1、高壩建設(shè)高壩建設(shè)一、已建高壩中出現(xiàn)的事故二、強震區(qū)高壩設(shè)計思路三、世界三類已建最高壩高壩建設(shè)隨著我國西部開發(fā)和清潔能源開發(fā)戰(zhàn)略的實施，我國中西部尤其是西南部的水利水電開發(fā)的力度加大，將建設(shè)一批高壩尤其是200m以上的高壩。高壩在勘測、規(guī)劃、設(shè)計、施工、運行管理諸方面的難度大、要求高，高壩的成功建設(shè)與運行代表了壩工技術(shù)發(fā)展的水平。 一、已建高壩中出現(xiàn)的事故1、庫岸滑坡意大利瓦依昂雙曲拱壩，壩高262m，（厚高比為0.086，河谷寬高比0.725）壩基基巖為石灰?guī)r，分布有薄層泥灰?guī)r和夾泥層，巖石節(jié)理發(fā)育，岸邊巖層傾向河床，建成3年后，庫岸發(fā)生大規(guī)模滑坡事故。意大利瓦依昂雙曲壩，壩高262m，（厚高

2、比為0.086，河谷寬高比0.725）壩基基巖為石灰?guī)r，分布有薄層泥灰?guī)r和夾泥層，巖石節(jié)理發(fā)育，岸邊巖層傾向河床，建成3年后，庫岸發(fā)生大規(guī)模滑坡事故。1957年施工時發(fā)現(xiàn)緊靠拱壩左岸岸坡不穩(wěn)定。1960年2月水庫蓄水，10月初，庫水位至高程635m時，左岸地面出現(xiàn)長達1.82.0km的裂縫，形狀為“M”形，包圍面積2km2，并有局部崩塌，崩塌量為70萬m3。隨后采取措施：限制庫水位，開挖放水洞，加強巖體蠕動區(qū)監(jiān)測。 1963年9月28日10月9日水庫上游連續(xù)大雨，引起兩岸地下水位升高，使巖體位移速度加快。10月9日達25cm/d，當晚，10點41分，左岸坡發(fā)生整體滑落，范圍長達2.0km，寬1

3、.6km，在“M”形裂縫圈定的滑坡體總量為2.7億m3。 壩前長達1.8km的庫段在3045s時間內(nèi)全壩淤滿，淤積體高出庫水面150m。滑坡體導(dǎo)致涌浪高達250m，下泄洪水流速達280km/h，約有1.15億m3的庫水被掀起，在離壩址1.4km的瓦依昂峽谷出口處波浪立高達70m。 1、庫岸滑坡但大壩施工質(zhì)量高，壩體具有較大的安全富余，壩肩進行了錨固灌漿處理，盡管涌浪對拱壩產(chǎn)生約為4000萬kN的動荷載，相當于8倍的設(shè)計荷載，大壩未發(fā)生重大破壞，僅在左壩肩壩頂發(fā)生長約9m、高約1.5m的局部破壞。雖然大壩尚未破壞，但水庫工程已經(jīng)報廢。1、庫岸滑坡左岸滑坡主要原因為：（1）巖層分布的卸荷裂隙、層面

4、裂隙與構(gòu)造斷裂互相交錯切割，構(gòu)成滑動面；（2）長期多次巖溶活動使庫岸地下孔洞與表面落水洞發(fā)育，地下水循環(huán)加劇，引起泥灰?guī)r和夾泥層的軟化，尤其在水庫蓄水后，軟化作用可在較短時間內(nèi)發(fā)生，使其強度急劇降低；1、庫岸滑坡（3）在滑坡前一段時間內(nèi)降雨集中，增大庫岸的浮托效應(yīng)，減小巖體的抗滑阻力；（4）滑坡區(qū)內(nèi)上部巖層傾向河床，傾角為33，下部受河水多年沖刷失去穩(wěn)定的支撐。 該壩水庫事故說明，地質(zhì)勘探、地質(zhì)調(diào)查十分重要，運行期監(jiān)測、預(yù)警系統(tǒng)的布設(shè)與正常運行同樣 重要。2、壩體嚴重裂縫奧地利柯恩布萊因雙曲拱壩，壩高200m，厚高比0.18，河谷寬高比3.1，1977年建成。1978年庫水位到18601890

