碾壓混凝土拱壩成縫新技術(shù)（一）
發(fā)布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：沙牌碾壓混凝土拱壩成縫技術(shù)以誘導(dǎo)縫、橫縫組合為重點 ，在 國內(nèi)外成縫經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，深化分縫結(jié)構(gòu)及接縫灌漿系統(tǒng)，提出了適應(yīng)于碾壓混凝土拱壩特 點的 預(yù)制混凝土重力式模板成縫和接縫重復(fù)灌漿新技術(shù)，并成功應(yīng)用于施工。在碾壓混凝土拱壩 分縫上也有所創(chuàng)新和突破，為100 m以上高碾壓混凝土拱壩的設(shè)計積累了重要經(jīng)驗
關(guān)鍵詞：碾壓混凝土；拱壩；成縫技術(shù)；成縫模板；誘導(dǎo)縫；橫縫 ；重復(fù)灌漿；沙牌水電站
1．碾壓混凝土拱壩的主要結(jié)構(gòu)問題
碾壓混凝土拱壩具有施工速度快、建設(shè)周期短、施工方法簡便、超載能力強(qiáng)、安全度高、筑 壩材 料省、大壩運行性能良好等優(yōu)點，是實現(xiàn)快速建壩的新途徑。當(dāng)前，修建性能良好的碾壓混 凝土高壩和拱壩已成為國內(nèi)外的一個重要的發(fā)展方向。
碾壓混凝土拱壩一般采用通倉碾壓、連續(xù)上升的施工工藝，在施工時形式上已經(jīng)形成封拱條 件， 施工期的水化熱溫升會影響到最終的拱壩應(yīng)力狀態(tài)，并且整個壩體都要受到周邊基礎(chǔ)約束的 作用，對高大規(guī)模壩體，就可能因為溫降收縮產(chǎn)生貫穿性裂縫，破壞拱壩的整體穩(wěn)定性。這 點與常態(tài)混凝土拱壩的柱狀澆筑法有顯著區(qū)別。
控制碾壓混凝土拱壩的裂縫，是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須認(rèn)真解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。對于重力壩，主 要是 依靠各個斷面單獨承受荷載和維持穩(wěn)定，開裂通常不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的問題，最大的問題是開裂 可能引起不能允許的滲漏。而拱壩主要是依靠壩體的整體性傳遞來分配荷載，因此拱壩的整 體穩(wěn)定性非常重要。開裂有損于拱壩結(jié)構(gòu)的整體性，若對裂縫不進(jìn)行有效的控制，將可能對 拱壩的整體穩(wěn)定性造成嚴(yán)重后果，以致危及壩體的安全。
降低溫度作用對壩體的不利影響，研究適合碾壓混凝土施工的壩體結(jié)構(gòu)分縫技術(shù)，對高碾壓 混凝土拱 壩設(shè)計尤其關(guān)鍵。攻關(guān)課題結(jié)合132 m高的沙牌碾壓混凝土拱壩結(jié)構(gòu)分縫設(shè)計研究，提出了 適合于碾 壓混凝土拱壩特點的成縫新技術(shù)。該技術(shù)成功應(yīng)用于沙牌拱壩施工，不僅解決了其關(guān)鍵問題 ，而且也為探索高碾壓混凝土拱壩的分縫設(shè)計積累了重要經(jīng)驗。
2．沙牌碾壓混凝土拱壩概況
沙牌水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣境內(nèi)的岷江支流草坡河上。水庫正常蓄水位1866.0m，死水位1825.0 m，總庫容0.18億m3，電站總裝機(jī)容量36 MW，年發(fā) 電量1.79億kW·h，年利用小時數(shù)4 791 h。沙牌樞紐工程主要由碾壓混凝土拱壩、右岸兩條泄 洪洞及右岸發(fā)電引水隧洞、發(fā)電廠房等建筑物組成。
