基于防渗技术的水利水电论文

摘要：近年来，随着科学技术的以及工程建设技术的不断进步，使得我国的水利工程建设规模日益扩大。在这样的背景之下，为了进一步推动水利工程质量以及建设效率，相关部门加强了对于水利工程堤防防渗技术的使用。本文主要分析了完善水利工程堤防防渗施工技术的措施。下面是小编整理的《基于防渗技术的水利水电论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

基于防渗技术的水利水电论文 篇1：

水利施工中围堰技术的运用研究

摘要：本文主要以水利施工中围堰技术的运用研究为重点进行阐述，首先分析水利施工运用围堰技术的背景，其次从设置围堰体系、规范性设计施工、重视新土填充、内化围堰加固几个方面深入说明并探讨水利施工中应用围堰技术的要点，最后阐述提高围堰技术应用效果的思考，包含整合施工计划、组建高水平的施工队伍、优化施工技术，旨意在为相关研究提供参考资料。

关键词：水利施工;围堰技术;运用措施

国家民生建设越来越受到社会上人员的关注，现阶段我国水利工程建设的创新脚步有所加快，涉及的多种类型技术发展为重点工作项目。围堰技术的应用不仅推动水利工程建设，还让民生建设更为健康与持续化。在实际的运用中，如何高效率的在水利施工作业中运用围堰技术，深刻影响到水利施工的效果，为此要求发挥围堰技术的效用与价值，不断推动水利施工的建设进程。

一、水利施工运用围堰技术的背景

（一）围堰技术的基础组成形式。围堰技术是水利施工中应用最为频繁的一项技术，结构类型呈现出多样化特点，包含诸多形式。第一种形式便是混凝土围堰组织结构，混凝土是主要的施工材料，相关结构中围堰强度比较大，对应的耐冲击性比较显著[1]。第二种形式便是过水土石围堰，作用在水利工程建设中，基坑的建设最为关键和具体工程相匹配，基坑处于的地理位置相对低一些，那么河道中很可能积攒大量水，不利于保障工程施工进度。第三种形式便是砂砾石，应用锁扣以及钢板桩，隔离封闭处理砂石，目的是形成兼顾的钢板围堰。第四种形式便是土围堰与土袋围堰组织结构，大多数引进粘度指数较高的土质，保持对应围堰渗流长度，合理设置围堰宽度。

（二）围堰技术的内涵。水利施工建设实践中，临时性屏障建设是需求应用围堰技术的，重视临时维护操作，全方位提高水利施工效果。规避施工工程备受外来水土的影响，保障水利施工可科学化与规范化的进展。具体水利施工期间，相关人员要时效性拆除施工围堰，巧妙的把围堰技术纳入在临时性工程中，并且围堰工程最终目标抵挡外来水给予工程建设产生的冲击[2]，因此围堰技术的强度与渗透能力应足够强，推动水利施工的安全稳定建设。

二、水利施工中应用围堰技术的要点

（一）设置围堰体系。水利施工操作中，工作者应用围堰技术，应体现出此种技术具备的阻挡临时水功能，给工程顺利进行提供条件。设置围堰体系时科学的按照具体情况，满足工程建设强度需求，比如浅水滩的施工建设，水深往往小于等于16米，这样若水流速不高的区域，应及时设置河床。针对水深处的情况，若水深大于18米，且水流速度相对快一些，应实施打樁操作。并且针对部分地理环境特殊的地区，围堰体系构建时应纳入现场条件因素。尤其是思考软土和冻土，打桩作业分析深层土壤的影响因素，工作者因地制宜的体现围堰体系功效，全方位保护工程整体，便于后续工程建设顺利进展。

（二）规范性设计施工。在围堰技术的应用中，相关人员要科学的设计施工图纸，设计之前高效率勘测，全面掌握工程进度，由此保障设计图纸足够合理。并且对围堰技术的应用流程进行明确，首先是施工开挖，首选工程侧向进行;其次是基础加工;最后是拍掉河水，即填充泥土与石料[3]。判断分段流水的情况，比如工程填筑操作，一般来说引进交错上升的形式，提高工程综合水平。另外是围堰技术的运用过程，施工者要不断调整与优化施工环节，真正的做好围堰工程工作。

（三）重视新土填充。水利施工建设实践中，工作者要强调新土填充的必要性。填充操作应科学的选择材料，也就是把施工区域的土质情况和环境情况视作入手点完成材料选取。后续进行材料填充，发挥先进技术设备的优势，动态监督材料填充过程，让填充工作体现出合理性。如果工作者选取的材料属于粘土类型，要通过分层的形式落实工作。在新土厚度和具体条件出现偏差的状况下，无法监督围堰工程的综合质量。需要注意的是，新土填充速度还是必要的思考指标，因为填充速度直接关联着工程建设的安全性与稳定性。

（四）内化围堰加固。水利施工中应用围堰技术，围堰加固也是一个必要环节。围堰工程结束后，利用挖土机多次加固围堰，避免产生漏水或者渗水的情况。并且基于网络支撑背景，相关人员要有效的结合围堰加固操作与大数据先进技术，利用信息数据建模的过程评估围堰工程建设有效性。换言之研究工程所处地区的工程情况，借助信息技术整合数据，在电脑中构建虚拟化的模型，此时不只是帮助施工者全方位认知围堰工程，还可借助网络计算出对应信息数据，切合实际的处理围堰加固问题。除此之外工作者要对围堰加以二次夯实加工，让围堰结构建设体现稳固特征，在不出现渗漏问题的基础上交付施[4]。一经发现塌方危险，即刻引进沙袋与木桩保护围堰，强化围堰建设的牢固性。

