试析混凝土面板堆石坝技术及应用的选题

【摘要】混凝土面板堆石坝技术直接影响水电开发工程的有序进行。本文主要针对混凝土面板堆石坝技术及应用的问题进行了阐述。

【关键词】混凝土；面板堆石坝技术；应用

中图分类号：TU37文献标识码： A

一、前言

面板堆石坝技术是水电开发混凝土工程的核心，对水电工程的正常运营起着非常重要的作用。虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进的地方。因此，我们要加强对混凝土面板堆石坝技术及应用的研究，确保混凝土工程的质量。

二、混凝土面板堆石坝技术的应用现状

60年代混凝土面板堆石坝引入我国，主要由堆石体和防渗系统组成，即：面板、趾板、垫层、过渡层、主堆石区、次堆石区组成。它拥有安全性、经济性和对地形地质条件的适应性良好的特点，所以，在我国发展的非常迅速而且得到了广泛的应用。据统计，我国已建成的混凝土面板堆石坝150多座，坝高超过100m的有37座、坝高200m的有4座。比如，2005年建成的洪家渡坝坝高179．5m，2007年建成的水布垭坝坝高233m，江坪河坝坝高22lm。所以，混凝土面板堆石坝在我国水电开发进入了一个快速发展时期。

三、混凝土面板堆石坝技术及应用

1、斜坡碾压固坡技术

（1）施工原理及方法

大坝上游坡面垫层料铺筑随主堆区填筑的升高而同步进行，在每一层垫层料铺筑时，需要向上游超宽30cm左右，当其铺筑高度达到3-5m或一期混凝土面板上到一定高程后，再由人工配合机械进行削坡。削坡一般采用激光导向反铲修整，并辅以人工清理，然后随坝体继续往上填筑，待斜坡面长度达到15～25m高度时，则利用布置于坝顶的卷扬机牵引满足一定重量要求的斜坡振动碾压，一般先静碾压2遍后再振动碾压4遍。振动碾压时，上行振动，下行静碾，当碾压达到设计要求后再采用水泥砂浆或阳离子乳化沥青等材料进行喷护固坡。以上施工工序随着大坝坝体的升高不断重复进行。具体施工情况见图1。

（2）施工特点

1）主要优点

a．施工坡面的平整度好。

b．固坡砂浆(或沥青)厚度小而且均匀，能够较好地适应坝体变形。

c．对混凝土面板受力条件较好，不易使其产生裂缝、脱空等破坏。

2）主要缺点

a.垫层料需超填，修坡时再清除，浪费大量垫层料。

b.修坡、斜坡碾压工程量大，效率低，占直线工期较长(中等规模的坝约需2个月)，施工速度慢。

c.填筑时对下部施工干扰大。

d.人工修坡工作条件差，不安全。

e.斜坡面精度难以控制，与设计位置偏差大，面板混凝土超填量大。

f.施工成本较高。

g.未及时完成固坡的垫层料易受雨水冲刷破坏，且坝体不能挡水度汛。

（3）应用实例

此项固坡技术与面板堆石坝同步发展，至今已有近20年的历史，应用的工程实例相对很多，一批大型的水利水电工程当前仍在使用此项技术，如河南宝泉抽水蓄能电站上水库等工程，虽然为传统的固坡技术，施工成本相对较高，但由于技术成熟而易于掌握、便于操作，施工质量较易控制。

2、挤压式边墙固坡技术

（1）施工原理及方法

首先是在填筑一层垫层料之前，采用挤压边墙机沿上游挤压制作形成一道半透水的混凝土挡墙，挡墙上游坡面与设计坝坡重合，挡墙高度与每层垫料的填筑厚度一致，然后等待14h后在其内侧按设计要求铺填垫层料、过渡料等坝料，再用振动碾碾压(平行于坝轴线方向)密实，待碾压等施工合格后重复以上施工工序，如此循环，与坝体不断同步上升。具体施工横断面形象见图2.

