王小毛，徐麟祥，廖仁強

（長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院，武漢 430010）

三峽工程大壩設(shè)計

王小毛，徐麟祥，廖仁強

（長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院，武漢 430010）

三峽工程大壩為混凝土重力壩，壩頂高程185 m，最大壩高181 m，壩軸線全長2309.5 m，分為泄洪壩段、廠房壩段、非溢流壩段、升船機壩段、臨時船閘壩段、左導(dǎo)墻壩段和縱向圍堰壩段。筆者著重從泄洪建筑物水力學(xué)、壩體分縫、電站引水壓力管道布置及結(jié)構(gòu)形式、壩基深層抗滑穩(wěn)定、臨時船閘封堵、壩基封閉抽排等方面對大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了簡要介紹。

三峽工程；大壩；設(shè)計

1 前言

三峽水利樞紐是治理和開發(fā)長江的關(guān)鍵性骨干工程。工程以防洪為主，兼具發(fā)電、航運等巨大綜合效益：三峽水庫防洪庫容為221.5億m3，可有效地控制上游洪水，將下游荊江河段的防洪能力由不足10年一遇洪水提高至100年一遇洪水，并可配合下游分蓄洪工程的運用，保證荊江河段1000年一遇洪水時的行洪安全；水電站裝機容量22500 MW，多年平均發(fā)電量880億kW·h，對國民經(jīng)濟發(fā)展和節(jié)能減排發(fā)揮重要作用；顯著改善川江600 km航道，可使萬噸級船隊直達重慶，并較大地改善了中、下游河道枯季航運條件，降低通航成本，使長江真正成為黃金水道。

三峽大壩在壩址選擇、泄洪消能和樞紐布置、壩型等方面，進行了長期、反復(fù)論證。

從20世紀50年代開始，在南津關(guān)上游長約40 km的峽谷河段內(nèi)，對石灰?guī)r壩區(qū)的南津關(guān)和火成巖壩區(qū)的美人沱兩個河段，共開展了15個壩址的論證，最終從水工布置、施工導(dǎo)流、施工場地、對外交通、工程量及投資等各方面比較，確定美人沱壩區(qū)的三斗坪壩址。

三峽工程壩址洪水流量巨大，設(shè)計最大洪水流量達 124300 m3／s，相應(yīng)下泄流量為 102500 m3／s。根據(jù)工程任務(wù)和水庫調(diào)控洪水要求，在防洪限制水位145 m時，最大泄洪流量56700 m3／s；水庫水位166.9 m 時，泄洪流量約70000 m3／s；在校核洪水時泄洪流量約100000 m3／s。此外，還需要滿足排沙、緊急情況下降低水位、施工導(dǎo)流、初期運行等特殊要求。因此，三峽工程所需的泄洪設(shè)備種類多、數(shù)量也多，在壩型比較中選擇了更適合泄洪消能建筑物布置的混凝土重力壩。選定的樞紐布置總格局為：泄洪壩段布置在河床中部，兩側(cè)為左右岸廠房壩段和非溢流壩段，水電站廠房采用左、右廠房壩段壩后式廠房、右岸地下廠房及左岸地下電源電站，通航建筑物均布置在左岸。大壩布置見圖1。

2 大壩布置

2.1 地形地質(zhì)條件

三峽工程壩址河段長約9 km，長江從北西320°方向流經(jīng)壩址，至三斗坪逐漸轉(zhuǎn)向北東70°，呈一向南突出的大弧。壩址區(qū)地形低緩，河谷開闊，谷底寬約1100 m，在壩頂高程185 m處河谷寬大于2300 m。

壩址區(qū)基巖為前震旦系結(jié)晶巖，主要巖石為閃云斜長花崗巖，巖性均一、強度高，是修建高壩的極佳地質(zhì)條件。壩址區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度，大壩地 震設(shè)防烈度為Ⅶ度。

圖1 長江三峽水利樞紐大壩布置示意圖Fig.1 Layout of Three Gorges Project Dam

2.2 總體布置

大壩為混凝土重力壩，壩頂高程185 m，最大壩高181 m。壩頂前緣長2309.5 m，自左往右依次為：左岸非溢流壩段、左廠房壩段、泄洪壩段、右廠房壩段和右岸非溢流壩段。

