镶坝技术的应用与研究

郭芳琴

【摘要】镶坝技术是从工程实践发展起来的，观音阁水库坝基采用满槽浇筑，两岸边坝取消排水沟并加陡上、下游边坡开挖等措施。水电站工程建设中采用坝镶坝技术，不但节省大量岩石开挖而且减少砼浇筑。镶坝技术能利用坝基围抗体作用和利用坝后填土的有效作用，在减少大坝断面方便施工，有利于总体布置等方面具有很大优越性。该项技术的推广应用将促进筑坝技术的进一步发展。

【关键词】观音阁水库；镶坝技术；应用研究

目前国内外筑坝技术发展很快，筑坝形式多种多样，筑坝方法逐渐向经济、快速方向发展。根据资料介绍国内外，对重力坝基础进行满槽浇筑的工程已有很多，但基础围岩对坝体的有利作用都是用来作大坝的安全储备，系统研究利用坝基围岩的抗体作用和坝后填土的静止土压力对大坝的有利作用，并用来优化大坝断面的研究迄今为止仍是一个全新的课题。在这项研究中由于主要研究如何利用坝基围岩对坝体的镶嵌作用，所以称之为镶坝技术。

1、镶坝技术的主要技术特点

由于坝基开挖成梯形基础，减少坝基开挖量，尤其边坝和坝头可利用侧拱作用加陡邊坡减少开挖量更大。由于利用坝基上、下游边坡岩体抗体作用，可减少坝体断面尺寸，节省大量砼量。由于基础采用满槽灌的浇筑方法，简化施工，节省大量模板，加长渗径，加强防渗效果。由于基础填筑微膨胀砼，上、下游加强固结灌浆有利坝基与上、下游边坡岩体整体作用，大大改善坝体基础应力状态，加强坝体的稳定性。由于采用梯形基础开挖和满灌浇筑方式有利坝体总体布置，如何利用坝头部分坝段做回车场等。减少工程投资，缩短工期，可达到多快好省地发展水利事业。

2、 镶坝技术在观音阁水库工程中的应用

观音阁水库位于太子河中上游本溪县境内，水库是以工业及城市供水和防洪为主，其次为农田灌溉并结合工农业用水发电，库区养鱼。拦河坝为砼重力坝，坝长1040m，最大坝高85m，总库容21.682亿m3。

观音阁水库大坝基础砼浇筑采用满槽的方法施工，是大坝断面修改的一个重要因素。详细分析计算采用坝基满槽灌浇筑后上、下游岩体具多大抗体作用，会对大坝滑稳定和抗倾稳定及改善坝体应力起很大作用。应该说观音阁水库这种做法对修改后的大坝断面的安全起绝对保证作用。

2.1坝基的地质地形

坝址河床宽540m，高程194m，左岸山势陡峻，地面坡角52°，局部为直立，右岸山势低缓，坝基大部分为张夏灰岩，仅坝踵部位落在岚山组灰岩页岩的互层组上，互层组底部为以岚山组底部为主，包括长山组顶部一少部分，统称10m页岩组，岩层横河展布，倾向下游倾角55°。

左岸坝基下为张夏灰岩，呈厚层状岩体，岩质致密坚硬，抗风化能力强，基岩裸露无覆盖层。弱风化顶线深度4.2-7.2m，微风化面线深度6.7-8.1m。张夏灰岩的岩层走向与岸边垂直，倾向下游，没有较大断层构造和较弱结构面山体稳定性好。坝高程267.0m以上，地形坡度陡，岩石表面风化，节理裂隙发育，永久坡需进行削坡处理。

2.2原开挖设计的原则

2.2.1坝基的开挖高程

按地质提供的岩石风化程度的分界，桩号0+216.79-0+888.79段，坝基坐落在弱风化顶面下1m，桩号0+888.79-1+256.79段，坝基座落在弱风化顶面以下3.0m。

2.2.2岩石的开挖边坡

坝基外的倾向下游永久坡应不陡于1：0.75，倾向上游的永久坡不陡于1：0.5，左岸的岸坡坝段，基槽内回填砼范围内，上下游边坡均按1：0.5.开挖高度范围内，覆盖层的开挖坡度，在河床部分按机械推土开挖，坡度按1：3.0计，右岸按人工开挖，以1：1.5计，左岸无覆盖层。

2.2.3沿坝轴线方向开挖高程

坝基下，沿坝轴线方向开挖高程的变化，在满足岸性的条件，以坝段分缝分界，采用台阶形布置。左右岸的坝段及河床的一些坝段，均采用坝段的一段为平台，另一半为斜坡的开挖方式。坝基上下游方向也采用台阶形式，上游高程低于下游高程。

开挖原则进行设计之后，河床部分的大坝基础高程座落184.0-188.0m之间，开挖深度8-17m，地勘中发现在190-200m高程比较集中发育的岩溶，大部分均可挖除，剩下的在基岩表面常暴露出来的岩溶，可以通过工程措施进行处理。因而可以保证坝基完整性和可靠性。F8断层部位则因为构造作用的影响，需要局部加深开挖，特别是在帷幕线部位，开挖浓度要求达到60m高程。左岸岸坡的坝段，由于地形陡峻，地质条件和结构布置的需要，开挖较深，最深处于40m，特别是在坝顶高程以上左岸山体由于山体稳定坡度的要求，要削掉大量的岩石，因此这里存在着如何使岩石开挖最减少，而又能保证安全稳定要求的问题，需在下一阶段设计中进一步研究。右岸的开挖深度主要取决于岩性，因为风化深浅不一，开挖深度4-17m之间变化。河床右岸边，地形条件骤然改变，工程布置的需要，使个别坝段开挖较深，最深为37m。

3、镶坝技术的应用效果

观音阁水库工程大坝基础开挖梯形基础，而后采用抚顺525#内含4.5%氯化镁微膨胀砼浇筑基础，实际上是一种比较典型的镶坝过程。这种方法为水库大坝建设开辟一个新的筑技术～镶坝技术。观音阁水库采用镶坝技术后减少石方开挖18.5万m3，节省模板624m2，减少砼工程量12.5万m3，减少固结灌浆进尺12488m。节省工程直接投资3428.5万元，缩短工期5个月。镶坝技术在观音阁水库中的应用达到了保证质量、节省投资、加快进度的目标。

4、结语

镶坝技术的研究成功是筑坝技术的一次重大突破。这项技术的应用可节省大量工程投资，缩短工期，增加建筑物的安全度，而且有利于建筑物的总体布置。在几个工程中的应用情况表明，镶坝技术给筑坝施工带来巨大的经济效益和社会效益。由镶坝技术自身特点的决定，将得到快速推广应用，并为水利事业做出重大的贡献。

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