中國碾壓混凝土壩統計分析

劉六宴 溫麗萍

(1.水利部建設與管理司, 北京 100053；2.國家知識產權局專利復審委員會, 北京 100080)

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中國碾壓混凝土壩統計分析

劉六宴1溫麗萍2

(1.水利部建設與管理司, 北京 100053；2.國家知識產權局專利復審委員會, 北京 100080)

自20世紀80年代起，碾壓混凝土筑壩技術在中國得到廣泛研究和快速推廣，無論是建壩數量、壩體規模還是筑壩工藝、技術創新都處于世界領先水平。本文全面統計了中國當前已建及在建的碾壓混凝土壩工程，從建設年代、地域分布、結構型式等方面系統分析了中國碾壓混凝土壩建設的基本特征和碾壓混凝土筑壩技術特點，也以此反映中國在研究、推廣、應用碾壓混凝土筑壩技術上所取得的顯著成就。

碾壓混凝土； 壩型； 壩高； 統計； 分析

碾壓混凝土壩作為一種新興壩型，具有可利用粉煤灰等廢料、減少污染、節約水泥、縮短工期、節省投資等顯著優勢，是科學技術發展推動筑壩新材料、新技術、新工藝出現的結果，更是20世紀筑壩技術的一次重大創新和突破。1980年，日本建成了世界上第一座碾壓混凝土壩——島地川壩，壩高89m。中國自20世紀70年代末至80年代初開始研究試驗碾壓混凝土筑壩技術，并于1986年建成國內第一座碾壓混凝土壩——坑口水電站，壩高56.8m，自此開啟了中國筑壩建設的新時代，一大批碾壓混凝土壩相繼建成。截至2016年，中國已建、在建碾壓混凝土壩192座(含試驗壩，不含碾壓混凝土圍堰)，占水庫大壩總數的0.2%，其中已建174座、在建18座，以發電為主的有144座，以防洪、供水、灌溉為主的48座。總體看，中國是目前世界上碾壓混凝土壩建設速度最快、建成數量最多、筑壩經驗最豐富、工藝創新最廣的國家。中國部分120m以上碾壓混凝土壩見表1。

表1 中國部分已建、在建120m以上碾壓混凝土壩一覽表

1 中國碾壓混凝土壩建設年代分布

自20世紀中國開展碾壓混凝土筑壩技術研究應用以來的三十多年時間，大致經過三個發展階段。第一階段(20世紀80年代)，碾壓混凝土筑壩技術試驗研究和探索應用時期。在龔嘴、沙溪口水電站大壩進行試驗性施工的基礎上，相繼建成了坑口、馬回、龍門灘一級水電站和潘家口水庫下池4座碾壓混凝土壩，這個階段主要采用RCD工法施工，壩型為重力壩，壩體防滲主要采用“金包銀”型式。其中，潘家口水庫下池碾壓混凝土壩首次創新性采用全斷面碾壓施工技術，大幅提高了碾壓施工效率，節省投資效果得到進一步發揮，也有效解決了RCD工法干擾多、壩體內外溫控措施復雜等問題。第二階段(20世紀90年代)，全面推廣應用時期。相繼建設巖灘、水口水電站等34座碾壓混凝土壩，首次在棉花灘水電站創新性采用了變態混凝土防滲型式，進一步深化了全斷面碾壓混凝土筑壩技術，碾壓混凝土快速施工、簡化溫控措施等優勢得到更大范圍體現。同時，碾壓混凝土技術應用也由重力壩向拱壩發展，1995年建成當時世界最高的碾壓混凝土拱壩——普定碾壓混凝土雙曲拱壩，壩高75m。另外，碾壓混凝土壩體高度首次突破100m級，巖灘水電站碾壓混凝土壩高110m，水口水電站碾壓混凝土壩高101m，碾壓混凝土在高壩大庫中的應用充分證明其物理力學性能完全滿足壩體安全運行的要求。第三階段(21世紀)，高速發展時期。碾壓混凝土筑壩技術研究不斷深入，21世紀前16年開工建設152座碾壓混凝土壩，年均開工建設近9.5座，200m級高壩、雙曲薄拱壩建設取得重要突破，其中建成世界最高的碾壓混凝土壩——龍灘水電站碾壓混凝土壩，壩高216.5m。中國碾壓混凝土壩建設年代分布情況見表2。

表2 中國碾壓混凝土壩建設年代分布

2 中國碾壓混凝土壩分布情況(地域)

