2　工程概况

2.1　枢纽总布置及主要建筑物

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段上，是雅砻江下游梯级开发的龙头水库。锦屏一级水电站工程规模为一等大（1）型，枢纽由拦河大坝、泄洪及消能、引水发电等建筑物组成，水库正常蓄水位1880m，死水位1800m，正常蓄水位以下库容77.65亿m3。水电站装机6台，单机容量600MW，总装机3600MW。

混凝土双曲拱坝坝高305m，坝顶高程1885.00m，是世界上在建和已建都最高的双曲拱坝；地下厂房位于右岸坝下游山体内，单机单管引水，设置有尾水调压井。泄洪设施由坝身4个表孔，5个深孔，2个放空底孔，坝后水垫塘以及右岸1条泄洪洞组成。

水电站地处深山峡谷地区，地质条件复杂，规模巨大，设计、施工技术难度高。大坝工程设计具有“三不对称”特点：即坝址地形不对称，坝址两岸地质条件不对称，拱坝体型及应力不对称；施工条件具有“四高一深”的特点：即高山峡谷、高边坡、高地应力、高压大流量地下水及深部卸荷裂隙。

2.1.1　枢纽总布置

锦屏一级水电站主要工程特性见表2.1-1，枢纽总布置见图2.1-1。

2.1.2　双曲拱坝设计

2.1.2.1　大坝总体布置

大坝为抛物线形混凝土双曲拱坝，坝顶高程1885.00m，建基面最低高程1580.00m，拱冠梁顶厚16.00m，拱冠梁底厚63.00m，最大中心角93.55°，坝顶中心线弧长552.23m，厚高比0.207，弧高比1.811，柔度系数7.99。坝体混凝土设计总量476.47万m3。

大坝从左岸至右岸共26个坝段，其中11～17号坝段为孔口坝段，其余坝段为非孔口坝段。拱坝设置25条横缝，控制坝段宽度20～25m，平均坝段宽度为22.6m。横缝采用“一刀切”分缝形式，岸坡坝段横缝底部采用斜切缝，使缝端与建基面大角度相交。

坝体分3层开孔，共设置了4个表孔、5个深孔和2个底孔。4个表孔布置于12～16号坝段，5个深孔布置于12～16号坝段，2个放空底孔分别布置于11号和17号坝段。设置5孔施工期导流底孔，布置于12～16号坝段，在工程导流结束后封堵。

拱坝坝体内部共布置了5层廊道，以满足大坝监测、灌浆、排水和交通需要。

拱坝形体见图2.1-2，拱冠梁剖面图和下游立视图见图2.1-3。

2.1.2.2　大坝混凝土分区

根据坝体应力分布情况，结合坝身孔口等建筑物对混凝土强度的要求，设计采用了三种强度等级的混凝土分区，即A区为C180 40、B区为C180 35、C区为C180 30。

2.1.2.3　坝内廊道及交通布置

拱坝坝体内共设多层廊道，各层廊道分别与大坝电梯井、坝后桥及坝后启闭机房、两岸岸坡贴角及岸坡灌浆排水平洞连接。

（1）水平廊道：主要为满足坝内交通、排水、交通及观测检查等要求设置，共五层水平廊道。在坝基高程1601.25m设基础帷幕灌浆廊道，在高程1664.25m、1730.25m、1778.25m和1829.25m设置纵向水平廊道。廊道底板上游侧设排水沟，沟水通过竖向排水管逐级汇集到下部集水井。

（2）坝基排水廊道：设在坝基高程1595.25m，两端分别与坝基集水井、左右岸排水平洞相通。廊道断面尺寸为3.0m×3.5m（宽×高），坝基集水井尺寸30.0m×3.0m×4.5m（长×宽×深）。

（3）电梯井设于18号坝段高程1637.00～1885.00m间，且与坝内5层廊道相通。

（4）大坝分别在高程1829.00～1815.00m、1778.00m、1730.00m、1664.00m坝体下游面设坝后桥，分别与坝体深孔、放空底孔、导流底孔启闭机房及深井泵房配电房相连，左右两端连接左右岸贴角，并与坝内各层廊道相连通。坝后桥宽2.0m，下游侧设栏杆。

大坝廊道布置见图2.1-4。

2.1.2.4　大坝接缝灌浆系统

拱坝横缝灌浆区高度一般为9.0m，高程1877.00～1885.00m段灌区高度为8.0m。各坝段底部第一个灌区高度根据底部结构形态进行调整。高程1787.00m以下各灌浆区采用2套灌浆管路，高程1787.00m以上各灌浆区采用1套灌浆管路。同灌区内的灌浆系统之间不设止浆片分隔。

