碾压混凝土筑坝施工技术.pptx

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1、会计学1碾压混凝土筑坝施工碾压混凝土筑坝施工(shgng)技术技术第一页，共187页。第一章第一章 概概 述述n n11 11 碾压混凝土坝的形式与发展碾压混凝土坝的形式与发展碾压混凝土坝的形式与发展碾压混凝土坝的形式与发展n n1.1.什么是碾压混凝土？什么是碾压混凝土？什么是碾压混凝土？什么是碾压混凝土？n n中国碾压混凝土有关中国碾压混凝土有关中国碾压混凝土有关中国碾压混凝土有关(y(y ugun)ugun)规范没做明确规范没做明确规范没做明确规范没做明确说明。说明。说明。说明。n n美国混凝土学会（美国混凝土学会（美国混凝土学会（美国混凝土学会（ACIACI）对碾压混凝土）对碾压混凝土

2、）对碾压混凝土）对碾压混凝土（RCCRCC）的定义是：）的定义是：）的定义是：）的定义是：“碾压混凝土是一种用碾碾压混凝土是一种用碾碾压混凝土是一种用碾碾压混凝土是一种用碾压方法压实的混凝土压方法压实的混凝土压方法压实的混凝土压方法压实的混凝土,在其未硬化状态下在其未硬化状态下在其未硬化状态下在其未硬化状态下,能能能能支撑压实施工时使用的碾压设备支撑压实施工时使用的碾压设备支撑压实施工时使用的碾压设备支撑压实施工时使用的碾压设备”（ACI1990ACI1990）。硬化后的碾压混凝土与常态）。硬化后的碾压混凝土与常态）。硬化后的碾压混凝土与常态）。硬化后的碾压混凝土与常态混凝土类似。混凝土类似。

3、混凝土类似。混凝土类似。ACIACI对对对对“碾压碾压碾压碾压”（Roller Roller compationcompation）一词的定义是：）一词的定义是：）一词的定义是：）一词的定义是：“使用碾压设备使用碾压设备使用碾压设备使用碾压设备（通常是振动碾压设备）压实混凝土的过程（通常是振动碾压设备）压实混凝土的过程（通常是振动碾压设备）压实混凝土的过程（通常是振动碾压设备）压实混凝土的过程”（ACI1990ACI1990）。）。）。）。第1页/共187页第二页，共187页。2.碾压碾压(nin y)混凝土主要优点混凝土主要优点 A A。成本低。成本低。成本低。成本低 B B。快速施工快速施

4、工快速施工快速施工(sh gng)(sh gng)快速施工快速施工快速施工快速施工(sh gng)(sh gng)工艺（与常态混凝土坝或填筑坝比较）和减少材料用量（与填筑坝比较）是碾压混凝土坝节约成本的主要方面。碾压混凝土的最高浇筑速度已达到工艺（与常态混凝土坝或填筑坝比较）和减少材料用量（与填筑坝比较）是碾压混凝土坝节约成本的主要方面。碾压混凝土的最高浇筑速度已达到工艺（与常态混凝土坝或填筑坝比较）和减少材料用量（与填筑坝比较）是碾压混凝土坝节约成本的主要方面。碾压混凝土的最高浇筑速度已达到工艺（与常态混凝土坝或填筑坝比较）和减少材料用量（与填筑坝比较）是碾压混凝土坝节约成本的主要方面。碾压

5、混凝土的最高浇筑速度已达到 15000m3/d15000m3/d（如：泰王国科隆塔丹坝（如：泰王国科隆塔丹坝（如：泰王国科隆塔丹坝（如：泰王国科隆塔丹坝.龙滩等）龙滩等）龙滩等）龙滩等）,这个速度可以使大坝浇这个速度可以使大坝浇这个速度可以使大坝浇这个速度可以使大坝浇筑在一个施工筑在一个施工筑在一个施工筑在一个施工(sh gng)(sh gng)期完成期完成期完成期完成,甚至大的建筑物也可完成。和填筑坝或常态混凝土坝比较甚至大的建筑物也可完成。和填筑坝或常态混凝土坝比较甚至大的建筑物也可完成。和填筑坝或常态混凝土坝比较甚至大的建筑物也可完成。和填筑坝或常态混凝土坝比较,规模较大的工程可减少规模

6、较大的工程可减少规模较大的工程可减少规模较大的工程可减少1 12 2年。快速施工年。快速施工年。快速施工年。快速施工(sh gng)(sh gng)带来的其他效益带来的其他效益带来的其他效益带来的其他效益,包括减少管理成本、工程提前发挥效益和可能利用对施工包括减少管理成本、工程提前发挥效益和可能利用对施工包括减少管理成本、工程提前发挥效益和可能利用对施工包括减少管理成本、工程提前发挥效益和可能利用对施工(sh(sh gng)gng)期有限制的坝址等。在招徕河全断面碾压混凝土双曲高薄拱坝施工期有限制的坝址等。在招徕河全断面碾压混凝土双曲高薄拱坝施工期有限制的坝址等。在招徕河全断面碾压混凝土双曲高

