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当代沥青混凝土心墙坝的进展（朱晟 闻世强）（摘要）
摘要：在过去的50a中，欧洲和日本已经广泛地采用沥青混凝土作为土石坝的防渗材料。回顾了沥青混凝土心墙坝的发展历史，介绍了几座具有代表性的沥青混凝土防渗高土石坝的设计、施工以及运行情况。简要总结了国内外建造高沥青混凝土心墙坝的经验。随着人们对沥青混凝土材料特性了解的逐步深入和筑坝技术的不断提高，沥青混凝土心墙高土石坝将得到广泛的推广。

关键词：沥青混凝土；心墙堆石坝；高土石坝；工程实例；发展进程

中图分类号：ＴＶ642 文献标识码：Ａ

作者简介：朱晟，男，河海大学水电学院，副教授。





非常遗憾!没有全文!

我国混凝土面板堆石坝的发展与经验

蒋国澄

关键词　混凝土面板堆石坝　堆石体　面板　泄洪建筑物　接缝止水　施工导流
摘　要　我国混凝土面板堆石坝建设经过10多年的发展，取得了丰硕的成果，到1998年底，已建成42座，在建32座，待建的更多。目前无论在数量上还是规模上都居世界前列，在技术上也有所创新和改进，主要表现在对地形地质条件的适应性、枢纽布置考虑土石方平衡、泄洪建筑物布置、坝体分区和筑坝材料应用、面板混凝土、接缝止水结构和材料、施工导流与渡汛等方面。

　　混凝土面板堆石坝是以堆石为主体材料，以混凝土面板为防渗体的一种土石坝型。一般认为堆石坝发源于美国，以抛填堆石为主体，以木面板、钢面板等防渗。到1900年，面板堆石坝已成为一种典型的堆石坝型。1958年英国库契(Quoich)坝首次引入振动碾压实坝体堆石，到1965年实质上完成了向碾压堆石的过渡，标志着面板堆石坝进入现代阶段。
　　中国最早的堆石坝是1957年建成的狮子滩混凝土重力墙式的抛填堆石坝。最早的面板堆石坝是1966年建成的贵州百花水电站大坝，高48.7 m，系抛填堆石，坝轴线上游有干砌石垫层，上游坡1∶0.6，混凝土面板支撑在埋入基岩的混凝土基座上。这种坝型没有得到发展。
　　中国以现代技术建设面板堆石坝始于1985年，到1998年底，全国已建成42座，在建32座，待建的更多(其中坝高在100 m以上的已建成、在建和待建面板堆石坝列于表1和表2)。经过10多年的发展，我国的面板堆石坝取得了丰硕成果，积累了丰富的经验，现综述如下。

表1　已建、在建混凝土面板堆石坝(坝高100 m以上)

序号 坝　名 地　点 河　流 坝高
／m 坝顶长
／m 坝体积
／106m3 坝　　料 面板面积
／m2 库容
／106m3 装机
／MW 完成
年份
类型 岩　性
1 天生桥一级 广西贵州 南盘江 178 1 137 17.69 CR 灰岩 180 000 10 260 1 200 1999
2 乌鲁瓦提 新疆和田 喀拉喀什河 135 486 6.8 CG／CR 砂砾石，石英片岩 72 200 340 60 2000
3 珊溪 浙江文成 飞云江 130.8 418 5.00 CR 流纹岩，砂岩 61 000 1 922 200 2001
4 白溪 浙江宁海 白溪 123.5 415 3.70 CR 熔凝灰岩 36 200 164 18 2001
5 黑泉 青海大通 宝库河 123.5 433 5.50 CG，CR 砂砾石，花岗片麻岩 79 000 182 12 2001
6 芹山 福建周宁 穆阳溪 122 286.5 3.10 CR 凝灰岩 42 000 265 70 2000
7 白云 湖南城步 巫水 120 200 1.7 CR 灰岩、砂岩 14 500 360 54 1998
8 古洞口 湖北兴山 古夫河 120 194 1.9 CG／CR 砂砾石／灰岩 　 138 36 2000
9 高塘 广东怀集 白水河 110.7 288 1.95 CR 花岗岩 26 400 96 36 2000
10 鱼跳 重庆南山 大溪河 110 220 1.63 CR 　 　 95 48 2000
11 茄子山 云南龙陵 苏帕河 104.5 258 1.40 CR 二云花岗岩 　 121 16 2000
12 柴石滩 云南宜良 南盘江 101.8 297 2.17 CR 白云岩 38 200 437 40 2000
　注：CR为碾压堆石；CG为碾压砂砾石
表2　待建混凝土面板堆石坝(坝高100 m以上)

