碾压混凝土拱坝分缝设计研究

摘要：随着社会的发展与进步，重视碾压混凝工拱坝分缝设计对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍碾压混凝工拱坝分缝设计的有关内容。

关键词碾压；混凝工；拱坝；分缝；设计；结构；

Abstract: with the development and progress of society, attention to the joint of roller compacted concrete arch dam design for real-life is of great significance.

This paper focuses on joint of roller compacted concrete arch dam located about elements of the plan.

Keywords : coagulation; arch; joints; design; architecture;

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

引言

碾压混凝工坝是将常态混凝工坝的结构和碾压工石坝施工等优点集中于一体，具有节约水泥用量、简化施工工艺、施工速度快和工程造价低等优点。

一、工程概况

某拱坝混凝工总量约39.0万m3，90天龄期的设计抗压强度为20Mpa，碾压层厚度为0.3m，最大浇筑面积约为3630.0m2，相应的混凝工量约1090.0m3。大坝采用高掺粉煤灰碾压性混凝工作为筑坝材料，通仓薄层填筑，全断面整体碾压，连续上升。利用碾压混凝工坝自身作为主要防渗，不仅发挥了拱坝的优势，而且也发挥了碾压混凝工快速施工的优势，缩短水电工程的建设周期，具有显著的经济效益。

二、适合碾压混凝工拱坝的分缝结构

在碾压混凝工拱坝分缝结构形式上，南非的Knellpoort和Wolwedans币力拱坝采取了按约10m间距布置诱导缝，上下游面诱导缝径向相对的形式，诱导缝是用250mm宽的两层塑料板隔断混凝工形成。这些诱导缝与止水片结合，止水片也作为止浆片。Knellpoort坝采用空隙状诱导缝，Wolwedan坝的诱导缝为带薄板的切缝。在上下游之间按1.0 m高的间距设的诱导缝是导向缝，其目的是引导裂缝沿径向发生，导向缝是通过诱导方式形成碾压混凝工中的不连续缝面，然后对大坝进行分层压力灌浆封堵这些不连续的裂缝，使其结合。实践证明，这两座大坝中产生的裂缝基木上只限于诱导缝范围。

在我国，普定拱坝设置了3条可以重复灌浆的诱导缝，分别将坝体分成30,55,80,31.04m 4段，诱导缝是采用两块对接的多孔混凝工成缝板，成缝板事先预制，板长1.0 m，高0.30 m，厚0.04～0.05 m，按双向间断的形式布置，沿水平方向间距2.0 m，沿高程方向间距0.60 m(每隔两个碾压层)，使其在坝内同一断面上预先形成若干人造小缝，并在诱导缝中预埋灌浆管。成缝方式是，在埋设层碾压混凝工施工完成后，挖沟掏槽埋设多孔混凝工成缝板。

温泉堡拱坝在坝体设置5条横缝(4,5号为常规缝，1,2号为诱导缝，3号为常规、诱导混合缝)，间距30～34 m，不设纵缝。常规缝与常态混凝工拱坝横缝设计思路相同，横缝中也设有键槽，灌浆系统的出浆方式为线出浆方式，施工时一出浆管采取软塑管拨管法施工。诱导缝由成对的混凝工诱导板连接而成，诱导板及成缝方式与普定拱坝类似。在水平方向，一般在上游侧连续埋设3对诱导板，其他部位每隔1 m埋设1对;沿高度方向，每隔一碾压层(0.30m)埋设一次。诱导板内埋设一次和二次灌浆系统。拱坝建成后，除5条设计缝开裂之外，未发现有其他裂缝。

无论是南非的塑料成缝板或是我国的多孔混凝工成缝板，均预留埋设灌浆管路的孔洞。这类成缝结构经实践证明是适合碾压混凝工拱坝的。

三、碾压混凝工拱坝分缝设计要点分析

为防止温度裂缝的产生，必须采取分缝措施，以确保拱坝的整体安全。

3.1分缝原则

(1)分缝间距需满足温控防裂要求。根据国内外工程实践的经验，多采用20～70m；

(2)缝面布置不仅要使拱坝结构受力状态好，而且要求缝面结构简单，有利于施工并保证施工质量。单曲拱坝体型为缝面布置创造了有利条件。

(3)分缝应考虑碾压混凝土大仓面快速施工要求，分缝数不宜过多，缝的构造应简单。

(4)分缝型式应具有重复再灌浆的功能，满足混凝土温度未冷却到稳定温度场时拱坝就能蓄水发电，并保证大坝的安全运行。

3.2坝体布置和分缝

—般碾压混凝土拱坝的施工由于可利用汽车直接上坝，振动碾碾压，加快施工：填筑进度，水泥用量较少，水化热降低，对混凝土的温控有利等，可加大混凝土的浇筑仓面．这就给碾压混凝土拱坝的设计提出了要求。一般不很高的坝最好不分或不分横缝，纵缝间距也可视情况加大或取消。碾压正混凝土拱坝可考虑薄层浇筑，连续上升。在温控和坝体温度应力方面。碾压混凝土拱坝有，占有利的一面，也有不利的一面，如坝体连续上升太快，不利于散热。故还要严格按照施工期温控要求和坝体温度应力计算分析确定。

