摘要：狮子滩钢筋混凝土斜墙堆石坝是由块石混凝土墙和下游抛填堆石体及上游防渗面板组成的混凝土和堆石混合型坝，虽施工较复杂，造价较高，但保证了大坝安全运行，发挥了巨大的经济效益。因振动碾薄层碾压堆石兴起该坝型未获推广。
关键词：混凝土和抛填堆石混合坝型；设计准则；大坝安全；经济性。
1 工程概况
狮子滩水电站于1954年8月开始施工，1956年10月下闸蓄水且第一台机组投入运行。1957年3月底工程竣工。
狮子滩水电站工程为二等（大（2）型）工程，主要建筑物为2级，设计洪水重现期为100年，校核洪水重现期为2000年。现行水库特征值为：校核洪水位348.90m（狮子滩大坝高程基准面为假定基准面，比吴淞口基准面低8.85m），相应总库容10.27亿m3，正常蓄水位347.00m，相应库容8.71亿m3，死水位328.50m亿m3，相应库容1.41亿m3，有效库容7.30亿m3，水库具有多年调节性能。
主坝为钢筋混凝土防渗斜墙堆石坝，坝顶长1014.31m，宽8.00m，最大坝高51m，坝顶高程350.00m，防浪墙顶高程351.20m。
溢洪道位于主坝左侧，与大坝相连，为重力式钢筋混凝土滚水坝，堰顶高程340.00m，坝长112.0m，分为5孔，装18.0m×7.6-7.0m（宽×高）弧形闸门5扇，最大泄洪能力4900 m3/s。
狮子滩水电站主坝左岸几个垭口设有三座副坝，第一副坝位于溢洪道左边的太平寨垭口处，为堆石坝，由浆砌条石墙和开挖土石渣组成，坝顶宽6.00m，坝长100.00m，坝顶高程350.00m，防浪墙高1.20m，最大坝高13.80m。第二副坝位于黄家垭口处，为土石混合坝，上游砂粘土填筑，下游堆石体，坝顶宽3.50m，坝长139.62m，坝顶高程350.00m，防浪墙高1.14m，最大坝高25.00m。第三副坝位于大坝以东3.0km的全家垭口，为干砌石坝，由上游钢筋混凝土防渗斜墙，浆砌条石及干砌石墙，下游开挖石渣填筑组成。采用半径为90m的弧形拱坝，坝顶宽4.00m，坝长181.20m，坝顶高程350.00m，防浪墙高1.06m，最大坝高17.50m。
引水系统设于大坝右岸，明渠长380m，进水口底槛高程322.25m，其后为直径5m的钢筋混凝土压力隧洞，长1463m，设计最大过流能力101.6 m3/s。
2 大坝施工运行
2.1由于1950～1960年代，我国还未有振动碾压实堆石，世界上也仅有少数堆石坝用振动碾薄层碾压，达到较高的干密度。因此，狮子滩大坝的堆石是用抛填法施工的。先用路堤两侧堆石，后用9m高木架栈桥，在桥上翻车下卸块石，抛掷高度设计规定为5m，以保证块石的完整性。堆石的平均空隙率达32.47%。
块石混凝土中填入块石20%，以节省水泥。混凝土及块石用9t门机吊运入工作面。
大坝工程从1954年11月基础开挖，1957年3月竣工。
2.2施工期堆石沉陷观测
（1）堆石体内部埋设沉陷观测管
在下游335m马道下，从307.5m高程埋设的M2测点（0+645.00m桩号），施工期（1956年4月25日至9月11日）总沉陷量7295mm；M4测点（0+650.00m桩号），施工期总沉陷量6505mm。因是抛填堆石，其沉陷量远大于薄层碾压堆石。
（2）堆石体表面沉陷标点
共设14个标点，从1956年8月至1957年2月，实测沉陷量39～142.9mm，个别测点最大沉陷达215mm。
2.3 运行
狮子滩水电站1956年10月下闸蓄水，大坝挡水。至今安全运行60多年。狮子滩水电站大坝首次安全定期检查工作于1989年4月开始，1990年12月结束。“此次大坝安全定期检查工作全面深入，重点突出，如实地反映了该坝目前的工况。即使在校核洪水位情况下，可能出现堆石坝的块石混凝土墙基础上游拉应力大于原设计值，但只要作好水情预报和水库调度等预防措施，不至影响大坝安全运行。”首次定检结论：狮子滩大坝为正常坝。
在2002年9月至2005年1月、2010年4月至2011年6月和2016年6月至2017年6月分别进行的第二、三和四次大坝安全定期检查，专家组提出《狮子滩水电站大坝安全第二次定检报告》、狮子滩水电站大坝安全第三次定检报告》和狮子滩水电站大坝安全第四次定检报告》，均认为狮子滩大坝的运行性态良好，评定为正常坝。
2.3.1大坝渗流
坝基扬压力监测孔149个，实测扬压力有7个孔超过原设计值。
大坝廊道最大漏水量6.5L/min，坝外三角堰总漏水量最大300L/min，除受库水位影响外，还受降雨量的影响。
2.3.2 大坝变形
⑴ 块石混凝土墙墙顶垂直位移
块石混凝土墙垂直位移年极大值一般发生在河谷中部坝体较高的部位，而最小值发生在两岸坝体高度较低的部位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆块石混凝土墙沉陷最大值为14.07mm，发生在1994年5月17日29坝段的N29测点；块石混凝土墙上升的最大值为10.57mm，发生在1994年9月13日61坝段的N61。