7、薄拱坝施工期有限制的坝址等。在招徕河全断面碾压混凝土双曲高薄拱坝施工(sh gng)(sh gng)中，创造了月上升中，创造了月上升中，创造了月上升中，创造了月上升27.3m27.3m的世界记录，工程提前一年发电，将碾压混凝土筑坝技术推上了新的阶段。的世界记录，工程提前一年发电，将碾压混凝土筑坝技术推上了新的阶段。的世界记录，工程提前一年发电，将碾压混凝土筑坝技术推上了新的阶段。的世界记录，工程提前一年发电，将碾压混凝土筑坝技术推上了新的阶段。C.C.节约水泥节约水泥节约水泥节约水泥 由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰由

8、于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰,而石粉吸收水泥水化过程中释放出来的氢氧化钙而进行的火山灰反应即二氧化硅结构活性与石灰的反应而石粉吸收水泥水化过程中释放出来的氢氧化钙而进行的火山灰反应即二氧化硅结构活性与石灰的反应而石粉吸收水泥水化过程中释放出来的氢氧化钙而进行的火山灰反应即二氧化硅结构活性与石灰的反应而石粉吸收水泥水化过程中释放出来的氢氧化钙而进行的火山灰反应即二氧化硅结构活性与石灰的反应,可提高抗压强度。可提高抗压强度。可提高抗压强度。可提高抗压强度。D.D.降低坝体水化热温升降低坝体水化热温升降低坝体水化热温升降低坝体水化热温升 由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰由于碾压混凝土中大量

9、掺加石粉和粉煤灰由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰,在俄罗斯一高在俄罗斯一高在俄罗斯一高在俄罗斯一高110.0m,110.0m,顶长顶长顶长顶长1200m1200m的砼重力坝中波特兰水泥用量为的砼重力坝中波特兰水泥用量为的砼重力坝中波特兰水泥用量为的砼重力坝中波特兰水泥用量为70kg/m3,70kg/m3,而将人工石粉作为火山灰掺料而将人工石粉作为火山灰掺料而将人工石粉作为火山灰掺料而将人工石粉作为火山灰掺料,其用量为其用量为其用量为其用量为75-100kg/m375-100kg/m3。和常态混凝土相比。和常态混凝土相比。和常态混凝土相比。和常态混凝土相比

10、,水泥用量是很少的（常态混凝土一般每水泥用量是很少的（常态混凝土一般每水泥用量是很少的（常态混凝土一般每水泥用量是很少的（常态混凝土一般每1kg/cm21kg/cm2强度强度强度强度需要需要需要需要1kg1kg水泥）水泥）水泥）水泥）,从而降低了坝体水化热温升从而降低了坝体水化热温升从而降低了坝体水化热温升从而降低了坝体水化热温升,减少了坝体裂缝的机率。减少了坝体裂缝的机率。减少了坝体裂缝的机率。减少了坝体裂缝的机率。第2页/共187页第三页，共187页。3.3.碾压碾压碾压碾压(ni(ni n y)n y)混凝土坝的型式混凝土坝的型式混凝土坝的型式混凝土坝的型式n n早期的碾压混凝土坝大多采

11、用低胶凝材料用量的贫浆碾压混凝土，但从近年来较为稳定的发展趋势看，现在的碾压混早期的碾压混凝土坝大多采用低胶凝材料用量的贫浆碾压混凝土，但从近年来较为稳定的发展趋势看，现在的碾压混凝土坝大多采用高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土，据邓斯坦（凝土坝大多采用高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土，据邓斯坦（Dunstan.M.R.HDunstan.M.R.H）对）对19921992年以来采用不同设计原理修年以来采用不同设计原理修建的碾压混凝土坝进行统计分析，其比例稳定在以下范围建的碾压混凝土坝进行统计分析，其比例稳定在以下范围(fnwi)(fnwi)内：内：n n（1 1）富浆碾压混凝土坝（胶凝材料用量）富浆

12、碾压混凝土坝（胶凝材料用量150kg/m3150kg/m3以上）以上）52%52%n n（2 2）中等胶凝材料用量碾压混凝土坝（胶凝材料用量）中等胶凝材料用量碾压混凝土坝（胶凝材料用量100100149kg/m3149kg/m3）232%232%n n（3 3）RCDRCD坝（日本）坝（日本）162%162%n n（4 4）贫浆碾压混凝土坝（胶凝材料用量低于）贫浆碾压混凝土坝（胶凝材料用量低于99kg/m399kg/m3）12.51.5%12.51.5%n n（5 5）新型硬填坝）新型硬填坝 1.00.5%1.00.5%n n并指出如下情况：并指出如下情况：n n 碾压混凝土坝的各种不同设计原

13、理之间似乎有明显的区别；碾压混凝土坝的各种不同设计原理之间似乎有明显的区别；n nRCDRCD方法是日本独有的；方法是日本独有的；n n目前仍有低胶凝材料的贫浆碾压混凝土坝，这种坝适合于所在国的特殊情况，如坝承受的动荷载极小，或者没有充目前仍有低胶凝材料的贫浆碾压混凝土坝，这种坝适合于所在国的特殊情况，如坝承受的动荷载极小，或者没有充足的活性掺和料资源等，此类坝大多建于巴西；足的活性掺和料资源等，此类坝大多建于巴西；n n高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土坝是目前世界上最流行的一种型式；高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土坝是目前世界上最流行的一种型式；n n胶凝材料用量在胶凝材料用量在12512514

