水利水电筑坝施工工艺初探

摘要：我国碾压混凝土拱坝技术无论是设计方面还是施工方面都是成功的。这些技术值得深入总结发展，充分体现了我国在这一领域的发展速度、研究和应用水平。本文作者对水利水电筑坝施工工艺进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：水利水电；辗压混凝土；施工工艺

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0.引言

在西部大开发战略中，水电开发是其中的重要组成部分，我国西部地区地势高差较大，蕴藏有大量的水利水能资源，而且具有极大的开发潜力，我国水能资源居世界首位，其中大部分集中在四川、贵州、云南、广西、甘肃和青海等西部省区，水能资源总量占全国水能资源的 70%以上。但由于受资金和市场等条件的制约，我国水能资源的开发利用率还不高，特别是西部地区潜力巨大。随着三峡水利水电工程的建成，我国水能资源开发量有了大幅提升，截至 2008 年底，中国水电总装机容量虽已达到 1.72 亿千瓦，已成为世界上最大的水力发电国家，但我国水能资源理论蕴藏量为 6.76 亿千瓦，其中可开发量 3.78 亿千瓦，目前已开发量只占全部可开发装机总容量的 45%左右，还有许多开发条件很好的水电资源需尽快开发。水电是可再生的清洁能源，经济发达国家大都把水电发展放在能源开发的优先位置，我国目前还有 55%的水电资源可以开发利用，同时东部发达地区工业发展较快，电力资源短缺，有极大的需求市场，水电资源这种对环境无污染的天然可再生能源具有广阔的市场前景，应当及时充分利用，因而国家提出了优先发展水电能源建设的战略举措。

碾压混凝土筑坝技术自20世纪80年代以来在我国得到了蓬勃发展，目前，其技术水平己领先于世界。碾压混凝土筑坝技术不但在重力坝上，而且在拱坝上也得到了很好的研究、发展和应用。1988年建成的南非KnellPoort坝是摆脱传统重力坝型的第一座碾压混凝土拱坝。此后不久，南非又于1990年建成了Wol耗dans碾压混凝土拱坝。我国于1994年建成了当时世界上最高的贵州普定水电站重力拱坝(75m)，开创了我国碾压混凝土拱坝筑坝技术的先河。同期建成的河北温泉堡单曲拱坝(48m)，地处北方，与普定一起，成为南北两地碾压混凝土拱坝的代表。随后，在我国南方和北方地区相继建成了一批碾压混凝土拱坝。如:福建溪柄单曲薄拱坝(63.4m)、四川沙牌单曲拱坝(132m)、新疆石门子单曲拱坝(109m)等。目前，世界上所有己建和在建的碾压混凝土拱坝绝大部分集中在中国，而且已投产的几座高于60m的拱坝，没有一座在大坝上游面发现有裂缝，也没有发现来自上游面的坝体渗漏。在建设过程中，通过广泛深入的科学研究和试验，在坝体温度应力分析、防止裂缝、坝体分缝方式、分缝结构、防渗材料和防渗结构等方面都有独到的新创，应用效果良好。总的讲，我国碾压混凝土拱坝技术无论是设计方面还是施工方面都是成功的。这些技术有许多值得深入总结发展，并充分体现了我国在这一领域的发展速度、研究和应用水平。

1 特点

将国外的技术与国内实际情况相结合，得到混凝土工艺的具体优势，为推广使用打下基础，其优势应当从下面几方面来考虑：

1.1节约成本

碾压砼在大坝技术中之所以被利用并表现出优势是因为下面几个原因。首先其本身的体型较小，所以材料花费上也少得多。并且在加工上也节约了时间，减少投入，而带来的附加效益也很高，例如在排水方面所涉及的设备尺寸也减小。减少了模板的使用程度，此外，尤其对于小型坝来说，几个月就可以完成工作，减少了施工过程的维护工作的投入，从多个方面减少了花费。1.2 缩短工期碾压混凝土从长度宽度方面和一般混凝土差别不大，所以能够减少使用用量，不用加设纵向缝隙，并且能够用土坝机器进行操作，其在速度上较快，这是相对于一般混凝土的优势所在。

1.3 节约水泥、水泥效率高

混凝土掺用较多的粉煤灰后，由于粉煤灰活性氧化硅与水泥水化热过程产生的氢氧化钙不断发生反应，即二氧化硅结构活性与石灰的反应，可提高抗压强度，并使水泥的活性得到充分发挥，每一公斤水泥所能获得的强度因而也显著增大。试验表明，掺灰量在66%时，水泥的后期强度可以得到最好的发挥，也即水泥效率最好，掺量再增多虽仍有增强，但增强的效率已不明显。一般来说，混凝土中掺用60-65%的粉煤灰，90天龄期时，每一公斤水泥的效率(即可获得的抗压强度)为0.3一0.4MPa/kg，超出常态混凝土的水泥效率一倍多，比低掺粉煤灰混凝土也高出一半左右(0.22-0.27MPa/kg)。这表明这种混凝土充分利用了水泥的能力，这对降低混凝土造价很有利。

