5　小浪底土石坝分区和结构研究

5.1　河床坝段

5.1.1　典型横剖面

由第3.1节知，确定的坝型为围堰与主坝坝体相结合、带上爬式内铺盖的斜心墙堆石坝坝型。坝型的最大特点就是：由斜心墙和坝基混凝土防渗墙组成主防渗体系，斜心墙和上爬式内铺盖、围堰斜墙、坝前淤积组成辅助防渗体系。河床最大典型横剖面见图3.1－1。

坝顶宽度按交通要求及一般经验定为15.00m，上、下游边坡均由稳定分析确定，上游大拦洪围堰（高程185.00m）及枯水围堰（高程152.50m）的顶宽，由稳定及施工交通要求确定，下游坝坡考虑观测及坝坡稳定设两级马道，高程分别为250.00m和220.00m，宽度分别为6.00m和14.00m。

从图3.1－3可看出，坝体由10种大的材料分区共17种材料，其中1区、1A区、1B区、5区和10区为防渗体，2A区、2B区、2C区为反滤层，3区为过渡层，4A区、4B区、4C区为坝壳堆石区，6区、7区为护坡，8区为下游压戗，9区为坝基回填砂卵石。以上各区的设计分述以下。

5.1.1.1　土质防渗体（1区、1A区、1B区、5区和10区）

（1）1区（斜心墙）。如上所述，防渗体由1区、1A区、1B区、5区和10区共5个区组成，其中1区位于主、辅防渗体系的关键部位，是防渗体系的核心也是土质防渗体设计的重点。

1）河床横剖面。一般来说，防渗体的几何尺寸受多种因素的影响，如土料数量和施工难易程度、土料性质、设计地震烈度、坝基地质条件及处理方法、土料与坝壳堆石料单价之比等。对于小浪底土石坝，土料储量丰富，储量与填筑量之比大于2.50，压实性能较好；土料场与石料场基本处于同一位置，部分覆盖于石料上，其单价比石料低。因此，影响斜心墙尺寸的主要因素是土料性质、混凝土防渗墙位置和插入土体的高度，并考虑地震（设计地震烈度Ⅷ度）要求。

根据寺院坡土料性质，主要考虑其允许渗透比降、塑性和抗裂性能等对斜心墙尺寸的影响。据试验结果推算，最大渗透破坏比降可达300以上；即使土体产生裂缝后的破坏比降仍可达最大破坏比降的1/10～1/15，即可达20～30。但由料场土料分布知，寺院坡土料有轻、中、重粉质壤土，还有少量黏土。尽管设计要求将成层的轻粉质壤土和黏土清除，但土料开采时零星分布的轻粉质壤土不易与中、重粉质壤土完全掺合均匀，黏土也不易彻底清除。同时，斜心墙填筑碾压中，土料压实也存在一定的不均匀性。考虑上述多种因素，并参考其他黄土地区工程的经验，设计采用的土料允许比降不大于5。

另据试验知，寺院坡土料塑性稍差，中、重粉质壤土的塑性指数仅分别为11.4和14.4。试验还表明，寺院坡土料的抗冲蚀能力较差，渗透破坏时的特征是：当水头超过临界水头后，土样破坏很快，80%的试样在20min内破坏，40min内破坏比例达90%以上；最后的破坏形式均为穿洞破坏。

考虑上述因素，同时考虑坝基为最深约80.00m且深度不均匀的坝基覆盖层的地质条件和抗震要求，设计的斜心墙水平宽度与水头之比不小于0.70。

经比较，主坝混凝土防渗墙布置在距坝轴线上游80m处。斜心墙底部的位置受混凝土防渗墙位置的控制。斜心墙底部宽度除要满足上述要求外，还要满足混凝土防渗墙插入斜心墙土体12.00m后，混凝土防渗墙顶至斜心墙上游坡的最小距离的要求。经渗流计算，混凝土防渗墙顶至斜心墙上游坡的最小距离不宜小于40.00m。经比较，斜心墙上游边坡确定为1∶1.2，下游边坡1∶0.5（倾向上游）；墙顶至斜心墙上游坡的最小距离为43.38m（图5.1－1），加上防渗墙插入土体的高度，最小渗径54.38m，渗透比降2.43。