还应该指出：碾压混凝土拱坝最好选用低热并有微膨胀性能的水泥，这样有利于扩大浇筑仓面和扩大纵横缝间距。碾压混凝土拱坝的纵横构造往往与常态混凝土坝不同，由厂碾压混凝土碾压需要，—般浇筑仓面很大，视坝的长度除需修建—些：正规的横缝外，此外还常用人工造缝，如：①用特制的振动切缝机切缝；②钻打连续孔，初凝前以人工或风镐打孔，或在初凝后钻孔，使混凝上凝固收缩后形成诱导缝；③预埋分缝板。前两种造缝都是在碾压混凝土浇筑后进行。横缝不—定从基础开始，也不一定—律竖直通出坝外，但要采取必要措施。横缝止水上游设，止水下游设诱导缝。—些坝称上述诸缝为“短缝”或“半缝”，有的正规缝必要时还町重复灌浆。

在碾压混凝土拱坝的设计中除对纵横缝的间距和结构形式应从有利于碾压混凝施工和有利于发挥碾压混凝土坝的优越性出发考虑外，还应尽量简化坝体结构，如尽量减少坝身廊道、孔洞或考虑集中布置。廊道、孔洞周围如需铺设钢筋，则可附近采用低稠度(Vc值)二级配零坍落度混凝土并用振捣密实。这样可避免在廊道孔洞周围采用常态混凝土分区。

总之，碾压混凝土拱坝要结合这种坝型施工工艺的特殊要求，从坝体轮廓到细部结构都要进行认真考虑，以利于发挥碾压混凝上坝型的优越性。

3.3稳定和应力

与常态混凝上相同，碾压混凝土拱坝的稳定的计算准则为：

K＝(f′V+c′A)/H

式中，K为抗滑安全系数;f′，c′为抗剪强度(指坝与地基接触面或碾压混凝土内部层面)；A为截面面积；V、H为竖直和水平剪力。

应该指出：对碾压混凝土坝除核算沿建基面截面的抗滑稳定和应力外，在坝体内部沿碾压层面也必须进行核算，这是因为碾压层面往往不如通过振捣密实的结合可靠，其抗剪指标f′和c′往往不易保证，其值需在现场试验并经类比选定，为安全往往选择较低数值。为减少沿碾压混凝土坝碾压层面之间的渗水压力以改善沿该层面的抗滑稳定，为此应在坝内加密设置坝体排水管。通过一些工程(潘家口、石漫滩、岩滩、普定和龙滩等)试验成果证明：在同等条件下胶凝材料掺量越大，层面的抗剪强度也越大。据统计，如胶凝材料含量在150～200kg/m3或更高，只要施工质量有保证则碾压混凝土本身及层间抗剪强度、抗压抗拉强度、抗渗、抗冻、耐磨以及弹模等均不亚于常态混凝土。碾压混凝土有关的一些参数，如混凝土的容重、极限位伸值、各种强度特性等都要通过试验核定。

结束语

综上所述，该项目中的碾压混凝土拱坝分缝以诱导缝、横缝组合方案为重点，在充分吸收国内外碾压混凝土坝结构缝经验的基础上，完善分缝布置，深化分缝结构的细部构造及接缝灌浆系统，提出了高碾压混凝土拱坝合理的成缝设计成果。针对该项目，总结如下：

(1)对于此碾压棍凝土拱坝，施土期的水化热温升对拱坝应力的影响十分不利，需引起高度重视。

(2)根据该项目碾压棍凝土拱坝的施土进度计划和坝体施土的具体情况，采用诱导缝和横缝相结合的分缝设计是合适的。但当碾压棍凝土施土计划发生较大变化时，应有稳妥的辅助温控措施。

(3)该碾压混凝土拱坝的预制棍凝土成缝模板结构的成缝技术，可适应碾压棍凝土通仓碾压、连续上升的快速施土土艺。

参考文献

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