垫座横缝灌区高度为9.0m（底部第一个灌区为12.0m），共分为17个接缝灌浆区。高程1820.00m以下各灌区设置3套灌浆系统；高程1820.00m以上各灌区设置2套灌浆系统；同灌区内的各灌浆系统之间不设止浆片分隔。

坝体各坝段横缝灌浆均采用“灌浆槽＋升浆管”灌浆方式，灌浆管全部采用钢管，升浆灌采用拔管成孔。所有灌区均设置止浆系统。

2.1.2.5　大坝监测系统

混凝土双曲拱坝是工程安全监测的核心对象，其主要监测内容以变形、渗流渗压和温度监测为重点。

大坝水平位移采用垂线、引张线、外观墩、GPS测点和多点位移计监测；大坝接缝开合度采用测缝计监测；坝基渗透压力采用渗压计监测。绕坝渗流采用水位观测孔和渗压计监测。大坝渗流量采用量水堰监测；大坝应力应变采用应变计组监测，按“五拱五梁”原则布置，监测断面选取与变形监测断面对应，大坝温度采用温度计监测。

2.1.2.6　坝体止水、排水及坝面防渗

（1）坝体止水。横缝上游面、校核洪水位以下的横缝下游面、溢流面及陡坡坝段坝体与边坡基础接触面等部位，均设置止水片。高程1787.00m以下的上游横缝面设2道铜止水和一道橡胶止水，高程1787.00m以上的上游横缝面设2道铜止水；高程1670.00m以下的下游横缝及陡坡接触面设1道止水片；坝身孔口溢流面设置1道铜止水片。

（2）坝体排水。上游坝面排水系统由靠近上游坝面的纵横向排水管、坝内水平廊道、基础廊道及集水井组成。上游坝面渗水通过排水系统汇集，最终通过坝后深井泵房抽排到水垫塘内。具体排水途径如下：上游面渗水→水平排水管（塑料盲沟管）→竖向排水方钢管→水平廊道→基础廊道→集水井→水垫塘。塑料盲沟垂直间距3m，两端和竖向排水方钢管连接；竖向排水钢管距离横缝1.5m。坝内排水管布置见图2.1-5。

（3）坝面防渗。为提高大坝的运行寿命和耐久性，对拱坝上、下游面裂缝区域和上游面部分横缝区域采用了喷涂厚6mm聚脲的加强防渗措施。主要范围包括：

1）上、下游坝面混凝土裂缝区域：上、下游坝面裂缝两侧各2.0m范围、裂缝端头4.0m范围。其中下游坝面仅对高程1661.00m以下裂缝进行喷涂聚脲保护。

2）上游面横缝区域：拱坝上游面高程1680.00m以下、横缝两侧各1.5m范围。

2.1.2.7　其他坝工结构

（1）坝后贴角。拱肩槽开挖后形成的上下游边坡与拱坝体形间形成了一个空间，这个空间采用混凝土回填形成贴角。贴角对于改善拱梁底部和水平拱圈拱端刚度、拱端应力是有利的。

在11～17号坝段基本形体下游设置了下游贴角，贴角顶至高程1610.00m，下游贴角与水垫塘底板相接。高程1610.00m以上左岸贴角至高程1730.00m垫座底部，布置于坝下游大坝形体之外和水垫塘边坡间，每3m设台阶，贴角与大坝间做凿毛处理，在高程1661.00m以下分施工缝并设置三道止水。

（2）启闭机房布置。

1）放空底孔启闭机房。放空底孔启闭机房分别对应放空底孔布置于11号和17号坝后高程1775.00m平台，为独立建筑。启闭机房为全现浇混凝土框架剪力墙结构。房内在高程1788.7m布置吊车轨道梁。

2）泄洪深孔启闭机房。泄洪深孔启闭机房布置在大坝12～16号坝段坝后泄洪深孔工作门闸墩高程1814.8m平台上，大坝左右岸启闭机房连通，形成深孔工作门及启闭机的检修维护厂房。启闭机房由三层框架梁、一层吊车梁、一层屋面框架梁、柱、剪力墙及屋面板构成，屋面板厚120mm。在高程1829.86m布置吊车梁，布置有用于检修的2台桥机。

