堆石试验背景下混凝土面板堆石高坝设计要点分析

■黄 诚，王 培，来晓芸 ■.四川省水利水电勘测设计研究院;.四川省水利科学研究院，四川 成都 60000

1 工程概述

本水电站位于某大峡谷内，是某河流域规划中的一个重要梯级电站，水电站为大型工程，枢纽建筑物包括诸多的组成部分，如混凝土面板堆石坝、表孔泄洪洞、深孔泄洪洞、地面厂房等，其中堆石坝的最大坝高、装机容量分别为101米和136MW，保证出力为66.2MW，多年平均年发电量为7.5kW/h，水库总库容为2.05亿立方米，正常蓄水位为900米。工程施工有三个半月的工期。

2 大坝结构设计

2.1 坝体轮廓设计

我们深入研究了它的可行性，设计院对比了粘土心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝，经过综合对比，决定将混凝土面板堆石坝给应用过来。结合本地区的地震资料，对以往工程经验和相关的动力分析结果进行了综合分析和类比，因为本工程坝体有着八度的设防烈度，因此，我们将1：1.5作为上游坝坡坡度，1：1.4为下游道路之间的坝坡坡度。将10米作为坝顶设计宽度，将一个之字形上坝公路设计在了坝体下游，它的宽度为10米，纵坡为百分之八。

2.2 坝体材料分区和坝料设计

结合本工程的具体情况和设计方案，我们对混凝土面板堆石坝坝料进行了分区;首先是垫层，属于面板下垫层料，有着4米的水平宽度。在周边缝下部，存在着特殊垫层区，主要是对周边缝渗漏水流中的上游铺盖区土料进行反滤，对于渗漏通道，起到有效的堵塞作用。垫层下游，有着5米水平宽度的过渡料区。过渡料区的下游就是爆破料区，它支撑着坝体。面板上游有上游铺盖区，它采用的是料场土料，然后借助于运输设备或者摊平设备进行压实。

2.3 混凝土面板、趾板及接缝止水设计

首先是混凝土面板设计，混凝土面板堆石坝的主要一个防渗设施就是混凝土面板，面板的顶部厚度和底部厚度分别为0.3米和0.65米，将一层钢筋网设置于混凝土面板距表面15厘米左右的位置，双向布置，它有着0.5%的竖向配筋率和0.4%的水平向配筋率。其次是趾板设计，在坝体上游防渗面板的周边布置趾板，和面板共同发挥作用，就可以形成一个有效的防渗体。通过固结灌浆和帷幕灌浆的方式，连接基础岩石，形成一个整体，对地面以下的渗漏通道进行了封闭，这样一个较为完整的防渗体系就形成了。将水平趾板作为趾板型式。通常情况下，需要将一层双向钢筋设置于和趾板顶面有15厘米处的位置，也可以可以避免有温度裂缝或者干缩裂缝出现，可以有效限制裂缝，用0.4%的标准来严格限制它的含钢率。将锚筋设置于趾板内部，在基岩上固定趾板。

然后是接缝型式和止水设计，在混凝土面板垂直缝方面，张性垂直缝表示为A型垂直缝，在面板靠近两岸的张拉区存在，将两道止水设置于缝内，止水工作由底部铜片和顶部填充料来完成。压性垂直缝表示为B型垂直缝，主要是在面板中部挤压区范围内存在，将一道止水铜片设置于接缝底部。在周边缝方面，我们控制周边缝的宽度为25毫米，这样可以与周边缝的变形相适应，避免破坏到周边缝附近的面板、趾板以及止水结构，将三道止水设置于缝中，也就是将一道铜片设置于底部，在塑胶布带上安置铜片，在沥青砂垫块上设置塑胶布带。将一道橡胶止水带设置于中部，采用GB填料来进行顶部止水，同时，上面覆盖一层一定强度和柔性的保护层，将坚实松木板填充于缝内，松木板的厚度为25毫米，宽度等同于周边缝的宽度。在趾板变形缝方面，我们将永久变形缝设置于地形、地质条件变化处、趾板转折处和长直趾板中部，这样可以促使温度和干缩应力得到降低，促使对地基变形的适应能力得到提升，裂缝得到有效减少。要错开变形缝位置和面板接缝位置，将一道铜片止水设置于缝内，与周边缝止水构成的结构是封闭的，要断开接缝两侧钢筋。将一道底部铜片止水和一道顶部柔性填料止水设置于防浪墙和面板的接缝处。在防浪墙变形缝方面，沿着它的长度方面，每隔15米，对一道变形缝进行设置，这样可以避免有裂缝产生。要错开变形缝位置和面板接缝，将一道橡胶止水带设置于缝内。

2.4 坝基处理

首先是基础开挖，从过渡区底部下游端开始进行堆石区坝基开挖工序，按照1：3的缓坡对原地面进行开挖，对于开挖坡面的下游侧，则是对表面覆盖层和物流力学性质低于坝体堆石的软弱夹层进行清除，对于坝轴线下游部分的地基，则只是对基岩表面覆盖进行清除。要平顺的开挖堆石区左右岸坡，要严格控制面板下游15米左右范围内的岸坡开外坡度，这样不均匀沉陷以及混凝土面板的应力集中方可以得到减少。其次是断层处理，结合本地区的具体情况和相关的地质报告，没有较大的断层破碎带出现，出现的断层往往有着较小的规模，在处理方面，可以对混凝土进行开挖回填，可以进行灌浆加密工序等。然后是灌浆，通过调查研究发现，没有较大的断裂、破碎带等特殊地质构造存在于水电站的坝基范围内，那么就可以挖除掉防渗线表层或者浅层的破碎岩石和充填物，将灌浆处理工序应用到深层的节理裂隙或者小断层中。将固结灌浆程序应用到趾板范围内，控制间排距为2.5米，对灌浆深度严格控制。将两道帷幕应用过来，按照梅花形布置帷幕灌浆孔，严格控制孔距和排距，均保持在2米左右。分别在两岸的灌浆平洞中进行两岸灌浆。

3 结语

通过上文的叙述分析我们可以得知，混凝土面板堆石高坝的设计和施工是一项十分复杂的工作，需要综合考虑诸多方面的因素，结合工程具体情况，科学设计施工方案;在施工过程中，严格依据相关的规定和要求来进行操作，保证每一个环节的质量。如果任何一个环节出现了问题，都可能会带来十分严重的后果，需要引起人们足够的重视。相关的工作人员需要不断努力，提升自己的专业水平和综合素质，总结工程经验，保证混凝土面板堆石坝的设计质量。

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