A高面堆石壩考虑流变影响的填筑方法研究01.doc

高混凝土面板堆石坝考虑流变变形影响 的填筑方法和工程措施研究 胡 颖 汪金元 闫生存 （湖北清江水布垭工程建设公司 443002） 摘 要 本文重点研究高面板堆石坝在施工期如何取消或适应其较大的流变变形影响的填筑方法。首先分析其变形的特点及影响因素，结合水布垭工程室内外试验的成果和国内外工程的实例，提出了考虑流变变形相应的堆石体填筑方法及措施，使堆石体的变形量尽可能在防渗结构施工前完成，以减少后期的变形量。 关键词 混凝土面板堆石坝 流变变形 填筑方法 工程措施 对于面板堆石坝降低堆石体的变形量，特别是运行期的变形量，是保证大坝安全的关键问题。据有关统计资料表明，100 m以下的面板堆石坝，在施工期完成大坝总变形量的90 %左右，而对于高坝，特别是200 m以上的高面板堆石坝，由于堆石体流变变形的存在，使后期变形量较大，对面板及趾板等防渗体结构造成很大的安全隐患。在水布垭这个高达233 m的世界最高的面板堆石坝的施工过程中，如何控制和降低后期变形量，即如何清除或减少由流变而产生的变形量对防渗结构造成的不利影响，是个非常值得研究的问题。 1 水布垭面板堆石坝的设计和研究 1.1 设计情况 水布垭面板堆石坝坝高233 m，是目前世界最高的面板堆石坝，坝址位于NE30°水布垭峡谷河段，顺直长约820 m，河谷断面呈“U”形，409 m高程坝轴线河谷宽660 m。高宽比为1：2.8.5 m，河面宽60.8 m。坝区地层从上至下有龙潭组（P2L）,茅口组（P1m），栖霞组（P1q），马鞍组（P1ma），黄龙组（Czh），写经寺组（D3x）等岩层组成，岩层走向与河流近乎正交，倾向上游略偏左岸，倾角左岸7°～13°；右岸8°～12°。 地层岩性，龙潭组较软弱破碎。茅口组灰岩坚硬完整，栖霞组灰岩总厚193～241 m，按岩性组合分为15段，呈硬软相间分布，其中软岩占总厚度的18.2 %～17.4 %，湿抗压强度15～30 Mpa，硬灰岩湿抗压强度60 Mpa以上，坝址河床覆盖厚度在1.48～21.7 m之间，为砂卵砾石层。 初设坝体典型断面见图1，按常规分ⅠA、ⅠB、ⅡA、ⅢA、ⅢB、ⅢC、ⅢD七个填筑区，总填筑工程量1 666.4 m3。其中，ⅠA任意填料94.5万m3，IB粘土料5.5万m3，ⅡA垫层料38.4万m3，用茅口组灰岩加工，ⅢA过渡料72.1万m3用洞挖的栖霞组灰岩硬岩，ⅢB主堆石区825万m3用茅口组灰岩，ⅢC次堆石区408万m3用栖霞组硬软混合料，ⅢD下游堆石区222万m3用栖霞组硬岩。主次堆石区分界线在坝轴线380 m高程向下游1：02坡线下延。 大坝填筑施工，采用上游经济断面挡水。坝体填筑总工期52.5个月，平均强度29.5万m3/月，最高强度为37.9万m3/月。 1.2 科研情况 水布垭面板堆石坝的许多关键技术问题，不是现有设计和施工经验所能涵盖，因此，1995年底当坝址选定后，经国家计委批准在“九·五”国家重点科技项目“高坝工程技术”中列入“220 m级混凝土面板堆石坝研究”课题，包括筑坝材料工程特性研究，适应大变形的接缝止水结构和材料研究，面板混凝土抗裂性及耐久性研究，应力应变分析，高面板坝的新型监测设备及资料反馈分析，强震区面板坝大型振动台模型试验及动力分析等6个专题。 通过对专题的研究，掌握了堆石材料的特性，确定了其级配、压实密度、压缩模量；确定了坝体分区及典型剖面，提出 了适应大坝变形的防渗结构型式及材料，研制出新型监测设备和压实质量检测方法，通过现场的压实试验提出了坝体填筑材料碾压参数表，见下表1。 在初步设计阶段，对堆石体的变形规律进行了多方面的研究，提出了其变形的规律及总变形量的大小，并提出了相应的填筑方法，但对流变变形的变化规律、影响因素及影响程度研究较少，近期我们正组织力量对流变变形进行进一步的研究，以便采取有效的施工措施，降低流变变形对大坝防渗结构安全的影响，以确保大坝的长期安全运行。 表1 坝体填筑材料碾压参数表 分区 名 称 坝料来源 干密度g/cm3 孔隙率 % 级配要求 碾压参数 Dmax Mm 5mm % 0.1 mm 层厚 cm 碾压 遍数 洒水量% 碾重 t ⅡA 小 区 料场茅口组灰岩人工扎制 40 35～60 5～10 20 ⅡA 垫层区 料场茅口组灰岩人工扎制 2.25 17.0 80 30～45 4-7 40 6～8 适量 10 ⅢA 过渡区 栖霞组硬岩洞挖料，料场茅口组灰岩爆破料 2.20 18.8 300 20～30 5 40 6 25 10 ⅢB 主 堆 石 区 开挖料、料场茅口组灰岩 2.18 19.6 800 4～15 5 80 6 25 18 ⅢC 次堆 石区 开挖料栖霞组灰