中國碾壓混凝土壩最先起步于福建、四川等少數地區，隨著溫度、濕度控制技術的日益成熟，以及運輸、碾壓設備的逐步改進，碾壓混凝土筑壩技術在全國大多數地區得到了廣泛應用，既有高山峽谷地區，也有淺丘寬河谷地區；既有高溫多雨濕熱地區，也有干旱寒冷易震地區。全國已建、在建192座碾壓混凝土壩分布于27個省(直轄市、自治區)，其中云南26座、貴州21座、四川17座、湖北15座、福建14座、廣西13座、廣東12座，該7省(自治區)碾壓混凝土壩數量居全國前列，累計占全國總數的61.7%；黑龍江、江蘇、山東、海南、西藏5省(自治區)各1座碾壓混凝土壩，北京、天津、上海、寧夏3市(自治區)無碾壓混凝土壩。

59座壩高100m以上碾壓混凝土壩分布于12個省(直轄市、自治區)，其中云南15座、貴州12座、四川10座，河北、山西、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、浙江、江西、山東、河南、廣東、海南、西藏、青海15個有碾壓混凝土壩的省(直轄市、自治區)，尚沒有壩高100m以上碾壓混凝土壩。9座壩高150m以上碾壓混凝土壩分布在4省(自治區)，云南3座、四川3座、貴州2座、廣西1座。壩高200m以上碾壓混凝土壩分布在云南、貴州、廣西3省(自治區)，各1座。中國碾壓混凝土壩地域分布情況見表3。

表3 中國碾壓混凝土壩地域分布

續表

3 中國碾壓混凝土壩分布情況(壩高)

中國已建、在建192座碾壓混凝土壩中，壩高低于100m的碾壓混凝土133座，占69%；壩高100m以上碾壓混凝土壩59座，占31%，其中，壩高150m以上碾壓混凝土壩9座，壩高200m以上碾壓混凝土壩3座。所有碾壓混凝土壩壩高均超過20m。

59座壩高100m以上碾壓混凝土壩中，已建49座，在建10座。9座壩高150m以上碾壓混凝土壩中，已建7座，在建2座，其中3座200m以上碾壓混凝土壩中，已建2座，在建1座。

59座壩高100m以上碾壓混凝土壩中，僅3座建成于20世紀90年代，其余56座均興建于21世紀，其中9座壩高150m以上碾壓混凝土壩全部興建于21世紀。說明中國早期碾壓混凝土筑壩技術處于研究探索、積累實踐經驗階段，建設的碾壓混凝土壩主要以中低壩為主，隨著試驗研究的深入和實踐經驗的不斷豐富，到21世紀大規模開啟了100m級、200m級碾壓混凝土壩建設，將來有望實現250m級或300m級碾壓混凝土壩建設。中國碾壓混凝土壩按壩高分布統計情況見表4。

表4 中國碾壓混凝土壩按壩高分布統計情況

4 中國碾壓混凝土壩壩型分布情況

碾壓混凝土筑壩技術的一個重要特點就是施工速度快、建設工期短，這就要求大壩結構盡可能簡單，以保證大倉面連續碾壓施工。因此，碾壓混凝土壩不同于常態混凝土壩，既沒有寬縫式、空腹式壩體，也沒有支墩壩型，僅有實體重力壩和拱壩兩種型式。已建、在建192座碾壓混凝土壩中，重力壩145座，占75.5%，拱壩47座，占24.5%，重力壩作為一種傳統壩型占絕對多數，特別是壩高超過200m和壩高低于40m的碾壓混混凝土壩沒有拱壩，特高壩尚未采用拱壩是基于安全考慮，低壩未采用拱壩主要基于投資成本考慮。但是，56座壩高100～200m的碾壓混凝土壩中，拱壩有20座，占35.7%；2000年后開工建設的152座碾壓混凝土壩中，拱壩有41座，占27%，說明新時期建設的高碾壓混凝土壩中，拱壩因其支撐荷載和投資成本優勢而被較廣泛采用。目前，由于龍灘水電站二期工程尚未開工建設，貴州光照水電站是中國已建最高碾壓混凝土重力壩，壩高200.5m；云南黃登水電站是中國在建最高的碾壓混凝土重力壩，壩高203m。貴州普定水電站是中國建設的第一座碾壓混凝土拱壩，壩高75m；河北溫泉保水庫是中國在寒冷地區建成的第一座碾壓混凝土拱壩，壩高49m；果多水電站是中國西藏自治區第一座碾壓混凝土壩，壩高83m。中國碾壓混凝土壩壩型分布統計情況見表5。