三、提高围堰技术应用效果的思考

（一）整合施工计划。水利施工的实际建设，工作者要整合升级工程组成结构，让围堰工程凸显出更多的规范性。工程计划的整合，监测设备运用性能，确保机械设备的存在效用最大化发挥。结合工程建设要点，拟定最佳的工程计划，围堰技术管理工作者全面分析工程情况，高效率的开展围堰管理工作。由此降低围堰技术应用时生成安全风险，便于围堰技术顺利应用。

（二）组建高水平的施工队伍。目前我国多个地区的水利施工规模都在不断扩展，在具体发展中严格要求水利施工建设的精准度[5]。围堰技术的应用，应该组建高水平的施工队伍，任何员工拥有精湛的专业知识，时刻分析地质现象和复杂环境变动，

针对性的进行围堰技术应用方案调整。站在围堰工程建设单位视角下，在承包过程中要全面思考工程，考量具体现象让人才队伍适应工作强度。充分给围堰技术工程施工者提供外出学习的机会，提高围堰工程综合效率。

（三）优化施工技术。水利施工作业中要想最大化的提高围堰技术应用效率，相关人员应保障科学应用施工方案。施工者一方面思考工程区域环境，规范化挑选施工技术。还应有效的建设围堰地基，给予地基加以牢固性建设，深层挖掘以及深层埋设操作，相关人员应选择对应的工程材料，降低工程建设产生崩塌的现象与腐蚀现象。全新技术的应用，动态呈现水利施工进度，以可行性的技术方案为前提，综合增强围堰施工效果，妥善优化水流冲击压力与水流方向，把水利施工中围堰技术的应用落到实处。

结束语

综上所述，水利施工建设，围堰技术的应用存在重要意义和价值。围堰技术应用可稳定水利工程结构，不只是促进工程顺利进行，还可给水利施工带来更多经济效益。基于此，设计围堰技术应用流程，思考影响围堰技术应用效果的因素，有的放矢的开展围堰技术作业，巩固水利施工建设质量，继而真正的落实水利施工建设工作。

参考文献

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[4] 黄灿新， 刘传炜. 超深围堰防渗墙下基岩破碎带防渗补强施工技术[C]// 2019水利水电地基与基础工程新技术——中国水利学会地基与基础工程专业委员会第15次全国学术会议论文集. 2019.

[5] 相开玲， 王明明. 关于水利工程围堰施工技术要点及其管理的探讨[J]. 名城绘， 2019， 000（001）：0502-0502.

作者：齐龙

基于防渗技术的水利水电论文 篇2：

水利工程堤防防渗漏施工技术

摘要：近年来，随着科学技术的以及工程建设技术的不断进步，使得我国的水利工程建设规模日益扩大。在这样的背景之下，为了进一步推动水利工程质量以及建设效率，相关部门加强了对于水利工程堤防防渗技术的使用。本文主要分析了完善水利工程堤防防渗施工技术的措施。

关键词：水利工程;堤防防渗;施工技术;施工质量

随着我国社会的发展以及经济建设的稳定，在这样的背景下，我国的水利工程建设逐渐展开。事实上，水利工程在实际的运转过程中，除了能够起到蓄水灌溉、预防洪涝灾害等功效之外，还进一步为我国社会发展提供了诸如电能等诸多能源。基于此，为了进一步推动水利工程作用的发挥，以及其质量的提高，需要水利工程施工队伍在实际的工程建设过程中加强对于堤防防渗漏技术的使用。

1水利工程施工中堤防防渗漏施工技术应用的必要性

作为人类赖以生存的基础，水资源的安全性一直成为社会民众所关心的问题。近年来，随着时代的发展以及科学技术的进步，在进行水资源调配以及合理运用的过程中，逐渐加强了对于水利工程的建设。事实上，水利工程的建设不仅仅实现了对于水资源的季节性调节，还促进了生态环境的改变，并为社会生产以及生活提供了诸如电能等能源。

为了进一步推动水利工程相关效益的实现，需要水利工程施工队伍加强对于水利工程施工中堤防防渗漏施工技术的应用。作为水利工程质量的监控以及管理工作中的重要一环，堤坝的抗震性以及稳定性对于水利工程的质量产生了重要影响。而加强对于水利工程堤防防渗技术的使用，能够在最大程度上促进堤坝整体稳定性的提高，减少外界因素以及压力对于其自身的破坏。

2常见的堤防防渗施工技术的分析

水利工程施工队伍在实际的工程建设过程中，为了确保水利工程建设质量以及效率的提高，逐渐加强了对于堤防防渗漏技术的使用，继而以此为依托推动水利工程相关效益的充分发挥。目前，水利工程施工建设队伍最为常用的技术有防渗漏帷幕灌浆技术、混凝土防渗墙技术以及水泥土中的多头深拌技术。

2.1防渗漏帷幕灌浆技术

防渗漏帷幕灌浆技术作为一种较为特殊的防渗技术，其在实际的使用过程中受到地质条件的限制较大。一般情况下，该种防渗技术主要运用在上壤岩石颗粒较大或砂砾石性质的地质环境。

该技术在实际的运用过程中，主要将一定面积的帷幕预埋在土壤表层的地底下，并确保帷幕的上部与水利工程的大坝建筑之间的稳定性。帷幕由于自身具有较高的防水性能，因而借助该技术进行的水利工程建设的防渗漏性能较强。目前，该技术所使用的帷幕分为两个部分，分别是多排孔类型以及双排孔类型。

2.2混凝土防渗墙技术

一般情况下，该技术实施过程中，其作用于混凝土建筑部分。在实际的运用过程中，由于施工工序较为复杂，且主要的施工环节是在地下进行，故而使得实际的施工环节具有一定的危险性与困难性。

