鄭守仁，鈕新強(qiáng)

（1.長(zhǎng)江水利委員會(huì)，武漢 430010；2.長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，武漢 430010）

三峽工程建筑物設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)問題研究與實(shí)踐

鄭守仁1，鈕新強(qiáng)2

（1.長(zhǎng)江水利委員會(huì)，武漢 430010；2.長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，武漢 430010）

針對(duì)三峽水利樞紐攔河大壩泄洪流量大、孔口多、泄洪消能結(jié)構(gòu)復(fù)雜，岸坡廠房壩段基巖長(zhǎng)大緩傾角結(jié)構(gòu)面因壩后廠房深挖臨空危及壩基穩(wěn)定，壩體混凝土耐久性要求高且溫控防裂困難；茅坪溪防護(hù)土石壩瀝青混凝土心墻設(shè)計(jì)施工尚缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；電站運(yùn)行水頭高、變幅大，引水壓力管道及進(jìn)水口選型和蝸殼埋設(shè)方式技術(shù)復(fù)雜，地下電站采用變頂高尾水洞替代常規(guī)的尾水調(diào)壓室；雙線五級(jí)船閘運(yùn)行水頭高、輸水水力條件復(fù)雜，且在山體深挖巖槽中修建，全襯砌船閘結(jié)構(gòu)、高水頭輸水系統(tǒng)和大型人字閘門及啟閉機(jī)設(shè)計(jì)難度大等關(guān)鍵技術(shù)問題，文章重點(diǎn)介紹了各建筑物設(shè)計(jì)研究解決問題的途徑、采用的優(yōu)選方案及技術(shù)措施和通過實(shí)踐檢驗(yàn)的創(chuàng)新成果。

三峽工程；建筑物；設(shè)計(jì)；關(guān)鍵技術(shù)；實(shí)踐

1 前言

三峽水利樞紐建筑物由大壩（包括攔河大壩和茅坪溪防護(hù)壩）、水電站廠房和通航建筑物（船閘及升船機(jī)）組成。關(guān)于樞紐總布置，根據(jù)三峽工程的運(yùn)行特點(diǎn)，結(jié)合壩址的地形、地質(zhì)條件，長(zhǎng)江水利委員會(huì)進(jìn)行過多種不同樞紐布置方案的建筑物形式的研究和試驗(yàn)，在大量工作的基礎(chǔ)上，總結(jié)出如下規(guī)律性結(jié)論［1］：

1）樞紐泄洪、導(dǎo)流流量大，防洪、排沙任務(wù)重，上游水位變幅大，攔河大壩采用混凝土重力壩，泄洪建筑物以在主河槽布置深孔結(jié)合表孔的河床中部泄洪壩段為宜。

2）電站從廠房結(jié)構(gòu)、土建工程量、施工運(yùn)行條件等因素綜合考慮，以充分利用河床兩岸灘地布置壩后式廠房最為經(jīng)濟(jì)合理。

3）根據(jù)壩址河勢(shì)特點(diǎn)，從上下游引航道出進(jìn)出口通航水流條件和泥沙淤積礙航考慮，通航建筑物布置在左岸。船閘采用雙線五級(jí)連續(xù)船閘，升船機(jī)采用一線單級(jí)垂直提升式是合適的。

4）樞紐工程施工導(dǎo)流流量大，施工期要求通航，宜采用分期導(dǎo)流方式，可利用壩址河床中的中堡島布置縱向圍堰，并在其右側(cè)天然汊河（后河）布置導(dǎo)流明渠。據(jù)此，1986—1988年三峽工程重新論證階段，擬定了三峽樞紐布置方案，1992年初步設(shè)計(jì)階段對(duì)樞紐布置方案進(jìn)一步優(yōu)化和局部調(diào)整，確定的樞紐布置見圖1。

攔河大壩為混凝土重力壩，壩頂高程185 m，壩軸線全長(zhǎng)2309.5 m，最大壩高181 m；泄洪壩段位于河床中部，兩側(cè)為廠房壩段，壩后布置左右岸電站廠房，分別安裝14臺(tái)和12臺(tái)單機(jī)容量為700 MW的水輪發(fā)電機(jī)組；另在右岸布置地下電站，安裝6臺(tái)700 MW機(jī)組和左岸布置電源電站安裝2臺(tái)50 MW機(jī)組，總裝機(jī)容量 22500 MW，年均發(fā)電量為882億kW·h。在左岸非溢流壩內(nèi)布置有升船機(jī)上閘首和臨時(shí)船閘壩段。茅坪溪防護(hù)壩位于攔河大壩右岸上游約1.0 km的茅坪溪出口處，為瀝青混凝土心墻土石壩，頂高程185.0 m，壩頂長(zhǎng)度1840.0 m，最大壩高104.0 m，在壩頂上游側(cè)設(shè)混凝土防浪墻，墻頂高程186.5 m。通航建筑物船閘和升船機(jī)均布置在左岸。船閘為雙線連續(xù)五級(jí)船閘，設(shè)計(jì)總水頭113 m，閘室最大輸水水頭45.2 m，閘室有效尺寸280 m×34 m×5.0 m（長(zhǎng)×寬×檻上最小水深）。升船機(jī)上閘首為檔水建筑物的組成部分，與大壩同時(shí)建成，承船廂室及下閘首等續(xù)建工程尚未完建。

圖1 長(zhǎng)江三峽水利樞紐布置示意圖Fig.1 General layout of Three Gorges Project

國(guó)家批準(zhǔn)的三峽工程初步設(shè)計(jì)，施工采用分期導(dǎo)流，分為三期施工，總工期17年。施工準(zhǔn)備及一期工程5年，二期和三期工程均為6年。1993年開始施工準(zhǔn)備，1994年12月正式開工，1997年11月大江截流，標(biāo)志一期工程結(jié)束；2003年6月蓄水至水位135 m，雙線五級(jí)船閘試通航，同年7月左岸電站首批機(jī)組發(fā)電，標(biāo)志二期工程結(jié)束；2006年5月，大壩全線混凝土澆筑至壩頂高程185 m，2008年右岸電站12臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)，提前一年完成三期工程建設(shè)任務(wù)。