考虑防渗和施工要求，斜心墙顶宽确定为6.00m。为便于斜心墙顶面与坝顶防浪墙的连接，斜心墙顶面靠上游布置，其中心线距坝轴线4.00m。顶高程280.00m，高于最高静水位5.00m。

斜心墙顶部设计成正心墙形式，上游高程245.00m以上边坡1∶0.5，下游高程250.00m以上边坡1∶0.4。主要目的是增加坝体上部上游坝壳的堆石厚度，提高坝体的抗震性和上游边坡的稳定；同时也便于斜心墙向两岸心墙的过渡。

2）两岸横剖面。左岸桩号D0＋107.50以左，右岸D1＋107.34以右，岩石坝基的防渗体均为心墙。

由于左岸坝肩山顶坝基开挖后，防渗体基岩面高程均在245.00m以上，按河床剖面边坡确定。

右岸坝基开挖后，防渗体基岩面高程约在160.00m以上，招标设计阶段心墙边坡同河床剖面上游高程245.00m以上、下游高程250.00m以上的边坡。

施工设计阶段，根据坝基岩石开挖的要求，同时考虑了已确定的灌浆帷幕位置的影响因素，将上游坡也调整为1∶0.4。右岸坝体典型横剖面见图5.1－2。

3）过渡段。河床坝段的斜心墙防渗体断面与两岸心墙断面之间采用过渡段进行连接。

左岸防渗体过渡坝段布置在坝D0＋247.50～D0＋107.50之间，右端（D0＋247.50）位于左岸岸坡下，左端（D0＋107.50）基本已达左岸岸坡顶部。整个过渡段正位于岸坡上。过渡段最大坝高约150.00m，长高比约为0.93。防渗轴线位置由河床断面的坝轴线上游80.00m，下移至左岸坝段的坝轴线上游4.00m，下移了76.00m，过渡段长度与下移距离之比为1.84。

右岸防渗体过渡坝段布置在坝D0＋693.74～D0＋832.34之间，左端（D0＋693.74）距右岸岸坡坡脚约30.00m，右端（D0＋832.34）位于右岸160.00m基岩平台上。过渡段最大坝高约150.00m，长高比约为0.92。防渗轴线位置下移距离同左岸，过渡段长度与下移距离之比为1.82。

（2）5区（上爬式内铺盖）。设置5区的目的是将1B区（上游围堰斜墙）与1区（主坝斜心墙）连接，与运行后的坝前泥沙淤积形成辅助防渗体系。

5区料由寺院坡土料与河床砂卵石掺合而成，渗透系数为8.72×10－7～1.47×10－6 cm/s，试验最大渗透比降69.8～138.6，临界比降4.94～7.31，平均6.13。渗流分析表明，不同组合情况下，内铺盖可削减总水头的10%～40%，设计内铺盖厚6.00m，计算承受水力坡降2.23～8.90，平均坡降5.56，小于试验平均临界比降。

5区与两岸处理后的完整岩石相连。由于5区的厚度较薄，在与两岸连接处局部加厚。为使其与坝基面接触良好，在紧接基础面填一层1.00m厚的1区料。接触渗流比降随岩坡的坡度变化而不同，最小接触渗径为12.30m，按内铺盖可削减总水头的10%～40%，接触比降为1.08～4.34。5区与两岸岸坡连接见图5.1－3。

（3）1B区（围堰斜墙）。1B区在防渗体系中具有双重作用。首先作为围堰防渗体，大坝建成蓄水运用后，与库区淤积相连接，并通过5区与1区相连，形成辅助防渗体系。

1B区顶部厚度应不小于内铺盖厚，即不小于6.00m。为便于与库区泥沙淤积相连接，布置为表面式斜墙。根据稳定分析，确定斜心墙外坡为1∶3.5。内坡根据防渗要求的1B区厚度确定，按照承受的渗透比降小于5的要求，内坡为1∶3.0；斜墙厚6.00～10.00m，承受最大水力坡降4.53。