序号 坝名 地点 河流 坝高
／m 坝顶长
／m 坝体积
／106m3 坝　　料 面板面积
／m2 库容
／106m3 装机
／MW
类型 岩　性
1 水布垭 湖北巴东 清江 233 584 15.66 CR 灰岩 　 4 580 1 600
2 洪家渡 贵州黔西 六冲河 182.3 465 10.07 CR 灰岩 76 400 4 590 540
3 三板溪 贵州锦屏 清水江 178.5 434 0.96 CR 砂岩 94 070 4 170 1 000
4 姚家坪 湖北恩施 清江 180.0 　 　 　 　 　 　 　
5 滩坑　 浙江 小溪 161 506 10.00 CR 熔凝灰岩，集块岩 68 000 3 530 600
6 紫坪铺 四川 岷江 159 638 11.67 CR 砂岩，灰岩 126 800 1 080 697
7 大柳树 宁夏 黄河 156 770 1 450 CR 变质长石砂岩 164 000 8 650 1 740
8 响水涧 安徽 　 153 516 257 　 　 　 17 1 000
9 吉林台 新疆尼勒克 喀什河 152 392 920 CR 凝灰岩 74 000 2 440 460
10 碛口　 山西 黄河 140 1 150 2 395 　 　 　 12 500
11 瓦屋山 四川洪雅 周公河 140 　 　 　 　 　 550 240
12 公伯峡 青海循化 黄河 130 423 455 CR，CG 砂砾石，花岗岩，片麻岩 　 620 1 500
13 街面　 福建 尤溪 126 478 342 CR 泥岩，砂岩 58 000 1 085 300
14 潘口　 湖北竹山 堵河 123 322 346 CR 灰岩，硅质岩 46 200 2 460 500
15 涔天河(加高) 湖南 涔天河 110 261 250 　 　 　1 600 1 600
　
16 双沟　 吉林抚松 松江河 109.7 312 258 CR 安山岩，玄武岩 40 800 390 280
17 洮水　 湖南茶陵 沔水 102.5 313 172 CR 　 28 700 52 88
18 盘石头 河南鹤壁 淇河 100.8 588 529 CR 砂岩，页岩 75 000 620 8
19 积石峡 青海循化 黄河 100 348 288 CG，CR 砂砾石，石渣 　 2 640 1 000
　注：CR为碾压堆石；CG为碾压砂砾石
1　面板堆石坝对地形地质条件的适应性
　　已建的面板堆石坝的河谷形态极不相同，如天生桥一级大坝，高178 m，坝顶长1 137 m，河谷宽高比达6.4；而白云、古洞口坝，高120 m，坝顶长分别为200 m及194 m，宽高比约1.6。此外，面板堆石坝还能适应两岸不对称河谷，对不利地形条件也可加以改造后予以利用。如小干沟坝，采用25 m高的混凝土挡墙将上游不利地形切掉，并兼作上游围堰，两岸基岩高程不够，也设混凝土挡墙接高，面板则与其相接。1990年蓄水运行至今，未发现异常情况。
　　面板堆石坝对地质条件的适应性也是很强的。对趾板地基的传统提法是置于坚硬、可灌浆、不冲蚀的岩基上，但实践中已突破这一要求。如株树桥、柴石滩、大河等面板堆石坝，都曾利用强风化基岩作为趾板地基，而用截水墙、下游混凝土防渗板、加连接板等措施延长渗径，下游用反滤料覆盖，适当增加伸缩缝等措施予以处理。砂砾石覆盖层中，如无软弱夹层、结构较密实，也可以保留在坝基内。
　　对深厚砂砾覆盖层的坝址，过去都要求将趾板地基深挖后置于基岩上，但开挖过深不仅工作量大、影响直线工期，而且存在反渗、施工质量不易保证、对面板应力状态不利等问题。近年来有不少工程将趾板置于砂砾石层上，用混凝土防渗墙处理地基，用连接板将混凝土防渗墙与面板连接起来，形成完整的防渗系统，这就为坝址选择留有更大余地。到1998年底，中国已建成这种形式的面板堆石坝7座，在建2座。其中，砂砾石层最深的为铜街子水电站副坝，达73.5 m，最大墙深61 m。