三峽工程在工程規(guī)模、綜合利用效益和技術(shù)水平等許多方面都位居世界前列。工程技術(shù)復(fù)雜，涉及的專業(yè)面廣，設(shè)計(jì)難度超出了國(guó)內(nèi)外已建水利水電工程，在樞紐建筑物設(shè)計(jì)中面臨一系列極具挑戰(zhàn)性的重大技術(shù)難題。在工程設(shè)計(jì)研究和施工過程中，通過運(yùn)用新的手段，提出新思路，研發(fā)新技術(shù)，解決各種關(guān)鍵技術(shù)問題，豐富了水利水電工程設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的理論與實(shí)踐。

2 大壩

2.1 大壩泄洪布置及消能設(shè)計(jì)

三峽大壩按1000年一遇洪水流量98800 m3／s設(shè)計(jì)，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位 175.0 m，水庫庫容393億m3；按10000年一遇加大10%的洪水流量124300 m3／s校核，相應(yīng)校核水位 180.4 m，水庫總庫容450億m3；汛期防洪限制水位145 m的防洪庫容221.5億m3。為滿足防洪調(diào)度要求，在防洪限制水位時(shí)，泄洪建筑物需具有下泄洪水流量57600 m3／s的能力，遇設(shè)計(jì)洪水和校核洪水時(shí)，泄流能力必須分別達(dá)到 71000 m3／s和 102500 m3／s；同時(shí)需從戰(zhàn)時(shí)工程防護(hù)考慮，泄洪設(shè)備需能在短時(shí)間內(nèi)將庫水位降低到防護(hù)限制水位以下；泄洪孔的進(jìn)口高程需低于電站進(jìn)水口高程，以適應(yīng)“蓄清排渾”的運(yùn)用方式滿足保留長(zhǎng)期有效庫容的要求，并需設(shè)置沖沙孔以降低電站進(jìn)水口前淤沙高程；設(shè)置能在防洪限制水位上下運(yùn)行的明流孔以排漂；為降低明渠截流落差，需要布置低高程的導(dǎo)流底孔，以滿足三期圍堰擋水發(fā)電期由深孔與導(dǎo)流底孔共同承擔(dān)度汛任務(wù)的要求?？傊龒{泄洪建筑物泄洪流量大，并要兼顧排漂、排沙和施工導(dǎo)流、截流要求，而泄洪前緣受電站機(jī)組臺(tái)數(shù)多的制約，增加了泄洪布置難度，成為泄洪建筑物設(shè)計(jì)的主要的關(guān)鍵技術(shù)問題。

三峽工程對(duì)泄洪布置重點(diǎn)研究了3種方案［2］：a.河床泄洪方案——泄洪壩段設(shè)深孔、表孔，全部布置在河床中部；b.右岸隧洞輔助泄洪方案——右岸山體內(nèi)布置2條有壓隧洞，取代河床泄洪壩段的部分深孔；c.廠房頂輔助泄洪方案——緊鄰泄洪壩段的部分廠房采用廠頂溢流式，取代河床泄洪壩段的表孔。經(jīng)比較，后兩個(gè)方案雖然可以縮短河床泄洪壩段前緣長(zhǎng)度，但樞紐布置和運(yùn)行條件復(fù)雜、施工干擾大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較第一個(gè)方案較優(yōu)，故選用河床泄洪方案。

泄洪壩段前緣總長(zhǎng)483 m，分為23個(gè)壩段。23個(gè)深孔（7 m×9 m）布置在各壩段中部，采用有壓短管接明流泄槽形式，進(jìn)口底高程90 m；22個(gè)表孔跨橫縫布置，凈寬8 m，堰頂高程158 m；在泄洪壩段兩側(cè)的左導(dǎo)墻壩段和縱向圍堰1號(hào)壩段各布置一個(gè)泄洪排漂孔（10.0 m×12.0 m），進(jìn)口底高程133 m；在右岸廠房安Ⅱ壩段布置一個(gè)排漂孔（7.0 m×10.0 m），進(jìn)口底高程130 m；布置7個(gè)排沙孔（直徑5 m），其中左岸電站布置3個(gè)，右岸電站布置4個(gè)，進(jìn)口底高程分別為75 m和90 m；另外，在地下電站進(jìn)口布置1個(gè)排沙洞，進(jìn)口底高程102 m，22個(gè)導(dǎo)流底孔（6.0 m×8.5 m）跨橫縫布置在表孔正下方，采用有壓長(zhǎng)管形式，中間16孔進(jìn)口高程56 m，有壓段出口高程55.0 m；兩側(cè)各3孔進(jìn)出口高程分別抬高1.0 m。深孔、導(dǎo)流底孔的設(shè)計(jì)水頭達(dá)85 m，出口流速達(dá)35 m／s，且孔數(shù)多，運(yùn)行條件極其復(fù)雜；在同一壩段內(nèi)布置深孔、表孔和導(dǎo)流底孔三層孔口，壩體挖空率大，結(jié)構(gòu)較單薄，在國(guó)內(nèi)尚無先例。

針對(duì)大壩泄洪水頭高、泄流量大、排沙量多、三層泄洪孔運(yùn)行條件復(fù)雜及上游水位變幅大等難點(diǎn)，在泄洪孔口的體形選擇和水力學(xué)設(shè)計(jì)中采取壩前布設(shè)攔砂槽、孔內(nèi)設(shè)置通氣孔和跌坎摻氣、有壓段局部設(shè)置鋼襯、孔口過流面用高標(biāo)號(hào)混凝土，局部橫縫灌漿和橫縫止水后移以利用橫縫間水壓力減小泄洪深孔有壓段孔口應(yīng)力等措施，成功解決了高速水流下孔口抗空化及防泥沙磨損、下游水力學(xué)銜接、消能防沖和結(jié)構(gòu)受力等關(guān)鍵技術(shù)問題。水工模型試驗(yàn)表明，各泄水孔口水流在泄槽內(nèi)無擴(kuò)散和收縮現(xiàn)象，流態(tài)較平穩(wěn)。鑒于導(dǎo)流底孔挑流鼻坎高程較低，受下游水位淹沒影響，水流出鼻坎后，下游水流銜接流態(tài)基本上為面流，水舌下有逆向漩滾。消能防沖設(shè)計(jì)在泄洪壩段下游兩側(cè)布置左、右導(dǎo)墻，防止泄洪對(duì)兩側(cè)電站運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。左導(dǎo)墻建基巖面高程較低，未設(shè)防沖保護(hù)；右導(dǎo)墻基礎(chǔ)高程45.0 m，在左側(cè)設(shè)混凝土防沖齒墻（墻底高程30.0 m）；在泄16號(hào)壩段以右壩腳處設(shè)置50.0 m寬的混凝土護(hù)坦以防壩趾附近基礎(chǔ)淘刷。泄洪建筑物于2002年投入運(yùn)行以來，各泄洪孔水流流態(tài)平穩(wěn)，挑流消能效果良好；導(dǎo)流底孔運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)異常，并于2007年3月已全部回填混凝土封堵。