左岸非溢流壩段（簡稱左非壩段）分為左岸非溢流壩段連接壩段～左非7號壩段、左非8號壩段和左非9號～18號壩段，共19個壩段，前緣總長370.89 m。在左非7號壩段與左非8號壩段間布置有升船機上閘首，前緣長62 m。在左非8號壩段與左非9號壩段間布置有施工期通航的臨時船閘壩段（簡稱臨船壩段），前緣長62 m，分為3個壩段，中間為臨船2號壩段，前緣長24 m，左、右兩側(cè)為臨船1號、3號壩段，前緣長均為19 m。

左、右廠房壩段（簡稱左廠壩段和右廠壩段）前緣長分別為581.5 m和509 m。左廠1號～13號壩段和右廠15號～25號壩段長均為38.3 m，左廠14號壩段長45.3 m，右廠26號壩段長49.4 m。每個廠房壩段又分為兩個壩段，左邊為鋼管壩段，右邊為實體壩段。每個鋼管壩段長均為25 m，實體壩段除左廠14號壩段為20.3 m和右廠 26號壩段為24.4 m外，其余長均為13.3 m。在左廠6號壩段與左廠7號壩段、右廠20號壩段與右廠21號壩段間各設(shè)1個安Ⅲ壩段，長為38.3 m，每個安Ⅲ壩段分為兩個獨立壩段。

左導(dǎo)墻壩段及左導(dǎo)墻，前緣長32 m。

泄洪壩段前緣總長483 m，分23個壩段，每個壩段長21m，為滿足三期截流及導(dǎo)流泄洪要求，在壩體下部跨縫布置有22個導(dǎo)流底孔?？v向圍堰壩段前緣長68 m，分為2個壩段，右縱1號壩段長32 m，右縱2號壩段長36 m。右岸非溢流壩段（簡稱右非壩段）前緣長為140 m，分7個壩段，每個壩段長均為20 m。

3 泄洪建筑物設(shè)計

三峽工程具有泄洪流量大、汛期限制水位低、施工期分期導(dǎo)流流量大，水電站裝機容量大、臺數(shù)多、運行水頭高、變幅大等特點，所需的泄洪前緣和水電站進水口前緣長度均較長。為了充分利用河床寬度，減少兩岸巖石開挖，降低工程投資，泄洪壩段采用表孔、深孔和底孔三層大孔口相間布置，以縮短溢流前緣長度。泄洪壩段分23個壩段，每個壩段中央各布置1個泄洪深孔，在兩個壩段間跨縫布置1個泄洪表孔，并在其下方布置1個導(dǎo)流底孔，整個泄洪壩段共布置22個表孔、23個深孔并在表孔正下方布置22個導(dǎo)流底孔。另外，為解決汛期水庫漂浮物處理，利用泄洪壩段左側(cè)導(dǎo)墻和右側(cè)縱向圍堰大壩前緣，分別各布置了1個泄洪排漂孔。三峽大壩泄洪建筑物布置，見圖2和圖3。

泄洪壩段具：孔口多、尺寸大，泄洪設(shè)備閘門井多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；導(dǎo)流底孔和泄洪深孔泄流量大、流速高、汛期運用時間長，抗沖耐磨要求高；單個壩段長度為21 m，最大壩底寬達126.7 m，壩段結(jié)構(gòu)分縫和混凝土溫度控制要求高等特點。因此，泄洪壩段設(shè)計中重點需解決水力設(shè)計、大孔口設(shè)計和壩體結(jié)構(gòu)分縫及其溫度控制設(shè)計等問題。

3.1 泄洪孔口布置

泄洪表孔寬8 m，堰頂高程158 m，采用挑流消能，挑流鼻坎高程110 m，挑角10°。

圖2 泄洪壩段上游立視圖（單位：m）Fig.2 Upstream elevation view of spillway section （unit：m）

圖3 泄洪壩段剖面圖Fig.3 Profile of spillway section

泄洪深孔采用在壩體內(nèi)布置弧門和啟閉設(shè)備的有壓短管接明流泄槽的形式，進口高程90 m，孔口尺寸7 m×9 m，設(shè)計水頭85 m，單孔設(shè)計泄流能力2117 m3／s，單寬流量為 302 m3／s， 出口流速約35 m／s，采用挑流消能，挑流鼻坎高程79.92 m。

導(dǎo)流底孔寬6 m，孔口高程56 m、57 m，運用庫水位為67～140 m，最大運用水頭84 m，單孔最大泄流能力為 1688 m3／s，最大單寬流量為 281 m3／s。

