鋼筋混凝土面板堆石壩

①壩坡的穩(wěn)定性好。壩坡坡角大致與松散拋填堆石的自然休止角相當(dāng)，低于碾壓堆石的內(nèi)摩擦角。②防滲面板設(shè)于堆石體的上游面，承受水壓力的性能好；壩體透水性好，幾乎不受滲透力的影響。③壩體具有良好的抗震性能，地震變形小，不因地震而產(chǎn)生孔隙水壓力；地震雖可能導(dǎo)致面板裂縫而引起壩體滲漏增加，但不致潰壩。④施工導(dǎo)流與度汛方便。在堆石體施工過程中，可在面板未澆筑時(shí)直接利用堆石體擋水；在上游壩坡墊層料上采用鋪碾水泥砂漿等保護(hù)措施、在下游壩坡采取鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)或鋪設(shè)特大塊石后壩體可過水。⑤施工時(shí)受氣候條件的影響較小。

對(duì)于低壩，面板采用一期施工，即在完成堆石壩體填筑后，集中進(jìn)行面板澆筑；對(duì)于中壩，面板宜采用分期施工，即堆石填筑達(dá)到一定高度以后澆筑面板混凝土，在面板澆筑的同時(shí)，可以進(jìn)行堆石填筑。當(dāng)壩較高、工程量較大時(shí)，面板可分期澆筑，否則，會(huì)因?yàn)閴纹绿L(zhǎng)，給施工導(dǎo)流和施工工藝帶來較大困難，同時(shí)也不便于組織流水作業(yè)。

面扳混凝土澆筑一般采滑動(dòng)模板施工，但也有采用翻轉(zhuǎn)模板或固定模板的，有的面板甚至采用噴射混凝土法施工。

面板堆石壩最早出現(xiàn)在美國(guó)西部，與當(dāng)時(shí)美國(guó)西部的采礦和淘金業(yè)發(fā)展有關(guān)：礦業(yè)需要用水，礦工熟悉爆破技術(shù)，于是這種壩型應(yīng)運(yùn)而生。最初曾以水面板防滲，后來為混凝土面板所代替，以承受更高的水壓力。

面板壩的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：①1850~1940年。堆石的施工方法為拋石填筑，輔以高壓水槍沖實(shí)的工藝，堆石體不夠密實(shí)，沉降和水平位移量較大。拋石填筑一般僅適用于壩高小于70 米的中低壩。②1940~1965年。為拋填堆石壩向碾壓堆石壩過渡階段，在此期間，由于筑壩高度不斷增加，剛性的混凝土面板不能適應(yīng)拋填堆石的變形而開裂，出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏的大壩明顯增加，與此相反，帶有反濾層的黏土心墻卻能適應(yīng)拋填堆石的較大變形，而保證其防滲性能，因此，面板堆石壩逐漸被黏土心墻或斜墻堆石壩所替代。③1965年以后。由于大型振動(dòng)碾的出現(xiàn)和堆石分層碾壓技術(shù)漸趨成熟，使得堆石填筑質(zhì)量明顯提高，面板堆石壩再度顯現(xiàn)其優(yōu)越性。到20世紀(jì)末，世界上最高的面板堆石壩高度已達(dá)190 米，為墨西哥阿瓜密爾巴壩。中國(guó)現(xiàn)代意義的混凝土面板堆石壩建設(shè)始于1985年，發(fā)展迅速，到20世紀(jì)末，無論在數(shù)量還是在高度方面，均居世界前列。中國(guó)最高的混凝土面板堆石壩是天生橋一級(jí)壩，壩高178 米。

面板：位于上游表面的薄板防滲結(jié)構(gòu)。

壩體：根據(jù)堆石體各部分的工作特性，分別對(duì)材料的性質(zhì)、最大粒徑、顆粒級(jí)配、壓實(shí)密實(shí)度、變形模量、透水性以及施工藝提出不同的要求，以充分利用當(dāng)?shù)夭牧闲阅?，降低工程造價(jià)，方便施工。壩體一般分成3個(gè)主要區(qū)：Ⅰ 區(qū)為防滲補(bǔ)強(qiáng)區(qū)，Ⅱ區(qū)為半透水墊層區(qū)，Ⅲ區(qū)為主堆石區(qū)。

Ⅰ區(qū)由防滲鋪蓋和蓋重組成。防滲鋪蓋采用黏土或無黏性粉細(xì)砂鋪填，設(shè)在周邊縫和高程較低處的面板上面，其作用是當(dāng)接縫和面板開裂時(shí)，防滲土料將隨水流帶進(jìn)縫中，經(jīng)面板下墊層料的反濾作用，淤堵裂縫恢復(fù)防滲性能。為防止防滲土料失穩(wěn)，在其上覆蓋任意料作為蓋重。防滲補(bǔ)強(qiáng)區(qū)的設(shè)置視具體要求而定。

Ⅱ區(qū)為墊層區(qū)，直接位于面板的下面，要求能為面板和接縫底部止水提供均勻、平整、可靠的支撐面；當(dāng)面板或接縫止水開裂時(shí)，能起第二道防滲防線的作用；在施工期，當(dāng)面板未澆筑時(shí)，能滿足臨時(shí)壩體擋水度汛的要求。因此，墊層料應(yīng)具有高抗剪強(qiáng)度、低壓縮性、半透水性和良好的施工性能。墊層料選用質(zhì)地新鮮、堅(jiān)硬、不易風(fēng)化的石料，可以是經(jīng)過加工的石料，也可以采用天然砂礫料，或者是兩者的混合料。墊層料的級(jí)配要求比較嚴(yán)格，最大粒徑75~100 mm，小于5 mm的顆粒含量為30%~55%。墊層料的滲透系數(shù)要求為1×10~ l×10 cm/s。