（4）1A区（高塑性土区）。在混凝土防渗墙顶部，墙、土刚度相差巨大，使得此部位土体处于弱应力区，极易产生裂缝或水力劈裂。我国某两座土石坝曾发生过因混凝土防渗墙顶土体产生裂缝或水力劈裂，而发生渗透破坏的事故。故按经验在墙顶设置了高塑性土区，见图5.1－4，以使其具有较强的适应变形能力。

高塑性土取自会瀍沟料场的姜黄色粉质黏土和棕红色粉质黏土，平均黏粒含量分别为39%和35%，塑性指数分别为30%和23%，渗透系数2.38×10－9～5.52×10－9cm/s。

应力应变分析表明，墙顶设置1A区后，墙体周围土体的应力状态比较简单，没有发现拉应力单元及小主应力过小的单元，但几乎所有的单元均处于剪切破坏状态（见第5.4节），说明墙周围土体在应力作用下，将会发生顺渗流方向的错动。为保证坝体安全，应加强渗流出口的反滤保护。

由于插入1区的混凝土防渗墙与两侧土体之间产生的相对位移较大，也曾考虑在墙两侧也填一定厚度的高塑性土。但试验证明，虽然墙与土体间紧密结合时，高塑性土具有较高的抗渗比降，可是当墙与土体间接触不良（如产生裂缝或水力劈裂）时，高塑性土的接触裂缝遇水愈合性状比寺院坡土料差。因此仅在墙顶设置了高塑性土区。

（5）10区。

1）问题的提出。坝址区右岸河床高程150.00m以下的滩地上，堆积或沉积厚8～15m的粉细砂、砂壤土或黄土类土，可以作为天然防渗铺盖。另外，大坝坝基有大量的壤土和黄土类土开挖料可以用于填筑人工铺盖。施工总体布置要求在围堰上游滩地预留较大面积的平整场地，以布置工程施工附属企业和堆存块石、石串、铅丝笼等截流材料。

2）围堰坝基防渗系统。综合以上因素，将坝基开挖的粉细砂及各种土料填筑在右岸滩地上，形成了人工铺盖。铺盖长、宽均约200.0m，填筑高程150.00m，铺盖厚度约达30.0m。

10区以左的围堰坝基防渗，采用混凝土防渗墙。防渗墙由塑性混凝土墙和高压喷射灌浆混凝土桩墙两种形式组成。防渗墙右端桩号D0＋492.00，插入右岸滩地上10区约200.00m。这样就形成了“垂直防渗与水平防渗相结合”的围堰坝基防渗系统。

3）效果。围堰防渗包括的施工期主坝基坑开挖和运用期的辅助防渗的双重作用。

三向渗流计算表明，围堰上游的入渗水流通过敞口段（即无防渗墙段）向下游渗透时，经历有压渗流向无压渗流过渡的过程，即在混凝土防渗墙上游形成大片承压区。渗流计算同时表明，在防渗墙右端及其附近地区，砂卵石层将承受高达0.160～0.747的渗透比降；墙端以左渗透坡降大于0.1的范围达75.0m，而小浪底坝基砂卵石的允许渗透比降仅0.1。为此，在防渗墙右端及以左80.0m范围砂卵石基础面作有反滤料。

利用天然淤积和坝基开挖料形成铺盖，达到了预期目的。该方案较原混凝土防渗墙截断全部河床覆盖层方案相比，节省塑性混凝土防渗墙面积9593m2，约节省工程量30%。同时将开挖料就近填筑，减少了工程投资，满足了施工场地布置的要求。

5.1.1.2　反滤层

从材料分区而言，反滤层仅有2A、2B、2C三种。但由于坝基、坝体的防渗结构比较复杂，设置反滤层的部位较多。根据坝型特点和运用条件不同，将反滤层分为主防渗体系下游侧的反滤和主防渗体系上游侧的反滤两大类（分类的原则和方法见本报告第4.2.2）。