三峽工程是承擔(dān)長江中下游地區(qū)防洪的控制性樞紐，在不超過1000年一遇洪水條件下，主要由泄洪深孔承擔(dān)調(diào)蓄洪水的任務(wù)，泄洪深孔運用頻繁、歷時長，加之長江泥沙主要集中在汛期，泄洪深孔的安全運行關(guān)系到正常發(fā)揮防洪效益的關(guān)鍵。因此，對泄洪深孔體型設(shè)計進行了大量的科學(xué)試驗研究，最終選擇了方便施工和安全穩(wěn)妥的跌坎摻氣方案。同時，為解決深孔過流面防沖磨及防空蝕問題，底部過流面采用強度等級為R28450抗沖磨混凝土，門槽、門檻區(qū)采用鋼板襯護，嚴格控制孔口體型及過流面平整度。

導(dǎo)流底孔承擔(dān)著施工期導(dǎo)流和初期運行期泄洪雙重任務(wù)，底孔進口高程低，為減少因三層大孔口布置對壩體結(jié)構(gòu)的削弱，方便閘門安裝，防止沙石磨損，提高抗空蝕能力等，設(shè)計采用了長有壓管，加大有壓段尺寸，降低孔內(nèi)流速，并在底部過流面設(shè)厚1 m、強度等級為R28400抗沖磨混凝土跨縫板，嚴格控制孔口體型及過流表面平整度的設(shè)計方案。

3.2 大孔口結(jié)構(gòu)設(shè)計

泄洪壩段布置表孔、深孔及導(dǎo)流底孔三層孔口，表孔布置兩道閘門，深孔布置3道閘門，底孔布置4道閘門，導(dǎo)致泄洪壩段孔洞多，孔口尺寸大，門槽多，結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜，深孔孔口應(yīng)力較大。為此采取橫縫止水平壓、橫縫灌漿等措施。具體設(shè)計方案為：將大壩孔口部位橫縫止水布置，由距壩面1 m，后移至深孔檢修門槽事故門槽處，起橫縫側(cè)向水壓力與有壓孔內(nèi)水壓平壓作用；為了加大壩體側(cè)向剛度，改善孔口在底孔檢修時側(cè)向不平衡水壓力作用的受力條件，提高大壩受力安全裕度，將大壩高程110 m以下橫縫進行接縫灌漿。

3.3 壩體結(jié)構(gòu)分縫及其溫度控制設(shè)計

泄洪壩段長21 m，最大壩高181 m，最大底寬126.7 m?？紤]泄洪壩段結(jié)構(gòu)特點和要求，根據(jù)三峽大壩混凝土澆筑能力和壩址氣溫等施工條件，結(jié)合國內(nèi)外工程施工經(jīng)驗，對泄洪壩段施工縱縫設(shè)置，曾對通倉長塊和劃分1～2條縱縫柱狀塊方案進行了技術(shù)經(jīng)濟分析，最終選擇了混凝土施工技術(shù)成熟，有利溫度控制和能防止出現(xiàn)貫穿性裂縫的柱狀塊澆筑方案。通過對壩體溫度場、應(yīng)力場的分析，選擇了設(shè)置2條施工縱縫，分3個柱狀塊澆筑的設(shè)計方案。

由于泄洪壩段設(shè)置3層孔口，受泄洪深孔、導(dǎo)流底孔事故閘門及其門槽布置和泄洪深孔弧形工作閘門布置的限制，縱縫I位置應(yīng)在事故閘門和深孔弧形工作閘門間有限的范圍進行選擇，比較后確定布置在距上游壩軸線25 m處，并在表孔墩墻處設(shè)廊道進行并縫，縱縫Ⅱ距上游壩軸線69.7 m或64 m。

4 廠房壩段設(shè)計

廠房壩段特點：引水管道直徑大，對壩體削弱大；左廠1號～5號壩段建基面高程高，廠房建基面高程低，壩后開挖邊坡高，緩傾角裂隙相對發(fā)育，壩基存在深層抗滑穩(wěn)定問題。因此，設(shè)計中需重點解決電站引水壓力管道布置與結(jié)構(gòu)形式，以及深層抗滑穩(wěn)定問題。