墊層區(qū)的寬度根據(jù)滲透穩(wěn)定和施工工藝確定，水平寬2~4 m，當(dāng)采用反鏟、裝載機(jī)等配合人工輔助鋪料時(shí)，可采用1~2 m。墊層一般等寬布置，在基礎(chǔ)接觸區(qū)適當(dāng)擴(kuò)大。

Ⅲ區(qū)為主堆石區(qū)，是面板堆石壩的主體，是承受水荷載和其他荷載的主要支撐體，要求土堆石區(qū)壩料具有低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度、良好的運(yùn)水性和耐久性。為了充分使用當(dāng)?shù)夭牧希鶕?jù)壩體不同部位的變形特性，將Ⅲ區(qū)又分為ⅢA（過渡區(qū)）、ⅢB（土堆石區(qū)）和ⅢC（次堆石區(qū)）3個(gè)區(qū)，各區(qū)間應(yīng)滿足水力過渡要求和變形模量遞減的原則。其中，ⅢC區(qū)因遠(yuǎn)離面板，承受的水荷載較小，可用較差的材料填筑。

座墊：布置在面板周邊、坐落于地基上的混凝土結(jié)構(gòu)，又稱趾板。

接縫：為消除有害裂縫和方便施工設(shè)置的伸縮縫和施工縫。按接縫的位置和作用可分為周邊縫、面板垂直縫、趾板伸縮縫、面板與防浪墻水平縫、防浪墻伸縮縫以及施工縫，最重要的接縫是周邊縫和面板垂直縫。面板壩的分縫示意圖見圖2。

（1）周邊縫。是連接面板和趾板的接縫，縫中鋼筋斷開，設(shè)有嵌縫可壓縮材料和2～3道止水。由于周邊縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的變形模量相差巨大，在水荷載的作用下，面板與趾板將產(chǎn)生相對(duì)位移，是面板壩中最薄弱的環(huán)節(jié)。

（2）面板垂直縫。是垂直于壩軸線的面板板間接縫，鋼筋不穿過接縫。根據(jù)面板的受力特點(diǎn)，位于河床中部的垂直縫將受到擠壓，稱之為壓性縫，一般只設(shè)一道底部止水，縫中嵌可壓縮材料，有的工程設(shè)有2道止水和不設(shè)嵌縫材料；位于岸邊壩段的垂直縫，則由于面板向中部滯移而受拉，稱之為張性縫，縫面涂刷一層防黏合劑，設(shè)2~3道止水。垂直縫的間距依河谷形態(tài)、溫差大小、面板下堆石體可能產(chǎn)生的不均勻沉降及施工條件確定，一般為12~18 m，為減小變形梯度和吸收更多的變形，岸邊張性縫的間距經(jīng)常取壓性縫間距的一半。

（3）趾板伸縮縫。為防止基礎(chǔ)不均勻沉降和基礎(chǔ)強(qiáng)約束使趾板產(chǎn)生不規(guī)則的有害裂縫，可設(shè)趾板伸縮縫。近期修建的面板壩大多取消了趾扳伸縮縫，改為根據(jù)混凝土施工分塊設(shè)施工縫，鋼筋穿過縫面。

（4）面板與防浪墻水平縫。連接面板與防浪墻的水平接縫，設(shè)底部和頂部2道止水。由于中國(guó)青海省溝后面板壩的失事，中國(guó)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，面板與防浪墻之間這條水平縫的高程應(yīng)高于最高靜水位。

（5）防浪墻伸縮縫。為防止防浪墻底堆石體不均勻沉降而影響防浪墻的正常使用，設(shè)置該縫。其間距一般與面板垂直縫間距相同，縫中設(shè)止水。

（6）施工縫。高壩的面板澆筑時(shí)，常分期施工，因此面板設(shè)水平施工縫，鋼筋穿過縫面。

堆石：具有一定級(jí)配的散粒體材料，通常指人工爆破開采料和天然山麓堆積的粗顆粒材料，其定義本身原不包含砂礫石，但從面板壩堆石材料來說，由于砂礫石也具有與石料類似的特性，通常也將砂礫石包括在內(nèi)。

混凝土面板堆石壩（鋼筋混凝土面板碾壓堆石壩）是60年代以后發(fā)展起來的，世界上最高的鋼筋混凝土面板堆石壩是中國(guó)2011年竣工的233m高的水布埡水利樞紐。斜墻(或面板)堆石壩　防滲體位于堆石體上游，材料有土料(圖4)、鋼筋混凝土、瀝青混凝土、木材等。防滲土體可以放在堆石體上游，也可在土斜墻上設(shè)置較厚的堆石層。

主要由堆石體和防滲系統(tǒng)組成,即：面板、趾板、墊層、過渡層、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)組成。

本書是一部系統(tǒng)論述高混凝土面板堆石壩應(yīng)力變形特性的專著。全書共分8章，包括：緒論，高面板堆石壩的流變特性，軟巖料填筑高面板堆石壩的應(yīng)力變形特性，深覆蓋層地基高面板堆石壩的應(yīng)力變形特性，施工期臨時(shí)斷面度汛對(duì)于高面板堆石壩應(yīng)力變形的影響，壩體分期施工對(duì)于高面板堆石壩面板脫空的影響，狹窄河谷高面板堆石壩的應(yīng)力變形特性，高面板堆石壩壩坡穩(wěn)定的動(dòng)力有限元分析。本書可供從事高面板堆石壩研究的專家學(xué)者及壩工設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理的工程技術(shù)人員參考，也可作為有關(guān)高校和科研機(jī)構(gòu)相關(guān)學(xué)科研究生的教學(xué)參考書。