1、我國建壩技術(shù)的發(fā)展和趨勢創(chuàng)新 目 錄 混凝土重力壩 高拱壩 碾壓混凝土壩 混凝土面板堆石壩 土石壩 1、混凝土重力壩 混凝土重力壩是一種古老壩型，其體型簡單、便于布置泄洪建筑物和較能適應地基條件，因而在壩工發(fā)展史上起過重要作用。目前，世界上最高的混凝土重力壩為1961年建成的瑞士大狄克遜壩，壩高285m。但因混凝土重力壩依靠自重維持穩(wěn)定，斷面偏大，材料強度未能充分利用，造價較貴，施工周期較長，隨著壩高的不斷增加，已逐漸被其他壩型替代。 長江三峽工程大壩全長，最大壩高181m，混凝土總量2800萬m3，裝機容量1820萬kw，是世界上最大的水利樞紐工程，標志著中國大壩建設(shè)技術(shù)的巨大進步。 防洪、

2、發(fā)電、航運是三峽工程的三大任務，相應的建筑物規(guī)模宏大。為了避免相互干擾，影響工程效益發(fā)揮，樞紐布置研究中，首先將通航建筑物中尺寸規(guī)模較大的船閘布置在左岸的半山坡中，避免船閘與其他建筑物爭前緣。泄水和發(fā)電兩大建筑物都置于河槽內(nèi)。通航與泄水和發(fā)電三大建筑物分開排列布置。 1、混凝土重力壩 三峽壩址河谷開闊，河岸彎曲，左岸為凸岸。設(shè)計將通航建筑物布置于左岸壇子嶺外側(cè)，上游引航道具有良好的進出口條件，下游引航道右側(cè)布置隔流堤保護，船隊航行受泄洪的影響較小。上下游航道口門區(qū)距離左岸電站進水口超過1000m，最大程度減小了發(fā)電對通航水流條件的影響。 泄水建筑物布設(shè)在左河槽中部，上游迎對主流，利于泄洪、排沙

3、，下游順應河勢，便于消能、歸槽。為了適應大流量泄洪，同時減小前緣寬度的需要，在泄洪壩段采用了3層大孔口布置方案，為壩后廠房進水口布置留出了前緣寬度。兩側(cè)布置壩后廠房，導流分期和施工安排靈活，運行干擾小。表孔和深孔聯(lián)合泄洪，深孔利于低水位時泄洪、排沙。千年一遇以上洪水表孔參與泄洪。這種布置型式可以充分利用泄洪前緣，縮短泄洪壩段長度，減小工程量，并有利于左岸電站的布置，減小左岸開挖工程量和邊坡開挖高度。表、深孔同時泄洪，壩體上設(shè)隔墩分流，兩股水流互不干擾，擴散均勻入水。在泄放千年一遇洪水時，入水單寬流量（），下游水墊厚，消能條件好。泄洪設(shè)施布置可以宣泄各級頻率洪水，滿足水庫運用需要，并有一定余地。

4、 1、混凝土重力壩 大壩混凝土體積達1600萬m3，從1998年開始混凝土澆筑，1999年至2001年連續(xù)3年澆筑量均在400萬m3以上。其中2000年創(chuàng)造了混凝土年澆筑強度548萬m3、月澆筑強度萬m3、日澆筑強度萬m3的世界最高紀錄。 其施工技術(shù)創(chuàng)新表現(xiàn)在以下幾個方面： 1、混凝土重力壩三峽大壩泄洪場景 1、混凝土重力壩混凝土原材料及配合比優(yōu)化。采用縮小水膠比增加粉煤灰摻量的技術(shù)路線，從而更有效地提高混凝土的耐久性；采用有補償收縮性能的中熱大壩水泥，以減少混凝土收縮變形，減少混凝土產(chǎn)生裂縫的風險。二次風冷技術(shù)。三峽工程低溫混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)是世界上已建及在建工程中規(guī)模最大、溫控要求最嚴的混凝土

