坝顶高程复核方案

本建筑物级别1级，原坝顶高程设计按照《碾压式土石坝设计规范》（SL 274—2001）要求计算。

坝顶高程等于相应运用工况上水库静水位与坝顶超高之和的最大值，地震安全加高按照《水工建筑物抗震设计规范》（SL 203—97）相关规定，坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定。

式中　y——坝顶超高，m；

　　　R——最大波浪在坝坡上的爬高，m；

　　　e——最大风壅水面高度，m；

　　　A——安全加高，m，按表4.1-1的规定选取。

　　　R、e按照《碾压式土石坝设计规范》（SL 274—2001）表5.3.1的相关规定进行。

表4.1-1　安全超高A值　单位：m

本建筑物级别1级，建筑物位于山区，设计洪水位取1.50m，校核洪水位取0.70m。

《碾压式土石坝设计规范》（DL/T 5395—2007）已于2008年6月开始实施。该标准适用于水电工程中1级、2级、3级坝高200m以下碾压土石坝设计，是碾压式土石坝设计的强制性标准。DL/T 5395—2007在坝顶超高计算上规定和《碾压式土石坝设计规范》SL 274—2001有所不同。

依据DL/T 5395—2007中7.3.1条，坝顶在水库静水位以上的超高按式4.1-2确定。

式中　y——坝顶超高，m；

　　　R——波浪在坝坡上的爬高，m（取消了“最大”两字，认为实际采用值为按设计条件取用的不同累积频率的波浪爬高）；

　　　e——风壅水面高度，m（取消了“最大”两字，认为实际采用值为按设计条件取用的不同累积频率的）风壅水面高度；

　　　A——安全加高，m。

DL/T 5395—2007在坝顶安全超高A值的选用上，和《碾压式土石坝设计规范》（SL 274—2001）的相关规定有所不同，按新标准设计洪水位取1.50m，校核洪水位取1.0m，校核洪水位较原规范取用值高0.30m，见表4.1-2。

表4.1-2　安全超高A值　单位：m

本区没有多年平均最大风速资料，风速采用最大风速作为计算风速，最大风速17m/s。根据上水库地形，库区风浪吹程仅计库内东西向长度，取最高洪水位时吹程D=0.55km。

4.1.2.1　施工图前期坝顶高程计算

宝泉水库在预可研阶段，根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）》（SDJ 12—78）及其条文说明第5条和《防洪标准》（GB 50201—94）第62条，设计洪水和校核洪水标准分别采用100年一遇和1000年一遇。电力工业部电水规〔1995〕749号文《关于河南省宝泉抽水蓄能电站预可研可行性研究报告审查意见的批复》，同意预可研报告采用的防洪标准。根据历次审查会和技术讨论会纪要，主坝设计洪水标准为100年一遇，1000年一遇校核，坝顶高程计算见表4.1-3。

表4.1-3　防浪墙顶高程计算表

根据计算结果，防浪墙顶高程由设计洪水位工况控制，考虑坝体（含坝基）沉降超高0～1.0m，防浪墙顶设计高程为793.20～794.20m，防浪墙高1.3m，坝顶高程为791.90～792.90m，满足设计要求。

4.1.2.2　坝顶高程复核

施工图及前期各阶段主坝设计洪水标准为100年一遇，1000年一遇校核，2006年下水库初期蓄水安全鉴定建议根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL 5180—2003）规定，宝泉上水库一级建筑物采用200年一遇设计，1000年一遇校核，按照《碾压式土石坝设计规范》（DL/T 5395—2007）计算防浪墙顶超高见表4.1-4。

表4.1-4　防浪墙顶高程复核计算表

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续表

经复核，200年一遇设计洪水为控制工况，防浪墙顶计算高程793.17m，原100年一遇设计洪水位防浪墙顶计算高程793.09m，设计高程793.20m，高出200年一遇设计洪水位防浪墙顶计算高程0.03m，满足现行洪水标准，故防浪墙顶高程仍采用原可研阶段100年一遇设计洪水确定的高程不变。

4.1.2.3　坝顶预留沉降超高

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低于设计高程。坝顶预留超高一般根据沉降计算、有限元计算和工程类比等三种方法，经综合比较确定。

1.沉降计算

沉降计算按照《碾压式土石坝设计规范》（DL/T 5395—2007）要求计算，根据e—p曲线，采用非黏性坝体和坝基最终沉降量计算公式如下：

式中　Si——坝体或坝基的最终沉降量；

　　　pi——第i计算层土在t时刻的竖向有效应力；

　　　n——分层数目；

　　　hi——第i分层土层厚度。

计算选取坝0+326.54断面，该断面坝高94.80m，覆盖层厚约9.50m。

计算用的龟山料场堆石料、坝基河床砂砾石的试验压缩模量和实际采用压缩模量见下表。

计算成果见下表4.1-5，竣工后最大沉降发生在坝轴线处，总沉降值150.3cm。

表4.1-5　最大断面坝0+326.54沉降计算成果　单位：cm

2.有限元计算及工程类比

计算采用邓肯EB模型，坝0+326.54断面最大沉降量计算成果见表4.1-6。

表4.1-6　最大断面坝0+326.54沉降计算成果

上水库主坝于2004年6月开挖填筑，2005年11月22日开始观测，2006年12月底基本到顶，2007年9月开始拉沥青混凝土面板，预留沉降期9个月。

截至2007年12月8日，主坝坝基及坝体渗透和沉降观测仪器读数正常，最大沉降量约为1074.4mm，位于坝轴线下游次堆区、位于坝高1/2左右740.00m高程。

截至2009年1月14日，观测到的坝体最大沉降量约为1075.7mm。

截至2011年9月29日，观测到的坝体最大沉降量约为1023.66mm。

上述观测成果（图4.1-1）和有限元计算成果接近，略小于沉降计算结果，反映了坝体沉降趋于稳定。

图4.1-1　主坝D0+245.86断面沉降观测成果

类比其他已建工程，坝顶沉降超高一般取坝高的0.5%～1.0%，施工期完成80%的沉降量。为保证大坝运行期沉降稳定后，坝体仍要有足够的超高，主坝最大超高值考虑1.0m，两坝头不考虑超高，具体布置如下：左坝肩坝0+000.00～坝0+143.29、右坝肩坝0+472.85～坝0+600.37不考虑预留沉降，坝顶高程791.90m；坝0+143.29～坝0+245.86、坝0+374.20～坝0+472.85坝顶高程由791.90m渐变为792.90m；坝0+245.86～坝0+374.20坝顶预留沉降1.0m，坝顶高程792.90m。

主坝填筑至坝顶后要求预留足够的沉降期在进行上游防渗面板的施工，沥青混凝土施工前要求坝体预留4—6个月沉降期，沉降收敛标准为：拉沥青混凝土面板前，沉降变形率趋于收敛，月平均沉降量不大于2～5mm。

主坝于2006年12月填筑至坝顶，主坝沥青混凝土面板于2007年9月施工，预留沉降期9个月，2007年7月月沉降量3～14mm，2007年8月月沉降量2～8mm，略大于设计要求值。