碾壓混凝土拱壩與常態混凝土拱壩一樣，既有單曲拱壩，也有雙曲拱壩；既有薄拱壩(厚高比小于0.2)，也有中厚壩(0.2≤厚高比<0.35)和厚拱壩(厚高比大于等于0.35)；既有等厚拱壩，也有變厚拱壩。47座已建、在建碾壓混凝土拱壩中，薄拱壩14座、中厚拱壩30座、厚拱壩3座，單曲拱壩9座、雙曲拱壩38座，以雙曲拱壩、中厚拱壩和變厚拱壩居多。新疆石門子水庫(壩高109m)、安徽流波水電站(壩高70.1m)、云南南康河二級水電站(壩高68m)、福建溪柄水電站(壩高63.5m)、河北溫泉堡水庫(壩高49m)等大壩為碾壓混凝土單曲拱壩；位于貴州、云南交界的萬家口子水電站(壩高167.5m)、象鼻嶺水電站(壩高146.5m)碾壓混凝土雙曲拱壩是中國在建最高的碾壓混凝土拱壩，也是中厚拱壩，厚高比分別為0.215和0.258；湖北三里坪水電站碾壓混凝土雙曲拱壩是中國已建最高碾壓混凝土拱壩，也是中國已建最高的碾壓混凝土薄拱壩，壩高141m，厚高比0.17。貴州普定水電站(壩高75m，厚高比0.386)、云南紅坡水庫(壩高55.2m、厚高比0.48)、江西倫潭水利樞紐(壩高90.4m、厚高比0.373)碾壓混凝土拱壩為厚拱壩，俗稱重力拱壩。福建溪柄水電站是中國建設的第一座碾壓混凝土薄拱壩，壩高63.5m，厚高比0.19；甘肅龍首水電站是中國在高寒地區建成的最高碾壓混凝土薄拱壩，壩高80m，厚高比0.17；湖北招徠河水電站是中國建成的第一座100m級碾壓混凝土薄拱壩，壩高107m，厚高比0.17；湖北云龍河三級水電站是中國最薄的碾壓混凝土拱壩，壩高129m，厚高比0.14。中國部分碾壓混凝土拱壩結構型式及厚高比見表6。

表5 中國碾壓混凝土壩壩型分布統計情況

表6 中國部分碾壓混凝土拱壩結構型式及厚高比

續表

5 結 語

a.碾壓混凝土壩作為一種新興壩型，是新技術進步、新工藝發展、新材料利用的成果，具有利用工業廢料、減少污染、節約水泥、縮短工期、節省投資等顯著優勢，將是今后較長時期最流行的壩型之一。

b.中國是世界上碾壓混凝土筑壩技術研究、推廣與應用的主戰場，30年時間已興建192座碾壓混凝土壩，無論是筑壩數量、大壩高度、大壩結構多樣性，還是筑壩工藝、發展速度都處于世界領先地位。

c.中國碾壓混凝土壩分布于27個省(直轄市、自治區)，無論是干熱河谷地區、高溫多雨地區，還是高寒、高海拔地區，都有碾壓混凝土壩工程，但主要分布在云南、貴州、四川、湖北、福建、廣西、廣東7省(自治區)。

d.中國碾壓混凝土壩建設起步于20世紀80年代，建成了5座碾壓混土壩；全面推廣于20世紀90年代，建成了34座碾壓混凝土壩；快速發展于21世紀，興建了152座碾壓混凝土壩。

e.中國現有192座碾壓混凝土壩中，壩高100m以上碾壓混凝土壩達59座，其中3座超過200m。現有碾壓混凝土壩中，重力壩占75.5%，拱壩占24.5%，碾壓混凝土壩的結構型式以重力壩為主，但21世紀開工建設的碾壓混凝土壩中拱壩比例接近27%，而且壩高100m以上碾壓混凝土壩中，拱壩比例達34%，說明新時期建設的高碾壓混凝土壩中，拱壩因其支撐荷載和投資成本優勢而被較廣泛采用。

[1] 俞瑞堂.國外碾壓混凝土筑壩最新技術及發展[J].水利水電工程設計,1995(2).

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Statistical analysis on RCC dam in China

LIU Liuyan1, WEN Liping2

(1.ConstructionandManagementDepartmentoftheMinistryofWaterResources,Beijing100053,China; 2.PatentReexaminationBoardofSIPO,Beijing100080,China)

Roller compacted concrete damming technology is studied widely and promoted rapidly in China since the 1980s. Dam quantity, dam size, damming technology and technological innovation are at world-leading level. In the paper, RCC dam projects which have been constructed and are under construction in China at present are comprehensively recorded. The basic characteristics of China RCC dam construction and technical features of RCC dams are analyzed systematically from the aspect of construction year, regional distribution, structure mode and other aspects, and the significant achievements of China in the aspects of studying, promoting and applying RCC damming technology are also reflected accordingly.

RCC; dam type; dam height; statistics; analysis

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.01.004

TV642.2

A

1005-4774(2017)01- 0006- 06