面板堆石壩簡(jiǎn)介

面板堆石壩定義：

用堆石或砂礫石分層碾壓填筑成壩體，用混凝土面板作防滲體的壩，簡(jiǎn)稱“面板堆石壩”或“面板壩”。一、概述發(fā)展過(guò)程：19世紀(jì)及20世紀(jì)早期為拋填堆石壩階段；美國(guó)采礦、淘金拋石填筑、高壓水槍沖實(shí)沉降大面板難以承受大變形1940年后的20年內(nèi)，拋填堆石壩向碾壓堆石壩發(fā)展，出現(xiàn)了土質(zhì)心墻堆石壩、斜墻堆石壩；太沙基薄層碾壓1965年后，碾壓堆石壩。西北口面板堆石壩，壩高95m西北口面板堆石壩作為“七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)的試驗(yàn)壩，結(jié)合實(shí)際工程做了大量科研工作，并用之于工程實(shí)際。1988年4月23日至26日澆筑第一塊面板試驗(yàn)塊,獲得成功,隨后將此項(xiàng)成果移交給施工單位，在1989年3-6月份澆筑其余各塊，卻出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫事故，基本上呈水平走向，貫穿整個(gè)面板條塊。當(dāng)時(shí)引起一些人對(duì)面板壩的疑慮，甚至有的面板壩工程提出更改壩型的問(wèn)題，影響了面板壩的聲譽(yù)。經(jīng)過(guò)多次調(diào)查分析論證，認(rèn)為其主要原因是原材料使用不當(dāng)，施工工藝不嚴(yán)格，以及未及時(shí)養(yǎng)護(hù)等，只要認(rèn)真對(duì)待，還是可以解決的。江西東津88.5m興山古洞口118m面板堆石壩的優(yōu)點(diǎn)：抗滑穩(wěn)定性好。

水荷載→面板→壩體，整個(gè)堆石壩重量及面板上部分水重抵抗水壓；分層碾壓的堆石密實(shí)度高，抗剪強(qiáng)度大。壩坡1：1.3或1：1.4，對(duì)應(yīng)坡角37.6°或35.5°，接近松散拋填堆石的自然休止角，大大低于碾壓堆石的內(nèi)摩擦角（大于45°），大多數(shù)堆石壩不做穩(wěn)定分析。壩坡陡，斷面小，樞紐布置緊湊。透水性好，抗震性能強(qiáng)。

排水性好，處于無(wú)水狀態(tài)，地震時(shí)不會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，不會(huì)液化或壩坡失穩(wěn)。施工導(dǎo)流方便，壩體可過(guò)水。施工受雨季影響小，可分期施工。振動(dòng)碾壩面碾壓二、壩體結(jié)構(gòu)混凝土面板堆石壩主要由堆石體和防滲系統(tǒng)組成。名稱位置作用要求墊層區(qū)面板下方平整面板，避免應(yīng)力集中；減少水荷載引起的變形；輔助防滲粒徑不能太大，有較多細(xì)料；良好級(jí)配過(guò)渡區(qū)墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間保護(hù)墊層并起過(guò)渡作用級(jí)配連續(xù)，最大粒徑≤300mm，低壓縮性和高抗剪強(qiáng)度，自由排水性能

主堆石區(qū)壩體上游是承受水荷載的主要支撐體低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度、較好的透水性和耐久性。硬巖堆石料或砂礫料

次堆石區(qū)壩體下游與主堆石區(qū)共同保持壩體穩(wěn)定，其變形對(duì)面板影響輕微軟巖堆石料1、堆石體由墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)組成三、構(gòu)造設(shè)計(jì)1、防浪墻作用：擋水、防浪，減少堆石填筑方量，防浪墻延伸到兩岸與壩頭基巖連接，形成完整的防滲體系。面板壩壩體穩(wěn)定性能好，壩體沉降量較小，采用高防浪墻可減少填筑方量，降低造價(jià)。多采用“L”型鋼筋混凝土墻。防浪墻應(yīng)設(shè)伸縮縫，其止水應(yīng)和面板的止水或面板與防浪墻問(wèn)水平接縫的止水連接。2、壩頂寬度壩頂寬度根據(jù)壩高、交通要求、施工場(chǎng)地確定，若不考慮壩高因素，可采用5米。3、壩體坡度根據(jù)巖基強(qiáng)度和構(gòu)造、壩料性質(zhì)以及坡面滾石的安全性確定。巖基上，材料堅(jiān)硬、級(jí)配良好壩高＞140m，采用1：1.4；壩高小于110～130m，采用1：1.3；材料不夠理想，可放緩壩坡。上游坡不設(shè)變坡，如無(wú)特殊要求，下游一般不設(shè)馬道。高山峽谷區(qū)，設(shè)“之”字形上壩公路。四、材料分區(qū)1、目的

