碾压混凝土坝施工

碾压混凝土坝

概述

碾压混凝土是指将无坍落度的半塑性混凝土拌和物分薄层摊铺，并经振动碾压密实且层面返浆的混凝土。用碾压混凝土筑成的实体重力坝即碾压混凝土重力坝。

碾压混凝土坝是环保型、节约型、安全型大坝。我国碾压混凝土坝技术从引进到推广应用，经过200座的工程实践，总体讲已经比较成熟，碾压混凝土大坝筑坝技术处于世界领先水平。已建成龙滩、光照等200m级碾压混凝土坝，

我国碾压混凝土坝技术具有以下特点：采用高掺粉煤灰等掺和料，选用适宜的水泥、砂石骨料、优质高效复合型外加剂，针对具体工程特点确定优化的混凝土配合比；对碾压混凝土拌和、运输、摊铺、压实的机械不断改进；不断调整混凝土的稠度VC值的控制范围；混凝土摊铺、碾压、分逢处理、分层碾压、模板工程等施工工艺不断改进和提高；研究了变态混凝土、斜层平摊铺筑、诱导逢施工新工艺；进一步提高了碾压混凝土大坝的质量，其各项物理力学指标均可达到设计要求，对垂直、水平方向的混凝土芯检查，芯样已超过10 m，压水试验的透水率平均小于1Lu，抗剪断试验的破坏面一般不在层间结合面，观测仪器的数值均证明大坝运行正常，坝体渗漏、变形值与常态混凝土相同。

碾压混凝土坝的建设特点：

1.碾压混凝土重力坝向更高方向发展。超过百米的有龙滩、光照、百色、索风营等。

2.坝体上游面采用二级配富胶凝材料全断面碾压混凝土结构防渗。

3.台阶式碾压混凝土溢流坝面。江垭大坝128m,索风营大坝116m.。

4.采用“变态混凝土”浇注外部碾压混凝土以提高抗渗能力，简化施工工艺。多用于模板附

近、止水、廊道、岸边等部位，在碾压混凝土中喷洒水泥粉煤灰净浆（加浆量4～6%），形

成“变态混凝土”用插入式振捣棒振捣密实。

5.采用高参粉煤灰或其它混合材，降低了水化热（降低10~15℃），简化温控，便利施工。

6.采用碾压混凝土围堰优越性明显，施工快，造价低，拆除不难。三峡三期围堰115m高，

110 万m3 , 4个月完成，蓄水前控制爆破拆除。

碾压混凝土坝的设计

一、设计的原则方法和标准：

SL/314-2004《碾压混凝土坝设计规范》规定：设计原则、

计算方法、同混凝土重力坝。

控制指标

碾压混凝土坝与常态混凝土的相比，只是改变混凝土的配合比和施工工艺。碾压混凝土坝与常态混凝土的工作条件相同。

二、重力坝的断面选择：

1.坝体断面力求简单：上游面：坝高＜100m时垂直；坝高＞100 m 时折坡或斜坡（在1:0.2～

1:0.3之间，龙滩、光照0.25、金安桥0.3）。

下游面：坡比在1:0 .7～1:0.8之间。龙滩0.73；光照、金安桥0.75。

2.最好尽可能不设底孔和中孔，宜设开敞式溢流孔。便于发挥碾压混凝土施工优势。

三、碾压混凝土坝的上游防渗结构：

1.上游常态混凝土防渗：上游面采用1.5～3.0m厚的常态混凝土放渗，俗称“金包银”早期采

用较多，现在基本不用。

2. 沥青砂浆防渗层（6cm）、水泥钢筋混凝土面板（6 cm）。

3.全断面碾压，二级配富胶凝材料防渗：防渗体厚度为水头的1/15～1/20,层面加铺1～1.5cm

水泥粉煤灰浆，保证层面有较好的胶结，并在下一层初凝前铺好上一层。防渗体的厚度以水头的1/15为佳，混凝土标号R90200 或R180200，抗渗等级可达W8～W 12。实践证明，这种防渗结构施工方便，经济可靠。

4.组合防渗结构：是我国的荣地坝首倡，随后迅速推广。变态混凝土厚30～50cm与（超）富胶

二级配碾压混凝土组合防渗。如索风营、思林、大花水、光照等大坝。

碾压混凝土的抗渗性：

1.碾压混凝土本体的防渗性正常情况下可达W

6～W

8

.