2.1.3　大坝防渗、排水布置

2.1.3.1　大坝防渗帷幕布置

（1）帷幕总体布置。左岸高程1885.00m、1829.00m、1785.00m、1730.00m、1670.00m和1601.00m共设置6层基础帷幕灌浆平洞，各平洞及帷幕灌浆布置参数见表2.1-2，左岸坝基帷幕灌浆布置立面展示见图2.1-6。

（2）帷幕深度及向两岸延伸长度。上层平洞帷幕伸入下层平洞底板高程以下约10m。河床坝基部位防渗帷幕深入透水性q＜1Lu为主的微新岩体，最大垂直深度约171m，至高程1430.00m。副帷幕按2/3倍主帷幕孔深确定，最大垂直深度约114m，至高程1487.00m。

两岸灌浆平洞的长度延伸至正常蓄水位与两岸相对隔水层线的相交处。左岸高程1885.00m、1829.00m、1785.00m、1730.00m、1670.00m和1601.00m灌浆平洞水平长度分别约为666.00m、696.00m、613.00m、533.00m、520.00m和437.00m。

（3）帷幕搭接。采取搭接方式使上、下层帷幕形成整体。①坝基主副帷幕间偏角1°，坝两岸帷幕偏角9°，高程1785.00m以上帷幕伸至下层平洞底板以下5m，高程1785.00m以下帷幕伸至下层平洞底板高程以下10m；②平洞上游侧设置3排至4排交错布置的浅孔帷幕与主帷幕连接，孔深约13m，洞轴线方向孔距同主帷幕孔；③首先进行浅孔帷幕灌浆，同时兼平洞上游侧围岩的固结灌浆。

2.1.3.2　坝基及抗力体排水布置

（1）坝基排水。大坝基础排水系统由排水幕、坝内集水井和深井泵房组成。排水幕平面上位于防渗帷幕后一定距离；立面上由高程1595.00m水平廊道、左右岸各6层排水平洞组成。左岸排水平洞布置高程1829.00m、1785.00m、1730.00m、1670.00m和1595.00m。两岸基础以及坝体中的渗水最后汇集到设置在高程1595.25m排水廊道13号、14号坝段的集水井内，由深井泵抽排至下游水垫塘。

坝基排水孔一般布置1排；在左岸距建基面250m范围布置2排，坝基河床高程1595.00m排水廊道布置2排。排水孔一般为垂直仰孔，钻孔伸至上层平洞底板下0.5m处；布置两排排水孔的部位，上游排为垂直仰孔，下游排向下游辐射。俯孔布置在高程1595.00m左右岸山体排水平洞、河床坝段坝体排水廊道内。

（2）坝肩抗力体排水。主要采用自排方式，下游最高水位以下的采用抽排，均排入水垫塘。平面上，左岸坝肩抗力体排水系统设置23条排水平洞。高程1829.00m、1785.00m、1730.00m、1670.00m和1618.00m平洞分别布置了4条、4条、4条、5条和6条。排水平洞主要和固结灌浆平洞结合，做到“一洞多用”。

抗力体高程1618.00～1829.00m排水平洞一般设置3排仰孔，孔深均钻到上一平洞底板下0.5m处；为避让锚索部分区域仅保留垂直仰孔；高程1618.00m排水平洞底板设1排垂直俯孔，孔深38.0m，孔底高程1580.00m。排水孔仰孔孔径110mm，俯孔孔径130mm。

2.1.4　大坝泄水建筑物

大坝泄水建筑物包括了坝身4个表孔＋5个深孔＋2个放空底孔洞。

2.1.4.1　坝身表孔结构布置

大坝1～4号表孔位于12～16号坝段，流道跨大坝横缝布置，从左岸到右岸依次编号为1～4号孔。表孔为开敞式溢洪道，自由堰流，溢流堰面采用WES曲线，堰顶高程1868.00m。表孔进口控制宽度11.0m，出口采用了收缩式结构体型（矩形宽尾墩），出口宽度4.40m，闸孔堰面坡度俯角为33°。每个表孔设一扇弧形工作门，支铰高程1876.00m，由设在坝顶上的液压启闭机启闭。坝身表孔典型剖面见图2.1-7和图2.1-8所示。

