标题：凯班坝
凯班坝
Keban Dam
地理水文
坝址为一峡谷河段，左岸坝顶处地形展宽，为土耳其东部安纳托里高原的岩溶荒漠区。河谷两岸和部分水库区岩石是由变质石灰岩及大理岩组成，其下为不透水页岩，以不整合形成相接触。页岩顶板右岸高，左岸低。河床覆盖层深为50m。变质石灰岩较为坚硬，但断层裂隙较多。岩溶现象很发育，都是沿断层和裂隙带分布，有的充填粘土和灰岩碎块，有的无充填，彼此互相连通。
坝址流域面积为6.4万平方公里，多年平均流量为635立方米/秒，实测最大流量6800立方米/秒，最枯流量145立方米/秒，千年一遇洪峰流量为19000立方米/秒。年平均降雨量250mm，夏季最高气温44℃，冬季最低气温－30℃，属典型的大陆性气候区。
枢纽布置
自右至左主要建筑物包括：右岸和河床部位布置直心墙高堆石坝、左岸重力坝和近坝区岸边地面厂房、左岸岸边泄槽式溢洪道。
直心墙堆石坝，坝顶长602m，顶宽11m，大坝体积1558.5万立方米，大坝上下游坝坡均为1∶1.86。心墙顶宽8m，底宽70m，上下游坡均为1∶0.166。心墙用粘土料，天然含水量低于19%，底层用人工加水达到23%。反滤料用砂砾料，坝壳用爆破下来的堆石料，粒径小于25cm的占20%，25～60cm的占80%。通过筛分加工，除去小于25cm的，大于60cm的填筑在坝坡上，其他填筑在坝棱体内。大坝填筑石料1280万立方米，过渡料100万立方米，粘土料150万立方米。混凝土重力坝段长524m，最大坝高82m。
溢洪道设计泄量为17000立方米/秒，共有6个孔口，溢流堰底槛高程828m，每孔用1扇16m×15m(宽×高)弧形闸门控制。共有3个泄槽，每个泄槽宽度均为39m。由于地形限制，左泄槽上游段底高于右泄槽和中间泄槽上游段底。为便于施工，设计中采用纵横缝处理。
工程施工
施工导流采用隧洞导流，2条隧洞均布置在左岸。剖面均为10.7m×14.4m，洞长也均为710m，设计泄量4450立方米/秒。上下游为土石围堰，上围堰作为坝体的一部分。大坝填筑工地有4台钻机，孔径14～17cm，4台正铲挖掘机，其中2台7.5立方米，2台5.0立方米。自卸汽车有35t、65t和75t三种。料场生产的堆石0～2.5cm的占20%，2.5～60cm的占80%。筛分厂生产能力每小时1200t。土石填筑年平均强度为730万立方米，直心墙填筑层厚为25cm，用堆土机推平，50t气胎碾压实。过渡料用砂砾料，每层厚30cm，用10t振动碾压实。坝壳堆石铺厚60～100cm，用推土机推平，50t振动碾压实。
厂房布置在左岸，为近坝区岸边地面厂房。装有8台单机容量15.5万kW的机组。引水压力钢管采用明管，直径为5.2m。混凝土施工混凝土拌和楼生产能力为180立方米/h，最大骨料粒径15cm，经预冷后入仓温度不高于18℃，冬季用加热法。上坝用3台塔吊，臂长60m，吊罐容量3立方米。塔吊固定在大坝下游面，用自卸汽车运输。施工采用滑动模板，电动振捣器振捣，浇筑混凝土最高日强度3300立方米，平均2500立方米。帷幕灌浆和固结灌浆原设计采用单排水泥灌浆，幕底嵌入不透水页岩内3m，最大帷幕深度为350m，总面积20.4万平方米。为加快施工进度，灌浆采用多层平洞钻斜孔，搭接形成防渗帷幕。平洞剖面为2.5m×3.0m。右岸布置5层平洞，左岸布置8层平洞。每条平洞与岸坡侧入口相连；并在两岸内各设一个竖井，供交通和运送灌浆设备及材料用。相邻平洞高差为40～50m，帷幕孔布置要求上层平洞的帷幕灌浆孔从下层平洞的下游侧6m处通过，孔底在下层平洞顶板下2.0m。这样可在下层平洞钻一排水平灌浆孔连接，使分段帷幕形成整体。原设计为避免遗漏岩溶洞穴，采用较小的灌浆孔孔距，一期孔距为3m，二期也加密到1.5m。灌浆压力用1.4MPa。所需灌浆孔长约20万m，吸浆量5万t，此外在溢洪道和重力坝段范围内进行基岩固结灌浆并结合作岩溶的勘探工作。固结灌浆为网格布置，孔距3m，孔深10～15m，灌浆压力用0.2MPa。
