混凝土面板堆石坝发展综述作者：柯克（加利福尼亚圣拉斐尔咨询工程师，美国）摘要：文章回顾了混凝土面板堆石坝从19世纪60年代到目前的发展史；阐述了压性缝方 面的一些近期发现；论述了混凝土面板堆石坝的接缝设计并对此类型坝的未来发展提出了 一些建议关键词：混凝土面板堆石坝；压性缝；接缝设计1简介柯克先生的论文（文献）对混凝土面板堆石坝的发展进行了全面的阐述最初的抛投 法填筑，坝体渗水严重、变形大，从而使混凝土面板承受过大的应力并导致压性缝开裂 六十年代初的欧洲，随着振动碾的出现，填筑方法由抛投法填筑转变为碾压填筑，一些采 用碾压填筑技术修建的混凝土 /沥青面板坝应运而生并运行良好此文章回顾了混凝土面板堆石坝从19世纪60年代到目前的发展史；阐述了压性缝方面的 一些近期发现；论述了混凝土面板堆石坝的接缝设计并对此类型坝的未来发展提出了一些 建议1.1振动碾的发展在振动碾出现前，大部分混凝土面板堆石坝是采用分层抛投填筑修建的，每层18-60 厘米，并按照水：石=3： 1 （体积比）对抛填体进行灌水堆石变形大，易造成面板开裂和表层剥落尤其需要特别提出的是采用抛投填筑修建的混 凝土面板堆石坝，当坝高超过75米时，将出现与趾板平行的裂缝、压性缝深度开裂。
同时 还观测到导致中部压性缝破坏的压应力和在坝肩附近产生的拉应力1960年Therzagui推荐使用碾压填筑技术，这项技术的使用减小了填筑体的变形以及 由于填筑体变形给面板造成的损害50年代末期在欧洲采用碾压填筑技术修建的高、中型 混凝土面板堆石坝都取得了很好的效果，比较典型有：库契38m办格二3.51压路机海纳48m西德3.01夯板比格48m西德5.01夯板威尼莫 60m 挪威 5.0t 振动碾然而，振动碾是随着60年代混凝土面板坝数量的不断增加而发展起来的振动碾开启了一 扇提高堆石体密度和经济有效的使用不同材料的大门如今，有不同型号的振动碾（6吨到15吨）振动碾的定义指的是作用在光滑滚筒上 面的荷载而不是指碾子本身的总重量该荷载作用在滚筒上的力必须大于5t/m，从而在 1400-1800VPM的振动范围之间可以得到要求的碾压密实度1.2混凝土面板堆石高坝的发展表1简要的概括了混凝土面板堆石高坝的发展，从1971年澳大利亚建成的塞沙娜坝（110米高）见图1,到正在施工的中国的水布垭（233米高，2009年竣工）表1混凝土面板堆石高坝的发展名称塞沙娜安奇卡亚高度（米）110m140m国家 面板面积（米彳）竣工时间澳大利亚 30000 1971哥伦比亚 22000 1974备注1971-1974莫哈勒萨尔瓦兴娜145m148m莱索托 87000 2002哥伦比亚 57500 19831974-1980非洲最高最咼的砾石坝辛戈米苏可拉波尔塞三级150m150m155m阿里亚160m滩坑161m天生桥178m洪家渡182m巴拉格兰德185m马萨尔185m三板溪186m阿瓜密尔巴187m埃尔卡洪189m卡拉哈196m坎普斯诺沃斯202m巴西 13500 1994希腊 51000 1995哥伦比亚 57000 2010巴西 139000 1980欧洲最高正在施工1980-1993中国中国6800018000020061999中国 76000 2007亚洲最高正在施工巴西厄瓜多尔中国1080004500094000200620082008墨西哥 137000 1993墨西哥 99000 2006冰岛 93000 2007巴西 106000 2006正在施工正在施工1993-2006竣工正在施工2006年最高巴贡205m马来西亚1270002007拉亚斯卡210m墨西哥1290002010水布垭233m中国1200002009正在施工正在施工塞沙娜坝和安奇卡亚坝的压缩模量较高（分别在145MPa和135MPa之间），碾压充分、面板 无损坏。
