面板堆石坝

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2、防渗系统
由钢筋砼面板、趾板、趾板地基的灌浆帷幕、周边 缝和面板间的接缝止水组成。
a、面板
位于堆石坝体上游面起防渗作用的混凝土结构 。 应根据坝体变形及施工条件进行面板分缝分块。垂 直缝的间距可为12～18m。 在两坝肩附近的面板应设张性垂直缝（A缝），其余 部分的面板设压性垂直缝（B缝）。张性垂直缝的数量可 根据地形地质条件参照工程经验或有限元计算确定。两 岸垂直缝在距周边缝法线方向约0.6～1.0m范围内，应垂 直于周边缝布置成折线形式。

尺寸

过渡区的宽度一般与垫层区等宽，高度在100米以下的面板坝，可作成3~4米等宽，高度大于 100米的，可做成变宽，但顶部最小宽度应不小于3米。

特殊情况下，如垫层粒径较粗，主堆石区石料偏细时，只要层间满足反滤要求，也可将该区 取消。
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（3）主堆石区

作用：

其是大坝主体，承受自身重力，蓄水后的水压力
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坝高233m
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天生桥---中国的高面板坝
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塞沙那---第一座现代面板坝面板坝 澳大利亚, 坝高110 m
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阿里亚---面板坝发展的一个里程碑 巴西, 坝高160 m
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墨西哥AGUAMILPA 面板堆石坝

材料要求：

石料新鲜、坚硬、级配良好，具有较强的抗风化能力。特殊情况下允许 有少量的风化料存在，例如将其挤入块石空隙，而不影响主堆石体的抗剪强度
及压缩模量。

尺寸：

一般采用0.8~1.0米，最大粒径可为层厚的0.7~0.8倍。
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（4）下游堆石区
位于主堆石体的下游测，一方面赖以支持主堆石体的稳定，另一方面是保持 下游坝坡的稳定。
坝高187m，1993 -2005的最高面板坝
坝顶高程
230.00m 正常蓄水位 220.00m
1993年开始蓄水，水位达218.90m 1998年达最高水位223.46m 1997年发现高程198～202m有水平或斜裂缝 1998年发现高程180.00m处有水平裂缝，宽15mm，位于17～27号 面板，后延到14～16号

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中国水利水电建设集团公司旗下的水电七局
巴贡水电站位于马来西亚拉让江上游，最大坝高203.5m， 库容440亿m3，是除中国水布垭电站之外在建的世界第二高面板堆石坝
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堆石坝的类型：
1、按防渗体材料和位置分
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（2）过渡区

作用

过渡区位于垫层区的下游测,其作用是保护垫层区的渗流稳定,即使面板一旦开裂漏水,也不 应高压水流作用将垫层料物带走。

材料选用

新鲜、坚硬、级配良好的石渣，其粒径级配应满足垫层区与主堆石区的过渡要求，符合反滤 原则。
低压缩性、高抗剪强度、 主 堆 坝体上游 是承受水荷载的主要支撑体 较好的透水性和耐久性。 石 区 硬岩堆石料或砂砾料
次 堆 与主堆石区共同保持坝体稳 坝体下游 软岩堆石料 石 区 定，其变形对面板影响轻微
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（1）垫层区

垫层的作用：

ຫໍສະໝຸດ Baidu
防渗面板提供柔性支承，使库水压力较均匀地传递给下游过渡区和堆石区； 缓和下游堆石体变形对面板的影响，改善面板应力状态。
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2、按堆石施工方法分

