面板堆石坝

主要施工设备 ：滑模法（无轨）、溜槽、慢速卷扬机，混凝土运 输设备等
滑动模板系统：模体系统（模板及其支撑、行走机构、操作平 台）、牵引系统和轨道系统三大部分。
有轨的和无轨滑动模板（仓内新混凝土受力，依靠侧模板保护滑面的 平整），
行走：千斤顶、卷扬机、爬钳
面板浇筑：连续浇筑和分期浇筑（高坝，分设施工缝）。
有一定级配的岩石颗粒的集合体，其主要特点为：
（1）堆石是一种以颗料为主并具有一定级配的无凝聚性材料，其 最大粒径取决于施工要求，一般不大于600～800mm，小于25mm 的颗粒含量不大于50%，小于5mm的颗粒含量不大于30%～40%， 小于0.1mm的颗粒含量在10%左右；
（2）优质的堆石料，应具有能够自由排水的性质，其渗透系数 不应小于1×10-3cm/s；
堆石的颗粒级配有两个明显的特点。第一，在受力条件下， 颗粒产生破碎，因此级配是可变的；第二，试验级配往往 不是原型级配。试验级配受场地、规模等试验条件的限制， 需要按照一定的方法缩制处理。如相似模拟法、剔除法、 等量替换法或综合法等。但是，不管哪种情况下的级配， 其级配特性或颗粒大小分布状态，对于堆石的工程性质都 有较大的影响。
堆石体的填筑压实所施加的外力，主要有三种形式，即静压力、冲击 力和振动力。
堆石属散粒材料，其颗粒多呈块状、浑圆状（卵石），且在三个轴方 向的尺寸相差不太大。此种材料的堆积体（填方）与粘性土不同，其 结构呈单粒状排列。颗粒之间的连接方式，只有简单的邻接接触与咬 合连接，因此，颗粒之间连接强度主要为摩擦阻力。此种摩擦阻力， 在静力条件下比较难以克服，但在振动条件下，则比较容易克服而使 堆石颗粒产生位移，填充空隙，从而使堆石体得到压实。故

混凝土运输：混凝土泵、溜槽。混凝土的和易性和粘聚性
入仓、震捣 牵引滑升。 速度2~3m/h
面板养护：保温保湿
面板堆石,都存在稳定、渗流(防
渗与排水)、应力与变形、抗震等主要技术问题。 对于高面板坝而言,过去重视周边缝变形及止水系
一、趾板与堆石地基处理、趾板浇筑和 基础灌浆
包括 （1）基础开挖

（2）地质缺陷处理

（3）趾板混凝土浇筑

（4）趾板灌浆（先固结后帷幕）
趾板布置在面板的周边、坐落于河床及两岸基岩的钢筋
混凝土结构。与面板共同作用，为坝基以上的防渗体，与 下部基岩（经过固结灌浆、帷幕灌浆）形成整体。承上启 下的防渗结构。。
大坝填筑分区：大坝填筑基本分为五区,即图2中③、④、 ⑤、⑥和⑦各区,采用压坡式分区填筑的方法。
面板的施工分期
面板分三期施工,即:
(1)一期面板。高程680ｍ以下 (2)二期面板。高程680～746ｍ (3)三期面板。高程746～787.3ｍ
面板浇筑特点
当一、二期面板浇筑时,大坝仍在大量填筑,而此期间,亦是大 坝要发生大量施工期沉降变形的时段。
现代工程实践中普遍使用振动碾对堆石进行分层碾压。
当堆石体受到振动时，具有不同大小、不同质量的堆石颗 粒，在振动的作用下将获得不同的往复惯性力。由此在相 邻堆石颗粒之间产生动剪应力，同时由于往复惯性力的作 用，呈粒状结构的堆石颗粒之间的摩擦阻力极易丧失，联 接极易破坏。因此，堆石颗粒能够比较容易地相互移动、 充填，使堆石达到更密实的结构状态。
为类似余弦曲线的形状而出现了两个反弯点,从而产生了弯
矩、拉应力及压应变,直至产生一系列裂缝。

以上情况与国外高坝坝顶出现大的水平位移和上部区
域发生很宽的裂缝完全类似,这可能是坝高180ｍ以上的高
坝在设计与施工中需要慎重研究的问题。
图1 天生桥一级大坝典型断面
①主堆石ⅢＢ区与次堆石ⅢＣ区在坝轴线处设垂直分区; ②次堆石ⅢＣ区为软弱的砂、泥岩、薄层灰岩以及泥灰岩夹 泥岩,泥岩含量为44%～86%,湿抗压强度低,软化系数仅为0.5。
（堆石的碾压试验）
1、坝料生产：

（1）垫层料 需加工，利用骨料生产系统，或天然料筛分。

（2）过渡料 洞挖碴料，在开挖料场挑选或利用浅孔爆破。

（3）主堆石区料 工程开挖料或料场开采料。
堆石颗粒的结构状态 大颗粒构成骨架，小颗粒充填

坝料的级配曲线 颗粒尺寸d(mm)~小于d的重量比。严格控
通过具有柔性止水的周边缝协调面板与趾板的变形不连续 性。
作用：1、保证面板与坝基的不透水连接；

2、基础灌浆的盖板；

3、作为滑动模板施工的开始工作面。
要求在基岩开挖完成后、大坝填筑前完成趾板的浇筑。
浇筑的程序与质量要求。同于大坝基础混凝土。
二、堆石填筑 （已经分区定型化）

