3　小浪底土石坝坝型比较

3.1　坝型比较主要研究的问题和基本思想

3.1.1　主要研究的问题

小浪底水利枢纽工程坝址土石坝砂砾石覆盖层最深超过80m，在这种地质条件下，只能修建土石坝。土石坝的坝型选定主要围绕以下四个方面的问题进行研究。

（1）上游围堰与坝体结合问题。对于100m以上的高坝，国外采用围堰与坝体形式的较多，国内土石坝几乎没有采用。对于高坝大库，由于上游围堰较高，体积庞大，采用围堰与坝体形式可减少工程量，降低工程造价。但围堰截流戗堤进占时不能正常碾压，坝料的抗剪强度低于正常碾压的坝体，对坝的上游坡稳定不利。但小浪底土石坝上游围堰高60m，填筑方量466万m3，采用围堰与坝体结合的形式可大大减少工程量，降低工程造价。因此是重点研究的问题之一。

（2）深覆盖层垂直防渗处理问题。小浪底土石坝坝型研究与坝基砂砾石覆盖层的防渗处理方案密切相关。小浪底土石坝坝基砂砾石覆盖层最深超过80m，在小浪底土石坝之前，国内还缺乏修建如此深的混凝土防渗墙的施工经验。况且小浪底坝基混凝土防渗墙面积达防渗面积约21174m2，工程量巨大，占工程施工关键路线上的直线工期长，也是必须研究的问题。

（3）利用水库泥沙淤积的水平铺盖防渗问题。黄河是著名的多泥沙河流，输沙量居世界大江大河之首。水库泥沙淤积的防渗作用已被黄河中上游众多的水库工程所证实。但是水库泥沙淤积形成过程受运用方式影响较大，在工程截流后和建成初期能否很快形成理想的淤积防渗铺盖不易准确预计。因此应进行深入的研究。

（4）合理选用筑坝材料问题。小浪底土石坝总填筑方量超过5000万m3，是最大的土石坝，如何根据坝址附近的天然筑坝材料合理设计坝型，对工程造价影响很大。小浪底枢纽工程泄水引水隧洞及进出水口等开挖巨大，如何设计坝型能尽量多利用开挖料，不仅可降低工程造价，还可减少弃料处理工作量和对环境的污染。因此也是应重点研究的问题。

3.1.2　基本思想

由于地形地质条件的影响和枢纽总体布置的要求，土石坝坝轴线距左岸上游的风雨沟仅450m，泄水建筑物进水塔布置在沟内，如上游围堰不与坝体结合，上游围堰的位置势必向上游移。虽然上游围堰可同时作为大坝和泄水建筑物及进水塔的上游挡水围堰，由于工程量大拆除比较困难，同时考虑到围堰与坝体结合可大大减少工程量，降低工程造价，因此研究过的所有坝型均上游围堰与坝体结合的形式。

根据在深砂砾石覆盖层修建混凝土防渗墙技术和机械设备的发展，以及对黄河水沙特点、水库淤积形成过程和泥沙淤积防渗性能的研究进展，坝型设计中对坝基防渗主要有过以下三种考虑。

（1）利用坝前天然淤积铺盖和混凝土防渗墙共同防渗，前期以拦洪围堰下混凝土防渗墙防渗，后期主要靠天然铺盖防渗的双重防渗体系。

（2）以混凝土防渗墙为主，坝前泥沙淤积铺盖为辅的双重防渗体系。

（3）中美联合设计中，美方提出了大开挖的心墙堆石坝和斜心墙堆石坝防渗方案。

在不同的设计阶段共研究过近20种坝型，对河床砂卵石覆盖层的防渗处理，问题的焦点集中在天然淤积防渗的可靠程度、深近80m河床砂卵石覆盖层造墙的可行性及墙体质量的可靠性。无论是以利用天然淤积物防渗为主，还是以混凝土防渗墙截渗为主，或者两种防渗形式并重，始终都没有脱离垂直防渗和水平防渗的双重防渗体系思想，连系双重防渗体系的纽带就是坝体中的“内铺盖”。

对枢纽建筑物开挖料的应用，随设计工作的进展，逐渐形成有明确的材料分区，和对施工规划、项目实施都提出了明确的要求。