2.对于间隔在初凝时间以内，正常情况下其抗渗性可以达到或基本接近碾压混凝土本体的

抗渗性。

3.层碾压混凝土的抗渗性面间隔超过初凝时间，采用刷毛铺水泥浆或水泥砂浆的处理方式

是十分有效的。

碾压混凝土本体及层面的抗渗特性性：

1.本体的抗渗性：与配合比、施工方法有关。K值可达10-9cm/s，随着胶凝材料用量的

增加，抗渗性能增大。

2.层间的抗渗性：与间隔时间、层间处理方法有关。间隔时间越长，抗渗性能越低。间

隔时间应控制在初凝时间以内。

3.碾压混凝土坝体材料分区：常态混凝土

垫层混凝土：变态混凝土

内部：三级配碾压混凝土

上游防渗区：二级配富胶碾压混凝土

上下游表面：变态混凝土

四、坝体排水：

坝体排水位于二级配富胶材料防渗体的下游侧，形成排水幕，设置排水廊道。可降低扬压力，保证碾压混凝土的耐久性。一般结合钻孔取芯形成排水通道，较无砂预制管可靠。从彭水等几个工程看，采用完工后坝顶钻孔或廊道内成孔仍然是一种行之有效的成孔方式。

五、坝体下游面：非溢流面：外侧模板，内为常态混凝土或碾压混凝土。

重力式预制混凝土块，江垭坝。

溢流面：常态混凝土厚2～3m，抗冲耐磨混凝土，阶梯式消能如索风营大坝。

六、重力坝的分缝：碾压混凝土坝一般不设纵缝，只设横逢，根据坝体结构、施工条件、温度控制

等因素决定，为利于施工以尽量少设横逢为原则。

横缝：溢流坝段、

按照坝体功能分

非溢流坝段。

考虑温控措施

按施工仓面大小横逢间距20～30m。

考虑填筑速度

近年实践，碾压混凝土重力坝横逢间距应与常态混凝土坝相应，以20～25m为宜，顺

河方向可通仓浇筑，如龙滩、大朝山等。

温度应力的仿真分析表明，坝段超过30m时，高温季节浇注的混凝土在上游坝面会出现较大的坝轴向拉应力，从而引起上游面竖向裂缝，蓄水后会发展成劈头裂缝，如棉花滩

坝。

横逢的构造：迎水面设铜止水或橡胶止水，坝高100m以上时，设“两铜一橡”三道止水。

七、碾压混凝土重力坝的应力特点：应力分布不同于常态混凝土重力坝，因碾压混凝土重力坝不设

纵逢，坝内温度降低至稳定温度要经过十多年时间，所以自重、水压力、温度三种荷载产

生的应力应叠加计算。研究表明，自重和水压力对减小坝体内部σx和表面σy由于温度变

化产生的拉应力是有利的。

八、坝体的稳定和抗剪强度：

1.抗滑稳定分析,从三个方面考虑：⑴建基面的抗滑稳定。

⑵坝基岩体软弱结构面。

⑶碾压混凝土层面。

沿层面的抗滑稳定分析：核算靠近建基面坝体层面的抗滑稳定。分横逢的坝体，核算单个坝段或单宽坝段沿碾压层面的稳定！根据大坝体型、层面抗剪断指标、层间扬压力及沿

层面的抗滑稳定安全系数分析考虑。

碾压混凝土坝的层间结合和抗滑稳定：试验结果表明，连续式碾压铺筑方法碾压层面的抗剪断性能，可以满足百米级高碾压混凝土坝的抗滑稳定需要，总之，连续碾压的热逢层

面已不是影响碾压混凝土坝的安全和质量制约因素。需要强调，加快碾压混凝土的浇

筑速度和及时碾压是层间结合质量控制的关键技术所在。

增加抗滑稳定的措施：靠近建基面附近层面靠近下游1/10底宽范围内铺设水泥砂浆垫层可提高抗剪断强度；坝体下部层面向上游倾斜20。

2.抗剪断参数有两个方面：⑴常态混凝土垫层与建基面。

⑵碾压混凝土层面。

层间抗剪断参数（f/′、c/）：重力坝设计规范规定，按碾压混凝土胶材用量（配合比）、龄期

确定。

抗剪断参数f/′、 c/有以下特点：

a. 不同配合比的碾压混凝土，f/值分散小，在0.9～1.9之间。c/值分散

大，在 1.0～3.0MP

之间。

a

b. f/′、c/随龄期从90d 增长到360d f/′、c/值均增长20～25%。

所以，抗剪断参数f/′、c/作为设计的控制指标，需在现场试验并经类比选定，离散性较大与施工质量、配合比、是否及时覆盖上一层碾压混凝土有关。

九、温度应力和应力控制特点：

a).温度应力： a.内外温差：龙滩坝：≤20℃；景洪坝≤15℃。坝体内温降较慢，冬季

会出现较大拉应力，而水平施工逢易开裂。

b.上下层温差：龙滩坝：＜10～12℃；景洪坝：＜14℃.戈兰滩＜13℃.

对通仓浇筑的长度大的坝块，上下层温差引起较大的拉应力。

c.基础温差:龙滩坝：＜16～19℃；景洪坝：＜15～17℃。戈兰滩＜13～

17℃由于基础的传热作用和浇筑季节的变化，坝内温差在沿

铅直方向上是不均匀的。

b).温度应力特点：1.碾压混凝土坝温降缓慢，坝体持续高温。坝体内部碾压混凝土的温

升接近绝热温升；因掺有较多的粉煤灰，根据实验，碾压混