07-面板堆石壩

1、一、發(fā)展 屬于土石壩，有150年的歷史，可分為3個(gè)階段。 (1) 第一階段（18501940年），填筑高度不斷增加，25m100m 壩型：剛性防滲體的拋填式堆石壩（鋼筋混凝土面板/木面板，少數(shù)為瀝 青混凝土面板；高架棧橋上自卸卡車(chē)或側(cè)卸火車(chē)拋石） 代表：美國(guó)，鹽泉（Salt Spring）壩，高100m ，1931年建成 (2) 第二階段（19401960年），土力學(xué)及土工技術(shù)發(fā)展 壩型：粘性土料作防滲斜墻或心墻（高塑性、適應(yīng)堆石體變形的能力好） 代表：因蘭德（Inland）斜墻堆石壩，斯蒂文斯（Stevens）心墻堆石壩 (3) 第三階段（1960今），振動(dòng)碾問(wèn)世，滑模技術(shù)產(chǎn)生 壩型：鋼筋混

2、凝土面板堆石壩 代表：美國(guó)，新埃克斯奇格（New Excheguer）壩，高150m，1966年 巴西，阿利亞河口（Fozdo Areia）壩，高160m，1980年 澳大利亞，塞薩納（Cechana）壩，高110m，1971年 我國(guó)于80年代開(kāi)始建造，西北口（ 95m ），天生橋一級(jí)（180m） 鹽泉壩、因蘭德壩、斯蒂文斯壩 第一階段：鹽泉壩 第二階段：因蘭德壩、斯蒂文斯壩 阿利亞河口壩 阿利亞河口壩， Foz do Areia，巴 西，高160m， 1980年，屬于第 三階段 塞薩納壩 塞薩納壩，Cechana， 澳大利亞，高110m， 1971年，屬于第三階段 西北口壩 西北口壩，湖北，

3、高 95m，長(zhǎng)222m 與前兩個(gè)階段相比，新型面板堆石壩的改進(jìn)處： 堆石體密度高（采用大型振動(dòng)碾） 石料粒徑小，且級(jí)配良好，過(guò)渡區(qū)墊層不但密實(shí)度高，且 低透水性，可臨時(shí)擋水（在未澆筑面板前） 堆石體石料的要求低 堆石體可分區(qū)，可有不同的碾壓要求，利于加快施工，降 低造價(jià) 面板無(wú)水平向伸縮縫，改為施工縫，以便用滑模連續(xù)澆筑， 加快施工進(jìn)度 改進(jìn)了面板的底座結(jié)構(gòu)，截水齒槽式趾板式，避免槽挖， 簡(jiǎn)化施工 改進(jìn)了面板周邊縫和豎向伸縮縫的止水設(shè)施，適應(yīng)相對(duì)變 位，避免止水受損而漏水 二、特點(diǎn) 面板設(shè)于堆石體上游面，整個(gè)壩體都受力，水壓力的鉛直 分力有助于壩的穩(wěn)定，壩體工程量是土石壩中最小的。 高密度的堆

4、石體變形小，面板的抗裂防滲有保障，壩的 穩(wěn)定安全度也是很高的，即使面板少許漏水，也不會(huì)危及 堆石體的穩(wěn)定和壩的安全。 面板兼起防浪護(hù)坡的作用，經(jīng)濟(jì)合理。 面板在上游面，便于檢修，即使不放空水庫(kù)，也便于潛水 檢修。 無(wú)粘性土料施工，干擾小，氣候影響小，可全年施工。 面板對(duì)基礎(chǔ)沉降很敏感，須重視壩基缺陷處理。 面板抗漂浮物沖擊、抗嚴(yán)寒冰凍、抗環(huán)境水侵蝕作用性能 稍差。 抗震性能稍差。 三、設(shè)計(jì)要求 1.堆石體的變形特性 堆石體承受上部堆石的重量不斷增加 堆石體材料的蠕變特性 堆石料有一定的浸水軟化特性 擋水后，庫(kù)水壓力使靠上游1/3的堆石體內(nèi)法向 壓應(yīng)力有較大增加，產(chǎn)生變形 地震時(shí)，堆石體產(chǎn)生突然

5、性變形（地震反應(yīng)） 上述變形，一部分在堆石體施工期發(fā)生，另一部分在水庫(kù)蓄水后逐 漸發(fā)生。一般，面板在堆石體施工完成后才澆筑，因而，在面板澆 筑之前已完成的變形不影響面板的運(yùn)行；而蓄水后產(chǎn)生的變形會(huì)影 響面板的運(yùn)行。 2. 堆石體變形的影響因素 (1) 材料的物理力學(xué)性質(zhì)和粒徑級(jí)配 石質(zhì)堅(jiān)硬？軟化系數(shù)？級(jí)配良好？變形模量較大 (2) 填筑碾壓方式及其碾壓密實(shí)度 振動(dòng)碾壓好 (3) 壩高粗略關(guān)系（新型碾壓式） 年運(yùn)行 蓄水開(kāi)始 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)壩高，沉降變形量， 10103 101 4 4 23 HS HS 阿利亞河口壩的變形 阿利亞河口壩在水庫(kù)蓄水前所產(chǎn)生的變形占蓄水后變形總量的百分比。 可見(jiàn)，水庫(kù)蓄水

