Page 18 - 水利学报2021年第52卷第1期

称（见图 2），必须对左岸复杂地质条件的抗力体进行处理。
3.1 抗力体处理范围 抗力体处理设计过程中，对初拟加固处理方案采用有限元计算，以特征部位
拱端变形趋于收敛为控制目标（见图 3），并结合三维有限元整体安全分析，确定垫座及高压固结灌浆
范围。混凝土垫座的上下游宽度范围取拱端厚度的 1.8～2.0 倍，抗力体高压控制灌浆范围取拱端厚度
的 2.5～3.0 倍。

-25
-30
变形/mm -35
-40
-45
-50
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
拱端宽度倍数

图 2 坝址地质横剖面图 图 3 1750m 高程拱端变形稳定控制曲线
3.2 抗力体综合处理措施 施工图阶段，为进一步改善拱坝变形对称性，在原可研方案的基础上进
［5］
一步加强左岸坝基加固处理，经仿真分析与地质模型试验 ，建立了复杂地质抗力体增大受力范围、
3
加大传力深度、提高抗变形能力相结合的多向传力加固结构体系（见图 4）。采用 56 万 m 大垫座改造
左岸坝基中上部破碎岩体的抗变形能力，采用洞井与传力洞的混凝土置换、高压固结灌浆和立体排
水等综合处理措施（见图 5），分散拱推力并提高抗力体刚度和强度，左岸坝基处理后综合变模提高了
2.3～9.7 倍，大幅改善了拱坝最大变形严重倾向左岸的扭转变形问题。地质力学模型试验研究表明：
坝体及左、右两岸坝肩的变位对称性得到明显改善，变位量值减小，坝肩坝基的加固措施提高了坝
［6］
体出现大变形和出现整体失稳趋势的超载系数 ，拱坝安全性明显提高。

图 4 抗力体多向传力的加固结构体系 图 5 左岸抗力体综合加固技术示意

4 窄河谷高水头泄洪消能与水流控制

国内大部分高拱坝均采用了坝身表、深孔水舌空中碰撞的泄洪消能方式（碰撞方案），该方式在
解决高水头、大泄量拱坝坝身泄洪消能问题的同时，因表、深孔水舌碰撞，也带来了较为严重的泄
洪雾化问题。锦屏一级具有水头高（坝身泄洪落差 222.6 m，泄洪洞上下游水位差 240 m）、泄量及泄
洪功率巨大（坝身总泄量 10 607 m /s，泄洪功率达到了 23 162 MW）、泄洪流速大（泄洪洞洞内最大流
3
速达 51.5 m/s）、坝址区河谷狭窄（枯水期水面宽度仅 60 ~ 80 m）的特点，同时左岸泄洪雾化区边坡地
形陡峻，结构面和深部裂缝发育，天然边坡整体稳定性主要受坝身泄洪雾化降雨控制。因此，锦屏
一级泄洪消能需要解决的重大技术问题是既要增大坝身泄水建筑物消能效率，又要降低坝身表、深
孔联合泄洪时泄洪雾化强度和范围，同时又要解决超高流速泄洪洞减蚀防空化以及出口消能。
4.1 坝身泄洪消能方案 在可行性研究阶段，锦屏一级拱坝坝身泄洪消能布置沿袭了二滩拱坝水舌
空中碰撞的泄洪消能方式，但泄洪雾化引起边坡稳定问题突出。施工图阶段，开展了坝身泄洪消能
水力学试验，首次提出了“无碰撞方案”，该方案具有表、深孔联合泄洪工况泄洪雾化范围和强度相
对较小的突出优势。最终采用“无碰撞方案”，对坝身表孔采用“边墩收缩 I 形宽尾墩+出口底板非完全
— 14 —