超高面板堆石坝
超高面板堆石坝（精选9篇）
超高面板堆石坝 第1篇
早期的面板堆石坝采用抛填堆石坝体, 以木面板、钢面板等防渗, 因坝体填料采用抛填的施工方法, 一般不分区。随着土石坝施工技术的发展, 面板堆石坝从分区土石坝中引入分区的概念, 并随着计算技术的发展, 对面板堆石坝的分区设计也日益完善, 面板堆石坝的分区设计已渐趋标准化。工程经验普遍认为:主堆石区是承受水荷载的主体, 是控制坝体变形的关键;次堆石区位于坝轴线下游, 受水荷载影响较小, 对材料和级配的要求相对主堆石区可适当降低。但工程运行实践表明, 尽管次堆石区对坝体上游的面板影响很小, 但主次堆石材料模量差过大, 次堆石区的较大变形将严重影响面板堆石坝的工作性态[1]。2000年左右建成的高187 m的阿瓜密尔帕坝和高178 m的天生桥一级坝[2,3]都不同程度的出现了一些问题, 主要原因是主次堆石材料模量差过大导致垫层区上游面开裂、面板脱空以及挤压破坏等现象。随着坝高的增加, 次堆石区的影响更加明显。目前我国坝工界专家开展了“300 m级超高面板堆石坝适应性及对策研究”, 提出了控制主次堆石模量差不宜过大[4,5,6,7,8]的观点, 但都是通过工程经验定性得出的结论。本文通过有限元计算研究次堆石区材料参数对300 m级超高面板堆石坝应力变形的影响及确定主次堆石材料模量比的合理范围, 为超高面板堆石坝的建设提供参考。
1 计算方案
本文通过对233 m的水布垭面板堆石坝放大1.3倍, 使坝高达到300 m级, 取最大断面进行有限元计算。计算时选择了3个方案进行主次堆石材料模量比的比较。方案1主次堆石模量比为1.2∶1, 方案2的主次堆石模量比为1.5∶1, 方案3的主次堆石模量比为1.8∶1。由于施工程序对面板堆石坝的应力变形性态有很大影响, 所以本文严格按照水布垭面板堆石坝的施工程序建模。面板堆石坝的有限元网格及施工填筑形象如图1所示, 图中1-31为施工顺序号。其中1-3为一期坝体填筑, 4-9为二期坝体填筑, 10-17为三期坝体填筑, 18为一期面板浇筑, 19-25为四期坝体填筑, 26为二期面板浇筑, 27-31为五期坝体填筑, 32为三期面板浇筑, 33为六期坝体填筑。共剖分3 454个单元, 3 557个节点。方案1、2、3的计算网格和施工填筑顺序完全相同, 分33级加载。
2 计算原理和方法
2.1 筑坝材料的本构模型
目前, 面板坝的设计仍然是半经验性的, 对于拟建和在建的高混凝土面板堆石坝的受力变形规律缺少相应的工程经验, 数值计算也存在一定的缺点。为了对工程的运行情况能够进行定性的预测, 初步采用已有堆石体的研究模型邓肯E-B模型[9,10], 它是土石坝应力变形分析中常用的非线性弹性模型。
加载时使用如下增量形式的应力应变关系:
式中:Et为切线模量;Bt为体积模量。对于卸载、重加载情况, 用Eur代替式 (1) 的Et:
堆石体一般黏聚力c取为0, 摩擦角ϕ通常采用下式计算得到:
在上述公式中:ϕ0、Δϕ、Rf、k、n、kb、m和kur为模型参数, 可由常规三轴试验确定;pa为大气压。
邓肯E-B模型能反映堆石体变形的主要特征即非线性;可以体现应力历史对变形的影响;用于增量计算, 能一定程度上反映应力路径对变形的影响。其局限处在于, 模型不能反映堆石体的剪胀 (缩) 性, 也不能反映体积应力会引起剪切变形。因而在采用三轴试验结果确定模型参数时, 将量测到的体积变形均当作为压缩体积变形, 这样求得的体积变形参数通常会夸大堆石体的压缩体积变形, 从而使得计算的变形偏大。不过在加荷路径接近试验条件时, 可认为模型能反映这种交叉影响。
有限元计算的邓肯模型参数见表1, 其中次堆石1为方案1的次堆石区材料参数, 次堆石2为方案2的次堆石区材料参数, 次堆石3为方案3的次堆石区材料参数, 其他材料参数3个方案相同。
2.2 计算方法
采用通用有限元软件ANSYS对面板堆石坝进行非线性分析, 但ANSYS自带的本构模型当中没有邓肯E-B模型, 本文通过APDL语言对ANSYS进行二次开发, 实现了邓肯E-B模型的成功调用。仿真计算采用中点增量法[11,12,13], 将荷载分成若干级增量, 对每级荷载增量做两次有限元计算, 取:
式中:E0、μ0为初始弹模和泊松比;Ei、μi为各填筑层的弹模和泊松比。根据邓肯模型的原理和分析方法, 在ANSYS软件中实现邓肯模型的二次开发, 流程如图2所示。
2.3 面板本构模型
混凝土面板采用线弹性模型, 混凝土弹性模量取为2.25107 kPa, 泊松比取为0.167。
2.4 接触面单元
ANSYS支持刚体-柔体的面-面接触单元。刚性面被当作“目标”面, 用Targe169来模拟“目标”面;柔性体的表面被当作“接触”面, 用Conta171来模拟。一个目标单元和一个接触单元叫作一个“接触对”, 程序通过一个共享的实常号来识别“接触对”, 为了建立一个“接触对”给目标单元和接触单元指定相同的实常号[14]。本文面板和垫层区之间的接触采用接触对单元模拟, 选刚度较大混凝土面为目标面, 垫层料为接触面。
3 计算结果分析比较
3.1 坝体的水平位移
方案1坝体的水平位移见图3, 方案2、3的水平位移分布规律与方案1相似, 故图未附。由于3个方案的坝体为300 m级高面板堆石坝, 故水平位移较大。方案1中, 主堆石区1/2坝高以下区域发生向上游的水平位移, 最大值为68 cm。次堆石区发生向下游的水平位移, 最大值为94 cm, 位置约在1/2坝高处。
方案2坝体主堆石区向上游的水平位移最大值与方案1相同, 次堆石区向下游的水平位移最大值为117 cm, 与方案1相比增加了23 cm。
方案3坝体主堆石区向上游的水平位移最大值与方案1、2相同, 次堆石区向下游的水平位移最大值为172 m, 与方案1相比增加了78 cm, 与方案2相比增加了55 cm。
随着次堆石区材料参数的降低, 坝体上游面1/2坝高以上区域指向下游的水平位移逐渐增加, 二期、三期面板下覆堆石体的“亏空”增加, 面板由于失去支撑而使弯矩增大, 此时面板容易出现结构性裂缝。由此可以明显的看出下游次堆石区变形对上游坝体的牵制作用。
3.2 坝体的沉降
3个方案的坝体沉降见图4、5、6, 坝体的最大沉降发生在坝体中部, 随着次堆石区材料弹性模量的降低, 沉降最大值向下游偏移。方案1坝体最大沉降为339 cm, 方案2坝体最大沉降为393 cm, 方案3坝体最大沉降为498 cm。随着坝高上升到300 m级, 坝体的沉降较200 m级面板堆石坝有较大增加。3个方案坝体最大沉降分别为坝高的1.12%、1.3 %、1.65%, 都大于150 m以下面板堆石坝的最大沉降/坝高的百分数值1%。
方案1坝体大小主应力见图7、8, 方案2、3的应力分布规律与方案1相似, 故图未附。3个方案坝体的大小主应力数值上没有大的变化, 可见次堆石区材料参数对坝体应力影响很小, 可以忽略。3.1及3.2节中坝体变形和应力列于表2。
3.3 面板的变形
由于上述坝体存在的变形趋势, 面板的变形和应力不可避免的受到一定的影响。坝体在次堆石区较大变形的影响下产生“后仰”的变形趋势, 因此, 整个面板沿坝坡方向基本承受拉应力, 拉应力区的范围明显大于常规的面板堆石坝。
面板的挠度分布示意图如图9所示, 3个方案的具体数值见表3, 三期面板顶部附近的挠度最大。随着次堆石区材料弹性模量的降低, 面板1/2坝高以上区域指向下游的变形逐渐增加, 1/2坝高以下区域指向上游的变形逐渐减小, 与坝体的变形趋势吻合。
4 结 语
对不同次堆石区材料参数3个方案的面板堆石坝进行有限元仿真计算, 通过计算结果的比较分析, 可以得出以下结论。
(1) 次堆石区材料参数对高面板堆石坝水平位移和垂直沉降有很大影响。
随着次堆石区材料参数的降低, 面板上部“脱空”趋势增加, 下部“起鼓”趋势有所减小。
(2) 随着坝高上升到300
m级, 主次堆石模量比对高面板堆石坝应力变形的影响更为明显。工程经验认为:“主次堆石模量比控制在2∶1以内, 可以减少次堆石区对面板堆石坝的影响”, 这种观点对于300 m级超高面板堆石坝是不适用的。
对于超高面板堆石坝, 马洪琪院士曾提出控制主次堆石区模量比[15]不宜大于1.5∶1, 通过本文的有限元计算进一步证实了他的观点。
摘要：通过有限元计算研究次堆石区材料参数对300 m级超高面板堆石坝应力变形的影响, 比较分析表明:次堆石区材料参数对高面板堆石坝的应力变形有较大影响, 初步确定主次堆石模量比宜控制在1.5∶1以内, 以期为300 m级超高面板堆石坝的建设提供参考。
混凝土面板堆石坝设计开题报告 第2篇
本科毕业设计（论文）开题报告
题 目
学 院 名称土木建筑学院专业班级水利水电工程
学生姓名
学号
指 导 教 师
填表时间：2013 年 3 月 15 日