虽然，施工环节存在一定的难度，但是该技术在实际的运用过程中具有噪音小、污染少的优势。该技术在实际的运用过程中，主要在水利工程堤坝墙体的地下以一种持续均匀的形态运用的。一般而言，混凝土防渗墙技术的使用能够充分的阻挡水分的渗入，加之其具有较强的载重性，因而能够提高工程建设的质量。

2.3水泥土中的多头深拌技术

近年来，随着施工单位在水利工程建设的过程中使用多种堤防防渗漏施工技术，继而使得水利工程堤防的防渗能力得到了显著的提高，并由此促进水利工程建设质量的提升。

目前，施工建设单位为了确保水利工程堤防防渗能力的提升，逐漸加强了对于进多头深搅拌技术的使用。该技术在实际的运用过程中，能够实现水利工程内部水泥浆喷射的均匀搅拌，并最终由此实现复合地基，使得混凝土与工程堤防的墙体有机结合凝固，最终达到防渗漏的效果。

3结语

随着时代的发展以及科学技术的进步，使得我国加强了对于水利工程的建设，推动我国水资源的合理运用，并为社会生产、生活提供相关的能源，诸如电能等，对此，水利工程施工队伍在实际的工程建设过程中，为了实现相关的效益，加强了对于水利工程堤防防渗漏施工技术的使用。本文主要分析了利工程施工中堤防防渗漏施工技术应用的必要性，并对常见的单重堤防防渗施工技术、防渗漏帷幕灌浆技术、混凝土防渗墙技术以及水泥土中的多头深拌技术进行了具体的阐释。随着相关部门的重视、技术的发展以及相关措施的落实到位，我国水利工程堤防的防渗漏性能会逐渐上升，并推动我国水利工程质量的提升以及取得相关效益。

参考文献

[1]张明.水利工程堤防防渗漏施工技术研究[J].读天下，2016（10）：263.

[2]朱武.水利工程堤防防渗施工技术探究[J].中国高新技术企业，2015（26）：119-120.

[3]孙兰英.水利工程堤防防渗施工技术解析[J].江西建材，2015（13）：117-118.

[4]欧阳清，肖旭波.水利工程堤防防渗漏施工技术分析[J].低碳世界，2016（11）：48-49.

作者简介：田地，本科学历，松辽水利水电开发有限责任公司，助理工程师，研究方向：水利水电。

作者：田地 庞秋实

基于防渗技术的水利水电论文 篇3：

福建省筑坝与泄洪技术发展报告

【摘要】 文章总结和回顾了福建在筑坝和泄洪技术方面的研究、实践与进展，着重介绍了高掺粉煤灰碾压混凝土、碾压混凝土坝的防渗结构和层面抗剪强度研究，混凝土面板堆石坝的防裂技术、新型止水结构、挤压式混凝土边墙和新近建成的胶凝砂砾石围堰等坝工技术，以及具有福建特色，拥有自主知识产权的拱坝大差动齿坎泄洪结构，宽尾墩—阶梯式坝面—戽池联合消能结构和宽带低真空实用堰的设计方法等大坝泄洪技术、旁侧溢洪道扩散泄洪技术和未完建面板堆石坝过洪技术。

【关键词】 筑坝新技术 大坝泄洪新技术

一 概述

公元前2900年，古埃及在尼罗河上建造了长240m，高15m的挡水坝，我国从春秋时期开始，就在黄河下游沿岸修建堤防，几经整修加固，形成了约1500km长的黄河大堤，兴建于公元前256～251年的岷江都江堰至今仍在使用，我们的祖先应用自己的聪明智慧，为后人留下了许多治水的辉煌篇章。进入20世纪后，水工建筑物这门以固体力学、土力学和岩石力学为基础，并与水力学和建筑材料等多种学科密切相关的科学得到了突飞猛进的发展。世界上出现了300m级的大坝，如原苏联高335m的罗贡心墙土石坝和高272m的英古里双曲拱坝，瑞士高285m的大狄克逊混凝土重力坝。而目前我国在建和拟建的300m级的高拱坝已有5座，即高303m的锦屏一级、高292m的小湾、高278m的虎跳峡、高275m的白鹤滩和高273m的溪洛渡。高水头伴随着大泄量，高速水流问题日益突出，图库鲁伊最大泄量超过10000m³/s，伊泰普最大泄量62200m³/s，我国三峡通过坝身泄水建筑物的泄量接近88000m3/s，向家坝和溪洛渡泄量约50000 m3/s，一些泄洪建筑物最大流速高达50m/s，单宽流量突破200 m3/s.m，有的已接近300m3/sm，泄洪功率巨大，可达数千万千瓦甚至上亿千瓦，巨大能量的安全泄放和消能已成为筑坝的重大技术难题之一。

