混凝土面板堆石壩
60年代以後發展起來的土石壩
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。
混凝土面板堆石壩
鋼筋混凝土板碾壓堆石壩展,鋼筋混凝土板堆石壩巴建福-杜阿雷亞壩。湖北省北鋼筋混凝土板堆石壩,壩。
斜牆(板)堆石壩 防滲堆石游,材料土料(圖)、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,也可在土斜牆上設置較厚的堆石層。瑞士1967年建成的馬特馬克壩,高120m,防滲斜牆用礫質土填築,上游坡較陡為1:1.7~1:2.1。鋼筋混凝土斜牆(或面板)堆石壩,壩的上下游坡都接近堆石的自然坡。早期的鋼筋混凝土斜牆壩,在斜牆下部干砌一層片石做墊層,以防止面板出現裂縫漏水。60年代以後發展的碾壓鋼筋混凝土面板堆石壩(圖5),在面板下一般設置一層墊層料和一層過渡層,靠近面板的墊層料要求滲透係數為10-2~10-4cm/s,當面板出現裂縫或止水破壞時,可防止大量漏水。鋼筋混凝土面板可以做成只設豎向縫或分設豎向縫和水平縫。瀝青混凝土可採用單層或雙層。1936年阿爾及利亞建成埃爾格里卜瀝青混凝土面板堆石壩,壩高72m。木材做防滲體,現在已經很少採用。
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。
(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。
(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置的伸縮縫和施工縫。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。
對於低壩,面板採用一期施工,即在完成堆石壩體填筑後,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。
[1]電力工業部東北勘測設計院陳明致、浙江省水利廳金來鋆:《堆石壩設計》,水利出版社,北京,1982。