三、文献综述（国内外研究情况及其发展）
混凝土面板堆石坝是用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体，迎水面用混凝土面板作防渗体的坝，它对地形和地质条件都有较强的适应能力，并且施工方便、投资省、工期短、运行安全、抗震性好，因而其作为坝型选择具有很大的优势。
1.国外现代面板堆石坝的发展过程：
1）1850-1940年为抛填堆石坝时期，坝体采用木面板、钢面板钢筋混凝土面板防渗。但由于当时技术条件的限制，采用抛投法堆筑，垂直沉降和水平位移都很大，施工期和施工后沉降可达到坝高的7%左右。坝造高了，沉降量加大，混凝土面板开裂，导致大量渗水，因此当时堆石坝最高造到100m，是美国的盐泉坝，它采用的是钢筋混凝土面板防渗。
2）1940-1965年抛填堆石坝到碾压堆石坝的过渡时期。由英国率先进行振动碾压实坝体堆石的尝试，最终发展为以薄层碾压堆石为特征的现代混凝土面板堆石坝。
3）1965年以后是推广应用碾压堆石坝的时期。60年代，由于大型振动压路机的出现，使堆石密度明显提高，变形减小，渗水减少，筑坝材料的选用范围也有所扩大，施工季节不受限制，因而堆石坝再次得到发展，已成为经济合理、应用广泛、施工方便的一种新坝型。目前，由于施工工艺的进步，使得混凝土面板堆石坝的设计高度提高到200m级。
2.中国现代面板堆石坝的发展过程：
中国用现代技术修建混凝土面板堆石坝始于20世纪80年代中期，并在全国得到很快的发展，至2003年年底，已建成和在建的混凝土面板堆石坝逾110 座，其中：坝高超过100米的31座。已建成的最高坝是天生桥一级水电站大坝，高178米，居世界第二，而其库容、坝体体积、面板面积、电站装机容量等指标均居世界同类工程之首。在建的最高坝是水布垭水电站大坝，坝高233米，为目前世界第一高度混凝土面板堆石坝。
在中国混凝土面板堆石坝发展过程中，中国工程师们不仅紧密跟踪国内外设计施工技术方面的最新经验，同时也研发了若干新的工艺和技术，如：坝体分区和填方压实控制；用软岩作筑坝材料；混凝土面板裂缝控制和处理；趾板的布置和设计；流向上游坡面的反向渗水的处理；趾板直接建置于砂砾石覆盖层上并用混凝土防渗墙作为坝基防渗控制措施；修建坝顶溢洪道；用高混凝土挡墙改造不利地形条件；用碾压砂浆、乳化沥青及挤压混凝土作为上游坡施工期保护措施；在未完成堆石坝面过水度汛；用123 系统监测压实层厚度和碾压机具运行轨迹；堆石料的压实新方法等。
3.国内外面板堆石坝的发展现状可归纳为以下几点：
1)填筑标准提高：
主次堆石区分线，加大主堆石区的比例（目前已达2/3）；坝体填筑高度与深度均衡，坝料均衡上升，尽量减少高差，有高差的部位采用缓坡连接；压实质量提高，由于冲击压实技术的应用，使得坝料的孔隙率大大降低，而各区压实的均匀性大大提高。
2)软岩筑坝的发展
随着坝高的增长，硬岩已不能完全满足大坝填筑量的需要，通过掺用软岩或者单独采用软岩，大大地扩大了料源范围，增大了开采料的利用率。
3)冬季填筑碾压
超高面板堆石坝 第3篇
摘要：寺坪水电站面板堆石坝坝高90.5m，是目前国内已建和在建的最高的砂砾石面板堆石坝。根据工期要求，面板施工直线工期仅两个半月时间，且全部在冬季施工，自然环境较差，受雨雪天气影响较大。在业主单位寺坪公司的支持下，经过清江施工局、中葛寺坪水电站监理部、长委寺坪水电站设代处等参建单位的精心研究和专家多次咨询的共同努力下，顺利完成了面板施工。其中，无轨滑模月均施工面积居于国内领先水平，为国内同类型高面板坝技术的成熟和发展提供了经验。
关键词：混凝土面板堆石坝无轨滑模面板施工
1综合说明
寺坪水电站工程位于汉江中游右岸支流南河上段粉清河上，坝址在湖北省保康县寺坪镇肖家湾。工程以发电为主，兼有防洪、灌溉、水产养殖、库区航运等综合利用效益，总库容为2.69亿m3，电站装机60MW。
面板顶部高程317.2m，坡比1:1.6，最大高差88.2m，最大块斜长166.4m。面板顶部厚度30cm，底部最大厚度60cm。面板共36块，其中横O+084－横0+244为16m宽共10块，其余为8m宽共26块。面板总面积4.37万mm2，混凝土18590m3(R28250＃F100w，二级配)。
2施工难点
大坝顶部作业平台进行坝顶加宽处理后为9.2m，施工时设备间干扰较大。面板施工须在3月底全部完成，直线工期仅2个半月，且全部在冬季施工，受气候影响较大，技术难度高。混凝土浇筑月最大强度达8832.5mm3，设备物资投入大，人员短期投入较大，工作面狭窄，协调难度大。施工中采用钢筋直螺纹套筒连接、无轨滑模、超长连续挤压成型止水片等较多的新技术，对现场施工管理、施工组织提出了严竣考验。
3施工准备
3.1滑模、侧模加工与制作拉模采用无轨滑模，扣模采用组合钢模板。无轨滑模由底部钢面板、上部型钢桁架及抹面平台三部分组成。滑模前部设振捣平台，后部设二级抹面平台，顶部搭设雨阳棚。
侧模主要为16槽钢配木模板组成，两侧扁铁加固，顶部角铁包边，侧模刚度满足无轨滑模直接在其顶部滑动时不受破坏。
3.2卷扬机安装拉模牵引采用2台10t地锚固定卷扬机，钢丝绳直径26mm，单股牵引，卷扬机与固定锚块问及地锚间的连接钢丝绳直径28mm，固定锚块用钢丝绳锚固在坝后地锚桩上。
4施工方法
4.1侧模安装侧模外侧采用角钢与圆钢焊接成的三角支架支撑固定，内侧用短钢筋将侧模与结构钢筋网焊接固定，人工从下至上安装。侧模间接缝必须平整严密无错台。对侧模的加固支撑要加强检查与维护，防止模板变形或移位，混凝土浇筑过程中设置专人负责经常检查、调整模板的形状和位置。
侧模安装时，确保止水片安装牢固稳定，并注意保护已埋设的止水片。
4.2滑模安装滑模分段运输至坝顶施工平台整体拼装并经检查无误后，放下抹面平台尾部两侧支承滑轮，将滑模吊装到侧模上，由自身行走机构支撑后用手拉葫芦保险绳固定滑模，卷扬机牵引滑模系统，试滑二至三次。在确保牵引装置稳固可靠后，卸下手拉葫芦。混凝土浇筑前，将滑模滑移至浇筑条块底部。
4.3混凝土浇筑与滑模滑升混凝土浇筑时，操作人员站在滑模前沿的操作平台上进行。仓面中部采用φ70～100mm插入式振捣器充分振捣，靠近侧模和止水片部位采用φ30～50mm软管振捣器振捣。振捣插点应均匀，插点间距不大于40cm，深度达到新浇混凝土层底部以下5cm，以混凝土不再显著下沉、不出现气泡并开始泛浆为准。
滑模滑升时，两端提升应平衡、匀速、同步。每浇完一层混凝土渭升高度约25～30cm，滑升速度取决于脱模时混凝土坍落度、凝固状态和气温等因素，一般平均滑行速度为1～2m/h，最大不超过3m/h，拉升间隔时间一般为10～15分钟，最大不超过30分钟，具体参数由现场试验确定。
混凝土浇筑时，及时割断架立筋，以减少垫层区对面板的约束。从混凝土拌和站至坝面卸料入仓振捣完毕，最大时限不超过60分钟。
4.4人工收面及表面处理脱模后的混凝土，人工用木模和钢模及时进行第一次收面，面板平整度用2m靠尺检查应不大于5mm。用人工磨面法进行表面吸水处理，以提高混凝土表面强度。人工及时对混凝土表面进行第二次压面抹光，确保混凝土表面密实、平整，避免面板表面形成微通道或早期裂缝。
4.5混凝土养护与防护二次压面后的混凝土，及时喷表面养护剂进行养护，防止表面水分过快蒸发而产生干缩裂缝。在拉模后部拖挂长15m左右的比面板略宽的塑料布防晒棚，以保护二次收面后的混凝土，防止水分散失并保护已浇混凝土不被雨水冲刷和烈日曝晒。面板混凝土露出塑料布防晒棚后，及时用草包保温被贴于混凝土表面，持续喷水，达到保温润湿养护，养护时间直至水库蓄水。
下雨时应及时排除仓内积水。如在混凝土初凝时间内浇筑，应首先清除仓内被雨水冲刷的混凝土，并加铺同标号砂浆后继续浇筑，否则按施工缝处理。
降雨量较小时，根据实际情况确定是否继续施工，同时对骨料加强含水量测定，及时调整配合比中的加水量。
4.6表面检查及裂缝处理相邻块面板混凝土均达到设计龄期后，及时组织设计、业主、监理和施工四方，从下至上逐块进行表面裂缝和缺陷检查。若发现表面缺陷和裂缝，掌握其基本情况，分析总结产生机理，并严格按设计要求进行认真处理。
5质量保证措施
混凝土面板防裂是确保水库正常蓄水、正常运行的先决条件。在施工过程中，必须严格控制好混凝土浇筑质量，采取切实有效的防护措施，避免面板产生裂缝。施工中将从提高混凝土自身抗裂能力和减少外界环境因素诱发两个方面防止面板产生裂缝。
5.1提高混凝土抗裂能力①保证原材料质量。②优化混凝土配合比设计。③确保混凝土浇筑质量。
5.2选择有利浇筑时间；
5.3降低周围环境对面板混凝土约束应力①随着滑模的上升，在确保钢筋网面不变形的前提下，逐次将位于滑模前的架立钢筋割断，消除嵌固阻力。②挤压边墙表面均匀喷洒乳化沥青，减少面板底面摩擦力。③后浇块施工前将先浇块缝面整理平顺，并涂刷沥青乳液，减少周边约束力。④采用两套无轨滑模，有效缩短不同块浇筑间隔时间。