14、9kg/m3149kg/m3之间的碾压混凝土坝约占总数的之间的碾压混凝土坝约占总数的7%7%（不包括日本的（不包括日本的RCDRCD坝），这可能是贫、富两种坝），这可能是贫、富两种碾压混凝土设计原理的折衷；碾压混凝土设计原理的折衷；n n有有7 7个国家在碾压混凝土坝建设上居于世界领先地位，它们依次是：中国、日本、美国、西班牙、巴西、南非和澳个国家在碾压混凝土坝建设上居于世界领先地位，它们依次是：中国、日本、美国、西班牙、巴西、南非和澳大利亚，它们拥有全世界碾压混凝土坝总数的将近大利亚，它们拥有全世界碾压混凝土坝总数的将近80%80%。第3页/共187页第四页，共187页。12 12 中国碾压

15、中国碾压中国碾压中国碾压(ni(ni n y)n y)混凝土筑坝技术及其发混凝土筑坝技术及其发混凝土筑坝技术及其发混凝土筑坝技术及其发展展展展n n1 1 中国碾压混凝土筑坝技术发展水平中国碾压混凝土筑坝技术发展水平中国碾压混凝土筑坝技术发展水平中国碾压混凝土筑坝技术发展水平n n 1979 1979 年我国开始碾压混凝土筑坝技术探索、研究和实验工作年我国开始碾压混凝土筑坝技术探索、研究和实验工作年我国开始碾压混凝土筑坝技术探索、研究和实验工作年我国开始碾压混凝土筑坝技术探索、研究和实验工作,1986,1986年在福建坑口电站建成第一座碾压混凝土坝。年在福建坑口电站建成第一座碾压混凝土坝。年在

16、福建坑口电站建成第一座碾压混凝土坝。年在福建坑口电站建成第一座碾压混凝土坝。经过经过经过经过 20 20 年的开发与实践年的开发与实践年的开发与实践年的开发与实践,碾压混凝土在大坝工程建设筑坝技术方面碾压混凝土在大坝工程建设筑坝技术方面碾压混凝土在大坝工程建设筑坝技术方面碾压混凝土在大坝工程建设筑坝技术方面,取得了令人瞩目的进展和成就取得了令人瞩目的进展和成就取得了令人瞩目的进展和成就取得了令人瞩目的进展和成就,积累了宝贵积累了宝贵积累了宝贵积累了宝贵的经验的经验的经验的经验,形成了一整套具有我国特点的筑坝技术。总体上形成了一整套具有我国特点的筑坝技术。总体上形成了一整套具有我国特点的筑坝技术

17、。总体上形成了一整套具有我国特点的筑坝技术。总体上,碾压混凝土筑坝技术的发展的步调是稳健的、顺畅的碾压混凝土筑坝技术的发展的步调是稳健的、顺畅的碾压混凝土筑坝技术的发展的步调是稳健的、顺畅的碾压混凝土筑坝技术的发展的步调是稳健的、顺畅的,是相当成功的。是相当成功的。是相当成功的。是相当成功的。目前（至目前（至目前（至目前（至20052005年末）年末）年末）年末）,我国已建成的碾压混凝土坝共我国已建成的碾压混凝土坝共我国已建成的碾压混凝土坝共我国已建成的碾压混凝土坝共 66 66 座座座座,在建的在建的在建的在建的 35 35 座座座座,近期拟建的近期拟建的近期拟建的近期拟建的 24 24 座

18、座座座(见见见见表表表表 1)1)。n n 20 20 世纪世纪世纪世纪 80 80 年代末至年代末至年代末至年代末至 90 90 年代初期年代初期年代初期年代初期,主要是建设主要是建设主要是建设主要是建设 70m 70m 高以下的中低坝。高以下的中低坝。高以下的中低坝。高以下的中低坝。至至至至 90 90 年代从岩滩电站建成第一座百年代从岩滩电站建成第一座百年代从岩滩电站建成第一座百年代从岩滩电站建成第一座百米级高坝后米级高坝后米级高坝后米级高坝后,江垭、棉花江垭、棉花江垭、棉花江垭、棉花(min hua)(min hua)滩、大朝山等一批百米以上高坝先后相继开工兴建滩、大朝山等一批百米以上

19、高坝先后相继开工兴建滩、大朝山等一批百米以上高坝先后相继开工兴建滩、大朝山等一批百米以上高坝先后相继开工兴建,碾压混凝土筑坝技术全碾压混凝土筑坝技术全碾压混凝土筑坝技术全碾压混凝土筑坝技术全面提升到新的高度面提升到新的高度面提升到新的高度面提升到新的高度,转入向百米级高坝快速发展阶段。转入向百米级高坝快速发展阶段。转入向百米级高坝快速发展阶段。转入向百米级高坝快速发展阶段。经过经过经过经过 八五八五八五八五 国家科技攻关国家科技攻关国家科技攻关国家科技攻关,在对修建二百米级碾压混在对修建二百米级碾压混在对修建二百米级碾压混在对修建二百米级碾压混凝土高坝技术难题取得重要成果后凝土高坝技术难题取得