2.2 岸坡廠房壩段沿巖體緩傾結(jié)構(gòu)面深層抗滑穩(wěn)定及處理技術(shù)

左岸廠房 1?！?＃壩段和右岸 24?！?6＃壩段基巖為閃云斜長(zhǎng)花崗巖緩傾角裂隙相對(duì)發(fā)育區(qū)。下游布置壩后式廠房，其最低建基高程為22.2 m，致使岸坡廠房壩段基巖下游面臨空，形成坡度約54°，臨時(shí)坡高67.8 m，永久坡高39 m的高陡邊坡，近百米高的混凝土壩座落在坡頂。由于壩基巖體中存在傾向下游的長(zhǎng)大緩傾角結(jié)構(gòu)面，使得沿此類緩傾角結(jié)構(gòu)面向下游臨空面的深層抗滑穩(wěn)定成為大壩設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題。

對(duì)于該部位的緩傾角結(jié)構(gòu)面，在勘察方面，采用一套綜合性的技術(shù)思路、手段和方法，查明了壩基長(zhǎng)大緩傾角結(jié)構(gòu)面的確切位置、產(chǎn)狀、性狀、展布范圍與組合關(guān)系。a.研究改進(jìn)鉆進(jìn)設(shè)備與工藝，采用該工藝的巖芯獲得率達(dá)到100%，并使得巖芯完整地保留結(jié)構(gòu)面的位置、傾角及性狀；b.研究改進(jìn)并完善了鉆孔彩電錄像與解譯設(shè)備，對(duì)鉆孔所有結(jié)構(gòu)面一條不漏地進(jìn)行空間定位及產(chǎn)狀量測(cè)；c.總結(jié)基于鉆孔巖芯和彩電錄像的長(zhǎng)大緩傾角結(jié)構(gòu)面判據(jù)，用于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)編錄；d.采用15～20 m的密集孔距勘探，在重要或有疑義的部位加密到10 m左右；e.將鉆孔彩電錄像與巖芯鑒定記錄進(jìn)行對(duì)比研究，對(duì)鉆孔中長(zhǎng)大緩傾面的位置、產(chǎn)狀、規(guī)模、性狀進(jìn)行綜合判定；f.通過現(xiàn)場(chǎng)原型抗剪斷試驗(yàn)并輔以大量室內(nèi)試驗(yàn)，確定緩傾角結(jié)構(gòu)面抗剪斷指標(biāo)。

在壩基深層抗滑穩(wěn)定分析計(jì)算中，以沿經(jīng)勘探查明的長(zhǎng)大緩傾角結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)為基本滑移模式，另外考慮兩種沿假想面滑動(dòng)的極端滑移模式，采用剛體極限平衡等安全系數(shù)法計(jì)算成果，作為設(shè)計(jì)判斷是否滿足規(guī)范要求或特定的規(guī)定的依據(jù)；同時(shí)輔以線性和非線性有限元分析及地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)，用以分析巖體和結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)之間的應(yīng)力傳遞、結(jié)構(gòu)的超載能力和材料強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)等，并與剛體極限平衡等安全系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果相互驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果表明，在廠壩聯(lián)合作用下，各壩段確定性滑移模式的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均在3.0以上；在設(shè)想的極端滑移模式下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足大于2.3～2.5的設(shè)計(jì)規(guī)定，并有裕度。二維、三維有限元計(jì)算結(jié)果和地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)結(jié)果也得出相同的結(jié)論。

鑒于三峽大壩的重要性，設(shè)計(jì)采取了如下綜合處理措施：廠房與大壩基礎(chǔ)巖坡面進(jìn)行接觸灌漿，確保結(jié)合良好，實(shí)現(xiàn)廠、壩聯(lián)合作用；適當(dāng)降低建基面高程，并在壩踵處設(shè)齒槽；壩踵前伸并將帷幕排水前移，以充分利用壩前水重；大壩和廠房基礎(chǔ)設(shè)置封閉抽排系統(tǒng)，并在建基巖體內(nèi)布設(shè)排水廊道，以降低壩基巖體和廠房的揚(yáng)壓力；對(duì)長(zhǎng)大緩傾角裂隙從下游坡面設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索；壩段間橫縫設(shè)置鍵槽并灌漿，提高壩段整體作用；采用控制爆破技術(shù)避免損傷建基巖體；對(duì)臨空的高陡邊坡加強(qiáng)錨固支護(hù)及固結(jié)灌漿；在壩體內(nèi)預(yù)留縱、橫向廊道，必要時(shí)可進(jìn)行加固處理。

根據(jù)2010年10月蓄水至設(shè)計(jì)水位175.0 m運(yùn)行的監(jiān)測(cè)成果，最不利兩種確定性滑移模式滑移面上實(shí)測(cè)揚(yáng)壓力僅為設(shè)計(jì)值的40%～56%，其深層抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)分別為3.37和4.2，均比設(shè)計(jì)值大，且壩基滲流水位均在滑移面以下。綜合分析，對(duì)岸坡廠房壩段沿壩基緩傾角結(jié)構(gòu)面抗滑穩(wěn)定采用的綜合技術(shù)措施有效，深層抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，大壩運(yùn)行安全可靠。

2.3 大壩混凝土按耐久性與強(qiáng)度并重設(shè)計(jì)及其溫控防裂技術(shù)