5、生產(chǎn)系統(tǒng)。要求夏季生產(chǎn)出機口溫度為7的低溫混凝土，設(shè)計夏季高峰月混凝土澆筑強度為44萬m3。針對三峽工程的特殊性及混凝土預冷工藝的要求，經(jīng)反復試驗后首次采用了二次風冷骨料技術(shù)。 1、混凝土重力壩混凝土綜合溫控防裂技術(shù)。采用了從選擇優(yōu)質(zhì)原材料、優(yōu)化混凝土配合比、控制混凝土出機口和澆筑溫度、通水冷卻、表面保溫和流水養(yǎng)護等一整套溫控措施。針對已澆筑壩段監(jiān)測的溫度情況，實行個性化通水冷卻措施。尤其是高溫季節(jié)，塔帶機快速高強度澆筑壩體約束區(qū)混凝土，在國內(nèi)外尚屬首次。三峽三期大壩工程未出現(xiàn)溫度裂縫。 2、高拱壩 在狹窄河谷(寬高比小于3)上修建高壩，當?shù)刭|(zhì)條件允許時，拱壩往往是首選壩型。拱壩以其結(jié)構(gòu)合理、

6、體型優(yōu)美、安全儲備高、工程量少而著稱。至二十世紀末，我國已建成的壩高大于100m的混凝土拱壩11座（含臺灣省2座），拱壩數(shù)量已占世界拱壩總數(shù)的一半，屬世界首位。1999年建成的二灘雙曲拱壩，壩高240m，位居世界第四，比前蘇聯(lián)的英古里拱壩（壩高）低，標志著我國高拱壩建設(shè)已達到國際先進水平。我國目前正在建設(shè)一批300m級的高拱壩，如小灣(295m)、錦屏(305m)、溪洛渡(278m)，這些工程不僅壩高、庫大、壩身體積大，而且泄洪功率和裝機規(guī)模都位列世界前茅，標志省我國高拱壩建設(shè)技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平。 小灣水電站混凝土雙曲拱壩最大壩高295米，為世界在建的第一座300米級混凝土雙曲拱壩，其主要

7、特點為:壩體承受的總水壓力大。最大總水推力達1975萬t。地震地質(zhì)環(huán)境復雜。地震基本烈度為度，地震設(shè)防烈度為世界同類壩型中最高者，抗震安全至關(guān)重要。小灣壩址河谷深切、岸坡陡峻，地應力高，拱壩壩基開挖后，淺表層巖體普遍存在開挖卸荷松馳現(xiàn)象；在兩岸抗力體內(nèi)，還存在著F11斷層、蝕變帶等地質(zhì)缺陷。因此，大壩起裂荷不高，安全余度不大，壩肩抗滑穩(wěn)定和壩基變形穩(wěn)定問題突出。施工技術(shù)難度具有世界水平。拱壩混凝土總量870萬m3。混凝土施工澆筑倉面大（最大2250m2）、澆筑強度高（月最高23萬m3），連續(xù)三年澆筑強度超過200萬m3。總體而言，小灣拱壩高邊坡開挖與支護、高強度混凝土澆筑技術(shù)和抗震措施均具有世

8、界水平。 2、高拱壩 2、高拱壩高邊坡處理技術(shù)。小灣水電站樞紐區(qū)河谷深切，山高陡峻，天然岸坡高出水面達1000余米，包括纜機平臺在內(nèi)的開挖邊坡近700m，高邊坡問題十分突出。小灣工程總結(jié)出了“高清坡、低開口、陡開挖、先鎖口、強支護、排水超前”的開挖支護原則，并在強風化、強卸荷和崩坍堆積體中，采用組合螺旋鉆跟管鉆機造孔、土工布包裹錨索止?jié){等技術(shù)，解決了造孔難、穿索難、漏漿量大等技術(shù)難題。對飲水溝堆積體的變形治理，采用了削坡減載、錨索、網(wǎng)格梁、抗滑樁、內(nèi)外排水等綜合治理措施。 2、高拱壩小灣大壩澆筑場景混凝土原材料及施工裝備。為適應小灣拱壩承載力大、應力水平高的特點，對混凝土性能提出了“高強度、中

