05-谈碾压混凝土重力坝

谈碾压混凝土重力坝

2002级水工班袁尔平

[摘要]常态混凝土重力坝是采用拌和拌制，吊罐运输出仓，然后平仓，振捣的方

式施工，如坝体剖面较大常须沿纵向分块浇筑，进行冷却和接缝灌浆，碾压混凝土

的改革常态混凝土坝传统的施工技术，采用无塌落度的干硬性贫混凝土，用土石坝

施工机械进行运输，摊铺和碾压的方法分成填筑压实成坝，近10多年来，碾压混凝

土筑坝技术迅速发展，应用亦较广泛，1974年巴基斯坦的塔贝拉坝修复工程，首次

使用碾压混凝土并获得成功，1980年在日本建成的岛地川坝，成为世界上第一座碾

压混凝土重力坝据以完全统计，目前世界上已建成和在建的碾压混凝土坝约80余座，建成的碾压混凝土坝中，高达100米的有日本玉川坝和墨西哥的特里戈米尔坝，正

在兴建的日本懒坝，坝高达155米，这些工程都做到大量的室内及现场试验研究，

取得了许多科研成果，总结了不少经验，推进了碾压混凝土筑坝技术的发展。

一碾压混凝土的原材料

1 水泥

碾压混凝土的原材料与常态混凝土无本质区别，因此，凡适用于水工混凝土使用的水泥品种均可采用，包括硅酸盐水泥中，普通硅酸盐水泥，低热矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰，为降低混凝土温升，应尽可能减少碾压混凝土硬化初期的水化热，在选用水泥的同时考虑掺用混合材料。

2 混合材料

由于碾压混凝土的需水量均少，一般都要加入粉煤灰和火山灰等混合材料，以增加微细颗粒的绝对体积，利于压实和防止材料分离，其掺量一般为胶凝材料总量的30%—60%甚至更多，研究表明，增加掺量不但能更好地填充骨料间的空隙，降低水化热，同时粉煤灰能与水泥的游离石灰起化学反应，还可在某种程度混凝土的后期强度。

3 细骨材料

砂的含水量的变化对碾压混凝土拌合物稠度的影响，比常态混凝土敏感，因此，控制砂的含水量十分重要，例外，对细骨材料中微细颗粒含量的限制一般可以放宽些，它有类似的粉煤灰部分的作用，目前，我国控制在7%—15%（常态混凝土6%—12%）。

4 粗骨材料

石子最大颗粒和级配，对碾压混凝土的分离，压实和胶凝材料用量，以及水化热温升都有显著的影响，必须选择适当，通常采用连续级配，最大粒径一般为80mm，也有采用150mm的，这主要取决于建筑物的结构形式，施工工艺的设备，以及管理水平等，我国目前一般选用最大粒径为80mm，当最大粒径小于80mm时，拌和物的分离现象可以减小，但含砂率将增大，水泥用量也随之增大，对大坝混凝土的温控不利。

5 外加剂

由于碾压混凝土的铺筑仓面面积大，为了提高混凝土半合物的好易性，推迟初凝时间，使大体积混凝土的碾压层保护“活态”从而充分保证整体性，防止产生冷缝，一般必须使用缓型的减水剂。

6 配合比

配合比的选择宜通过试验确定，一般要进行砂浆容重试验，强度试验，振动台干硬度试验，以及砂率的试验等，确定合适的单位体积用水量，水泥用量，砂率和各级骨料比，并通过现场试验验证，一般坝碾压混凝土的水胶比在0.45—0.75之间较适宜，关于胶凝材料的用量，对于大体积碾压混凝土，我国按规定一般不宜抵于130kg/m3，今年来改善碾压混凝土的密度和层间的结合，胶凝材料有增加的趋势，同时也提高了碾压混凝土强度和抗渗性能。

二碾压混凝土的特点

1 单位体积和胶凝材料用量少

一般混凝土总量的5%—7%扣除粉煤灰等活性混合材料，每立方米碾

压混凝土的水泥用量一般胃0—90kg大各项物理力学性能均的满足工程要求，降低单位体积和水泥用量不仅涉及工程造价，更重要的是可以减少水化热温升，降低施工期温度应力，简化温度措施。

