面板堆石坝

2、坝体填筑
主要分项工程，是工程质量、造价和工期的关键 。做好坝体的填筑规划：挖填结合、与大坝导流度汛考虑、
各区要求基本平起填筑，
一般采用碾压法，按工序流水作业： 自卸汽车后退法或进占法卸料， 推土机推平：摊铺厚度垫层区过渡区 0.4~0.5m,主堆石区
0.8~1.0m，次堆石区1.0~1.6m
震动碾压实（洒水）: 现场压实试验：除检验设计压实标准的合理性和压实机械的
堆石体的填筑压实所施加的外力，主要有三种形式，即静压力、冲击 力和振动力。 堆石属散粒材料，其颗粒多呈块状、浑圆状（卵石），且在三个轴方 向的尺寸相差不太大。此种材料的堆积体（填方）与粘性土不同，其 结构呈单粒状排列。颗粒之间的连接方式，只有简单的邻接接触与咬 合连接，因此，颗粒之间连接强度主要为摩擦阻力。此种摩擦阻力， 在静力条件下比较难以克服，但在振动条件下，则比较容易克服而使 堆石颗粒产生位移，填充空隙，从而使堆石体得到压实。故
面板的施工分期



面板分三期施工,即:
(1)一期面板。高程680ｍ以下 (2)二期面板。高程680～746ｍ (3)三期面板。高程746～787.3ｍ


面板浇筑特点
当一、二期面板浇筑时,大坝仍在大量填筑,而此期间,亦是大 坝要发生大量施工期沉降变形的时段。 出现因大坝施工期沉降变形而使面板产生很大的先期挠曲变 形。这也是在填筑期间,对高坝而言,面板因过早、过多地分 期施工所带来的不利问题。例如曾在施工期发现,随着坝体填 筑高度的增加,上游边坡沉降明显加大,最大达50ｃｍ。

由混凝土面板堆石坝的角度出发，堆石性质的试验研 究主要包括母岩性质、物理性质、强度性质、变形和应力 应变性质及渗透和渗透稳定性质等，尤其应以堆石的变形 与应力应变特性为重点。



堆石的颗粒级配一般采用级配曲线及其特征粒径和级配参 数来表示。表征级配的特征粒径及与其有关的特性指标有： 最大粒径dmax、5mm以上颗粒的含量P5、含泥量P0.1、 d10、d60、d30、d15、d85、不均匀系数 （d60/d10）、曲率系数Cc（）等。 通常采用粗粒含量(即大于5mm颗粒的相对含量)或颗粒 加权平均粒径来表示级配的粗细程度；以不均匀系数和曲 率系数表示级配的优劣。级配特征值与工程性质特别是碾 压干密度的关系最密切，且呈现比较好的规律性。 堆石的颗粒级配有两个明显的特点。第一，在受力条件下， 颗粒产生破碎，因此级配是可变的；第二，试验级配往往 不是原型级配。试验级配受场地、规模等试验条件的限制， 需要按照一定的方法缩制处理。如相似模拟法、剔除法、 等量替换法或综合法等。但是，不管哪种情况下的级配， 其级配特性或颗粒大小分布状态，对于堆石的工程性质都 有较大的影响。
结构特点和坝体分区

堆石体的结构，各部位及其受力状况不同，填筑材料不同。



坝体的典型分区 1、结构特点
（1）上游面薄面板（钢筋混凝土和沥青混凝土），坝体防渗止水的关键，占投资 15~20% （2）坝身为堆石结构（非砌石，施工似土石坝） （3）坝坡1：1.2~1.4







对糯扎渡堆石Ⅱ料的爆破直采料应有如下要求： 通过有关专题的研究，设计部门提出了Ⅱ区堆石料空 隙率22%、干密度2.15g/cm3、渗透系数大于1×103cm/s的物理设计指标。在参考相关工程经验和坝体碾压 试验的基础上，提出 （1） 颗粒级配曲线连续性好，不均匀系数Cu值大于8， 曲率系数Cc的平均值在1~3的范围内； （2） 超径块体要求小于爆破量3%，最大粒径石料为 800mm； （3） 细粒料（<5mm）含量要求大于5%，碾压后 <5mm含量要求达到8%~15%。
施工主要程序
一、趾板与堆石地基处理、趾板浇筑和
基础灌浆 包括 （1）基础开挖 （2）地质缺陷处理 （3）趾板混凝土浇筑 （4）趾板灌浆（先固结后帷幕）

趾板布置在面板的周边、坐落于河床及两岸基岩的钢筋
混凝土结构。与面板共同作用，为坝基以上的防渗体，与 下部基岩（经过固结灌浆、帷幕灌浆）形成整体。承上启 下的防渗结构。。 通过具有柔性止水的周边缝协调面板与趾板的变形不连续 性。



