浅谈高混凝土面板堆石坝施工技术要点

浅谈高混凝土面板堆石坝施工技术要点

面板堆石坝在在二十世纪60年代出现以来，由于其独特的性能优势在全世界的水电站工程建设中得到越来越广泛的应用。目前，世界上最高的钢筋混凝土面板堆石坝是中国的水布娅水利枢纽，高达233米。本文就高混凝土面板堆石坝坝体材料分区及施工技术要点做了详细说明。

标签高混凝土面板；堆石坝；施工；混凝土浇筑；填筑

一、面板堆石坝技术发展历程

面板堆石坝技术的发展大致可以分为三个阶段：

（一）1850～1940年阶段

19世纪50年代，面板堆石坝第一次在美国加利福尼亚州内华达山脉的矿区出现。这个阶段是面板堆石坝的萌芽和早期阶段，面板堆石坝主要以抛填堆石为主特征。这一时期，面板堆石坝的高度一般不超过100米，而且修建的石坝坝体常常出现变形、开裂渗漏等问题，通常只能采用木面板进行防渗，面板堆石坝的施工技术在学术界的研究几乎是一片空白。

（二）1940～1965年阶段

这一时期是面板堆石坝技术发展的停滞期，由于当时技术难点的无法克服，面板堆石坝技术被人们冷落，从理论研究到实践应用，面板堆石坝在人们的视野中几乎不再出现，也有人认为这个时期实际上是面板堆石坝从抛填堆石向碾压堆石过渡的阶段。但不管何种观点，都承认这个阶段面板堆石坝的技术发展几乎为零。

（三）1965～至今阶段

1965年以后，面板堆石坝技术迎来发展高潮，碾压堆石对抛填堆石的完全取代，使面板堆石坝在实践施工过程中的技术难题得到根本性解决，并且随着薄层碾压施工技术的不断发展和改进，面板堆石坝逐渐成为了世界上水利水电工程建设的主流坝型之一。

经过了约150余年的发展，混凝土面板堆石坝凭借低成本、短工期等优势蓬勃发展，成为当下世界范围内面板堆石坝的主体。目前世界上已完工的最高面板堆石坝是我国于2008年建成的水布垭水电站坝体，坝高达到了233m。

二、高混凝土面板堆石坝坝体材料分区

高混凝土面板堆石坝剖面图如下图所示。高混凝土面板堆石坝坝体材料分区

主要有垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区（次堆石区）等。

1A.卜游铺盖区；1B.压重区；2.垫层区；3A.过渡区；3B.主堆石区；3C.下游堆石区；4.主堆石区和下游堆行区可变界限；5.下游护坡；6.混凝土面板

坝体防渗结构由混凝土面板、趾板（底座）及灌浆帷幕三部分组成。

（一）混凝土面板

混凝土面板为等厚或变厚的薄板结构。由于厚度薄，混凝土强度较高，断面中部配以单层或双向钢筋，因此具有一定的变形能力，能适应碾压堆石体的沉陷变形。

（二）垫层区

面板下部为垫层区，由颗粒较小的碎石或砂砾石组成，其主要作用是为面板提供较均匀的、密实的础。将面板所承受的水压力均衡地传递给主堆石体。垫层区要求压实后具有低压缩性、高抗剪强度、内渗透稳定、渗透系数为10-3cm/s 左右、具有良好施工特性的材料。

（三）过渡区

垫层区下面为过渡区，对较细颗粒的垫层及大粒径的主堆石体起过渡作用，确保在高压水头作用下，垫层区不至于产生破坏。其粒径级配要符合垫层料和主堆石料间的反滤要求。

（四）主堆石体

主堆石体是面板坝的主体，要求采用当地所能获得的较好石料填筑，以尽量减少该区的沉陷变形。如该区产生较大变形，将直接危及面板安全。

（五）下游堆石体

下游堆石体对主堆石体起支撑作用，保护主堆石体及下游边坡稳定。要求采用较大石料填筑。

（六）黏土覆盖层

对于较高的面板坝，死水位以下部分面板很少有进行检修的机会，因此坝前还设置有黏土覆盖，设置黏土（或壤土）覆盖的目的，是在底部一旦产生漏水的情况下，可能起到使裂缝自愈和防止渗漏的作用。

三、高混凝土面板堆石坝施工技术要点

水电站高混凝土面板堆石坝在施工过程中对组成坝体的面板、趾板、垫层、过渡层、主堆石区、次堆石区等部分都有比较高的施工要求，需要对施工过程进行全面的质量控制。

（一）施工前的准备

1、对坝基和岸坡的处理

坝基和岸坡施工的处理时整个水电站工程石坝施工的基础和关键，其施工质量的好坏将直接影响到大坝的安全。在施工过程中，应严格按照设计规范制定相应的施工措施。

在施工开始之前，应对坝基和边坡现场进行全面的检查。检查的内容应主要包括：平洞、深坑、钻孔等是否按设计图纸要求进行处理；坝基之上的植物、建筑物、石头、砾石覆盖层等是否按要求清理干净；岩基是否按要求进行了相关处理；岸坡表面是否按要求进行了清理，坡面是否稳定，有无松动石块，凹坑、反坡是否按要求进行了处理；趾板断面的尺寸、深度和底部标高是否按要求进行了施工，裂隙、断层地带等是否按要求进行了处理；浇筑范围内的渗水水源是否完全切断、堵隔，岩面是否清洁等等。

2、对料场的质量控制

由于高面板石坝容易受到水的侵蚀，因此水电站工程施工中对坝体的填筑料质量和施工强度要求非常高，对坝体填筑料质量和填筑强度的核查也就成为施工开始之前质量控制的关键环节。

对填筑料的质量控制关键在于对其进行相关试验，以检验其是否能够达到相应的质量要求。对料场的检查内容包括：料场植被、覆盖层等是否清理干净；填筑料的开采是否在规定区域内进行；填筑料的开采方式是否符合相关规定。

（二）高混凝土面板堆石坝关键施工技术

1、坝体填筑

（1）坝体填筑分期

高混凝土面板堆石坝，坝体填筑必须分期进行，其主要目的是要满足坝体安全度汛、挡水发电等阶段的面貌要求。但分期填筑是导致坝体产生不均匀沉降等从而使混凝土面板发生拉伸性裂缝和弯曲性裂缝。因此，高面板堆石坝合理进行分期填筑施工是关键。（2）堆石体的压实参数

高面板堆石坝堆石体的压实参数包括碾重、铺层厚和碾压遍数等，同样应通过碾压试验来确定。由于堆石体可能较大而不易碾压，施工时应注意控制粒径，不同部位的最大粒径控制有所不同。一般堆石体最大粒径不应超过层厚的2/3，