福建省水电资源丰富，能开发的中型水电装机容量约占我国华东地区的40%，位居华东片首位，新中国成立后的半个多世纪里，福建已建库容为百万立方米以上的水库三千多座，伴随着大型施工机械的发展，碾压混凝土坝（RCC，即Roller Compacted Concrete），钢筋混凝土面板堆石坝（CFRD，即Concrete-facedrock-fill），胶凝砂砾石坝（CSG，即Cement Sand and Gravel）等坝工新技术在福建得到了广泛的应用和发展，1986年福建诞生了我国第一座碾压混凝土重力坝，这与日本建成的世界第一座碾压重力坝岛地川坝仅仅相差5年，福建坑口碾压坝获国家科技进步一等奖，1995年福建又建成了当时世界上第一座碾压混凝土薄拱坝——溪柄溪坝，成为中国碾压坝的重镇，混凝土面板堆石坝是近二、三十年发展起来的新坝型，福建省继1994年首次建成高93.8m的龙岩万安溪混凝土面板堆石坝（其关键技术获水利部科技进步二等奖）以来，目前已建和在建的百米级混凝土面板堆石坝4座，即穆阳溪芹山、尤溪街面、屏南金造桥和仙溪金钟混凝土面板堆石坝。我国第一座坝高35.5m的宁德洪口胶凝砂砾石上游过水围堰2006年经历了超设计洪水考验，围堰安然无恙，标志着胶凝砂砾石筑坝技术进入了工程应用的实质阶段，我省再一次走在了全国的前列。随着水电资源的开发，大坝泄洪技术得到了长足的发展，目前我省从吸收引进到丰富发展，逐步形成了符合工程实际，具有福建特色，拥有自主知识产权的大坝泄洪技术，新型散流式大坝消能泄洪系统，拱坝大差动齿坝泄洪结构，宽尾墩—阶梯式坝面—戽池联合消能结构和宽带低真空实用堰的设计方法等四个项目分别获国家专利技术，旁侧溢洪道扩散泄洪技术和在未完建混凝土面板堆石坝上过洪技术分别获福建省科技进步二等奖。

二 筑坝技术

（一）高掺粉煤灰的碾压混凝土

碾压混凝土的试验研究开始始于20世纪60年代，但直至80年代初世界上才真正出现了碾压坝的工程实例，与常规混凝土不同，碾压混凝土水泥用量少，水灰比小，可节省水泥65%左右，由于采用了类似于土石坝那样的薄层铺筑，逐层碾压施工的方法，施工技术由振捣改变为碾压，由此带来了混凝土配合比、大坝防渗结构、层面抗剪强度等筑坝材料和结构设计上的变化，从目前世界上较为领先的中国、日本、美国和西班牙的共118座碾压坝和福建11座已建和在建的碾压混凝土坝胶凝材料用量来看，详见表1和表2，除溪柄溪一级和涌溪三级外，福建碾压坝的平均水泥用量58.8kg/m³，明显低于世界平均水平81.5kg/m3，具有低水泥用量高掺粉煤灰的明显特性，在后期混凝土强度仍继续增长的情况下，混凝土水化热大幅下降。由于一级灰中含有大量圆球状玻璃晶体，使施工和易性，混凝土耐久性综合指标大为改善。

（二）碾压混凝土坝防渗结构的发展

碾压坝的防渗结构，从坑口试验坝开始，就抛开了外包常态混凝土的所谓“金包银”的日本经典模式，逐步走出了从坑口上游采用薄层沥青砂浆防渗加钢筋混凝土预制板，到龙门滩一级的整体式补偿收缩混凝土刚性面板防渗层，尤溪水东的预制混凝土块石棉水泥丙乳砂浆深勾缝刚柔结合的防渗面层，发展为今天的被山仔、棉花滩、周宁、洪口、白沙等多个工程广泛采用的施工更为简便，防渗效果更好的上游二级配富胶凝压混凝土自身防渗技术。宁德洪口大坝坝高130m，是我省在建的碾压混凝土坝中最高坝，坝体上下游表面两岸挡水坝段与基础接触处采用由我国在碾压混凝土实践中创造出来的变态混凝土，即靠近坝肩、上下游模板接触处用碾压混凝土铺摊后，再注入一定数量的水泥粉煤灰胶浆，用插入式振捣棒振实，以形成平整光滑的外表面和良好内部接合面，并简化

施工，减少常态砼用量，照片1为洪口大坝效果图。

（三）碾压混凝土坝层面抗剪强度

由于修建碾压坝时一般每隔0.3～0.6m就出现一个浇筑层面，除了配合比参数变化之外，机械摊铺和碾压造成的混凝土质量的波动、层面间隔时间、层面处理方法以及骨料在每一个浇筑层底部潜在的分离性等因素，都使碾压坝层间抗剪切强度一般比碾压混凝土本体抗剪强度要小，这从大量的混凝土蕊样试验中得到了证实。在龙门滩一级的设计施工研究中，通过三次现场大型碾压试验和原位抗剪断试验，在吸取我国已有成果的基础上，获得了超高碾压混凝土坝、多层面抗剪断参数和施工工艺技术控制标准，通过“整体式碾压混凝土坝考虑层间薄弱面的结构模型和数学模型的试验研究”，得出了不分缝的碾压混凝土坝，其水平层内混凝土密实度、均匀性和整体性较柱状浇筑的常态混凝土优越，而垂直方向存在诸多层间薄弱面的重要结论，以及在宽高比一定范围内采用整体不分缝可使坝体水平梁得以加强，发挥拱效应，这不仅能弥补坝体悬臂梁受层间的削弱，而且能适当减小坝断面。

（四）混凝土面板堆石坝的万安溪经验

混凝土面板堆石坝以能充分利用当地材料、技术先进可靠的优势，在我省得到了较快的发展，目前已建和在建的百米级混凝土面板堆石坝共五座，即坝高93.8m的万安溪大坝、坝高122m的穆阳溪芹山大坝、坝高126m的尤溪街面大坝（照片2）、坝高111.3m的屏南金造桥大坝以及拟建的坝高96.5m的仙溪金钟大坝，我省第一座民营企业投资兴建的百米级高坝屏南金造桥混凝土面板堆石坝，2004年8月开工，2005年10月大坝堆石体填筑完成，创造了同类面板坝较快的施工进度。

