我国碾压混凝土筑坝技术综述Word格式.docx
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（6）碾压混凝土技术修筑围堰优越性显著，施工速度快，经济合理。
如三峡三期围堰。
（7）上游面坝体防渗技术方法多样。
常态混凝土、沥青砂浆、钢筋混凝土面板、预制混凝土模板勾缝、PVC塑料薄膜和二级配碾压混凝土防渗层等。
其中以二级配碾压混凝土防渗层、全断面碾压最为经济、可靠。
坑口观音阁水东普定
汾河二库江垭沙牌棉花滩
图2碾压混凝土大坝典型断面图
表1已建、在建100m以上碾压混凝土大坝
序号
坝名
河流
坝高
坝型
坝体积（万m3）
总库容
（亿m3）
装机容量
（MW）
阶段
碾压
总量
岩滩
红水河
110
重力坝
62.6
90.5
24.3
1210
92年建成
水口
闽江
101
35.5
171.0
23.4
1400
93年建成
江垭
娄水
131
137
17.5
300
99年建成
棉花滩
汀江
111
54
64
16.98
600
01年建成
石门子
玛西河
拱坝
16
20
0.50
大朝山
澜沧江
150
8.9
1350
沙牌
草坡河
132
36.5
39.2
0.18
36
8
蔺河口
岚河
100
22.9
29.3
1.47
72
在建
9
龙滩
196
339
532
162.1
4200
10
百色
右江
130
210.4
256.9
56.6
540
11
索风营
乌江
121
42.1
70.5
18.6
12
九甸峡
洮河
180
143
9.9
272
13
思林
117
82
114
16.54
1000
14
光照
北盘江
287
31.4
860
设计
2混凝土原材料及配合比
2.1原材料及外加剂
碾压混凝土原材料与常态混凝土相同，胶凝材料由水泥及高掺量量的粉煤灰或其它掺和料组成。
宜用低热并有微膨胀性质的水泥，以减小水化热提高抗裂性能，加强层间结合。
由于外掺料量大，宜选用优质粉煤灰以满足性能指标，改善施工性能增加耐久性。
粗骨料常采用人工骨料或天然骨料，很多工程采用灰岩人工骨料，其极限拉伸值较高，线膨胀系数较小，利于改善混凝土性能。
砂子可人工轧制或采用天然河砂，以细度模数适宜的中砂为好。
碾压混凝土的外加剂主要目的为节约材料，改善施工条件，提高混凝土性能，适应特殊环境施工需要等。
外加剂有减水、提高抗冻性能和延长混凝土凝结时间等作用，近年研制的高温缓凝剂解决了碾压混凝土高温条件下的施工问题。
实际施工中一般采用性能优越的复合型外加剂，兼具减水、缓凝、加气等特点，满足碾压混凝土设计及施工的要求。
2.2混凝土配合比
由于碾压混凝土的快速施工特点，既要满足温控防裂和混凝土物理力学指标的要求，又要确保良好的施工性能，混凝土配合比设计中尽量减少水泥用量，外掺性能优越的粉煤灰和外加剂，以充分利用其后期强度指标，水胶比一般为0.50～0.60，粉煤灰掺量为55%～70%，砂率为25%～30%，表2部分工程的碾压混凝土配合比。
2.3石粉含量及VC值
对于碾压混凝土中石粉含量及混凝土工作度VC值的控制标准，在94年颁布的SL53—94水工碾压混凝土施工规范中规定为“人工砂中石粉（d≤0.16mm）含量以8%～17%为宜，超过17%应经过试验论证。
”“VC值机口值宜在5S～15S范围内选用”；
至2000年颁布的DL/T5112—2000相同的规范中修改为：
“人工砂中石粉含量宜控制在10%～22%，最佳石粉含量应经过试验论证。
”“VC值机口值宜在5S～12S范围内选用。
”人工砂石粉允许含量的提高和VC值的减小是经过试验研究和工程实践得出的结果，适当增大石粉的含量，由于粉颗粒增加有利于摊铺碾压，提高密实度，减小VC值，改善了工作度，有利于增加层间结合；