（1）主防渗体系下游侧的反滤。

1）斜心墙下游侧反滤。斜心墙下游设2A、2B两层反滤。确定这两层的反滤厚度时，除考虑大型机械化施工需要以外，根据坝型特点及坝基实际情况，还主要考虑了以下因素：

①不均匀沉降变形。众所周知，心墙坝或斜心墙坝型，由于土料和堆石料的压缩性能差别较大，在防渗体与坝壳接触面附近往往会产生较大的不均匀变形，应力分布也不均匀。一般文献中，称这一现象为“拱效应”。从图5.4.1－1、图5.4.1－9可以看出斜心墙下游的拱效应影响比上游要剧烈得多。

从图5.4.1－8还可看出，由于沿坝轴线方向坝高和覆盖层深度不同，且河床覆盖层深槽右侧基岩面变化剧烈，竖向位移也有明显的差别。

采用倾度判别法，对有限元法计算的竖向位移成果进行整理分析，不均匀沉降率较大。

②反滤料特性。由于反滤料采用筛分料与机械轧制料掺和的混合料，其中轧制料中含有一定量的针、片状颗粒，影响反滤料的质量。

③地震影响。小浪底大坝设计地震烈度为8度，适当加大反滤料厚度可防止地震变形将反滤层错段，确保大坝安全。

考虑以上因素，斜心墙下游倾斜的2A区水平宽度为6m，2B区宽度为4m。混凝土防渗墙下游侧斜心墙底部水平反滤，2A区厚度2.00m，2B区厚度1.00m。

2）斜心墙下游保护河床砂卵石反滤（2C区）。渗透计算分析表明，当防渗墙完好时，防渗墙承受绝大部分的水头损失，斜心墙下游坝基砂卵石内近防渗墙下游附近局部渗透比降大于0.1；防渗墙存在缺陷时，计算假定防渗墙在相对深度为0.305m、0.583m和0.861m处出现水平透水层（可能是裂缝、混凝土胶结不好等），当透水层厚度分别为0.1m、0.3m、0.5m和1.0m时，天然淤积铺盖将承受12.7%～37.9%的水头，此时斜心墙底部渗流出口平均渗透坡降将达0.195～0.313，远大于砂卵石基础的允许渗透坡降0.1。

因此，为防止上述原因引起防渗墙后坝基砂卵石发生渗透破坏，参照渗流计算结果，在斜心墙后至坝下70m范围设置了厚1m的2C区反滤料。见图3.1－2。

（2）主防渗体系上游侧的反滤。

1）斜心墙上游反滤（2C区）。该层反滤的作用是在库水位骤降时，保护心墙。但大量原型观测资料表明，当水库水位骤降时，靠近反滤层面的防渗体内的渗透比降一般小于1.0。对于小浪底坝，由于泥沙淤积的阻渗作用，在库水位骤降情况下，反滤层面附近防渗体的渗透坡降会更小。因此，仅设一层反滤（2C区），最小水平宽度为4.00m。

2）内铺盖（5区）下面的反滤（2C区）。该层反滤的主要作用是当初蓄水运用或主坝混凝土防渗墙某些部位发生渗漏时，在内铺盖内发生从上向下的渗流时保护内铺盖。因此，仅设一层反滤（2C区），最小水平宽度为4.00m。

3）内铺盖（5区）上面的反滤（2C区）。当水库水位下降，内铺盖上下出现渗压差而发生由下而上的渗流时保护内铺盖，也仅设一层反滤（2C区），最小水平宽度为4.00m。

4）围堰斜墙下游的反滤（2C区）。该反滤层主要是在拦洪围堰挡水和水库初蓄水时，为保护围堰斜墙和河床砂卵石而设，最小水平宽度为4.00m。

在桩号D0＋492.00以右，坝基防渗采用天然淤积和10区人工铺盖代替混凝土防渗墙，引起桩号D0＋412.00以右斜墙下游坝基砂卵石的渗透比降大于其允许比降0.1。因此在桩号D0＋412.00以右、斜墙下游至围堰轴线20.0m范围的砂卵石坝基顶面设置了2C区反滤，最小厚度1.0m。

