【摘要】由于受到了壩坡穩(wěn)定和石堆材料滲透穩(wěn)定，壩體堆石變形控制以及混凝土面板應(yīng)力狀態(tài)等各方面的因素，超高混凝土面板堆石壩建設(shè)過(guò)程中面臨了相當(dāng)嚴(yán)峻的技術(shù)問(wèn)題。因此，本文考慮了壩體材料的改進(jìn)，筑壩材料的選擇、堆石壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)控制，以及面板澆筑時(shí)機(jī)選擇，面板厚度設(shè)計(jì)、面板鋼筋排列等方面，采取相應(yīng)的工程措施，達(dá)到盡可能的減少堆石變形和降低混凝土面板受到的相應(yīng)作用力。

【關(guān)鍵詞】超高混凝土面板堆石壩；堆石控制；面板作用力

前言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在混凝土面板堆石壩的建設(shè)方面更加完善，人們對(duì)于水電方面的需求不斷增長(zhǎng)，因此，混凝土面板堆石壩的壩高也不斷增加，國(guó)際上不斷開(kāi)工建設(shè)和建成一批壩高200m的超高混凝土面板堆石壩，如145m高的萊索托莫哈里壩，185m高的巴西巴拉格蘭德壩，還有202m高的坎珀斯諾沃斯壩等等，這些壩的建筑從而滿(mǎn)足人們的需要。近年來(lái)，我國(guó)也相繼建成壩高179.5m的洪家渡壩、壩高185m的三板溪壩、壩高233m的水布埡壩等高混凝土面板壩工程，這些工程為超高混凝土面板堆石壩的技術(shù)提升奠定了基礎(chǔ)。本文主要通過(guò)對(duì)超高混凝土面板堆石壩建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行分析和探討。

1、壩坡穩(wěn)定問(wèn)題

早期混凝土面板堆石壩的上下游坡比為1：1.4，巴西近年來(lái)修筑了幾座上下游坡比為1：1.3的超高混凝土面板堆石壩。雖然其邊坡較為陡峭，但是從壩體的運(yùn)行情況來(lái)看，壩體較為穩(wěn)定，并未出現(xiàn)特別問(wèn)題。因此，對(duì)于超高面板壩而言，采取1：1.3的坡比是可以的，但是，這是在筑壩材料的強(qiáng)度可以滿(mǎn)足相應(yīng)的要求的情況下。從一般情況看，常規(guī)堆石體具有較高的強(qiáng)度，維持著邊坡，但是隨著壩高增加，其所受到的應(yīng)力水平增加，堆石的強(qiáng)度也會(huì)受到其影響，產(chǎn)生相應(yīng)變化。因此，通過(guò)研究堆石材料，探討其在高應(yīng)力水平下強(qiáng)度變化規(guī)律，可以更好的建筑超高混凝土面板壩。

2、滲透穩(wěn)定性問(wèn)題

用于修建超高混凝土面板堆石壩的堆石粗顆粒，由于是經(jīng)歷了碾壓過(guò)后所形成的骨架，能較好地保持其滲透穩(wěn)定性。因此，堆石的滲透穩(wěn)定問(wèn)題不是面板石壩的制約因素。但是由于壩高增加會(huì)導(dǎo)致上游水頭增大，水頭越高，壓力越大，在高水頭壓力下，所以壩體的滲透穩(wěn)定性對(duì)于整體穩(wěn)定而言尤為重要，壩體的上游墊層區(qū)和過(guò)渡區(qū)的滲透穩(wěn)定是建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題。合理的級(jí)配分區(qū)材料，尤其是上游的墊層區(qū)和過(guò)渡區(qū)，可以設(shè)置合理的滲透系數(shù)，這樣既可以起限漏作用，又可以堵住面板下面漏水。目前超高混凝土面板堆石壩建設(shè)中，墊層區(qū)的設(shè)計(jì)過(guò)程中通常采用半透水級(jí)配，墊層區(qū)的寬度一般為3-4米。但是，如果未來(lái)壩高繼續(xù)增加，需要更加謹(jǐn)慎的研究高水頭壓力情況下，墊層區(qū)和過(guò)渡區(qū)的級(jí)配料比。通過(guò)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算分析研究，從而達(dá)到反濾保護(hù)作用。

