SEBLK水电站碾压混凝土重力坝
1 工程概况
SEBLK水电站的工程是以发电为主，兼有水产养殖、旅游等综合效益，为Ⅲ等工程，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级。
SEBLK水电站工程全景图
2 气象及工程地质
2.1 气象
坝址区多年平均气温2.7℃，极端最高气温41.8℃，极端最低气温-49.8℃。多年平均无霜期116d，多年平均风速1.8m/s，历年最大风速25.0m/s，风向东南。多年平均最大积雪深75cm，最大冻土深175cm。
2.2 工程地质
工程地震基本烈度Ⅶ度，大坝设防烈度7度，地震动峰值加速度0.15g。
坝线岩层基本为一单斜构造，揉皱较强烈，产状变化较大，多为NW15°～60°，NE∠30°～40°，倾向上游偏右岸，断层及节理裂隙较发育。坝址区共发现断层9条，其规模均较小，破碎带宽一般为0.1～0.5m，最宽为5.0m，延伸长度一般30～50m，个别为较长，以NW、NE向为主，与河流呈大角度斜交，倾向NE或SE，倾角一般大于60°，一般为压扭性或扭性，由断层角砾岩、糜棱岩、碎裂岩及断层泥充填，多胶结不良，对坝线影响不大。坝线处节理裂隙主要有三组，规模均不大，对坝线影响不大。
工程区调查有坝区1＃、坝区2＃、一道滩3个砂砾料场，砂砾料质量均较差，储量不满足设计需求，需进行人工轧砂；砾石料级配一般，质量较好，砂砾料均具有碱活性。石料场位于坝址下游左岸，岩性为华力西中期的花岗岩，强风化埋深1～3m，弱风化岩石力学强度高，质量好，饱和抗压强度32～45.89MPa。
3 枢纽布置
枢纽所属建筑物包括两岸非溢流坝段、溢流坝段、发电引水隧洞、电站厂房等。溢流坝段布置在河床中央，共布设2个表孔（单孔孔口尺寸10m×9m），其左右两侧为非溢流坝与岸坡相接，发电引水隧洞进口布置于大坝右岸上游约44.5m处，采用塔式进水口，电站厂房布置于岸边发电引水隧洞出口。枢纽平面布置如图1所示。
图1 SEBLK枢纽平面布置图
4 大坝设计
4.1 坝体轮廓设计
碾压混凝土坝最大坝高61.50m，坝顶宽5m，坝顶全长213.325m，上游面高程29.00m以下坡比1∶0.10，以上为铅直面坝体，下游面59.50m以上为垂直面，以半径15.00m圆弧与下部1∶0.75的坝坡连接。坝顶上游侧设1.4m高防浪墙。大坝下游立视如图2所示，大坝典型剖面如图3所示。
4.2 坝体分区及混凝土设计指标
在分析各坝段工作条件、应力状态等设计成果及构造要求的基础上，坝体混凝土应满足强度、抗渗、抗冻、抗侵蚀、低热等性能方面的要求，同时还考虑到碾压混凝土坝材料分区应力求简单的特点，坝体混凝土共划分为9个分区，即：下游水位以上坝体外部表面碾压混凝土（Ⅰ区）；上游水位变化区的坝体外部表面防渗碾压混凝土（Ⅱ-1区）；下游水位变化区的坝体外部表面碾压混凝土（Ⅱ-2区）；上游最低水位以下坝体外部表面混凝土（Ⅲ区）；坝体基础碾压混凝土（Ⅳ区）；坝体内部碾压混凝土（Ⅴ区）；溢流坝表面高速水流区混凝土（Ⅵ-1区）；闸墩、导墙部位混凝土（Ⅵ-2区）；溢流面表面厚50cm抗冲耐磨混凝土（Ⅵ-3区）。坝体混凝土分区设计如图3所示。坝体分区及主要混凝土设计指标见表1。
图2 SEBLK大坝下游立视图
图3 SEBLK大坝典型剖面图
