碾壓混凝土拱壩成縫新技術（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：沙牌碾壓混凝土拱壩成縫技術以誘導縫、橫縫組合為重點 ，在 國內外成縫經驗的基礎上，深化分縫結構及接縫灌漿系統，提出了適應于碾壓混凝土拱壩特 點的 預制混凝土重力式模板成縫和接縫重復灌漿新技術，并成功應用于施工。在碾壓混凝土拱壩 分縫上也有所創新和突破，為100 m以上高碾壓混凝土拱壩的設計積累了重要經驗
關鍵詞：碾壓混凝土；拱壩；成縫技術；成縫模板；誘導縫；橫縫 ；重復灌漿；沙牌水電站
1．碾壓混凝土拱壩的主要結構問題
碾壓混凝土拱壩具有施工速度快、建設周期短、施工方法簡便、超載能力強、安全度高、筑 壩材 料省、大壩運行性能良好等優點，是實現快速建壩的新途徑。當前，修建性能良好的碾壓混 凝土高壩和拱壩已成為國內外的一個重要的發展方向。
碾壓混凝土拱壩一般采用通倉碾壓、連續上升的施工工藝，在施工時形式上已經形成封拱條 件， 施工期的水化熱溫升會影響到最終的拱壩應力狀態，并且整個壩體都要受到周邊基礎約束的 作用，對高大規模壩體，就可能因為溫降收縮產生貫穿性裂縫，破壞拱壩的整體穩定性。這 點與常態混凝土拱壩的柱狀澆筑法有顯著區別。
控制碾壓混凝土拱壩的裂縫，是結構設計中必須認真解決的關鍵技術問題。對于重力壩，主 要是 依靠各個斷面單獨承受荷載和維持穩定，開裂通常不產生結構上的問題，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 體穩定性非常重要。開裂有損于拱壩結構的整體性，若對裂縫不進行有效的控制，將可能對 拱壩的整體穩定性造成嚴重后果，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構分縫技術，對高碾壓 混凝土拱 壩設計尤其關鍵。攻關課題結合132 m高的沙牌碾壓混凝土拱壩結構分縫設計研究，提出了 適合于碾 壓混凝土拱壩特點的成縫新技術。該技術成功應用于沙牌拱壩施工，不僅解決了其關鍵問題 ，而且也為探索高碾壓混凝土拱壩的分縫設計積累了重要經驗。
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，電站總裝機容量36 MW，年發 電量1.79億kW·h，年利用小時數4 791 h。沙牌樞紐工程主要由碾壓混凝土拱壩、右岸兩條泄 洪洞及右岸發電引水隧洞、發電廠房等建筑物組成。
沙牌拱壩為已開工建設的最高的碾壓混凝土拱壩，體形設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(含基礎置換混凝土)約38.0萬m3 ，90 d齡期的設計抗 壓強度為2.0 MPa，碾壓層厚度為0.3 m，最大澆筑面積約為3630.0m2，相應的混凝土量約1 090.0m3，壩體柔度系數為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 塵粉煤灰和關口電廠風選粉煤灰，粉煤灰品質達到 國家Ⅱ級灰標準；骨料采用當地的花崗巖人工骨料。
3．適合碾壓混凝土拱壩的分縫結構
在碾壓混凝土拱壩分縫結構形式上，南非的Knellpoort和Wolwedans重力拱壩采取了按約10 m間距布置誘導縫，上下游面誘導縫徑向相對的形式，誘導縫是用250 mm寬的兩層塑料板隔斷混凝土形成。這些誘導縫與止水片結合，止水片也作為止漿片。Knellpoort壩采用空隙狀誘導縫，Wolwedans壩的誘導縫為帶薄板的切縫。在上下游之間按1.0 m高的間距設的誘導縫是導向縫，其目的是引導裂縫沿徑向發生，導向縫是通過誘導方式形成碾壓混凝土中的不連續縫面，然后對大壩進 行分層壓力灌漿封堵這些不連續的裂縫，使其結合。實踐證明，這兩座大壩中產生的裂縫基 本上只限于誘導縫范圍。
在我國，普定拱壩設置了3條可以重復灌漿的誘導縫，分別將壩體分成30、55、80、31.04 m 4段，誘導縫是采用兩塊對接的多孔混凝土成縫板，成縫板事先預制，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)，使其在壩內同一斷面上預先形成若干人造小縫，并在 誘導縫中預埋灌漿管。成縫方式是，在埋設層碾壓混凝土施工完成后，挖溝掏槽埋設多孔混 凝土成縫板。
溫泉堡拱壩在壩體設置5條橫縫(4、5號為常規縫，1、2號為誘導縫，3號為常規、誘導混合 縫)，間距30～34 m，不設縱縫。常規縫與常態混凝土拱壩橫縫設計思路相同，橫縫中也設 有鍵槽，灌漿系統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。誘導縫由成對的混凝土誘導板連接而成，誘導板及成縫方式與普定拱壩類似。在水平方向，一般在上游側連續埋設3對誘導板，其他部位每隔1m埋設1對；沿高度方向，每隔一碾壓層(0.30 m)埋設一次。誘導板內埋設Ⅰ次和Ⅱ次灌漿系統。拱壩建成后，除5條設計縫開裂之外，未發現有其他裂縫。