⑵ 块石混凝土墙墙顶水平位移
整体上呈现出河谷左侧坝段大于右侧坝段的现象，块石混凝土墙向下游位移的最大值为26.80mm，发生于1968年9月11日的N32测点；向上游位移的最大值为11.50mm，发生于1976年2月10日的N15测点。年变幅约6～8mm 4mm，水平位移变形趋于稳定。
⑶ 堆石体垂直位移
堆石体表面测点沉降总量逐年增大，而增量逐年减小，目前基本趋于稳定。堆石体表面最大沉降657.38mm，发生于2009年12月10日347m高程的H22测点，占该处坝高的1.4%，因是抛填堆石，沉降率大于薄层碾压的堆石。河床部位沉降大，向两坝肩随坝高降低逐步减小。
⑷ 堆石体水平位移
堆石体表面部分测点运行初期向上游变位，且波动频繁，目前，随着时间的推移，堆石体水平位移整体表现出向下游变位，总量逐年增大，而增量逐年减小。最大向上游变位201.5mm，发生于1971年5月13日的H11测点；最大向下游变位235.5mm，发生于2009年12月10日的H12测点。堆石体各变形测点的水平位移初期年变幅大，约15mm，目前的年变幅仅约3 mm。
3 主要经验
狮子滩钢筋混凝土斜墙堆石坝是由块石混凝土和下游堆石体及上游防渗面板组成的混凝土和堆石混合型坝。鉴于早期的刚性防渗体堆石坝的堆石体用抛填堆石筑成，变形较大，刚性混凝土面板不能适应，因而产生严重的变形和渗漏，修复工程量大。为避免面板开裂，在上游部分用混凝土重力墙防渗，下游侧设抛填堆石体辅助其稳定。狮子滩大坝更增加了上游面防渗面板，块石混凝土墙后增设了楔形体以产生主动土压力。水库蓄水运行50多年来，大坝安全挡水，产生了巨大的经济效益。
3.1大坝的安全性
本工程大坝设计的块石混凝土墙，在库空时为挡土墙，承受下游堆石压力，库满时在下游堆石辅助下满足稳定应力要求，使基础面拉应力小于混凝土与基岩的容许拉应力0.1～0.2MPa，压应力不超过2.5MPa，因而上游坡为1：0.28（计防渗斜墙后为1：0.3），下游坡为1：0.15。设计时，其稳定应力满足要求，但首次定检复核认为块石混凝土墙上游坝脚拉应力达0.4～0.6Mpa，不能满足要求。
上游面增设了钢筋混凝土斜墙，斜墙与块石混凝土墙间铺沥青麻袋，当块石混凝土墙变形时，斜墙能够滑动。块石混凝土墙上游面设排水系统通过斜墙的漏水经排水系统引至廊道排向下游。斜墙底部用圆头与混凝土截水墙连接，中间铺沥青麻袋并设铜片止水。混凝土截水墙下设基岩帷幕灌浆，廊道内设基础排水孔。其防渗排水系统较为可靠。但实测基础扬压力有一些孔超过设计值。
下游堆石体边坡按小于堆石的天然休止角确定，为1：1.5。堆石体沉降较大。
总体来看，狮子滩大坝是安全的。坝体稳定；渗流量不大，渗透稳定未见异常；堆石体沉陷变形较大，符合抛填堆石变形规律；但块石混凝土墙顺河向水平位移较一般混凝土坝大，其基础应力出现较大拉应力，坝基扬压力有一些孔超过设计值，如按混凝土坝设计准则，则存在不满足设计要求的问题。
3.2施工
狮子滩大坝施工包括混凝土工程和堆石坝工程两大部分，工程量都较大，难分主次。
混凝土浇筑系统设混凝土拌和场、轻便铁道、门式起重机等。
堆石部分施工由采石场供应石料，机关车和汽车运输，高栈桥上翻车卸下块石，靠块石自重和人工撬动平整密实。
狮子滩大坝施工带有时代特点。大坝工程从1954年11月18日开始基础开挖，1957年3月全部竣工，历时两年零4个月。共完成土石方开挖23万m3，混凝土浇筑28万m3，堆石58万m3。在当时还是比较成功的。
3.3经济性
狮子滩钢筋混凝土斜墙堆石坝，其经济性由以下因素构成：
⑴ 块石混凝土（包括上游钢筋混凝土斜墙），顶宽2m，上游坡1：0.3，下游坡1：0.15，其底宽与坝高比为1：0.45，与一般混凝土坝底宽与坝高比1：0.8左右相比，断面仅少约40%；
⑵ 堆石部分，顶宽6m（总顶宽8m），下游坡1：1.5，另有两级马道各宽4m，工程量等于半个面板堆石坝；
⑶ 堆石体和块石混凝土两部分连接构造复杂，增设楔形体人工滑动面、上游沥青麻袋等。
4 结语
狮子滩钢筋混凝土斜墙堆石坝是由块石混凝土墙和下游抛填堆石体及上游防渗面板组成的混凝土和堆石混合型坝。早期的刚性防渗体抛填堆石坝变形较大，刚性混凝土面板产生严重变形和渗漏，存在安全隐患。狮子滩工程的建设者动脑筋想办法，创建了狮子滩这种坝型，虽施工较复杂，造价较高，但保证了大坝安全运行，发挥了巨大的经济效益。
参考文献：
（1）狮子滩水电站堆石坝设计，杨渭汶，《水力发电》1955年第11期。
（2）《土石坝变形与稳定分析》，王复来 陈洪天著，中国水利水电出版社2008年7月，北京。
作者简介：朱良华：（1965－），男，四川省邻水县人，工程师，从事大坝安全管理。
论文作者:朱良华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
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