大坝混凝土粗骨料利用石料场花岗岩天然筛分而成，细骨料采用天然砂；水泥采用屯河集团水泥厂普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用新疆玛纳斯电厂Ⅰ级灰、乌鲁木齐电厂的Ⅱ级灰。
表1 坝体分区及主要混凝土设计指标表
续表
4.3 坝体防渗结构
上游防渗层采用变态混凝土加二级配碾压混凝土防渗，并在上游坝面涂刷高分子防渗涂料作为辅助防渗措施。二级配碾压混凝土厚2～6.8m。
4.4 坝体分缝设计
溢流坝宽27.5m，不设伸缩缝，左岸非溢流坝伸缩缝间距为14～22m。右岸非溢流坝伸缩缝间距为16.5～22m。
4.5 止水系统设计
各坝段横缝止水均设置一道铜止水和一道橡胶止水。各坝体间伸缩缝采用闭孔泡沫板嵌缝。
4.6 坝体排水设计
在上游二级配混凝土下游侧设置坝体排水管，孔径150mm，间距3m。
4.7 坝基处理
（1）基础开挖。坝基持力层为中～厚状片麻岩、混合岩，力学强度较高，岩体风化程度：强风化下限厚度左岸0～6.3m、河床 0m、右岸 3.8～8.3m，弱风化下限岩体风化较深，且本工程坝高59.5m为中低坝，对基础要求一般。根据大坝基底应力，经综合分析，河床段挖至弱风化上部，两岸岸坡下部挖至强风化下限，上部适当放宽，局部地质条件较差的进行固结灌浆处理，提高基础整体强度，减少开挖难度和方量。开挖坡比，覆盖层1∶1，岩石1∶0.5。
（2）固结灌浆。坝基岩石相对完整，承载力较高，两岸风化相对较强，但岩石整体强度较高。根据工程实际情况，坝基岩石无须全面固结灌浆处理，只在局部地质条件较差部位，如断层破碎带，采用固结灌浆处理，以提高岩石整体性。固结灌浆孔排距3m，梅花形布置，河床段孔深5m，岸坡段孔深8m，帷幕前孔深15m，根据开挖后的实际地质情况，对范围和参数进行了调整。
（3）帷幕灌浆及坝基排水。河床部位地下水位高，岩石透水性弱。两岸节理裂隙等构造发育，地下水位低，透水性强，特别是右岸地下水位较低，存在向库外渗漏的通道。河床F10断层在坝基内出露，须进行帷幕灌浆。
帷幕灌浆采用单排孔，局部特殊地段根据实际情况（如断层处）考虑2排孔，排距2m。帷幕灌浆孔距：河床段为2m，岸坡段为2.5m，孔深伸入相对隔水层≥3m（3Lu≤q≤5Lu），两岸帷幕接头根据正常蓄水位与地下水位交点确定，采用灌浆平洞施灌。
为降低坝基扬压力，在基础灌浆排水廊道内设坝基排水幕，排水幕布置在防渗帷幕下游侧，孔深为帷幕深度的0.5倍，孔距2.5m，孔径110mm。
（4）坝基断层破碎带的处理。在坝基内出露的顺河断层F10，破碎带宽4m，影响带宽2m，其他节理裂隙宽度均较小。对F10断层采用了混凝土塞刻槽加固，混凝土塞深度采用1.5倍断层宽度，长度超出坝体上下游轮廓线外各1m，然后全断面采用C15混凝土回填并进行固结灌浆处理。固结灌浆孔深入基岩5m。
4.8 温控设计
（1）降温措施。大坝、厂房基础约束部位混凝土允许最高温度为32℃；大坝非基础约束部位混凝土允许最高温度为36℃。每年的5月初—9月期间混凝土施工时，应采取相应的降温措施，可提高成品骨料堆料高度，采用地垄取砂石骨料、坝面搭设凉棚、仓面喷射水雾降温，混凝土浇筑尽量在早晚进行，避开高温时段。已浇筑混凝土表面采用流水养护、在基础约束部位或老混凝土部位采取埋冷却水管（通河水冷却）等措施。