在保證大壩可靠運(yùn)行前提下，盡量利用樞紐的開(kāi)挖料及壩址附近的材料，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。2、原則各區(qū)材料之間滿足水力過(guò)渡要求，從上游向下游滲透系數(shù)遞增，下游壩料對(duì)上游相鄰材料有反濾作用；變形模量從上游向下游遞減，保證蓄水后壩體變形小，防止面板和止水系統(tǒng)破壞；充分利用開(kāi)挖石渣，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)目的。應(yīng)根據(jù)料源及對(duì)壩料強(qiáng)度、滲透性、壓縮性、施工方便和經(jīng)濟(jì)合理等要求進(jìn)行壩體分區(qū)，并確定相應(yīng)填筑標(biāo)準(zhǔn)。從上游向下游宜分為墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)；在周邊縫下游側(cè)設(shè)置特殊墊層區(qū)；100m以上高壩，宜在面板上游面低部位設(shè)置上游鋪蓋區(qū)及蓋重區(qū)。上游鋪蓋區(qū)：用粉土、粉細(xì)砂、粉煤灰或其他材料覆蓋在面板及周邊縫上，起輔助防滲作用。蓋重區(qū)：覆蓋在上游鋪蓋區(qū)上的渣料，維持上游鋪蓋區(qū)的穩(wěn)定，并起保護(hù)作用。周邊縫：面板與趾板或趾墻間的接縫。

墊層區(qū)（2A）作用：

1、平整上游坡面，避免面板出現(xiàn)應(yīng)力集中

2、將水荷載引起的變形降至最低，以改善面板的受力條件

3、有一定的防滲作用，能在未澆筑面板之前充當(dāng)臨時(shí)擋水物墊層區(qū)水平寬度在3m左右，與周圍岸坡基巖的連接處可適當(dāng)加寬。堆石區(qū)：

a、過(guò)渡區(qū)（3A）：位于墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間，保護(hù)墊層并起著過(guò)渡的作用。如果沒(méi)有過(guò)渡區(qū)，墊層區(qū)的細(xì)料必然會(huì)隨著滲流進(jìn)入主堆石區(qū)，所以必須設(shè)置過(guò)渡區(qū)。過(guò)渡區(qū)可以與墊層區(qū)等寬，但一般都大于3m。b、主堆石區(qū)（3B）：位于壩體上游，過(guò)渡區(qū)之后，是承受水荷載的主要支撐體。要求：具有低壓縮性，高抗剪強(qiáng)度，較好的透水性和耐久性。只要最大粒徑不大于鋪層厚度，5mm以下的細(xì)料含量低于20%，0.075mm以下的顆粒含量低于5%的連續(xù)級(jí)配料，均適用于填筑壩體。次堆石區(qū)（3C）：位于壩體下游側(cè)，與主堆石區(qū)共同保持壩體穩(wěn)定。由于其主要功能不是承載水荷載，對(duì)壩體變形的影響不大，所以材料選取會(huì)適當(dāng)放寬條件。但位于水下部分應(yīng)選擇能自由濾水，抗風(fēng)化能力強(qiáng)的材料。壩料填筑標(biāo)準(zhǔn)料物或分區(qū)孔隙率(%)相對(duì)密度墊層料

過(guò)渡層細(xì)堆石料

主堆石區(qū)堆石料

下游區(qū)堆石料

砂礫石料15～20

18～22

20～２5

23～280.75～0.85各區(qū)壩料填筑標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步確定，其值可在上表范圍內(nèi)選用。設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)規(guī)定孔隙率(或相對(duì)密度)、壩料級(jí)配范圍和碾壓參數(shù)。設(shè)計(jì)干密度可用孔隙率和巖石密度換算。2、防滲系統(tǒng)由鋼筋砼面板、趾板、趾板地基的灌漿帷幕、周邊縫和面板間的接縫止水組成。a、面板位于堆石壩體上游面起防滲作用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)壩體變形及施工條件進(jìn)行面板分縫分塊。垂直縫的間距可為12～18m。

面板水平施工縫的設(shè)置宜考慮施工條件，滿足臨時(shí)擋水或分期蓄水的要求。繼續(xù)澆筑混凝土之前，施工縫的縫面應(yīng)經(jīng)鑿毛處理，清理干凈，縫面用水濕潤(rùn)，鋪一薄層高強(qiáng)度砂漿。面板鋼筋應(yīng)穿過(guò)縫面。

分期澆筑的面板，其施工縫應(yīng)低于填筑體頂部高程，高差宜大于5m。如發(fā)現(xiàn)已澆筑面板與墊層間有脫空現(xiàn)象，應(yīng)以低標(biāo)號(hào)、低壓縮性砂漿等灌注密實(shí)后再澆筑面板混凝土，保證其良好結(jié)合。面板厚度的確定應(yīng)滿足下列要求：便于布置鋼筋和止水，其相應(yīng)最小厚度為0.30m；控制滲透水力梯度不超過(guò)200；在達(dá)到上述要求的前提下，應(yīng)選用較薄的面板厚度，以提高面板柔性，降低造價(jià)。

面板的頂部厚度宜取0.30m，并向底部逐漸增加，在相應(yīng)高度處的厚度：

t＝0.30十(0.002～0.0035)H式中t——面板厚度，m；

H——計(jì)算斷面至面板頂部的垂直距離，m。中低壩可采用0.3～0.4m等厚面板。

b、趾板：連接地基防滲體與面板的混凝土板。保證面板與河床及岸坡間的不透水連接，同時(shí)是基礎(chǔ)帷幕的蓋板和滑模施工的起始工作面。巖基上趾板厚度可小于與其連接的面板厚度，最小設(shè)計(jì)厚度應(yīng)不小于0.3m。高壩底部趾板厚度應(yīng)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應(yīng)不小于0.9m。

c、接縫止水