20、重要成果后凝土高坝技术难题取得重要成果后凝土高坝技术难题取得重要成果后,21,21 世纪开始了龙滩及光照两座二百米级碾压混凝土高坝建设世纪开始了龙滩及光照两座二百米级碾压混凝土高坝建设世纪开始了龙滩及光照两座二百米级碾压混凝土高坝建设世纪开始了龙滩及光照两座二百米级碾压混凝土高坝建设(见表见表见表见表 2)2)。n n n n 表表表表 1 1 碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）项项 目目重力坝重力坝拱拱 坝坝合合 计计已 建521466在 建29635拟 建17724总 计98271

21、25第4页/共187页第五页，共187页。表 2 高于 100m 的碾压(nin y)混凝土坝项项目目重力坝重力坝拱拱 坝坝坝名坝名坝高（坝高（m m）坝名坝名坝高（坝高（m m）已建工程江 垭大朝山岩 滩棉花滩水 口索风营128118111111101115.8沙 牌石门子蔺河口招徕河132110100107在建工程龙 滩光 照官 地观音阁金安桥百 色洪 口武都引水戈兰滩彭 水景 洪咯腊塑克思 林192（216.5）195.5（200.5）168160160130130130120116.5110123117大花水白莲崖罗坡坝134102104第5页/共187页第六页，共187页。n n 自

22、普定成功建成第一座碾压混凝土高拱坝后自普定成功建成第一座碾压混凝土高拱坝后,碾压混凝土拱坝在我国很快得到公认碾压混凝土拱坝在我国很快得到公认,迅迅 速推广发展速推广发展,并在设计和施工中也形成较有特色的技术体系。现在已建成并在设计和施工中也形成较有特色的技术体系。现在已建成 14 14 座座,在建在建 6 6 座。座。其中高度达百米级以其中高度达百米级以上的上的 7 7 座座(见表见表 2)2)。沙牌拱坝高。沙牌拱坝高 132m,132m,目前正在设计和拟建目前正在设计和拟建 140 140160m 160m 的高拱坝。的高拱坝。20 20 世纪世纪 90 90 年代末年代末至至 21 21

23、世纪开始出现百米级双曲薄拱坝。目前这些坝上游面均未发现裂缝和坝体渗漏现象世纪开始出现百米级双曲薄拱坝。目前这些坝上游面均未发现裂缝和坝体渗漏现象,设置的几种设置的几种分缝结构也正常发挥作用。分缝结构也正常发挥作用。碾压混凝土围堰具有显著的施工速度快碾压混凝土围堰具有显著的施工速度快,适用溢洪过流能力强的特点适用溢洪过流能力强的特点,现已修建现已修建 21 21 座。其中三峡三座。其中三峡三期围堪、龙滩上围堪和构皮滩上围堪期围堪、龙滩上围堪和构皮滩上围堪,高度均在高度均在 70m 70m 以上以上,已属于高混凝土坝。这些围堪最长的仅用已属于高混凝土坝。这些围堪最长的仅用 4 45 5 个月。在一

24、个枯水季内全部顺利建成个月。在一个枯水季内全部顺利建成,并及时投入运行并及时投入运行,当年拦洪、过流、度汛、有的围堰还经受当年拦洪、过流、度汛、有的围堰还经受多次大流量溢流考验。所有围堰均没有明显渗漏现象多次大流量溢流考验。所有围堰均没有明显渗漏现象,并一直安全运行。并一直安全运行。n n 我国碾压混凝土筑坝技术我国碾压混凝土筑坝技术,自坑口第一座坝初步形成具有我国特点的技术模式后自坑口第一座坝初步形成具有我国特点的技术模式后,在这一基础上在这一基础上,经经过多年设计、科研、施工和管理等各方面人员的奋发开拓过多年设计、科研、施工和管理等各方面人员的奋发开拓,不断提高完善不断提高完善,形成了不设

25、纵缝富浆碾压混形成了不设纵缝富浆碾压混凝土防渗、低水泥高掺粉煤灰凝土防渗、低水泥高掺粉煤灰(或矿碴类掺和料或矿碴类掺和料)、低、低 VC VC 值、大值、大 仓面连续浇筑、斜坡铺筑碾压以及仓面连续浇筑、斜坡铺筑碾压以及变态混凝土代替常态混凝土等一整套技术路线变态混凝土代替常态混凝土等一整套技术路线,并在设计、材料、施工工艺等方面进行一系列改革、并在设计、材料、施工工艺等方面进行一系列改革、创新创新,形成若干新的理念与思路。工程实际应用表明形成若干新的理念与思路。工程实际应用表明,碾压混凝土坝施工速度快碾压混凝土坝施工速度快,混凝土质量好混凝土质量好,且节省且节省造价造价,坝体安全可靠。对于坝体

