《碾压混凝土20年剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碾压混凝土20年剖析（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、碾压混凝土筑坝 20 年王圣培( 中国水力发电工程学会碾压混凝土筑坝专委会 )1 回 顾 1979 年我国开始碾压混凝土筑坝技术探索、研究和实验工作,1986年在福建坑口电站建成第一座碾压混凝土坝。 经过 20 年的开发与实践, 碾压混凝土在大坝工程建设筑坝技术方面, 取得了令人瞩目的进展和成就, 积累了宝贵的经验, 形成了一整套具有我国特点的筑坝技术。总体上, 碾压混凝土筑坝技术的发展的步调是稳健的、顺畅的, 是相当成功的。 目前（至2005年末）, 我国已建成的碾压混凝土坝共 66 座, 在建的 35 座, 近期拟建的 24 座 ( 见表 1) 。表 1碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）
2、项 目重力坝拱 坝合 计已 建521466在 建29635拟 建17724总 计982712520 世纪 80 年代末至 90 年代初期, 主要是建设 70m 高以下的中低坝。 至 90 年代从岩滩电站建成第一座百米级高坝后, 江垭、棉花滩、大朝山等一批百米以上高坝先后相继开工兴建, 碾压混凝土筑坝技术全面提升到新的高度, 转入向百米级高坝快速发展阶段。 经过 八五 国家科技攻关, 在对修建二百米级碾压混凝土高坝技术难题取得重要成果后,21 世纪开始了龙滩及光照两座二百米级碾压混凝土高坝建设 ( 见表 2) 。自普定成功建成第一座碾压混凝土高拱坝后 , 碾压混凝土拱坝在我国很快得到公认 , 迅
3、 速推广发展 , 并在设计和施工中也形成较有特色的技术体系。现在已建成 14 座 , 在建 6 座。 其中高度达百米级以上的 7 座 ( 见表 2) 。沙牌拱坝高 132m, 目前正在设计和拟建 140160m 的高拱坝。 20 世纪 90 年代末至 21 世纪开始出现百米级双曲薄拱坝。目前这些坝上游面均未发现裂缝和坝体渗漏现象, 设置的几种分缝结构也正常发挥作用。 碾压混凝土围堰具有显著的施工速度快, 适用溢洪过流能力强的特点, 现已修建 21 座。其中三峡三期围堪、龙滩上围堪和构皮滩上围堪, 高度均在 70m 以上, 已属于高混凝土坝。这些围堪最长的仅用 45 个月。在一个枯水季内全部顺利
4、建成, 并及时投入运行, 当年拦洪、过流、度汛、有的围堰还经受多次大流量溢流考验。所有围堰均没有明显渗漏现象, 并一直安全运行。我国碾压混凝土筑坝技术, 自坑口第一座坝初步形成具有我国特点的技术模式后, 在这一基础上, 经过多年设计、科研、施工和管理等各方面人员的奋发开拓, 不断提高完善, 形成了不设纵缝富浆碾压混凝土防渗、低水泥高掺粉煤灰 ( 或矿碴类掺和料 ) 、低 VC 值、大 仓面连续浇筑、斜坡铺筑碾压以及表 2 高于 100m 的碾压混凝土坝项目重力坝拱 坝坝名坝高（m）坝名坝高（m）已建工程江垭大朝山岩滩棉花滩水口索风营128118111111101115.8沙牌石门子蔺河口招徕河
5、132110100107在建工程龙滩光照观音阁金安桥百色洪口武都引水戈兰滩彭水景洪咯腊塑克思林192（216.5）195.5（200.5）160160130130130120116.5110123117大花水白莲崖罗坡坝134102104变态混凝土代替常态混凝土等一整套技术路线, 并在设计、材料、施工工艺等方面进行一系列改革、创新, 形成若干新的理念与思路。工程实际应用表明, 碾压混凝土坝施工速度快, 混凝土质量好, 且节省造价, 坝体安全可靠。对于这种水泥用量很少、胶材用量不多的干硬性混凝土, 经过防渗、防裂、抗冻、耐久性及热学等方面的研究分析, 确认具有良好、可靠的性能, 已形成广泛而牢固
6、的共识。这是肯定和发展碾压混凝土筑坝技术的基本点, 也是进一步改进、完善坝工设计, 提高施工质量, 获得技术、经济效益的基础。 在碾压混凝土筑坝的技术规程、规范的基础上, 经过不断总结经验, 紧跟技术发展, 先后在设计、施工和材料方面分别依据原有的 准则 、 导则 制订出行业专用规范。例如, 水工碾压混凝土施工规范、碾压混凝土实验方法、碾压混凝土重力坝设计规范、新订混凝土重力坝设计规范 ( 水电系列, 其中含碾压混凝土部分 ) 。这些规程规范的编制、 发布、实施 , 标志着碾压混凝土筑坝技术的成熟。在 六五 、 七五 、 八五 和 九五 国家科技攻关中, 对碾压混凝土高坝、碾压 混凝土拱坝做了
7、大量科学研究、试验等专题安排, 参加科学试验的单位近百个, 人员涉及 设计、科研、施工、教学、机械设备、施工材料、基础理论等各方面的专家、教授和工人。 获得的成果, 很大部分直接转化到工程的设计和施工中, 取得明显技术、经济效益, 为发展我国碾压混凝土筑坝技术铺垫了雄厚扎实的基础。其中不少成果通过工程建设获得科技进步奖。例如, 普定、沙牌碾压混凝土高拱坝, 分别获国家科技进步一等、二等奖； 江垭 , 大朝山 , 龙首等工程获省、部级科技进步一等、二等奖； 棉花滩, 大朝山电站工程, 基于优良的碾压混凝土坝工程质量, 获得鲁班奖。招徕河百米级碾压混凝土双曲薄拱坝, 获 2005 年度企业十大技术