沙牌拱壩為已開工建設(shè)的最高的碾壓混凝土拱壩，體形設(shè)計采用三心圓單曲拱壩，壩頂高程 1867.5m，最大壩高132.0 m，壩頂厚9.5 m，壩底厚28.0 m，厚高比0.238，拱頂中心線 弧長250.25 m，最大中心角92.48°。壩體混凝土總量(含基礎(chǔ)置換混凝土)約38.0萬m3 ，90 d齡期的設(shè)計抗 壓強(qiáng)度為2.0 MPa，碾壓層厚度為0.3 m，最大澆筑面積約為3630.0m2，相應(yīng)的混凝土量約1 090.0m3，壩體柔度系數(shù)為1340.0。大壩采用高摻粉煤灰富漿膠凝材料的碾 壓混凝土作為筑壩材料 ，通倉薄層填筑，全斷面整體碾壓，連續(xù)上升，利用碾壓混凝土自身作為主要防滲。在碾壓混凝土材料中，水泥采 用阿壩州白花水泥廠生產(chǎn)的白花425號中熱水泥；粉煤灰采用華能成都電廠電收 塵粉煤灰和關(guān)口電廠風(fēng)選粉煤灰，粉煤灰品質(zhì)達(dá)到 國家Ⅱ級灰標(biāo)準(zhǔn)；骨料采用當(dāng)?shù)氐幕◢弾r人工骨料。
3．適合碾壓混凝土拱壩的分縫結(jié)構(gòu)
在碾壓混凝土拱壩分縫結(jié)構(gòu)形式上，南非的Knellpoort和Wolwedans重力拱壩采取了按約10 m間距布置誘導(dǎo)縫，上下游面誘導(dǎo)縫徑向相對的形式，誘導(dǎo)縫是用250 mm寬的兩層塑料板隔斷混凝土形成。這些誘導(dǎo)縫與止水片結(jié)合，止水片也作為止?jié){片。Knellpoort壩采用空隙狀誘導(dǎo)縫，Wolwedans壩的誘導(dǎo)縫為帶薄板的切縫。在上下游之間按1.0 m高的間距設(shè)的誘導(dǎo)縫是導(dǎo)向縫，其目的是引導(dǎo)裂縫沿徑向發(fā)生，導(dǎo)向縫是通過誘導(dǎo)方式形成碾壓混凝土中的不連續(xù)縫面，然后對大壩進(jìn) 行分層壓力灌漿封堵這些不連續(xù)的裂縫，使其結(jié)合。實踐證明，這兩座大壩中產(chǎn)生的裂縫基 本上只限于誘導(dǎo)縫范圍。
在我國，普定拱壩設(shè)置了3條可以重復(fù)灌漿的誘導(dǎo)縫，分別將壩體分成30、55、80、31.04 m 4段，誘導(dǎo)縫是采用兩塊對接的多孔混凝土成縫板，成縫板事先預(yù)制，板長1.0 m，高0. 30 m，厚0.04～0.05 m，按雙向間斷的形式布置，沿水平方向間距2.0 m，沿高程方向間距0.60 m(每隔兩個碾壓層)，使其在壩內(nèi)同一斷面上預(yù)先形成若干人造小縫，并在 誘導(dǎo)縫中預(yù)埋灌漿管。成縫方式是，在埋設(shè)層碾壓混凝土施工完成后，挖溝掏槽埋設(shè)多孔混 凝土成縫板。
溫泉堡拱壩在壩體設(shè)置5條橫縫(4、5號為常規(guī)縫，1、2號為誘導(dǎo)縫，3號為常規(guī)、誘導(dǎo)混合 縫)，間距30～34 m，不設(shè)縱縫。常規(guī)縫與常態(tài)混凝土拱壩橫縫設(shè)計思路相同，橫縫中也設(shè) 有鍵槽，灌漿系統(tǒng)的出漿方式為線出漿方式，施工時出漿管采取軟塑管撥管法施工。誘導(dǎo)縫由成對的混凝土誘導(dǎo)板連接而成，誘導(dǎo)板及成縫方式與普定拱壩類似。在水平方向，一般在上游側(cè)連續(xù)埋設(shè)3對誘導(dǎo)板，其他部位每隔1m埋設(shè)1對；沿高度方向，每隔一碾壓層(0.30 m)埋設(shè)一次。誘導(dǎo)板內(nèi)埋設(shè)Ⅰ次和Ⅱ次灌漿系統(tǒng)。拱壩建成后，除5條設(shè)計縫開裂之外，未發(fā)現(xiàn)有其他裂縫。