另外，围堰斜墙下游至主坝斜心墙的F1断层顶面，也设置了2C区反滤。其目的是防止在渗透水流作用下，将断层内的细颗粒带入堆石坝壳。反滤上下游端分别与围堰斜墙下和主坝斜心墙下的混凝土盖板相连。

5.1.1.3　坝壳堆石区（3区、4A区、4B区、4C区、8区）

（1）3区。按使用目的和所起的作用，3区可分为三种不同类型：

1）布置在河床斜心墙坝段2B反滤层下游的3区过渡层。该部位3区过渡层的作用反映在三个方面：①是作为斜心墙的支撑体；②与2A区、2B区共同作用协调坝壳堆石与斜心墙土料的不均匀变形；③作为2B区与坝壳堆石之间的粒径过渡。

2）布置在两岸心墙坝段2B区反滤层下游的3区过渡层，该部位3区过渡层的作用是：①与2A区、2B区共同作用协调坝壳堆石与斜心墙土料的不均匀变形；②作为2B区与坝壳堆石之间的粒径过渡。

3）其他部位的3区过渡层，其基本作用均是作为反滤与堆石区的粒径过渡。

根据不同部位3区过渡层的使用目的不同，其布置方式也有所不同。

河床斜心墙坝段2B区反滤层下游的3区过渡层，布置成从顶部向下部逐渐加厚的形式，上游边坡坡度与2B区相同，下游边坡坡度为1∶0.2（倾向上游），见图3.1－1。

两岸心墙坝段2B区反滤层下游的3区过渡层布置成等厚形式，水平宽度为4.00m，边坡坡度与2B区相同。

上述两类3区过渡层，采用渐变段过渡。

其他部位的3区过渡层布置位置与反滤一致，其厚度随布置形式不同而变化。倾斜反滤与堆石间，水平宽度为4.00m。水平反滤与堆石之间，厚度为1.00m。

（2）4A区、4B区、4C区。这三种坝壳堆石分区是根据填筑部位的运用条件、相应的材料要求及不同材料的来源和数量进行划分的。

4A区为上游坝壳堆石，采自石门沟料场，要求软岩含量小于5%；4B区为下游坝壳底部和坡面部位堆石，采自石门沟料场，软岩含量应小于10%。

4C区是专门为利用以外的建筑物开挖料而设置的，要求软岩含量小于20%。填筑范围的是根据开挖料的数量和坝坡稳定要求经综合分析确定的。底面填筑高程152.00m，高于下游最高水位；顶面高程240.00m，顶宽22.0m。上游坡与3区直接相连，下游边坡坡度为1∶1.5。沿坝轴线填筑范围从D0＋217.50～D0＋937.34，总长为719.84m。4C区底面高程变化见表5.1－1。两桩号之间底高程不同时，采用渐变过渡。

（3）8区。8区采用其他建筑物开挖料上坝，一般来说仅利用其重量，起压戗作用，对软岩含量不加限制。在下游坝坡不同的填筑部位，设置8区的目的也不同。

在河床坝段，主要是为防止坝砂卵石基覆盖层液化而设的压重，其高度和长度参考动力计算和一般经验综合分析确定。压戗顶面高程155.00m，长80.00m，总厚度约为25.0～30.0m。高程142.00m以下用4B料填筑，以利排水。

两岸坝段设置8区石渣压戗的目的，是解决由于基岩夹泥层带来的坝体和单薄山体的稳定问题，各部位的填筑高程、范围等均由稳定计算确定。

5.1.1.4　左坝肩下游岸坡处理

左坝肩浅层泥化夹层及冲沟特别发育。经稳定分析，水库蓄水后，沿泥化夹层滑动在各条冲沟沟底剪出的安全系数均不能满足要求。为此，采用压戗的方式予以处理。经核算左坝肩下游岸坡压戗的布置形式见图5.1－5。这样，岸边戗体与左岸山体石渣压戗连成一体，达到了安全、施工简单、美观的目的。