8、创新奖。这些奖项反映出碾压混凝土筑坝技术确有较高的技术含量和技术推进。通过二十多年的科技开发和百余项大坝工程实践, 锻炼造就了一大批从事碾压混凝土筑坝工程设计、施工、科研、设备制造、工程管理等方面专业新生力量和技术队伍。就已建和在建的工程而言, 从事有关碾压混凝土坝工程设计的单位, 有原水利、电力两部直属设计研究院, 长江委、黄委设计院。还有 17 个省区属水利水电设计研究院 ( 如 : 辽宁、吉 林、延边、河北、山西、甘肃、新疆、云南、贵州、四川、浙江、福建、广东、广西水利、 广西电力、湖南、湖北、安徽等 ) 也承担不少百米级以上高碾压混凝土坝工程的设计。参加碾压混凝土坝工程施工的单位, 除
9、中国水利水电工程集团公司、葛洲坝集团公司及武警水电指挥部外, 还有一些省属水利、水电施工队伍, 共 24 个。部分工程局目前正在承担 4 6 座百米级高碾压混凝土坝的施工。总之, 我国碾压混凝土筑坝经历的道路是健康扎实的,有技术发展成就的, 建成的工程是安全的。2 经验与特色我国碾压混凝土筑坝技术在坝工设计、混凝土材料、大坝施工等方面, 积累的经验和创造的特色技术相当丰富。2.1 碾压混凝土材料碾压混凝土的构成, 组合和性能都直接影响到大坝的设计和施工。在这方面, 多年来 的研究结果, 不断为发展碾压混凝土技术水平起到促进作用。高掺粉煤灰 ( 或掺和料 ) 和中胶凝材是我国碾压混凝土构成组分的
10、重要特点。许多百 米级高坝的混凝土 ( 三级配 R9015MPa) 。水泥用量多在 5565kg/m3 之间, 粉煤灰掺量达 60%65% ，R9020MPa 以上的混凝土, 水泥用量在 70kg/m3 左右。拌制的和浇筑的混凝土, 强度指标及变形性能均远超过设计规定要求, 绝大部分的混凝土强度保证在 90% 以上；极限拉伸值普遍超过设计值 15% 以上。表明坝体混凝土的物理学特性是有充分安全裕度的。对于普遍关切的碾压混凝土层面结合质量及抗剪断性能, 许多工程结合工程实用材料 ,在现场进行室内、原位和芯样抗剪断试验。其试验成果摘列于表 3 。结果表明, 混凝土层间结合面的抗剪断性能, 在符合施
11、工规范条件下, 正常施工时, 其 f、 C 值均远大于设计指标。 即使中低坝工程中胶凝材料很少的贫混凝土, 抗剪断性能也高于设计指标。对于龙滩二百米级高坝, 设计的指标是 f 1.01.1,c 1.91.7MPa, 其试验结果, 不论是常温或高 温条件下浇筑的混凝土, f,C值均分别高于 1.1 和 2.OMPa 。表 3 碾压混凝土抗剪断试验成果表项目工 程 名 称胶材用量（kg/m3）试验成果备 注水泥粉煤灰FC原位抗剪岩滩围堰初凝前覆盖451151.3/1.35/1.081.4/0.92/1.24R9010MPa岩滩主坝初凝前覆盖551041.2/1.171.025/1.36R9015M
12、Pa坑 口初凝前覆盖60801.101.92R9010MPa铜街子层面铺覆盖76/6576/851.23/1.38/1.52.25/1.16/1.3水 口初凝前覆盖60741.371.40大朝山671031.481.20R9015MPa缝面冲毛铺浆1.431.00磷矿凝灰岩江 垭64961.122.34峰值平均三峡围堰1.522.92R9015MPa石漫滩1.152.30R9010MPa棉花滩R18015MPa1.68/1.772.68/2.20铜街子R1181.801.60龙滩三级配C15均值 常温施工601000.96/1.151.71/1.8690d/180d初凝前覆盖高温施工1.17/
13、1.592.11/1.56C202-5h 常温施工751051.08/1.421.64/2.27高温施工1.53/1.452.04/2.61C25 常温施工90100/1101.15/1.381.51/2.5190d/180d高温施工1.31/1.412.65/2.41芯样坑 口60801.121.1720cm碗 窑（初凝前覆盖）681031.361.78层面江 垭（打毛砂浆）64961.18/1.202.36/2.28缝面室内试验洪 口 （三级配）0.993.23石漫滩 （三级配）511001.152.30普 定 （二级配）54/8599/1031.37/1.641.53/2.41临 江83
14、831.33/1.581.82/1.85葛洲坝试块50751.181.35通过钻取岩芯对层面和缝面进行专门检查和分析, 表明层面的折断率一般仅 5%6% 左右, 缝面的折断率约 7%9% 。层面不是主要薄弱环节, 相对而言缝面折断还高些。这种缝面折断与缝面处理技术、处理质量有直接关系。其效果与常态混凝土的缝面处理是同样的, 不是碾压混凝土等有的层面结合问题。大量取芯检验成果表明碾压混凝土不再是千层饼工程, 也不是原发性固有的缺陷, 依现有技术, 层间结合问题是可以正常解决的。 碾压混凝土的热学特性是大坝简化温度控制、不设缝、减少拱坝分缝、实行大仓面浇 筑和防止产生裂缝最本质的要素。特别是早期混凝土温升慢而且少, 弹模成长很慢, 早龄期 的混凝土的拉应力效也很小。这是碾压混凝土在早期强度不高