2 单位体积用量少

一般比常态混凝土少40%左右，以便于振动通过碾压混凝土表面碾压密实，因此碾压混凝土是一种无塔落度的干贫性混凝土，由于这一特征，才有可能使碾压混凝土技术得以实现，使之突破了传统的柱状间断浇筑，发展成不设纵缝、通仓、薄层。连续均为铺筑，大大简化分缝分块，温控措施和水平施工缝的处理，节省接缝灌浆和模板等工程量，使得在降低造价，缩短工期以及施工管理等方面，显示出明显的经济效益，碾压混凝土的单位一般比常态可降低5%—30%，如我国坝的碾压混凝土坝坝体的总投资比同等条件下常态混凝土可降低16.45%，节省水泥44%。

3 抗冻、抗冲、抗磨和抗渗

耐久性能比常态混凝土差，特别是在层面或材料分离严重部分，抗渗性更差，因此，很多碾压混凝土坝在坝基上下游坝面2—3m的范围内及坝顶部位都另浇筑常态混凝土或用预制板加以保护，同时对水平层面也进行适当处理，例如，日本常在水平面浇后24—36小时先用压力灌射，形成糙面间隔3—4天再铺一层1.5—2.0cm，厚水泥砂浆，然后再铺碾压混凝土，这样的加强层面之间的结合，提高抗渗抗剪性能。

三碾压混凝土重力坝细部构造

1 坝体分缝

碾压混凝土由于水泥用量减少，水化热减少，采用薄层通仓浇筑，自然散热，因而取消纵缝，可少设和不设横缝，但不设横缝的碾压混凝土坝必须对坝扯河谷断面地形、地质及基础，进行深入细致的分析研究，判断是否产生不均为沉陷的可能性，对基础变形必须在设计中考虑，采取适当的工程设施，避免产生应力集中和开裂，横缝常由切缝和切割而成，也有

利用手工打连续孔，初凝前以人工和风敲打孔，或在初凝后风钻钻孔，或顶埋分缝板，预留软弱带成缝，横缝不一定从基础开始，也不一定要全部通到坝顶，横缝止水一般应设两道。

2 坝体防渗

碾压混凝土上坝上游的防渗措施有以下几种：

（1）在坝的上游面采用常态混凝土作防渗层，其最小有效厚度一般为坝面水头的1/30—1/15，但不宜小于1.0m，我国采用1.5m—3.5m，其优点是可在较厚的防渗层内设置横缝，缝内止水，防渗效果较好，缺点是增加坝体施工程序，降低施工程度，增加工程投资。

（2）在上游坝面附近，采用高胶凝碾压混凝土形成的防渗层，其加强防渗作用。

（3）在坝的上游面用6cm厚的钢筋混凝土预制板保护，预制板与坝体之间用钢筋连接，兼作沥青砂灌注的模板。

（4）在上游面采用预制混凝土板，预制板背面加设防水土工织物。

（5）在坝的上游面喷涂2mm合成橡胶防渗薄膜于混凝土面上，由于在坝体内部采用高胶凝材料的碾压混凝土，并采取有效的施工措施，使碾压混凝土结合良好，因此，在坝体上游面设有设置专门的防渗设备。

3 坝内排水及廊道

碾压混凝土重力坝也须在坝体上游部位和坝基布置排水系统，以降低扬压力，坝内排水系统的布置与坝面防渗层的抗渗性能和厚度有关，基础及岸坡接头排水布置与坝址地质条件有关，坝内竖向排水管一般为预制的无砂混凝土管，管距20m—30m，内径为7m—5m，亦用钻孔或逐层拔管等方法形成。

为了减少施工干扰，加大施工作业面，坝内最好不设廊道或少设廊道，尽量做到一个廊道兼起多种用途，一般中等高度的坝常只设基础灌浆廊道，兼起排水检查及交通作用，抗口重力坝只设一道基础廊道，对于较高