26、安全可靠。对于(duy)(duy)这种水泥用量很少、胶材用量不多的干硬性混凝土这种水泥用量很少、胶材用量不多的干硬性混凝土,经过防渗、防裂、经过防渗、防裂、抗冻、耐久性及热学等方面的研究分析抗冻、耐久性及热学等方面的研究分析,确认具有良好、可靠的性能确认具有良好、可靠的性能,已形成广泛而牢固的共识。这是已形成广泛而牢固的共识。这是肯定和发展碾压混凝土筑坝技术的基本点肯定和发展碾压混凝土筑坝技术的基本点,也是进一步改进、完善坝工设计也是进一步改进、完善坝工设计,提高施工质量提高施工质量,获得技术、获得技术、经济效益的基础。经济效益的基础。第6页/共187页第七页，共187页。n n 在碾压混凝土

27、筑坝的技术规程、规范的基础上在碾压混凝土筑坝的技术规程、规范的基础上,经过不断总结经验经过不断总结经验,紧跟技术发展紧跟技术发展,先后在设计、施工和先后在设计、施工和材料方面分别依据原有的材料方面分别依据原有的 准则准则 、导则导则 制订出行业专用规范。例如制订出行业专用规范。例如,水工碾压混凝土施工规范、水工碾压混凝土施工规范、碾压混凝土实验方法、碾压混凝土重力坝设计规范、新订混凝土重力坝设计规范碾压混凝土实验方法、碾压混凝土重力坝设计规范、新订混凝土重力坝设计规范(水电系列水电系列,其中含碾压混凝土部分其中含碾压混凝土部分)。这些规程规范的编制、。这些规程规范的编制、发布、实施发布、实施,

28、标志着碾压混凝土筑坝技术的成熟。标志着碾压混凝土筑坝技术的成熟。n n 在在 六五六五 、七五七五 、八五八五 和和 九五九五 国家科技攻关中国家科技攻关中,对碾压混凝土高坝、碾压对碾压混凝土高坝、碾压 混凝土拱坝做了混凝土拱坝做了大量科学研究、试验等专题安排大量科学研究、试验等专题安排,参加科学试验的单位近百个参加科学试验的单位近百个,人员涉及人员涉及 设计、科研、施工、教学、机械设设计、科研、施工、教学、机械设备、施工材料、基础理论等各方面的专家、教授和工人。备、施工材料、基础理论等各方面的专家、教授和工人。获得的成果获得的成果,很大部分直接转化到工程的设计和很大部分直接转化到工程的设计和

29、施工中施工中,取得明显技术、经济效益取得明显技术、经济效益,为发展我国碾压混凝土筑坝技术铺垫了雄厚扎实的基础。其中不少成果为发展我国碾压混凝土筑坝技术铺垫了雄厚扎实的基础。其中不少成果通过工程建设获得科技进步奖。例如通过工程建设获得科技进步奖。例如,普定、沙牌碾压混凝土高拱坝普定、沙牌碾压混凝土高拱坝,分别获国家科技进步一等、二等奖；分别获国家科技进步一等、二等奖；江垭江垭,大朝山大朝山,龙首等工程获省、部级科技进步一等、二等奖；龙首等工程获省、部级科技进步一等、二等奖；棉花棉花(min hua)(min hua)滩滩,大朝山电站工程大朝山电站工程,基于优基于优良的碾压混凝土坝工程质量良的碾压

30、混凝土坝工程质量,获得鲁班奖。招徕河百米级碾压混凝土双曲薄拱坝获得鲁班奖。招徕河百米级碾压混凝土双曲薄拱坝,获获 2005 2005 年度企业十大技年度企业十大技术创新奖。这些奖项反映出碾压混凝土筑坝技术确有较高的技术含量和技术推进。术创新奖。这些奖项反映出碾压混凝土筑坝技术确有较高的技术含量和技术推进。第7页/共187页第八页，共187页。n n 通过二十多年的科技开发和百余项大坝工程实践通过二十多年的科技开发和百余项大坝工程实践,锻炼造就了一大批从事碾锻炼造就了一大批从事碾压混凝土筑坝工程设计、施工、科研、设备制造、工程管理等方面专业新生压混凝土筑坝工程设计、施工、科研、设备制造、工程管理

31、等方面专业新生力量和技术队伍。就已建和在建的工程而言力量和技术队伍。就已建和在建的工程而言,从事有关碾压混凝土坝工程设计从事有关碾压混凝土坝工程设计的单位的单位,有原水利、电力两部直属设计研究院有原水利、电力两部直属设计研究院,长江委、黄委设计院。还有长江委、黄委设计院。还有 17 17 个省区属水利水电设计研究院个省区属水利水电设计研究院(如如:辽宁、吉辽宁、吉 林、延边、河北、山西、甘肃、林、延边、河北、山西、甘肃、新疆、云南、贵州、四川、浙江、福建、广东、广西水利、新疆、云南、贵州、四川、浙江、福建、广东、广西水利、广西电力、湖南、广西电力、湖南、湖北、安徽等湖北、安徽等)也承担不少百米