9、等彈模、低熱微膨脹、高極拉值、大徐變度”的技術(shù)路線并進行了系統(tǒng)研究。在高拱壩高標號混凝土的溫控防裂技術(shù)方面，綜合采用了低熱微膨脹水泥，高摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰，混凝土骨料二次風冷技術(shù)生產(chǎn)7混凝土，平鋪法澆筑混凝土，及時覆蓋保溫被，倉面噴霧技術(shù)，一期、中期、二期通水冷卻控制溫升曲線，控制沿高程方向的溫度梯度，上下游粘貼苯板保溫等溫控措施，取得了良好的效果。 為滿足拱壩澆筑強度要求，選擇了纜機作為大壩混凝土澆筑垂直運輸?shù)闹饕雮}設(shè)備，共設(shè)置6臺30t平移式纜機，采取“雙層雙平”的布置方式，2007年創(chuàng)造了年澆筑混凝土235萬m3，月最高強度23萬m3，日澆筑混凝土1萬m3的世界紀錄。 2、高拱壩高烈度地震區(qū)

10、的抗震工程措施。小灣工程建筑物地區(qū)地震基本烈度為度，經(jīng)地震危險性分析，小灣大壩地震設(shè)防標準按500年超越概率為10的基巖峰值水平加速度為，設(shè)計烈度為度。小灣大壩經(jīng)研究確定采取了抗震鋼筋結(jié)合阻尼器的綜合抗震措施。 2、高拱壩泄洪消能措施。小灣水電站壩址區(qū)山高谷窄，最大泄洪落差，最大泄洪流量20683m3/s（校核洪水），相應下泄功率6400萬kw，其“大泄量、高水頭、窄河谷”的泄洪消能問題突出。泄洪功率為世界同類壩型前列。小灣水電站泄洪消能建筑物由壩身5個表孔、6個中孔、水墊塘、二道壩和左岸泄洪洞組成。壩身泄洪采用“橫向單體擴散、縱向分層拉開、整體入水歸槽”的泄洪碰撞消能方式，達到了較好的消能效

11、果，提高了泄洪安全度。常年洪水采用左岸泄洪洞和過機流量泄洪，也可采用表孔或中孔泄洪，運行調(diào)度靈活。 3、碾壓混凝土壩 上世紀80年代，出現(xiàn)了采用超干硬性砼和振動碾壓實方式的建壩技術(shù)，使砼重力壩面臨了新的飛躍。這種被稱之為碾壓砼重力壩的新壩型，在施工速度和工程造價上較常規(guī)砼重力壩有明顯優(yōu)勢，在我國得到了迅速推廣應用。我國自1979年開始碾壓混凝土筑壩技術(shù)的探索、研究和試驗，經(jīng)過20多年的實踐和發(fā)展，取得了令人矚目的成就，形成了一整套具有我國特點的筑壩技術(shù)。我國已建和在建的碾壓混凝土壩共100座，近期擬建的24座，其中100m以上的高壩26座，200m級的高壩2座。我國在普定首次建成了世界第一高碾