6、后所產(chǎn)生的變形主要分布在靠近上游壩趾的1/3堆石體 內(nèi)，且在壩趾處最大。這與法向壓應(yīng)力的分布規(guī)律一致。 3. 堆石體的強(qiáng)度特性參數(shù) (1) 鉛直向變形模量 隨高度變化而變化，頂部最小，底部最大 (2) 水平向變形模量 只能在蓄水后利用觀測(cè)所得面板撓曲變形和堆石體沉降變形粗略反 推得到。 鉛直水平 KK)3 . 35 . 1 ( (3) 堆石體的內(nèi)摩擦系數(shù) 巖石堅(jiān)硬，摩擦系數(shù)大 鉛直壓應(yīng)力增大，摩擦系數(shù)?。▔核椋阶冃。?4. 堆石體石料選擇和分區(qū) 應(yīng)選用新鮮、堅(jiān)硬、軟化系數(shù)小、抗侵蝕、抗風(fēng)化能力強(qiáng)的巖石。 1區(qū)支承面板，向堆石體均勻傳遞壓力，有一定的抗?jié)B能力，最重要 2區(qū)墊層與堆石區(qū)過(guò)渡作用

7、，重要性稍次 3區(qū)受水壓力作用較大，較重要 4區(qū)保持壩的整體穩(wěn)定、下游坡穩(wěn)定，要求較低 5. 面板結(jié)構(gòu) (1) 對(duì)面板混凝土的材料特性要求 高水力梯度作用，混凝土內(nèi)鈣質(zhì)會(huì)溶濾流失，強(qiáng)度降低。要求抗?jié)B標(biāo)號(hào)大于S6 水庫(kù)死水位以上面板，干濕交替、凍融循環(huán)、自然風(fēng)化。要求抗凍標(biāo)號(hào)大于D100 隨堆石體變形（撓曲），要求28天強(qiáng)度大于20MPa 施工時(shí)控制水灰比，小于0.55 (2) 面板厚度 由頂部向下漸增，t=a+bH a壩頂處厚度，a=0.3m；b=0.0010.037；H從壩頂計(jì)算的高度 (3) 溫度伸縮縫和施工縫 易于伸縮，減小溫度應(yīng)力 適應(yīng)堆石變形，在墊層上作少量位移，減小結(jié)構(gòu)應(yīng)力裂縫 早

8、先：上下向、水平向伸縮縫 現(xiàn)在：只有上下向伸縮縫和面板與底座間的周邊縫，從上到下一條縫，便于滑模施工 (4) 面板內(nèi)應(yīng)力與配筋 面板內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力的原因很復(fù)雜，有5個(gè)方面 鋼筋一般置于面板厚的一半處，若厚度超過(guò)50cm，可置于中線偏上部位 面板接縫 塞薩納壩，河谷狹窄，河床部分伸縮縫間距為12.2m，兩側(cè)較陡處的全部或下部 縫距為6.1m，以更好地適應(yīng)地形和堆石體變形的變化。 塞爾瓦吉娜壩，河谷比較開(kāi)闊，兩岸不太陡，伸縮縫為等間距的15m，面板分3 次施工，因此，在高程1076m和1111m處各設(shè)一道水平施工縫。 面板伸縮縫結(jié)構(gòu) 兩側(cè)部位用A型縫，可適應(yīng)張開(kāi)；中央部位用B型縫，可適應(yīng)擠壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

9、。 面板施工縫結(jié)構(gòu) 在上下方向分期施工時(shí)， 需要設(shè)水平向施工縫?？p 內(nèi)不設(shè)止水銅片，接縫兩 邊的面板混凝土面直接膠 結(jié)，上下方向的面板鋼筋 都穿過(guò)接縫，使面板在上 下方向形成整體。 6. 底座結(jié)構(gòu) (1) 型式 早先：刺墻式，爆破開(kāi)挖齒槽，回填混凝土。費(fèi)工費(fèi)料，造價(jià)高，易震裂基巖，需灌漿 現(xiàn)在：趾板式，安全又經(jīng)濟(jì)。優(yōu)點(diǎn)： 不需爆破開(kāi)挖齒槽 易增加底座寬度 (2) 尺寸 寬度：由抗滑穩(wěn)定和防滲要求確定，與壩高、地基、施工灌漿有關(guān)，大于3m、H/10 厚度：0.51.0m，至少等于面板底厚 (3) 穩(wěn)定和應(yīng)力分析 基巖無(wú)緩傾角斷層僅沿基巖面的抗滑穩(wěn)定性 基巖有緩傾角斷層底座連同部分基巖可能滑動(dòng)面 應(yīng)力計(jì)算用材料力學(xué)方法 (4) 底座伸縮縫和溫度配筋 伸縮縫適應(yīng)溫度變化、地形變化、混凝土干縮，一般68m 配筋結(jié)構(gòu)應(yīng)力很小，主要是溫度配筋，表面雙向各0.5%，保護(hù)層1015cm 底座輪廓 底座上的作用力 底座鋼筋布置 7. 面板與底座的周邊縫 從壩頂?shù)囊欢似?，沿面板與岸坡的相交線下延，跨過(guò) 河谷，再沿另一端岸坡與面板的相交