5.4消除滑模对混凝土的机械损伤；
5.5加强现场施工组织管理；
5.6加强面板保温、保温、防风措施。
6进度保证措施
根据工程实际情况，面板浇筑实际工期仅为2个半月，为保证工程质量和工期要求，采取以下进度保证措施。
6.1加强施工期骨料备存工作；
6.2加强设备及人员投入，增加一套侧模周转，采用两套滑模和三套侧模连续浇筑施工；
6.3新增天然骨料配合比试验，确保人工骨料供应不足时，面板施工继续进行：
6.4面板施工前业主组织建设四方进行工程技术交底和施工方案讨论会，施工期间抽调有经验的技术骨干和熟练技术工人进行指导和实际操作，同时召开两次面板施工技术专题会，对面板施工中出现的经验和问题进行总结和改进。
7结语
寺坪电站面板堆石坝原施工安排为2004年11月截流，2005年1至7月大坝填筑，2005年11月面板混凝土浇筑。但由于2005年6月开始，工区遭受特大洪水袭击达三个月，大坝回填2005年11月20日才全线达到设计高程。按照预沉期要求，面板将在2006年2月份施工，而按设计要求导流洞封堵必须在5月底结束。后经过专家会议讨论，确定面板浇筑前大坝预沉期2个月的可行性。但留给面板施工的直线工期仍仅2个半月时间，且全部在冬季施工，雨雪天气影响较大。
中、小型面板堆石坝面板施工措施 第4篇
关键词：滑模施工,面板施工技术,面板防裂控制措施
采用滑模施工技术具有造价低、工期短、效率高等优点。在景宁县三枝树电站面板堆石坝施工中,利用滑模技术施工收到了比较好的效果。实践表明,这一先进技术能够提高防渗面板混凝土的施工质量,进一步完善混凝土面板的施工技术,提高了工程的施工质量。
1 工程概况
浙江省水电建筑安装有限公司承建的景宁县三枝树水电站为钢筋混凝土面板堆石坝,拦河坝采用砼面板堆石坝,坝顶高程635.8m,河床趾板底部高程573m,最大坝高62.8m,坝顶宽度5.1m,长144.51m。大坝上、下游坝坡均为1:1.3,坝底宽度165.52m。在下游坝坡612m高程、592m高程处各设一条2.0宽的马道。坝体堆石堆至632m高程,632m高程以上设置“U”形墙,“U”形墙上、下游面均竖直,上游侧(防浪墙)顶高程636.9m,下游侧顶高程636.1m。
三枝树面板堆石坝面板面积7422m2,死水位600m以上有效厚度为0.3m,死水位以下开始渐变加厚,至河床趾板处面板厚0.4m,面板混凝土要求满足C25、W8、F100,水灰比小于0.5,含气量为4%~6%,极限拉伸应变0.8510-4。面板设置垂直缝共计16条,河床部位面板宽12m,共计6块,两岸面板宽为6m,共计10块。在7号面板592.87m高程增设1条水平缝,砼面板配置单层双向钢筋,其配筋率纵向筋取0.4%,横向筋取0.3%,在周边缝处配置加强钢筋。
2 面板砼浇筑前的基面施工应注意问题
面板堆石坝的面板是整个工程的关键,面板砼施工前整个基面的平整与碾压也起到了致关重要的作用。
2.1 垫层的碾压控制。
三枝树面板堆石坝坝顶高程635.8m,河床趾板底部高程573m,最大坝高62.8m,面板砼坝面最大长度约为96米,施工过程中采用分两次碾压的施工方案,在填筑到610.0m高程与坝顶高程时,分别进行了一次斜坡碾压。
2.2 垫层区坡面采用“上振下不振”方法碾压。
在施工过程中,我们严格控制垫层区碎石粒径的连续性,并在碾压前进行洒水控制含水率,为防止坡面下行振动碾压粗粒料易散落、坡面鼓包等有害现象的发生,按照国家施工规范及国内工程项目均要求采用下行静碾的“半振动碾压”方法。
2.3 面板架立筋的布设与割断安排时间。
该工程我们根据面板钢筋配制情况,架立筋采用φ20的螺纹钢按1.52.0m的间距布置。架立筋直接人工打入已做好的基层砂浆固坡内,为了保证面板砼整体的稳定性,在浇筑砼时,安排专人对浇筑面上方即将碰到的架立筋进行人工割断,跟随浇捣砼的进度一直到坝顶,对架立筋切割后面板会更加整体一致,满足整个面板堆石坝坝面沉降及防裂等要求。
3 面板砼施工工艺
3.1 面板施工顺序安排。
三枝树大坝面板共16块,根据面板的具体情况我们采用如下的施工浇筑顺序,F8-F10-F6-F9-F7-F12-F4-F11-F5-F2-F14-F3-F1-F16-F13-F15,先集中浇筑中间12米宽工程量比较大的面板,然后跳仓浇筑,充分利用已浇砼块体,并考虑砼的早期强度满足侧模的承重要求,面板浇筑平面如图1。
3.2 滑模施工工艺流程
3.3 坝顶卷扬系统的布置特点。
三枝树坝顶的左侧是溢洪道,利用交通桥运送砼到坝顶,三枝树面板坝坝顶宽度只有5.1米,对于卷扬机的布置,砼运输车道路的安排都是非常的严格,卷扬机自身宽度按1.2m考虑,加上定位地锚位置,剩余的交通位置只有4m左右,为此我们考虑的方案是放置卷扬机的位置尽量靠近坝坡,然后在此每块面板处放卷扬机处挖深30cm左右,降低卷扬机的高度,卷扬机的定位地锚及拉线在靠路的一侧都用黄砂堆埋后做为交通路,在每移动一块面板位置时,都要进行回填形成运送砼车辆能通过的一个坡度,满足坝顶运输砼的需求具体布置图如2。
3.4 滑动模板安装
在先浇条带施工前,应按设计要求铺设面板钢筋,止水铜片,再安装卷扬机、侧模、轨道等,卷扬机钢绳与模具两侧吊耳相连接。滑模系统安装完成后,沿轨道放下模具,进行试运行,并检查模具连接螺栓、卷扬机运行、卷扬机定位地锚等是否安全可靠。
3.5 面板滑模施工工艺
3.5.1 侧模安装。
a.测量放线。b.纵缝铺设止水铜片前人工抹水泥砂浆找平。c.安装止水铜片及侧模,在纵缝线已找平的砂浆垫上,铺设PVC垫片,安装和焊接止水铜片,止水铜片紧贴在塑料垫片上,最后将侧模架立在止水铜片上。d.架设钢筋网。在坝面打设间距1.5*2m梅花型架立筋,直径与主筋相同。施工时在两侧模板边各布置软梯一条,供作业用。
3.5.2 滑轨布置、滑动模板的吊装与溜槽的布置。
a.滑轨布置。面板滑模按分块间隔进行,先浇块用特制模板代作滑模轨道,后浇块直接用修整后的先浇块面板作为轨道,侧模板用特制三角铁支撑。该方法节约了以往有轨滑模需要大量滑轨及支座、垫梁等施工材料,保证了砼面板的平整度,操作方便、简单,施工速度约为1.0~2.0m/h。b.滑动模板的吊装。待侧模和钢筋网安装好以后,即吊装滑动模板。滑动模板一般在坝脚拼装完成后,在坝顶设地锚和配重块固定牵引架,2台5T卷扬机牵引到侧模上。c.溜槽的布置。滑动模板就位后,即可在钢筋网上布置溜槽,溜槽上接集料斗,下达滑动模板前缘。溜槽应分段系在钢筋网上,以保证安全。12m宽的面板应布置2条溜槽。为避免斜坡溜槽输送砼时少量骨料蹦出伤人,防止砼日晒和雨淋影响质量,在溜槽顶覆盖彩条布加以保护。
3.5.3 模板的滑升与砼的浇筑。
a.模板的滑升。模板滑升前,须清除模板前沿超填的砼,以减轻滑升阻力。滑升时两端提升应平稳、匀速、同步。每浇完一层砼滑升一次,一次滑升高度约25~30cm,不得超过一层砼的浇筑高度。这种滑升方法,浇筑层次分明,不至混淆,脱滑砼易于控制,有利于抹面压光。一般平均滑升速度以1.0m/h左右为宜。b.砼的浇筑。由设在大坝左岸溢洪道进口处的砼拌和站供料,用机动翻斗车送砼至坝顶溜槽卸料,经溜槽自行入仓。砼浇筑应严格掌握分层浇筑程序,每层浇筑厚度为25~30cm,卸料宜在距模板上口40cm范围内均匀布料,以使模板受力均衡。用振捣器振捣密实,要求严格控制坍落度在3~5cm。筑后的砼,用模板后拖拉的洒水管进行雾状洒水,必要时覆盖草袋进行养护。
3.5.4 周边三角块滑模浇筑。
采用有轨滑模时,周边三角块(起始板)是采用固定木模或人工翻模浇筑的。三角块浇筑块在主板浇筑的先期完成,并尽可能提前进行,以免影响主面板施工。
对于周边倾角小的三角块,浇筑时先将滑模平行于周边趾板,在滑动模板的上沿从低端到高端逐步浇满砼,并逐步提升滑动模板较低的一端,高端不提升,使滑模放置,如此反复,直至低端滑升到与高端相平齐后,即转入正常滑升。
4 施工缝处理
面板滑动施工一旦开始应连续作业浇筑完成,如因故中止浇筑时间过长,而超过砼初凝时间,则必须停止浇筑,待砼强度达到2.5MPa时按施工缝处理。开仓前做好各项准备工作,并有备用电源,以保证面板浇筑的连续性。砼施工缝对防渗至关重要。浇筑后续面板时的缝面时应对施工缝进行处理。处理时要认真地进行凿毛、冲洗、清除污物和排除表面积水,然后在湿润的缝面上,先铺一层厚约2~3cm的水泥砂浆,其水灰比不得高于所浇砼。水泥砂浆应摊铺均匀,以利与先期浇筑的砼充分结合,然后在其上再浇筑砼。
5 面板砼养护
由于面板厚度较薄,受温度变化和干缩的影响较大,因此及时做好脱模后的砼的养护工作是极为重要的。刚刚脱模的砼,因无强度,不能进行洒水养护,最好的办法是在滑模后拖一块长8~10m的塑料布保护,防止表面水分过快蒸发而产生干缩裂缝。砼初凝以后,对砼面板进行不间断的喷洒水养护,并以淋湿的草袋或麻袋全面覆盖达到保温保湿,有利于防止裂缝的发生。该工程面板采用坝面接水管喷水一直养护到蓄水为止。
