淺談碾壓混凝土大壩設計施工的創新

【摘 要】雖然采用碾壓混凝土（RCC）修建大壩在全世界已有近20年的歷史，但新技術、新材料和新的施工工藝仍在發展。對RCC性能更加深入的了解已使RCC大壩的規劃、設計與施工達到空前的高度。由于碾壓混凝土筑壩技術已較為成熟，碾壓混凝土壩的規模也迅速增加，同時碾壓混凝土大壩的高度和工程量也不斷增加，出現了許多碾壓混凝土高壩，本文針對碾壓混凝筑壩的設計和施工技術做出探討。

【關鍵詞】碾壓混凝土；大壩；設計施工；創新

由于碾壓混凝土（RCC）筑壩技術已較為成熟，碾壓混凝土壩的規模也迅速增加，同時碾壓混凝土大壩的高度和工程量也不斷增加，出現了許多碾壓混凝土高壩，本文針對碾壓混凝筑壩的設計和施工技術做出探討。

1.碾壓混凝筑壩的設計

1.1 碾壓混凝土配合比

碾壓混凝土的配合比是借助于經驗并根據施工條件通過現場實驗來決定的。早期的碾壓混凝土壩大多采用膠凝材料用量較低的貧漿碾壓混凝土，水泥+活性摻合料在100kg/m3以下，現在大多采用膠凝材料用量較高的富漿碾壓混凝土，水泥+活性摻合料在150kg/m3以上。富漿碾壓混凝土壩是水電行業的發展趨勢。綜合目前已建成的碾壓混凝土壩的平均水平，膠凝材料用量在150kg/m3以上的碾壓混凝土壩占絕對大多數，膠凝材料低于100kg/m3的碾壓混凝土壩較少。近年來膠凝材料的概念也出現了新的變化，出現了由多種活性摻合料混合而成的膠凝材料，其中可以完全沒有水泥成分，該技術雖然還不成熟，但在國外已有碾壓混凝土壩使用了這項新技術。如某水電站大壩碾壓混凝土采用膠凝材料用量較高的富漿碾壓混凝土水泥+活性摻合料在150kg/m3 以上，膠凝材料用量是172kg/m3，其中水泥86kg/m3、活性摻合料86kg/m3。

1.2 上游面的防滲

碾壓混凝土澆筑層間的水平縫是大壩滲水的主要通道，必須采取相應的措施，增加上游面的不透水性和耐久性。碾壓混凝土防滲方式較多，具體有以下幾種：①在碾壓混凝土壩上游面設50cm左右的常態混凝土層防滲，常態混凝土與碾壓混凝土同步上升；②碾壓混凝土大壩直接使用碾壓混凝土防滲，在碾壓混凝土中摻入較高含量的無黏性細粉來提高碾壓混凝土的防滲性能；③碾壓混凝土大壩采用混凝土預制面板加PVC 膜防滲；④碾壓混凝土大壩上游面澆筑30～50cm改性混凝土壩面作為大壩防滲面，并在大壩上游面2～3m 條帶的碾壓混凝土攤時鋪灑水泥粉煤灰凈漿增加抗滲性能。碾壓混凝土大壩上游面設30～50cm改性混凝土壩面的防滲技術，由于其施工較為方便快捷、施工質量容易控制，故成為了國內近年來的主流防滲技術，近期已建和在建的碾壓混凝土大壩多數采用該項防滲技術。

1.3 壩體橫縫

碾壓混凝土橫縫的合理設計對避免碾壓混凝土壩體產生溫度裂縫具有重要作用。碾壓混凝土大壩橫縫縫距設計標準目前仍處于研究探索階段，大部分壩體橫縫設計是以經驗為依據的，早期的有些碾壓混凝土壩甚至不設橫縫，隨著碾壓混凝土筑壩技術的不斷發展，目前幾乎所有碾壓混凝土大壩都設橫縫，分縫的間距和成縫結構均得到了完善和提高。一般壩體分縫有機械切縫、模板分縫和誘導成縫。縫內填充材料有鍍鋅鋼板、合成縫板、瀝青浸木板以及接觸灌漿等。縫間一般要求設置銅止水和橡膠止水。

