1.1 龙滩碾压混凝土坝结构简介

1.1.1 大坝设计标准

龙滩水电站属Ⅰ等工程，工程规模为大（1）型，大坝按1级建筑物设计。大坝及泄水建筑物防洪标准按洪水重现期500年一遇设计，并适当提高校核洪水标准为10000年一遇洪水，下游消能防冲按100年一遇洪水设计。设计洪水洪峰流量（P=0.2%）为27600m³/s，校核洪水洪峰流量（P=0.01%）为35500m³/s。

根据国家地震局批准的地震危害性分析评价结论，龙滩水电站坝址地震基本烈度和水库可能诱发地震影响烈度均为7度。根据《水工建筑物抗震设计规范》（DL 5073—2000）规定，龙滩水电站大坝抗震设防类别属“甲”类，抗震设防烈度在基本烈度基础上提高1度，按8度设防。

地震危险性分析结果表明，龙滩水电站坝址100年超越概率2%的基岩水平峰值加速度为0.163g，100年超越概率1%的基岩水平峰值加速度不超过0.2g，最大可信地震水平峰值加速度0.22g。大坝设计地震加速度取为0.2g。

1.1.2 坝体布置

1.1.2.1 坝段、表孔、底孔及各电站进水口

（1）坝段。龙滩水电站大坝共分为35个坝段，其中右岸1～4号和6～11号坝段为挡水坝段，5号坝段为通航坝段，河床12号和19号坝段为底孔坝段，13～18号坝段为溢流坝段，左岸20号、21号、31～35号坝段为挡水坝段，22～30号坝段为发电进水口坝段，其中20号坝段布置有电梯井和电缆井；4号和21号坝段为三角转折坝段。一期建设只包括2～32号坝段，其余坝段在二期加高时修建。

（2）泄洪表孔。大坝泄洪全部由7个孔口宽15.00m的表孔溢洪道承担，将溢流坝段布置在主河槽的中央，一期溢流堰堰顶高程355.00m（二期380.00m），采用高低坎相间布置的大差动式挑流消能，1号、3号、5号、7号孔为低坎；2号、4号、6号孔为高坎。溢流堰上游面铅直，悬出坝轴线8.00m，闸墩悬出坝轴线14.00m，中墩厚度5.00m，边墩厚度4.00m，孔口中心线处分缝。堰面采用WES型曲线与后期下游坝坡平顺连接，下游采用挑流形式，为使挑流冲坑分散，采用高低挑坎大差动式挑流消能，高坎鼻坎高程277.00m，挑角13°，低坎鼻坎高程259.00m，挑角25°，挑流鼻坎处前缘宽134.12m，基本上占满了主河槽宽度，泄洪时水流归槽较平顺。

（3）放空底孔。底孔的设置主要是为水库放空使用，并可用于下闸蓄水时向下游供水和后期施工导流。根据水库放空需要、后期施工导流要求以及坝体开孔的布置条件，底孔设2孔，对称布置于表孔溢洪道的两侧。底孔为水平穿过坝体的有压孔，进口底槛高程290.00m，进口为喇叭口形，孔身为5.00m×10.00m（宽×高）的矩形断面，出口段顶板为1：4.925的压坡将出口断面压缩至5.00m×8.00m（宽×高）。下游明渠采用转向挑坎体型，转弯半径92.5m（明渠中心线半径），转向挑坎起始桩号0+095.00，明渠宽5.00m，内墙圆心角11.223°，外墙圆心角22.445°；消能型式为挑流消能，采用0°挑角斜向挑坎。底孔上游进口段设有平面检修闸门和事故闸门，下游出口处设有弧形工作闸门，底孔不运行时由事故闸门挡水，事故闸门与工作闸门间的孔身段采用钢板衬砌。

（4）电站进水口。电站进水口为坝式进水口，1～7号机进水口坝段进口底槛高程305.00m，8号、9号机进水口根据其地形地质条件，并按后期运行要求确定进口底槛高程为315.00m。进水口孔身水平穿过坝体后与引水隧洞相接，隧洞内径10.00m。1号、2号机进水口下部的坝体混凝土采用碾压混凝土。为减少工程量，3～9号机进水口坝段采用了类似于岸塔式进水口的结构形式，坝段与下游开挖边坡连为整体，坝段的稳定需要依靠下游边坡的支撑。