32、级以上高碾压混凝土坝工程的设计。参加也承担不少百米级以上高碾压混凝土坝工程的设计。参加(cnji)(cnji)碾压混凝土坝工程施工的单位碾压混凝土坝工程施工的单位,除中国水利水电工程集团公司、葛洲坝除中国水利水电工程集团公司、葛洲坝集团公司及武警水电指挥部外集团公司及武警水电指挥部外,还有一些省属水利、水电施工队伍还有一些省属水利、水电施工队伍,共共 24 24 个。个。部分工程局目前正在承担部分工程局目前正在承担 4 4 6 6 座百米级高碾压混凝土坝的施工。座百米级高碾压混凝土坝的施工。n n 总之总之,我国碾压混凝土筑坝经历的道路是健康扎实的我国碾压混凝土筑坝经历的道路是健康扎实的,有技

33、术发展成就的有技术发展成就的,建建成的工程是安全的。成的工程是安全的。第8页/共187页第九页，共187页。2 经验经验(jngyn)与特色与特色 我国碾压混凝土筑坝技术在坝工设计、混凝土材料、大坝施工等方面我国碾压混凝土筑坝技术在坝工设计、混凝土材料、大坝施工等方面,积累的经验和创造的特色技术相当丰富。积累的经验和创造的特色技术相当丰富。2.1 2.1 碾压混凝土材料碾压混凝土材料碾压混凝土的构成碾压混凝土的构成,组合和性能都直接影响到大坝的设计和施工。在这方面组合和性能都直接影响到大坝的设计和施工。在这方面,多年来多年来 的研究结果的研究结果,不断为发展碾压混凝土技术水平起到促进作用。不断

34、为发展碾压混凝土技术水平起到促进作用。高掺粉煤灰高掺粉煤灰(或掺和料或掺和料)和中胶凝材是我国碾压混凝土构成组分的重要特点。许多百和中胶凝材是我国碾压混凝土构成组分的重要特点。许多百 米级高坝的混凝土米级高坝的混凝土(三级配三级配 R9015MPa)R9015MPa)。水泥用量多在。水泥用量多在 55 5565kg/m3 65kg/m3 之间之间,粉煤灰掺量达粉煤灰掺量达 60%60%65%65%，R9020MPa R9020MPa 以上的混凝土以上的混凝土,水泥用量在水泥用量在 70kg/m3 70kg/m3 左右。拌制的和浇筑的混凝左右。拌制的和浇筑的混凝 土土,强度指标及变形强度指标及变

35、形性能均远超过设计规定要求性能均远超过设计规定要求,绝大部分的混凝土强度保证率在绝大部分的混凝土强度保证率在 90%90%以上；极限拉伸值普遍超过设计值以上；极限拉伸值普遍超过设计值 15%15%以上。表明以上。表明(bi(bi omng)omng)坝体混凝土的物理学特性是有充分安全裕度的。对于普遍关切的碾压混凝土层面结合质量及抗剪断性能坝体混凝土的物理学特性是有充分安全裕度的。对于普遍关切的碾压混凝土层面结合质量及抗剪断性能,许多工程结合工程实用材许多工程结合工程实用材料料,在现场进行室内、原位和芯样抗剪断试验。其试验成果摘列于表在现场进行室内、原位和芯样抗剪断试验。其试验成果摘列于表 3

36、3。结果表明。结果表明(bi(bi omng),omng),混凝土层间结合面的抗剪断性能混凝土层间结合面的抗剪断性能,在符合施工规范条件下在符合施工规范条件下,正常施工时正常施工时,其其 f f、C C 值均远大于设计指标。值均远大于设计指标。即使中低坝工程中胶凝材料很少的贫混凝土即使中低坝工程中胶凝材料很少的贫混凝土,抗剪断性能也高抗剪断性能也高于设计指标。对于龙滩二百米级高坝于设计指标。对于龙滩二百米级高坝,设计的指标是设计的指标是 f 1.01.1,c 1.91.7MPa,f 1.01.1,c 1.91.7MPa,其试验结果其试验结果,不论是常温或高不论是常温或高 温条件下浇筑的混凝土温

37、条件下浇筑的混凝土,f,C,f,C值均分别高于值均分别高于 1.1 1.1 和和 2.OMPa 2.OMPa。第9页/共187页第十页，共187页。n n 通过钻取岩芯对层面和缝面进行专门检查和分析通过钻取岩芯对层面和缝面进行专门检查和分析,表明层面的折断率一般表明层面的折断率一般仅仅 5%5%6%6%左右左右,缝面的折断率约缝面的折断率约 7%7%9%9%。层面不是主要薄弱环节。层面不是主要薄弱环节,相对相对而言缝面折断还高些。这种缝面折断与缝面处理技术、处理质量有直接关而言缝面折断还高些。这种缝面折断与缝面处理技术、处理质量有直接关系。其效果与常态混凝土的缝面处理是同样的系。其效果与常态混