由于坝肩的几何形状比较特殊，一些平行于趾板的裂缝出现在碾压坝体中这些裂缝 类似于抛投堆石坝体出现的裂缝堆石料级配对碾压坝的压缩模量至关重要用级配均匀（即粒径一致）的玄武岩填筑 的坝体，空隙率很高、压缩模量低（在30MPA到60MPa之间）级配良好的堆石料，空隙率低、压缩模量高，压缩模量的范围在140MPa到400MPa之 间，如塞沙娜坝、安奇卡亚坝、阿瓜密尔巴坝和萨尔瓦兴娜坝砾石料通常级配良好、压缩模量高、面板变形小图.1塞沙娜坝，澳大利亚，1971-1974期间最高的坝在确定填筑层厚，碾压遍数，加水量之前，评估堆石料的压缩模量是非常重要的目前，正在施工中的墨西哥的埃尔卡洪坝（189米高），加水量（＞250 l/m3），填筑层 厚0.80〜1.00m，压缩模量为140MPa，碾压遍数为6，使用12吨的振动碾2挤压墙施工技术的使用面板下面的过渡料--2B料被詹姆斯谢拉德先生改为：最大粒径为0.08〜0.10m的破碎 料、含砂率为35-55%、通过200号筛的细颗粒为2〜10%使用振动碾水平碾压的2B料，为了防止冲蚀，沿坝体上游边坡方向需要进行额外碾压 许多坝都受到了大雨或导流围堰可能发生的漫顶所造成的冲蚀的影响。
因此，需要用乳化 沥青或喷混凝土对大坝上游面进行永久保护，然而这样做，既耗时、成本又高在巴西艾塔坝（120米）的修建过程中，开发了挤压墙施工技术挤压墙施工技术简化了混凝土面板堆石坝的施工，具有很多优点现在很多国家的堆石坝都采用了这个技术，即在过渡料上修建混凝土挤压墙（见图2） 这个方法的优点已被广泛的论证⑷，并在世界各地的高混凝土面板坝中得到广泛的应用3压性缝的近期观察具有低压缩模量的抛投堆石坝中出现的压性缝开裂和超应力同样在混凝土面板堆石高 坝也出现了首次压性缝开裂事件于2003年7月发生在中国天生桥一级面板堆石坝（178 米）2004年这条已修补过的施工缝再次开裂，通过浇筑50毫米厚的可压缩填料对裂缝进 行了重新修补后，目前没有该压性缝再次开裂的报道第2次压性缝开裂事件于2005年9 月发生在巴西的巴拉格兰德坝（185米）上当时水库蓄水位已达最大水头的85%2005年 10月，类似的压性缝开裂也出现在巴西的坎普斯诺沃斯坝（202米）裂缝损害延伸到大坝 的底部，并出现一些斜向的开裂2006年2月，非洲莱索托的莫哈勒坝（145米）也出现 类似情况，过大的压力破坏了混凝土，直接影响了止水并导致渗漏增加。
对于高坝，尤其 是位于狭窄山谷的高坝，如果压缩模量低，那么面板变形将导致中部压性缝承受很高的压 应力（图3）4混凝土面板堆石高坝的设计标准本文所讨论的设计标准指的是堆石坝的碾压标准、面板尺寸和接缝的选择标准而对 于边坡坡度的确定标准以及稳定性分析，因为在国际研讨会上已被广泛的讨论，因此就不 在此阐述了图3作用于压性缝的超应力对钢筋图2挤压墙施工混凝土和止水产生的巨大影响4.1 堆石填筑通常情况下，都是按照图1中的通用体系进行堆石体的设计2B区即垫层料区，2B区 可进行分层填筑，层厚可根据振动碾的规格和大坝尺寸确定，一般为0.30米，0.40米 