水电站混凝土高面板堆石坝的设计和施工分析

摘要 水电站的混凝土高面板堆石坝在设计与施工中必须重视形式与地质、形式与材料、形式与施工方面的配合，即在高面板堆石坝的设计与施工中必须考虑到多方面因素，这样才能保证大坝建成后的使用安全。 
关键词 设计思路；细节控制；施工准备；主体施工 
　　1 混凝土高面板堆石坝的整体设计 
　　1.1 大坝的整体设计思路 
　　在目前高面板堆石坝设计已经成为了一个成熟的体系，其整体设计的思路与概念已经十分成熟，在具体的项目中需要重点靠的就是细节设计，即垫层、过渡料、主石堆、下游石堆等具体侧规格与材料等的限定，常见的方式就是在大坝下游采用大石块进行垫层，在下游的面板上采用碾压技术进行覆盖。其设计的主体思路就是尽量扩大堆石区域的范围，控制坝体的形变与面板稳定性，维护大坝的整体功能。 
　　1.2 具体细节设计 
　　1.2.1 大坝填筑材料的选择 
　　在大坝设计中材料是十分重要的，其主体与次要堆石可以根据当地的情况进行选择，在材料质量保证情况下应保证材料场的经济性，在石材的选择上应保证其抗压强度和弹性模量。在垫层和过渡料的设计中，采用的是砂石料和石料场开挖的过程中产生的材料，进行生产。 
　　1.2.2 大坝面板的设计 
　　大坝的主体为堆石但是其面板的质量是保证大坝功能的重要结构，在设计中，面板的形式采用的是顶部向底部增厚的形式，如某个大坝的设计：上部为30　cm底部为59　cm，其面板分块组合，合计利用25块面板。其坝体面板混凝土必须保证其强度和抗渗性，必要时需要增加抗冻性能。为了在面板的表面增加一定的柔性，以适应形变而不开裂，对表面还可以进行特殊配筋设计，如双层配筋，顺坡与水平向相互配合，形成钢筋网保证其强度和柔性，并在接缝位置设置抗压筋。 
　　1.2.3 大坝的基础处理 
　　在设计中对大坝的基础处理必须进行详细考察与设计，因为基础处理关系到大坝未来的使用稳定性。所以在设计是应考虑到基础的岩层性质，采用合理的处理方式。如某大坝的设计中，因为岩层的性质为风化岩体，为此在处理中应采用爆破法开挖直至稳定岩层，同时对基础采用钻口灌浆技术进行强化处理。 
　　在设计中，对堆石体的基础处理在设计中十分重要，针对不同的岩层情况应采用针对性的措施开挖与处理。如在某大坝的设计中，其河床段坝体是弱风化岩层上部。对出现的砂砾夹泥的深坑，采用了抛石混凝土填筑的方式。对其他的河床坝体堆石基础则需要进行挖除与回填方式。对细砂层则进行局部置换的方式进行处理。对于建筑基面以下的细砂必须全部挖除直至基岩。对挖除的位置进行回填并碾压，以此达到相对密度标准。 
　　2　高面板堆石坝的施工 
　　2.1 导流工程的先期施工 
　　在水坝施工中，应先进行导流施工，以此保证大坝的主体施工不受河流的影响。在施工中应先考虑到大坝的分级情况，并对导流建筑进行分级设计。设计其在丰水期的导流能力。导流时段应保证大坝的全年施工。施工期坝体临时拦截和导流洪峰的能力必须满足主体大坝的施工需求。导流的方式可以采用围堰的方式，并在上下游分别修筑，联合挡水和发电、泄洪洞同时工作。 
　　2.2 施工前的碾压试验 
　　因为堆石坝是逐层施工并进行碾压，因此在施工前必须进行碾压试验，以测定在施工中各种材料的性能与碾压参数。即对主次堆石料，垫层料、过渡料等按照不同的设计厚度与洒水量、碾压次数等进行现场的试验，以此确认施工中所选择的各项指标参数。 
