碾压混凝土坝的发展趋势漫谈
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摘要:碾压混凝土坝的迅速发展是与其优越的技术、经济特点紧密相关的。本文主要分析了碾压混凝土坝的发展趋势,对于今后我国碾压混凝土坝的发展具有一定帮助。
关键词:碾压混凝土坝 发展趋势 新特点 筑坝技术
1.引言
碾压混凝土坝是近30年来发展起来的一项筑坝技术,与常态混凝土筑坝用振捣器插入振捣密实的方法不同,其主要特点是使用水泥含量低,高掺粉煤灰的干硬性混凝土,采用与土石坝相同的运输和铺筑设备,薄层摊铺振动碾压、层层上升填筑。这实质是把混凝土坝结构与材料和土石坝施工方法两者的优越性加以综合,经过择优改进,相结合而成的一种筑坝新技术。这种筑坝方式能节省水泥,有利于大规模机械化作业,因而能缩短工期,降低工程造价1,2]。
2.碾压混凝土坝的地区分布较广泛规模日益扩大
碾压混凝土坝可修建在各种不同气候条件下的世界各个地区。在高气温地区,阿尔及利亚的贝利哈罗恩坝(坝高121m,碾压混凝土量169万m3),所处地区最高气温可达43℃;在低气温地区,美国的上静水坝(Upper Stillwater)(坝高91m,碾压混凝土量11客万ma)和加拿大的拉克罗伯森坝(坝高40m,碾压混凝土量2.8万m3),两坝所处地区冬季最低气温可达-37.5℃以下;在多雨地区,智利的潘戈坝(Pangue)(坝高113mm,碾压混凝土量66万m3),在13个月的施工期内总降水量达4436mm,最集中时3个月的降水量就达3130mm。碾压混凝土坝的设计者,对于工程的安全运行极为重视,经过10年设计、施工和运行方面的经验积累,碾压混凝土重力坝才突破了坝高50m左右的筑坝高度,并且也经过了同样长的时间,人们才有足够的信心去修建除重力坝之外的其他碾压混凝土坝型。2001年开工的我国龙滩碾压混凝土重力坝,坝高216.5m,坝体混凝土量为730万m3,已成为21世纪兴建的第一座、目前碾压混凝土筑坝史上最高的碾压混凝土坝。
3.碾压混凝土材料与筑坝技术在发展中相互促进
早期的碾压混凝土坝多采用低胶凝材料用量的贫浆碾压混凝土,而从目前较为稳定的发展趋势看,当今的碾压混凝土坝多采用高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土。自1992年以来采用不同胶凝材料用量修建的碾压混凝土坝占总数的比例,稳定在以下的范围内:富浆碾压混凝土坝(胶凝材料用量150kg/m3以上)占(45±2)%;中等胶凝材料用量碾压混凝土坝(胶凝材料用量100-149 kg/m3)占(23±2)%;(日本)RCD坝占(16±2)%;贫浆碾压混凝土坝(胶凝材料用量低于99 kg/m3)占(12.54±1.5)%。
我国碾压混凝土坝从一开始就采用了高掺粉煤灰,少用水泥,以减少产生水化热,从而缩小温差,防止出现裂缝。根据多年研究结果,粉煤灰的掺量可以达到2/3。通过各工程混凝土采用外加剂的实践,证实外加剂可以提高碾压混凝土的性能和耐久性,并以复合外加剂最为有效,已在如普定、大朝山、棉花滩等许多工程中采用,证明是合理的,而且应进一步发展。由于40多座坝的实践,通过大量的室内外试验成果,已经有条件建立碾压混凝土配合比的数据库,并通过优选在具体工程条件下,预选比较合适的配合比,仅用少量的室内试验,即可取得合适的配比,大大减少试验工作量和时间。
4.碾压混凝土筑坝技术日趋完善
(1)变态混凝土
由于常态混凝土与碾压混凝土的工艺不同,施工时常互相干扰,同时在材料制备、分缝、温控等方面也各有不同,增加了出现裂缝的可能性,因此目前在设计施工中尽量减少使用常态混凝土的可能。如基础垫层常态混凝土最好尽量减薄,并迅速覆盖碾压混凝土;与两岸坝肩、电梯井、通气孔、廊道连接部位过去都用常态混凝土,现在都改用变态混凝土。采用这种方法可将碾压混凝土改性,形成平整的外部表面和良好的内部结合面,有效地避免了在紧靠上、下游坝面模板附近及靠近两岸坝肩地段,碾压混凝土不容易被振实的现象出现。变态混凝土的最大优点是对于靠近坝肩及紧靠上、下游模板的地段不需再用常态混凝土进行浇筑,而仅对碾压混凝土进行铺洒胶浆改性即可。根据工程实践经验,铺洒灰浆的碾压混凝土的铺层厚度可以与平仓厚度相同,以简化变态混凝土的施工工艺。
(2)碾压混凝土坝的层面处理
碾压混凝土坝的主要特点之一是具有大量的铺筑层面,特别是高坝。若层面处理不善,不仅会影响到坝身的整体强度和防渗效果,对施工进度也有影响,层面抗剪强度过低甚至会影响到大坝安全。碾压混凝土层面是否需要处理及其处理方式,与层面的状态有关,而层面的状态又与很多因素有关,其中最重要的因素是铺筑层之间的间隔时间、碾压混凝土材料的性质、铺筑层的铺筑方法、施工期的环境条件等。层间间隔时间指的是从下层混凝土拌合物拌和加水时起至上层混凝土碾压完毕为止的历时。
(3)混凝土面墙模板技术
混凝土面墙模板技术在国外称为滑动模扳技术,此项技术源于公路施工中应用的滑动模板。混凝土面墙在碾压混凝土重力坝中,既起到了模板的作用,又可以作为永久的保护面,这样不但可以减少施工工序,加快了施工速度,而且坝体受面墙的保护,提高了坝体混凝土的耐久性。虽然混凝土面墙技术有很多优点,是在国内这项技术在碾压混凝土重力坝中应用较少。
5.结语
碾压混凝土坝的迅速发展是与其优越的技术、经济特点紧密相关的。本文主要分析了碾压混凝土坝的发展趋势,对于今后我国碾压混凝土坝的发展具有一定帮助。
参考文献:
[1] 黄达海, 宋玉普, 赵国藩. 碾压混凝土坝温度徐变应力仿真分析的进展[J]. 土木工程学报, 2000,33(4).
[2] 顾冲时, 雷鹏, 李云. 碾压混凝土坝三维黏弹性分析模型研究[J]. 岩土工程学报, 2007, 29(8).
作者简介:窦爱青,女,汉 ,山东省临邑县,助理工程师,本科,研究方向:水利工程建设与管理
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