關(guān)于混凝土面板堆石壩建設(shè)技術(shù)進(jìn)展研究

張國(guó)泉 冀陸奇

【摘要】我國(guó)水資源和水能資源的開(kāi)發(fā)利用中，需要修建一些水庫(kù)來(lái)調(diào)節(jié)洪水和徑流，面板堆石壩由于其優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。本文闡述了面板堆石壩建設(shè)方面的發(fā)展?fàn)顩r及研究成果，著重從施工技術(shù)方面和筑壩材料兩個(gè)方面描述了現(xiàn)代面板堆石壩建設(shè)進(jìn)展?fàn)顩r。

【關(guān)鍵詞】混凝土；面板堆石壩；技術(shù)發(fā)展；施工；筑壩材料

中國(guó)自1985年開(kāi)始學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)重視自主創(chuàng)新的科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)，以西北口壩為試點(diǎn)工程開(kāi)始混凝土面板堆石壩的建設(shè)，自國(guó)家“六五”計(jì)劃開(kāi)始，高面板堆石壩筑壩關(guān)鍵技術(shù)就被列入國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)課題和水利水電行業(yè)重點(diǎn)科技項(xiàng)目，組織全國(guó)科技力量，勘測(cè)設(shè)計(jì)單位、科研院所、施工企業(yè)和高等院校聯(lián)合起來(lái)，對(duì)現(xiàn)代混凝土面板堆石壩建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)行了大量的系統(tǒng)的科學(xué)研究，取得的科技成果不斷應(yīng)用于工程實(shí)踐，解決了一系列重大技術(shù)難題，編制了設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范，及時(shí)總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，推動(dòng)了水利水電行業(yè)科技進(jìn)步和混凝土面板堆石壩工程的建設(shè)。本文就面板堆石壩建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述。

1、施工和監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)展

1.1 施工技術(shù)

中國(guó)自主建設(shè)了270多座混凝土面板堆石壩，形成了一支高水平的施工隊(duì)伍和高面板堆石壩優(yōu)質(zhì)快速施工技術(shù)，主要包括：①做好料場(chǎng)規(guī)劃和料源平衡，使料場(chǎng)開(kāi)采與大壩填筑在規(guī)模和強(qiáng)度上相適應(yīng)；②分別采用枯期圍堰、過(guò)水圍堰和全年圍堰導(dǎo)流渡汛方式和全斷面均衡填筑快速施工技術(shù)；③開(kāi)發(fā)32t重型振動(dòng)碾；④采用沖擊碾壓施工技術(shù)；⑤開(kāi)發(fā)墊層區(qū)翻模固坡技術(shù)和噴乳化瀝青技術(shù)；⑥開(kāi)發(fā)面板混凝土澆筑布料器、趾板混凝土滑動(dòng)模板和防浪墻混凝土移動(dòng)式模板臺(tái)車(chē)等專(zhuān)業(yè)機(jī)具和配套技術(shù)等。

1.2 質(zhì)量檢測(cè)與質(zhì)量控制技術(shù)

中國(guó)混凝土面板堆石壩壩體填筑質(zhì)量監(jiān)測(cè)采用壓實(shí)效果與施工參數(shù)雙控，壓實(shí)效果是指用試坑法在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壩體堆石料的顆粒級(jí)配、干密度或孔隙率和滲透系數(shù)；施工參數(shù)是指鋪層厚度、加水量、碾壓機(jī)械、碾壓遍數(shù)等。為了實(shí)時(shí)和全面控制施工質(zhì)量，開(kāi)發(fā)了大壩填筑GPS高精度實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)、附加質(zhì)量法快速檢測(cè)堆石體密度的方法、擠壓邊墻質(zhì)量檢測(cè)方法和趾板灌漿抬動(dòng)變形監(jiān)測(cè)方法等。

1.3 安全監(jiān)測(cè)設(shè)備與資料分析技術(shù)

通過(guò)“六五”、“七五”、“八五”、“九五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了混凝土面板堆石壩安全監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外工程，主要包括：①堆石壩體內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)儀器一一水管式沉降計(jì)、電磁式分層沉降計(jì)和引張線式水平位移計(jì)、電位器式位移計(jì)。②面板變形監(jiān)測(cè)儀器—固定式測(cè)斜儀。③周邊縫位移監(jiān)測(cè)儀器—三向測(cè)縫計(jì)?！熬盼澹リP(guān)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了N2000型遙測(cè)遙控水平垂直位移計(jì)，主要性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，己應(yīng)用于水布婭面板堆石壩工程。④形成了混凝土面板堆石壩安全監(jiān)測(cè)資料分析技術(shù)，建立了壩體變形、面板應(yīng)力和面板撓度等的統(tǒng)計(jì)分析模型。