38、凝土的缝面处理是同样的,不是碾压混凝土等有的层面不是碾压混凝土等有的层面结合问题。大量取芯检验成果表明碾压混凝土不再是千层饼工程结合问题。大量取芯检验成果表明碾压混凝土不再是千层饼工程,也不是原也不是原发性固有的缺陷发性固有的缺陷,依现有技术依现有技术,层间结合问题是可以层间结合问题是可以(ky(ky)正常解决的。正常解决的。碾压混凝土的热学特性是大坝简化温度控制、不设缝、减少拱坝分缝、碾压混凝土的热学特性是大坝简化温度控制、不设缝、减少拱坝分缝、实行大仓面浇实行大仓面浇 筑和防止产生裂缝最本质的要素。特别是早期混凝土温升慢筑和防止产生裂缝最本质的要素。特别是早期混凝土温升慢而且少而且少,弹模

39、成长很慢弹模成长很慢,早龄期早龄期 的混凝土的拉应力效也很小。这是碾压混凝的混凝土的拉应力效也很小。这是碾压混凝土在早期强度不高情况下很少发生表面张缝的基本根由。在碾压混凝土拱土在早期强度不高情况下很少发生表面张缝的基本根由。在碾压混凝土拱坝中坝中,这种防裂效果更为明显。因此这种防裂效果更为明显。因此,大坝混凝土防裂应更加注意混凝土材大坝混凝土防裂应更加注意混凝土材料组合及特性方面的合理利用与发挥。料组合及特性方面的合理利用与发挥。第10页/共187页第十一页，共187页。n n 普定坝首先采用二级配富浆碾压混凝土作坝体防渗材料普定坝首先采用二级配富浆碾压混凝土作坝体防渗材料,投产运行后投产运

40、行后,至今未发现上至今未发现上 游游区混凝土有渗漏现象区混凝土有渗漏现象,也未发现表面裂缝。这一技术改变了以后碾压混凝土坝的防渗结也未发现表面裂缝。这一技术改变了以后碾压混凝土坝的防渗结构模式。江垭大坝在大坝上游面通过钻取垂直和水平构模式。江垭大坝在大坝上游面通过钻取垂直和水平(骑层面缝骑层面缝)混凝土芯样混凝土芯样,做了专门做了专门抗渗性能试验研究抗渗性能试验研究(ynji),(ynji),混凝土不仅能满足设计的混凝土不仅能满足设计的 W8 W8 抗渗指标抗渗指标,甚至超过甚至超过 W10,W10,混凝土混凝土的渗透系数可达的渗透系数可达 10-9 10-910-10cm/s,10-10cm

41、/s,相当于相当于 240m 240m 高的二滩拱坝混凝土抗渗指标。在二级高的二滩拱坝混凝土抗渗指标。在二级配混凝土外缘加上一层配混凝土外缘加上一层 30 3050cm 50cm 厚的变态混凝土厚的变态混凝土,切断了层间结合面的渗漏通道切断了层间结合面的渗漏通道,其抗其抗渗性能更渗性能更 有提高有提高,渗透系数可达渗透系数可达 10-10 10-1010-11cm/s 10-11cm/s。大朝山工程在粉煤灰材料不相宜的情况下大朝山工程在粉煤灰材料不相宜的情况下,专门研究专门研究(ynji)(ynji)开发出磷矿碴与凝灰岩混开发出磷矿碴与凝灰岩混合磨旧合磨旧 的粉料作混凝土掺和料的粉料作混凝土掺

42、和料,掺量是掺量是60%60%。其物理学和热学性与掺同量粉煤灰的混凝。其物理学和热学性与掺同量粉煤灰的混凝土性能基土性能基 本相同。仓面的作业适应性很好本相同。仓面的作业适应性很好,混凝土凝结效应与施工也相应。应用后混凝土凝结效应与施工也相应。应用后,经现经现场试验和场试验和 取芯检验取芯检验,均满足设计要求均满足设计要求,具有相当超强幅度。现已普遍推广应用具有相当超强幅度。现已普遍推广应用,并作更深并作更深化的研究化的研究(ynji),(ynji),开发利用。开发利用。第11页/共187页第十二页，共187页。n n 碾压混凝土中掺用石粉问题碾压混凝土中掺用石粉问题,早在建坑口坝工程时已开始

43、研究早在建坑口坝工程时已开始研究,对它的作用和掺量已对它的作用和掺量已 有初步认识有初步认识,经不经不断深化研究断深化研究,砂中含有适量石粉确有提高混凝土抗分离、促泛浆、改善砂中含有适量石粉确有提高混凝土抗分离、促泛浆、改善 层间结合效果和抗渗性能层间结合效果和抗渗性能,提高层提高层面粘结强度增强混凝土内部结构的致密性的作用和提高混凝土本体抗渗性能效果。是碾压混凝土组分中面粘结强度增强混凝土内部结构的致密性的作用和提高混凝土本体抗渗性能效果。是碾压混凝土组分中备受关注的材料成分。近些年备受关注的材料成分。近些年,对细度小于对细度小于 0.075mm 0.075mm 的细粒颗粒在改善混凝土性能方

44、面的作用有了更深的细粒颗粒在改善混凝土性能方面的作用有了更深认识认识,有的工程在人工砂生产中已明确提出细粉的基本含量指标。有的工程在人工砂生产中已明确提出细粉的基本含量指标。为改善混凝土的层面结合以及防止日晒或高气温条件下的混凝土表面经常产生过早泛为改善混凝土的层面结合以及防止日晒或高气温条件下的混凝土表面经常产生过早泛 自或干化现象。自或干化现象。对碾压混凝土的可碾性、泛浆性进行综合考虑后对碾压混凝土的可碾性、泛浆性进行综合考虑后,混凝土的混凝土的 VC VC 值值,由原初的由原初的 15 1520s,20s,改进到改进到 8 815s,15s,现在现在通常己较普遍采用通常己较普遍采用 3

