我国面板堆石坝建设技术居世界领先水平
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中国大坝发展水平已是世界前列徐泽平(中国大坝协会副秘书长、中国水科院教高)现代水利周刊:请您简要介绍一下堆石坝的发展历史。
徐泽平:土石坝系指由当地土料、石料或土石混合的材料,经过抛填、碾压等方法而堆筑成的挡水坝。
当坝体材料以土和沙砾为主时,称为土坝,以石渣、卵石、爆破石料为主时,则称为堆石坝。
堆石坝的建设具有非常悠久的历史,其坝型分类主要有心墙堆石坝(土质心墙、沥青混凝土心墙等)和面板堆石坝(钢筋混凝土面板和沥青混凝土面板等)两种,其中以土质心墙堆石坝和混凝土面板堆石坝的应用最为广泛。
从堆石坝的发展历史看,大致可以划分为3个阶段。
20世纪30年代以前为早期阶段,以抛填堆石为特征,坝型以面板堆石坝为主,坝高达到100米量级,土质心墙堆石坝相对而言没有很大的发展。
20世纪30年代至60年代初为过渡阶段,在这一段时期内,随着坝高的增加,抛填堆石变形过大而导致面板和接缝损坏使坝体产生大量渗漏的问题逐渐突出,从而使面板堆石坝的建设长期处于停滞状态。
而反之,土力学理论上的进步,使心墙堆石坝在这一时期得到了较为快速发展,坝高达到了150米量级。
20世纪60年代以后,振动碾和薄层碾压堆石的推广应用,降低了堆石的变形,使面板堆石坝重新兴起,堆石坝的发展进入的现代阶段。
一批高混凝土面板堆石坝相继建成。
与此同时,心墙堆石坝也因施工机械和施工方法的改进而得到了进一步的发展。
目前,混凝土面板堆石坝的坝高已达到200米量级,而心墙堆石坝的坝高更达到300米量级,两者已成为当今高土石坝工程的两种代表性坝型。
堆石坝也是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的坝型之一。
现代水利周刊:与其他坝相比堆石坝有何特点和不足?徐泽平:堆石坝作为一种典型的当地材料坝,其筑坝材料可以根据坝区的地质条件和地形特点就地取材,从而可以节省大量的水泥、钢材等建筑材料的长途运输费用。
同时,由于其自身的坝型特点,堆石坝在筑坝材料的选择上具有较宽的范围和多样的可能,其材料分区的布置大多也可以根据料源的情况灵活布置。
混凝土面板堆石坝在我国的发展摘要:我国的面板堆石坝在引进、消化、吸收的过程中积累了丰富的经验。
总结在实际运用中取得的主要成果及存在的主要问题对于我们今后的面板堆石坝的建设和发展具有重要意义。
目前我国建立了较为完备的具有自身特色的技术标准体系和工业化体系,在此框架下我国的筑坝技术正在向更高更难方向发展。
关键词:混凝土面板堆石坝;进步;问题;发展1 前言混凝土面板堆石坝(CFRD,或简称面板堆石坝)是以碾压堆石体(含垫层区、过渡层区、主堆石体和次堆石体)为支承结构,并在其上游表面设置混凝土面板(含面板下的趾板和灌浆帷幕)为防渗结构的堆石坝。
这种坝型与一般土坝相比,具有抗滑、抗渗稳定性好,施工方便,坝体经济等特点,因而是一种极具竞争力的坝型。
面板堆石坝在我国经过了“引进消化、自主创新、突破发展”三个阶段。
通过不断总结经验教训,我国在面板堆石坝设计、施工、科研、监测和特殊条件下建坝等方面取得了瞩目的成就,建立了较为完备的具有自身特色的技术标准体系和工业化体系。
如今我国面板堆石坝不仅数量多、最大坝高、工程规模和技术难度都处于世界前列。
据不完全统计.截至2018年底,我国混凝土面板堆石坝坝高300m以上已建成约170座,在建或拟建各约40座,总数约250座。
