張美賢

摘 要：根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合工程實(shí)際，文章主要針對(duì)堤壩建設(shè)技術(shù)，選擇具有代表性的幾大堤壩建設(shè)工程，從其發(fā)展歷程、設(shè)計(jì)原則、施工技術(shù)等方面作較全面分析，淺談近年來我國堤壩建設(shè)技術(shù)的發(fā)展及創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：堤壩；建設(shè)；發(fā)展；創(chuàng)新

1 概述

眾所周知，我國水資源極其豐富，其蘊(yùn)藏量及技術(shù)可開發(fā)量均居世界第一位。我國改革開放以來，水利水電工程建設(shè)得到快速發(fā)展，工程技術(shù)也從一開始的引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新轉(zhuǎn)向自主創(chuàng)新的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也出現(xiàn)一批具創(chuàng)新代表性工程。隨著我國水利水電技術(shù)的快速發(fā)展，也進(jìn)一步推動(dòng)了堤壩建設(shè)技術(shù)飛速發(fā)展，出現(xiàn)了一批極具有標(biāo)志性的壩工技術(shù)創(chuàng)新工程。文章主要結(jié)合我國堤壩工程建設(shè)技術(shù)，選擇混凝土重力壩、碾壓混凝土壩、面板堆石壩這三個(gè)極具標(biāo)志性的壩型工程，淺析在進(jìn)行堤壩工程的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題和堤壩的最新技術(shù)創(chuàng)新成果。

2 混凝土重力壩

我國大部分高壩中最常用的是常態(tài)混凝土重力壩，即使此壩不斷受到堤壩建設(shè)新技術(shù)的挑戰(zhàn)，然而，對(duì)其不斷進(jìn)行創(chuàng)新，并且注入新的技術(shù)，仍能使其青春煥發(fā)。

2.1 動(dòng)態(tài)溫控

要想控制混泥土重力壩內(nèi)大體積混凝土的溫度，若想通過常規(guī)技術(shù)進(jìn)行，不僅投資高而且難度大，效果不如意。采用動(dòng)態(tài)溫控新技術(shù)，壩體不會(huì)有裂縫出現(xiàn)。其技術(shù)特點(diǎn)主要為：

2.1.1 動(dòng)態(tài)控制入倉溫度。對(duì)混凝土溫差控制而言，一般傳統(tǒng)溫控要通過固定的控制標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)，控制混凝土的入倉溫度不超過20℃。而動(dòng)態(tài)溫控結(jié)合混凝土壩的壩址，其壩址較狹窄，且不同壩塊的底寬及高度也有很大差別，所以要區(qū)分壩塊基礎(chǔ)約束性態(tài)的差異，結(jié)合混凝土自身長期以來混凝土松馳和約束的性態(tài)變化以及其體積變形效應(yīng)，充分利用重力壩壩基巖石熱容量自身的調(diào)整潛力，再聯(lián)系澆筑混凝土過程中的環(huán)境因素等，達(dá)到混凝土入倉溫度的控制作用。

2.1.2 綜合考慮入倉溫度。由于新澆筑混凝土過程中熱容量交換因素的存在，不對(duì)溫控設(shè)置每立方米混凝土的入倉溫度界限，主要以每澆筑72小時(shí)的平均溫度或者每3米澆筑層為標(biāo)準(zhǔn)。充分利用夏季晝夜的大溫差，盡量安排在夜間低溫時(shí)段進(jìn)行大部分的混凝土施工。

2.1.3 優(yōu)化混凝土配比。我國某壩混凝土通過粉煤灰摻量的增加，降低水泥用量，減小水化熱的溫升，還加入了能夠使混凝土體積變形且有微膨脹特性的新型水泥，其抗裂效果十分明顯。