1.1.2.2 坝顶、坝体廊道

1.坝顶

（1）坝顶长度与宽度。一期坝顶总长度（沿坝轴线）761.26m，坝顶布置有坝顶配电房与闸门控制室、电梯机房、油泵房、油管沟、滑线沟及电缆沟等。右岸挡水坝段（2～4号、6～11号）坝顶宽度18.00m；底孔及溢流坝段（12～19号）坝顶宽度为36.00m；电梯井坝段（20号）坝顶宽度35.50m；21号坝段为拐弯坝段，连接电梯井坝段与进水口坝段，为保持坝顶美观和交通平顺，坝顶宽度由35.50m渐变为36.00m；进水口坝段坝顶宽度为28.50m；31号坝段坝顶总宽度30.00m；32号坝段为岸坡连接坝段，坝段宽度由28.50m渐变为18.00m。

（2）坝顶交通。挡水坝段（2～4号、6～11号）上下游边各设2.00m宽的人行道，高出382.00m坝顶高程0.20m，中间行车道宽度为14.00m，2号坝段连通右岸上坝公路，挡水坝段坝顶公路向上游找坡，上游人行道边布置排水沟，排水沟内每隔10～15m设置排水管，将排水沟内的水排入上游水库；两个底孔坝段下游分别设一楼梯，作为从坝顶下到表孔闸墩365.30m平台的通道；电梯井坝段和拐弯坝段顺公路桥与进水口坝段顺势连通，作为行车道，人行道在坝段下游侧与人行桥连通；岸坡连接坝段（31号、32号）坝顶沿进水口行车道延伸并随坝轴线向下游方向转折36°，与左岸上坝公路连通。

底孔坝段和溢流坝段工作闸门上游侧依次布置工作桥、门机梁和公路桥，宽度分别为2.00m、2.00m、7.00m，工作桥可兼作人行桥使用，工作闸门下游侧依次布置油管沟、门机梁、滑线沟、电缆沟及人行桥，人行桥宽度2.50m。

2.坝内廊道及交通

根据灌浆、排水、监测、电缆布置、运行维护、通风和交通等要求，坝内设有基础灌浆廊道、锚索张拉廊道、排水廊道、观测廊道、交通廊道等多类型专用或共用廊道。按部位可分为基础廊道和坝体廊道两类。

（1）基础廊道，包括上、下游帷幕灌浆廊道、坝基主排水廊道和辅助排水廊道。

1）上、下游帷幕灌浆廊道的布置按帷幕设计要求，布置在坝踵和坝趾部位，控制廊道外边墙距坝面不小于0.07H（H为廊道底板到后期设计水位的水头）或0.1倍坝底宽，且最小不小于3.00m，并尽可能使廊道纵轴线平顺，纵向坡度不超过45°。廊道断面为城门洞型，上游帷幕灌浆廊道宽4.00m、高4.00m；下游帷幕灌浆廊道宽3.00m、高4.00m。两岸横向灌浆廊道跨坝段横缝布置，宽3.00m、高4.00m，断面为尖顶形。

2）坝基排水廊道，按照坝基采用抽排措施的要求布置，在河床坝段范围布置3～4排辅助排水廊道，坝基面在下游最高水位以下的坝段布置1～2排辅助排水廊道；坝基面高于下游最高水位的坝段原则上不设辅助排水。排水廊道尽可能与灌浆廊道共用，但上游帷幕灌浆廊道在布有3排灌浆孔的廊道内不再设排水孔，在其下游侧另设主排水廊道。坝基抽排范围内排水廊道由纵向和横向网格状廊道组成，纵横向间距均约40.00m，纵向廊道断面为城门洞型，横向廊道跨坝段横缝布置，采用尖顶形断面，廊道宽2.00m、高3.00m。

（2）坝体廊道。坝体排水廊道布置于大坝上、下游面附近，距坝面的距离控制与基础廊道布置要求相同，廊道间高差按40.00m左右控制，水平布置。上游排水廊道共布置4层，高程分别为230.00m、270.00m、310.00m和342.00m。在溢流坝段下游侧高程230.00m布置了一层排水廊道，在4号表孔挑流鼻坎下面布置抽排水泵房，布置高程为263.00m。坝体排水廊道断面为城门洞型，廊道宽2.00m、高3.00m。

（3）坝内交通。坝内竖向交通主要由电梯井内电梯及楼梯、两岸坝段帷幕灌浆廊道，以及布置在通航坝段和31号坝段内的3道竖井连接形成。在高程270.00m、310.00m、342.00m各层廊道还布置了2～4道横向交通廊道，与坝后高程270.00m、310.00m、342.00m交通道相连接，以满足下游坝面的巡视、检修的交通要求以及廊道通风和紧急情况时人员安全撤离的要求。交通廊道不跨缝断面为城门洞型，跨缝断面采用尖顶形，廊道宽2.0m、高3.0m。