6 面板砼防裂措施
面板砼施工期裂缝是经常发生的质量问题,故面板砼防裂问题是重要问题,其防裂措施主要是提高砼自身的抗裂能力及减小导致裂缝的破坏力两个方面。面板砼防裂措施如下:
6.1 选择有利的浇筑时间,应避开高温、负温季节,以在月平均气温在5~22℃的低温、常温时段浇筑为宜,还宜选择空气湿度较高,甚至是连绵阴雨的季节以防止干缩裂缝。采取适当的温控措施,搅拌砼时采用加冰,预冷骨料等方法。
6.2 做好面板砼的养护和防护,面板浇筑好及时做好养护工作,特别强调的是面板砼养护需要一直到蓄水为止。垫层应做到密实和平顺,保证了砼面板的基层有一定的密实性,做好施工过程中的密实度试验工作。
6.3 严格施工质量管理,保证砼浇筑质量,浇筑面板砼时及如前面所谈及时处理架立筋的问题,及时割断能保证面板成为一个整体,对防裂有较好效果。
6.4 严格按施工工艺要求进行施工,浇筑砼时滑模的滑行速度也致关重要。
6.5 对原材料的质量要作严格的施工控制,配合比的控制依据现场取料,及时检测与现场对含水率,砂石用量进行调整。
结束语
某水电站面板堆石坝设计 第5篇
某水电站工程位于广西某市某河上, 有简易公路通至坝址附近, 交通方便。该工程任务是以发电为主, 兼有供水等综合利用功能。由钢筋混凝土面板堆石坝、溢洪道、发电引水隧洞、引水式电站厂房、升压站和上坝进厂公路等组成。本工程为高水头引水式水电站, 水库校核洪水位 (P=0.1%) 为624.55m时, 总库容为4496万m3, 电站装机容量216500KW。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL2522000的规定, 工程等别为Ⅲ等, 主要建筑物为3级, 次要建筑物为4级。因堆石坝的坝高为90.27m, 大于70m, 故堆石坝提高一级为2级, 洪水标准不变。拦河大坝、溢洪道、隧洞进水口按50年一遇洪水标准设计, 1000年一遇洪水标准校核。电站厂房属有压引水式, 与面板堆石坝分开布置, 其级别按装机容量确定为4级, 按50年一遇洪水设计, 100年一遇洪水校核。
2 坝体分区及坝料设计
大坝最大坝高90.27m, 坝顶长234m。坝体总填筑量约125万m3, 因两岸风化均较深, 浅层岩石风化泥岩含量太高, 溢洪道开挖出来的大量石料不适合填筑, 从发电洞、导流洞开挖出来的料可以用于填筑大坝, 其余的石料均须从大坝下游处的1#、2#两个料场开采。料场岩性为厚层至块状砂岩间夹少量粉砂质泥岩及泥岩, 储量丰富, 是大坝填筑量的3倍, 完全满足筑坝要求。
根据堆石体各部分受力条件和所起的作用, 将坝体材料分为6个区域, 即垫层区 (2A) 、过渡区 (3A) 、主堆石区 (3B) 、次堆石区 (3C) 、主堆石排水区 (3F) 及上游防渗区 (混凝土面板) 。此外, 在周边缝底部设有特别级配区即特殊垫层区 (2B) 。大坝剖面具体详见图1。
1) 垫层料:为使面板在库水位压力的作用下变形均匀协调, 要求垫层料具有低压缩性和高抗剪强度, 压实后有较大的变形模量。工程实践及多项试验已证实, 当垫层料具有良好级配并碾压密实后, 在下游过渡料的保护下, 能够承受较大的水力比降。考虑到垫层料需要人工加工, 生产成本较高, 大坝在完善垫层料与过渡料间反滤设计的基础上, 采用了较薄的垫层料结构, 水平宽度为3.0m。石料采用从料场开采的人工破碎及筛分后的新鲜砂岩料, 最大粒径100mm, 设计干密度2.19g/cm3, 孔隙率18%, 渗透系数i<110-3cm/s。
2) 过渡料:除将面板上的水压力均匀传递到堆石体外, 过渡料必须对垫层起反滤作用, 防止垫层料中细料的流失。故石料须采用从料场开采或洞挖合格石碴, 经人工破碎及筛分后的新鲜砂岩料, 水平宽度为4.0m, 最大粒径100mm, 设计干密度2.16g/cm3, 孔隙率19%。
3) 主堆石区:已建工程原型观测资料和有限元分析成果均已证实, 水库蓄水后水压力引起的坝体附加沉降主要产生在坝体上游1/3~1/2的范围, 为减小坝体和面板的变形, 要求上游堆石区有较高的变形模量。所以, 大坝主堆石区石料采用料场弱风化砂岩料, 最大粒径800mm, 设计干密度2.08g/cm3, 孔隙率22%。
4) 次堆石区:为料场爆破开挖料和建筑物开挖石碴, 不严格要求级配。最大粒径1000mm, 设计干密度2.00g/cm3, 孔隙率25%。
5) 主堆石排水区:为保证堆石区排水顺畅, 排水区石料级配要求同主堆石区料, 最大粒径800mm, 设计干密度2.08g/cm3, 孔隙率22%, 但是须采用料场新鲜砂岩料。
3 岸坡连接与坝基处理
根据坝区地形地质特点, 坝体堆石与坝基和岸坡的连接主要遵循以下基本原则:1) 坝轴线上游陡岸不陡于1∶0.5边坡开挖, 坝轴线下游岸坡仅需挖除覆盖层;2) 坝轴线上、下游开挖边坡连接过渡角在平面上按不大于30°控制;3) 全部挖除坝体轮廓线范围的砂卵石及覆盖层, 没有覆盖层的地方清除表面松动石块、凹槽内积土和突出的岩石, 以及树根草皮;4) 趾板及防渗板区域应开挖至强风化下限以下, 坝体上游1/6范围内应保证该范围内的河床及岸坡大致平顺。
坝基内的勘探平洞全部采用混凝土回填, 并进行回填灌浆处理。地质勘探钻孔均用水泥砂浆回填处理。
4 趾板设计
为方便趾板的施工、钻孔和灌浆, 河床段趾板底面为水平面, 岸坡段趾板横截面上其底面线为水平线, 宽度采用“6.0+L1”的等宽连续趾板的布置。为满足多排帷幕灌浆的要求, 趾板开挖区宽度为6.0m, 然后根据趾板各高程部位水头大小确定趾板下游挂网喷混凝土区防渗所需渗径L1。这样减少了趾板开挖宽度, 从而大大减少了高边坡岩石开挖量。趾板的厚度均采用60cm厚。
趾板按单层双向配筋, 每向含筋率0.3%。趾板钢筋与深入基础4.5m长的锚杆相连。
趾板设置三排固结灌浆, 深5~9m;两排帷幕灌浆, 灌至ω<0.03L/min.m.m。
趾板后接渗径延长区在河床部位水平段长10m, 采用挂网锚杆, 现浇聚丙烯纤维混凝土, 并进行固结灌浆, 两岸坡部位长7m, 采用挂网锚杆, 喷聚丙烯纤维混凝土, 并进行固结灌浆。
5 面板设计
大坝面板厚度按公式T=0.3+0.003H确定, 面板顶部厚度0.3m, 底部最大厚度0.553m。面板混凝土标号为C25, 抗渗标号为W10。面板配筋采用单层双向结构, 置于面板中部, 面板纵向配筋率0.4%, 横向配筋率0.35%。在周边缝附近及受压伸缩缝附近面板内, 布置加强筋, 面板垂直缝两侧布置抗挤压的构造钢筋。
6 分缝止水设计
工程实践表明, 常规止水型式中的中部中部止水带在施工中很难与混凝土紧密结合, 常发生漏水;同时在接缝位移作用下, 接缝中的止水带产生的集中应变较大, 一旦被破坏, 将降低止水结构的效用。鉴于常规, 很难正常发挥止水作用, 本次大坝止水型式采用以GB材料为核心的止水材料形式:将常规止水型式中的中部止水带提至表层, 设计成波浪形, 用扁钢和螺栓将其固定在缝口位置, 在止水带下设置支撑橡胶棒, 并用GB复合盖板对塑性嵌缝材料进行封闭, 以确保在继承常规止水结构型式优点的基础上, 对其结构有所加强:
面板垂直缝共23条, 缝的间距在中间受压块宽14m, 受拉块宽部设置GB弧凸状塑性填料, 外加三元乙丙复合板并用不锈钢扁钢固定保护盖。
周边缝设二道止水, 布置在表层和底部, 缝宽12mm, 内嵌沥青杉木板。表层设置GB弧凸状塑性填料, 外加三元乙丙复合板并用扁钢固定保护盖, 在填料下部设置一道波浪型止水带, 其下的缝口处设置直径50mm的氯丁橡胶棒一根, 底部设F形止水铜片。
面板顶部与防浪墙间的水平缝, 构造与周边缝相同, 底部设W1型止水铜片;趾板在变坡及地质有明显变化处设置变形缝, 并与面板垂直缝错开, 变形缝不设缝宽, 顶部设置GB弧凸状塑性填料, 外加三元乙丙复合板并用扁钢固定保护盖, 并延伸至趾板基础50cm深处封闭, 在缝口处设置直径25mm的氯丁橡胶棒一根。
7 结语
该大坝的堆石料主要为砂岩料, 该区域强风化砂岩饱和抗压强度可以达到41.1Mpa, 属于硬岩, 大坝的剖面布置是根据传统的分区方法进行设计完全满足安全运行的要求;止水则采用了改进的更为稳妥的新型止水型式, 使大坝的安全运行得到可靠的保证, 并且, 降低了施工的难度, 在缩短工期方面也起到了积极的作用。
参考文献
[1]DLT5115—2000) , 混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范[S].
[2]SL228-98, 混凝土面板堆石坝设计规范[S].
[3]华东水利学院.水工设计手册 (第四卷) [M].北京:水利电力出版, 1989.