2.1.4 使用綜合簡易溫控措施。我國某壩使用上述方法后于高溫季節(jié)進(jìn)行施工，其混凝土的入倉溫度還是超過了控制值，然而其差距大大縮小，也降低了溫控難度。在夏季高溫進(jìn)行施工過程中，在混凝土生產(chǎn)時(shí)使用了簡易綜合溫控方法，同時(shí)還配置相應(yīng)的冰屑制冷設(shè)備，最終效果十分理想。

2.2 摻氧化鎂微膨脹混凝土技術(shù)

某大壩中的7#～15#壩段基礎(chǔ)部位要求要在夏季進(jìn)行澆筑工作，通過氧化鎂微膨脹混凝土技術(shù)的外摻，使得混凝土的澆筑溫度比原設(shè)計(jì)的溫度高6℃～8℃，這樣大大簡化了夏季混凝土的施工工藝、大大加快了堤壩的施工速度。

2.3 壓力鋼管設(shè)置壓縮墊層

我國某水電站壩里，其引水壓力鋼管設(shè)計(jì)的內(nèi)水壓力為0.7MPa。因?yàn)殇摴艿膹澒芏渭跋掠嗡蕉胃采w的混凝土厚度只有2.25m～4.0m，要想進(jìn)一步改善壩體的受力狀態(tài)，使壩體的抗裂安全度提高，需要在距離鋼管上游進(jìn)口端大概20m處到蝸殼進(jìn)口鋼管段的上半周的地方設(shè)置3cm厚度的軟墊層。通過設(shè)置壓縮墊層的方法，可確保管周壩體混凝土結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)，還大大節(jié)約鋼管周圍壩體的很多配筋。此成果榮獲科技部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

2.4 預(yù)應(yīng)力閘墩

我國某水電站的溢流壩引進(jìn)12扇15m×22m的弧形閘門設(shè)計(jì)，而每一個(gè)閘墩都承受4320噸的推力。其閘墩使用的是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，不僅保證其結(jié)構(gòu)的安全度，而且還節(jié)省了投資，給我國以后閘墩大噸位預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)帶來了經(jīng)驗(yàn)。此成果榮獲科技部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

3 碾壓混凝土壩

在上世紀(jì)八十年代，有了通過振動(dòng)碾壓實(shí)及超干硬性混凝土方式的堤壩建設(shè)技術(shù)，進(jìn)一步推動(dòng)了混凝土重力壩發(fā)展。此類新壩型，在工程造價(jià)及施工速度上都比常規(guī)的混凝土重力壩有優(yōu)勢(shì)，因此，得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于碾壓混凝土壩而言，其壩體與上游面防滲層間的結(jié)合強(qiáng)度是難點(diǎn)也是重點(diǎn)。歷經(jīng)30年的實(shí)踐及發(fā)展，我國科技工作者研究了變態(tài)混凝土，其代替了常態(tài)混凝土高摻合料、防滲、低水泥用量、高效減水劑、大倉面連續(xù)澆筑、斜坡碾壓、低Vc值等一系列具有我國建筑特點(diǎn)的堤壩建設(shè)技術(shù)。近幾年還成功研發(fā)了振搗一體化及變態(tài)混凝土注漿技術(shù)。