“面板防裂技术”是混凝土面板堆石坝的关键技术之一，万安溪面板混凝土通过掺用DH9引气剂，FE高效减水剂和木钙缓凝剂的三复合外加剂，以及选用超量取代法掺粉煤灰代替砂和水泥，配以当地产425普通硅酸盐水泥及细度模数达3.4～3.7的粗河砂和Ⅱ～Ⅲ级粉煤灰，在原材料不尽理想条件下，经反复试验研究，面板混凝土仍达到抗压强度C25，抗渗标号S8的设计要求，并显著提高了混凝土抗裂能力。面板坝的垫层料既要求能为防渗面板提供优良支撑和传力的条件，同时又要有足够的渗透稳定性，半透水性以起到第二道抗渗防线的作用，因此，垫层料必须有足够抗剪强度，低压缩性和较高的变形模量，万安溪坝垫层料采用人工轧制新鲜花岗岩与25%风化花岗岩残积物掺和而成，不但完全满足设计和施工要求，且级配好，不易分离，坡面平整度高，平均单价节省15%，为垫层料充分利用当地材料开辟了新途径。该技术已编入"混凝土面板堆石坝设计规范"。

（五）混凝土面板堆石坝的止水结构

高水头大变位面板坝止水结构研究成果应用于我省的芹山大坝，改变了传统的三道止水结构型式，将中部的橡胶止水带提到表层，采用波浪型止水，并对铜止水及表面嵌缝材料细部结构进行修改，以适应周边缝大剪切变位，考虑到后期面板出现少量裂缝，为使采用GB嵌缝材料进行表面止水处理能与面板A、B缝表层止水形成封闭，B缝及防浪墙与面板连接处增设一道表层GB嵌缝止水，并用三元乙丙复合盖板覆盖保护，芹山大坝下游量水堰自2000年1月12日开始观测至7月3日止，汛期库水位744.86m较百年一遇设计洪水位低11.34m，量测到最大渗流量5.85L/S，其中包括了右岸边坡的部分地面及施工期汇水，枯水期库水位741.8m，2006年12月23日、26日、29日，量测的渗流量为2.58L/S、2.51L/S和2.22L/S，说明在高水位下，止水效果是理想的。我省另外两座百米级混凝土面板堆石坝金造桥坝和街面坝周边缝止水均采用表层波浪型止水带。

（六）挤压式混凝土边墙

为保证混凝土面板堆石坝垫层料压实质量，提高坡面防护能力，加快施工进度，街面大坝的上游坡面施工中采用了挤压式混凝土边墙施工技术（照片3），挤压式边墙为梯形断面，上下层铰接，墙高40cm与碾压后的垫层料厚度一致，内坡比为8：1，顶宽10cm，挤压式边墙混凝土按一级配干硬性混凝土配比设计，在挤压式边墙表面喷洒二油一砂，厚度3mm，以减少挤压式边墙对混凝土面板的约束。该技术可适应垫层区的河岸变形，底部不形成空腔，避免了对面板的不利影响。

（七）胶凝砂砾石围堰

胶凝砂砾石坝是以坝址附近的河床砂砾石以及开挖弃渣粗粒料，加入胶凝材料和水进行简易拌和而成的，而这些石材在一般混凝土中是无法利用的，因此，从这一点上讲，CSG坝能使用风化岩石，弃渣更少，从而可以最大程度上避免土地植被遭工程破坏，国外称之为“zeroemissiondam”（无污染坝），也正因为如此，兴建大坝时，可大幅度缩小采石厂的规模甚至可以省去骨料制造设备或使设备简易化，达到环保和节省投资的目的。我省首先在龙岩白沙工程进行了大量室内试验研究，得出了骨料粒径80～150mm占20%，40～80mm占30%，20～40mm占30%，5～20mm占20%，砂率21%，水泥用量在40kg/m³时，强度能够满足设计要求的重要结论。在随后宁德洪口的CSG材料试验中，得出了CSG具有代表性的主要物理力学性能指标，从而对CSG筑坝材料特性有了基本的认识，进一步研究表明：水泥用量35kg/m³，粉煤灰用量35kg/m³，砂率为20%时，CSG容重达2410kg/m³，渗透系数可达4.66×10-6cm/s。在白沙和洪口工程大量的室内试验基础上，又在街面工程的下游围堰进行了局部工程实践，由于街面工程采用含水率高的河床开挖天然砂砾料，现场CSG配合比略做调整，其中水泥用量45kg/m³，粉煤灰用量45kg/m³，砂砾料2280kg/m³，经2次取样，CSG容重2570kg/m³和2550kg/m³，抗压强度7.5MPa以上，与试验值基本一致。2006年4月，国内第一座CSG过水围堰--洪口上游围堰建成，最大堰高35.5m，堰顶宽度4.5m，上游坡度1:0.3，下游坡度1:0.75，共完成CSG填筑3.26万m³，CSG采用5t自卸汽车运输直接入仓，通仓平层，连续施工，反铲挖掘机拌和，12t和26t振动碾碾压。2006年，CSG围堰经过5.19，5.23，6.2，6.6等多场洪水考验，最大洪峰流量5500 m³/s，最大堰上水头8m，超设计水头1.45m，总过水历时44小时，围堰安然无恙，未发现裂缝，洪口CSG过水围堰的成功，节省工程投资28%,缩短工期25%，标志着CSG坝在我国正式进入工程实践阶段，福建省在坝工建设方面再一次走在全国的前列。