12、壓混凝土拱壩(75m)后，又成功地建成了132m高的沙牌拱壩，目前正在設(shè)計和擬建140m160m的高拱壩。總之，我國不僅在碾壓砼壩的數(shù)量上，而且在建壩高度和科技發(fā)展上均已居于世界前列。 龍灘大壩為目前世界上在建的最高碾壓混凝土重力壩，大壩高米，壩體混凝土總量660萬m3。龍灘大壩工程主要有以下特點：日溫差高達20以上，雨季暴雨頻繁，無論是冬天還是夏天，太陽輻射強烈；施工倉面大，一個壩段的最大倉面面積接近3500m2；施工強度高，夏季澆筑要求倉面澆筑強度達500m3/h。因此溫控防裂技術(shù)是龍灘工程建設(shè)的難點之一。 3、碾壓混凝土壩 3、碾壓混凝土壩 我國碾壓混凝土筑壩技術(shù)，經(jīng)過多年設(shè)計、科研、施

13、工和管理等多方面不懈努力，不斷提高完善，形成了不設(shè)縱縫富漿碾壓混凝土防滲、低水泥用量、高摻合料、高效減水劑、低Vc值、大倉面連續(xù)澆筑、斜坡鋪筑碾壓以及變態(tài)混凝土代替常態(tài)混凝土防滲等一整套技術(shù)路線，并編制了相應的設(shè)計、施工和試驗規(guī)范。 碾壓混凝土的設(shè)計與施工控制的重點是上游面防滲和壩體層間結(jié)合強度。為此，在上游面設(shè)變態(tài)混凝土防滲層，即在二級配碾壓混凝土內(nèi)用平鋪法或打孔法加定量漿液，輔以人工振搗使?jié){液均勻擴散，提高混凝土抗?jié)B性能。碾壓混凝土采用高摻粉煤灰或摻礦渣，如大朝山碾壓壩摻磷礦渣和凝灰?guī)r，景洪工程采用摻60%的雙摻料（水淬鐵礦渣和石灰粉石各50%）。水泥用量均控制在70kg/m3以下，混凝土

14、絕熱溫升小，降低了溫控防裂難度。 3、碾壓混凝土壩保證混凝土層間結(jié)合強度的關(guān)鍵是保鮮和均一，即采用可碾壓性好、Vc值較小的混凝土配合比，快速碾壓每個坯層，碾壓完成后立即覆蓋保溫被。景洪水電站大壩全景 3、碾壓混凝土壩 龍灘大壩碾壓混凝土除采用汽車入倉方式外，大部分采用高速皮帶運輸機。用灰?guī)r加工的粗細骨料從5公里外的料場通過膠帶機直接運到拌合摟，經(jīng)一、二次骨料風冷和加冰拌制的混凝土出機口溫度可控制在12以下，皮帶運輸機上方設(shè)有遮陽防雨蓋板和保溫隔熱設(shè)施。高速皮帶運輸機將混凝土轉(zhuǎn)運到塔帶機入倉，從拌和樓出機口取料到碾壓完畢控制在內(nèi)。皮帶機單線最高運輸強度達320m3/h，平均強度達260m3/h，

15、取得了年澆筑大壩混凝土318萬m3，月最高澆筑混凝土萬m3，單倉日碾壓混凝土15816 m3的世界紀錄。由于嚴格執(zhí)行了層間結(jié)合質(zhì)量控制標準，通過鉆孔取芯的試驗資料統(tǒng)計，芯樣獲取率98.6%以上，層面完好率99.7%，縫面完好率96.7%。原位層間抗剪強度試驗成果表明，無論是熱升層還是冷升層，層間抗剪強度指標均遠高于設(shè)計采用值。 3、碾壓混凝土壩龍灘大壩施工場景 3、碾壓混凝土壩龍灘大壩碾壓混凝土溫控防裂技術(shù)主要有以下幾點：綜合運用常規(guī)溫控措施，如預冷混凝土、快速平倉碾壓、倉面噴霧、覆蓋保溫被、高溫季節(jié)時埋冷卻水管、加強養(yǎng)護和表面保溫等。利用溫控計算成果，采用分區(qū)冷卻，合理控制混凝土內(nèi)部溫差和內(nèi)