　　2.3 大坝的主体施工 
　　在碾压试验完成并确认结果后，即可开始大坝的主体施工。为了保证项目的顺利开展应设计合理的施工方案。如某大坝施工，施工中安排河床的趾板与坝体的次堆石料进行同时填筑，填筑到大坝从坝底最低的趾板开始计算高程，直至到48　m，在趾板开挖完成后，再开始进行主体堆石的施工填筑，填筑到大坝底部最低趾板算起，达到高程48　m位置，坝体全断面开始填筑。在实际的施工中，应对整个填筑的过程进行计算，控制其施工的速度，配合适当的工具以保证施工的质量，切忌为了工期而降低填筑的碾压参数。同时在堆石料的生产中也应配置合理的设备，保证材料的供应可以满足施工的速度。过渡料利用采石场开采石料进行破碎后利用车辆运输至坝顶进行施工。填筑的过程采用的是近占法进行施工，填筑料利用车辆运输到坝顶，然后利用推土机进行平整，随即利用碾压设备进行碾压，其遍数应满足试验所规定的结果，且碾压采用错距法进行。过渡料则利用后退法施工，利用推土机平整后碾压，垫层料也是如此，利用推土机平整后进行碾压。堆石料和过渡料采用坝外料车加水和坝面洒水相结合的方式处理，垫层料则在坝面洒水。其厚度在施工中需要按照设计标准与试验结果确定，堆石料与过渡料和垫层料厚度有所不同，施工按照石料+过渡层+垫层的顺序进行填筑，上游垫层料在边坡利用混凝土边坡墙进行加固，下游的则利用预制块进行保护。在该大坝的施工中，还对工程的施工质量进行随机的检测，即利用挖坑灌水的方式进行质量检查，对主次堆石料之间的孔隙率是否满足标准，以随时对施工的碾压指标进行改进，或者对材料进行改善。 
　　大坝的上游垫层变利用混凝土墙进行保护，使用挤压墙的方式可以简化边坡处理的难度，采用挤压机进行施工可以减少垫层的离析情况从而保证材料的紧密性。施工中为了防止冲蚀或者剥落，应进行防护；在施工中还应注意对现场施工过程的全面监控，尤其混凝土挤压墙的混凝土拌合必须进行配合比的监控，以此保证混凝土的质量。 
　　2.4 趾板和面板的施工 
　　在混凝土面板坝的施工中，趾板、面板施工是极为重要的。在施工中两岸的趾板采用的泵送方式完成运输与浇注，混凝土在施工中采用罐车进行运输，期间必须保证其拌合的时间与温度，从而保证其运输后的质量。达到浇注位置后利用泵送如料斗。混凝土在料斗内均匀上升并进行人工处理，浇注中每一层的高度不能大于40　cm，振捣是应利用人工振捣，在振捣中应保证均匀全面。混凝土浇注后4-6小时后，从上面逐层进行模板拆除，并利用人工进行表面处理。趾板浇注时设置有固定的后浇带，这个位置在浇注28天后进行二次处理，保证接缝质量。在空间转向位置的接缝应利用防裂混凝土进行处理。因为大坝填筑与趾板浇注是同时开展的，后浇带在现浇模块达到龄期后才能进行处理，为了解决后浇带施工不影响大坝的整体进度，左右两岸的趾板在施工中进行了分缝处理。左右岸的趾板分缝的位置进行了错开处理，避开了趾板的转弯位置，以此方便施工，并对其进行了止水的处理。 
　　3 结束语 
　　混凝土高面板堆石坝在水利工程中较为常见，其设计的要点就是坝体的高度与堆石层强度、基础处理、面板的厚度等，在设计中必须考虑当地的地质结构与材料性质，尤其是垫层、堆石料的质量必须与设计形式相配合，同时考虑到项目的经济性，这样才能保证工程建设目标的实现。 
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