1.1.2.3 坝段分缝

龙滩水电站碾压混凝土坝最大坝底宽168.58m，不设纵缝通仓浇筑。但在施工期为便于基础混凝土分块施工，在0+73.000基础纵向排水廊道底部设置临时纵缝，施工后期通过灌浆连成整体。

溢流坝段横缝间距为20.00m，孔口跨横缝布置；进水口坝段横缝间距25.00m；底孔坝段宽度为30.00m；右岸3号、4号坝段及河床挡水坝段、电梯井坝段横缝间距为22.00m；河床拐弯坝段（21号坝段）连接电梯井坝段与22号进水口坝段，其横缝间距由这两个坝段的布置要求确定，在坝轴线处为12.485m；两岸接头和坝轴线转折处横缝按布置要求及坝基开挖型式确定，右岸2号坝段横缝间距9.50m，左岸31号、32号坝段横缝间距分别为20.00m、28.273m。

在变态混凝土和常态混凝土内横缝，跳仓浇筑时由模板成缝，同仓浇筑时先架立隔缝板后同时浇筑两侧混凝土；在碾压混凝土内用切缝机切缝。

1.1.3 坝体混凝土分区

坝体混凝土分为常态混凝土、碾压混凝土和变态混凝土3种。除基础垫层、坝顶、溢流坝段过流面、闸墩、导墙等有特殊要求的部位采用常态混凝土，以及坝上游、下游面，孔口周边和其他不便碾压施工部位采用变态混凝土之外，坝体内凡具备碾压条件的部位均采用碾压混凝土。材料分区尽量简化以充分发挥碾压混凝土大仓面连续快速施工的优势。

坝体常态混凝土和碾压混凝土分区、各分区混凝土的性能要求及应用的部位见表1.1和表1.2。

1.1.4 坝体和坝基防渗

1.1.4.1 防渗控制标准

（1）坝体碾压混凝土抗渗性能控制标准。综合分析国内近年来碾压混凝土现场压水试验和芯样渗流试验成果以及龙滩现场碾压试验块上进行的现场压水试验和芯样渗流试验成果，龙滩水电站大坝设计要求控制二级配碾压混凝土透水率q≤0.5Lu、三级配碾压混凝土透水率q≤1.0Lu；二级配碾压混凝土和上游面变态混凝土抗渗等级不小于W12、坝体高程342.00m以下三级配碾压混凝土抗渗等级不小于W6、坝体高程342.00m以上三级配碾压混凝土抗渗等级不小于W4。

（2）坝体常态混凝土抗渗性能控制标准。坝基面垫层常态混凝土及上游面常态混凝土抗渗等级不小于W10、坝体其他部位常态混凝土抗渗等级不小于W8。

（3）帷幕防渗性能控制标准。封闭式帷幕下伏相对不透水层透水率以1.0Lu为标准，悬挂式帷幕深度不小于0.3～0.7倍水头，两岸帷幕延伸至正常蓄水位与地下水位相交处，帷幕最小深度不小于15.0m。

（4）坝体和坝基扬压力控制标准。河床坝段坝基面扬压力和岸坡坝段坝基面以及碾压混凝土层面扬压力控制图形见图1.1，采用的扬压力图形有关参数见表1.3。

图1.1 扬压力控制标准图形

注：H_u、H_d分别为截面上、下游水头，B为截面底宽。

1.1.4.2 坝体防渗排水结构设计

1.坝体防渗排水结构型式

我国近年来工程实践中大量的试验成果表明，二级配碾压混凝土的整体的综合渗透性能可达到透水率小于1Lu（90%保证率）甚至更小的水平，变态混凝土芯样渗透系数可达到或接近1～10cm/s的水平，经过多方案的比较分析，龙滩水电站坝体渗控结构采用碾压混凝土自身防渗，即采用富胶凝材料二级配碾压混凝土作为龙滩大坝防渗结构的主体，为克服二级配碾压混凝土抗渗性能离散性较大以及个别试件初渗压力较低的缺点，防止部分碾压混凝土强渗透层面直接与水库连通，在坝上游、下游迎水面设置一定厚度的变态混凝土以封闭碾压混凝土层面，从而构成自上游到下游渗透性逐步增大，结合坝体排水系统，形成“前堵后排”的渗控体系。