抛填式堆石坝： 定向爆破堆石坝：

一般建在河谷陡峻、交通不便、地质条件较简单的地区。

碾压式堆石坝：

先将堆石级配料薄层铺填，然后用振动碾压实。 堆石体紧密，沉降量小，抗剪强度高，但仍有较强的透水性。 堆石的填筑以密实度作为标准，以干重度作为设计指标。
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振动碾
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坝面碾压
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二、坝体结构 混凝土面板堆石坝主要由堆石体和防渗系统组成。
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1、堆石体 由垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区组成
名称 位置 作用 要求
平整面板，避免应力集中； 粒径不能太大，有较多细 垫层区 面板下方 减少水荷载引起的变形；辅 料；良好级配 助防渗 垫层区和 过渡区 主堆石区 保护垫层并起过渡作用 之间 级配连续，最大粒径 ≤300mm，低压缩性和高 抗剪强度，自由排水性能
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c、接缝止水 周边缝应设置止水。底部止水铜片应选为最基本的防渗线， 中部Pvc或橡胶止水片及顶部止水视情况选用。顶部止水系统 一般由柔性填料、粉细砂(或粉煤灰)等材料构成，可以是其中 的一种止水材料，也可以是柔性填料和无粘性材料两种止水材 料。低坝和50m以下中坝可以只采用一道底部止水。中坝及 100m以下高坝宜设置底、顶部两道止水。100m以上的高坝宜选 用底、顶部两道止水，或底、中、顶部三道止水。 不同坝高的压性垂直缝均应采用硬平缝结构，都只需采用 一道底部止水。缝的一侧缝面应涂沥青乳液等防粘剂。止水铜 片下应设置PVC垫片并粘合在水泥砂浆垫座上。止水铜片两侧 底角应设置沥青止浆条。高坝张性垂直缝宜采用底、顶部两道 止水，中、低坝可只采用一道底止水，其结构同压性缝。
3、按坝体是否过水分：
不过水堆石坝：绝大多数堆石坝不过水。 溢流堆石坝：在坝顶和下游面采用钢筋混凝土或浆砌石护面，只能用于中、低坝。
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面板堆石坝的优点： 抗滑稳定性好。 水荷载→面板→坝体，整个堆石坝重量及面板上部分水 重抵抗水压；分层碾压的堆石密实度高，抗剪强度大。 坝坡1：1.3或1：1.4，对应坡角37.6°或35.5°，接近 松散抛填堆石的自然休止角，大大低于碾压堆石的内摩擦角 （大于45°），大多数堆石坝不做稳定分析。 坝坡陡，断面小，枢纽布置紧凑。 透水性好，抗震性能强。 排水性好，处于无水状态，地震时不会产生孔隙水压力， 不会液化或坝坡失稳。 施工导流方便，坝体可过水。 施工受雨季影响小，可分期施工。
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中国水利水电第十二工程局承建的混凝土面板堆石坝工程分布图
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西北口面板堆石坝，坝高95m
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江西东津 88.5m
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兴山古洞口 118m
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水布垭水利枢纽， 是清江梯级水电 开发的龙头枢纽 工程。主要建筑 物有混凝土面板 堆石坝、溢洪道 和地下厂房。大 坝坝顶高程409 米，最大坝高 233米，是世界 上最高的面板堆 石坝；安装4台 46万千瓦水轮发 电机组，总装机 容量184万千瓦
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三、构造设计
1、防浪墙 作用：挡水、防浪，减少堆石填筑方量，防浪墙延伸 到两岸与坝头基岩连接，形成完整的防渗体系。
面板坝坝体稳定性能好，坝体沉降量较小，采用高防 浪墙可减少填筑方量，降低造价。多采用“L”型钢筋混 凝土墙。防浪墙应设伸缩缝，其止水应和面板的止水或 面板与防浪墙问水平接缝的止水连接。 2、坝顶宽度 坝顶宽度根据坝高、交通要求、施工场地确定，若不 考虑坝高因素，可采用5米。
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3、坝体坡度 根据岩基强度和构造、坝料性质以及坡面滚石的安全 性确定。岩基上，材料坚硬、级配良好坝高＞140m，采用 1：1.4；坝高小于110～130m，采用1：1.3；材料不够理 想，可放缓坝坡。 上游坡不设变坡，如无特殊要求，下游一般不设马道。 高山峡谷区，设“之”字形上坝公路。
第七节 面板堆石坝
一、概述
二、坝体结构
三、构造设计
四、材料分区
五、研究问题
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一、概述
定义： 用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体，用混凝土面板作 防渗体的坝，简称“面板堆石坝”或“面板坝”。 发展过程： •19世纪及20世纪早期为抛填堆石坝阶段； 美国采矿、淘金 抛石填筑、高压水枪冲实 沉降 大 面板难以承受大变形 •1940年后的20年内，抛填堆石坝向碾压堆石坝发展， 出现了土质心墙堆石坝、斜墙堆石坝； 太沙基 薄层碾压 •1965年后，碾压堆石坝。
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四、材料分区
应根据料源及对坝料强度、渗透性、压缩性、施工 方便和经济合理等要求进行坝体分区，并确定相应填筑 标准。 1、目的
在保证大坝可靠运行前提下，尽量利用枢纽的开挖料 及坝址附近的材料，获得最大经济效益。 2、原则 •各区材料之间满足水力过渡要求，从上游向下游渗 透系数递增，下游坝料对上游相邻材料有反滤作用； •变形模量从上游向下游递减，保证蓄水后坝体变形 小，防止面板和止水系统破坏； •充分利用开挖石渣，以达到经济目的。

