關(guān)于混凝土面板堆石壩建設(shè)技術(shù)進展研究

張國泉 冀陸奇

【摘要】我國水資源和水能資源的開發(fā)利用中，需要修建一些水庫來調(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)濟特性，表現(xiàn)出強大的生命力。本文闡述了面板堆石壩建設(shè)方面的發(fā)展狀況及研究成果，著重從施工技術(shù)方面和筑壩材料兩個方面描述了現(xiàn)代面板堆石壩建設(shè)進展狀況。

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

中國自1985年開始學習和引進國外的技術(shù)和經(jīng)驗，同時重視自主創(chuàng)新的科學研究和技術(shù)開發(fā)，以西北口壩為試點工程開始混凝土面板堆石壩的建設(shè)，自國家“六五”計劃開始，高面板堆石壩筑壩關(guān)鍵技術(shù)就被列入國家重點科技攻關(guān)項目、國家自然科學基金重點課題和水利水電行業(yè)重點科技項目，組織全國科技力量，勘測設(shè)計單位、科研院所、施工企業(yè)和高等院校聯(lián)合起來，對現(xiàn)代混凝土面板堆石壩建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，進行了大量的系統(tǒng)的科學研究，取得的科技成果不斷應用于工程實踐，解決了一系列重大技術(shù)難題，編制了設(shè)計規(guī)范和施工規(guī)范，及時總結(jié)工程經(jīng)驗和教訓，推動了水利水電行業(yè)科技進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)進行了論述。

1、施工和監(jiān)測技術(shù)進展

1.1 施工技術(shù)

中國自主建設(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做好料場規(guī)劃和料源平衡，使料場開采與大壩填筑在規(guī)模和強度上相適應；②分別采用枯期圍堰、過水圍堰和全年圍堰導流渡汛方式和全斷面均衡填筑快速施工技術(shù)；③開發(fā)32t重型振動碾；④采用沖擊碾壓施工技術(shù)；⑤開發(fā)墊層區(qū)翻模固坡技術(shù)和噴乳化瀝青技術(shù)；⑥開發(fā)面板混凝土澆筑布料器、趾板混凝土滑動模板和防浪墻混凝土移動式模板臺車等專業(yè)機具和配套技術(shù)等。

1.2 質(zhì)量檢測與質(zhì)量控制技術(shù)

中國混凝土面板堆石壩壩體填筑質(zhì)量監(jiān)測采用壓實效果與施工參數(shù)雙控，壓實效果是指用試坑法在現(xiàn)場檢測壩體堆石料的顆粒級配、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、碾壓機械、碾壓遍數(shù)等。為了實時和全面控制施工質(zhì)量，開發(fā)了大壩填筑GPS高精度實時監(jiān)控技術(shù)、附加質(zhì)量法快速檢測堆石體密度的方法、擠壓邊墻質(zhì)量檢測方法和趾板灌漿抬動變形監(jiān)測方法等。

1.3 安全監(jiān)測設(shè)備與資料分析技術(shù)

通過“六五”、“七五”、“八五”、“九五”國家科技攻關(guān)項目開發(fā)了混凝土面板堆石壩安全監(jiān)測儀器設(shè)備，廣泛應用于國內(nèi)外工程，主要包括：①堆石壩體內(nèi)部變形監(jiān)測儀器一一水管式沉降計、電磁式分層沉降計和引張線式水平位移計、電位器式位移計。②面板變形監(jiān)測儀器—固定式測斜儀。③周邊縫位移監(jiān)測儀器—三向測縫計。“九五，攻關(guān)項目開發(fā)了N2000型遙測遙控水平垂直位移計，主要性能達到國際領(lǐng)先水平，己應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)測資料分析技術(shù)，建立了壩體變形、面板應力和面板撓度等的統(tǒng)計分析模型。

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壩，壩高178 m，除墊層區(qū)、過渡區(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)的壓實標準，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特性和變形特性，針對不同巖性的軟巖堆石料采取相應的壓實施工參數(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，相繼建成了吉林臺一級、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通過大型足尺滲透變形試驗等來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吉林臺一級、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行了混凝土面板防裂技術(shù)研究，取得的技術(shù)進步主要是：①復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)對面板的約束；⑧及時保濕、科學保溫養(yǎng)護；⑨合理選擇面板混凝土澆筑時機和環(huán)境；⑩減免面板脫空。

2.4 止水結(jié)構(gòu)與止水材料

國家“七五，、“八五，、“九五”科技攻關(guān)項目都將接縫的止水結(jié)構(gòu)與止水材料立項進行了系統(tǒng)的試驗研究，其中具有代表性并廣泛應用的是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)，主要性能都超過國際同類止水材料與結(jié)構(gòu)。中國面板堆石壩除早期建設(shè)的株樹橋壩和溝后壩以外都沒有因止水結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞而產(chǎn)生嚴重滲漏。取得的技術(shù)進步主要是：①形成了動態(tài)穩(wěn)定止水設(shè)計理念；②高面板堆石壩普遍重視頂部止水，三板溪、洪家渡、吉林臺一級等采用有波形止水帶的塑性填料頂部止水。

3、結(jié)論

我國水資源和水能資源的開發(fā)利用中，需要修建一些水庫來調(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)濟特性，表現(xiàn)出強大的生命力。我國面板堆石壩建設(shè)方興未艾，對面板堆石壩筑壩技術(shù)要求十分迫切，先進的施工技術(shù)有待進一步的研究。

參考文獻：

[1]鐘良紅， 張海英， 劉祥恒. 混凝土面板堆石壩趾板施工技術(shù)[J]. 施工技術(shù)，2010，06.

[2]莫大源， 李麗. 梨園水電站混凝土面板堆石壩施工技術(shù)的幾點思考[J]. 水利水電技術(shù)，2014，05.

作者簡介：

張國泉（1984.06--）男，寧夏回族自治區(qū)銀川市人，本科學歷，工程師。

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