初期施工阶段为了防止施工中因VC值较小时出现“弹簧土”的现象，而增大VC值，这一做法有片面性，当VC值过大时，对层间结合产生不利影响，这是层间结合不良的主要原因之一，实践证明，施工中局部出现“弹簧土”，只要不影响施工即可，及时覆盖就能确保层间胶结的质量。
表2中初期施工的工程VC值均较大，后期则明显减小。
表2部分工程的碾压混凝土配合比
工程名称
标号
原材料类别
水胶比
掺合料
（%）
外加剂
掺量（%）
砂率
（s/a）%
材料用量
理论容重
（kg/m3）
α
β
Vc
（S）
水泥
砂石料
C
F
W
GS
GM
GL
S
普硅425
Ⅱ级粉煤灰
pozh
天然
0.53
66.5
0.25
27.5
50
80
1634
620
2484
15±
0.54
66.7
81
1623
603
2457
普硅525
0.49
68.8
29
78
1571
635
2444
61.8
32
65
105
1506
701
2467
天生桥
DH4a
人工
0.59
70.8
0.4
35
55
85
83
1462
785
2450
0.57
60.0
0.5
69
104
1414
764
普定
R90200
贵硅525
0.85
38
103
1396
836
2508
10±
R90150
0.55
34
84
1512
768
2517
滇普525
N+P*
BDT
0.7
1424
850
2556
5~10
67
107
1466
839
2566
石门普硅525（中热）
木钙
636
777
/
783
2499
1.51
7±
0.58
60
33
456
608
738
2511
1.40
1.31
R90100
0.61
70
46
450
761
2507
1.36
1.35
R180100
三德中热525
BD-V
0.65
0.60
34.5
48
440
587
769
2460
1.20
1.53
3~8
R180150
51
438
584
765
2452
1.24
1.55
R180200
798
812
2442
1.42
1.59
注：
*指磷矿渣与天然凝灰岩各50%。
表3人工砂中石粉（0.16mm）含量对碾压混凝土性能的影响试验
骨料岩性
含粉量
胶材用量
粉煤灰
Vc值
抗压强度（Mpa）
7d
28d
90d
灰岩
13.9
0.675
160
30
15.0
7.9
13.4
17.7
17.6
8.0
12.5
17.3
24.4
21.0
13.0
11.8
23.0
凝灰岩
0.70
140
57
25
5.1
7.5
14.8
6.3
11.2
19.4
表4部分碾压混凝土工程人工砂中石粉（<
0.16mm）含量
加工机械
岩性种类
细度模数
石粉含量（%）
天生桥二级
棒磨机
灰岩
2.9
2.6-3.1
12.9～21
2.7±
0.2
13±
石板水
2.8±
16±
大朝山坝
玄武岩
2.4～2.8
≥14
江桠坝
破碎机
白云质灰岩
16～19
汾河二库
2.64～2.74
16.6～20.0
立轴破碎机
花岗岩
2.5～2.8
17
3填筑工艺
3.1入仓方法
碾压混凝土常用的运输设备有自卸汽车、机车、门塔机、缆机、吊机、塔带机、胎带机、皮带机、胶带机、负压溜槽、溜管、斜面滑道等。
相比较而言，自卸汽车运输适应性强、机动灵活可直接入仓，可减少分离等因素，是最基本的入仓工具。
其它运输工具一般采取组合运输方式。
自卸汽车、胶带机、负压溜槽等已成为碾压混凝土运输的主要手段。
表5部分碾压混凝土工程常用机械
运输
平仓铺料