重大技术问题
(1)溶洞处理在施工过程中先后在导流隧洞、两岸坝肩、厂房区和左岸混凝土坝段基岩下发现了较大的溶洞，其中最大的是通过坝轴线在混凝土坝下330m处(高程525～545m，低于坝基250m)，用声纳装置探测仪测试和补充勘探钻孔验证，该溶洞长140m，宽119m，高30.5m，估计总容积为10万～12万立方米。溶洞正好位于3条大断层的交会处，洞内有水，水温比河水低5～6℃，溶洞内部静水压力水头为200m。
坝基溶洞处理的主要措施为：
1)为查明坝基其他部位地下洞穴的分布，对坝基全面进行岩心钻探。
2)对通过主帷幕线形成巨大窗口的大溶洞，在水库蓄水前加以封堵，方法是在地面上布置孔距为6m的3排大口径钻孔伸到溶洞内，大口径直径为218mm。先从上、下游两排钻孔用导管法回填混凝土，再在中排钻孔灌注水泥浆。堵洞工作历时5个月。钻大口径孔50个，灌入混凝土和水泥浆各6万立方米。同时对其他的溶洞作封填处理。对右岸坝段基础中的溶洞还修建数道混凝土撑墙，以支承洞顶。撑墙最大高度为35m。
3)进一步加强坝基的防渗，在岩溶洞穴集中分布的地段，将帷幕改为混凝土防渗墙。防渗墙利用已有的灌浆平洞，采用钻爆掏挖，分层开挖，分层回填混凝土，墙厚为1.5m。防渗墙总面积为3.5万平方米，混凝土6.3万立方米，墙体最大深度为100.5m，此外还加厚和加长坝基内的灌浆帷幕，将单排帷幕改为双排，对连接段的单孔灌浆改为沿平洞拱顶成放射布置的三排孔灌浆。在右岸加长帷幕并对页岩与灰岩的接触带进行处理。帷幕钻孔用XCH90型岩心钻机7台，HBM-12型回转钻机6台，潜孔冲击钻3台。灌浆用Clivio型灌浆泵8台。完成灌浆平洞1.1万m，钻孔23.5万m，灌入干料3.4万t。
4)修改总体布置和建筑物设计：将左岸坝肩下移64m，把坝轴线在平面上改成一条折线，以避开通过坝轴线大溶洞的不利影响；在大坝直心墙下部增设高44m的混凝垫层，横越河谷，以加强心墙下部的整体性和防渗抗冲刷能力；将左岸厂房向河床方向移动110m并向下游转动25°；增设放空水库的设施，以应付发生意外情况，将导流隧洞加装深水闸门，改建成放空隧洞，并将电站的两个进水口也改建为泄水孔，以增加水库放空能力；为保证大坝安全起见，放缓大坝上下游坝坡，由原设计的1∶1.66放缓到1∶1.86。(2)溢洪道底板空蚀的处理1976年5月16日溢洪道首次放水，每个泄槽下泄流量为1000立方米/秒，放水后检查发现，由于底板在横缝处有错台，引起严重的空蚀破坏，在横缝下游附近开始有混凝土剥蚀。空蚀进一步向下游发展，尤其是侧墙弯曲段底板的错台，使泄槽下端破坏最为严重。经平整修复处理后，1977年再次过水，每个泄槽的泄量小于800立方米/秒，仍发生了空蚀破坏。1989年汛后在泄槽设置了掺气减蚀装置，共设有4道通气槽，槽前有挑坎。模型试验表明，当掺气浓度达5%时，可保证溢洪道安全下泄12750立方米/秒的流量。(3)水库漏水的处理坝基溶洞处理结束后，，发现在坝址下游2.5km、高程754.5m处有新泉眼。1976年4月，库水进一步上升到高程844.6m。随着库水位的升高，发现左岸下游凯班溪内的泉水增多。这些泉水的出露高程达到810m，坝区的地下水位相应增高110m，集中通过溶洞的漏水点不断加大，漏水量达到21立方米/秒。据分析左岸下游的渗水量绕坝肩渗流。通过坝基的渗水量约为3～4立方米/秒。1976年5月在高库水位时，大坝附近库区水面上出现一个巨大漏水漩涡，经降低水位检查，在高程834～844m之间有数个大洞口，面积在0.5～2.0m，估计这些洞口的漏水量可达12～14立方米/秒。经洞口入内实地调查并作钻探工作后查清洞底高程为777m，洞高55m，溶洞有多个洞口，形状如同峰巢，总容积约为7万立方米。最后从洞口回填大块石和混凝土加以封堵。