2　枢纽布置中考虑土石方平衡
　　由于现代面板堆石坝的坝体分区和坝料设计允许采用软岩等堆石料，为充分利用建筑物有效挖方上坝创造了条件。在开挖料尽量用于填筑的条件下，考虑土石方平衡，扩大挖方量可能更为经济。如天生桥一级水电站面板堆石坝，填筑量约1 800万m3，原拟将溢洪道布置在右坝头，后将溢洪道移至右岸远离坝头的灰岩溶蚀槽谷内，开挖量约1 764万m3，其中1 650万m3可用于筑坝和制备混凝土骨料。施工中，又将原引渠底下挖5 m，补齐不足之数，而不再使用备用料场。
　　北京十三陵抽水蓄能电站上水库，施工中发现库盆开挖的安山岩中有大量强风化岩石，不符合原设计坝料质量要求；经研究，修改了大坝断面和分区，尽量多用风化岩，使开挖料满足全部填筑方量，而不再开辟备用料场。

3　泄洪建筑物布置
　　随着现代技术的进步，泄洪隧洞采用掺气减蚀等措施，闸门金属结构及启闭机的可靠性大为提高，已不再强调必须设置开敞式溢洪道。湖南白云水电站面板堆石坝，采用隧洞泄洪方式，由导流洞以龙抬头形式改建而成，无压段城门洞型断面尺寸为7.5 m×9.2 m，泄量2 150 m3／s。拟建的洪家渡水电站面板堆石坝，也以洞式溢洪道及泄洪放空洞作为主要泄水建筑物，泄量达6 996 m3／s。
　　在中国面板堆石坝建设初期，因缺乏经验，常在低处设放空洞，以备检修时放空水库之用。但随着经验的积累和技术进步，一般已不设专用的放空隧洞。而如天生桥一级水电站，在右岸设置一泄洪放空隧洞，兼有后期导流、蓄水期向下游供水、泄洪、放空等多种功能，则还是必要的。
　　有些中小河流，在泄量不大，而两岸没有条件设置溢洪道的情况下，可以利用碾压堆石体很少变形的条件，在坝面设置自由溢流式的溢洪道，国外已有成功经验，单宽流量在20 m3／s左右。国内曾设计过这种坝型，但未能建设。最近新疆正在建设1座溢流式的面板堆石坝。在条件合适的地区，在坝面设置溢洪道尚不失为一种恰当的泄流方式。

