论混凝土面板300米级堆石坝的设计施工
沈定友
摘要 本文从未来社会经济发展，对清洁循环能源的巨大需求，使建设混凝土面板300米级堆石坝水电站完全会成为事实，来提出设计施工方面的一些设想构思，以供探讨交流，以利工程建设。
Summary this article from future socio-economic development, on clean energy and enormous demand in the loop, so that the construction of the concrete panels 300 m level dam hydroelectric power station will become a reality, completely made in design and construction aspects of ideas for discussion on the communication, to facilitate the construction.
关键词：300米级堆石坝、设计施工、探讨交流、稳定安全、严密防水
一般来说，混凝土面板堆石坝的构造就是坝体分层填筑土石，上游挡水面浇筑混凝土面板，下游坝面堆石。面板坝因对地形、地质条件和环境条件的适应性能良好；对多雨和恶劣气候适应性强；对外来物资需求少，填筑料可就地取材，各类岩石开挖料可分区使用；工程量相对较小，施工方便快速，机械化程度比较单一；且施工干扰少，运行安全，容易维修，因此已经成为世界公认的一种经济适用的坝型而在国内外得到迅速发展。从1895年美国建成54米高的Morena坝至今，面板坝的建设和发展经历了一个多世纪的历程：20世纪60年代前是以抛填堆石为特征的早期阶段；60年代后，面板坝完成了从抛填堆石向碾压堆石的过渡；80年代后为高坝建设发展阶段。1971年澳大利亚建成高110米的Cethena面板坝，奠定了现代面板坝的技术基础。此后，巴西、哥伦比亚、墨西哥及澳大利亚等国先后修建了一些坝高在140米至190米之间的面板坝，现世界已建成两座200米以上的面板坝（中国水布垭大坝233米，巴西Campos Novos大坝202米）。从目前已建成的大坝运行状况来看，绝大多数运行性状良好，面板坝已经成为一种极富竞争力的土石坝坝型。随着我国综合国力的增强和“西部大开发”战略的深入，在全球建设低碳经济、资源节约型、环境友好型社会的大环境下，特别是在进一步开发西部偏远山区水电资源的过程中，面板坝以其特有的优势，成为未来高坝建设中重要的选择坝型之一。未来的10年至20年间，我国还将继续研究探讨300米左右的更高面板坝的建设，以建设提供更多清洁循环能源，积极促进经济建设、社会发展。因此，我提出混凝土面板300米级堆石坝设计施工方面的一些设想构思，以供探讨交流，以利工程建设。
我们知道，通过对地质地形、水文气候、生态环境、施工条件、建筑材料等情况，进行深入细致的技术经济比较后，择优确定坝址、坝型和枢纽布置，接着进行水工建筑物设计：构造设计、荷载计算、抗滑稳定分析、应力分析、渗流计算、沉降计算、应力应变计算和抗震设计等。一般设计的坝体，坝底混凝土与岩基不易完全接触好，或者混凝土凝固收缩和温度收缩时，接触面产生局部的微小裂缝，不利大坝的抗滑稳定。强度和稳定性是大坝安全的两个重要方面，强度问题的研究，通常包括对内力、应力、变形、位移和裂缝的研究；当应力不超过材料的强度，变形和位移不超过建筑物正常工作状态的允许值，以及在混凝土内不出现裂缝或限制性裂缝在允许范围以内时，就可保证建筑物的正常运行；因此，应力分析是校核强度和稳定的前提；高坝应力分析需要进行理论计算（主要采用有限元法）和模型试验，以使设计的坝体满足规定的应力条件。大坝的构造设计，要能保证在各种荷载组合情况下，大坝及其建筑物都能保证抗滑稳定、满足应力条件、满足渗流安全要求、满足沉降安全、满足应力应变稳定安全、满足地震安全要求。因此，采用下图所示的坝体基本结构