层面处理
坑口
8t自卸车
PE-50-II平仓机
冲毛机
15t自卸车10/30门机
6m3混凝土搅拌车
D31S平仓机
压力水冲洗
岩滩
T—20自卸车吊罐倒入汽车
D-85推土机；
T20汽车改装摊铺机
水口
20t、32t、45t自卸车
NT0600B混凝土搅拌车
D3B平仓机
CAT平仓机、D31P-18A平仓机
手扶电动刷毛机
HCM-M高压水冲毛机
普定
10t、15t自卸车；
10t20t固定缆机、真空溜管
D85推土机；
D31P推土机
沙牌
8t、15t自卸车
真空溜管、20t缆机
D3CLGP平仓机；
D31平仓机
7t、5t搅拌车；
8t、20t自卸车；
皮带机负压溜槽
D3B平仓机；
HCM-冲毛机
三峡三期围堰
20t、25.5t、32t自卸车；
MD2200顶带机，TC2400塔带机；
QY-8汽车吊、QY-16汽车吊、装载机
MR45-T搅拌车
BW202AD振动碾、CC82振动碾
D85推土机、D31Q-20平仓铲、CAT-D3GLGP平仓机
GCHJ50冲毛机
3.2铺筑与碾压
通仓薄层铺筑：
碾压混凝土坝按全断面通仓薄层铺筑或分区依次薄层铺筑上升。
仓面控制面积不宜太大，多控制在4000～6000m2，每仓连续铺筑上升一般为3m，仓面太大会导致设备投入增加和仓面碾压混凝土初凝时间控制困难。
斜层平推铺筑：
从江垭工程开始，开创出一整个坝面为一个工作仓面，碾压层面呈1：
10～1：
20的斜坡（通常称斜坡碾压），沿坝轴线方向从岸坡一端向另一端全断面持续浇筑，可使层间间隔时间控制在2～4h，一次上升高度也是3m，有利于碾压混凝土层面初凝时间的控制。
目前斜坡碾压铺筑技术已在汾河二库、棉花滩、沙牌等多座工程中推广采用。
3.3模板工程
碾压混凝土坝施工中模板工程型式主要有：
不用模板、悬臂模板、滑动模板、混凝土预制块模板、钢丝网模板及在悬臂模板基础上发展起来的悬臂翻升钢模板。
为减少模板安装工作量的措施，如美国和澳大利亚有三座全碾压混凝土坝，都采用背水面不立模板的施工方法；
迎水面模板，有采用滑模施工的，也有采用悬臂钢桁架配钢筋混凝土面板的。
模板工程是碾压混凝土坝施工的重要环节，其影响是相当突出的。
早期碾压混凝土工程曾因安装模板而中断施工，有时因拆模板导致2～3d的长时间间歇。
模板安装对施工速度的影响已经受到工程界越来越多的重视，模板型式不断改进、优化或简化，目前，悬臂翻升钢模板已在国内得以广泛应用。
我国的岩滩和隔河岩围堰工程，迎水面模板都采用组合钢模板配钢管（和方钢）围令、仓内设水平拉条的悬臂模板形式。
背水面台阶模板，清江隔河岩工程采用台阶组合钢模形式，岩滩工程采用重力式台阶混凝土预制模板，周转使用。
棉花滩大坝上游立面采用悬臂翻升钢模板，下游坡斜面也采用小块悬臂翻升钢模板。
表6部分碾压混凝土工程模板型式
模板型式
重力式梯形断面预制混凝土模板
交替上升式悬臂钢模板
重力式台阶模板
观音阁
附有聚苯乙烯泡沫塑料的保温模板
隔河岩
建工工业用小型组合钢模板
江垭
悬臂式组合模板
水东
预制混凝土块
3.4分缝型式
碾压混凝土坝一般不设纵缝，但不设或少设置横缝。
视地质构造、地形条件、坝体构造条件、施工条件、温度控制条件、坝体应力条件而定。
3.4.1碾压混凝土重力坝横缝结构
（1）不设横缝
我国坑口长122.5m、龙门滩长149m碾压混凝土坝坝轴线长度不大、坝高不高，采用整体式设计，不设横缝。
（2）设置横缝
1）短间距横缝
设短间距横缝是比较稳妥的，产生裂缝可能性小，但其不足之处也是明显的。
我国早期工程有采用这种型式的，如铜街子坝70.8m长分四个坝段。
横缝过多，影响了施工进度，不利于快速施工。
2）长间距横缝