坝基防渗采用帷幕灌浆，为形成完整的坝基抽排区域，上游、下游均设置帷幕，并在上游、下游帷幕之间设置连接帷幕。

在上述防渗结构的基础上，通过坝体和坝基排水系统的设置达到控制坝体和坝基扬压力的目的。坝体排水系统除设置上游主排水孔幕和下游主排水孔幕外，还在碾压混凝土下部层面间设置辅助排水系统。坝基排水系统除设置上游主排水孔幕和下游主排水孔幕外，在河床抽排区域设置网格状基础廊道并在廊道内设置坝基辅助排水系统和集水井。

2.坝体防渗排水布置

（1）坝体上游面防渗结构布置。除1号、2号机进水口坝段高程303.00m以上、3～9号机进水口坝段、左岸接头坝段、通航坝段以及底孔坝段高程275.00m以上等上游表面为常态混凝土的部位外，大坝其他上游面均采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗。

高程342.00m以上变态混凝土厚度为0.50m，高程342.00m以下变态混凝土的水平宽度为1.00m；变态混凝土的分缝与坝体结构分缝布置相同，为限制上游变态混凝土开裂后裂缝的发展，在高程340.00m以下变态混凝土内设置一层水平和竖直方向间距均为200mm，直径为25mm的钢筋网。上游二级配碾压混凝土水平宽度根据作用水头不同采用3～15m不等，其下游边界与坝体排水孔幕的距离不小于1m，为提高二级配碾压混凝土层面的结合效果和抗渗性，在连续上升的二级配碾压混凝土层面范围内逐层铺洒水泥粉煤灰浆。

上游高程342.00m以下设置一道水泥基渗透结晶材料坝面涂层作为辅助防渗措施。

（2）坝体下游面防渗结构布置。根据下游最高水位和9台机满发的下游水位，坝体下游面的防渗以高程233.00m为界分成两部分，下游面高程233.00m以下采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗，变态混凝土厚度为0.50m，二级配碾压混凝土厚度为3.50m，二级配碾压混凝土层面范围内逐层铺洒水泥粉煤灰浆；高程233.00m以上采用坝体三级配碾压混凝土自身防渗，其表面0.30～0.50m范围内根据坝体外观要求采用变态混凝土，但该部分变态混凝土不再按照防渗要求的变态混凝土进行设计。

（3）坝体横缝止水结构布置。坝体上游高程342.00m以下横缝内布置3道铜片止水片和1个直径300mm的横缝排水管，坝体上游高程342.00m以上横缝内布置2道铜片止水片和1个直径300mm的横缝排水管。河床挡水坝段、溢流坝段和进水口坝段高程310.00m以下的横缝内铜片止水厚度为1.8mm，高程310.00m以上的横缝内铜片止水厚度为1.6mm。

坝体下游高程265.00m以下的横缝内布置2道厚度1.2mm的铜片止水和一个直径300mm的横缝排水管。溢流面面层混凝土内布置2道厚度1.2mm的铜片止水，其上游、下游两端分别与上游横缝止水和下游横缝止水焊接。挡水坝段和进水口坝段上游面铜片止水通到坝顶与上游防浪墙止水连接。

上游第一道止水距上游面1000mm，铜片止水间间距为900mm，高程342.00m以下横缝排水管中心距上游坝面的距离为3.80m，高程342.00m以上横缝排水管中心距上游坝面的距离为2.40m。下游第一道止水距下游面500mm，铜片止水间间距为500mm，横缝排水管中心距下游坝面的距离为2.00m。布置在碾压混凝土内的止水周边采用变态混凝土工艺进行施工，上游、下游表面与横缝排水管之间的坝体横缝内填充10mm沥青松木板。

上游、下游横缝止水均埋设在坝踵和坝趾的止水基座内，止水基座深度500mm，宽度根据埋设的止水数量确定，止水基座采用微膨胀混凝土回填。

对坐落在两岸陡坡上的2～5号坝段、8～9号坝段、22～25号坝段、30～32号坝段，在上游坝踵部位沿坝轴线方向布置1道基础止水，一侧埋设在基础止水基座内，另一侧埋设在坝体混凝土内，横缝处与第一道横缝止水焊接。

坝体廊道穿越横缝处的廊道周边和跨横缝布置的廊道顶部均布置1道橡胶止水。

（4）坝体排水系统布置。根据渗流控制要求，坝体上游面各廊道之间设置坝体排水孔幕，排水孔与上、下层廊道连接，直径为150mm，上游高程270.00m以上排水孔间距为3.00m，高程270.00m以下排水孔间距为2.00m。挡水坝段上游排水孔向上伸到坝顶，顶部用盖板封闭，溢流坝段上游排水孔顶部高程351.00m，进水口坝段的进水口高程以上和底孔坝段的底孔对应部位以上坝体不设排水孔。碾压混凝土内的坝体排水孔均布置在二级配碾压混凝土下游约1m处的三级配碾压混凝土，采用钻孔成孔。