2.1.4.2　泄洪深孔结构布置

坝身5个深孔布置于12～16号坝段，从左到岸依次编号为1～5号孔。深孔进口为喇叭形，孔身段为钢衬结构，有压直线段矩形断面尺寸为5.0m×9.2m，出口段孔顶圆弧接直线压坡段，出口孔口尺寸为5m×6m（宽×高）。在进口处布置平板事故检修闸门，尺寸为5.0m×12.3m，由坝顶门机启闭，检修闸门门槽前为开敞式。深孔弧形工作门布置在出口处，由布置于坝后启闭机房的液压启闭机启闭。平板事故检修门布置于进口处。典型剖面见图2.1-9。

深孔钢衬主要起抗蚀作用，钢衬孔道呈三维变化，孔口断面呈矩形。钢衬钢板厚24mm，为防止变形，整个孔道设计了环向、纵向加劲肋以增加刚度，环向加劲肋间距0.50m，顶底板纵向加劲肋间距边墙处1.67m，侧墙纵向加劲肋间距约为1.70m。

为加强钢衬底部钢板与混凝土之间的结合问题，在钢衬底板和侧墙设置有一定数量的灌浆孔，底板上布置振捣孔，并在纵横肋板上均布置有串浆孔，保证接触灌浆不留死角，以使钢衬与混凝土达到良好的接触状态。

2.1.4.3　放空底孔结构布置

坝身共设置有2个放空底孔，分别布置于11号和17号坝段，其中11号坝段为1号放空底孔，17号坝段为2号放空底孔。放空底孔进口底板高程1750.00m，孔口尺寸5.00m×6.00m，受坝体结构尺寸限制，放空底孔弧形工作闸门布置在出口处，平板事故检修门布置于进口处。事故检修门由坝顶门机启闭，弧形工作门由设在坝后底孔启闭机房的液压启闭机启闭。

放空底孔进水口为喇叭形，进口处布置有平板事故检修闸门，检修门尺寸为5.0m×12.3m，检修闸门门槽前为开敞式。孔身为钢衬结构，孔身有压直线段矩形断面尺寸为5.0m×9.2m，直线段长度视各孔位置所处的坝体厚度和入塘水流落点而定。出口段孔顶圆弧接直线压坡段，孔口出口尺寸变为5m×6m（宽×高）。放空底孔典型剖面见图2. 1-10。

2.1.4.4　导流底孔结构布置

根据中、后期导流规划，坝身在高程1700.00m布置了5个导流底孔进行施工期单独或联合泄流。导流底孔布置于12～16号坝段，从左岸到右岸依次编号为1～5号孔，正对于深孔下方，孔口尺寸5.00m×9.00m。

导流底孔进水口为喇叭形，进口封堵闸门门槽前为开敞式；孔身有压直线段为矩形断面，尺寸为5.00m×11.00m（宽×高），其长度随拱圈厚度而变化；出口段采用圆弧接直线段压坡。导流底孔孔身总长为54.76～67.43m，进口封堵闸门尺寸为5.00m×14.50m（宽×高），出口弧形工作闸门尺寸为5.00m×9.00m（宽×高）。

导流底孔进口设置封堵检修闸门门槽，门槽自导流底孔底板至高程1790.50～1792.00m，以上采用排架至高程1814.00m启闭机平台，在启闭机平台上布置启闭机进行导流底孔封堵检修闸门的启闭。出口段孔顶圆弧接直线压坡段，孔口出口尺寸变为5m×9m（宽×高），设置有工作弧门由液压启闭机控制启闭。导流底孔典型剖面见图2.1-11。

导流底孔在工程后期需要进行封堵，出口工作门需要拆除。

2.1.4.5　预应力闸墩设计

（1）深孔预应力闸墩结构设计。深孔出口预应力闸墩为悬臂结构，悬臂长度22～26m，由出口闸墩和支撑大梁组成，其中出口闸墩厚度5.40m，支撑大梁尺寸为5.2m×7.0m×6.0m（宽×高×净跨）。

为了抵消由弧门传来的推力，在深孔出口闸墩上单侧布置了20束（单侧10环）3800kN（考虑损失后有效吨位3400kN）U形预应力主锚索；为了抵消闸墩内主锚索张拉及弧门推力联合作用下在闸墩与支撑大梁间产生次生拉应力，在支撑大梁上布置了3～4排共22束3500kN（考虑损失后有效吨位3200kN）直型预应力次锚索。

（2）放空底孔预应力闸墩布置。拱坝1～2号放空底孔出口预应力闸墩悬臂长度约23m，主要由出口闸墩和支撑大梁组成，其中出口闸墩厚度5.60m，支撑大梁尺寸为5.4m×7.2m×6.8m（宽×高×净跨）。

