水利工程面板堆石坝施工技术

水利工程面板堆石坝施工技术

【摘要】面板堆石坝是以堆石体作为支承主体，以钢筋混凝土面板或沥青混凝土面板作为防渗体的一种坝型，在防渗面板和堆石体之间设置反滤层或过渡层。

【关键词】水利工程；面板堆石坝；施工技术

一、面板堆石坝的特点

与其他坝型相比，面板堆石坝具有如下主要特点：

1.剖面小，工程量小，工期短，造价低，在石多土少的地区筑坝，尤为经济。

2.施工受气候条件影响较小，可利用坝面溢流度汛。

3.堆石不会产生管涌，渗透稳定性好。

4.面板设在坝的上游，便于检修，抗冻、抗震性能好。

图1 面板堆石坝

1—面板，2—河床砂砾层，3—坝轴线，4—保护网及钢筋，5—垫层，6—过渡区；7—主堆石区，8—下游堆石区

5.方便机械化快速施工，有利于缩短施工工期和减少沉降。

6.坝身不能泄洪，需另设泄洪设施。

近30 年来，由于大型振动碾及薄层碾压技术的应用，使堆石坝的填筑密实度增加，坝体稳定性提高，沉降减小，加上混凝土面板结构在设计、施工方法上的改进，从而使混凝土面板堆石坝获得了很大发展。目前，混凝土面板堆石坝已成为国内外坝工建设中的一种重要坝型。

二、坝顶和坝坡

面板堆石坝一般为梯形剖面，其坝顶宽度和坝顶高程的确定与土坝类似，其中坝顶宽度除了应参考土坝的要求外，还应兼顾面板的施工要求，一般不宜小于5m。面板堆石坝的坝坡与堆石料的性质、坝高、施工方法及地质条件有关，设计时可参考类似工程拟定。混凝土及钢筋混凝土面板堆石坝的上、下游坝坡一般

采用1∶1.3～1∶l.4；沥青混凝土面板堆石坝的上游坝坡一般采用1∶1.6～1∶2.0，下游坝坡可采用1∶1.3～1∶1.4。如果石料质量或地基条件较差，则坝坡需要适当放缓。面板堆石坝的下游面常需要设置马道，而上游坝面为了面板施工方便，通常不设马道。

三、面板堆石坝的构造

混凝土面板堆石坝主要由堆石体和面板防渗体等组成。

1.堆石体

堆石体是面板堆石坝的主体部分。由于面板坝对沉降变形反应敏感，要求堆石体变形很小。因此，压实后的堆石应具有较低的压缩性、较高的抗剪强度和自由排水能力，含泥量(粒径d<0.1mm)不得大于5%。堆石料的压实标准宜以孔隙率n 控制，要求n＝20%～30%。

当坝体采用抛填式堆石施工时，要求尽可能采用新鲜、完整、坚硬和耐久的大块石料，石块的最大边长与最小边长之比不大于3～5，细料不超过5%。当坝体采用薄层碾压填筑堆石时，每层填筑的厚度约0.6～0.9m，并用6～14t 的振动碾碾压。如能正确、合理地选择颗粒级配和材料分区，则几乎所有料场和施工开挖中的石料都可用来堆筑坝体。

2.防渗面板的构造

2.1钢筋混凝土防渗面板

采用钢筋混凝土面板作为防渗体，在堆石坝中应用最多，少量的土坝也采用。钢筋混凝土面板防渗体主要由防渗面板和趾板组成。

①面板的厚度。面板是防渗的主体，应满足防渗性、耐久性和抗冻性要求，底部厚度宜采用最大工作水头的1％，考虑施工要求，顶部最小厚度不宜小于30cm。低坝可采用30cm的等厚面板。混凝土应采用二级配，其等级不宜低于C25，宜采用普通硅酸盐水泥。

②面板的配筋。为了控制温度裂缝和干缩裂缝及面板适应坝体变形而产生的应力，面板需要配置双向钢筋，每向配筋率约为0.3%～0.5%。在周边缝、水平缝和垂直缝附近应适当加密，以防止可能出现的拉应力，使面板边角免遭挤压破坏。

③面板的分缝与止水。为了适应坝体变形、施工要求及温度变化的影响，面板必须分缝，一般设有垂直伸缩缝、水平施工缝和周边缝。伸缩缝垂直于坝轴线，从坝顶沿坝面一直延伸到坝脚。由于在蓄水期堆石坝体的侧向位移是向河谷中心方向的，面板中部为受压区，缝间距可大些，一般以10～18m 为宜；而靠近两岸附近为受拉区，缝间距可减小，一般为6m。所有垂直缝都不使用填充料，缝

面只涂刷薄层沥青乳剂，以便最大限度地减少面板侧向位移。水平施工缝一般设在坝底以上1/3～1/4 坝高处，可用坚硬木板作填充材料，填充深度为面板厚度的一半。采用滑模施工时，也可不设置水平施工缝。周边缝就是面板与趾板之间的接缝，如图2 所示。临时性的水平施工缝则用钢筋贯穿，以使面板紧密连接。

在面板接缝处都应设置止水设备。常用的止水材料有止水铜片、橡皮止水和塑料止水等几种。止水可设一道或两道。靠近岸边部位的周边缝和竖向缝，属于张拉缝，是容易拉开的薄弱点，至少应设两道止水。垂直伸缩缝的止水构造则比较简单，但都必须保证止水片焊接牢固，并保证混凝土的浇筑质量。

图2 混凝土面板堆石坝分缝布置

1—周边缝，2—水平伸缩缝；3—水平施工缝，4—竖向伸缩缝(受拉)，竖向伸缩缝(受压)，6—竖向施工缝

④面板的垫层。抛填式堆石坝，常在堆石体上游设一层干砌石人为面板垫层。碾米压式堆石坝，堆石体的上游用碾米压的级配料作为面板垫层，它除了作为面板的基座外，还有半透水的反滤作用。其颗粒级配应符合反滤层的规定，垫层的厚度为3cm～5cm左右，可根据堆石体的径大小采用一层或两层，垫层在碾压后的渗透系数一般为10ˉ2～10ˉ4cm/s。

⑤连接垫板。为了给止水片和模板接头提供一个平整的基底面，要设置连接垫板。方法是将砂浆直接铺设在用沥青处理过的堆石表面上，垫板与止水片之间再涂上薄层沥青。垫板的厚度可以从零到需要达到的平整面的厚度，允许垫板突人面板设计厚度66深度不超过50mm。

⑥趾板(底座)。趾板是面板与河床和两岸基岩连接的混凝土板结构。面板与趾板之间有周边止水缝，并通过锚筋、固结灌浆将趾板与稳定基岩连接成整体，以形成止水封闭系统。

2.2沥青混凝土面板

沥青混凝土具有较好的塑性、柔性、防渗透性，不易产生裂缝，即使产生裂缝也有自行愈合的性能，而且工程量小、工期短，节省劳力、造价低，所以适用于作土石坝的防渗材料。

沥青混凝土面板有复式和简式两种型式如图3所示。低坝常采用无中间排水层的简式面板。