混凝土面板堆石坝（60年代以后发展起来的土石坝）

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更新时间：2023-05-18
混凝土面板堆石坝
60年代以后发展起来的土石坝
以堆石体为支承结构，在其上游表面浇筑混凝土面板作为防渗结构的堆石坝，简称面板堆石坝或面板坝。属于土石坝类型。
基本信息
中文名
混凝土面板堆石坝
外文名
Concrete face rockfill dam
属于
土石坝类型
简称
面板堆石坝或面板坝
简介
混凝土面板堆石坝
混凝土面板堆石坝（钢筋混凝土面板碾压堆石坝）也是60年代以后发展起来的，世界上最高的钢筋混凝土面板堆石坝是巴西1980年建成的高160m的福斯－杜阿雷亚坝。
沿革
钢筋混凝土面板碾压堆石坝也是60年代以后发展起来的，世界上最高的钢筋混凝土面板堆石坝是巴西1980年建成的高160m的福斯－杜阿雷亚坝。中国湖北省的西北口钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高85m。
方法
斜墙(或面板)堆石坝　防渗体位于堆石体上游，材料有土料(图4)、钢筋混凝土、沥青混凝土、木材等。防渗土体可以放在堆石体上游，也可在土斜墙上设置较厚的堆石层。瑞士1967年建成的马特马克坝，高120m，防渗斜墙用砾质土填筑，上游坡较陡为1:1.7～1:2.1。钢筋混凝土斜墙(或面板)堆石坝，坝的上下游坡都接近堆石的自然坡。早期的钢筋混凝土斜墙坝，在斜墙下部干砌一层片石做垫层，以防止面板出现裂缝漏水。60年代以后发展的碾压钢筋混凝土面板堆石坝（图5）,在面板下一般设置一层垫层料和一层过渡层，靠近面板的垫层料要求渗透系数为10-2～10-4cm/s，当面板出现裂缝或止水破坏时，可防止大量漏水。钢筋混凝土面板可以做成只设竖向缝或分设竖向缝和水平缝。沥青混凝土可采用单层或双层。1936年阿尔及利亚建成埃尔格里卜沥青混凝土面板堆石坝，坝高72m。木材做防渗体，现在已经很少采用。
发展过程
面板堆石坝的发展大致可分成三个时期，1850～1940年是以抛填堆石为特征的早期阶段，该阶段修建的面板堆石坝坝高一般低于100m，坝体变形较大，面板开裂渗漏问题严重；1940～1965年为从抛填堆石到碾压堆石的过渡阶段，该阶段面板堆石坝的发展基本停滞；1965年以后是以碾压堆石为特点的现代阶段，碾压堆石完全取代了抛填堆石，随着薄层碾压施工技术的不断进步和完善，面板堆石坝的数量和高度迅速增加，逐渐成为当今水利水电工程建设的主流坝型之一。
面板堆石坝最早出现在19世纪50年代美国加利福尼亚州内华达山脉的矿区，当时的堆石坝采用木面板防渗。经过150余年的发展，现代面板堆石坝基本为混凝土面板堆石坝，因其具有造价低、工期短的特点，混凝土面板堆石坝得到了蓬勃的发展，已成功建设200m级的高坝。坝工界比较一致的观点是150m级面板堆石坝的筑坝技术是成熟的，而200m级面板堆石坝的筑坝技术还需改进和完善。中国最高的面板堆石坝为湖北的水布垭，坝高233m，建成于2008年。国外最高的面板堆石坝为秘鲁的莫罗·德·阿里卡，坝高220m，在建。
主要特点
（1）坝坡的稳定性好。坝坡坡脚大致与松散抛填堆石的自然休止角相当，低于碾压堆石的内摩擦角。
（2）防渗面板设于堆石体的上游面，承受水压力的性能好；坝体透水性好，几乎不受渗透力的影响。
（3）坝体具有良好的抗震性能，地震变形小，不因地震而产生孔隙水压力；地震虽可能导致面板裂缝而引起坝体渗漏增加，但不致溃坝。
（4）施工导流与度汛方便。
（5）施工时受气候条件的影响较小。
构造
（1）面板：位于上游表面的薄板防渗结构。
（2）坝体：根据堆石体各部分的工作特性，分别对材料的性质、最大粒径、颗粒级配、压实密实度、变形模量、透水性以及施工工艺提出不同的要求，以充分利用当地材料性能，降低工程造价，方便施工。坝体一般分成3个主要区：防渗补强区、半透水垫层区、主堆石区。
（3）座垫：布置在面板周边、坐落在地基上的混凝土结构，又称趾板。
（4）接缝：为消除有害裂缝和方便施工设置的伸缩缝和施工缝。按接缝的位置作用可分为周边缝、面板垂直缝、趾板伸缩缝、面板与防浪墙水平缝、防浪墙伸缩缝以及施工缝。
（5）堆石：具有一定级配的散粒体材料，通常指人工爆破开采料和天然山麓堆积的粗颗粒材料，其定义本身原不包含砂砾石，但从面板堆石材料来说，由于砂砾石也具有与石料类似的特性，通常也将砂砾石包括在内。
面板施工
对于低坝，面板采用一期施工，即在完成堆石坝体填筑后，集中进行面板浇筑；对于中坝，面板宜采用分期施工，即堆石填筑达到一定高度以后浇筑面板混凝土，在面板浇筑的同时，可以进行堆石填筑。当坝较高、工程量较大时，面板可分期浇筑，否则，会因坝坡太长，给施工导流和施工工艺带来较大困难，同时不便于组织流水作业。
参考资料
[1]电力工业部东北勘测设计院陈明致、浙江省水利厅金来鋆：《堆石坝设计》，水利出版社，北京，1982。