量河道截流可归纳为立堵和平堵两大类截流方案。20世纪40年代以前，国外水利水电工程截流大多采用平堵法截流，栈桥多使用桥墩式。河道截流流量最大的流量达2200m3/s，截流最大落差3m左右，抛石强度2000m3/d。进入70年代以来，随着大型土石方施工机械(大型自卸汽车、挖掘机、推土机等)的发展，大流量河道截流方法发展很快，双戗堤截流、宽戗堤截流、三戗堤截流等截流方法的成功运用，使截流流量突破10000m3/s，落差超过8m。我国修建的一些大型水利水电工程截流大多采用立堵载流方法，长江上三次截流分别代表了三种不同特点的截流。1981年1月长江葛洲坝工程截流，设计流量7300m3/s～5200m3/s，落差2.83m～3.06m，龙口宽度220m。采用上游单戗堤立堵截流方法，并选用重型(30t)钢架石笼和混凝土块体(17t重)组成的拦石坎护底，护底主要目的不是为了保护覆盖层而是在于增加河床糙度，提高龙口合龙进占抛投体的稳定性。实际合龙时龙口宽度203m，水深10.7m，实测截流流量4800m3/s～4400m3/s，最大落差3.23m，最大流速7m/s，合龙历时36h，创造两岸进占日抛投量72000m3的当年最高抛投强度。1997年11月长江三峡工程大江截流，截流最大水深达60m，居世界首位。截流设计流量19400m3/s～14000m3/s，落差1.24m～0.80m。截流合龙时机必须顾及明渠通航水流条件，不允许造成长江航运中断。采用上游戗堤立堵截流方案，龙口宽度130m，并先对龙口河床平抛石渣块石料及砂砾石料垫底，以减小龙口水深，有效地防止了合龙过程中的戗堤坍塌，实测截流流量11600m3/s～8480m3/s，居世界截流工程之冠，并创造了截流戗堤日抛投强度19.4万m3的世界记录。大江截流研究深水截流堤头坍塌机理，拓展了截流水力学领域；采取平抛垫底措施，有效地缓解了深水截流难度。2002年11月6日三峡明渠截流，具有施工工期紧迫、合龙工程量大、抛投块体尺寸大、截流总能量高、截流前准备工作(垫底加糙等)实施受通航条件限制等显著施工特性。截流设计流量为10300m3/s，相应截流最终落差4.06m。采用上下游双戗堤进占立堵截流方案，按上游戗堤承担2/3落差，下游戗堤承担1/3落差控制上下游口门进占宽度。与国内外同类截流工程相比，明渠截流各项水力学指标均较高，最大单宽能量高于一般截流工程，单堤头抛投强度高。实际截流流量为10300m3/s～8600m3/s，上戗承担最大落差1.73m，下戗承担最大落差1.12m。明渠截流创造了截流流量的新记录。

(3) 大中型水利水电工程深水围堰技术

我国水利水电工程已建土石围堰高度超过40m的有丹江口、龙羊峡、葛洲坝、鲁布格、漫湾、岩滩、水口、小浪底、二滩、三峡工程。1998年，我国长江三峡工程在水深60m修筑二期上、下游土石围堰，其断面型式均采用两侧石渣块石体、中部风化砂(水深30m以下为砂砾石)堰体，塑性混凝土防渗墙上接土工合成材料防渗心墙，防渗墙底嵌入弱风化岩体1m，墙底部透水岩体采用防渗帷幕灌浆处理。上游围堰最大高度82.5m，防渗墙最大高度74m，围堰轴线长1439.6m；下游围堰最大高度65.5m，防渗墙最大高度68m，围堰轴线长1075.9m。上、下游围堰填筑总方量1032.1万m3；塑性混凝土防渗面积8.385万m2，土工合成材料4.09万m2，高压旋喷灌浆0.229万m，帷幕灌浆1.356万m。是当今世界工程规模最大的围堰。为解决围堰高抛填体造墙稳定、深防渗墙的快速施工、改善高墙受力条件及复杂地层的截渗技术等一系列难题，通过多领域的技术论证与试验研究，提出了振冲加密处理风化砂、液压铣槽机与抓斗等先进机具造墙、采用“高强低模”的塑性混凝土作为墙体材料、深槽段采用双排墙断面、设高喷和帷幕灌浆加强基础防渗等综合技术措施，确保了二期深水土石围堰施工与挡水运行安全。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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