5、m時，大壩發(fā)生嚴重裂縫。上游壩踵先后出現(xiàn)深度為89m的垂直裂縫和貫穿到基礎(chǔ)的斜裂縫，裂縫從基礎(chǔ)中部開始，逐步發(fā)展到上游面，上游的壩基以上18m處裂縫長度達100m。壩基揚壓力上升至全水頭，大壩失去原有的承載能力。 經(jīng)分析，壩體破壞除了厚高比較小外（瓦依昂拱壩的厚高比只有0.086），與河谷較寬有關(guān)。這屬于在設(shè)計荷載和壩基無重大缺陷情況下發(fā)生大面積裂縫破壞的事故。加固措施：在壩后修建支撐壩，為重力拱壩，高70m，混凝土方量為原拱壩的1/3，分擔原拱壩總推力的20。3、施工圍堰漫水沖毀 前蘇聯(lián)羅貢斜心墻土石壩，壩高335m。上游圍堰高40m，在圍堰未完成前，一條導(dǎo)流隧洞經(jīng)多年過流排砂后發(fā)生2萬m3

6、巖石塌落，隧洞被堵塞。 在未修復(fù)前于1993年5月在下游遇暴雨和泥石流，總量達110萬m3，迫使水位上升13.5m，造成另一條隧洞泄量急劇下降。 至5月8日，洪水流量增加到3800m3/s時，上游圍堰漫水沖毀，土石方達300萬m3，堆積在基坑內(nèi)，半小時后，洪峰流量達7700m3/s時，又沖毀施工橋2座，地下廠房和施工開挖機械全部被水淹沒。4、泄洪建筑物空蝕破壞美國胡佛重力拱壩，壩高221m，1936年建成。該壩左右岸各設(shè)1條泄洪隧洞，直徑15.2m，混凝土襯砌。位于美國內(nèi)華達州與亞利桑那州交界處的黑峽峽谷之中，壩高221.4米，1931年開工，1936年建成，以美國當屆總統(tǒng)胡佛的名字命名，至今

7、仍為世界上最高的混凝土重力拱壩該壩是美國綜合開發(fā)科羅拉多（Colorado）河水資源的關(guān)鍵性工程，是世界上最早建造的高度超過200米的大壩。壩體設(shè)計采用了當時美國剛提出的試載法，并在混凝土壩施工機械和施工工藝等方面（如柱狀澆筑、預(yù)埋冷卻水管等）積累了成功的經(jīng)驗，對現(xiàn)代混凝土壩設(shè)計和施工技術(shù)的形成和發(fā)展具有劃階段的影響。此外，因該壩的巨大效益，對當時的美國經(jīng)濟從蕭條轉(zhuǎn)為復(fù)蘇發(fā)揮了顯著作用。當泄量連續(xù)達1070m3/s幾小時后，隧洞彎段處的底部發(fā)生空蝕破壞，該處混凝土厚度為7.5m，并有7年多齡期的后期強度，空蝕不僅擊穿了混凝土，并在基巖上形成了一個深13.7m、長35m、寬9.5m的大坑，從坑內(nèi)