三 泄洪技术

伴随着坝工建设的发展，泄洪消能问题日益复杂，对于高水头的钢筋混凝土面板堆石坝，一个枯水期往往很难填筑至拦洪高程以上，因此，在堆石坝尚未完建前，常常需要在还是散粒体的坝体上过洪，从而引出了溢渗结合的泄洪问题；一些工程的溢流坝在零压得设计原则下，泄流能力无法满足设计要求，而用一味加大负压的方法来加大泄洪能力，溢流面往往承受不了；为了节省引水工程的投资以及地质方面的考虑，而把水利枢纽布置得非常紧凑，再加上库小泄洪频繁，因此，常常给泄水建筑物消能防冲提出很高的要求；有的工程采用传统单一的挑流消能，恰遇大坝下游河床不利的地形地质条件，造成了严重的冲刷；有的工程建在峡谷地带，枢纽布置十分困难，为了获得较大的溢流宽度以减少下泄单宽流量，常常要进行大量的开挖，从而增加了工程投资，同时又引发高边坡开挖稳定的问题，有时甚至影响到水电站的布置；有的工程因拱坝泄洪时水流的径向集中作用，至使实际的单宽流量巨增，产生了严重的坝脚冲刷，甚至威胁到拱坝自身的安全；有的工程片面追求节省工程投资，而选一个水力条件较差的消能工，由于用在消能工上的投资少，使优化消能工而采取的必要措施受到了限制，否则将突破工程预算。面临以上诸多问题，仅仅采用传统的单一的挑流、底流、面流或戽流消能往往是无法达到预期目的。福建省根据各个水利水电工程的不同特点和具体条件，积极探索了一系列经济高效的新型消能措施和泄洪方式，不但解决了许多棘手的工程难题，节省了工程投资，还对福建省水利水电工程的科技进步起了积极的推动作用。

（一）在未完建的芹山面板坝上过洪的研究与实践

该项目针对我省重点工程芹山面板堆石坝施工期渡汛的相关水动力学问题进行了室内仿真水力学试验研究（见照片4）。研究表明，渡汛时堆石体坝高，堆石体与上下围堰的相互关系，渡汛时堆石体的体型以及渡汛防护措施等，是影响渡汛安全的重要因素。渡汛坝高的降低还将牵涉到上游围堰的渡汛安全，一味降低渡汛坝高，可能使上游围堰顶流速成倍增加，导致渡汛失败。当渡汛高程由665m降低至660m时，可使坝面流速下降9%-36%，坝脚流速最大下降37%。由于过坝水流同时具有坝面溢流和坝体内渗流状态，加之芹山坝址河道弯曲，水力条件十分复杂，因此，在未完建的面板坝上过洪存在风险，室内试验表明：当渡汛坝高二十几米，水头差较大（如20m），其水动力学问题应引起足够重视，否则可能导致渡汛防护措施失效甚至溃坝。如在某种倒坡渡汛型式下，当遭遇20年一遇洪水时，坝后钢筋网被整片掀起冲向下游，而后发生溃坝。在顺坡渡汛方案中，仅十年一遇洪水，就使坝面1475m2的区域发生严重冲刷，最大冲深11.25m。水流的破坏力不可忽视。1998年5月14日和6月22日（见照片5），芹山大坝原型两次过洪，上下游水位差11.6m,基坑流速9m/s，堆石体安然无恙。尽管原型发生的过洪流量明显小于室内试验，但从原型反应出的重点防护部位，水流流态以及水力破坏形态等都与室内试验完全相符。

（二）宽带低真空实用堰

实用堰是坝工中重要建筑物，具有挡水和泄水双重作用。而实用堰的设计难点在于如何使溢流堰有较大的行洪能力，又不出现危害性负压。一个多世纪以来，水力工程师在零压设计原则下，对WES堰体型进行过多次修改试图提高其泄流能力，但收效甚微。一些科学家力图通过坝面负压来提高行洪能力，如前苏联的克-奥真空曲线堰，美国航空咨询委员会（NACA）提出机翼形堰等，但往往是流量系数还没有达到理想的范围，坝面真空度就已超出允许值。本项目结合我省重点工程周宁大坝设计以及坝高128m大型工程洪口大坝设计遇到的技术难题，通过目前国际上公认的水工试验仿真模型，研究成功宽带低真空实用堰，同等水力条件下，最大流量系数可较美国WES堰提高5~7.8%，较前苏联的非真空克奥堰提高4.4~7.2%，该新堰型体形小巧，施工方便，工程量少，从周宁大坝室内试验情况看，堰面负压区最小空化数为0.438~0.539，远小于规范规定的0.3的允许值，因此，有较好的抗气蚀性能，运行是安全的（照片6为该堰型经受原型过洪考验）。为研究因堰面曲线变化给大坝应力带来的影响，采用美国ALGOR公司开发的综合性有限元软件包“ALGOR FEAS”对周宁的WES堰与宽带低真空实用堰分别进行了计算，从拉应力的分布区域来看，两种堰型均在接近坝基1~2m的小区域内，变化不大，宽带低真空实用堰与WES堰的坝体应力不会产生实质性的变化。

