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面板堆石坝


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)。
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;
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。
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

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
面板堆石,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
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。。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。

(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
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
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。
2 天生桥一级大坝-工程实例
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。
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。
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
蓄水过程中面板下垫层发生突然性沉降
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。
灰岩 花岗岩 灰岩 流纹斑岩 砂砾石 灰岩 凝灰岩
垫层区
2.12(0.25) 2.26
2.29(0.22) 2.26
2.20(0.19) 2.19(0.176)
2.27 2.22(0.175) 2.23(0.136)
主堆石区
2.12(0.27) 2.15
2.18(0.28) 2.10(0.19) 2.12(0.22) 2.12(0.195)
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
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。
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
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
(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%。
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
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。
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。
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
2.34 2.14(0.205) 2.10(0.197)
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;
(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。
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