無論是南非的塑料成縫板或是我國的多孔混凝土成縫板，均預(yù)留埋設(shè)灌漿管路的孔洞。這類 成縫結(jié)構(gòu)經(jīng)實踐證明是適合碾壓混凝土拱壩的。
（巖土）
關(guān)鍵詞：碾壓混凝土；拱壩；成縫技術(shù)；成縫模板；誘導(dǎo)縫；橫縫 ；重復(fù)灌漿；沙牌水電站
1．碾壓混凝土拱壩的主要結(jié)構(gòu)問題
碾壓混凝土拱壩具有施工速度快、建設(shè)周期短、施工方法簡便、超載能力強(qiáng)、安全度高、筑 壩材 料省、大壩運行性能良好等優(yōu)點，是實現(xiàn)快速建壩的新途徑。當(dāng)前，修建性能良好的碾壓混 凝土高壩和拱壩已成為國內(nèi)外的一個重要的發(fā)展方向。
碾壓混凝土拱壩一般采用通倉碾壓、連續(xù)上升的施工工藝，在施工時形式上已經(jīng)形成封拱條 件， 施工期的水化熱溫升會影響到最終的拱壩應(yīng)力狀態(tài)，并且整個壩體都要受到周邊基礎(chǔ)約束的 作用，對高大規(guī)模壩體，就可能因為溫降收縮產(chǎn)生貫穿性裂縫，破壞拱壩的整體穩(wěn)定性。這 點與常態(tài)混凝土拱壩的柱狀澆筑法有顯著區(qū)別。
控制碾壓混凝土拱壩的裂縫，是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須認(rèn)真解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。對于重力壩，主 要是 依靠各個斷面單獨承受荷載和維持穩(wěn)定，開裂通常不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的問題，最大的問題是開裂 可能引起不能允許的滲漏。而拱壩主要是依靠壩體的整體性傳遞來分配荷載，因此拱壩的整 體穩(wěn)定性非常重要。開裂有損于拱壩結(jié)構(gòu)的整體性，若對裂縫不進(jìn)行有效的控制，將可能對 拱壩的整體穩(wěn)定性造成嚴(yán)重后果，以致危及壩體的安全。
降低溫度作用對壩體的不利影響，研究適合碾壓混凝土施工的壩體結(jié)構(gòu)分縫技術(shù)，對高碾壓 混凝土拱 壩設(shè)計尤其關(guān)鍵。攻關(guān)課題結(jié)合132 m高的沙牌碾壓混凝土拱壩結(jié)構(gòu)分縫設(shè)計研究，提出了 適合于碾 壓混凝土拱壩特點的成縫新技術(shù)。該技術(shù)成功應(yīng)用于沙牌拱壩施工，不僅解決了其關(guān)鍵問題 ，而且也為探索高碾壓混凝土拱壩的分縫設(shè)計積累了重要經(jīng)驗。
2．沙牌碾壓混凝土拱壩概況
沙牌水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣境內(nèi)的岷江支流草坡河上。水庫正常蓄水位1866.0m，死水位1825.0 m，總庫容0.18億m3，電站總裝機(jī)容量36 MW，年發(fā) 電量1.79億kW·h，年利用小時數(shù)4 791 h。沙牌樞紐工程主要由碾壓混凝土拱壩、右岸兩條泄 洪洞及右岸發(fā)電引水隧洞、發(fā)電廠房等建筑物組成。