45、35s 5s。而且对碾压混凝土碾压过程中的。而且对碾压混凝土碾压过程中的 弹簧土弹簧土 反弹现象也有放宽。为此在碾压反弹现象也有放宽。为此在碾压混凝土配合比设计中混凝土配合比设计中,混凝土抗压强度已是很容易解决的指标混凝土抗压强度已是很容易解决的指标,不再是主要考核的关键不再是主要考核的关键,更加注重混凝土更加注重混凝土泛浆速度和状态泛浆速度和状态,这是我国碾压混凝土配合比设计理念的重要这是我国碾压混凝土配合比设计理念的重要(zhngyo)(zhngyo)思路。思路。施工中施工中,很多部位的混凝土经碾压初凝后仍经过行车运送混凝土很多部位的混凝土经碾压初凝后仍经过行车运送混凝土,长时间经受重载汽

46、车反复碾压长时间经受重载汽车反复碾压,特别特别是在汽车上坝入口处和斜坡碾压的混凝土表面上。对这种不断的碾压扰是在汽车上坝入口处和斜坡碾压的混凝土表面上。对这种不断的碾压扰 动已经压实并初凝的混凝土质量动已经压实并初凝的混凝土质量是否会产生破坏是否会产生破坏,存在某种疑虑。存在某种疑虑。为此为此,有些研究人员针有些研究人员针 对这一问题专门进行现场行车碾压试验和室内模对这一问题专门进行现场行车碾压试验和室内模拟试验。结果示于表拟试验。结果示于表 4 4 及表及表 5 5。第12页/共187页第十三页，共187页。表表 4 仓面行车现场试验仓面行车现场试验(shyn)结果结果注：注：(1)未行走车

47、辆混凝土未行走车辆混凝土 R90180,R9025O；(2)行车走压行车走压,走压时间走压时间 18h。混凝土碾压后历时6h12h24h未走车90d芯样强度（105Pa）22616016018090d试块强度（105Pa）241250260250第13页/共187页第十四页，共187页。表表表表 5 5 室内混凝土模拟重复室内混凝土模拟重复室内混凝土模拟重复室内混凝土模拟重复(chngf)(chngf)碾压试验结碾压试验结碾压试验结碾压试验结果果果果注：试验注：试验注：试验注：试验 A A、B,B,是贵阳院和四局研所分别进行是贵阳院和四局研所分别进行是贵阳院和四局研所分别进行是贵阳院和四局研所

48、分别进行的。的。的。的。重复振压时间（h）04810121620初凝时间（h）试验A2:3013:3014:4016:2019:1817:16试验B13:4014:1014:1014:5016:4017:2019:1020:0019:5020:3022:3021:40A28d，相对抗压强度（%）100117111111129119117B90d，相对抗压强度（%）100105.6108110105.8109第14页/共187页第十五页，共187页。n n 从表 5 看出(kn ch),混凝土初凝后在经 混凝土碾压后历时1016h 以上的碾压,其初凝时间随碾压功时增长而相应延长。而混凝土抗压强度

49、基本同步增长,未发生混凝土破坏现象。第15页/共187页第十六页，共187页。2.2 坝工设计坝工设计(shj)nn 在重力坝和拱坝设计中在重力坝和拱坝设计中,从坝体构造到结构形体到坝工应力分计等技术从坝体构造到结构形体到坝工应力分计等技术,都有创新和发展。都有创新和发展。nn 碾压混凝土重力坝碾压混凝土重力坝 nn 首先在坝体分缝方面首先在坝体分缝方面,早期为了建碾压混凝土坝创造大仓面机械化作业条件早期为了建碾压混凝土坝创造大仓面机械化作业条件,有些重力坝有些重力坝(如坑口、水东、山仔等坝如坑口、水东、山仔等坝)曾采用整体式结构曾采用整体式结构,既无纵缝既无纵缝,也无横缝。后来有的坝设置横缝

50、也无横缝。后来有的坝设置横缝,但缝间间距较长。在一些大坝上游面混凝土产生较深劈头裂缝后但缝间间距较长。在一些大坝上游面混凝土产生较深劈头裂缝后,分横缝和诱导缝技术和轻便设备分横缝和诱导缝技术和轻便设备,使设置横缝的难使设置横缝的难度缓解开。度缓解开。逐步形成以逐步形成以 20m 20m 左右为间距的横缝间左右为间距的横缝间,有诱导缝的布置横缝有诱导缝的布置横缝,使上游面混凝土裂缝问题很快化解。百色则在使上游面混凝土裂缝问题很快化解。百色则在 30m 30m 长的坝段中的上游混凝土长的坝段中的上游混凝土的中间部位的中间部位(bwi)(bwi)加设一条深约加设一条深约 4 46m(6m(自上游面向