無論是南非的塑料成縫板或是我國的多孔混凝土成縫板，均預留埋設灌漿管路的孔洞。這類 成縫結構經實踐證明是適合碾壓混凝土拱壩的。
（巖土）
關鍵詞：碾壓混凝土；拱壩；成縫技術；成縫模板；誘導縫；橫縫 ；重復灌漿；沙牌水電站
1．碾壓混凝土拱壩的主要結構問題
碾壓混凝土拱壩具有施工速度快、建設周期短、施工方法簡便、超載能力強、安全度高、筑 壩材 料省、大壩運行性能良好等優點，是實現快速建壩的新途徑。當前，修建性能良好的碾壓混 凝土高壩和拱壩已成為國內外的一個重要的發展方向。
碾壓混凝土拱壩一般采用通倉碾壓、連續上升的施工工藝，在施工時形式上已經形成封拱條 件， 施工期的水化熱溫升會影響到最終的拱壩應力狀態，并且整個壩體都要受到周邊基礎約束的 作用，對高大規模壩體，就可能因為溫降收縮產生貫穿性裂縫，破壞拱壩的整體穩定性。這 點與常態混凝土拱壩的柱狀澆筑法有顯著區別。
控制碾壓混凝土拱壩的裂縫，是結構設計中必須認真解決的關鍵技術問題。對于重力壩，主 要是 依靠各個斷面單獨承受荷載和維持穩定，開裂通常不產生結構上的問題，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 體穩定性非常重要。開裂有損于拱壩結構的整體性，若對裂縫不進行有效的控制，將可能對 拱壩的整體穩定性造成嚴重后果，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構分縫技術，對高碾壓 混凝土拱 壩設計尤其關鍵。攻關課題結合132 m高的沙牌碾壓混凝土拱壩結構分縫設計研究，提出了 適合于碾 壓混凝土拱壩特點的成縫新技術。該技術成功應用于沙牌拱壩施工，不僅解決了其關鍵問題 ，而且也為探索高碾壓混凝土拱壩的分縫設計積累了重要經驗。
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，電站總裝機容量36 MW，年發 電量1.79億kW·h，年利用小時數4 791 h。沙牌樞紐工程主要由碾壓混凝土拱壩、右岸兩條泄 洪洞及右岸發電引水隧洞、發電廠房等建筑物組成。
沙牌拱壩為已開工建設的最高的碾壓混凝土拱壩，體形設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(含基礎置換混凝土)約38.0萬m3 ，90 d齡期的設計抗 壓強度為2.0 MPa，碾壓層厚度為0.3 m，最大澆筑面積約為3630.0m2，相應的混凝土量約1 090.0m3，壩體柔度系數為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 塵粉煤灰和關口電廠風選粉煤灰，粉煤灰品質達到 國家Ⅱ級灰標準；骨料采用當地的花崗巖人工骨料。
3．適合碾壓混凝土拱壩的分縫結構
在碾壓混凝土拱壩分縫結構形式上，南非的Knellpoort和Wolwedans重力拱壩采取了按約10 m間距布置誘導縫，上下游面誘導縫徑向相對的形式，誘導縫是用250 mm寬的兩層塑料板隔斷混凝土形成。這些誘導縫與止水片結合，止水片也作為止漿片。Knellpoort壩采用空隙狀誘導縫，Wolwedans壩的誘導縫為帶薄板的切縫。在上下游之間按1.0 m高的間距設的誘導縫是導向縫，其目的是引導裂縫沿徑向發生，導向縫是通過誘導方式形成碾壓混凝土中的不連續縫面，然后對大壩進 行分層壓力灌漿封堵這些不連續的裂縫，使其結合。實踐證明，這兩座大壩中產生的裂縫基 本上只限于誘導縫范圍。
在我國，普定拱壩設置了3條可以重復灌漿的誘導縫，分別將壩體分成30、55、80、31.04 m 4段，誘導縫是采用兩塊對接的多孔混凝土成縫板，成縫板事先預制，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)，使其在壩內同一斷面上預先形成若干人造小縫，并在 誘導縫中預埋灌漿管。成縫方式是，在埋設層碾壓混凝土施工完成后，挖溝掏槽埋設多孔混 凝土成縫板。
溫泉堡拱壩在壩體設置5條橫縫(4、5號為常規縫，1、2號為誘導縫，3號為常規、誘導混合 縫)，間距30～34 m，不設縱縫。常規縫與常態混凝土拱壩橫縫設計思路相同，橫縫中也設 有鍵槽，灌漿系統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。誘導縫由成對的混凝土誘導板連接而成，誘導板及成縫方式與普定拱壩類似。在水平方向，一般在上游側連續埋設3對誘導板，其他部位每隔1m埋設1對；沿高度方向，每隔一碾壓層(0.30 m)埋設一次。誘導板內埋設Ⅰ次和Ⅱ次灌漿系統。拱壩建成后，除5條設計縫開裂之外，未發現有其他裂縫。
無論是南非的塑料成縫板或是我國的多孔混凝土成縫板，均預留埋設灌漿管路的孔洞。這類 成縫結構經實踐證明是適合碾壓混凝土拱壩的。
（巖土）