以龍灘碾壓混凝土重力壩為例。龍灘大壩是世界最高的碾壓混凝土重力壩之一，如圖1所示。龍灘大壩的特點(diǎn)是：日溫差超過20℃，且在雨季暴雨十分頻繁，在冬天或夏天，太陽輻射十分強(qiáng)烈；且施工倉面很大；施工強(qiáng)度很高。所以龍灘工程建設(shè)的難點(diǎn)之一就是溫控防裂技術(shù)，進(jìn)一步的創(chuàng)新技術(shù)如下：（1）快速入倉方式。對(duì)龍灘大壩而言，其碾壓混凝土低高程需要采用的是汽車入倉方式，通常通過皮帶機(jī)運(yùn)輸。從11公里以外的料場(chǎng)利用皮帶機(jī)將灰?guī)r骨料直接運(yùn)送到拌合摟，經(jīng)過一、二次骨料風(fēng)冷以及加冰拌制的混凝土出機(jī)口可將其溫度控制小于12℃，其皮帶機(jī)上方設(shè)置保溫隔熱設(shè)及施遮陽防雨蓋板，把混凝土轉(zhuǎn)運(yùn)至塔帶機(jī)接著入倉，其塔帶機(jī)的最高運(yùn)輸強(qiáng)度達(dá)到320m3/h，因而達(dá)到了一萬平米級(jí)的大倉面4h到6h的快速澆筑覆蓋技術(shù)，突破了年澆筑大壩混凝土318萬平方米的紀(jì)錄。（2）溫控防裂技術(shù)。對(duì)龍灘大壩碾壓混凝土而言，其通過預(yù)冷混凝土、倉面噴霧、高溫季節(jié)時(shí)埋冷卻水管、表面保溫、上游壩面死水位以下回填黏土等一系列溫控防裂措施，給高溫地區(qū)全年建設(shè)施工的提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

4 混凝土面板堆石壩

因?yàn)橛辛己玫目拐鹦?、安全性、?jīng)濟(jì)性機(jī)適應(yīng)性，混凝土面板堆石壩在我國的發(fā)展十分迅速。圖2是已建成的面板堆石壩。得到的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)如下。

合理的堆石分區(qū)：將主堆區(qū)范圍擴(kuò)大，向壩軸線下游擴(kuò)展主堆石區(qū)，占2/3左右的底寬如圖3所示。同時(shí)在下游洪水位以下裝設(shè)水下堆石區(qū)，且要求其滲透系數(shù)，抗沖蝕性好，級(jí)配良好。在上部合理范圍增設(shè)增模區(qū)，在兩岸壩坡增設(shè)變模過渡區(qū)，有利于協(xié)調(diào)壩體的變形。

改變壩體填筑程序：為了避免上下游堆石不均勻出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，造成混凝土面板有結(jié)構(gòu)性裂縫產(chǎn)生，因此，要從下游往上游進(jìn)行依次填筑施工工作，盡量做到平起填筑。

設(shè)置堆石預(yù)沉降時(shí)間：要在拉面板前預(yù)留六個(gè)月的沉降周期，在沉降速率不超過5mm/月才能拉面板，且分期施工面板的頂高程要比堆石體低20m。

選用大型碾壓設(shè)備：為了得到更高的干密度和更小的孔隙率，使壓縮變形不容易發(fā)生。要想辦法將上下游堆石的壓縮模量比減少，避免上下游堆石出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象。

面板混凝土防裂技術(shù)：將面板混凝土的強(qiáng)度等級(jí)提高。于水布埡面板的上部1/3壩高處增加水平永久縫。在混凝土中摻入鋼纖維，并使用雙層布筋。

壓縫面板預(yù)留寬縫：于縫內(nèi)填充彈性墊料，來適應(yīng)面板的撓曲變形，同時(shí)改進(jìn)壓縫面板底部的銅止水結(jié)構(gòu)，保證面板厚度超過40cm。

延長蓄水時(shí)間：把大量有害變形轉(zhuǎn)化成為“無害”變形，這樣可防止面板沿垂直縫的擠壓破壞和面板水平拉伸裂縫。

5 結(jié)束語

以后我國的水電開發(fā)會(huì)轉(zhuǎn)移向西部高海拔及高寒山區(qū)，其地質(zhì)條件復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境也愈加脆弱，自然條件也愈加惡劣，社會(huì)環(huán)境愈加敏感，很多300m級(jí)大壩以及大型的地下廠房將被建起，水電建設(shè)工作者面臨的挑戰(zhàn)也更大。然而只要我們充分利用產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的科技進(jìn)行創(chuàng)新，我國的堤壩建設(shè)技術(shù)也將有更大突破。

參考文獻(xiàn)

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