我国面板堆石坝筑坝技术发展综述 第6篇
混凝土面板堆石坝是以堆石料分层碾压成坝体,并以钢筋混凝土面板作为防渗体的堆石坝。这种坝型因断面小、安全性好、施工方便、适应性强、造价低等优点,备受坝工界的普遍重视。近30年来面板堆石坝在我国已得到广泛应用,并积累了丰富的经验,不论在建坝的数量上、规模上、高度上都居国际前列。截至2012年,据不完全统计,我国目前已建成30 m以上面板堆石坝170多座,分布在29个省、区(市)范围。其中坝体填筑规模最大的是南盘江的天生桥一级坝(178 m),填筑量达1 800万m3,混凝土面板面积达17.7万m2;坝高最高的是湖北清江的水布垭坝(233 m),它也是目前世界上最高的面板堆石坝。
随着科学技术的不断发展,大型振动碾不断投入运行和新型止水材料的开发及应用,以及设计和施工实践经验的积累,我国面板堆石坝的设计和施工技术都得到不断的发展。高坝技术不断积累,建坝水平进一步提高,都在推进着质量高、进度快、效益好的建坝目标深化发展,在筑坝技术进展方面取得了举世瞩目的成果。
2 主要筑坝技术进展
2.1 坝体布置
(1)河谷形态。面板堆石坝可修筑于各类河谷上,坝址可选择在顺直河段或弯曲河段。对于坝址位于狭窄非对称及高陡边坡河谷的堆石坝,可采取开挖回填或其他结构措施改造局部不利地形条件,以满足筑坝条件。
(2)坝轴线布置。重点是选择趾板线的位置,尽量使趾板地基置于坚硬、非冲蚀性和可灌的岩基上,并应尽量避开不良地质岩体。面板堆石坝坝轴线通常采用直线型式,并尽可能与河道正交,以节省坝体工程量和方便施工,也有采用折线的布置型式。堆石体基础可以是基岩,也可以是覆盖层。
(3)泄水建筑物布置。面板堆石坝的泄水建筑物通常选用超泄能力大、运行可靠的岸边开敞式溢洪道。受地形地质条件限制,开敞式溢流进口后接泄洪隧洞的方式和有压进水口泄洪隧洞的方式也有采用。对于中小型工程,当泄水流量不太大,且开挖溢洪道有困难时,也有采用坝顶溢洪道的方式。任何情况下,面板堆石坝绝不允许漫坝。
2.2 坝体分区
(1)依据“上堵下排和渗流稳定”的原则,按变形模量由高到低、渗透性由低到高,堆石坝体从上游往下游,依次分别设置了上游铺盖区、垫层区、过渡区、主堆石区和下游堆石区。
(2)断面设计。坝顶宽度一般为5～8m,防浪墙高度一般为3～5m,墙底应高出正常蓄水位,墙顶高出坝顶1.2 m。上、下游坝坡一般采用1:1.3～1:1.4。对于用天然砂砾石料填筑的堆石坝,上、下游坝坡一般放缓至1:1.5～1:1.6。对于软岩堆石坝料筑坝或者软基上筑坝,应根据大坝抗滑稳定性分析结果研究确定坝坡。
2.3 筑坝材料
(1)垫层料。垫层料多采用半透水料,以起到第二道防渗线的作用,即使面板有裂缝或接缝止水有缺陷,形成漏水通道,半透水性可以防止大量漏水。垫层料最大粒径一般为8～10 cm,粒径5 mm以下含量宜为30%～50%,0.075 mm以下的含量不宜超过8%,垫层料压实后渗透系数宜为10-3～10-4 cm/s。垫层料的加工多采用人工砂石料系统,需满足设计的级配要求。
(2)过渡料。过渡料应满足设计的级配要求,可以采用砂石加工系统生产,也可以在试验论证的基础上采取直接爆破开采或采用引水洞开挖的合格碴料。过渡料最大粒径不宜超过30 cm,粒径5 mm以下含量不宜超过20%,0.075 mm以下含量不宜超过5%,过渡料压实后渗透系数宜为10-2～10-3 cm/s。
(3)堆石料。用于堆石料的料源广泛,工程上采用较多的是灰岩、砂岩、玄武岩和熔凝灰岩等。主堆石料最大粒径应不超过压实层厚度,宜为60～80 cm,粒径5 mm以下含量不宜超过20%,0.075 mm以下含量不宜超过5%。下游堆石区料的最大粒径可适当放宽要求。
坝料填筑压实后要求具有低压缩性和自由排水性能。
2.4 坝体防渗结构
(1)面板。混凝土面板多采用长条形连续薄板型式,宽度一般为12～16 m,靠近岸坡处则采用窄幅面板,宽度通常为河床段的一半。随着无轨滑模施工技术的发展,等宽面板的应用日渐增多。面板顶厚一般为30 cm,并向底部逐渐增加,按水头的0.02～0.035倍进行加厚。面板配筋,大多数采用面板中部配置单层双向钢筋,部分高坝也有采用双层双向配筋的做法。有一些工程在周边缝的一定范围内采取了提高配筋率和设置抗挤压钢筋的做法。
(2)趾板。趾板宽度由允许渗透坡降确定,最小宽度一般取3m,最大宽度按规定计算,水头超过150 m的高面板堆石坝的最大趾板宽度往往达10 m左右。为达到延长渗径,减少边坡开挖量,有工程实例采用等宽趾板或减少趾板宽度,并在趾板下游侧岸坡部位设置挂钢筋网喷混凝土或浇筑防渗板的做法,同时以反滤保护来保证渗透稳定。
(3)接缝止水。随着工程实践经验积累,面板堆石坝接缝止水结构形式由单一止水型或自愈型止水向止水与自愈相结合的方向发展。为减少挤压应力,河床段混凝土面板的纵缝多设计成具有一定缝宽、缝内嵌填富有弹性和具有吸收变形能力的止水填料、表面用复合橡胶板覆盖的型式。对于分期浇筑面板而形成的水平施工缝,常采用钢筋穿缝的做法,不设止水。
2.5 导流与度汛
面板堆石坝的导流与度汛方式,根据水文、气象、地形、地质及施工条件进行选择。大多数工程通常采用一枯围堰挡水,中、后期坝体临时断面挡水,导流洞泄流的导流度汛方式;部分工程采用全年围堰挡水,导流洞泄流的导流度汛方式;还有一些工程初期采用一枯过水围堰挡水,汛期预留坝面和导流洞联合过流的导流度汛方式。
2.6 坝体施工
(1)填筑规划。早期施工的面板堆石坝填筑分期无严格要求。我国20世纪90年代末期后修建的面板堆石坝,除因低高程部位“一枯抢拦洪度汛”的需要,在上游采取超填临时断面外,坝体填筑规划应力求做到上下游均衡起升。对于超填临时断面,在面板后面的20～30 m范围内,垫层、过渡层和堆石体应保持平起上升,同时上、下游高差不宜超过30 m。
(2)填筑碾压。在坝料开采、上坝运输、加水方法、摊铺方式、填筑碾压等筑坝技术方面积累了较成熟经验。坝料主要采用爆破方式开采,常用深孔梯段爆破和洞室爆破两种方式。上坝运输一般以汽车运输为主,加水方法采取坝外洒水(料场洒水或途中洒水)和坝面洒水(人工洒水或洒水车洒水)相结合。堆石料运输上坝后,卸料通常采用进占法、后退法或混合法;堆石料采用推土机摊铺平整,垫层料采用平地机摊铺,小区料采用挖掘机配合人工摊铺平整。堆石料采用振动碾碾压,通常使用的振动碾有18 t、20t、25t、30t等规格。
(3)压实检测。压实质量控制通常采用相对密实度与施工工艺参数实行双控。传统的密实度检测多采用挖坑注水法,但工作量大、耗费时间长,且精度不高。工程界一直研究通过控制碾压参数(层厚、加水量、碾压遍数等)控制填筑质量。经过研究试验,并与挖坑注水法检测结果对比,目前应用于堆石坝压实质量检测的方法有压实计法、附加质量法、GPS实时监控法。
(4)垫层料上游坡面防护。传统的施工方法是超填、削坡、斜坡碾压,然后喷水泥砂浆或喷乳化沥青固坡。随着筑坝技术发展,工程实例有采用挤压边墙技术、移动边墙技术和翻模固坡技术等进行垫层料上游坡面固坡。以上几项固坡技术都是可行的,但也存在进一步改进的空间。
(5)混凝土浇筑。我国面板、趾板混凝土浇筑施工技术日益成熟。面板浇筑时段一般根据工程质量控制要求和总体进度安排确定,通常多选择在低温季节进行施工。在面板钢筋绑扎固定、边模立模完成,滑模和浇筑台车就位后,进行混凝土浇筑振捣。对于趾板混凝土,采用滑模浇筑以及跳块浇筑工艺。
2.7 面板接缝铜止水片整体接头成型技术
早期建设的面板堆石坝,用于接缝止水的铜止水片在面板周边缝与趾板处的连接都是采用在现场焊接的方法。为了降低焊接应力,改善止水铜片的抗载能力,提高防渗体系的可靠性,借助钣金加工技术的发展,目前我国面板坝面板缝的铜止水片接头越来越多采用了整体成型技术。
混凝土面板堆石坝铜止水片接头主要包括周边缝转角处的“F”型弯接头,周边缝和垂直缝相交处的“T”型接头和“W”型接头,垂直缝和防浪墙水平缝相交处的“T”型接头或“十”字型接头等,形状、尺寸各异。根据接头形状,应用航空钣金加工技术加工铜止水片整体接头,已成功应用在洪家渡、水布垭等高面板坝。整体成型的接头,避免了交点处的尖角焊接,承载能力大幅度提高,同时由于在工厂加工完毕后经过了退火处理,接头不存在内应力,材料塑性得到恢复,进一步提高了接头适应大坝变形的能力。
2.8 GPS卫星定位技术实时监测大坝碾压施工质量
我国面板坝坝料压实质量管理,多年来都是采用人工控制碾压参数(压实厚度、碾压遍数)和现场挖坑检测干密度(孔隙率)这两种方法。但是监理工程师难以在现场实时记录到碾压参数的实施成果。
为了有效改进碾压参数质控措施,湖北清江水电开发公司与武汉大学合作,组织研发了GPS卫星定位技术监控系统,该系统在填筑施工中,实时采集和显示振动碾的碾压轨迹,计算并反映车速、碾压遍数等信息,从而对大坝碾压施工质量进行控制。该系统在水布垭面板堆石坝工程中开始应用,效果良好。
2.9 安全监测
面板堆石坝的设计一般以实验分析为主,安全监测作为直接经验的来源,备受国内外坝工界的广泛重视。按规范要求,面板堆石坝一般都设有较为完备的堆石体变形监测、混凝土面板变形监测、渗流监测、大坝强震反应监测等项目。目前,我国面板堆石坝的安全监测设施已做到了与主体工程同步实施,监测资料及时整理和分析,达到了反馈设计、指导施工的目的。
3 特殊条件下筑坝技术
3.1 深厚覆盖层地基
我国面板堆石坝趾板修建在覆盖层上的约有16座,最高的是甘肃洮河的九甸峡坝(136.5 m),其趾板下覆盖层厚度28 m。深厚覆盖层上修建面板坝,均采用全封闭混凝土防渗墙为主,其技术关键是查清覆盖层的组成和结构,合理确定趾板建基面高程、防渗墙深度、连接板形式,以及可靠的接缝止水结构。
