論膠結(jié)顆粒料壩研究進(jìn)展與工程應(yīng)用

牛振華

【摘要】膠結(jié)顆粒料壩是國(guó)家近年提出的一種全新的水庫(kù)大壩材料、技術(shù)，具有著優(yōu)越的性能，安全性較高，經(jīng)濟(jì)水平較強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)作用較好，通過(guò)本文對(duì)膠結(jié)顆粒料壩研究進(jìn)展與工程應(yīng)用的分析和討論，可以為水庫(kù)大壩工程的相關(guān)人員提供參考。首先，從斷面型式、配合比和材料特性、基本原則、施工原則這幾個(gè)方面對(duì)膠結(jié)顆粒料壩的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，最后通過(guò)實(shí)際的工程案例判斷膠結(jié)顆粒料壩的應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】斷面型式；配合比；施工原則

引言：

當(dāng)今時(shí)代下，滿足國(guó)家新時(shí)期經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展需求，推動(dòng)國(guó)家社會(huì)發(fā)展是新時(shí)期最為重要的任務(wù)，加強(qiáng)水庫(kù)大壩的建設(shè)，推動(dòng)水庫(kù)大壩研究工作和工程應(yīng)用，在發(fā)展建設(shè)工作中具有著無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。而膠結(jié)顆粒料壩作為一種全新的大壩形式，應(yīng)用的大壩材料和大壩結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的水庫(kù)大壩都有著明顯的區(qū)別，通過(guò)對(duì)膠結(jié)顆粒料壩的研究，可以對(duì)膠結(jié)顆粒料壩產(chǎn)生更加全面的了解，以此在具體的工程中使用。

一、膠結(jié)顆粒料筑壩原則

（一）斷面型式

在建造膠結(jié)顆粒料壩的過(guò)程中，首先要確定合理的斷面型式，然后才能夠展開具體的施工，傳統(tǒng)重力壩一般會(huì)采用直立坡這種斷面型式，但是這種斷面型式對(duì)材料的要求較高。而對(duì)于膠結(jié)顆粒料而言，作為一種彈塑性較強(qiáng)的材料，并不適合傳統(tǒng)的斷面型式，在充分考慮到材料性能和壩體結(jié)構(gòu)后，根據(jù)實(shí)際情況，選擇了等腰梯形斷面，這種斷面型式對(duì)材料的要求較低，且分布均勻，材料性能也可以得到全面的發(fā)揮，且大壩功能呈現(xiàn)出梯度變化，因此在提升整體能力的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)性也會(huì)得到提高，圖1為不同形狀的斷面對(duì)材料強(qiáng)度的要求。

（二）配合比和材料特性

在膠結(jié)顆粒料壩中使用的材料為膠凝砂礫石，這種礫石的原材料包括了河床天然砂礫石、基巖開挖料等，在將一些粒徑大于150mm的超徑骨料剔除后，就不需要再次進(jìn)行篩選劃分，因?yàn)樘幚磉^(guò)程相對(duì)較簡(jiǎn)單，膠材較少，因此膠結(jié)顆粒料壩中膠凝砂礫石具有著明顯的強(qiáng)度離析。在設(shè)計(jì)膠凝砂礫石的配合比時(shí)，首先需要對(duì)料場(chǎng)礫石情況進(jìn)行勘測(cè)、取樣，以此繪制形成級(jí)配包絡(luò)線，然后將不同級(jí)配的砂礫石作為試驗(yàn)材料，在對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)后，選取滿足施工要求的用水量和適宜強(qiáng)度就是配合比的控制范圍。