4　坝体分区和筑坝材料应用
　　面板堆石坝主堆石料的岩性以灰岩居多，此外还有凝灰岩、花岗岩、砂岩、安山岩等。其级配要求不高，一般要求最大粒径不大于铺层厚度的0.8～1.0倍，小于25 mm的颗粒含量不大于50%，小于0.1 mm的细颗粒含量不大于5%～8%即可。其填筑标准按经验选定，并在施工前用碾压试验复核并确定施工参数。实施中多以控制填筑参数为主，挖坑测干密度为辅。现行规范规定，平均干密度不小于设计值，标准差应不大于0.1 g／cm3，以此作为质量控制标准。
　　目前国内已有不少工程使用软岩料筑坝，一般将其置于坝轴线下游干燥区。如株树桥水库大坝、十三陵上池、天生桥一级大坝、大坳水库大坝等都已蓄水。这些使用软岩料的坝除实测沉降量比一般略偏大外，并无其他不良现象。
　　用砂砾石作坝主体材料已较为普遍。中国已建和在建的已有15座，其中乌鲁瓦提、珊溪、黑泉、古洞口等4座坝均高于100 m。在料物配置上，基本有3种形式：全部由砂砾石建成；上游主堆石区用砂砾石，下游设堆石区；将砂砾石包在坝体中心。砂砾石筑坝与堆石料不同之处在于其抗渗流破坏和表面冲蚀能力较差；需考虑渗流控制问题，在万一漏水时要保证坝的安全，必要时还可设坝体内部排水，以控制渗流。
　　垫层料是保证大坝安全的重要一环，在现代面板坝建设中受到普遍重视，发展的趋势是由粗到细的级配垫层。现行规范规定级配界限为最大粒径80 mm，小于5 mm颗粒含量30%～50%，小于0.1 mm颗粒含量不超过5%的连续级配料。也不排除在严寒、强震等地区，考虑更好排水性能而采用较粗的级配。

5　面板混凝土
　　面板混凝土按条块用滑模由下而上一次浇筑，其分块宽度在12～18 m之间。对高坝也可分2期或3期浇筑。面板厚度对中低坝可采用30～40 cm等厚，对高坝，顶部最小厚度可采用0.3 m，随高度逐渐加厚，一般按水力梯度不超过200来控制。随着现代混凝土品质和浇筑工艺的进步，趋向于采用薄面板。
　　面板混凝土的设计指标一般取强度C25，抗渗S8，严寒地区有抗冻要求时，抗冻标号宜取D200～D300，在温暖地区无抗冻要求时，考虑耐久性要求，抗冻标号也不宜低于D50。这些规定都已纳入现行设计规范。施工和易性一般由坍落度控制，以溜槽输送混凝土时，控制在3～7 cm为宜。
　　面板混凝土配合比中，掺加粉煤灰代替部分水泥和砂，有时也掺加微膨胀剂。在外加剂方面，除引气剂和高效减水剂外，还可视气候条件加入调凝剂，现有一些提高抗裂性能的复合型外加剂，也可试用。外加剂应采用经过鉴定和有应用经验的品种，并经配合比试验确定其掺量。
　　面板防裂问题，自西北口大坝面板严重开裂以来，已引起了普遍重视。解决措施是在配合比设计中采用低水灰比、低用水量、低水泥用量，尽量采用热膨胀系数小的骨料，严格控制骨料含泥量，采用高效外加剂，提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸，提高混凝土自身的抗裂能力；采用合适的施工工艺，保证浇筑质量以及适当配筋等。近年还提出采用纤维增强混凝土、高强低弹混凝土等高性能混凝土。此外选择有利浇筑时机，减少一次浇筑长度，加强养护和保护，减小外界因素诱发的破坏力，对防裂也有重要作用。

6　接缝止水结构及材料
　　接缝可分为面板与趾板连接处的周边缝、面板划分条块的垂直缝、分期浇筑间的水平缝、面板与防浪墙间的水平缝等。其中以周边缝最为重要，一般都设底部铜止水、中部塑胶止水及表面止水等3道止水，但中低坝也有省掉中间止水的实例。
　　底部铜止水被视为基本止水构件。铜止水本身延展性良好，适应变形能力强，但焊缝处成为薄弱环节。现代许多工程采用铜卷材现场压制成型的方法，将铜止水加工成长条形铺设，以减少焊缝，这项经验已获推广。“十”字型和“T”字形接头也在工厂模压成型，以适应双向变形。为避免通过接触面的绕渗，可加高翼板，或在水平段复合可与新浇混凝土粘结的GB板，效果良好。
　　表面止水是近年来研究开发的重点。一方面是柔性嵌缝材料性能有很大改进，与混凝土间的粘结和封闭型式有所改进。另一方面以粉煤灰、粉细砂等松散材料覆盖缝面，与缝底的垫层小区的反滤作用相配合，使随渗透水流带入缝中的细粒材料截留在缝中，起堵塞自愈作用。近期结合水布垭面板堆石坝高坝，研究开发了多种表面止水结构和材料，可以适应200 m级高面板堆石坝的需要。

