混凝土面板堆石壩

混凝土面板堆石壩

以堆石體為支承結構,在其上游表面澆築混凝土面板作為防滲結構的堆石壩,簡稱面板堆石壩或面板壩。屬於土石壩類型。

1 簡介

混凝土面板堆石壩 混凝土面板堆石壩

混凝土面板堆石壩(鋼筋混凝土面板碾壓堆石壩)是60年代以後發展起來的,世界上最高的鋼筋混凝土面板堆石壩是中國2011年竣工的233m高的水布埡水利樞紐。斜牆(或面板)堆石壩 防滲體位於堆石體上游,材料有土料(圖4)、鋼筋混凝土、瀝青混凝土、木材等。防滲土體可以放在堆石體上游,也可在土斜牆上設定較厚的堆石層。

主要由堆石體和防滲系統組成,即:面板、趾板、墊層、過渡層、主堆石區、次堆石區組成。

2 發展過程

面板堆石壩的發展大致可分成三個時期,1850~1940年是以拋填堆石為特徵的早期階段,該階段修建的面板堆石壩壩高一般低於100m,壩體變形較大,面板開裂滲漏問題嚴重;1940~1965年為從拋填堆石到碾壓堆石的過渡階段,該階段面板堆石壩的發展基本停滯;1965年以後是以碾壓堆石為特點的現代階段,碾壓堆石完全取代了拋填堆石,隨著薄層碾壓施工技術的不斷進步和完善,面板堆石壩的數量和高度迅速增加,逐漸成為當今水利水電工程建設的主流壩型之一。

面板堆石壩最早出現在19世紀50年代美國加利福尼亞州內華達山脈的礦區,當時的堆石壩採用木面板防滲。經過150餘年的發展,現代面板堆石壩基本為混凝土面板堆石壩,因其具有造價低、工期短的特點,混凝土面板堆石壩得到了蓬勃的發展,已成功建設200m級的高壩。壩工界比較一致的觀點是150m級面板堆石壩的築壩技術是成熟的,而200m級面板堆石壩的築壩技術還需改進和完善。中國最高的面板堆石壩為湖北的水布埡,壩高233m,建成於2008年。國外最高的面板堆石壩為秘魯的莫羅·德·阿里卡,壩高220m,在建。

3主要特點

(1)壩坡的穩定性好。壩坡坡腳大致與鬆散拋填堆石的自然休止角相當,低於碾壓堆石的內摩擦角。

(2)防滲面板設於堆石體的上游面,承受水壓力的性能好;壩體透水性好,幾乎不受滲透力的影響。

(3)壩體具有良好的抗震性能,地震變形小,不因地震而產生孔隙水壓力;地震雖可能導致面板裂縫而引起壩體滲漏增加,但不致潰壩。

(4)施工導流與度汛方便。

(5)施工時受氣候條件的影響較小。

4構造

(1)面板:位於上游表面的薄板防滲結構。

(2)壩體:根據堆石體各部分的工作特性,分別對材料的性質、最大粒徑、顆粒級配、壓實密實度、變形模量、透水性以及施工工藝提出不同的要求,以充分利用當地材料性能,降低工程造價,方便施工。壩體一般分成3個主要區:防滲補強區、半透水墊層區、主堆石區。

(3)座墊:布置在面板周邊、坐落在地基上的混凝土結構,又稱趾板。

(4)接縫:為消除有害裂縫和方便施工設定的伸縮縫和施工縫。按接縫的位置作用可分為周邊縫、面板垂直縫、趾板伸縮縫、面板與防浪牆水平縫、防浪牆伸縮縫以及施工縫。

(5)堆石:具有一定級配的散粒體材料,通常指人工爆破開採料和天然山麓堆積的粗顆粒材料,其定義本身原不包含砂礫石,但從面板堆石材料來說,由於砂礫石也具有與石料類似的特性,通常也將砂礫石包括在內。

5面板施工

對於低壩,面板採用一期施工,即在完成堆石壩體填築後,集中進行面板澆築;對於中壩,面板宜採用分期施工,即堆石填築達到一定高度以後澆築面板混凝土,在面板澆築的同時,可以進行堆石填築。當壩較高、工程量較大時,面板可分期澆築,否則,會因壩坡太長,給施工導流和施工工藝帶來較大困難,同時不便於組織流水作業。

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