和 0.50米如使用滚筒上静荷载》5t/m的10吨振动碾，通常的碾压遍数为4-6遍3A区：层 厚与2B料基本相同，碾压方式同2B料相同3B，3C和T区的分层和碾压参数采用表2中 的推荐值：表2：混凝土面板堆石高坝要求的碾压标准区层厚（米）振动碾碾压遍数水CU备注3B1.0m0.6-0.8 m10T12T4-6> 62001俯>200>15<15适于使用较重的振动碾，滚筒上静荷载＞5 t/m3C1.200.8010T12T4-6>6200l/m3>200l/m3>15<15适于使用较重的振动碾，滚筒上静荷载＞5 t/mT1.00.8010T12T4-6>6200l/m3200l/m3> 15<15位于坝的中部在A/H2 ＜ 4的狭窄山谷建坝时，必须加强碾压以达到高压缩模量。
A =面板的面积 H =大坝的高度（米）4.2 混凝土面板面板厚度和配筋面板厚度按以下标准确定：a） 堆石料级配良好、高度在120米以下的堆石坝：采用的公式， 即：T= 0.30+0.002HmT =厚度（米）；H =高度（米）当压缩模量低于100MPa，建议采用公式：T= 0.30+ 0.003Hm靠近坝肩区域采用双向配筋，每个方向的配筋率均为0.5% ；受压区也采用双向配筋，每个 方向的配筋率均为0.4%b） 堆石料级配良好、高度在120米以上的堆石坝，采用公式：对于高度在120米或以下的部分，T= 0.30+0.002H对于高度在120米以上的部分 T=0.0045H配筋率见a）c） 堆石料级配均匀（即粒径一致），高度在120米以下的堆石坝，使用公式：T=0.30+0.003Hm靠近坝肩区域采用双向配筋，每个方向的配筋率均为0.5% ；受压区也采用双向配筋，每个 方向的配筋率均为0.4%d） 堆石料级配均匀（即粒径一致），高度在120米以上的堆石坝，使用公式：对于高度在120米或以下的部分T= 0.30+0.003H对于高度在120米以上的部分 T=0.0045H如果压缩模量低于100MPa时，需增加中心面板厚度到：对于高度在120米或以下的部分T=0.40m+0.003H对于高度在120米以上的部分 T=0.0063Hm4.3接缝4.3.1周边缝使用常规周边缝，图4是墨西哥埃尔卡洪坝（189米）采用的周边缝设计。
粉煤面板木箱带沥青 砂层沥青■■涂料厚度30~80环氧 胶黏 剂铜图4墨西哥埃尔卡洪坝的周边缝设计4.3.2压性缝见图5采用的压性缝设计如下：（1） 保证砂浆垫层以上的理论厚度；（2） 在挤压墙内浇筑砂浆垫层；（3） 将铜止水的垂直翼檐高度减到2厘米；(4) 在接缝中使用填充料，木板或沥青板之类的填充料可减小过高的应力;(5) 取消上部V形槽或将V形槽深度减到2厘米；(6) 安装防止面板开裂的钢筋；图5冰岛卡拉哈坝压性缝设计5结论(1) 随着碾压设备和新的施工技术(如挤压墙)的发展，混凝土面板堆石坝施工技术被越 来越多的应用，它的成功应用也促进了堆石坝坝体各组成部分的创新设计2) 虽然混凝土面板堆石结构是安全的，然后正如本文所建议的，面板压性缝和中央面板 的设计需要进行修改以克服近期在高坝中发现的较高的压应力3) 混凝土面板高坝应被整体充分碾压以增加压缩模量、减小面板变形减小铺层厚度， 增加撒水量以及充分碾压将有助于增加堆石填筑体的密实度参考文献Cooke J. Barry，美国加利福尼亚圣拉斐尔咨询工程师，1984年编辑出版了专刊《混凝土 面板堆石坝》。