7　施工导流与渡汛
　　已建面板坝工程多采用一次断流、导流洞过水的方式。由于堆石体抗冲刷和抗管涌破坏的能力较强，还可以利用施工中的堆石体挡水或过水渡汛，以简化导流工程。
　　实际上以高围堰、大导流洞挡30 a一遇洪水，争取基坑全年施工条件的方法较少应用，而常采用以枯水围堰和适当规模导流洞挡枯季洪水，在一个枯水期内将堆石体筑到渡汛高程挡水渡汛或在截流后第一个汛期用导流洞和堆石体同时过水渡汛。采用挡水渡汛方式时，由于一个枯水期内要填筑到渡汛高程，施工强度较高，需采取有效措施促其实现。如尽量在截流前多做一些工作，减小截流后基坑工作量；截流前做好高强度填筑的准备工作，以便截流后可很快进行高强度填筑；从趾板下游20～30 m以后先行填筑，待趾板开挖和浇筑后方补填上游的垫层、过渡层和部分堆石，以争取有效工作日；采用临时断面，减少达到渡汛高程的工程量。过水围堰、导流洞、堆石体表面同时过水渡汛方式，在第一个枯水期基坑清理和填筑工程量太大，不可能在一个枯水期抢筑到挡水高程时可以采用。这时汛期过水时要做好过流防护。有时可在河床中部留缺口过水，而在两岸继续填筑，避免汛期坝面停工。
　　不管是挡水还是过水渡汛，渡讯方案一旦确定，就要保证其实现，不可中途改变，以免被动和损失。
　　施工导流方案的制订要与整个施工安排和施工总进度相配合，做好施工分期，并与提前蓄水受益相适应。

作者单位：(中国水利水电科学研究院，北京，100038)

整个库盘好象几乎是人工堆筑起来的一样,工程量可能不小.。

我很感慨我们的施工机械什么时候用我们自己的呢?比如库底沥青混凝土摊铺机\库底沥青砼振动碾碾压机、库底平板振动夯、红外线接缝加热器等

顶就一个字！！！
太牛了
感谢楼主给了我这么好的学习机会！！

是抽水蓄能电站吧？请问一下，加强网格的材料是钢筋网格吗？或者是别的？

土石坝沥青防渗技术是20世纪70年代引进我国的一项防渗技术，至今已应用近30多个大小工程。沥青混凝土防渗体有心墙和面板两种应用形式，比较代表性的工程有：天荒坪抽水蓄能电站上库沥青混凝土防渗面板、三峡水库副坝——茅坪溪沥青混凝土心墙坝。
沥青混凝土面板应用于抽水蓄能电站，是鉴于其极好的柔性、适应变形能力，其应用的形式一般为简式面板（面板由垫层、整平胶结层、防渗层及封闭层组成），应用的范围通常为全库防渗。施工好的沥青混凝土面板浑然一体，具有极佳的不透水性和耐久性。目前在建的沥青混凝土面板工程，有山西西龙池、河北张河湾、河南宝泉三个抽水蓄能电站工程。其中，西龙池工程首次应用改性沥青作为沥青混凝土的胶凝材料，开创了国内施工的先河；技术难度极高。
国内关于沥青混凝土防渗材料的研究资料较少，《土石坝沥青防渗技术的应用和发展》一文详细地介绍了这种防渗材料在国内的发展历程及现状。

长见识~~~