设计要求：

由于挡汛期洪水，垫层肩负临时面板作用，所以应具有低透水性； 以缓和周边缝两侧相对位移量，在其两侧一定范围内垫层厚度应适当加大，并尽可能 提高这部分垫层的碾压密实度；

考虑万一面板破坏漏水时，垫层应能承受水库最大水头所形成的水力梯度，以保证大
坝安全。

垫层材料选择

垫层尺寸和碾压要求

⑴土心墙堆石坝 ⑵土斜墙堆石坝 ⑶土斜心墙堆石坝 ⑷钢筋混凝土面板堆石坝 ⑸沥青混凝土面板堆石坝


⑹沥青混凝土心墙堆石坝
⑺混凝土重力墙堆石坝
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.5 1:1
2 1 2
1:1 .75
1:2
3
3 1:0.3
3
1:2 .25
泥山土心墙堆石坝（美国） 1——心墙；2——反滤层；3——堆石
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面板水平施工缝须用钢筋穿过，应不设止水。 趾板伸缩缝可采用铜片、PVC或橡胶片止水，并应与周边 缝止水构成封闭系统。 防浪墙与面板的水平接缝，宜设置底、顶部两道止水。 中间与顶部止水均应与相接缝的底部止水连接形成封闭 结构：周边缝PVC止水带宜用夹具与垂直缝处的底部止水连接； 周边缝柔性止水可用柔性填料塞与垂直缝的底部止水连接。 止水面膜宜粘结或压结，固定在面板上。 寒冷地区在水位变动区不应采用角钢、膨胀螺栓作为柔 性填料面膜的止水固定件，宜采用粘结材料，以避免遭到冻 胀的破坏而失去其固定作用。 混凝土防渗墙与连接板之间的接缝止水，应按周边缝止 水设计。
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面板水平施工缝的设置宜考虑施工条件，满足临时挡水 或分期蓄水的要求。继续浇筑混凝土之前，施工缝的缝面应 经凿毛处理，清理干净，缝面用水湿润，铺一薄层高强度砂 浆。面板钢筋应穿过缝面。 分期浇筑的面板，其施工缝应低于填筑体顶部高程，高 差宜大于5m。如发现已浇筑面板与垫层间有脱空现象，应以 低标号、低压缩性砂浆等灌注密实后再浇筑面板混凝土，保 证其良好结合。
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b、趾板： 连接地基防渗体与面板的混凝土板。保证面板与河床及岸 坡间的不透水连接，同时是基础帷幕的盖板和滑模施工的起始 工作面 。 岩基上趾板厚度可小于与其连接的面板厚度，最小设计厚 度应不小于0.3m。高坝底部趾板厚度应不小于0.5m，可按高程 分段采用不同厚度。 趾板下游面垂直于面板底面的高度应不小于0.9m。 趾板一般可不作稳定分析。厚度超过2m时，需进行稳定和 应力分析。趾板稳定分析用刚体极限平衡法。计算中不计趾板 锚筋作用及面板与趾板之间的传力。堆石压力只能考虑堆石的 主动压力，或考虑面板下的堆石在面板承受水库压力后产生的 侧向压力。
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面板厚度的确定应满足下列要求： •便于布置钢筋和止水，其相应最小厚度为0.30m； •控制渗透水力梯度不超过200； •在达到上述要求的前提下，应选用较薄的面板厚度，以 提高面板柔性，降低造价。 面板的顶部厚度宜取0.30m，并向底部逐渐增加，在 相应高度处的厚度： t＝0.30十(0.002～0.0035)H 式中t——面板厚度，m； H——计算断面至面板顶部的垂直距离，m。 中低坝可采用0.3～0.4m等厚面板。
渗流量突增至最大260L/s，随水位而增减
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巴西
Campos Novos面板堆石坝 坝高202m，巴西最高面板堆石坝
Campos Novos 水电站装机880MW 2001年开工，2006年竣工 坝顶高程666.00m，最大坝高202m 上游坝坡坡比1:1.3，下游平均坡比1:1.4 6 3 堆石材料为玄武岩，总方量1.21×10 m