按超过下游最高尾水位不小于5.00m控制，挡水坝段下游排水孔顶部高程265.00m，溢流坝段下游排水孔顶部高程246.00m。下游排水孔直径为150mm，间距为2.00m。下游排水孔的渗水通过基础廊道进入坝基集水井，然后通过抽排系统排出坝体。

由于龙滩碾压混凝土重力坝下部层面承受的水头大，扬压力控制和层面力学指标要求高，下部层面是坝体沿层面抗滑稳定的控制性部位，为进一步提高下部层面抗滑稳定安全储备，在上述坝体排水孔常规布置的基础上，在溢流坝段高程230.00m（底孔坝段及河床挡水坝段在高程230.00～250.00m）以下沿基础纵向排水廊道朝上设置坝内层面排水孔，以形成坝内抽排，更好地降低层面扬压力，排水孔直径为150mm，间距按4.00m布置。

高程270.00m以上的渗水通过高程270.00m廊道自流排出坝体，高程270.00m以下的渗水通过基础廊道进入坝基集水井，通过抽排系统排出坝体。

1.1.4.3 坝基防渗帷幕设计

1.帷幕布置

防渗帷幕按正常蓄水位400.00m要求设计，在前期建设时高程382.00m以下帷幕一次性完成。

防渗帷幕由上游、下游防渗帷幕及河床坝段两侧的横向帷幕组成，在河床坝段形成封闭抽排区，以满足河床坝段抽排设计扬压力控制要求。

帷幕体在坝段断面坝基面上的位置符合表1.4要求。

2.上游帷幕

上游防渗帷幕线布置于坝基上游纵向灌浆廊道内上游侧，上游灌浆廊道距上游坝面距离不小于0.07H（H为正常蓄水位400.00m时坝基面上的水深），且不小于3.00m；两岸坝肩山体内的绕坝防渗帷幕布置在灌浆平洞内的上游侧，两岸帷幕伸入山体至水库最高正常蓄水位与相对不透水层底板线的交点处，两者构成一道连续的防渗幕。综合考虑钻孔深度、坝基开挖形状和分期建设的特点，左岸在高程308.00m、382.00m、406.50m布置了3层灌浆平洞，右岸在高程318.00m、406.50m布置了2层灌浆平洞。

上游帷幕按封闭式帷幕设计，帷幕体底部深入相对不透水层（透水率q＜1.0Lu）3.00～5.00m，在帷幕体与规模较大的断层破碎带如F₆₀、F₁、F₆₃、F₆₉等交汇处局部加大了灌浆深度。另外在两岸导流洞封堵段周围封闭帷幕处进行了衔接加深处理。帷幕最大入岩孔深为98.00m，最小深度不小于15.00m。

对于两岸陡坡基础坝段出于方便施工考虑，帷幕体分层设计，上下层之间设2排发散状封闭连接帷幕。

上游帷幕按坝基面上作用水头大小并结合地质条件设计帷幕体厚度或灌浆排数，按灌浆排数大致分为3个区，水头低于70.00m范围为Ⅰ区，水头在70.00～150.00m之间为Ⅱ区，水头大于150.00m范围为Ⅲ区。帷幕灌浆孔的布置：Ⅰ区为1排孔，孔距1.50m；Ⅱ区为2排孔，孔距2.00m，排距1.50m，后排深入相对不透水层，前排孔深约为0.7倍后排孔；Ⅲ区为3排孔，孔距2.00m，排距1.50m，中排孔深入相对不透水层，前排孔深约为0.7倍中排孔，后排孔深约为0.5倍中排孔。

3.下游及横向帷幕

下游帷幕布置于坝内下游灌浆廊道，距下游坝面距离不小于0.07倍下游最大水深，且不小于3.00m。帷幕线向两岸延伸的范围按坝基设置抽排的范围确定，两岸延伸至坝基面高程约270m处。

下游帷幕按悬挂式帷幕设计，深度约为下游最大水头的0.6倍，最大入岩深度为43.00m，最小深度不小于15.00m。帷幕灌浆孔设1排孔，孔距1.50m。

在下游帷幕线两端在高程约270.00m的坝基横向廊道内设横向防渗帷幕与上游帷幕连接，横向帷幕深度根据其两侧扬压力差异采用上游端深、下游端浅逐渐变化的布置，最小深度不小于15.00m。横向帷幕灌浆孔设1排孔，孔距1.50m。