为了减少挤压式混凝土边墙对后续面板的约束，一般还需采用乳化沥青对挤压式混凝土边墙上游面进行喷涂处理。挤压式边墙施工完成后的效果见图3。

（2）施工特点

1）主要优点

a．施工速度较快。

b．施工干扰较小。

c．大坝随时具备挡水度汛条件。

2）主要缺点

a．施工控制精度低，坡面平整度差，修整量大，占直线工期(中等规模的坝约需1个月)。

b．挤压墙厚度很不均匀，不利于面板防裂。

c.挤压墙混凝土工程量大，造价高。

d．挤压墙刚度大，不能较好地适应坝体变形f尤其是变形较大的高坝1，对面板的结构安全造成隐患。

e．每层挤压墙成型后须2～3h再填筑垫层料，影响施工速度。

（3）应用实例

截至目前，用此项固坡技术施工的大坝还有甘肃的龙首(坝高146．5m)、湖北的水布垭(坝高233m)和云南的那兰(坝高109m)。由于其应用时间相对来说不长，对工程的影响程度与可能产生的后果还有待深人研究。挤压式边墙固坡技术需要进一步发展和完善。

3、移动边墙固坡技术

移动边墙固坡技术是在国电新疆开都河流域开发有限公司主持下，由参建相关各方在对新疆察汗乌苏混凝土面板堆石坝(坝高110m)垫层料施工情况进行广泛调研和深入研究的基础上，结合挤压边墙施工原理而发展起来的一种较为先进的固坡技术。

（1）施工原理及方法

垫层料移动边墙施工原理与挤压边墙原理相似，均以坐落在垫层料上的边墙为垫层料的约束体。移动边墙施工方法是将边墙安装在靠近已碾压完毕的垫层料斜面处，靠自重维持稳定。移动边墙为钢筋混凝土墙，在拌和站预制场预制。其钢筋混凝土活动边墙长8m、宽0．6m、高0．4m(可按设计坡比进行调整)，顶部平面上设计有吊环。安装第一层边墙时，边墙内侧距设计边线上1～2cm左右，边墙采用自卸汽车运输，汽车吊或反铲铺于人工安装就位，1h约可安装80m左右。第一层安装完成后，人工配合装载机铺设垫层料，装载机配合自卸汽车、推土机铺设承重料，达到自行式振动碾压设计遍数后取样，检测合格后吊装第二层移动边墙，距离第一层移动边墙内边约1～2cm安装，施工方法基本与第一层相同，至第四层时，用第一层的移动边墙，以此类推，循环使用。待填筑至八层后，采用反铲削坡人工精修成型，尔后采用砂浆及时固坡。

（2）施工特点

1）主要优点

与最新的翻模固坡技术基本相同。

2）主要缺点

垫层料削坡后坡面存在5-l0cm厚的松散层，施工处理难度较大，经压实后相对密度偏低，很难达到设计要求，同时对适应坝体变形有一定影响，甚至可能造成后续混凝土面板的局部破坏。

（3）应用实例

目前此项固坡施工技术仅于2006年用于新疆察汗乌苏混凝土面板堆石坝(坝高1lOm)工程。尽管在应用中缩短了工期、加快了施工速度、提高了经济效益，但由于需要对垫层坡面进行三角区域的削除处理，从而引起垫层料下部的松动，增加了施工难度，对后续工程混凝土面板的影响及造成的可能后果还不是很清楚，有待进一步的探索和研究。

四、建议注意事项

从我们水体分布情况来看，可以在水体面积较大的江河、水库等修建较高的混凝土面板堆石坝，以此提高电站的补偿调节性能，改善电能质量。相对于一些经济不发达、交通不便利的地区，受自然环境和地形地貌特征的影响，使混凝上面板堆石坝面临更大的挑战，因此，需针对这些制约条件，不断改善和提高混凝土面板堆石坝的施工技术，在不受自然环境和地形条件的影响下，修建有利于地区发展的坝型。

五、混凝土面板堆石坝的创新与展望

通过大量工程实践，在勘察、设计、施工、科研、安全监测和运行管理诸多方面，我国已经建立较为完备的具有自身特色的技术标准体系和工业化体系，成为引领世界技术发展的重要力量。未来10年，随着水电开发，面板堆石坝还将获得更加广泛的应用。

现代化建设倡导自主创新，与时俱进，在面临巨大挑战的形势下，混凝土面板堆石坝在设计、施工、技术应用等方面还需不断创新开发，修建符合不同地区的面板堆石坝，并发挥其应有的效果。以设计施共方案、施工技术、质量标准为筑坝工程的主要依据，提高混凝土面板堆石坝在材料、计算、方法、抗震能力等方面的质量要求。

六、结束语

综上所述，通过对混凝土面板堆石坝技术及应用的问题分析，进一步明确了混凝土面板堆石坝技术的发展方向。

参考文献

[1]杨键.混凝土面板堆石坝应力变形特性研究[J].天津大学，2013（5）：79-81．

[2]郭万贵.关于混凝土面板堆石坝在施工过程中的质量控制[J].科技致富向导，2012(33)：132-135．