如目前已建最高的面板堆石坝坝高233m的水布垭坝,坝体填筑规模最大的天生桥一级面板堆石坝填筑量约1800万m3,深厚覆盖层上建的最高坝-九甸峡坝,坝高136.5m趾板下覆盖层厚度28m,等等一大批新技术、高难度的混凝土面板堆石坝拟建或在建,筑坝技术正在向更高更难方向发展。
2混凝土面板堆石坝的进步2019年是我国引进现代筑坝技术建设混凝土面板堆石坝的第34年,如今面板堆石坝工程几乎遍布全国,涉及各种不利的地形、地质条件和气候条件,积累了大量经验,形成了中国特色的面板堆石坝筑坝技术。
纵观我国在这期间的工程,取得了许多长足进步:(1)合理坝体分区坝体材料的合理分区早期经验认为下游堆石的变形对面板性状没有影响,因而在坝体材料的分区上,凭经验做出分区,这是不正确的。
十二五后我国水电技术将成世界第一我国水电装机容量和年发电量世界第一,水电科技发展工作也取得了举世瞩目的成就,成为引领世界水电技术发展的重要力量。
未来我国水电科技将如何发展?我国历史上第一部能源科技规划———《国家能源科技“十二五”规划》(下称《规划》)对包括水电科技在内的能源科技发展进行了周密规划。
那么,“十二五”期间,我国水电科技工作的方向和路线如何,有什么具体任务?带着这些问题,本报记者采访了有关专家。
我国水电科技世界领先但仍存在难题我国自1910年云南石龙坝水电站开工兴建以来,水电发展经历了艰难而辉煌的百年征程。
目前,已建在建30米以上的大坝近5200座,其中坝高100米以上的大坝140多座,水电装机容量突破2亿千瓦,水电装机容量和年发电量稳居世界第一。
我国先后建成了世界最大规模的三峡水电站(装机容量2250万千瓦)、世界最高的龙滩碾压混凝土重力坝(216.5米)、世界最高的水布垭面板堆石坝(233米),正在建设世界最高的锦屏一级混凝土拱坝(305米)和双江口心墙堆石坝(312米)。
我国在水电规划设计、施工、运行管理、主要机电设备制造等方面已形成较为完备的产业技术体系,形成了具有中国特色的水力发电成套技术,创造了世界水电工程史上的多项第一,包括超高坝筑坝、高水头大流量泄洪消能、超大型地下洞室群开挖与支护、高边坡综合治理以及大容量机组制造安装、大型抽水蓄能电站建设等水力发电成套技术。
目前,我国不仅是世界上水电装机规模最大的国家,也是在建规模最大、发展速度最快的国家,水电科技水平已跻身国际先进行列,并且在高坝工程技术领域处于国际领先地位,引领着国际坝工技术的发展方向。
水电科技国际先进并不意味着所有难题和挑战都获得解决。
中国水电工程顾问集团公司副总经理周建平介绍:“我国水电资源时空分布特点决定了水电开发面临挑战的独特性和复杂性。
”他介绍,我国水电建设任务重,建设条件复杂,技术要求高,水电开发主要面临以下四类问题。
混凝土面板堆石坝固坡技术的发展简述作者:高志远来源:《科学与财富》2015年第14期摘 ;要:近年来,混凝土面板堆石坝在我国的水利工程事业中发展很快,工程数量不断增多、规模日益增大,与此同时其有关工程施工技术要求也越来越高。
固坡技术作为面板堆石坝上游坡面垫层施工的主要方法,其施工质量不仅关系到上游坡面混凝土面板结构的整体性和安全性,而且对工程的进度、成本和耐久性都有着重要影响。
本文首先介绍了我国面板堆石坝固坡技术的发展,着重探讨了几种常见的混凝土面板堆石坝固坡施工技术,以供同行参考。
关键词:固坡技术;混凝土;面板堆石坝;水利工程在二十多年的社会发展中,我国建筑事业迎来了发展的辉煌阶段,水工建筑施工技术也是如此,在改革开放的促进下迈上了发展新台阶。
目前,我国的混凝土面板堆石坝工作也已经走上了一条崭新道路,这一道路是以引进国外先进技术、消化国外先进技术、自主创新和突破发展为一体的新道路。