（三）拱坝大差动齿坎泄洪技术

安仁溪砌石双曲拱坝，最大坝高为68m，设计方面经方案比较认为采用双曲砌石拱坝，较混凝土面板堆石坝节省投资1745万元。由于坝址处河槽极为狭窄，仅20－30m，加上拱坝泄洪时水流径向集中的作用，致使下游的消能难度明显加大，一是溢流前缘宽74.224m，而实际泄洪区的河槽宽度仅20～30m，泄洪时水舌无法归槽，靠近左岸的两个孔水流全部冲击在左岸山坡上，所冲击的高程距下游河床校核洪水位以上19～29m；第二，由于水流的径向集中和两岸山体的约束，使得消能区内河槽的单宽流量由鼻坎处的27.4～39.3m³/sm，巨增至110m³/sm，水流在冲坑处明显变形，由于单宽流量的明显加大而下游水深仅10m左右，至使下游河床严重冲刷，下泄设计流量时，冲坑深16.4m，距拱坝脚仅26.6m，下泄校核流量时，在冲深与拱坝坝脚的距离不变的情况下，冲深达22.26m。为此，将高坎挑角由原来的15°增至30°，并从原溢流面的ＷＥＳ曲线与反弧曲线的交点开始挖一深槽，与ＷＥＳ曲线与反弧的交点相切，槽底出射角-41.8°，形成齿坎，这样可有效地分散水舌的入水点，并大大地增加水流与空气的接触面。采用大差动齿坎消能后，发生两个显著变化，一是堰面压力下降，泄洪能力增加，可将原７个泄水孔减少6个，既缩短了溢流宽度，使泄洪宽度基本与河床相适应，又减少了溢流孔数，产生了明显的经济效益。二是消能效果明显提高，由于水流入水点分散，水舌与空气的接触面巨增，下游最大冲深减少了42％，有效地保护了大坝的安全。继安仁溪砌石双曲拱坝之后，我省的仙游九仙溪，屏南旺坑，古田双口渡以及福州大学城的宿洋水库大坝均采用了大差动齿坎泄洪技术。

（四）高坝溢流面窄缝泄洪技术

南一大坝为混凝土重力坝，最大坝高９０m。为使下泄水流尽可能顺归河床以及尽可能减少左岸开挖量和下游冲刷，采用了高坝溢流面窄缝泄洪技术，在长２８m的范围内下游溢流面宽度由１３m缩至８.1m，收缩比B1/B＝0.623。而后在16m的范围内，又将溢流宽度由8.1m收缩至3.2m，收缩比B2/B＝0.395，使总收缩比达到0.246。窄缝消能虽然在泄洪洞、溢洪道末端已有许多应用实例，但在短而陡的溢流坝上应用，南一水库是首次。窄缝消能用于高坝溢流面上，与传统挑流消能相比，其消能机理发生了根本变化，而这种变化完全与峡谷对消能工的要求相适应。在过去的溢流坝设计中，常以单宽流量作为消能设计的主要控制指标，为了减少单宽流量，只好增加溢洪道的宽度，当两岸山势陡峻时，增加溢流宽度势必大大增加开挖量，并增加高边坡稳定处理的难度。窄缝消能恰恰巧妙的避开了这种要求使水流在平面上尽可能的窄，以适应河床的边界，而在沿河道的纵向以及沿竖直方向，水流则剧烈扩散，最大限度地利用河道的空间，由于挑流水舌的前后缘急剧拉开，使得纵向的入水单宽流量减少了，所以尽管与河床垂直方向的溢流宽度减少，但下游河床的冲刷却明显减弱。窄缝消能工在南一工程上的应用，减少左岸山体开挖量3.2万m³，下游冲刷明显减轻，百年一遇下游最大冲深仅8.1m，较原方案减少了53%，此外，由于窄缝的尾部收缩为水电站的布置提供了地盘，所以，较好地解决了峡谷建坝厂坝争地的矛盾，窄缝的采用还使溢流坝的抗气蚀能力有所加强，接近反弧处的坝面上最低空穴数由0.23提高到0.28，并可利用加大的中墩，布置排沙底孔，提高排沙效果。

（五）旁侧溢洪道扩散泄洪技术

芹山拦河坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高122m，旁侧式溢洪道位于左岸，原泄洪方式为溢洪道与泄洪洞联合泄洪，泄洪洞承担总泄量的32～40％，溢洪道承担总泄量的60～68％，后经技术经济比较，确定取消泄洪洞，将原来的２孔8×10m的溢洪道改为２孔12×13m，优化后可节省投资1094万元。取消泄洪洞后，泄洪任务全部由溢洪道承担，下泄流量增加673～940m³/s，下泄单宽流量增加26％，使得二千年一遇校核下泄单宽流量达到165.75m³/s.m，百年一遇设计下泄单宽流量达125m³/s.m，而设计流量以上下游水深仅14.7～17.4m。若采用传统的挑流消能，因溢洪道与河流斜交以及下游河道弯曲等不利边界条件，致使下游最大冲深达到了33.7m。由于水舌入水附近地质条件较差，右岸冲沟附近全部坍塌，冲走土石8.2～11.7万m³，冲沟附近涌浪高达23～28m，冲坑后产生26.9m高的堆渣。

为了使下泄水流适应下游河床的边界条件，尽可能地减少冲淤，采用了旁侧溢洪道扩散泄洪技术。即将传统等宽挑坎沿某一角度斜切，从而使原来单一挑流鼻坎，演变为一系列有不同挑角的多挑角挑坎，这样使水流运动发生了一个明显的变化，即水流进入反弧段后，因两边的外扩，进行扩散运动，根据芹山工程的地形条件，左边坡外扩了1.49°，右边墙扩散角30.731°，扩散坎不仅仅是一个简单的挑流结构，而演变为散流结构，水流经挑坎后，不是被简单地往下挑，而是通过挑角的不断变化和左右边坡的扩散作用水流以一族不同的抛物线抛向下游河床。与窄缝流态不同的是，水舌不是在立面而是在平面上发生了明显的扩散，如芹山溢洪道下泄2500m3/s设计流量时，扩散坎处的溢流宽度31.866m而当水舌进入河床时，这个宽度剧增至109m，显然入水的单宽流量已大为减少，这是这种消能工可明显减少下游河床冲刷的重要原因。扩散泄洪技术在芹山工程的应用，使下游冲深减少了32～50％，有效地保护了弯道附近的山坡，减少冲刷10万m³。