8、沖走混凝土和巖石4500m3。5、防滲帷幕設(shè)計不足 還是美國胡佛重力拱壩，基礎(chǔ)帷幕設(shè)計深度不足，導(dǎo)致重新再設(shè)置深度更大的帷幕和新的排水系統(tǒng)。 原帷幕深45.7m，新的帷幕深146.3m。 設(shè)計有誤的原因： 對壩基的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)未作詳細研究。6、消力池沖刷破壞印度巴克拉混凝土重力壩，高226m，壩頂溢流底流消能，1963年建成。經(jīng)過最大泄量2830m3/s的78d運行后發(fā)生消力池底板嚴重沖蝕破壞，某些部位沖深70cm。后采用環(huán)氧樹脂混凝土回填及灌漿與錨筋加固。二、強震區(qū)高壩設(shè)計思路1、土石壩（1）防滲體土料 多數(shù)已建高土石壩的心墻采用礫質(zhì)土，其具有較高的變形模量，減少心墻的沉降量，也減少了

9、與壩支撐體堆石的沉降差，從而減少拱效應(yīng)，避免心墻產(chǎn)生水平裂縫。 也有采用當?shù)乇兺粒節(jié)B性好，抗剪強度高，裂縫自愈能力強。1、土石壩（2）加厚反濾層加厚心墻下游反濾層，有的做成雙層。（3）設(shè)置專門的加筋抗震層為了減少壩坡的地震殘余變形，提高土體的強度，前蘇聯(lián)努列克在壩體內(nèi)設(shè)置數(shù)層加筋抗震層，并與壩體上下游棱體結(jié)合在一起。經(jīng)振動臺試驗和原型觀測，證明措施有效。2、混凝土拱壩（1）設(shè)置抗震鋼筋 為了提高抗震安全度，前蘇聯(lián)英古里壩在壩體內(nèi)設(shè)置2.2萬t抗震筋。（2）設(shè)置周邊縫和墊座 根據(jù)已建拱壩發(fā)生裂縫沿周邊分布的特點，作為結(jié)構(gòu)措施，設(shè)計周邊人工縫取代。英古里、瓦依昂等壩都設(shè)有周邊縫和墊座。 周邊縫

10、可減少壩體傳給墊座的彎矩，減少墊座與壩基之間的拉應(yīng)力，避免由于壩基接觸面上受拉，導(dǎo)致防滲帷幕破壞。2、混凝土拱壩（2）設(shè)置周邊縫和墊座 應(yīng)指出，周邊縫的位置不能離壩基面太近，墊座應(yīng)有一定的高度；縫面應(yīng)平滑，能靈活張開。 1986年建成的奧地利 滋勒格倫特 拱壩，高186m，離壩基高23m處設(shè)置周邊縫，蓄水位離壩頂11m時，在周邊縫上部不遠處產(chǎn)生一條水平裂縫，后作了修補處理。2、混凝土拱壩（3）加固拱壩兩岸壩肩巖體 瓦依昂壩具有巨大承載潛力，與加固兩岸壩肩巖體，提高大壩整體能力有關(guān)，共布設(shè)了150根預(yù)應(yīng)力錨索，每根錨索長55m，施加的預(yù)應(yīng)力為1000kN。 3、混凝土重力壩 （1）壩頂措施 盡量

11、減輕壩頂重量， 提高混凝土標號， 處理好施工縫，壩頂表面體型采用平緩弧線連接，如瑞士 大狄克桑斯壩。 （2）橫縫灌漿 提高壩體整體性，增加抗震能力。運行期橫縫因收縮而脫 開，下游夏季日照影響也有局部膨脹，但深度僅12m，所以 橫縫灌漿不會引起沿壩軸線的擠壓。三、世界三類最高壩1、瑞士大狄克桑斯重力壩位于瑞士狄克斯河上，庫容4億m3。實體重力壩，壩高285m，壩頂長695m，上游壩面在高程2200m以上為垂直面，以下為1：0.03的倒坡，下游壩坡從上至下分別為1：0.297，1：0.68和1：0.81 m3。1951年開工，1961年建成。1、瑞士大狄克桑斯重力壩 采用實體重力壩的主要原因:分期