1
4 4 下游
5
堆石坝坝体基本结构
1--钢筋砼面板 2--垫层区 3--钢筋砼斜墙 4--过渡区 5--堆石区
6--固结灌浆区 7--帷幕灌浆区
面板坝基基础处理，在钢筋砼面板和钢筋砼斜面（斜角45°）处区域，采取先固结灌浆，然后在钢筋砼面板处进行帷幕灌浆，再在钢筋砼面板和钢筋砼斜墙处进行斜钻地下岩基、双排交错锚杆加强地基抗滑处理。钢筋砼斜墙标高等同设计洪水位，不分上下游堆石区，垫层区和过渡区不严格分区，堆石级配良好、抗压强度符合要求，采用统一相对密实度≧0.9。坝顶采用单层双向钢筋砼，面板和斜墙采用双层钢筋砼，面板锚杆混凝土埋入岩基一部分，所有砼体及接缝要求严密防水。由于混凝土（面板采用纤维混凝土，以加强紧密韧性）需要一定柔性，所以标号适宜，但耐久性要高。其它同200米级设计。
下面，进行施工方面的相应探讨。面板建基于弱风化岩石上，上游面板后面和下游面板前面0.2倍坝高范围内的基础开挖至强风化中、下部岩石上，开挖面平坦，基础开挖面清洗干净。坝基内其余基础，将表面覆盖及冲积层挖除至强风化岩石（松动层要挖除），不允许有高度大于1.0 m的陡坡和反坡，其间的连接坡度不陡于1∶1.4，基础开挖面清洗干净。坝基上下游要固结灌浆区域，将表面覆盖及冲积层挖除，露出基岩面平整洁净处理。对于上游面板后面和下游面板前面0.2倍坝高范围内的基础遇到断层时，将断层破碎带及断层夹泥全部挖除，回填混凝土塞；处理深度：混凝土断层塞的深度为断层宽度的2--3倍。接着进行高压固结灌浆（逐渐升压、稳压进行），梅花形布置；每孔一次连续完成，全部紧密有序进行。待灌浆达到一定强度，进行帷幕灌浆，沿面板坝基全线布置，每处不少于2排；每孔一次连续完成，全部紧密有序进行。待帷幕浆液达设计强度后，进行地锚钻孔；锚杆插入，待锚浆凝结达一定强度，露出锚杆纵横交错连接成网，钢筋与锚杆紧密相连形成骨架。采用高大钢模，一次面板段顺板浇筑2米。斜墙施工基本与面板同步，稍领先于面板。待砼强度达设计要求，拆除模板，该处紧接堆石分层填筑、适量洒水碾压（面板稍迟于斜墙，基本同步），靠近混凝土处采用小型高频振动夯（逐渐提高频率）进行振动密实。两相邻混凝土段间做好防水处理，面板坝基与其上下游基岩间做好防水处理，并回填接缝严密。坝体适当嵌入两岸，缝隙严密防水处理，回填灌缝采用喷射细混凝土护理，坝体水平分层上升。另外，高度重视加强整体施工过程中的各种测量，以及各种原型观测：坝面位移观测（坝顶、上下游坝面的水平位移和垂直位移）、坝体内部垂直位移和水平位移观测（及坝基沉降）、面板变形（挠度）和应力应变观测、接缝位移观测、渗透压力和渗透流量观测、地震反应监测等。同时，迅速及时做好各种处理调整。
由于混凝土面板300米级堆石坝建设的非常重要性，所以对设计施工就提出了很高的要求：理念技术科学先进（积极运用Autocad Civil3D 2011、Autodesk Navisworks 2011、Autodesk Revit Architecture 2011、高精度探地雷达等)、策划组织周密高效、信息搜集交流及时高效、实施细致协调、安全质量高度保证。
参考资料：
1、公伯峡水电站混凝土面板堆石坝设计
2、世界最高面板堆石坝--水布垭大坝
3、水利水电工程管理与实务（全国一级建造师执业资格考试用书（第二版））
自我简介
作者 沈定友 (510213196907144097)
复旦大学理学学士 1991年毕业于光源与照明工程系（主修基础物理）
中国一级注册建造师
已注册机电工程、建筑工程、公路工程
正增项注册水利水电工程
电 话：18680872253
QQ号：996771036
Email：ay6978@163.com
5、20、2010