4.1 電站引水壓力管道設(shè)計

4.1.1 進水口形式選擇

三峽電站單機容量大、運用水位變幅大、水頭高，導(dǎo)致進水口規(guī)模大、進水口底坎低、壩內(nèi)開孔比例大。在進水口設(shè)計時應(yīng)盡量縮小孔口尺寸，減小對壩體的削弱，減少水頭損失。通過對大進口和小進口、單進口和雙進口、水平孔口和傾斜孔口等方案的設(shè)計研究，選擇了孔口數(shù)量少，進口水流邊界簡單、水頭損失小，抗震性好的單孔小斜進口形式，減小了進水口對壩體結(jié)構(gòu)的削弱。

4.1.2 電站壓力管道設(shè)計

三峽電站壓力管道布置，曾研究了壩內(nèi)埋管、壩后背管及預(yù)留槽形式。預(yù)留槽又分為全留槽（管道頂面與下游壩面齊平）和半留槽（管道部分在下游壩面之內(nèi)）。壩內(nèi)埋管方案，壓力鋼管長度較短，水頭損失稍小，缺點是存在施工干擾，管道對壩體結(jié)構(gòu)削弱大，應(yīng)力復(fù)雜。下游壩面背管布置方案，對壩體應(yīng)力有利，但壓力鋼管長度增加，并增加了廠壩間的距離，增加開挖。下游壩面管預(yù)留槽形式綜合了埋管和背管的優(yōu)點，全留槽布置形式對壩體削弱相對較大，留槽兩側(cè)的混凝土墻厚4.3 m，高16.4 m，受力復(fù)雜。半留槽的布置形式，綜合全留槽和壩后背管結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點。綜合比較，選定半預(yù)留槽形式。

針對預(yù)留槽形式開展了明管和鋼襯鋼筋混凝土管兩種結(jié)構(gòu)形式比較。鋼襯鋼筋混凝土管具有工期短、造價低、安全度相對較高等優(yōu)點，在前蘇聯(lián)和我國均有成功實例，經(jīng)綜合比較后采用鋼襯鋼筋混凝土管。管道外包混凝土厚度為2 m，混凝土強度等級為R28250號。埋管段、上彎段、斜直段鋼襯材質(zhì)為16MnR，壁厚依次為 26、28、30～34 mm。 下彎段鋼襯采用600 N／mm2級的鋼板，壁厚為34 mm；鋼筋采用Ⅲ級鋼筋，為3層φ 36～40 mm的鋼筋。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計總安全系數(shù)為2.0，要求滿足鋼襯、鋼筋在設(shè)計壓力作用下，單獨承壓的安全系數(shù)大于1.0。

4.2 左岸1號～5號廠房壩段深層抗滑穩(wěn)定

左廠1號～5號壩段單項技術(shù)設(shè)計中原定壩基開挖高程 98.0 m，廠房機窩建基面開挖高程22.2 m，形成高差約70 m的高陡臨時邊坡。壩基下有多條傾向下游的長大緩傾角裂隙，其中3號壩段投影概化的連通率高達83.2%，對壩基深層抗滑穩(wěn)定十分不利，其深層抗滑穩(wěn)定是三峽工程的重大工程技術(shù)問題之一。經(jīng)過大量地質(zhì)勘察工作，查明了緩傾角結(jié)構(gòu)面的空間展布及其特性，提出了偏于安全的確定性滑移概化模式。對滑移模式以剛體極限平衡法為主，其他多種分析方法為輔進行了穩(wěn)定分析，按大壩、基巖和廠房作為整體進行分析，核算其抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)。計算結(jié)果表明，左廠1號～5號壩段深層抗滑穩(wěn)定總體上是穩(wěn)定的，在采取下述結(jié)構(gòu)措施后，大壩及其巖基的抗滑穩(wěn)定已有保證，左廠壩段抗滑穩(wěn)定見圖4。

1）適當(dāng)降低大壩建基高程至90 m，上游設(shè)齒槽；

2）向上游加寬大壩底寬，帷幕排水前移；

3）廠房與大壩巖坡之間設(shè)接觸灌漿系統(tǒng)，進行接觸灌漿，確保廠房混凝土與巖坡結(jié)合良好；

4）左廠1號～5號壩段橫縫設(shè)置鍵槽并灌漿，加強各壩段間整體作用；電站尾水渠一定范圍內(nèi)進行固灌，確保下游抗力體作用；

5）大壩與廠房基礎(chǔ)設(shè)封閉抽排系統(tǒng)；

6）采用控制爆破技術(shù)，確保建基巖體的完整性；

7）邊坡錨固支護；

8）加強固結(jié)灌漿；

9）壩內(nèi)預(yù)設(shè)廊道為后期可能采用預(yù)應(yīng)力錨索加固提供條件；

10）對長大緩傾角裂隙從大壩下游坡面增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索。

圖4 左廠1號～5號壩段抗滑穩(wěn)定簡圖Fig.4 Diagram of anti－sliding stability of No.1 ～5 powerhouse sections on the left bank