规范要求以碾压参数及堆石密度作为质量控制指标
统的安全性。但经过20世纪90年代墨西哥高187 ｍ的阿瓜米尔帕大坝、巴西高160ｍ的爱利亚面板 堆石坝、哥伦比亚高148ｍ的塞尔维金拉面板砾石 坝、我国高178ｍ的天生桥一级大坝等几座高 160～180ｍ左右的高坝实践,发现面板的挠曲变 形及其裂缝问题成为主要技术关键。
2 天生桥一级大坝-工程实例
控制碾压施工参数为主，试坑取样为辅”
堆石料压实：指堆石在机械作用下颗粒排列至密集，同时 伴随着级配以及密度改变的施工过程。堆石形状不规则， 其孔隙尺寸和渗透性都比较大大，与粘性土不同，堆石的 压实不存在孔隙气或孔隙水的排出，而仅仅是克服颗粒之 间的摩擦阻力之后的颗粒密集化过程。因此，堆石的压实 是伴有颗粒破碎、级配不断变化的特征。
出现因大坝施工期沉降变形而使面板产生很大的先期挠曲变 形。这也是在填筑期间,对高坝而言,面板因过早、过多地分 期施工所带来的不利问题。例如曾在施工期发现,随着坝体填 筑高度的增加,上游边坡沉降明显加大,最大达50ｃｍ。
坝体及混凝土面板的变形特性
坝体的最大沉降变形
坝体的沉降变形特性
上游变形大于坝轴线变形而小于下游变形；
沉降变形主要还是受其上部堆石填筑重量 与坝料本身性质的影响。
大坝水平位移特性
蓄水过程中面板下垫层发生突然性沉降
面板堆石坝的施工
混凝土面板堆石坝是一种以堆石体为支承结构，并在 其上游表面设置混凝土面板为防渗结构的堆石坝，属 土石坝范畴。美国1910雷利坝（42m），木面板。 60年代，重型震动碾压机械的出现，提高坝体密实度， 降低坝体沉降（0.1~0.2%），导致大发展。
建坝---降低工程造价（结构简单、当地材料）、缩短 建设周期（气候影响小）。面板坝：安全可靠的运行 性能、工程量小、施工简便、导流简化、造价低。
灰岩 花岗岩 灰岩 流纹斑岩 砂砾石 灰岩 凝灰岩
垫层区
2.12（0.25） 2.26
2.29（0.22） 2.26
2.20（0.19） 2.19（0.176）
2.27 2.22（0.175） 2.23（0.136）
主堆石区
2.12（0.27） 2.15
2.18（0.28） 2.10（0.19） 2.12（0.22） 2.12（0.195）
坝体的典型分区
1、结构特点
（1）上游面薄面板（钢筋混凝土和沥青混凝土），坝体防渗止水的关键，占投资 15~20%
（2）坝身为堆石结构（非砌石，施工似土石坝）
（3）坝坡1：1.2~1.4
2、坝体分区
（1）垫层区 为面板提供平整密实基础，将面板承受的水压力均匀传递到堆石
体。最大粒径100~150mm，级配良好石质新鲜。水平宽度4m。
0.8~1.0m，次堆石区1.0~1.6m
震动碾压实（洒水）: 现场压实试验：除检验设计压实标准的合理性和压实机械的
适用性外，确定合理的施工压实参数（一定碾重和行车速度条件下）如铺 层厚度、碾压遍数、加水量。
垫层坡面的碾压与防护，需支承面板。坡面喷洒乳化沥青
、喷混凝土、碾压砂浆等防护。
质量检查 试坑或核子密度仪 规范“坝料压实质量检查，应从
（2） 超径块体要求小于爆破量3%，最大粒径石料为 800mm；
（3） 细粒料（<5mm）含量要求大于5%，碾压后 <5mm含量要求达到8%~15%。
2、坝体填筑
主要分项工程，是工程质量、造价和工期的关键
。做好坝体的填筑规划：挖填结合、与大坝导流度汛考虑、
各区要求基本平起填筑，
一般采用碾压法，按工序流水作业： 自卸汽车后退法或进占法卸料， 推土机推平：摊铺厚度垫层区过渡区 0.4~0.5m,主堆石区
国内现代混凝土面板堆石坝始于1985的西北口工程 （95m）。目前以建成60余座，数量和高度上发展很 快。设计理论、施工机具和施工技术的发展是主要原 因。
天生桥一级坝与心墙坝方案比工期提前一年，4个月的 坝料开采与填筑达到431万方。
结构特点和坝体分区

堆石体的结构，各部位及其受力状况不同，填筑材料不同。
制大块率（超径）。 满足级配要求
不均匀系数cu=d60/d10；曲率系数cc=d302/d10Xd60

梯段爆破，多排孔微差挤压爆破技术。 洞室爆破。

（4）下游堆石区及次堆石区 较宽松的最大块度与级配要求

堆石坝坝体质量主要取决于维持坝体稳定的堆石体的力学特性，
堆石坝坝料的级配是影响堆石体力学性质的主要因素之一。堆石是具
2.34 2.14（0.205） 2.10（0.197）
对糯扎渡堆石Ⅱ料的爆破直采料应有如下要求：
通过有关专题的研究，设计部门提出了Ⅱ区堆石料空 隙率22%、干密度2.15g/cm3、渗透系数大于1×103cm/s的物理设计指标。在参考相关工程经验和坝体碾压 试验的基础上，提出
（1） 颗粒级配曲线连续性好，不均匀系数Cu值大于8， 曲率系数Cc的平均值在1~3的范围内；
（3）堆石是指人工爆破开采料和天然山麓堆积料，按其定义， 一般来说不包括冲积砂砾石，但从面板堆石坝坝料的角度上看，通常 也将砂砾石包括在内。