5.1.1.5　护坡

坝的护坡共有三种型式，上游坝壳堆石的护坡为6A区，下游坝壳堆石的护坡为6B区，上游围堰斜墙护坡为7区。

（1）6A、6B区。6A区护坡，高程215.00m以上坝坡厚度为2.0m，以下为1.0m，即厚度为2.0m的护坡低于死水位15.0m。下游护坡6B区坝坡厚度为1.0m。

6A、6B区护坡型式的选择，借鉴了国外堆石坝壳护坡设计的经验。考虑现代机械化施工的特点，要求采用反铲摆放石块，并用铲背平面沿坡面拍实的方法施工。考虑水库泥沙淤积与1B区的连接，位于围堰顶1B区的护坡底部没有设扩大的底座。

（2）7区。7区围堰斜墙护坡实际上是两层堆石组成，靠内侧与1B区直接相连处为3区料，外侧迎水面为7区堆石料，两层厚度分别为0.30m和0.50m。

为使1B区能与坝前泥沙淤积良好地连接，护坡顶部设至高程180.0mm，高于围堰拦洪水位2.7m。

从护坡的结构形式上，也没有按照常规做法，在斜墙与护坡块石之间未设满足反滤要求的垫层，而是采用3区料。其目的就是使淤积的泥沙能随渗透水流进入堆石孔隙内，使其具有防渗能力。

5.1.2　坝顶预留超高

5.1.2.1　坝顶预留超高的确定方法

坝顶预留超高的目的是，确保大坝竣工后不因坝体沉降而使坝顶高程仍低于设计高程。坝顶预留超高一般采用分层总和法沉降计算、有限元计算和工程类比等三种方法，经综合比较确定。

5.1.2.2　分层总和法沉降计算

（1）筑坝材料的压缩曲线。计算用的寺院坡土料、坝基河床砂卵石、堆石的压缩曲线分别见图5.1－6～图5.1－8。

寺院坡土料的孔隙压力系数见图5.1－9。

（2）计算方法。坝体及坝基的沉降计算根据侧限压缩仪测得的e－p曲线，采用分层总和法计算。竣工时和最终沉降量均按按下式计算：

计算坝体及坝基的最终及竣工时沉降量时，只要将eit分别代以最终的或竣工时的孔隙比。

（3）计算结果。计算结果见表5.1－2。竣工后最大沉降发生在最大心墙厚度处，约在坝轴线上游45m处，沉降值217.84m；坝顶最大沉降发生在坝顶上游侧，即距坝轴线7.5m处，沉降值为81.75m。

5.1.2.3　有限元计算

（1）计算方法。采用非线性邓肯模型，计算邓肯E—μ模型的切线弹性模型和泊松比及E—B模型的切线弹性模型和切线体积模量。

（2）计算成果。当上游水位蓄至275.00m、坝前淤积达254m时，由于蓄水、斜心墙中超静孔压的消散以及上游淤土的作用。坝顶部位由于蓄水引起的变形总体是向前倾的，坝顶沉降值达到2.12m。

5.1.2.4　已建坝竣工后坝顶沉降量统计分析

（1）心墙坝竣工后坝顶沉降观测资料分析。图5.1－10为国外26座坝高22.00～155.00m的心墙坝，竣工后的实测沉降率。资料表明，沉降量为2～140cm，沉降量与坝高的比值（沉降率）在0.04%～1.0%之间。从图5.1－12中可看出，国外心墙坝竣工后达到最终沉降时，沉降率不大，变化范围在0.04%～1.0%之间，而主要集中在0.2%附近。对于70m以下的中、低坝，沉降率不超过0.68%；对于大于70m的高坝，沉降率小于0.4%的占70%，沉降率在0.6%～1.0%之间的占30%。

图5.1－11为国内38座心墙坝（坝高17～103.8m），竣工后的沉降观测资料。沉降量在2.5～150.0cm，沉降率为0.07%～5.88%。这些沉降量都是坝轴线部位，包括坝轴线处截水槽黏土的沉降量，有的坝轴线处底部无截水槽，则包括坝基覆盖层的沉降量。由图5.1－13可看出，沉降压缩率大于2%的坝有3座，占统计坝的7.9%；在1%和2%之间的有9座，占23.7%；在1%和0.7%之间的有5座，占13.2%；小于0.7%的有21座，占55.2%。