5 臨時船閘壩段續(xù)建工程設(shè)計

臨船2號壩段在施工通航期間留作臨時船閘通航槽，待臨時船閘停止使用后，利用疊梁門擋水，再建臨船2號壩段。臨船1號、3號壩段分兩期施工，初期在臨時船閘通航前澆筑至高程143 m，后期待臨船2號壩段澆至同一高程后，再同步上升至壩頂高程185 m。

在疊梁門擋水封堵臨船2號壩段期間，臨船1號、3號壩段除承受該壩段上游水壓力及壩基揚壓力等，還承受疊梁門傳來的順流向水推力、疊梁門收縮產(chǎn)生的橫向作用力、因止水位置不同產(chǎn)生的不平衡水壓力，以及橫縫間側(cè)向滲透水壓力，受力情況非常復(fù)雜。疊梁門設(shè)計水頭73.5 m，凈跨為24 m，由疊梁門傳給臨船1號和3號壩段的設(shè)計最大線荷載為9.81×900 kN／m，巨大的疊梁門推力對臨船1號、3號壩段初期壩體的穩(wěn)定、壩基面應(yīng)力及門槽部位局部應(yīng)力產(chǎn)生非常不利的影響。因此，如何解決上述問題，確保臨船2號壩段的順利封堵、安全施工和實現(xiàn)圍堰擋水發(fā)電是設(shè)計的關(guān)鍵。

臨船1號、3號壩段順壩軸線方向建基面開挖成臺階狀，下平臺高程為61.5 m，長度為8 m，上平臺高程 79.5 m，長度為3.8 m，中間以 1∶0.4 的側(cè)向坡連接。

通過對臨船1號、3號壩段用材料力學(xué)、三維有限元方法進行壩體、壩基面應(yīng)力分析，臨船1號、3號壩段壩基面應(yīng)力，有較大的橫向應(yīng)力及主拉應(yīng)力，壩體應(yīng)力在高程87.0 m斷面以上才不出現(xiàn)拉應(yīng)力。為此，采取了以下工程措施（見圖5）：

圖5 臨時船閘壩段結(jié)構(gòu)及側(cè)向加固處理措施Fig.5 Structure and lateral reinforcement of temporary ship－lock sections

1）利用下疊梁門擋水至水位135 m期間共67 d的時間，在封堵疊梁門后直接搶澆臨船2號壩段第Ⅰ壩塊混凝土到高程90.0 m，在疊梁門（壩軸線上游）1.5 m范圍用微膨脹混凝土與臨時船閘1號、3號壩段間橫縫處緊密結(jié)合，起支撐作用；

2）上游面高程72 m以下混凝土澆筑與閘門貼緊，高程72～90 m之間設(shè)置一定厚度的墊層用以隔開閘門與第Ⅰ壩塊，高程90～140 m之間在閘門后貼保溫材料；

3）臨船1號～3號壩段間橫縫在高程95 m以下設(shè)梯形鍵槽，要求臨船2號壩段達到穩(wěn)定溫度后進行橫縫灌漿，保證臨時船閘1號、3號壩段間橫縫處緊密結(jié)合，以減小疊梁門的穩(wěn)定變形；

4）在臨船1號、3號壩段橫向基礎(chǔ)廊道內(nèi)補打基巖陡坡面排水孔，減少臨船1號、3號壩段陡坡面建基面上的揚壓力；

5）在臨船1號、3號壩段高程84.5 m橫向交通廊道布置300 t級，L=20～30 m，間距2 m的預(yù)應(yīng)力錨索，錨索從高程84.5 m橫向交通廊道穿過臨船1號、3號壩段建基面高程79.5 m平臺；

