堆石坝加固

杨启贵，长江设计院副院长兼总工程师、院党委委员，院技术委员会副主任委员、国家大坝安全工程技术研究中心副主任。男，1964年1月生，湖北宜都人，汉族，中共党员，大学学历，工程硕士，教授级高工。1979年9月至1983年7月在葛洲坝水电工程学院水工建筑专业学习，1983年8月至1996年8月在长江设计院枢纽设计处工作，历任基础设计室副主任、主任，1996年8月至1998年6月任长江设计院设总，1998年7月至2002年6月任长江设计院副总工程师，2002年7月任长江设计院总工程师、院党委委员，2013年9月任长江设计院副院长兼总工程师、院党委委员，2015年当选为院纪委书记、院党委委员、院纪委委员。享受国务院政府特殊津贴，先后荣获全国抗震救灾模范、全国水利青年科技英才、湖北省劳动模范、水利部首批5151人才工程部级专家、国家百千万人才工程人选、突出贡献中青年专家，2008年获全国水利水电勘测设计行业优秀设计总工程师称号，2011年5月被授予全国工程设计大师。 2100433B

本书是一部系统介绍病险堆石坝病害检测与除险加固新技术、新方法的*专著。

本书共6章，第1章为概论，介绍了我国堆石坝建设、检测和加固技术现状及堆石坝主要病害特点等；第2章为堆石坝质量和缺陷检测，介绍了堆石坝渗漏、堆石体密实度、混凝土面板脱空、混凝土防渗墙质量缺陷等检测方法和粗粒料取料与钻孔可视化技术；第3章为混凝土面板堆石坝加固，介绍了混凝土面板堆石坝的病害特点、加固措施，对防渗面板加固与脱空处理、垫层料加密处理、水下防渗加固、堆石体变形控制等进行了重点介绍；第4章为沥青混凝土心墙堆石坝加固，介绍了沥青混凝土心墙堆石坝的病害特点和加固措施，主要介绍了混凝土防渗墙、控制灌浆技术对沥青混凝土心墙坝进行防渗加固；第5章为土质心墙堆石坝加固，结合我国病险土石坝的除险加固，介绍了混凝土防渗墙、高喷灌浆以及土质防渗体裂缝处理技术；第6章为爆破堆石坝加固，根据我国爆破堆石坝发展及加固处理现状，结合典型工程实例，主要介绍了坝体加固、复合土工膜及混凝土防渗墙防渗加固在爆破堆石坝中的技术应用。

按防渗体设置的部位、施工方法及运用方式，堆石坝的形式主要有以下几种。

心墙堆石坝：防渗体位于坝轴线处，两侧为堆石体。防渗体可以为土料、沥青混凝土、钢筋混凝土。1978年香港地区建成的高岛（东）沥青混凝土心墙堆石坝,坝高107m。钢筋混凝土心墙的受力条件比较复杂,容易产生裂缝，抗震性能也较差，现已很少采用。 如土心墙的位置稍偏向上游，且其上下游坡都倾向上游时，称为斜心墙堆石坝。

斜墙(或面板)堆石坝防渗体位于堆石体上游，材料有土料、钢筋混凝土、沥青混凝土、木材等。防渗土体可以放在堆石体上游，也可在土斜墙上设置较厚的堆石层。瑞士1967年建成的马特马克坝，高120m，防渗斜墙用砾质土填筑，上游坡较陡为1:1.7～1:2.1

钢筋混凝土斜墙(或面板)堆石坝，坝的上下游坡都接近堆石的自然坡。早期的钢筋混凝土斜墙坝，在斜墙下部干砌一层片石做垫层，以防止面板出现裂缝漏水。60年代以后发展的碾压钢筋混凝土面板堆石坝。 面板下一般设置一层垫层料和一层过渡层，靠近面板的垫层料要求渗透系数为10～10cm/s，当面板出现裂缝或止水破坏时，可防止大量漏水。钢筋混凝土面板可以做成只设竖向缝或分设竖向缝和水平缝。沥青混凝土可采用单层或双层。1936年阿尔及利亚建成埃尔格里卜沥青混凝土面板堆石坝，坝高72m。木材做防渗体，现已经很少采用。

定向爆破堆石坝：当河谷狭窄，山体较厚，岸坡高陡，地质条件比较简单时，在两岸或一岸的山体中预挖药室，放置炸药，一次或分次爆破，使岩体按照一定的方向抛掷到河谷中，堆积成坝。然后再用一般方法填筑并修整到预定的断面和高度，并在上游设置防渗层。

重力墙式堆石坝　坝上游用混凝土、浆砌石或干砌石筑一重力式墙，下游为堆石体。在干砌石的上游用钢筋混凝土或沥青木板防渗。香港地区坝高 84m的新民坝，四川坝高51m的狮子滩坝均采用这种坝型。

过水堆石坝：于坝顶和下游坡采用钢筋混凝土或浆砌石等护面，并对坝脚加以防护，以防止水流冲刷基。现已建成的过水堆石坝的高度和溢流量均不大。

堆石坝有悠久的历史。中国公元前 256～前251年修建的四川都江堰水利工程,就是用竹笼装卵石叠成的。约公元200年,印度南部建成了高韦里河三角洲系统砌石堰工程,用于灌溉。500多年前修建的中国四川高岩头溢流堆石坝坝高3m，溢流量1000m/s，溢流面是用条石干砌的，至今仍在运用。19世纪中叶美国在西部的偏远矿区，修建了早期的堆石坝，上游面采用木板防渗。1931年美国建成了高100m的盐泉堆石坝，防渗体为钢筋混凝土面板。1934年德国修建了世界第一座高 13m的阿梅克沥青混凝土斜墙堆石坝。

由于在相当长的一段时间内，堆石主要采用码砌或自高处向下抛填，再辅以压力水冲实的方法施工，对石料的块径和强度要求高。抛填的堆石坝，坝的密实度较低，建成后有较大的沉陷，容易造成防渗体破坏而引起类型坝体漏水。因此，在20世纪50年代以前，世界上修建的堆石坝数量不多，大于100m的高坝更少。

20世纪50年代出现了用定向爆破方法修建堆石坝。中国已建成坝高 82.5m的石砭峪坝。20世纪60年代以后，随着重型振动碾等机械的出现，坝体堆石可碾压到相当高的密度，使坝的沉陷量大大减小，对石料也只要求一般的强度，并可将溢洪道、输水洞开挖出的石料用于填筑坝壳。这就使工程具有投资省、施工速度快和质量好等优点，从而出现了高堆石坝比重增加的趋势，坝的高度现已超过200m。1980年墨西哥修建的奇科阿森堆石坝，坝高261m。

钢筋混凝土面板碾压堆石坝也是60年代以后发展起来的，世界上最高的钢筋混凝土面板堆石坝是巴西1980年建成的高160m的福斯－杜阿雷亚坝。中国湖北省的西北口钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高85m。

根据防渗材料，又可分为土质防渗体和人工材料防渗体两类。土质防渗体斜墙堆石坝一般指士质斜墙堆石坝;人工材料防渗体斜墙堆石坝包括沥青混凝土斜墙堆石坝、钢筋混凝士面板堆石坝。通常所说的斜墙堆石坝一般是指土质斜墙堆石坝。