三峽大壩混凝土量達(dá)1605萬m3，大壩混凝土除滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足抗凍、抗?jié)B、抗碳化、抗沖磨、抗侵蝕性和防止堿骨料反應(yīng)等與混凝土耐久性有關(guān)的要求?；炷聊途眯允谴髩卧趯?shí)際運(yùn)用條件下抵抗各種環(huán)境因素作用，并能長(zhǎng)期保持外觀完整性和長(zhǎng)久使用的能力。

設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)為按混凝土耐久性與強(qiáng)度并重設(shè)計(jì)。針對(duì)三峽大壩混凝土原材料的特點(diǎn)和對(duì)耐久性的要求，在優(yōu)選混凝土原材料的基礎(chǔ)上，通過不同水膠比、不同粉煤灰摻量的多種組合對(duì)混凝土配合比進(jìn)行了力學(xué)、熱學(xué)、變形等全面的性能試驗(yàn)，大壩混凝土按耐久性與強(qiáng)度并重的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)（經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)選出大壩各部位混凝土配合比，其混凝土強(qiáng)度均超強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致增加溫控防裂的難度）。大壩混凝土設(shè)計(jì)提高耐久性的主要技術(shù)措施有：a.選用Ⅰ級(jí)粉煤灰，用以減少用水量，節(jié)省水泥、降低混凝土溫度，減少干縮、改善混凝土性能；b.選用具有微膨脹性能的42.5強(qiáng)度等級(jí)中熱水泥，適當(dāng)提高水泥MgO含量，利用其膨脹性補(bǔ)償混凝土降溫階段的體積收縮，提高抗裂性能；c.選用緩凝高效減水劑，減少人工骨料混凝土用水量，降低水膠比（大壩內(nèi)部 0.55；外部水上、水下 0.5，水位變化區(qū) 0.45；基礎(chǔ) 0.50）；d.摻用引氣劑，提高混凝土的抗凍等級(jí)，大壩內(nèi)部混凝土為F100，基礎(chǔ)混凝土為F150，表部混凝土及其他部位為 F250；e.提高摻粉煤灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)（大壩內(nèi)部40%，外部 30%，基礎(chǔ)35%，結(jié)構(gòu)20%），減少水泥用量；f.大壩混凝土采用花崗巖人工骨料，雖經(jīng)多種試驗(yàn)方法檢測(cè)判定為非活性骨料，但仍對(duì)混凝土原材料水泥、粉煤灰、外加劑等的含堿量和混凝土總堿量進(jìn)行嚴(yán)格限制，按最不利情況即原材料以最大含堿量及大壩混凝土以最高標(biāo)號(hào)（R28250）計(jì)算混凝土總堿量最大值為2.3 kg／m3，未超過控制值 2.5 kg／m3。

三峽大壩混凝土溫控防裂技術(shù)措施，除采用優(yōu)化混凝土配合比，提高混凝土抗裂性能；控制大壩混凝土澆筑溫度及最高溫度，初期通水冷卻以削減混凝土最高溫度；基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土盡量避開在夏季澆筑，控制大壩混凝土施工程序，合理安排施工進(jìn)度和確定澆筑層厚及間歇期；混凝土通水冷卻按初期、中期和后期通水控制；加強(qiáng)大壩混凝土表面保溫和養(yǎng)護(hù)等常規(guī)技術(shù)措施。在大壩混凝土溫控防裂技術(shù)方面有所突破：a.通水冷卻首次提出按不同標(biāo)號(hào)的混凝土進(jìn)行“個(gè)性化”通水，將傳統(tǒng)的中期通水冷卻混凝土溫度降至20℃～22℃調(diào)整為降至18℃～20℃，并在入秋后將中期通水與后期通水冷卻連續(xù)進(jìn)行，降低了大壩混凝土的內(nèi)外溫差，更利于防裂；b.大壩混凝土施工監(jiān)控實(shí)行天氣預(yù)警、溫度預(yù)警和間歇期預(yù)警制度，以利于各施工、監(jiān)理單位合理安排大壩混凝土施工和科學(xué)落實(shí)溫度控制防裂措施；使大壩整體均勻連續(xù)上升，控制相鄰壩塊高差，有利于縱縫張開，進(jìn)行接縫灌漿；防止?jié)仓用骈L(zhǎng)間歇，受氣溫驟降影響而產(chǎn)生裂縫；c.大壩混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)首創(chuàng)二次風(fēng)冷技術(shù)，保證了低溫（7℃）混凝土生產(chǎn)能力，為大壩混凝土又好又快地施工創(chuàng)造了條件。

三峽大壩混凝土設(shè)計(jì)將耐久性與強(qiáng)度并重，優(yōu)選混凝土原材料及配合比，施工中采取嚴(yán)格的溫度控制和綜合防裂技術(shù)，使大壩混凝土裂縫得到有效控制，一、二期工程施工的大壩混凝土淺表層裂縫0.032條／萬m3，無貫穿性裂縫；三期工程施工大壩混凝土396.5萬 m3，未發(fā)現(xiàn)1條裂縫，在當(dāng)今世界已建混凝土重力壩是罕見的。

2.4 瀝青混凝土心墻土石壩設(shè)計(jì)

茅坪溪防護(hù)壩為瀝青混凝土心墻土石壩，壩高104.0 m，為我國(guó)目前建在巖基上最高的瀝青混凝土心墻土石壩，我國(guó)尚缺少設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，又無成熟的計(jì)算方法和配合的試驗(yàn)規(guī)程，成為瀝青混凝土心墻土石壩的設(shè)計(jì)難題。