6）在疊梁門擋水前，除分析現(xiàn)有已埋設(shè)儀器觀測資料外，需增加鉆孔取芯，了解建基面（臨船1號、3號壩段高程61.5 m至79.5 m陡坡段）混凝土與基巖結(jié)合情況，若結(jié)合不好，應(yīng)采取鉆孔灌漿措施，使臨船1號、3號壩段陡坡面混凝土與基巖結(jié)合緊密；

7）為了保證混凝土澆筑質(zhì)量，預(yù)先采取措施減少疊梁門漏水，并在澆筑混凝土前預(yù)留縱向排水管、引水管，用水泵抽水。

通過以上多種措施，保證了臨時船閘順利封堵、水庫蓄水及臨時船閘續(xù)建工程施工。

6 大壩基礎(chǔ)處理

6.1 建基面巖體利用

壩址閃云斜長花崗巖、閃云巖包裹體的全、強風(fēng)化巖體強度低，不能作為大壩基礎(chǔ)。微風(fēng)帶巖體堅硬、完整、力學(xué)強度高，完全滿足混凝土重力高壩的建基要求。因此，如何利用壩址優(yōu)越的地質(zhì)條件，經(jīng)濟合理地選定大壩建基巖面，開展了大量的勘測、設(shè)計研究工作，重點研究壩基弱風(fēng)化巖體的利用和建基巖面的優(yōu)化。

為滿足大壩建基面抗滑穩(wěn)定和壩基變形等要求，綜合確定利用弱風(fēng)化巖體各項控制指標：a.巖體RQD平均值大于70%；b.巖體的縱波速度VP的平均值達到5000 m／s；c.建基面以下5 m深度內(nèi)不存在厚度大于5 cm的平緩松碎屑夾層。

弱風(fēng)化上部巖體各項測試參數(shù)分散性很大，完整巖石變形模量高達43 GPa，而疏松物的變形模量只有 2.65 GPa，縱波波速 2600 ～5100 m／s，平均3770 m／s，表明弱風(fēng)化上部巖體物理力學(xué)性質(zhì)極不均一，主要物理力學(xué)指標與微風(fēng)化巖體相差較大，因此不宜作為大壩壩基。弱風(fēng)化下部巖體以堅硬巖石為主，夾少量半堅硬、半疏松巖石，巖體完整性較好，RQD值一般為70%～90%，透水性微弱，各項測試參數(shù)離散范圍較小，變形模量一般為20～30 GPa，縱波波速平均5040 m／s，表明弱風(fēng)化下部巖體風(fēng)化較弱，巖體完整，變形較均一，各項物理力學(xué)指標與微風(fēng)化巖體相近，僅透水性較微風(fēng)化巖體略強，巖體質(zhì)量與微風(fēng)化次塊狀結(jié)構(gòu)巖體相當(dāng)，其力學(xué)強度、變形特性、穩(wěn)定可靠性均能滿足大壩建基巖體質(zhì)量要求。

因此，三峽壩基主要是兩岸灘地和山坡部位部分利用弱風(fēng)化下部巖體，其他部位均利用微新巖體。

6.2 壩基滲控設(shè)計

為降低壩基揚壓力，減少壩基滲漏，增強基巖構(gòu)造帶內(nèi)軟弱充填物的長期穩(wěn)定性，需對大壩基礎(chǔ)滲流進行控制。三峽大壩基本利用微新巖體、局部利用弱風(fēng)化巖體作為建基面，由于基巖屬裂隙巖體，雖滲透性微弱，滲流量不大，但滲透壓力對壩基穩(wěn)定影響較大，且難于消除。為此提出“先防后排，以排（水）為主，防排結(jié)合”的基本滲控思想，并確定采用防滲帷幕或防滲墻和設(shè)置排水的滲控措施。

6.2.1 防滲帷幕

在大壩壩基、永久船閘1閘首及其兩側(cè)擋水壩壩基上游基礎(chǔ)廊道中布置一道主防滲灌漿帷幕；在大壩封閉抽排區(qū)側(cè)向及下游基礎(chǔ)廊道（含左廠1～6號和右廠21～26號機組段基礎(chǔ)廊道）中布置一道封閉灌漿帷幕。壩基帷幕防滲標準取定為灌后基巖壓水檢查透水率q≤1Lu；兩岸壩肩高程160 m以上為q≤3Lu，以下為q≤1Lu。主帷幕與封閉帷幕一般地段布設(shè)1排灌漿孔，在斷裂構(gòu)造帶、中等～較嚴重透水區(qū)、壩基穩(wěn)定要求較高的部位，增設(shè)1～2排灌漿孔。主帷幕孔距2.0 m，封閉帷幕孔距2.5 m。帷幕深度按下列原則控制：a.深入基巖相對不透水層5 m；b.滿足 H≥1／3h+c，其中 h 為幕前水深（封閉帷幕為下游水深），c取5～8 m；c.主防滲帷幕深入相應(yīng)下游建筑物基礎(chǔ)開挖高程以下10～20 m；d.雙排帷幕部位，第二排不小于帷幕設(shè)計深度的1／2～2 ／3。