工程实例:九甸峡面板坝位于黄河支流洮河中游的九甸峡峡口处,坝高136.5 m,坝长232 m,河谷宽高比为1.7,河床覆盖层最大深度56 m。坝址处河床上部为崩坡积块石碎石土层,结构松散,局部架空;中部为冲积块石砂砾卵石层,整体结构较松散,干密度1.95～2.05 g/cm3,渗透系数80～150 m/d,中等密实;下部为冲积砂砾卵石层,干密度2.05～2.12 g/cm3渗透系数30～80 m/d,中等密实～密实。设计将上部挖除,坝轴线以上开挖至下部,坝轴线以下开挖至中部;开挖完成的建基面,用重型振动碾压实,以满足建坝要求。坝体用灰岩料填筑,上游坝坡1:1.4,下游坝坡1:1.45。坝体防渗系统为垂直混凝土防渗墙,厚1.2 m,墙体采用C25混凝土,配置双层钢筋。河床段趾板宽度6 m,连接板宽度4 m,防渗墙顶部通过水平布置的混凝土连接板与趾板连接,连接板与防渗墙平接并设止水,连接板与趾板间设止水,趾板与面板间为周边缝止水,共形成3处止水结构缝。
3.2 利用软岩筑坝
我国水利水电有关勘测设计规范中,均界定岩石的单轴饱和抗压强度等于和大于30 MPa者为硬岩,低于30 MPa者为软岩。软岩一般吸水率高,饱和后的抗压强度仅为干抗压强度的20%～30%,软化系数较小,但在加水振动碾压过程中岩块(尤其岩块尖角)受较高接触压力作用而出现一定的破碎率,使孔隙间被细碎料填充,达到高的密实度和压缩模量。我国20世纪八、九十年代,根据坝料料源及工程实践条件,将软岩填筑在大坝下游区尾水位以上的干燥区内。以70 m以上高面板坝为例,有天生桥一级(含泥岩料,抗压强度为20～30 MPa)、株树桥(风化板岩,抗压强度10～25 MPa)等。
随着面板坝筑坝技术的发展和坝料用量增多,坝址可采用的硬岩量往往满足不了筑坝要求,从而不断出现了面板坝主体应用软岩的实例。我国在不断总结面板变形特点和筑坝经验的同时,开拓性地采用坝址区较软弱的石料填筑坝主体堆石区,实例有公伯峡。公伯峡面板坝坝体总填筑量为450万m3。根据坝址区料源条件,设计拟定了充分利用堆石及砂砾料的合理分区及填筑标准。开工后,对石料复查和开采中发现,花岗岩硬岩范围较小,且软化系数较低,岩体中分布有大量强风化花岗岩和云母石英片岩。在项目业主组织下,设计和施工、监理密切协作,经过对坝料料场大范围深入查勘、试验研究,并进行有限元计算应力应变等,设计最后综合确定了大坝标准剖面图。其要点如下:在过渡区下游侧设置竖向及底部水平向花岗岩或混合岩硬岩3BI1排水区,其顶部宽度不小于5 m、底部宽度不小于15 m,水平排水区厚度6 m;主堆石区包括3BⅠ2 (弱风化花岗岩70%、弱风化云母片岩30%)和砂砾石区3BⅡ;下游次堆石区3C则使用弱风化云母片岩70%和强风化花岗岩30%填筑,且主、次堆石区分界采用1:0.6的坡度以尽量加大主堆石区的范围。施工时要求坝体各分区压实密度(孔隙率)和压缩模量严格而均衡,采用18 t以上振动碾碾压。
4 新材料应用
4.1 聚丙烯纤维混凝土应用
聚丙烯纤维混凝土具有防裂、限裂、改善变形性能和提高耐久性等特性。面板混凝土中掺加适量的聚丙烯纤维,可使其“脆性”得到明显改善:能够限制早期裂缝产生,阻碍裂缝形成和发展,降低混凝土的弹性模量,提高混凝土的极限拉伸率,体积掺量0.1%(掺聚丙烯0.9 kg/m3)的聚丙烯纤维混凝土,抗冻等级从F100提高到F200,抗渗性及耐久性明显增强。
4.2 GB和SR新型接缝止水材料应用
目前我国用于堆石坝混凝土面板接缝止水的材料主要是GB和SR两个系列。
(1) GB系列止水材料。为解决混凝土面板堆石坝面板接缝止水的问题,我国在国外IGAS止水材料的基础上研制开发出了GB系列止水材料,由GB柔性填料、GB三复合橡胶板和GB配套底胶组成。GB止水填料具有良好的流动止水性能、抗渗性能、耐水性能和冻融循环耐久性能。GB系列止水材料先后应用于贵州的洪家渡、青海的公伯峡面板堆石坝等高面板堆石坝,效果良好。
(2) SR系列止水材料。SR系列止水材料是我国研制的另一种用于面板堆石坝坝接缝止水的嵌缝、封缝的塑性止水材料,其以非硫化丁基橡胶为主要原料,经有机硅等高分子材料改性而成,具有塑性好、抗渗性好、耐老化、耐高低温性能好等特性,已先后在国内的多个面板坝工程得到成功应用。
5 结语
随着我国越来越多的面板坝相继建成投入运行,越来越多的工程实例在检验着面板坝设计理论和施工技术,必将推进坝工实践和理论方面的进步,进一步发挥面板坝的优势,为水利水电建设的发展做出新的贡献。
参考文献
[1]杨泽艳,周建平.我国特高面板堆石坝的建设与技术展望[J].水力发电,2007(1).
[2]张宗亮,李国英.我国深厚覆盖层建设混凝土面板堆石坝的设计研究与实践[J].面板堆石坝工程,2006(4).
[3]裴华林,葛寿春.高面板坝与铜止水片整体接头成型技术[A].中国混凝土面板堆石坝20年[C].北京:中国水利水电出版社,2005.
[4]曹克明.混凝土面板堆石坝[M].北京:中国水利水电出版社,2009.
水利工程面板堆石坝施工技术 第7篇
与其他坝型相比, 面板堆石坝具有如下主要特点:
1. 剖面小, 工程量小, 工期短, 造价低, 在石多土少的地区筑坝, 尤为经济。
2. 施工受气候条件影响较小, 可利用坝面溢流度汛。
3. 堆石不会产生管涌, 渗透稳定性好。
4. 面板设在坝的上游, 便于检修, 抗冻、抗震性能好。
1面板, 2河床砂砾层, 3坝轴线, 4保护网及钢筋, 5垫层, 6过渡区;7主堆石区, 8下游堆石区
5. 方便机械化快速施工, 有利于缩短施工工期和减少沉降。
6. 坝身不能泄洪, 需另设泄洪设施。
近30年来, 由于大型振动碾及薄层碾压技术的应用, 使堆石坝的填筑密实度增加, 坝体稳定性提高, 沉降减小, 加上混凝土面板结构在设计、施工方法上的改进, 从而使混凝土面板堆石坝获得了很大发展。目前, 混凝土面板堆石坝已成为国内外坝工建设中的一种重要坝型。
(二) 坝顶和坝坡
面板堆石坝一般为梯形剖面, 其坝顶宽度和坝顶高程的确定与土坝类似, 其中坝顶宽度除了应参考土坝的要求外, 还应兼顾面板的施工要求, 一般不宜小于5m。
面板堆石坝的坝坡与堆石料的性质、坝高、施工方法及地质条件有关, 设计时可参考类似工程拟定。混凝土及钢筋混凝土面板堆石坝的上、下游坝坡一般采用1∶1.3~1∶l.4;沥青混凝土面板堆石坝的上游坝坡一般采用1∶1.6~1∶2.0, 下游坝坡可采用1∶1.3~1∶1.4。如果石料质量或地基条件较差, 则坝坡需要适当放缓。
面板堆石坝的下游面常需要设置马道, 而上游坝面为了面板施工方便, 通常不设马道。
(三) 面板堆石坝的构造
混凝土面板堆石坝主要由堆石体和面板防渗体等组成。
1. 堆石体
堆石体是面板堆石坝的主体部分。由于面板坝对沉降变形反应敏感, 要求堆石体变形很小。因此, 压实后的堆石应具有较低的压缩性、较高的抗剪强度和自由排水能力, 含泥量 (粒径d<0.1mm) 不得大于5%。堆石料的压实标准宜以孔隙率n控制, 要求n=20%~30%。
当坝体采用抛填式堆石施工时, 要求尽可能采用新鲜、完整、坚硬和耐久的大块石料, 石块的最大边长与最小边长之比不大于3~5, 细料不超过5%。当坝体采用薄层碾压填筑堆石时, 每层填筑的厚度约0.6~0.9m, 并用6~14t的振动碾碾压。如能正确、合理地选择颗粒级配和材料分区, 则几乎所有料场和施工开挖中的石料都可用来堆筑坝体。
2. 防渗面板的构造
(1) 钢筋混凝土防渗面板
采用钢筋混凝土面板作为防渗体, 在堆石坝中应用最多, 少量的土坝也采用。钢筋混凝土面板防渗体主要由防渗面板和趾板组成。
(1) 面板的厚度。面板是防渗的主体, 应满足防渗性、耐久性和抗冻性要求, 底部厚度宜采用最大工作水头的1%, 考虑施工要求, 顶部最小厚度不宜小于30cm。低坝可采用30cm的等厚面板。混凝土应采用二级配, 其等级不宜低于C25, 宜采用普通硅酸盐水泥;
(2) 面板的配筋。为了控制温度裂缝和干缩裂缝及面板适应坝体变形而产生的应力, 面板需要配置双向钢筋, 每向配筋率约为0.3%~0.5%。在周边缝、水平缝和垂直缝附近应适当加密, 以防止可能出现的拉应力, 使面板边角免遭挤压破坏。
(3) 面板的分缝与止水。为了适应坝体变形、施工要求及温度变化的影响, 面板必须分缝, 一般设有垂直伸缩缝、水平施工缝和周边缝, 如图2所示。伸缩缝垂直于坝轴线, 从坝顶沿坝面一直延伸到坝脚。由于在蓄水期堆石坝体的侧向位移是向河谷中心方向的, 面板中部为受压区, 缝间距可大些, 一般以10~18m为宜;而靠近两岸附近为受拉区, 缝间距可减小, 一般为6m。所有垂直缝都不使用填充料, 缝面只涂刷薄层沥青乳剂, 以便最大限度地减少面板侧向位移。水平施工缝一般设在坝底以上1/3~1/4坝高处, 可用坚硬木板作填充材料, 填充深度为面板厚度的一半。采用滑模施工时, 也可不设置水平施工缝。周边缝就是面板与趾板之间的接缝。临时性的水平施工缝则用钢筋贯穿, 以使面板紧密连接。
在面板接缝处都应设置止水设备, 如图3所示。常用的止水材料有止水铜片、橡皮止水和塑料止水等几种。止水可设一道或两道。靠近岸边部位的周边缝和竖向缝, 属于张拉缝, 是容易拉开的薄弱点, 至少应设两道止水。垂直伸缩缝的止水构造则比较简单, 但都必须保证止水片焊接牢固, 并保证混凝土的浇筑质量。
1周边缝, 2水平伸缩缝;3水平施工缝, 4竖向伸缩缝 (受拉) , 竖向伸缩缝 (受压) , 6竖向施工缝
(4) 面板的垫层。抛填式堆石坝, 常在堆石体上游设一层干砌石人为面板垫层。碾米压式堆石坝, 堆石体的上游用碾米压的级配料作为面板垫层, 它除了作为面板的基座外, 还有半透水的反滤作用。其颗粒级配应符合反滤层的规定, 垫层的厚度为3~5左右, 可根据堆石体的径大小采用一层或两层, 垫层在碾压后的渗秀系数一般为10-2~10-4cm/s。
(a) 周边缝, (b) 受压竖向缝, (c) 受拉竖向缝1水泥砂浆垫, 2一铜止水片, 3涂乳化沥青, 4一塑性填料, 5一塑料板保护, 6一尼龙管, 7趾板8面板, 9一塑料止水, 10一沥青砂, 11一沥青木板, 12一特速填料区, 13一塑料垫板, 14一W形止水片