就我国当前的水利工程而言,面板堆石坝已经广泛应用,无论是数量还是规模,都位于世界前列,这也为固坡技术的选用和施工提供了理论基础。
1 混凝土面板堆石坝固坡技术发展混凝土面板堆石坝在现代化水工建筑施工建设中极为常见,尤其是在近年来的水库、水利、水电工程中,更为常见。
这一技术在国外的应用已经有了四十多年的历史,而在我国时间较短,只有仅仅二十多年。
伴随着混凝土面板堆石坝技术的不断成熟和完善,大坝混凝土上游护坡施工技术也得到了长足的进步。
在工程施工建设中,考虑到垫层的土质结构、垫层面层的要求,因此在混凝土浇筑之前必须要对垫层坡面进行有效的防护,从而为后期工程的施工打下坚实的基础,为工程的防洪、防雨、防汛奠定基础。
在这个环节,一旦处理不好,极容易给后续工程的施工带来影响,特别是随着当前坝体结构的不断增高和坝体施工条件的日益复杂,这种问题所造成的经济损失和社会影响更为巨大,甚至是造成重大的安全威胁。
因此,在目前的工会曾施工建设中找出一种既能够提高工程的施工速度、减少施工成本,又能够防止面板堆石坝的破坏的施工方法十分关键,也极其重要。
超高混凝土面板堆石坝建设中的关键技术问题混凝土面板堆石坝技术的不断发展,给中国的社会经济发展带来了良好的影响,而且混凝土面板堆石坝的建设和发展经历了一个非常长的过程,经过发展混凝土面板堆石坝的设计和施工方法也更加成熟,但是要想获得长久的发展,必须要深入的研究超高混凝土面板堆石坝建设中的关键技术。
一、中国高混凝土面板堆石坝的发展中国以现代技术修建混凝土面板堆石坝始于 1985 年。
第一座开工建设的是湖北西北口水库大坝,坝高为 95m,第一座建成的是辽宁关门山水库大坝,高度为 58.5m。
中国的现代混凝土面板堆石坝建设与国外相比,起步虽晚,但起点高、发展快。
根据中国大坝委员会的统计,截止到 2005 年底,中国已建成或在建的混凝土面板堆石坝有 150 多座,其中,坝高大于100m 的混凝土面板坝有 37 座。
2000 年建成的天生桥一级水电站大坝,坝高为 178m,在当时同类坝型中列居亚洲第一,世界第二,其库容、坝体体积、面板面积、电站装机容量等指标均居世界同类工程之首。
近些年来,中国又相继建成了高 179.5m 的贵州洪家渡混凝土面板堆石坝和坝高 185m 的贵州三板溪混凝土面板堆石坝等一批高混凝土面板堆石坝工程,而即将建成的湖北清江水布垭混凝土面板堆石坝,则是目前世界上最高的混凝土面板堆石坝,坝高达到了 233m。
就目前的发展而言,中国的面板堆石坝建设无论是规模、数量和技术发展的程度都走在了世界的前列。
二、超高混凝土面板堆石坝的技术难点与研究方向随着我国西部水电开发进程的加快,未来将在金沙江、澜沧江、怒江、雅砻江、大渡河和黄河上游以及西藏的雅鲁藏布江修建一批高坝工程。
由于这些地区地形、地质条件复杂,交通运输困难,缺乏防土料等因素,混凝土面板堆石坝坝型将可能是最为经济的选择,如古水、马吉、松塔和茨哈峡等工程。
这些工程的坝高一般都在 250 ~ 300m 左右,如选择混凝土面板堆石坝方案,则需要在 300m 级高面板堆石坝的工程特性及关键技术问题和运行特点方面进行深入细致的研究。
面板堆石坝的自身优越性与其广泛应用The Superiority and Widespread Useof the Concrete Face Rockfill Dam1 引言面板堆石坝是指用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体,上游面用钢筋混凝土面板、沥青混凝土面板等作防渗体的堆石坝,故也称作混凝土面板堆石坝。
