宜兴抽水蓄能电站上水库主坝工程设计特点

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1、宜兴抽水蓄能电站上水库主坝工程的设计特点傅方明（上海勘测设计研究院）【摘要】宜兴抽水蓄能电站上库主坝为一座国内外罕见的建在倾斜建基面上的长贴坡式堆石坝，地形和地质条件对主坝的稳定极为不利。设计在主坝和重力挡墙体形和结构设计、基础处理、填筑设计、渗控设计以及面板设计等方面，均有不少特点。实践证明宜兴电站上库主坝的设计是成功的。【关键词】宜兴抽水蓄能电站上水库主坝钢筋混凝土面板堆石坝设计特点1概述抽水蓄能电站的上水库通常建在相对下水库高差较大，又有一定盆地，可形成一定库容的山上，因此往往会遇到大坝下游山坡为陡倾的建基面，其中江苏宜兴抽水

2、蓄能电站上水库主坝尤为突出。由于江苏南部地区地形、地质条件的限制，宜兴电站上库主坝成为一座国内外罕见的建在倾斜建基面上的长贴坡式堆石坝。为防止长贴坡堆石体的不均匀沉降及蠕变可能导致坝体和面板开裂，用高45.9m的衡重式挡墙将拖在下游面的长贴坡坝体拦腰截断，同钢筋混凝土面板堆石坝一起组成堆石[1]混合坝。这样的钢筋混凝土面板堆石混合坝坝型在国内外尚无先例。宜兴电站上水库主坝坝型的选择曾经是个颇有争议的课题，坝型确定以后，不少人对该坝型心存疑虑，对该坝的安全可靠性表示担忧。[2]在2004年抽水蓄能专委会学术交流年会论文集上我们曾对该坝

3、的设计作过介绍，4年时间过去了。电站1#、2#机组已经分别于2008年4月16日、7月12日完成30天可靠运行，上水库蓄水已经接近正常蓄水位，上库主坝已经初步经受了高水位和水位骤降骤落的考验。根据大量的观测数据，现在基本上可以得出结论，上水库主坝坝型的选择是合适的，设计和施工是成功的。2宜兴上水库主坝坝型选择是合适的可研阶段上水库主坝的推荐坝型为沥青混凝土面板堆石坝，坝脚至坝顶最大高差达285.0m。可研补充阶段选定的钢筋混凝土面板堆石混合坝用挡墙将下游贴坡体拦腰截断后，坝脚至坝顶最大高差为144.0m。混合坝坝顶高程474.4m，

4、坝顶长度494.9m，坝顶宽度8m。趾板处最大坝高54.4m，坝轴线处最大坝高75.2m，上游坝坡1:1.3，下游“之”字型上坝道路之间的坡度1:1.26，下游综合坝坡为1:1.42。上水库库岸的坡度也较陡，为1:1.4。从安全可靠性看，监测数据以及反演分析和正分析成果证明主坝是安全可靠的。上库主坝的地形、地质条件对大坝稳定极为不利。主坝建基面陡倾下游，基岩砂岩夹泥岩，层面产状向下游缓倾。此外还有多条花岗斑岩脉侵入，风化很深。主坝和挡墙稳定问题突出。设计在基础处理、结构分区、填筑设计、沉降控制、面板结构、渗控等方面采取了一系列创新措

5、施，确保了挡墙的自身抗滑和抗倾稳定、重力挡墙和面板堆石坝的整体抗滑稳定、深层抗滑稳定，解决了因地形和基岩条件可能产生的坝体不均匀沉降并导致面板开裂等问题。上库主坝于2006年9月填筑到顶，2007年7月蓄水，2008年7月水位接近正常蓄水位471.5m。监测数据表明，主坝最大沉降98.9mm，仅为最大坝高的0.13%；最大水平位移59.18mm，重力挡墙最大水平位移9.96mm，坝基和重力挡墙排水洞、排水廊道总渗漏量约2L/s，主坝面板裂缝仅3条，趾板裂缝也很少，说明钢筋混凝土面板堆石混合坝是安全可靠的。2007年3月中国水利水电科

6、学研究院和河海大学联合体、南京水利科学研究院分别对上水库主坝进行了反演分析和正分析，清华大学则根据两家科研单位的反演分析成果进行了抗震复核分析，[3]、[4]、[5]均表明上水库主坝的变形在我国面板堆石坝工程中是较小的，工作状态良好。3从建设条件和环境影响方面看，钢筋混凝土面板堆石混合坝的填筑方量为275.48万m，可研阶段3的沥青混凝土面板长贴坡堆石坝填筑方量为526.21万m。上水库库盆开挖获得的可利用堆石料约3270万m（自然方），满足了混合坝所需的堆石用量及库底、北库岸所需的堆石用量并略有节余。因此，混合坝是一座筑坝堆石料全

7、部利用库盆开挖料，挖填基本平衡的真正的当地材料坝。同时，混65合坝的下游坝坡比长贴坡坝少占用了141m高差的山坡，从而保留了一大片林地。3从经济上看，混合坝用混凝土挡墙取代了长贴坡坝的下游堆石。由于被取代的250多万m堆石必须从库外石料场开采，单价较高。故即使不计长贴坡坝在生态修复上必定要增加的大量投资，混合坝仍比长贴坡堆石坝节约投资约4035万元（即节省主坝投资约14%）。图1上水库平面图γ3-3π520图2上水库主坝剖面图663确保重力挡墙成为主坝安全的屏障3.1重力挡墙土压力混合坝下游重力挡墙是主坝安全的屏障，是上水库工程成败

8、的关键。重力挡墙承受的墙后土压力的大小关系到其自身的稳定和混合坝下游坝体的整体稳定，而该土压力受堆石体与倾斜建基面之间的相互制约，不同于一般的挡土墙土压力计算。受垂直高差90m的贴坡式堆石体作用的45.9m高挡墙在工程界尚无先例，其主