設(shè)計(jì)采用非線性有限元和利用室內(nèi)三軸試驗(yàn)的參數(shù)進(jìn)行瀝青混凝土心墻土石壩的應(yīng)力應(yīng)變分析，非線性有限元計(jì)算選用國(guó)內(nèi)外常用的鄧肯—張E－μ模型。三軸試驗(yàn)研究結(jié)果表明，E－μ模型較好地反映土體應(yīng)力—應(yīng)變非線性規(guī)律，可作為茅坪溪防護(hù)土石壩壩體填料的本構(gòu)關(guān)系模型。瀝青混凝土是由礦物骨料、瀝青膠結(jié)料和孔隙所組成的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多相分散體系，由于瀝青的粘聚作用，其礦物骨料自身強(qiáng)度遠(yuǎn)大于瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度，材料的破壞形式更接近于剪切破壞，仍可認(rèn)為瀝青混凝土是一種散粒體材料，因此可利用土體的本構(gòu)模型研究瀝青混凝土心墻的應(yīng)力變形特性。通過研究瀝青混凝土原材料試驗(yàn)、瀝青混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法及技術(shù)要求，并將瀝青混凝土三軸試驗(yàn)的抗剪斷強(qiáng)度（ф′、C′）值及模型數(shù)K值作為瀝青混凝土質(zhì)量指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)瀝青混凝土是一種彈塑性粘性變形材料，通過試驗(yàn)獲得符合客觀規(guī)律的、精確的瀝青混凝土力學(xué)性能指標(biāo)，比之其他筑壩材料難度較大，同時(shí)通過與土石壩其他填料同樣的方法所獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，也難以準(zhǔn)確反映瀝青混凝土的性能。鑒于瀝青混凝土具有蠕變特性，采用鄧肯—張E－μ模型分析計(jì)算，將瀝青混凝土作為彈性材料，存在一定的局限。為此，設(shè)計(jì)對(duì)瀝青混凝土心墻采用彈塑性耦合模型進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析計(jì)算，其模型參數(shù)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，對(duì)各級(jí)荷載用彈塑性耦合模型對(duì)應(yīng)的彈塑性陣矩計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽浚捎脙?yōu)化方法與試驗(yàn)結(jié)果擬合后求得，并利用施工期的監(jiān)測(cè)資料，反演分析驗(yàn)證模型參數(shù)。設(shè)計(jì)單位通過大量試驗(yàn)研究，提出瀝青混凝土心墻土石壩施工技術(shù)要求和瀝青混凝土運(yùn)輸、入倉、攤鋪碾壓質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。為茅坪溪防護(hù)壩施工提供了技術(shù)支撐。

茅坪溪防護(hù)壩于2003年6月竣工并開始擋水，2010年10月蓄水至設(shè)計(jì)水位175.0 m運(yùn)行，監(jiān)測(cè)成果表明，瀝青混凝土心墻應(yīng)力應(yīng)變、滲流滲壓觀測(cè)值均較設(shè)計(jì)計(jì)算值小，壩體變形已收斂，茅坪溪防護(hù)壩運(yùn)行正常。實(shí)踐證明瀝青混凝土心墻土石壩設(shè)計(jì)安全可靠、先進(jìn)合理，施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。

3 電站

3.1 大流量巨型水輪發(fā)電機(jī)組引水系統(tǒng)

三峽工程的容量為700 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，采用單機(jī)單管引水，壓力鋼管直徑12.4 m，設(shè)計(jì)引用流量966 m3／s，最大設(shè)計(jì)水頭143 m。機(jī)組容量大，運(yùn)用水位變幅達(dá)40 m，技術(shù)復(fù)雜成為電站設(shè)計(jì)的主要難題。廠房引水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用以下技術(shù)。

3.1.1 電站進(jìn)水口采用單孔小進(jìn)水口形式［3］

針對(duì)三峽壩后電站進(jìn)水口的水位變幅大、規(guī)模大、壩體結(jié)構(gòu)單薄、水流條件復(fù)雜等特點(diǎn)，采用模型試驗(yàn)及數(shù)值分析等方法，對(duì)單孔大進(jìn)水口、單孔小進(jìn)水口、雙孔進(jìn)水口等多種形式進(jìn)行了比較論證，創(chuàng)新采用單孔、小孔口及斜孔口的進(jìn)水口體型，是我國(guó)在水電站大型進(jìn)水口設(shè)計(jì)技術(shù)上的一大突破；該體型既減小水頭損失，增加發(fā)電量，又減小了孔口對(duì)壩體的削弱、改善了壩體受力及進(jìn)水口運(yùn)行條件，對(duì)類似電站具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

3.1.2 在超大直徑壓力管道中采用鋼襯與鋼筋混凝土聯(lián)合承載結(jié)構(gòu)

三峽壩后電站引水壓力管道HD值高達(dá)1733 m2，是當(dāng)今世界上同類型管道中規(guī)模最大、技術(shù)參數(shù)最高的電站引水壓力管道。通過三維有限元數(shù)值分析及物理模型試驗(yàn)，對(duì)大壩中壓力管道的布置及結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了深入研究和優(yōu)選，創(chuàng)新采用淺埋、鋼管與外包混凝土聯(lián)合承載的壩后背管布置形式；并經(jīng)論證，對(duì)管道整體安全系數(shù)、鋼筋、鋼襯材質(zhì)進(jìn)行了優(yōu)化，使外包鋼筋層數(shù)減少、間距加大，方便了施工，保證混凝土澆筑質(zhì)量，節(jié)省工程投資。三峽水電站鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的成功設(shè)計(jì)方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了世界高水頭、大直徑壓力管道技術(shù)的發(fā)展。

3.1.3 壓力管道在廠壩相接處采用套筒式內(nèi)加設(shè)波紋水封伸縮節(jié)及墊層管替代伸縮節(jié)

三峽電站位于河床部位的引水壓力管道，在廠壩相接處為適應(yīng)溫度變化或基礎(chǔ)的不均勻沉陷設(shè)有伸縮節(jié)，采用套筒式內(nèi)加設(shè)波紋水封形式。波紋管水封采用復(fù)式自由型膨脹結(jié)構(gòu)帶加強(qiáng)的U型波紋管，波紋管內(nèi)填充彈性發(fā)泡材料用以阻沙；水封填料則選用普通橡膠盤根與遇水膨脹橡膠盤根相間布置。當(dāng)波紋水封正常工作時(shí)，可減小伸縮節(jié)軸向變位時(shí)的摩阻力。該伸縮節(jié)滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、變形、疲勞壽命及封水不泄漏等要求。