(5) 连接垫板。为了给止水片和模板接头提供一个平整的基底面, 要设置连接垫板。方法是将砂浆直接铺设在用沥青处理过的堆石表面上, 垫板与止水片之间再涂上薄层沥青。垫板的厚度可以从零到需要达到的平整面的厚度, 允许垫板突人面板设计厚度66深度不超过50mm。
(6) 趾板 (底座) 。趾板是面板与河床和两岸基岩连接的混凝土板结构。面板与趾板之间有周边止水缝, 并通过锚筋、固结灌浆将趾板与稳定基岩连接成整体, 以形成止水封闭系统。
(2) 沥青混凝土面板
沥青混凝土具有较好的塑性、柔性、防渗透性, 不易产生裂缝, 即使产生裂缝也有自行愈合的性能, 而且工程量小、工期短, 节省劳力、造价低, 所以适用于作土石坝的防渗材料。
沥青混凝土面板有复式和简式两种型式, 如图4所示。低坝常采用无中间排水层的简式面板。
(a) 复式面板, (b) 简式面板1一排水层;2一防渗层;3一沥青砂胶涂层;4一防渗底层, 5一胶结填平层;6一碎石垫层
沥青混凝土面板应满足防渗、抗裂、稳定和耐久的要求。简式面板多由三层以上的沥青混凝土材料组成, 每层厚度常大于5cm。面板下设整平层和碎石垫层, 以防止面板产生裂缝, 并便于沥青混凝土的施工。粗骨料宜采用与沥青粘附性强的碱性岩石 (石灰岩、白云岩等) 轧制的碎石。细骨料可采用天然粗砂或人工轧制砂。骨料应坚硬、新鲜。粗骨料含泥量不宜大于0.5%, 细骨料含泥量不宜大于2%, 以防降低沥青的粘附力和抗渗性能。面板表面设保护层 (常用沥青玛碲脂) , 以增强耐久性。
摘要：面板堆石坝是以堆石体作为支承主体, 以钢筋混凝土面板或沥青混凝土面板作为防渗体的一种坝型, 在防渗面板和堆石体之间设置反滤层或过渡层。
关键词：水利工程,面板堆石坝,施工技术
参考文献
高寒狭窄河谷高面板堆石坝变形控制 第8篇
据统计,我国建在极端气温低于-30℃的面板堆石坝有40多座,主要集中在我国的东北、华北、西北及西藏地区。这些面板堆石坝在运行中,均发生不同程度的破坏,主要表现在水位变动区混凝土面板冻融剥蚀;面板间的止水锚固螺栓被拉断,钢板变形,止水破坏;堆石料受冻胀,含水量不易控制,坝体后期变形较大,导致面板开裂等。鉴于以上破坏表现,在高寒地区建设面板堆石坝,应特别重视坝址地形及当地气候对坝体设计及施工的影响,减小不利因素,增加坝体的安全性。
2 高寒狭窄河谷对面板堆石坝的不利影响
判断河谷的形状有两个主要参数,即高宽比及谷形系数(A/H2,A为面板面积,H为坝高)。一般认为,河谷宽高比小于3.1,或谷形系数小于2.6的河谷属于窄河谷。
高寒、狭窄河谷对面板堆石坝的不利影响主要表现在设计及施工两个方面,如发生堆石料的冻胀,影响混凝土面板及接缝止水的耐久性,造成施工期长,施工成本高等问题。
2.1 对堆石坝安全性的影响
严寒地区冬季寒冷漫长,每年低温期持续时间长达6个月以上,极端最低气温常低于-30℃。到了冬季,水库及坝体温度都会降低,结冰现象普遍。混凝土面板在冻融作用下,面板老化加速,接缝止水会破坏,直接降低其耐久性。表层冰面对面板止水的锚固结构产生剪切、拉拔作用,使止水破坏。水进入坝体内,靠近面板的垫层堆石料受冻胀影响,从而影响坝坡稳定,威胁坝体安全。施工中,堆石料受冰冻影响,其含水量不易控制,压实质量不易保证。
狭窄河谷区的面板坝受地形拱效应影响,在变形初期,堆石体变形速率受到抑制。随着坝体的升高及蓄水后水压力的加大等因素,拱效应突然消失,堆石体的变形量大幅加大。与宽河谷相比,狭窄河谷中的面板堆石坝自水库蓄水到面板发生变形破坏的时间较短。水库蓄水后,坝体的变形表现为两个方向:一是受水压力的作用延水流方向的变形;二是受水压力及坝体自重作用竖直向下的变形。狭窄河谷两岸基岩会阻止面板的移动,对面板产生“拖曳”作用,面板被“卡”在河谷中间,致使靠近岸边的面板产生顺岸坡方向的裂缝。
2.2 对面板坝施工的影响
严寒地区冬季持续时间较长,混凝土面板浇筑、坝体填筑等施工必须停止,这无疑增加了工程的工期,造成施工成本增加。施工时,应密切关注天气变化,根据天气趋势提前做好施工安排。冬季到来之前,提前做好防寒、防冻预案,以应对降温、降雪等天气变化。做好已经浇筑混凝土面板的保温、保湿及养护工作,预防混凝土早期受冻,降低其强度。
堆石料易受寒冷天气的影响,含水量不易控制,造成碾压不密实。如果堆石料没有做好保温工作,受冻的堆石料上坝后,冻块对堆石料有支撑作用,化冻后,堆石料孔隙率增加,其后期的沉降量将会增大,导致坝体变形,混凝土面板开裂。天气回暖复工后,还要做好清除堆石料、坝体等部位的表面积雪,重新检测堆石料的含水量等工作。
坝址区河谷狭窄,势必造成施工道路布置困难,施工工作面少,因此也会延长工程的工期。为了更好地提高施工机械的效率,要合理布置场内及场外的施工道路,科学划分坝体填筑分期、分区,安排填筑次序,提高生产效率。
3 设计及施工措施
3.1 坝体变形控制
根据严寒狭窄河谷区面板坝的气候条件及坝体变形特点,充分利用严寒地区施工间歇期长的条件,保证堆石体的预沉降期达到5～6个月,沉降速率应小于3 mm/月。合理安排工期、施工进度,根据坝体填筑仿真计算成果,合理控制坝体每年上升的高度。提高面板坝河谷部位的压实指标,在两岸坝肩设置特殊垫层区,采取有针对性的控制变形、改善应力的措施。结合坝体的变形分析成果,借鉴混凝土预制梁减小变形的措施,也可尝试在不同高程预留拱度,即预留沉降量的措施。
3.2 混凝土面板设计
大多面板坝工程采用面板顶部厚度为30 cm,从顶部到底部逐渐变厚,相应高度处面板厚度的计算公式为:t=0.3+(0.002-0.003 5)H,H为计算断面距面板顶部的垂直距离。针对高寒狭窄河谷面板堆石坝的变形特点,将面板分成河谷两岸拉性区、河谷挤压区2个区域。面板堆石坝面板的顶部厚度可增大到0.4～0.5 m,以适应狭窄河谷的拱效应及相邻面板间的变形梯度大的特性。在面板挤压区,适当增大面板间垂直缝的宽度,缝间填塞较厚的可压缩性填充料,并在受压区面板侧边布置抗挤压钢筋。同时采取增加面板混凝土柔度的措施,使面板能够更好地适应坝体的变形。
3.3 防冻止水结构
在水位变动区,为了预防柔性防护止水盖板的锚固螺栓被拉断,止水破坏,应改善止水结构,可以采取2种措施,一是采用圆头的锚固螺栓,二是采用SK刮涂聚脲防护盖板。
一般止水结构盖板采用橡胶板,直接敷设在混凝土面板上,并用膨胀螺栓固定。在施工中,混凝土面板表面不可能做到完全平整,故在橡胶板与面板表面存在缝隙。在水位变动区,经过冻融循环,势必将膨胀螺栓拉断。可采取先用粘结剂将橡胶板粘在面板表面,增加其密封性,再用圆头的螺栓进行锚固,以延长止水的耐久性。
SK刮涂聚脲的柔性混凝土面板接缝防护盖板,是将SK刮涂聚脲刮涂在塑性填料和混凝土表面,固化后形成全封闭的柔性防渗涂层,与混凝土粘结成一体,既可作为一道独立的表面止水层,又可保护下部的GB、SR等塑性填料。该止水结构已用于辽宁蒲石河抽水蓄能电站上池的混凝土面板坝工程中,坝址区最低气温为-38℃,最高气温为35℃。运行观察检测,防渗防冻效果良好。
此外,在混凝土面板表面,尤其是水位变动区的混凝土面板表面涂刷一层憎水材料,起到防渗、抗老化,减轻面板混凝土冻融破坏的作用。表面防护材料主要有水泥基渗透结晶型防水涂料、聚氨酯弹性防水材料、SK抗渗防碳化涂膜、聚脲涂层等。
3.4 堆石料设计
坝体堆石料应选择抗剪强度高,压缩性低,压实性好,且距离坝址较近,运输方便的料源。坝体堆石料层间从上游到下游的渗透性逐渐增大,且满足内部渗透稳定的要求,防止内部发生管涌和冲蚀。堆石料分区按照“变形协调”的原则进行设计,结合坝体数值分析成果,增加主堆石区的比重,做到坝体全断面均衡上升,主、次堆石区碾压标准相近。
垫层料设计是高寒地区面板坝堆石料设计的关键,要求其具有自身的渗透稳定性及与过渡层的层间稳定性。垫层料应为半透水性材料,颗粒级配连续、良好,压实性能良好,压实后具有较高的变形(压缩)模量和抗剪强度,具有较高的抗渗坡降,与上游的防渗铺盖料及下游过渡料之间层间关系良好。垫层料的最大粒径不超过80 mm,小于5 mm粒径的含量控制在30%～50%,小于0.1 mm粒径的含量不超过8%。
一般垫层料的渗透系数应控制在10-3～10-4 cml/s,并增强水位变动区垫层料的透水性能,防止靠近面板的垫层堆石料冻胀,其渗透系数宜为i×(10-2～10-3)cm/s。
在低温期,为防止堆石料冰冻,堆石料不能洒水碾压,故应减薄每层碾压的厚度,并增加碾压的遍数。冬季停工期,堆石料、已浇筑的混凝土面板、大坝碾压面,应采取覆盖保温板等保温措施。复工时,表面堆石料、大坝碾压面表层如若冰冻,应予以清除。
4 结语
针对高寒地区狭窄河谷中面板堆石坝的变形特点,提出控制坝体变形,增强坝体安全性的几项措施。
(1)充分利用施工间歇期,使坝体充分沉降。以坝体预沉降期5～6个月,沉降速率小于3 mm/月作为控制标准。
(2)增加混凝土面板顶部厚度为0.4～0.5 m,在河谷中部挤压区增大缝宽,并在受压区面板侧边布置抗挤压钢筋。
(3)改进面板坝止水结构,先用粘结剂将橡胶板粘在混凝土面板上,再用圆头锚固螺栓固定;也可采用SK刮涂聚脲的柔性混凝土面板接缝防护盖板。
(4)增强水位变动区垫层料的透水性能,防止靠近面板的垫层堆石料冻胀,其渗透系数宜为i×(10-2～10-3) cm/s。
摘要：建在高寒狭窄河谷中的高面板堆石坝,受地形对坝体拱效应影响,坝体变形具有梯度大、持续时间长等特点。针对坝址区冬季气温低、气温年变幅大、地形狭窄的不利因素,提出采取充分利用施工间歇期、控制坝体沉降速率、增加面板顶部厚度、增大挤压缝的宽度、改善止水结构、加强垫层料的设计等综合措施,控制坝体变形,保证坝体安全。
关键词：面板堆石坝,高寒,狭窄,变形
参考文献
[1]SL 228—2013混凝土面板堆石坝设计规范[S].