作用：1、保证面板与坝基的不透水连接；
2、基础灌浆的盖板； 3、作为滑动模板施工的开始工作面。
要求在基岩开挖完成后、大坝填筑前完成趾板的浇筑。

浇筑的程序与质量要求。同于大坝基础混凝土。
二、堆石填筑

（已经分区定型化）
规范要求以碾压参数及堆石密度作为质量控制指标 （堆石的碾压试验） 1、坝料生产： （1）垫层料 需加工，利用骨料生产系统，或天然料筛分。
适用性外，确定合理的施工压实参数（一定碾重和行车速度条件下）如铺 层厚度、碾压遍数、加水量。
垫层坡面的碾压与防护，需支承面板。坡面喷洒乳化沥青
、喷混凝土、碾压砂浆等防护。
质量检查 试坑或核子密度仪 规范“坝料压实质量检查，应从
控制碾压施工参数为主，试坑取样为辅”

堆石料压实：指堆石在机械作用下颗粒排列至密集，同时 伴随着级配以及密度改变的施工过程。堆石形状不规则， 其孔隙尺寸和渗透性都比较大大，与粘性土不同，堆石的 压实不存在孔隙气或孔隙水的排出，而仅仅是克服颗粒之 间的摩擦阻力之后的颗粒密集化过程。因此，堆石的压实 是伴有颗粒破碎、级配不断变化的特征。





现代工程实践中普遍使用振动碾对堆石进行分层碾压。 当堆石体受到振动时，具有不同大小、不同质量的堆石颗 粒，在振动的作用下将获得不同的往复惯性力。由此在相 邻堆石颗粒之间产生动剪应力，同时由于往复惯性力的作 用，呈粒状结构的堆石颗粒之间的摩擦阻力极易丧失，联 接极易破坏。因此，堆石颗粒能够比较容易地相互移动、 充填，使堆石达到更密实的结构状态。 堆石料压实的影响因素，可大体分为三个方面。即材料性 质、压实机械和压实工艺。 堆石料的压实性质主要取决于堆石的材料性质，影响堆石 料压实的因素，主要是堆石级配与加水情况的影响比较大， 选择合适的不均匀系数Cu值与加水等施工工艺可以提高 碾压质量。
2、坝体分区
（1）垫层区 为面板提供平整密实基础，将面板承受的水压力均匀传递到堆石 体。最大粒径100~150mm，级配良好石质新鲜。水平宽度4m。 （2）过渡区 保护垫层在高水头作用下不产生破坏。级配粒径符合反滤要求。 小于350mm。水平宽度4m。 （3）主堆石区 坝稳定的主体。粒径最大600mm，级配良好。 （4）下游堆石区 和次堆石区 采用超径料甚至质量较差的料。 （5）上游混凝土面板 30~60cm， （6）下游护面 块石



面板堆石坝面板防裂技术
1 概述 面板坝属于土石坝范畴,都存在稳定、渗流(防 渗与排水)、应力与变形、抗震等主要技术问题。 对于高面板坝而言,过去重视周边缝变形及止水系 统的安全性。但经过20世纪90年代墨西哥高187 ｍ的阿瓜米尔帕大坝、巴西高160ｍ的爱利亚面板 堆石坝、哥伦比亚高148ｍ的塞尔维金拉面板砾石 坝、我国高178ｍ的天生桥一级大坝等几座高 160～180ｍ左右的高坝实践,发现面板的挠曲变 形及其裂缝问题成为主要技术关键。
坝体及混凝土面板的变形特性

坝体的最大沉降变形

坝体的沉降变形特性
上游变形大于坝轴线变形而小于下游变形；
沉降变形主要还是受其上部堆石填筑重量
与坝料本身性质的影响。
大坝水平位移特性
国内外部分面板堆石坝工程 堆石料填筑的平均干密度（孔隙率）表
坝名 国家 坝高（m） 岩石类型 垫层区 主堆石区
阿里亚 辛戈
巴西 巴西
160 140
玄武岩 花岗片麻岩
2.12（0.25） 2.26
2.12（0.27） 2.15
西北口
万安溪 天生桥一级 珊溪 乌鲁瓦提 引子渡 白溪
中国
中国 中国 中国 中国 中国 中国
95
93.5 178 132.5 131.8 129.5 124.4
灰岩
花岗岩 灰岩 流纹斑岩 砂砾石 灰岩 凝灰岩
2.29（0.22）
2.26 2.20（0.19） 2.19（0.176） 2.27 2.22（0.175） 2.23（0.136）
2.18（0.28）
2.10（0.19） 2.12（0.22） 2.12（0.195） 2.34 2.14（0.205） 2.10（0.197）
图1 天生桥一级大坝典型断面 ①主堆石ⅢＢ区与次堆石ⅢＣ区在坝轴线处设垂直分区; ②次堆石ⅢＣ区为软弱的砂、泥岩、薄层灰岩以及泥灰岩夹 泥岩,泥岩含量为44%～86%,湿抗压强度低,软化系数仅为0.5。
大坝填筑分区：大坝填筑基本分为五区,即图2中③、④、 ⑤、⑥和⑦各区,采用压坡式分区填筑的方法。