岸坡壩段壩體高度相對(duì)較小，研究表明，溫度變化及廠壩分縫處不均勻沉陷相對(duì)小，因此采用局部墊層管布置，即在廠壩分縫處壓力鋼管外表面一定范圍敷設(shè)彈性墊層，再澆筑外包鋼筋混凝土，從而使分縫處鋼管可適應(yīng)溫度變化和一定范圍內(nèi)的基礎(chǔ)的不均勻沉陷，替代伸縮節(jié)的作用。墊層敷設(shè)長(zhǎng)度為10 m，包角360°，并在墊層管的上游端設(shè)置三道止推環(huán)。墊層材料為L(zhǎng)－600高壓閉孔泡沫板，E=（1.5 ±0.5） MPa，厚度 50 mm。

2003年7月左岸電站首批水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，2005年9月左岸電站14臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)；2008年10月右岸電站12臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)，截至2010年4月，左右電站累計(jì)發(fā)電4688億kW·h。電站運(yùn)行實(shí)踐證明，廠房及引水、流道、尾水系統(tǒng)等水工建筑物運(yùn)行正常。

3.2 巨型蝸殼埋設(shè)方式

水電站建設(shè)中，影響機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)問題較多，蝸殼及外圍混凝土聯(lián)合結(jié)構(gòu)是機(jī)組的重要支撐體系，蝸殼埋設(shè)方式直接影響該體系的承載能力及正常使用極限狀態(tài)和振動(dòng)特性，是關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

三峽電站蝸殼進(jìn)口直徑 12.4 m，HD值1773 m2，HD2值 22000 m3，其中直徑及控制結(jié)構(gòu)變形的HD2值為同期世界最大，而蝸殼外圍混凝土相對(duì)較薄。三峽機(jī)組蝸殼的埋設(shè)方式通過系統(tǒng)研究，采用了三種埋設(shè)方式，以資比較。a.首次在700 MW級(jí)水力發(fā)電機(jī)組提出并成功應(yīng)用“直埋+墊層”的組合埋設(shè)方式，解決了巨型機(jī)組蝸殼直埋方式外圍混凝土開裂對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響和下機(jī)架基礎(chǔ)變形過大等技術(shù)難題；b.首次在700 MW級(jí)水力發(fā)電機(jī)組蝸殼中采用墊層埋設(shè)方式，研究解決了巨型機(jī)組蝸殼墊層敷設(shè)范圍、剛度、厚度及材料性能等問題及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；c.針對(duì)三峽電站機(jī)組蝸殼內(nèi)水壓力變幅大、水溫隨季節(jié)變化溫差大的特殊性，首次提出并成功應(yīng)用了蝸殼不設(shè)墊層采用充水保溫保壓澆筑外圍混凝土的新技術(shù)。左右岸電站26臺(tái)機(jī)組蝸殼有21臺(tái)采用保壓方式埋設(shè)，4臺(tái)采用墊層方式埋設(shè)，1臺(tái)采用直埋加墊層（在進(jìn)口至－45°范圍設(shè)置墊層）組合方式。三種埋設(shè)方式的蝸殼監(jiān)測(cè)成果表明，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)值均在設(shè)計(jì)控制指標(biāo)內(nèi)，機(jī)組安全，穩(wěn)定運(yùn)行。保壓和墊層方式埋設(shè)的蝸殼應(yīng)力較為接近，直埋加墊層組合方式略小，均滿足設(shè)計(jì)要求。

三峽巨型機(jī)組蝸殼不同埋入方式在電站的成功實(shí)施以及完整設(shè)計(jì)技術(shù)體系與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的形成，不同埋設(shè)方式的機(jī)組成功實(shí)施全過程結(jié)構(gòu)動(dòng)、靜力及機(jī)組運(yùn)行參數(shù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，不僅保證了引水發(fā)電建筑物及機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且提高了我國(guó)水電工程設(shè)計(jì)、施工、科研的綜合水平，為巨型機(jī)組相關(guān)行業(yè)規(guī)范制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)了我國(guó)水電科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，有利于提高我國(guó)水電行業(yè)走向世界的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.3 地下電站采用變頂高尾水洞

三峽地下電站所在山體單薄，地下廠房上覆巖體最薄處僅34 m，地下洞室群布置困難。為此，經(jīng)大量數(shù)值分析和模型試驗(yàn)，采用變頂高尾水洞替代常規(guī)的尾水調(diào)壓室。

變頂高尾水洞的工作原理是讓下游水位與尾水洞頂任意處銜接，將尾水洞分成有壓滿流段和無壓明流段。下游處于低水位時(shí)，水輪機(jī)的淹沒水深比較小，但無壓明流段長(zhǎng)，有壓滿流段短，過渡過程中負(fù)水擊壓力小，所以尾水管進(jìn)口斷面的最小絕對(duì)壓力不會(huì)超過規(guī)范的要求。隨著下游水位升高，盡管無壓明流段的長(zhǎng)度逐漸減短，有壓滿流段的長(zhǎng)度逐漸增長(zhǎng)，負(fù)水擊越來越大，直到尾水洞全部呈有壓流，但水輪機(jī)的淹沒水深逐漸加大，而且有壓滿流段的平均流速也逐漸小，正負(fù)兩方面的作用相互抵消，使得尾水管進(jìn)口斷面的最小絕對(duì)壓力能控制在規(guī)范的范圍之內(nèi)。因此，不但可替代常規(guī)尾水調(diào)壓室，還使結(jié)構(gòu)更加安全可靠，經(jīng)濟(jì)上更加合理，能保證機(jī)組安全運(yùn)行。

變頂高尾水洞新技術(shù)的應(yīng)用，有效地解決了有壓流與明流相互轉(zhuǎn)換時(shí)的流態(tài)問題，并改善了地下洞室群圍巖的穩(wěn)定。在國(guó)際上首次開展了帶模型機(jī)組的大比尺水機(jī)電聯(lián)合過渡過程試驗(yàn)，定量給出了采用變頂高尾水洞形式的機(jī)組調(diào)保參數(shù)，準(zhǔn)確反映了調(diào)速器主要參數(shù)對(duì)變頂高尾水洞水力特性的影響。

