前言
小浪底水利枢纽工程位于黄河中游最后一个峡谷的出口,上游距三门峡水利枢纽130km,回水直至三门峡坝下。坝址以上控制流域面积69.42万km2,占黄河流域总面积的92.2%;坝址处实测多年平均径流量423.20亿m3,多年平均输沙量16亿t。工程的开发目标为“以防洪(包括防凌)、减淤为主,兼顾供水、灌溉和发电,蓄清排浑,综合利用,除害兴利”。
小浪底大坝为带内铺盖的壤土斜心墙堆石坝坝型,设计坝高154m,施工最大坝高160m,坝顶高程281.00m,坝顶宽15m,坝顶长1667m,坝体总方量5185万m3。
小浪底工程大坝坝基地质条件极为复杂,河床有厚约80余米的砂砾石覆盖层,坝基范围内出露的影响大坝设计的断层有数十条,均呈顺水流方向展布;左坝肩山体单薄,岩层内发育有连续性很好的泥化夹层;右坝肩有承压水;坝址位于高地震烈度区,基本地震烈度为7度。外国专家在了解到小浪底大坝的地形地质条件后,评论该坝是挑战性的工程,国内一些咨询专家认为该坝是“五毒俱全”,可见该坝的复杂性。
鉴于小浪底土石坝的技术复杂性和重要性,其筑坝材料及坝基处理设计和研究工作引起了国内坝工界的极大关注,有关专家组对此进行了长期咨询,各有关科研单位和高等院校也配合进行了大量的科研工作,因此书中的成果与国内外土石坝专家的指导及科研单位、高等院校的密切合作分不开的。在此谨表示衷心的感谢。
小浪底水利枢纽工程已于1999年8月顺利通过蓄水安全鉴定。2000年6月大坝填筑至设计高程。目前大坝已经历了高程235.00m水位的考验,运行情况正常。
西霞院水利枢纽工程位于黄河干流中游河南省境内,距上游的小浪底水利枢纽工程16km,为黄河小浪底水利枢纽的配套工程,是一座以反调节为主,结合发电,兼顾灌溉、供水等综合利用的大型水利枢纽工程。
西霞院水利枢纽工程大坝坝基地质条件相当复杂,河床有厚约30余米的砂砾石覆盖层,河床砂砾石层,渗透系数一般为3~30m/d,属中等—强透水层。两岸滩地的土石坝段,坝基表部为砂壤土、砂层,厚2~7m,0.25mm以下颗粒含量达80.6%,结构疏松,为中等压缩性土,天然状态下允许承载力90~110kPa,存在基础稳定性、地震液化和渗漏、渗透稳定等问题,不宜直接作土石坝基础。坝基基岩为黏土岩、粉砂岩互层,为弱透水层,不存在岩体大量渗漏问题。
鉴于西霞院土石坝的技术复杂性和重要性,其大坝土工膜设计和坝基处理研究工作各有关科研单位和高等院校配合进行了大量的科研工作,因此本书中的成果与国内外土石坝专家的指导及科研单位、高等院校的密切合作分不开的。在此谨表示衷心的感谢。
建在深覆盖层上的河口村面板坝研究始于该工程项目建议书编报的2002年。因面板坝趾板修建在基岩面上的设计和施工国内外都有较成熟的经验,技术成熟,安全可靠,故在项目建议书阶段(2002—2005年期间)作为推荐方案。随着我国坝工技术水平的不断发展,已有越来越多的混凝土面板坝工程将趾板建在深厚覆盖层上,并且有了坝高在100m以上的工程实例。为此,可行性研究和初步设计阶段对趾板修建在基岩上和趾板修建在深覆盖层上的面板堆石坝方案进行了同等深度的比选,前者造价高约18%,增加工期7个月;趾板建在深覆盖层上的面板坝因具有了坝基开挖量小、简化导流、缩短工期、降低造价等显著优点成为选定坝型,坝高122.5m。
现将河口村面板坝设计与坝基处理过程中对一些技术难题的研究过程及主要研究成果进行系统的介绍,希望能对推动我国面板坝的发展尽绵薄之力。
本书由代巧枝编写了前言、第10章~第12章;田华祥编写了第1章;肖豫编写了内容提要、第2章、第3章、第5章、第16章、参考文献;刘许超编写了第13章~第15章、第17章;林楠编写了第4章中的4.1节;李海晓编写了第8章、第9章;任松林编写了第18章、第22章;吴昊编写了第20章、第23章、第24章;何蕴华编写了第4章中的4.2~4.4节;樊小发编写了第6章、第7章、第19章、第21章;在编写过程中参与专题研究的其他设计人员参与了基础资料收集和子课题的部分编写,不再一一列出,全书由姜苏阳统稿。
本书引用了大量的设计科研成果和文献资料,并得到了多家单位和多位专家的大力支持,在此谨一并表示衷心的感谢!由于本书涉及专业众多,编写时间仓促,错误和不当之处,敬请同行专家和广大读者赐教指正。
谨以此书献给所有参与和关心小浪底、西霞院和河口村大坝研究、论证和建设的单位、专家、学者,并向他们表示崇高的敬意与衷心的感谢!
编者
2015年6月