与窄缝消能相比，这种消能工结构更为简单，扩散坎的两边导墙常常可以做得很低，受力条件也远优于窄缝消能工的边墙。

（六）宽尾墩-阶梯式坝面-戽池联合泄洪技术

水东为碾压混凝土重力坝，最大坝高为57m，原设计为５孔宽13m的溢流孔，鼻坎处溢流净宽81m，百年一遇设计下泄流量为6010m³/s，千年一遇校核下泄流量8323m³/s，为单圆弧消力戽，枢纽布置十分紧凑，消力池末端与电站导墙紧邻，泄洪时，戽内出现了“三滚一浪”流态，浪高7.5m，出戽后水流的流速难以削减，虽经下游230m的流程，但是，流速仍可达到10.2m/s，电站尾水附近的流速达10.8m/s，坑后冲深达12m，所有冲渣均位于电站尾水口，堆渣高度达15m，尾水抬高2－5m，水电站的出力减少8.2％，由于地形边界突然开阔，电站尾水处还产生了3m/s的回流区。试验表明，５孔溢流坝泄流能力尚有富余，考虑启闭机的启闭能力亦有富余，为了充分利用泄流能力，节省工程投资，将原5个溢流孔改为４个，总溢流宽度由81m减至69m，此举节省了工程投，却使下泄单宽流量增加了14.8％，从而使消能难度进一步加大。为解决水东工程下游消能问题，采用了宽尾墩－阶梯式坝面－戽池联合泄洪技术。

宽尾墩－阶梯式坝面－戽池联合消能工是在原闸墩后加一三角楔体，使闸墩单侧经12m后在位于墩末处加宽至4.2m，宽尾墩最大高度24m，墩末的溢流坝面上为适应碾压坝的施工特点，采取阶梯式坝面，设计台阶高1.2m，宽0.84m（施工图中略有改变），并取消反弧段，使台阶面直通池底，池长30m，戽池后尾坎长10m，尾坎挑角15°。该消能工的采用使原消力戽的高7.5m的浪消失，戽池内水流平稳，出戽流速减少（4.6～7.8m/s），减少24～55％，下游河床流速减少（2.5～4.7m/s），减少了29～46％，最大冲刷深度减少了50％，冲坑体积减少了61％，而戽池长仅为传统消力池的45％左右。

宽尾墩消能工是我国70年代末开始研究的一种新型消能工，它通过闸墩尾部的收缩，使出闸室水流呈一竖直水墙，沿坝面倾泄而下，进入戽池后受下游水深顶托，水舌坦化，戽池中产生多轴旋滚，水流呈一片乳白色，形成典型的三元戽跃，水东工程的消能工巧妙地应用宽尾墩后的补气带布置台阶式坝面，这一方面简化了碾压坝的施工，另一方面又增强了常遇流量的消能效果，1994年5月，水东宽尾墩－阶梯式坝面－戽池联合消能工经历近百年一遇洪水的严峻考验(见照片8)，台阶面过洪单宽流量超过190m3/s.m，台阶面安然无恙，为世界所罕见。由于采用台阶式坝面并取消了反弧段（因为宽尾墩的采用使收缩水深消失），使碾压坝施工得到了简化，从而加快了碾压坝的施工进度，缩短工期３个月，不仅如此，取消反弧段后，还使消力池长度进一步缩短了10m，这对于缩短消能历程以及与消能工紧邻的电站运行产生了良好的作用。

四 结 语

随着大型施工机械的发展，碾压混凝土坝，面板堆石坝，胶凝砂砾石坝等新坝型，因其工期短，能提前发挥效益的优点成为当今坝工的发展趋势。与RCC坝施工进度快，散热慢相适应的温控技术，既能节省水泥，又能确保层间粘结强度的材料配合比设计，RCC坝的裂缝控制和施工监测技术，将成为碾压坝今后发展的主要方向。大型高性能计算机在复杂岩石基础与边坡的渗流，静动力稳定，施工仿真方面的应用。现有的本构模型的基本性能和适用条件的鉴定，复杂应力状态与加载序列条件下的本构模型，基于细观力学理论的非连续本构模型，对应力，变形与含水量密切相关的非饱和土本构模型，以及应对不同本构模型的不同类型仪器，不同应力路径的土工试验与现场测试技术和面板堆石坝的地震响应分析等，都将成为今后坝工界的热点研究方向。坝工设计牵涉的专业很广，专业之间的关联度很高，水工专业设计人员如何与建筑材料、水力学、工程地质以及其他相关专业的科研技术人员紧密配合，联合作战，是未来兴建更高水平大坝的基础，也是有效推动坝工建设科技进步工作的关键所在。水力仿真模型试验是水利水电工程中独特的且非常重要的一种科研与设计手段，它把未来洪水对水工建筑物和天然河道的影响重现在试验室内，避免了用实际洪灾来检验工程合理性而带来的巨大经济损失，水力仿真模型试验研究不仅仅可用于解决水力学方面的难题，而且还关系到整个水利枢纽的合理优化布局，关系到工程建成后的功能、运行条件和枢纽布置的总体设计水平，是一种创新性很强的水利科研设计活动，实践证明，仿真试验研究成果产生了巨大的经济效益和社会效益，在许多方面其所起的作用是不可替代的。

参考文献

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〔2〕福建省水利学会水工及水力学专业委员会.坝工技术新进展.福建水利科技.2001年增刊.

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〔4〕徐在民.推广应用碾压混凝土筑坝技术，努力创新迎接20周年.福建省碾压混凝土及筑坝技术学术研讨会论文集.2003.

〔5〕杨首龙.大坝泄洪新技术.福建省科学技术出版社.2003.

审 核：林 琳，福建省水利水电勘测设计研究院

作者：福建省水利学会水工及水力学专业委员会