3、堆石變形控制與面板應(yīng)力

3.1變形控制及相關(guān)工程措施

從面板壩建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，堆石體是主要的支撐結(jié)構(gòu)，壩體變形控制是面板堆石壩的關(guān)鍵技術(shù)核心。對(duì)于300m超高混凝土面板堆石壩而言，關(guān)鍵的技術(shù)主要是涉及到壩體的分區(qū)設(shè)計(jì)，構(gòu)筑材料工程特性及計(jì)算理論，但是最為核心的依然是堆石體的變形控制，施工期和蓄水期由于堆石體自重和水負(fù)載產(chǎn)生的變形和徐變，隨著面板壩的壩高從200m向300m級(jí)跨越，不可避免的出現(xiàn)了較大增長(zhǎng)。傳統(tǒng)的混凝土面板堆石壩壩體形變一般會(huì)將其控制在壩高的1%之內(nèi)，但是由于300m級(jí)超高混凝土面板堆石壩的壩體堆石變形和面板之間的應(yīng)力的量值關(guān)系不明確，因此，很難將變形量控制在相應(yīng)的指標(biāo)之內(nèi)。

為此，在設(shè)計(jì)和建設(shè)超高混凝土面板堆石壩的過(guò)程中，考慮壩料特性，計(jì)算理論值，通過(guò)優(yōu)化仿真分析，壩料使用，壩料分區(qū)和填筑程序等方面，研究堆石體移動(dòng)的量值特點(diǎn)、分布規(guī)律，面板的應(yīng)力分布特點(diǎn)和面板應(yīng)力的移動(dòng)位置。通過(guò)這些相關(guān)的研究，針對(duì)300m超高混凝土面板堆石壩的應(yīng)力變形特點(diǎn)，合理安排其堆石填筑，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，面板分期澆筑和度蓄計(jì)劃，最大限度地控制超高混凝土面板堆石壩的壩體變形。

另一方面，由堆石體所受到的應(yīng)力水平導(dǎo)致的瞬間變形和蠕變變形，都和壩體的高度有著直接關(guān)系。因此控制堆石體變形依然是未來(lái)面板壩設(shè)計(jì)的核心，從選材，斷面分區(qū)，填筑分期等等方面，控制其變形，方可確保壩體穩(wěn)定。

3.2面板應(yīng)力及相關(guān)工程措施

混凝土面板是壩體的主要擋水防滲部分，面板接縫良好可以很好的止水，也可成為面板壩最為主要的防滲屏障。探究混凝土面板的應(yīng)力分布，保證接縫系統(tǒng)安全，一直是超高混凝土面板堆石壩建設(shè)中的核心。目前，適合200m壩高的接縫變形和可承受高壓水頭的面板壩材料，已經(jīng)得到充分驗(yàn)證，并且廣泛應(yīng)用。如以銅、表面塑性及自愈性為主的高性能接縫止水材料。

通過(guò)探究面板壩的壩高變形特點(diǎn)和高水頭作用負(fù)載，開(kāi)發(fā)新型止水材料，探究更為高效可靠的止水結(jié)構(gòu)是未來(lái)超高混凝土面板堆石壩的研究重點(diǎn)。同時(shí)，通過(guò)合理分縫也是改變面板的應(yīng)力水平和減少面板裂縫的工程措施。

結(jié)語(yǔ)：

本文討論了超高混凝土面板堆石壩的壩坡穩(wěn)定性，滲透性，堆石變形和面板受力等影響和限制其建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，分析其成因和機(jī)理。同時(shí)，通過(guò)深入討論和研究，探討了新材料的開(kāi)發(fā)和對(duì)壩體設(shè)計(jì)和施工方法的改進(jìn)，為未來(lái)更好的設(shè)計(jì)和建設(shè)超高混凝土面板堆石壩提供了一定幫助作用。

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