与泄洪深孔闸墩一样，在放空底孔出口闸墩上单侧布置了20束3800kN U形预应力主锚索；在支撑大梁上布置了4排共22束3500kN直型预应力次锚索。

（3）导流底孔预应力闸墩布置。1～5号导流底孔出口闸墩为悬挑结构，悬臂长度约25m，主要由出口闸墩和支撑大梁组成，其中出口闸墩厚5.60m，支撑大梁尺寸为5.4m×7.2m×6.8m（宽×高×净跨）。

导流底孔出口闸墩上单侧布置了20束3800kN U形预应力主锚索；在支撑大梁上布置了4排共22束3500kN直型预应力次锚索。

2.1.5　左岸垫座

拱坝左岸拱座在高程1885.00～1730.00m置在混凝土垫座上，左岸垫座结构高度155m，混凝土总量58.2万m3。垫座采用连续斜缝将垫座在平面上分A、B两块，斜缝后期进行接缝灌浆。垫座上游面为连续斜面，下游面每3m设置马道及台阶。垫座内设置3条排水廊道和帷幕灌浆廊道与大坝同高程廊道相接，另布置6条接触灌浆廊道用于接触兼固结灌浆。

2.1.6　水垫塘、二道坝设计

锦屏一级水电站下游消能防冲建筑物水垫塘及二道坝为Ⅱ级建筑物，按重现期100年洪水（Q1%＝10900m3/s）设计，水垫塘边墙衬砌顶高程按重现期500年洪水（Q0.2%＝12800m3/s）设计。

水垫塘采用复式梯形断面，长390m，采用混凝土衬砌，底板厚4.00m，底板水平宽45.00m，顶宽112.00m。水垫塘边墙顶高程1661.00m，墙顶设1m高的导浪墙，导浪墙设置缺口。水垫塘底板设8排纵向廊道与横向廊道相连。

水垫塘末端设置二道坝，为水垫塘检修提供条件，同时起到雍高水位，稳定水跃和阻挡回砂的作用。二道坝轴线桩号为（坝）0＋386.55，为重力坝型式，坝顶高程1645.00m，最大坝高54.00m。

二道坝后设置护坦，为避免水流对护坦基础的淘刷，在第二块护坦末端设置钢筋混凝土防淘墙。

2.1.7　左岸基础处理工程

左岸基础处理工程包括：左岸抗力体固结灌浆及f5断层、煌斑岩脉加密灌浆（不包括建基面固结灌浆）；煌斑岩脉混凝土防渗斜井与混凝土网格置换处理工程；深部f5断层混凝土网格处理工程；左岸山体帷幕灌浆工程、排水洞与排水孔工程；传力洞工程等。左岸基础处理工程洞室群布置关系见图2.1-12。

在左岸坝肩山体内高程1885.00m、1829.00m、1785.00m、1730.00m、1670.00m共开挖68条隧洞，形成左岸坝肩（特别是抗力体）基础处理工作面，对左坝肩抗力体岩体进行高压固结灌浆和f5断层及煌斑岩脉置换回填，以达到改善坝肩抗力体岩石力学性能、提高左岸坝肩岩体的变形模量及防渗及排水能力的目的。左岸f5断层、煌斑岩脉采用混凝土网格置换处理在高程1730.00m和高程1670.00m高程处设置2层混凝土置换平洞，两层平洞间设置4条混凝土置换斜井；煌斑岩脉在高程1730.00m、1785.00m、1829.00m间布置3层混凝土置换平洞和4条混凝土置换斜井。

2.1.8　两岸雾化区边坡治理

左岸雾化区边坡陡峻，局部为陡坎和倒悬体，边坡上部植被茂盛、覆盖层较厚并含有一定数量的孤石；下部边坡植被稀少，覆盖层较薄。按照设计要求，左右岸雾化区要进行覆盖层清理、倒悬体开挖等，清理后的边坡要进行锚喷支护、锚索深层加固和混凝土贴坡防护。

左岸雾化区边坡处理范围：左岸坝肩下游侧～桩号（坝）0＋640m、高差1661～1920m间范围，左岸雾化区顺河向处理区域长约567m，上下高差259m，治理区域面积约176800m2。

右岸雾化区边坡处理范围：（坝）0＋161.5～（坝）0＋640m、高程1820.00～1885.00m间及（坝）0＋280～（坝）0＋640m、高程1661.00～1820.00m间范围，右岸雾化区顺河向处理区域长约478m，上下高差224m，治理区域面积约132700m2。