我国从1985年开始用现代技术修建混凝土面板堆石坝,多年来通过引进、实践、研究、再开发,其安全性、经济性和适应性良好的优越性已在坝工界取得共识,在坝型比较中常处于有利地位,在水利水电建设中得到广泛应用。
据2008年末的不完全统计,已建成高度30m以上的面板坝超过170座,100m以上的超过45座,并建成了天生桥一级(178m)、洪家渡(179.5m)、三板溪(185.5m)、水布垭(233m)等一批200m级高坝[1]。
2 面板堆石坝的优点面板堆石坝(图1)一般由三个部分组成,即防渗面板、防渗接地结构、堆石坝体。
防渗面板是面板堆石坝的防渗部件,面板通过周边缝与防渗接地结构连接,面板是堆石坝体的防渗部件。
防渗接地结构主要控制通过地基及两岸坝基的渗流,减小漏水量,使漏水得到安全排泄。
堆石坝体则是面板的支撑结构,也是面板的基础,并且要安全排泄通过面板及其接缝的漏水。
Figure 1. The structure form of the typical the CRFD图1. 典型混凝土面板堆石坝的结构形式面板堆石坝的自身优越性已经证明了以下的优点:1. 抗滑稳定性好。
(1) 水荷载→面板→坝体,整个堆石坝重量及面板上部分水重抵抗水压;分层碾压的堆石密实度高,抗剪强度大。
(2) 坝坡1:1.3或1:1.4,对应坡角37.6°或35.5°,接近松散抛填堆石的自然休止角,大大低于碾压堆石的内摩擦角(大于45°),大多数堆石坝不做稳定分析。
(3) 只要坝体分区适当,渗漏不会影响坝体的稳定2. 透水性好,在地震区具有特有而可靠的稳定性[2]。
水利水电施工混凝土面板堆石坝技术摘要:我国的水利水电工程建设数量和规模都呈现与日俱增的趋势,从而也应该加强混凝土面板堆石坝技术的应用,该技术具有操作简单,成本低,而且结构稳定能够保障施工安全的优势,因此在水利水电工程中应用越来越广泛。
任何工程都要保证其建设质量,水利水电工程是惠及民生的工程,能够为居民的生产生活带来便利,在施工的过程中质量的保障是首要的。
因此,我们有必要深入研究混凝土面板堆石坝技术,满足水利水电工程技术发展的需求,进一步促进水利水电工程能够高效、按质按量顺利竣工,造福人类。
关键词:水利水电;混凝土;面板堆石坝;技术1水利工程中面板堆石坝结构及施工特点在面板堆石坝中,坝体为主要构件。
依靠堆石填料颗粒间的相互咬合与衔接产生骨架作用,在保证坝体结构稳固的同时,为面板提供支撑力。
在坝体填筑材料不能做到碾压密实的情况下,使填筑体变形模量减小,整体压缩变形增加。
发生较大的沉降变形,将导致面板和止水结构失效,结构整体功能被破坏,出现大量的渗水问题,使大坝运行面临安全威胁。
坝体带有稳固性和自由排水的功效,不会出现剪切破坏等常见失效现象,出现损坏时以面板开裂、止水结构失效等为主,暂未发生整体失稳事件。
堆石坝对地质、地形等条件适用性强,建设在坚硬岩基或砂砾层上可以获得较强的抗滑性,采用的堆石为非冲蚀材料,推流稳定性较好,且整个堆石体干燥,抗震性良好。
堆石坝施工可以保持各工序独立,减少相互干扰,满足机械化施工作业要求,可以提高施工效率。
在未浇筑面板的情况下,坝体已经可以挡水或过水,能够为施工导流等操作提供便利,保障堆石坝施工安全,因此在水利工程中应用广泛。
2混凝土面板堆石坝技术的施工要点2.1基础面处理及测量放线首先,施工的前提是要处理基础面,也就是保证施工环境的清洁与平整。
施工单位应先有序组织施工人员将施工现场的杂物和垃圾等清理干净,若有必要可以采取二次清理措施,确保施工环境的整体平整与清洁,避免打孔以及浇筑施工时的封堵问题。