4 船閘

三峽雙線連續(xù)五級(jí)船閘為全襯砌船閘，設(shè)計(jì)總水頭113 m，級(jí)間最大工作水頭45.2 m。船閘按照通過萬噸級(jí)船隊(duì)設(shè)計(jì)，通航凈空18 m，閘室有效尺寸280 m×34 m×5 m，規(guī)劃年單向運(yùn)量5000萬t。船閘線路總長(zhǎng)6442 m，其中主體段長(zhǎng)1621 m，上游引航道長(zhǎng)2113 m，下游引航道長(zhǎng)2708 m。壩址水、沙條件和河道地形復(fù)雜，工程需適應(yīng)樞紐分期運(yùn)行要求，是目前世界上規(guī)模和級(jí)間水頭最大、技術(shù)最復(fù)雜的船閘。尤其是船閘結(jié)構(gòu)技術(shù)、超高水頭船閘輸水、大型人字閘門及其啟閉機(jī)等設(shè)計(jì)的技術(shù)難度，遠(yuǎn)超過當(dāng)時(shí)世界已建船閘的水平。設(shè)計(jì)研究采用全砌襯船閘結(jié)構(gòu)，超高水頭船閘輸水系統(tǒng)，并解決大型人字閘門及啟閉機(jī)設(shè)計(jì)中的難題。三峽船閘2003年6月進(jìn)入試航階段，2004年7月通過國(guó)家驗(yàn)收轉(zhuǎn)入正式通航。截至2010年累計(jì)運(yùn)行63728閘次，通過船舶 44.8 萬艘，貨運(yùn) 3.606 億 t，客運(yùn)926.3萬人次。

4.1 全襯砌船閘結(jié)構(gòu)［4］

船閘主體結(jié)構(gòu)在山體中開挖興建，開挖邊坡高度一般在120 m以上，最高達(dá)170 m。為充分利用壩區(qū)基巖強(qiáng)度高、完整性好的有利條件，降低工程造價(jià)，經(jīng)研究，三峽船閘采用全襯砌船閘，即船閘主體段在閘槽下部，采用高達(dá)70 m直立巖坡開挖，閘首、閘室的邊墻，采用鋼筋混凝土襯砌式結(jié)構(gòu)，并通過高強(qiáng)錨桿與墻后巖體聯(lián)合受力。研究如何采用確保閘墻—錨桿—巖體聯(lián)合受力的技術(shù)措施，使閘墻在各種工況下，能夠充分發(fā)揮各自的材料特性，保證工程安全可靠、經(jīng)濟(jì)是全襯砌船閘需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

1）深入研究結(jié)構(gòu)與巖體間的接觸機(jī)理。在兩者的接觸邊界上，引入了接觸面單元，接觸面采用的物理方程，考慮了由于變溫和其他方面的原因引起的初始間隙，以及巖體表面不平整對(duì)接觸面剪切應(yīng)力的影響，能較真實(shí)地反映接觸面的工作性態(tài)。施工期計(jì)算，模擬混凝土的澆筑過程，考慮溫度作用與混凝土的徐變；檢修期計(jì)算，考慮墻后滲透壓力與溫度變化的共同作用，使各種工況下的閘墻結(jié)構(gòu)—錨桿—巖體三者之間的聯(lián)合受力計(jì)算成果，符合工程實(shí)際的受力狀態(tài)。

2）合理布置設(shè)有自由段的復(fù)合型高強(qiáng)錨桿。在錨桿混凝土與巖基接觸面處，設(shè)置能自由變形的“自由段”，有效地降低了錨桿內(nèi)力，使錨桿受力分布均勻，延長(zhǎng)了錨桿的使用壽命；同時(shí)，由于船閘直立邊坡受開挖爆破影響和卸荷松弛，加上巖體不利結(jié)構(gòu)面的存在，需進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)和加固處理，研究采用巖體支護(hù)錨桿與襯砌結(jié)構(gòu)錨桿合二為一的復(fù)合型高強(qiáng)錨桿，既滿足邊坡支護(hù)和加固要求，也保證混凝土與巖體的聯(lián)合受力條件。

3）設(shè)置新穎高效、可靠的 “井”字形墻后排水系統(tǒng)。研究采用水平和垂直方向排水管組成的“井”字形墻后排水系統(tǒng)，能高效、可靠的排除墻后滲水，降低墻后水壓力，滿足襯砌墻在滲水壓力作用下保持穩(wěn)定的要求。為滿足檢修疏通要求，每條豎向排水管鉛直進(jìn)行布置，管頂與閘墻頂部的管線廊道連通，必要時(shí)可進(jìn)行檢查和維護(hù)。

4.2 超高水頭船閘輸水系統(tǒng)

三峽船閘閘室的最大輸水水頭達(dá)45.2 m，且充、泄水體大，最大一次充、泄水水體為23.7萬m3，要求的輸水時(shí)間短，充、泄水時(shí)間控制在12 min以內(nèi)，閘室水面上升速度快和超高輸水水頭條件下，滿足閘室快速充、泄水要求的同時(shí)，保證在充泄水過程中，輸水閥門段不發(fā)生有害的聲振和氣蝕，閘室內(nèi)水面升降平穩(wěn)，成為船閘輸水的關(guān)鍵技術(shù)問題。設(shè)計(jì)采用了以下重要技術(shù)：

1）對(duì)總水頭合理分級(jí)，采用先進(jìn)的防空化技術(shù)。將三峽船閘的總水頭等分成5級(jí)，最大輸水水頭45.2 m，輸水系統(tǒng)主廊道按照船閘結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，與閘墻結(jié)構(gòu)分開布置，在船閘兩側(cè)山體內(nèi)開挖隧洞，通過較方便地降低閥門段廊道高程，增加閥門的淹沒水深，提高閥門后廊道壓力，以提高廊道輸水水流的空化數(shù)，防止廊道產(chǎn)生空蝕和聲振。

2）優(yōu)化廊道體型。在閥門后，廊道頂部采用以1∶10坡比逐漸擴(kuò)大，廊道底部采用垂直向下突然擴(kuò)大的體型，利用擴(kuò)散后的漩滾水流消除能量，降低門后水流的平均速度及改變門后的流態(tài)，提高門后的壓力，進(jìn)一步提高水流的空化數(shù)。

3）快速開啟閥門。通過快速開啟閥門，利用水體慣性提高門后廊道內(nèi)壓力及抑制閥門底緣水流漩滾的發(fā)展，縮短低壓狀態(tài)的歷時(shí)，抑制門后水流空化的發(fā)生與發(fā)展；并采取在閥門的門楣和在閥門后底檻上進(jìn)行通氣，以及采用全包式閥門和不銹鋼閥門面板等技術(shù)措施。