6.2.2 封閉抽排

三峽大壩特別是河床壩段建基面高程較低，最低為4 m，一般在40 m以下，下游尾水最深達70余m，壩基承受較大的揚壓力。為降低壩基揚壓力，減小壩體斷面和混凝土工程量，壩基采用封閉排水系統(tǒng)的排滲降壓措施。三峽大壩壩基基巖條件好，可充分利用壩基排水，有效地削減基礎(chǔ)揚壓力。采用封閉帷幕排水較常規(guī)帷幕排水方案，可減少壩基揚壓力約1／3，故確定在下游水深大的河床壩段，壩基采用封閉帷幕排水方案。此外，左廠房壩段1號～5號壩段和右廠房壩段24號～26號壩段的建基巖體為緩傾角裂隙相發(fā)育區(qū)，由于廠房開挖需要，壩體基礎(chǔ)下游面為一高臨空面，對深層抗滑穩(wěn)定極為不利，因此，雖建基面較高，在基巖內(nèi)也采取排水措施，并擴大至廠房建基面，以減小揚壓力，提高其穩(wěn)定性。綜合分析后，最終確定從左非17號壩段至右非1號壩段作為封閉排水區(qū)，在封閉抽排范圍內(nèi)，根據(jù)建筑物特點和建基面高程的差異，分別于左廠7號和泄18號壩段設(shè)置一道分區(qū)排水孔幕，將封閉抽排區(qū)分割成3個封閉單元。同時，在壩基中上和中下部基礎(chǔ)縱向排水廊道中各布置一排縱向輔助排水孔幕，沿壩軸線每隔2～4個壩段（約70～90 m）布置一排橫向輔助排水孔幕，總體形成“井”字形抽排系統(tǒng)。

7 結(jié)語

三峽大壩設(shè)計借鑒了國內(nèi)外諸多工程經(jīng)驗，并進行了大量設(shè)計試驗研究，成功地解決了泄洪流量大、壩下游尾水位高、尾水深度深、壩基揚壓力大、孔口尺寸大、對壩體削弱影響大，壩體特別是大體積混凝土澆筑、溫控等技術(shù)問題；同時，水電站大容量、大引用流量機組采用小孔進水口形式，也是我國在水電站進水口設(shè)計技術(shù)上的一大突破。

2003年6月，三峽水庫初期蓄水，工程防洪、發(fā)電和通航的效益逐步顯現(xiàn)，2008年底大壩工程全部完工，并開始試驗性蓄水，2010年成功實現(xiàn)蓄水175 m，其綜合效益全面發(fā)揮。經(jīng)幾年的運行檢驗，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，大壩變形、基礎(chǔ)滲流及結(jié)構(gòu)應(yīng)力均在設(shè)計允許范圍之內(nèi)，大壩運行是安全的。

The dam design of Three Gorges Project

Wang Xiaomao， Xu Linxiang， Liao Renqiang

（Changjiang Institute of Survey， Planning， Design and Research，Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010， China）

The dam of Three Gorges Project is a concrete gravity dam with the crest elevation of 185 m，the maximum height of 181 m and dam axis length of 2309.5 m.The dam consists of spillway， powerhouse，non－overflow， ship－lift， temporary ship－lock， left diversion wall and longitudinal cofferdam sections.Some key techniques relating to dam structure design are presented， including hydraulics of flood discharge structure， joint design， layout and structural style of penstock， deep anti－sliding stability of dam foundation， sealing of temporary ship－lock and closed drainage and pumping of dam foundation.

Three Gorges Project；dam；design

TV741

A

1009－1742（2011）07－0070－08

2011－05－11

王小毛（1963—），男，江蘇昆山市人，教授級高級工程師，從事水利水電工程設(shè)計工作；E－mail：wangxiaomao＠cjwsjy.com.cn