以堆石体为支承结构,在其上游表面浇筑混凝土面板作为防渗结构的堆石坝,简称面板堆石坝或面板坝。属于土石坝类型。
1 简介
混凝土面板堆石坝(钢筋混凝土面板碾压堆石坝)是60年代以后发展起来的,世界上最高的
钢筋混凝土面板堆石坝是中国2011年竣工的233m高的水布垭水利枢纽。斜墙(或面板)堆石坝 防渗体位于堆石体上游,材料有土料(图4)、钢筋混凝土、沥青混凝土、木材等。防渗土体可以放在堆石体上游,也可在土斜墙上设置较厚的堆石层。
主要由堆石体和防渗系统组成,即:面板、趾板、垫层、过渡层、主堆石区、次堆石区组成。
2 发展过程
面板堆石坝的发展大致可分成三个时期,1850~1940年是以抛填堆石为特征的早期阶段,该阶段修建的面板堆石坝坝高一般低于100m,坝体变形较大,面板开裂渗漏问题严重;1940~1965年为从抛填堆石到碾压堆石的过渡阶段,该阶段面板堆石坝的发展基本停滞;1965年以后是以碾压堆石为特点的现代阶段,碾压堆石完全取代了抛填堆石,随着薄层碾压施工技术的不断进步和完善,面板堆石坝的数量和高度迅速增加,逐渐成为当今水利水电工程建设的主流坝型之一。
面板堆石坝最早出现在19世纪50年代美国加利福尼亚州内华达山脉的矿区,当时的堆石坝采用木面板防渗。经过150余年的发展,现代面板堆石坝基本为混凝土面板堆石坝,因其具有造价低、工期短的特点,混凝土面板堆石坝得到了蓬勃的发展,已成功建设200m级的高坝。坝工界比较一致的观点是150m级面板堆石坝的筑坝技术是成熟的,而200m级面板堆石坝的筑坝技术还需改进和完善。中国最高的面板堆石坝为湖北的水布垭,坝高233m,建成于2008年。国外最高的面板堆石坝为秘鲁的莫罗·德·阿里卡,坝高220m,在建。
3主要特点
(1)坝坡的稳定性好。坝坡坡脚大致与松散抛填堆石的自然休止角相当,低于碾压堆石的内摩擦角。
(2)防渗面板设于堆石体的上游面,承受水压力的性能好;坝体透水性好,几乎不受渗透力的影响。
(3)坝体具有良好的抗震性能,地震变形小,不因地震而产生孔隙水压力;地震虽可能导致面板裂缝而引起坝体渗漏增加,但不致溃坝。
(4)施工导流与度汛方便。
(5)施工时受气候条件的影响较小。
4构造
(1)面板:位于上游表面的薄板防渗结构。
(2)坝体:根据堆石体各部分的工作特性,分别对材料的性质、最大粒径、颗粒级配、压实密实度、变形模量、透水性以及施工工艺提出不同的要求,以充分利用当地材料性能,降低工程造价,方便施工。坝体一般分成3个主要区:防渗补强区、半透水垫层区、主堆石区。
(3)座垫:布置在面板周边、坐落在地基上的混凝土结构,又称趾板。
(4)接缝:为消除有害裂缝和方便施工设置的伸缩缝和施工缝。按接缝的位置作用可分为周边缝、面板垂直缝、趾板伸缩缝、面板与防浪墙水平缝、防浪墙伸缩缝以及施工缝。
(5)堆石:具有一定级配的散粒体材料,通常指人工爆破开采料和天然山麓堆积的粗颗粒材料,其定义本身原不包含砂砾石,但从面板堆石材料来说,由于砂砾石也具有与石料类似的特性,通常也将砂砾石包括在内。
5面板施工
对于低坝,面板采用一期施工,即在完成堆石坝体填筑后,集中进行面板浇筑;对于中坝,面板宜采用分期施工,即堆石填筑达到一定高度以后浇筑面板混凝土,在面板浇筑的同时,可以进行堆石填筑。当坝较高、工程量较大时,面板可分期浇筑,否则,会因坝坡太长,给施工导流和施工工艺带来较大困难,同时不便于组织流水作业。