1.4降低坝体水化热温升、放热速度慢

水泥用量减少使混凝土的水化热放过程发生显著变化。一是水化热温升低得多，几个工程实测结果表明，即使在连续浇筑条件下，坝体内的最高温升一般仅在9一14℃范围内，视浇筑季节的不同，最高温升也不同，低温季节施工时约达9一11℃，较高气温季节施工时约为12一14℃。二是水化热速度缓慢，最高温峰的出现时间大大延迟。一般能延迟到40~80天龄期才达到温峰。这些对改善坝体温度状况、减少温度应力十分有利，同时减少了坝体裂缝的机率。

2 辗压混凝土筑坝施工工艺

水利水电筑坝施工中采用的辗压混凝土施工广泛采用了薄层碾压连续上升的施工工艺，其所使用的施工机械设备以及材料工艺等，也随着辗压混凝土施工工艺的发展而不断发展。

2.1 摊铺碾压

摊铺混凝土辗压工艺，通常采用推土机或者施工专用的平仓机进行混凝土摊铺。同时，采用串链摊铺法和叠压式卸料很大程度的减轻了混凝土骨料分离等问题，当局部出现骨料分离时，采用人工处理取得很好的施工效果。

2.2 薄层碾压连续上升施工

采用薄层连续上升辗压施工工艺，大大的提高了浇筑层的高度，同时保障坝体的坚固，同时还充分体现了辗压混凝土快速施工的优点。在模板工艺、施工工艺、混凝土入仓、温控技术等得到保障的情况下，使用薄层辗压连续上升施工，不仅保证了工程的质量，还大大缩短工期节约投资成本。

2.3 新的成缝方式加快辗压混凝土施工速度

通常工程施工中是采用预埋分缝板成缝或者切缝机成缝等方式成缝，新的成缝方式不仅提高工程的质量还加快辗压混凝土施工的速度，有效缩短工期。采用诱导成缝法，新的成缝方式不仅提高工程的质量还加快辗压混凝土施工的速度，有效缩短工期。诱导缝成缝方式应运而生，但其存在挖槽的埋设和固定不容易等问题。为了解决这些问题，结合沙牌碾压混凝土拱坝的诱导缝成缝方式，采用设置有重复灌浆系统的重力式的混凝土预制件型式进行诱导成缝。这种新的成缝形式安装更加简便，适合人工安装，并且这种结构形成更加安全可靠。

2.4 将变态混凝土的使用范围扩大，优化施工

变态混凝土是指在混凝土拌合物中添加一定的水泥灰浆，使拌合物具有可振性，再用插入式振捣器振动密实，形成一种具有常规混凝土特性的新的混凝土。目前在我国的很多水利筑坝施工中，已经被广泛使用变态混凝土，其能将混凝土碾压到的模板周边及死角。许多大型的工程中已经将坝面上和两岸岸坡基岩面接触的垫层的使用的常态混凝改用变态混凝土，其施工效果非常明显，工程质量也有很大的保障。

2.5 模板

砼工程中对于模板选择的不同使用将带来碾压砼工艺的完成效果的差异性。所以在模板选用上一定要关注这一点。现在，碾压同工程的模板的形式使用了有交替起落功能的全悬臂模式。这种模板的好处是上层板和下层板之间可以分离，一个上升而另一个降落，大大加速了运送过程，后来这一技术有不断发展创新，出现了台阶模板，台阶模板是前者的创新改进，大大缩短了完成时间，并且在效果上也值得肯定，由于水利水电工程中的砼体坝具有复杂的形状，以及坡度角度变化不一等问题，又提出了连续翻升模板工艺，不同类型的工艺为混凝土浇筑坝带来了全新的思路，应得到广泛的注意。

3.结语

经济发展与技术发展双向促进，水利建设也得到了能够成长的空间，国家现在的碾压砼技术得到了较为长远的发展，并能够对于水利水电事业做出应有的贡献，增强混凝土技术的使用范围。因此应当对混凝土工艺不断研究，趋利避害，找到其中的有利点并杜绝错误的发生，本文总结了前人所具有的经验，对于水利混凝土工艺的现状及发展前景给予了补充说明，并总结了未来发展需要注意的问题，提请注意。

参考文献

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