4）在閘室內(nèi)，采用對(duì)稱布置輸水支廊道的4區(qū)段廊道頂部出水加消能蓋板的等慣性輸水系統(tǒng)，保證了閘室水面的快速、平穩(wěn)升降。

4.3 大型人字閘門及其啟閉機(jī)

船閘人字閘門的最大高度38.5 m、單扇門的寬度20.2 m，門重 850 t，最大淹沒水深 36 m，啟閉機(jī)的啟門力2700 kN。閘門既要在頻繁的反復(fù)荷載作用下啟閉，保持門體足夠的剛度和強(qiáng)度，防止產(chǎn)生裂縫；又要適應(yīng)閘首的微量變形，以保證剛性止水的效果；巨大的門體自重，加大了保持底樞潤(rùn)滑的難度，巨大的啟閉力，使常規(guī)使用的四連桿大齒輪啟閉機(jī)不再具備被采用的可行性。合理設(shè)計(jì)大型人字閘門及其啟閉機(jī)成為保證船閘正常運(yùn)行的關(guān)鍵課題。

1）優(yōu)化閘門結(jié)構(gòu)。人字閘門的門頁，采用橫梁式結(jié)構(gòu)，主梁采用變寬度翼緣，在門頁下游面設(shè)兩層背拉桿，在主橫梁中間截面、端部及邊柱的設(shè)計(jì)中，采用充分利用材料強(qiáng)度，降低應(yīng)力幅值，提高結(jié)構(gòu)抗疲勞能力的設(shè)計(jì)方法、技術(shù)措施。

2）提高閘門運(yùn)行的可靠性。增加了門軸柱的抗扭剛度，對(duì)支、枕墊塊的接觸形式，改變過去通常采用的同弧半徑、面與面的接觸形式，改用大曲率半徑的線接觸形式。人字閘門的底樞，由過去通常采用的壓力注油改為自潤(rùn)滑材料，提高了人字閘門運(yùn)行的安全可靠性。

3）采用大行程臥缸直連式無級(jí)變速液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。通過在啟閉機(jī)細(xì)長(zhǎng)的液壓油缸尾部設(shè)置支撐小輪，調(diào)整活塞桿拉門點(diǎn)位置等技術(shù)，啟閉機(jī)采用無級(jí)變速運(yùn)行方式，降低了運(yùn)行阻力，減小了啟閉機(jī)規(guī)模。在細(xì)長(zhǎng)油缸尾部增設(shè)彈性支承，保證了啟閉機(jī)運(yùn)行的安全可靠。

5 結(jié)語

三峽工程于2006年5月大壩全線施工至設(shè)計(jì)高程，10月蓄水至初期運(yùn)行水位156 m；2008年11月和2009年11月，試驗(yàn)性蓄水位分別達(dá)172.8 m和171.4 m，2010年10月試驗(yàn)性蓄水至設(shè)計(jì)水位175 m，工程開始全面發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水等綜合效益。樞紐各建筑物投運(yùn)以來的監(jiān)測(cè)成果表明，變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變等項(xiàng)目監(jiān)測(cè)值均小于設(shè)計(jì)計(jì)算值，建筑物性態(tài)正常，運(yùn)行安全可靠，各建筑物設(shè)計(jì)先進(jìn)合理，施工質(zhì)量總體優(yōu)良。

三峽水利樞紐建筑物設(shè)計(jì)研究和建設(shè)過程中，得到國(guó)內(nèi)眾多專家的熱忱指導(dǎo)和大力幫助，凝聚了各位專家的智慧，借此深表誠摯的感謝！

［1］鄭守仁.三峽工程設(shè)計(jì)重大技術(shù)問題綜述［C］／／三峽工程設(shè)計(jì)論文集.北京：中國(guó)水利水電出版社，2003，8：3－14.

［2］鈕新強(qiáng)，王小毛.三峽工程樞紐布置設(shè)計(jì)與研究［C］／／三峽工程設(shè)計(jì)論文集.北京：中國(guó)水利水電出版社，2003，8：395－402.

［3］符志遠(yuǎn)，謝紅兵.三峽左岸廠房的幾個(gè)技術(shù)問題［C］／／三峽工程設(shè)計(jì)論文集.北京：中國(guó)水利水電出版社，2003，8：453－458.

［4］鈕新強(qiáng)，童 迪.三峽船閘關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.水力發(fā)電學(xué)報(bào)， 2009（6）：36－42.

The research and practice of key technological issues in structure design of Three Gorges Project

Zheng Shouren1，Niu Xinqiang2
（1.Changjiang Water Resources Commission， Wuhan 430010， China；2.Changjiang Institute of Survey， Planning， Design and Research， Wuhan 430010， China）

The dam of Three Gorges Project is characterized by large flood discharge capacity， more outlets complicated flood discharge and energy dissipation structure etc.， the gentle－dip structural plane of the bedrock in powerhouse dam section endangers the dam foundation stability due to the deep excavation of powerhouse at the dam－toe.For the dam body concrete， the durability requirement is high as well as the temperature control and crack prevention are difficult.There is a lack of practical experiences in the design and construction of asphalt concrete core wall for Maopingxi protective earth－rock dam.The power station operates with high water head and large head variation.The type selection of penstock and intake as well as the embedding way of spiral case are complicated in technique， and the tailrace tunnel with sloping ceiling of underground power plant is arranged instead of traditional tailrace surge tank.For the double－line five－step ship－lock， the design of fully lined ship－lock， high head delivery system and large－sized miter gates and hoists is very difficult due to high operation head， complicated delivery conditions and building in deep excavated rock.The preferred solutions， optimal schemes and technical measures for various structures， as well as the innovation achievements proved by practice are highlighted.

Three Gorges Project；structure； design； key techniques； practice

TV73

A

1009－1742（2011）07－0020－08

2011－05－10

鄭守仁（1940—），男，安徽穎上縣人，中國(guó)工程院院士，長(zhǎng)江水利委員會(huì)總工程師，從事水利水電工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)研究；E－mail：zhengsr＠cjw.com.cn