（2）斜心墙坝竣工后沉降观测资料分析。国外斜心墙坝在竣工后的沉降实测资料共收集了15座，坝高23～136m，沉降量为5～60cm，沉降率在0.06%～1.14%之间。坝高与沉降量的关系曲线见图5.1－12。从图5.1－12可以看出，国外斜心墙坝竣工后沉降率都不大，绝大部分在0.65%以内。

由以上观测资料分析可知，国外两种坝型在竣工后的沉降变形均较小；国内心墙坝竣工后的沉降变形相对较大，沉降率大于1%的占31.6%，大于0.7%的占44.8%。

以上实测资料基本以中低坝为主，超过100.0m的坝资料较少。小浪底坝最大设计坝高154.0m，坝基覆盖层最深达70m，总高度约220.0m。为安全计，小浪底坝的预留超高应选大值。统计资料沉降率大于0.7%的坝达44.8%，考虑上述因素，小浪底坝的沉降率（含覆盖层，下同）应大于0.7%。

5.1.2.5　坝顶预留沉降超高的确定

分层总和法计算的最大沉降值为2.17m，但该值并不在坝顶，不能作为预留沉降超高的依据，计算的坝顶最大沉降仅为0.82m，即最大预留超高为0.82m，约为坝高的0.37%；有限元计算值为2.12m，约为坝高的0.96%。根据完建坝统计资料与小浪底坝对比分析，应大于0.7%。综合考虑上述因素和小浪底坝的实际情况，确定最大预留超高为2.0m，约为坝高的0.91%。坝顶填筑高程283.00m。

预留超高沿坝轴线分布，大致随坝高变化而变化。在D0＋157.50～D1＋136.00之间坝顶填筑高程283.00m，向左至D0＋000.00逐渐降低到设计高程281.00m，向右至D1＋279.40逐渐降低到设计高程281.00m。

5.1.3　坝顶结构和上坝步梯

5.1.3.1　坝顶构造

（1）结构布置。坝顶上游侧设有钢筋混凝土防浪墙，墙底与斜心墙顶相接，墙顶高于坝顶1.20m。沿轴线方向每10.00m设一伸缩缝。防浪墙下游侧设有电缆沟。由于坝较高，且坝区将建成旅游风景区，考虑安全和美观等，在坝顶下游侧和上坝步梯两侧设了栏杆。

根据坝址区气候条件，斜心墙顶以上保护层厚度为1.00m。考虑竣工时坝体沉降尚未完成，坝顶路面采用柔性材料铺筑。

（2）防浪墙结构计算。防浪墙混凝土采用150号，钢筋为Ⅰ级。

抗滑稳定计算，不计被动土压力时，静力安全系数取1.50；计被动土压力时，安全系数取1.70；倾覆稳定计算，不计被动土压力时，静力安全系数取1.50；计被动土压力时，安全系数取1.70。经计算安全系数均满足要求。

5.1.3.2　上坝步梯

主坝下游坡分别在D0＋322.00、D0＋567.00（中心线）设两道2.5m宽上坝步梯。步梯由混凝土预制块组成，两侧设有栏杆。

5.1.4　渗透水排放措施

为防止泄水、发电建筑物尾水泥沙淤堵下游坝脚，影响通过坝基、坝体的渗透水排放，抬高下游坝壳自由水面高度，工程完工后不拆除下游围堰。

招标设计阶段，在下游围堰靠右岸岸边基岩设排水涵管进行排水，涵管底板设计高程136.00m。进入施工设计阶段，经补充地质调查，右岸河床基岩面降低较多，同时考虑水库运行后，涵管一旦被回淤淤堵，将失去排水功能。采用清淤的办法，工程量较大且需反复清淤，实际是不可行的。

考虑上述原因，在下游围堰中部设置透水料区，待水库投入正常运用，将围堰下游坡上透水料区范围防渗土料挖除，即可通过透水料区排水。在围堰下游坡被淤堵还未清理前，确有必要时可采用在主坝与围堰之间抽水的方法降低坝后水位。