2、筑壩材料和防滲結(jié)構(gòu)技術(shù)成果

2.1 軟巖堆石料筑壩技術(shù)

在堆石壩體下游干燥區(qū)采用砂泥巖等軟巖堆石料最高的是天生橋一級(jí)壩，壩高178 m，除墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)和排水區(qū)以外堆石壩體都用砂巖和泥巖混合料最高的是董菩壩，壩高150 m。軟巖筑壩技術(shù)進(jìn)步主要是：①設(shè)置有足夠排水能力的排水區(qū)，豎向排水盡量靠近上游，使軟巖堆石區(qū)處于非飽和狀態(tài)，有足夠的抗剪強(qiáng)度和變形模量；②重視壩體分區(qū)的變形協(xié)調(diào)，提高軟巖堆石區(qū)的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，使軟巖堆石區(qū)的變形與其他各區(qū)的變形比較協(xié)調(diào)；③研究軟巖堆石料的壓實(shí)特性和變形特性，針對(duì)不同巖性的軟巖堆石料采取相應(yīng)的壓實(shí)施工參數(shù)和施工方法；④頂部面板最小厚度增加至40 cm、減小底部止水凸起肋條高度、增設(shè)抗擠壓鋼筋等面板抗擠壓破壞措施。

2.2 砂礫石料筑壩技術(shù)

在分析溝后面板砂礫石壩潰決原因的基礎(chǔ)上進(jìn)行了面板砂礫石壩筑壩技術(shù)的系統(tǒng)研究，相繼建成了吉林臺(tái)一級(jí)、烏魯瓦提（壩高133 m）和黑泉（壩高123.5 m）等面板砂礫石壩，取得的技術(shù)進(jìn)步主要是：①設(shè)置有足夠排水能力的排水區(qū)，豎向排水盡量靠近上游，使砂礫石區(qū)處于非飽和狀態(tài)；②通過(guò)大型足尺滲透變形試驗(yàn)等來(lái)研究砂礫石料的顆粒組成、滲透系數(shù)和滲透變形特性，合理設(shè)計(jì)墊層區(qū)、砂礫石區(qū)和排水區(qū)，使砂礫石壩體不發(fā)生滲透變形破壞；③吉林臺(tái)一級(jí)、黑泉等多座面板砂礫石壩下游設(shè)置堆石區(qū)以利抗滑穩(wěn)定安全。

2.3 面板防裂技術(shù)

針對(duì)建設(shè)初期面板混凝土產(chǎn)生裂縫的技術(shù)難題，從面板混凝土材料、面板混凝土施工技術(shù)和面板工作條件全面地進(jìn)行了混凝土面板防裂技術(shù)研究，取得的技術(shù)進(jìn)步主要是：①?gòu)?fù)合外加劑與混凝土配合比優(yōu)化；②摻加粉煤灰；③合成材料纖維混凝土，主要是摻加聚丙烯睛纖維；④鋼纖維混凝土；⑥合理配筋；⑥合理分期澆筑；⑦噴乳化瀝青、切斷架立筋等措施，降低墊層區(qū)對(duì)面板的約束；⑧及時(shí)保濕、科學(xué)保溫養(yǎng)護(hù)；⑨合理選擇面板混凝土澆筑時(shí)機(jī)和環(huán)境；⑩減免面板脫空。

2.4 止水結(jié)構(gòu)與止水材料

國(guó)家“七五，、“八五，、“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目都將接縫的止水結(jié)構(gòu)與止水材料立項(xiàng)進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，其中具有代表性并廣泛應(yīng)用的是GB系列的止水材料與結(jié)構(gòu)和SR系列的止水材料與結(jié)構(gòu)，主要性能都超過(guò)國(guó)際同類(lèi)止水材料與結(jié)構(gòu)。中國(guó)面板堆石壩除早期建設(shè)的株樹(shù)橋壩和溝后壩以外都沒(méi)有因止水結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞而產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏。取得的技術(shù)進(jìn)步主要是：①形成了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定止水設(shè)計(jì)理念；②高面板堆石壩普遍重視頂部止水，三板溪、洪家渡、吉林臺(tái)一級(jí)等采用有波形止水帶的塑性填料頂部止水。

3、結(jié)論

我國(guó)水資源和水能資源的開(kāi)發(fā)利用中，需要修建一些水庫(kù)來(lái)調(diào)節(jié)洪水和徑流，面板堆石壩由于其優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。我國(guó)面板堆石壩建設(shè)方興未艾，對(duì)面板堆石壩筑壩技術(shù)要求十分迫切，先進(jìn)的施工技術(shù)有待進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

張國(guó)泉（1984.06--）男，寧夏回族自治區(qū)銀川市人，本科學(xué)歷，工程師。

冀陸奇（1989.02--）男，河南省周口市人，碩士研究生學(xué)歷，助理工程師。