（三）基本原則

膠結(jié)顆粒料壩由中國(guó)提出，是在傳統(tǒng)筑壩技術(shù)的基礎(chǔ)創(chuàng)新發(fā)展出來(lái)一種全新的技術(shù)，和傳統(tǒng)的材料不同，膠結(jié)顆粒料壩屬于過(guò)渡壩型，因此設(shè)計(jì)理念不同，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也存在一定的區(qū)別。首先，膠結(jié)顆粒料壩的使用材料為堆石料和混凝土材料之間，增加了水泥、石灰石粉等作為膠結(jié)材料，以此簡(jiǎn)化了材料的制備過(guò)程，因此在設(shè)計(jì)大壩的過(guò)程中要充分考慮到材料的性能問(wèn)題。此外，在安全設(shè)計(jì)上要和混凝土重力壩相同，尤其是在漫頂破壞、地震破壞這兩個(gè)方面的性能上。最后，在進(jìn)行大壩設(shè)計(jì)時(shí)，需要采用宜材適構(gòu)和功能分區(qū)這兩個(gè)設(shè)計(jì)理念以此充分提升材料性能，保證性能得到充分的發(fā)揮。

（四）施工原則

除了基本原則之外，還要注意施工原則，以此保證膠結(jié)顆粒料得到充分的制備，比如膠凝砂礫石筑壩需要專用的拌和設(shè)備進(jìn)行拌和，其次還要采用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，保證施工質(zhì)量工程材料安全，最后還要注意材料接觸位置的施工，在符合功能梯度概念的基礎(chǔ)上，保證設(shè)備安全可靠。除了施工原則之外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇上也需要遵守一定的原則，大壩斷面和材料選擇原則都需要得到充分的利用，以此達(dá)到保護(hù)環(huán)境目的，比如，在非巖基上建造大壩時(shí)，膠結(jié)顆粒料壩的壩高不能超過(guò)50m。

二、工程應(yīng)用

現(xiàn)階段，膠結(jié)顆粒料壩在國(guó)家多個(gè)大壩工程中得到使用，最高的大壩可以達(dá)到61.6m，其中于2006年修建成的洪口圍堰就經(jīng)受住了洪水考驗(yàn)，因此可知膠結(jié)顆粒料壩的安全性較好；而且經(jīng)過(guò)實(shí)際的應(yīng)用可知，使用膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)和傳統(tǒng)的筑壩技術(shù)相比可以節(jié)約10%-20%的投資，建筑周期也相對(duì)較短，不僅如此，在水土資源等環(huán)境保護(hù)工作上發(fā)揮著十分重要的作用。以某水庫(kù)為例，該水庫(kù)位于國(guó)家S省G縣，總庫(kù)容達(dá)到了980萬(wàn)m3，屬于?。?）型水庫(kù)，在前期設(shè)計(jì)階段，選用的壩型為碾壓混凝土重力壩，而且該地區(qū)的砂礫料較為豐富，施工條件較好具備建筑膠結(jié)顆粒料壩的條件。工程采用等坡比的梯形斷面，將上下游坡比控制在1：0.6中，作為防滲保護(hù)層，上下游分別采用1.5m、1.0m后的常態(tài)混凝土，在具體的計(jì)算分析后，大壩建成后穩(wěn)定系數(shù)高于1.31，安全系數(shù)高于4.08，穩(wěn)定安全系數(shù)極高，最大的壓應(yīng)力值可以達(dá)到1.293MPa，此外膠結(jié)顆粒料壩的安全性也會(huì)得到顯著提高。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，攤鋪層厚度為75cm，碾壓8遍，無(wú)振動(dòng)碾壓2遍，有振動(dòng)碾壓6遍，行走速度為1km/h，此外還需要注意的是，根據(jù)膠凝砂礫石的澆筑過(guò)程，如果遇見(jiàn)了陰雨天氣，要對(duì)層面進(jìn)行處理，以此保證層次之間完美結(jié)合。

總結(jié)：

綜上所述，中國(guó)是世界上大壩最多的國(guó)家，隨著國(guó)家建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，在新時(shí)期，承擔(dān)著十分重要的建設(shè)管理任務(wù)，創(chuàng)新開發(fā)全新的大壩材料、大壩結(jié)構(gòu)，提高大壩使用安全，推動(dòng)國(guó)家建設(shè)發(fā)展，為國(guó)家創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益，在現(xiàn)階段中具有著十分重要的意義。通過(guò)本文對(duì)膠結(jié)顆粒料壩的研究，為中小型水庫(kù)大壩工程提供參考，這種大壩材料性能較優(yōu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，滿足國(guó)家發(fā)展需求。

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