长间距横缝，一般指30m以上。
横缝间距过大，如果超过100m，或不设横缝，则产生贯穿性裂缝的可能性很大，不仅工程实践证明了这一点，从理论上也证实了这一点，因此，横缝间距控制在100m以内。
如棉花滩横缝间距在33~70m。
表7部分碾压混凝土重力坝分缝情况
完成年份
（m）
底宽
坝顶长
横缝间距
说明
铜街子
1990
4个坝段间距16～21
龙门滩
1989
57.5
149
不分
已蓄水，尚未发现上、下游贯穿坝体的横向裂缝
58.7
54.5
470
15.2～20.0
尚未发现上、下游贯穿坝体的横向裂缝
1991
72.5
498.5
2000
68
228
30～69.2
溢流坝段、非溢流坝段各二条
2001
28
258
35～70
二条横缝，二条诱导缝
84.5
33～70
（3）缝面处理
一般碾压混凝土重力坝采用的切缝机、钻孔、预埋分缝板等成缝方式。
目前，高坝工程趋向使用切缝机。
例如江垭工程采用MPKHPQ13型切缝机（由EX120型液压挖掘机改装），棉花滩大坝采用MPFQ-1型切缝机（由HCD＞Ｏ型快速冲击势改装，刀片宽25cm，操作简便）。
1）切缝机造缝：
在平仓后，碾压前或碾压后，用切缝机在混凝土内切出一条缝，横缝材料（铁皮、PVC等）随切缝机刀片下压振动压入。
2）诱导缝：
在碾压混凝土有一定强度、初凝前，人工打孔、钻孔以往大多采用模板，打孔形成。
3）预埋分缝板：
平仓后埋设预埋分缝板，最后通仓碾压。
分缝板用预制混凝土板、铁皮、沥青木板等。
4）模板成缝：
仓面分区浇筑或个别坝段提前升高时，在横缝位置立模，拆模后成缝。
3.4.2碾压混凝土拱坝分缝结构
碾压混凝土拱坝是一个整体结构，缝的存在会削弱拱坝的整体性，因此它要求在分缝结构中预埋灌浆系统，在缝面张开度达到可灌要求，且影响到拱坝整体性时，必须进行接缝灌浆。
普定拱坝设置了三条可以重复灌浆的诱导缝，分别将坝体分成30、55、80、31m四段，诱导缝是采用两块对接的多孔预制混凝土成缝板，板长1.0m，高度0.30m，厚度0.04～0.05m，按双向间断的形式布置而成，沿水平方向间距2.0m，沿高程方向间距0.60m（每隔二个碾压层）布置，使其在坝内同一断面上预先形成若干人造小缝，并在诱导缝中预埋灌浆管。
成缝方式是在埋设层碾压混凝土施工完成后挖沟掏槽埋设多孔混凝土成缝板而形成。
温泉堡拱坝在坝体设置五条横缝（2条常规缝，2条诱导缝，1条混合缝），间距30～34m，不设纵缝。
沙牌碾压混凝土拱坝是首座超过百米级的碾压混凝土拱坝，温度应力问题突出，必须采取分缝措施，设2条诱导缝2条横缝，②和③缝为诱导缝，而①和④缝为横缝。
从左岸到右岸沿坝轴线各缝距分别为35.07、50.41、59.04、69.70和43.70m，两边坝块缝距略小，有利于释放两岸中部部位基岩约束的影响。
4坝体防渗
在防渗结构选择上，呈现多元化趋势，有二级配碾压混凝土防渗、变态混凝土防渗、钢筋混凝土面板防渗以及沥青混合料防渗、PVC薄膜防渗等，都具有良好的防渗性能。
4.1坝面防渗结构型式
上游坝面防渗层：
沥青混凝土面板、涂刷高分子防渗材料、钢丝网喷水泥砂浆（膨胀）、粘贴防渗薄膜
1）常态混凝土“金包银”：
日本碾压混凝土筑坝模式，我国早期碾压混凝土工程中有采用过。
如天生桥二级大坝、观音阁等；
2）沥青混凝土面板：
坑口碾压混凝土坝应用；
3）涂刷高分子防渗材料：
溪柄溪碾压混凝土拱坝使用XYPEX材料；
4）二级配碾压混凝土：
坝体采用碾压混凝土自身防渗，普定工程在坝体迎水面使用粒径小于40ｍｍ二级配碾压混凝土作为坝体阻水防渗层，
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