12、施工，加高方便，避免復(fù)雜的模板施工。 上游下部采用倒坡，也是改善分期施工的應(yīng)力條件。2、英古里雙曲拱壩 前蘇聯(lián)（格魯吉亞） 位于德日瓦里市附近的英古里河上，壩址為不對稱峽谷右岸岸坡45，左岸岸坡35，河谷底寬5070m，壩基地質(zhì)條件復(fù)雜，由各種裂隙發(fā)育的石灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r構(gòu)成，派生構(gòu)造斷裂斜斷層在右壩肩下約100m處，傾角7580，地震烈度為8。庫容11.2億m3，壩高271.5m，壩頂長728m（包括左右重力墩長123m），壩體混凝土方量396萬m3，壩體厚高比0.332，河谷寬高比2.228。拱壩設(shè)有周邊縫，將墊座與壩體拱圈部分分開。中央懸臂梁處壩頂厚為10m，沿周邊縫壩體厚度50m，墊

13、座與基礎(chǔ)接觸處的厚度為90m。2、英古里雙曲拱壩設(shè)計原則為： （1）大壩體形按壩體連貫優(yōu)化選定，無論供還是懸臂梁都具有準確的雙曲面，中央曲率保持不變。 （2）拱圈厚度自拱冠向拱座增大，接近周邊縫處厚度增加較大。 墊座在河床部分分成3個柱狀，其余部分分為2個柱狀塊。 墊座在岸坡段高1520m，在河床部位高60m。 縫內(nèi)設(shè)置止水設(shè)施。2、英古里雙曲拱壩設(shè)計原則為：（3）設(shè)計地震烈度為8，整體模型破壞試驗顯示，地震無論縱向還是橫向，壩體破壞都是從壩頂先出現(xiàn)近似垂直裂縫，隨后向下發(fā)展形成水平裂縫，直至變形不能恢復(fù)而破壞。采用壩體內(nèi)配置抗震鋼筋網(wǎng)，由穿過橫縫的水平鋼筋（為40cm40cm的鋼筋骨架，鋼筋

14、直徑70mm，中心距150cm）和垂直鋼筋（為寬40cm鋼筋骨架，鋼筋直徑40mm，中心距150cm）組成。2、英古里雙曲拱壩需要指出， 設(shè)計成果不論應(yīng)力發(fā)生的部位還是應(yīng)力值大小， 與實測的成果相差很大。3、努列克土石壩 前蘇聯(lián)（塔吉克斯坦）位于瓦赫什河中游，水庫庫容105億m3，壩址地形為峽谷狀，深達300m以上，河床寬40m，河床沖積層深1320m，壩址為多發(fā)性強震區(qū)，基本烈度為9。3、努列克土石壩壩體布置：直心墻土石壩高300m，壩頂長744m，壩頂寬20m，上游壩坡1：2.25，下游壩坡1：2.2。直立心墻設(shè)置在大壩中央。壩體布置： 心墻基礎(chǔ)面設(shè)置混凝土墊座，長157m，河床處寬23m

15、，兩岸處寬3060m，墊座表面覆蓋2層土工膜，墊座內(nèi)布置4.2m3.8m的灌漿及檢查廊道。 心墻與壩殼之間的下游設(shè)2層反濾，上游側(cè)從壩頂至正常水位之間也設(shè)反濾層2層，以下僅設(shè)單層反濾。 壩體上下游面附近用大塊石壓重座保護層，上游厚度2040m，下游厚度510m， 壩體總體積5800m3。3、努列克土石壩筑壩材料：心墻料為壤土、砂壤土及小于200mm碎石的混合料；反濾料由天然礫卵石混合物由過篩加工制成；壩殼料用天然礫卵石混合料，粗卵石含量平均2025，最大粒徑500600mm；壓坡料為平均粒徑400700mm的毛石。3、努列克土石壩主要抗震加固措施： （1）大壩上游壩體內(nèi)部高程855m，876m和894m各設(shè)一層加筋抗震層，以緩和、吸收最危險地震引起的壩內(nèi)切向應(yīng)力。 （2）在較高的高程912m，也設(shè)加筋抗震層并將上下游大壩壩體結(jié)合在一