2.碾壓混凝土施工技術

2.1碾壓混凝土施工強度

碾壓混凝土因其具有施工速度快的優點，而得到了廣泛應用。近年來，大型碾壓混凝土大壩施工中，碾壓混凝土日澆筑上萬立方已經較為普遍。即使是在小型碾壓混凝土壩施工中，碾壓混凝土的日澆筑方量通常也能達到一千立方以上。一般情況下，只有混凝土拌和系統的生產能力足夠高的情況下，碾壓混凝土的施工強度可以是同等條件下常態混凝土施工強度的3倍以上。

2.2碾壓混凝土的模板

目前國內大多數碾壓混凝土壩都采用連續翻升的懸臂模板。以某電站碾壓混凝土雙曲拱壩為例，采用了可連續翻升的懸臂模板，單套模板高1.8m、寬3m（0.75m+1.5m+0.75m），水平方向設可調節系統，平直段長1.5m，可調節段長各0.75m，可調節度6～10cm。這種結構尺寸可適應壩體水平曲率變化大和豎向曲率變化大的特點。RCC的側壓力（倒懸部分RCC的自重）、機械自重及振動荷載等，通過面板系統傳遞給桁架系統，再由豎向調節系統傳力給其下一層模板的桁架系統，最后傳力給最下一層模板的錨固系統，并由錨固系統中埋置在RCC中的錨筋與RCC之間的握裹力來與之平衡。單塊模板的自重約為780kg，在大壩上升過程中，采用8T 汽車吊在壩內工作面進行吊裝，人工配合安裝。

2.3碾壓混凝土的溫控

雖然碾壓混凝土大壩壩體施工速度快，但與常態混凝土大壩一樣，碾壓混凝土壩也需要采取嚴格的溫度控制措施，以確保壩體內的最高溫度和斷面上溫度變化梯度不超過設計值，避免由于溫度變化和混凝土體積收縮而在壩面和壩體內部出現裂縫，影響大壩的防滲性能和耐久性，為此，需要對碾壓混凝土大壩內部的溫度場及其發展變化過程有很好的了解。施工過程仿真分析需要知道壩體內的實際溫度場，無論是出于直接采用還是標定程序的目的，而各種溫控措施的效果也只有通過壩體內的實際溫度場來反映。另外，通過監測大壩內部混凝土最高溫度，可以動態調整施工進度；通過監測溫度上升的速度，可以判斷異常的混凝土配合比，以便在混凝土初凝前采取補救措施；通過監測斷面上溫度變化梯度，可以調整上下游壩面和倉面養護措施，避免產生裂縫。所以，及時和準確地獲得壩體內的實際溫度場是碾壓混凝土大壩施工進度和質量控制的重要前提。因碾壓混凝土澆筑倉面大，受周圍氣候的影響大，預冷卻法的效果不明顯，所以預冷卻法已經基本上不用。一般來說，碾壓混凝土施工氣溫在3～25℃較為合適。

2.4 碾壓混凝土的質量控制

目前常用的幾種主要質量控制方法為：①在混凝土拌合站及倉面，采用VC值測定儀適時測量碾壓混凝土的VC值，通過控制碾壓混凝土的VC值來控制碾壓混凝土的可碾性及配合比；②在碾壓過程中，用核子密度儀對碾壓混凝土的濕容重和壓實度進行監測；③碾壓混凝土的強度在施工過程中是以監測容重進行控制的，碾壓混凝土澆筑90天后，通過鉆孔取芯樣校核其強度是否滿足設計要求。

3.結束語

RCC的開發是為增強其和易性和耐久性，以便用于領拉模板處、止水等埋件周圍、領拉巖石壩肩表面處和RCC大壩的上游和下游護面。 澆筑RCC的過程是將水泥膠漿加入到RCC的混合物中去，使之完全改變其成分。在理論上，水泥膠漿按比例分布在RCC中，產生一種混合物，此混合物的特性和傳統的非加氣混凝土的特性相似。 [科]

【參考文獻】

[1]徐龍軍.對水利工程土石壩快速施工方法的探討[J].黑龍江科技信息，2011（25）.

[2]劉學章，李憲.膠凝砂礫石壩特點及國外已建工程簡介[J].廣西水利水電，2011（03）.

[3]李承木，李萬軍.外摻MgO混凝土快速筑拱壩技術應用綜述[J].廣東水利水電，2011（08）.