2 天生桥一级大坝-工程实例



面板在施工期、蓄水期共发生了4537条裂缝(尚不包括 一、二期面板蓄水后的全部情况),其中蓄Fra Baidu bibliotek后裂缝数量较蓄 水前约增加了10倍,缝宽由0.5ｍｍ增加到4ｍｍ,出现了两 条裂缝密集带。 经对观测资料分析,裂缝发生的主要原因：高面板坝蓄 水至高水位后,因巨大水压力作用,坝顶出现了102.3ｃｍ的 水平位移,面板产生了89.8ｃｍ的大挠曲变形, 使得面板成 为类似余弦曲线的形状而出现了两个反弯点,从而产生了弯 矩、拉应力及压应变,直至产生一系列裂缝。 以上情况与国外高坝坝顶出现大的水平位移和上部区 域发生很宽的裂缝完全类似,这可能是坝高180ｍ以上的高 坝在设计与施工中需要慎重研究的问题。
三、面板浇筑

面板是防渗的，基本不受力。30~60cm厚。 主要施工设备 ：滑模法（无轨）、溜槽、慢速卷扬机，混凝土运 输设备等 滑动模板系统：模体系统（模板及其支撑、行走机构、操作平 台）、牵引系统和轨道系统三大部分。 有轨的和无轨滑动模板（仓内新混凝土受力，依靠侧模板保护滑面的 平整）， 行走：千斤顶、卷扬机、爬钳 面板浇筑：连续浇筑和分期浇筑（高坝，分设施工缝）。 混凝土运输：混凝土泵、溜槽。混凝土的和易性和粘聚性 入仓、震捣 牵引滑升。 速度2~3m/h 面板养护：保温保湿
（2）过渡料 洞挖碴料，在开挖料场挑选或利用浅孔爆破。 （3）主堆石区料 工程开挖料或料场开采料。 堆石颗粒的结构状态 大颗粒构成骨架，小颗粒充填 坝料的级配曲线 颗粒尺寸d(mm)~小于d的重量比。严格控 制大块率（超径）。 满足级配要求 不均匀系数cu=d60/d10；曲率系数cc=d302/d10Xd60






梯段爆破，多排孔微差挤压爆破技术。 洞室爆破。 （4）下游堆石区及次堆石区 较宽松的最大块度与级配要求




堆石坝坝体质量主要取决于维持坝体稳定的堆石体的力学特性， 堆石坝坝料的级配是影响堆石体力学性质的主要因素之一。堆石是具 有一定级配的岩石颗粒的集合体，其主要特点为： （1）堆石是一种以颗料为主并具有一定级配的无凝聚性材料，其 最大粒径取决于施工要求，一般不大于600～800mm，小于25mm 的颗粒含量不大于50%，小于5mm的颗粒含量不大于30%～40%， 小于0.1mm的颗粒含量在10%左右； （2）优质的堆石料，应具有能够自由排水的性质，其渗透系数 不应小于1×10-3cm/s； （3）堆石是指人工爆破开采料和天然山麓堆积料，按其定义， 一般来说不包括冲积砂砾石，但从面板堆石坝坝料的角度上看，通常 也将砂砾石包括在内。
面板堆石坝的施工




混凝土面板堆石坝是一种以堆石体为支承结构，并在 其上游表面设置混凝土面板为防渗结构的堆石坝，属 土石坝范畴。美国1910雷利坝（42m），木面板。 60年代，重型震动碾压机械的出现，提高坝体密实度， 降低坝体沉降（0.1~0.2%），导致大发展。 建坝---降低工程造价（结构简单、当地材料）、缩短 建设周期（气候影响小）。面板坝：安全可靠的运行 性能、工程量小、施工简便、导流简化、造价低。 国内现代混凝土面板堆石坝始于1985的西北口工程 （95m）。目前以建成60余座，数量和高度上发展很 快。设计理论、施工机具和施工技术的发展是主要原 因。 天生桥一级坝与心墙坝方案比工期提前一年，4个月的 坝料开采与填筑达到431万方。