[2]李菊根,贾金生,艾永平,等.堆石坝建设和水电开发的技术进展[M].郑州:黄河水利出版社,2013.
[3]邓铭江,严寒,高震.深覆盖层混凝土面板坝关键技术研究综述[J].岩土工程学报,2012(6):985-996.
[4]曹克明,汪易森.混凝土面板堆石坝[M].北京:中国水利水电出版社,2008.
[5]徐泽平.超高混凝土面板堆石坝建设中的关键技术问题[J].水力发电,2010(1):51-54.
谈面板堆石坝坝上溢流技术的应用 第9篇
关键词：面板堆石坝,水利工程,溢流
钢筋混凝土面板堆石坝是当前水工建筑结构中一项极为常见的施工技术, 一般在施工的过程中都是采用岸边泄洪为主的新型建筑体系。但是这种溢洪方式在应用中由于容易造成岸坡冲刷和水土流失, 因而给工程使用功能的发挥带来了一定的制约。为此, 在目前的工程中, 为了克服这种现象的存在和出现, 以坝上溢流技术为主的施工技术得到了人们的重视, 也成为现代化水利工程建设中的一项极为关键的环节, 是解决现有大流量溢洪问题的主要手段。
1 面板堆石坝概述
在现代化水利工程建设工作中, 溢流、溢洪道设计是整个工程施工的核心环节, 也是保障工程施工效益和质量的主要手段。截至目前, 溢洪道施工是否科学、合理, 直接关系到整个水利工程功能的发挥, 也决定着工程的使用寿命和工作质量。面板堆石坝作为整个水利工程中较为常见的一种, 如何解决其溢流问题更是深受业内人士的重视。
面板堆石坝最早出现于二十世纪六十年代, 其自从出现以来就深受着世界各地人士的重视, 也是目前世界水利工程中采用最多的一种水库坝体结构。一般来说, 混凝土面板堆石坝主要有防渗墙、溢洪道、防浪墙、垫层等多个子系统构成的, 其自上个世纪六十年代以来逐步取代了传统的以碾压土坝为主的坝体结构, 逐步形成了以超薄结构层碾压为主、逐次进行综合碾压和施工的工作流程。这种坝体结构的应用对于整个水利工程事业有着极大的推动和促进作用, 也是工程施工周期短、造价低的重大优势。
2 某水库工程施工分析
近年来, 面板堆石坝在国内外水利工程建设中正在趋于成熟, 不断的被广泛的采用, 其无论是设计理念、施工技术都在日益完善, 成为现代化工程建设中一项极为关键的话题, 但是在水库的溢流工作中, 还存在着一定的问题。某水库位于河流上游, 是一座集发电、供水、防洪为一体的综合性水路枢纽工程, 也是现代化水利工程体系中最受人们重视和关注的一个环节。伴随着国民经济的发展, 以面板堆石坝为主的水利工程施工技术得到了极大的优化与改进, 并形成了一套综合、系统、完善的施工体系, 这也是的整个工程施工技术得到极大的优化和发展。工程设计和施工中, 工程对于溢洪道的施工和设计极为重视, 是按照五十年一遇的洪水冲击设计的, 其长度总共为289米, 大坝高度为五十米, 水库总体容量大约为三千万立方。在施工的过程中溢洪道布置是在河道上方设置一条小型的溢洪道, 这一溢洪道的应用是以供水流排泄为主的, 但是在工程施工中河流中泥沙过大, 因此进场之后的水流经常会出现泥沙堆积而呈现出泄流不合理的现象, 造成了整个水库运行受到一定的影响。在工程施工中, 主坝是采用钢筋混凝土作为的面板堆石坝, 副坝位于水库尾部的垭口上, 该坝型体系为重力坝, 泄水建筑物是以溢洪道和溢洪泄放洞为主。
3 溢洪道运行中常见的问题
溢洪道作为水库工程中最为关键和重要的部分, 也是水库在运行期间保证水库安全的主要措施和重要基础保障。在目前的社会发展中, 受到各种新技术、新理念和新模式的影响, 使得中小型水库在工作中极容易出现种种的缺陷, 同时由于资金的限制, 造成了水库运行中常常都出现了由于泄洪能力不足而造成的水库容量过大, 给水库运行带来了一定的安全隐患, 同时更是造成了周边防御和泄洪能力的布局上存在着一定的欠缺。在该工程中, 溢洪道常见问题主要包含有以下几个方面:
3.1 泄洪能力不足
由于水库在设计的过程中是综合了养殖、旅游、防洪、发电、供水等多个不同要求为一体的综合性工程结构, 因此在溢洪道设置中要求极为严格。在工作中一旦出现溢洪道设置不合理, 极容易造成洪水冲刷的时候造成岸坡出现不稳定和滑坡现象, 使得水库运行质量受到一定的限制, 甚至是造成了水库安全受到一定的影响。
3.2 布置不合理
在该工程的施工设计中, 由于溢洪道设计不合理、不科学造成溢洪道工作能力不完善的现象较为严重。这种现象的出现一方面造成了水库工作效率得不到保障, 另外还造成岸坡侵蚀现象的严重, 甚至是出现了滑坡现象, 使得水库运行安全受到一定的威胁。根据分析归纳, 这种问题的出现和产生主要是由于坝体结构布置不合理、各种辅助设施的应用不科学造成的。
3.3 平面布置不科学
溢洪道作为整个水利工程中极为关键的环节, 其在设计中平面弯道过大或者过小都容易造成泄水受限, 甚至出现泄水不科学的现象, 给整个水库运行带来了不必要的影响和制约。
4 面板堆石坝坝体溢洪道建设标准
在该水利工程项目中, 设计工作人员将溢洪道设置在堆石体结构上, 其主要的优势在于避免了施工中出现岸坡溢洪道开挖现象, 极大的缩短了工程施工量, 而且降低了工程施工开支, 节省了溢洪道施工所需要的闸门安置费用和时间。但是其在施工中不是不存在缺陷的, 由于坝体结构本身存在着重大的复杂性和施工隐患, 这就要求面板堆石坝溢洪道的施工中必须要高度控制施工质量和管理要求, 根据其中存在的各种质量隐患深入总结和归纳, 从而使得整个工程质量得到有效的保障。
堆石坝坝体上建溢洪道是可行的。某水库的设计者在设计阶段即对溢洪道稳定及沉降变形作了详细的计算和论证, 在水库建成后, 对某水库大坝及溢洪道进行了全面的表观检查。结果发现坝体溢洪道堰顶处沉降量仅为该段坝高的0.22%.并且坝体溢淇道工作正常。混凝土面板坝设计规范规定, 在岸边溢洪道布置困难、泄淇单宽流量不大的中、低混凝土面板堆石坝.可在坝顶设置溢洪道。
5 结论
根据以上调研及计算成果, 充分证明在节省投资、提高效益的情况下, 做堆石坝坝上溢洪道是完全必要和可行的。同时为保证坝上溢洪道安全, 亦可增加其他辅助安全措施, 因此。混凝土面板堆石坝坝上溢流在保证充分论证和工程技术措施的前提下, 可大力推广。
参考文献
[1]梁必, 杨阳.大坳软岩面板堆石坝边坡稳定及应力变形分析[J].江西水利科技, 2004 (S1) .[1]梁必, 杨阳.大坳软岩面板堆石坝边坡稳定及应力变形分析[J].江西水利科技, 2004 (S1) .
超高面板堆石坝
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