沙牌拱壩為已開工建設(shè)的最高的碾壓混凝土拱壩，體形設(shè)計采用三心圓單曲拱壩，壩頂高程 1867.5m，最大壩高132.0 m，壩頂厚9.5 m，壩底厚28.0 m，厚高比0.238，拱頂中心線 弧長250.25 m，最大中心角92.48°。壩體混凝土總量(含基礎(chǔ)置換混凝土)約38.0萬m3 ，90 d齡期的設(shè)計抗 壓強(qiáng)度為2.0 MPa，碾壓層厚度為0.3 m，最大澆筑面積約為3630.0m2，相應(yīng)的混凝土量約1 090.0m3，壩體柔度系數(shù)為1340.0。大壩采用高摻粉煤灰富漿膠凝材料的碾 壓混凝土作為筑壩材料 ，通倉薄層填筑，全斷面整體碾壓，連續(xù)上升，利用碾壓混凝土自身作為主要防滲。在碾壓混凝土材料中，水泥采 用阿壩州白花水泥廠生產(chǎn)的白花425號中熱水泥；粉煤灰采用華能成都電廠電收 塵粉煤灰和關(guān)口電廠風(fēng)選粉煤灰，粉煤灰品質(zhì)達(dá)到 國家Ⅱ級灰標(biāo)準(zhǔn)；骨料采用當(dāng)?shù)氐幕◢弾r人工骨料。
3．適合碾壓混凝土拱壩的分縫結(jié)構(gòu)
在碾壓混凝土拱壩分縫結(jié)構(gòu)形式上，南非的Knellpoort和Wolwedans重力拱壩采取了按約10 m間距布置誘導(dǎo)縫，上下游面誘導(dǎo)縫徑向相對的形式，誘導(dǎo)縫是用250 mm寬的兩層塑料板隔斷混凝土形成。這些誘導(dǎo)縫與止水片結(jié)合，止水片也作為止?jié){片。Knellpoort壩采用空隙狀誘導(dǎo)縫，Wolwedans壩的誘導(dǎo)縫為帶薄板的切縫。在上下游之間按1.0 m高的間距設(shè)的誘導(dǎo)縫是導(dǎo)向縫，其目的是引導(dǎo)裂縫沿徑向發(fā)生，導(dǎo)向縫是通過誘導(dǎo)方式形成碾壓混凝土中的不連續(xù)縫面，然后對大壩進(jìn) 行分層壓力灌漿封堵這些不連續(xù)的裂縫，使其結(jié)合。實踐證明，這兩座大壩中產(chǎn)生的裂縫基 本上只限于誘導(dǎo)縫范圍。
在我國，普定拱壩設(shè)置了3條可以重復(fù)灌漿的誘導(dǎo)縫，分別將壩體分成30、55、80、31.04 m 4段，誘導(dǎo)縫是采用兩塊對接的多孔混凝土成縫板，成縫板事先預(yù)制，板長1.0 m，高0. 30 m，厚0.04～0.05 m，按雙向間斷的形式布置，沿水平方向間距2.0 m，沿高程方向間距0.60 m(每隔兩個碾壓層)，使其在壩內(nèi)同一斷面上預(yù)先形成若干人造小縫，并在 誘導(dǎo)縫中預(yù)埋灌漿管。成縫方式是，在埋設(shè)層碾壓混凝土施工完成后，挖溝掏槽埋設(shè)多孔混 凝土成縫板。
溫泉堡拱壩在壩體設(shè)置5條橫縫(4、5號為常規(guī)縫，1、2號為誘導(dǎo)縫，3號為常規(guī)、誘導(dǎo)混合 縫)，間距30～34 m，不設(shè)縱縫。常規(guī)縫與常態(tài)混凝土拱壩橫縫設(shè)計思路相同，橫縫中也設(shè) 有鍵槽，灌漿系統(tǒng)的出漿方式為線出漿方式，施工時出漿管采取軟塑管撥管法施工。誘導(dǎo)縫由成對的混凝土誘導(dǎo)板連接而成，誘導(dǎo)板及成縫方式與普定拱壩類似。在水平方向，一般在上游側(cè)連續(xù)埋設(shè)3對誘導(dǎo)板，其他部位每隔1m埋設(shè)1對；沿高度方向，每隔一碾壓層(0.30 m)埋設(shè)一次。誘導(dǎo)板內(nèi)埋設(shè)Ⅰ次和Ⅱ次灌漿系統(tǒng)。拱壩建成后，除5條設(shè)計縫開裂之外，未發(fā)現(xiàn)有其他裂縫。
無論是南非的塑料成縫板或是我國的多孔混凝土成縫板，均預(yù)留埋設(shè)灌漿管路的孔洞。這類 成縫結(jié)構(gòu)經(jīng)實踐證明是適合碾壓混凝土拱壩的。
（巖土）