（2）保温措施。根据气象资料，每年4月、10月的早晚或遇寒潮时，应当采取混凝土表面保温措施；每年的11月初至次年3月底，此间应停止所有露天项目的混凝土浇筑施工并做好保温措施。采取混凝土表面粘贴厚8cm聚苯板的保温方式，要求保温过冬混凝土在每年10月底前完成所有部位混凝土表面保温工作。至次年4月底方可拆除需要施工的仓面混凝土表面保温材料，其余混凝土表面保温材料仍保留。对大坝、厂房等部位已形成的孔洞、廊道等必须在10月底前挂设保温被等材料进行封口，防止冷空气对流而产生混凝土裂缝。
5 施工
（1）导流方式及导流标准。采用河床一次断流，上下游围堰挡水，隧洞导流的方式。大坝和厂房一个枯期内均不具备抢出水面的条件，故大坝、厂房导流设计洪水标准均选择10年一遇全年洪水，相应洪峰流量1030m3/s。导流共分5个阶段。
第一阶段：第1年11月上旬截流后，在第2年汛期之前将大坝上、下游围堰和厂房围堰抢至设计高程。大坝和厂房分别在上、下游全年围堰和厂房全年围堰保护下施工，大坝处由右岸导流隧洞泄洪，厂房处利用束窄后的左岸河床泄洪。
第二阶段：第2年10月底之前将大坝抢至高程40.5m以上，坝体具备施工期临时拦洪度汛的条件。
第三阶段：第3年7月底大坝、厂房达到设计高程，9月底厂房尾水闸门下闸具备挡水条件。
第四阶段：第3年9月底大坝上游围堰拆至高程30.7m以下，下游围堰全部拆除，10月底厂房围堰全部拆除。
第五阶段：第3年10月初，导流隧洞临时封堵闸门下闸蓄水，导流隧洞开始进行永久堵头封堵施工。
（2）施工进度。主体工程施工跨两个阶段，即主体工程施工期及工程完建期，主体工程施工期自第1年11月至第4年4月底厂房第一台机组发电，历时30个月。工程完建期自第4年5月至10月底厂房第三台机组安装调试和工程扫尾，历时6个月。
6 大坝监测及成果分析
混凝土重力坝的监测重点为变形监测、渗流监测、温度及应力、应变监测和坝体的地震反应监测。
根据坝址气候条件、施工工期安排、大坝温控计算成果并结合坝体结构布置特点，大坝监测除设置了以上永久监测项目外，同时还对以下的重点部位进行了重点监测：加强坝体混凝土温度监测；加强施工期及运行期越冬层面混凝土温度监测；加强越冬层面混凝土裂缝及渗压监测。根据实际监测资料分析比较，得出以下结论：
（1）坝体及坝基变形。由布设在各坝段上下游坝踵、坝趾处的裂缝计和多点变位计的监测数据可以看出，坝体坝基变形较小。
（2）坝基压应力监测。由埋设最高坝段的压应力计监测成果看，坝基压应力与计算成果接近。
（3）坝体温度监测。由温度监测资料可以看出，浇筑温度随季节变化比较明显，反映了季节温度对混凝土浇筑温度的影响，规律性较好；从监测资料中的最高温度来看，其最高温度与该仓混凝土浇筑季节的气温基本成正比。
（4）混凝土应力、应变监测。由埋设的五向应变计组监测可以看出，各测点应力变化均在正常范围内。
（5）坝基扬压力监测。坝基扬压力测值均在规范允许范围内。
从监测资料看，监测数据变化符合一般规律，大坝处于安全状态。
7 工程特点
（1）该工程是我国在高严寒地区修建的全断面碾压混凝土重力坝，工程区气候条件十分恶劣。
（2）该工程碾压混凝土重力坝实施的关键是大坝温度控制和防裂措施，采取“内降外保”的总体温控措施。
SEBLK水电站工程特性表
本工程由湖南省水利水电勘测设计研究总院承担勘察设计，供稿人刘莉莉。