16、外溫差，降低混凝土溫度應力。在上游面布設(shè)防裂鋼筋，并在上游壩面涂刷水泥結(jié)晶型防水材料。通過系統(tǒng)試驗，選擇適合于龍灘工程的碾壓混凝土配合比，并根據(jù)不同氣溫條件，動態(tài)控制Vc值，使碾壓混凝土有光澤、有彈性、微泛漿，以保證層間結(jié)合良好。 4、混凝土面板堆石壩 混凝土面板堆石壩由于其良好的適應性、經(jīng)濟性和安全性，在我國得到了迅速發(fā)展。我國已建和在建的面板壩已達150余座，其中百米以上的有37座，超過150m的有14座，有15座面板壩建在深厚覆蓋層上。于2006年底建成蓄水的紫坪鋪面板堆石壩高156m，位于都江堰市境內(nèi)，汶川發(fā)生里氏8級地震，距震中僅17km，大壩實際承受的地震烈度已遠超過了設(shè)計標準。震

17、后初步查明，大壩壩頂沉陷了2030cm，壩頂與溢洪道連接處有裂縫，混凝土面板有局部損傷，壩頂防浪墻有斷裂，但大壩滲漏量無明顯變化，表明大壩整體是穩(wěn)定、安全的、抗震性能好。 水布埡水電站已建成發(fā)電，其面板堆石壩高233 m，為世界同類大壩之最。針對上世紀末建設(shè)的200m級面板壩出現(xiàn)的面板結(jié)構(gòu)性裂縫、墊層料與面板脫空、面板壓縫混凝土壓損等問題，我國壩工界總結(jié)國內(nèi)外筑壩的經(jīng)驗教訓，提出了以控制變形為重點 的綜合措 施，以水布 埡為代表， 主要建設(shè)經(jīng) 驗如下： 4、混凝土面板堆石壩 4、混凝土面板堆石壩合理的堆石分區(qū)。擴大主堆區(qū)的范圍，主堆石區(qū)向壩軸線下游擴展，約占2/3底寬。并在下游洪水位以下設(shè)置水

18、下堆石區(qū)，要求級配良好，抗沖蝕性好，滲透系數(shù)大。上部一定范圍應設(shè)置增模區(qū)，兩岸壩坡應設(shè)置變模過渡區(qū)，以協(xié)調(diào)壩體變形。 改變壩體填筑程序。為了防止上下游堆石不均勻沉降產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫，要求采用從下游往上游依次填筑的施工程序，盡可能平起平坐上升，不可前高后低，可以后高前低。 水布埡大壩填筑分區(qū) 4、混凝土面板堆石壩設(shè)置堆石預沉降時間并控制沉降速率。拉面板前應預留6個月左右的沉降周期，當沉降速率小于5mm/mo后方可拉面板，面板的頂高程應低于堆石體20m以上。選用先進設(shè)備及現(xiàn)代技術(shù)。選用先進、大型碾壓設(shè)備，一般均采用25T振動碾，以獲得更小的孔隙率和更高的干密度，減少壓縮變形。應盡量減少上下游堆石的壓

19、縮模量比，以防止上下游堆石的不均勻沉降。水布埡采用了GPS技術(shù)，由電腦監(jiān)控鋪料厚度、碾壓遍數(shù)和搭接長度，有效地保證了碾壓質(zhì)量。 4、混凝土面板堆石壩面板混凝土防裂技術(shù)。提高面板混凝土強度等級。水布埡面板在上部1/3壩高處設(shè)水平永久縫。混凝土中摻鋼纖維或微纖維，采用雙層布筋。 壓縫面板預留8mm左右的寬縫，縫內(nèi)填彈性墊料，以適應面板撓曲變形，并規(guī)定改進壓縫面板的底部銅止水結(jié)構(gòu)，使面板厚度不小于40cm。延長蓄水時間，將大量有害變形化為“無害”變形，可避免面板水平拉伸裂縫及面板沿垂直縫的擠壓破壞。 5、土石壩 土石壩由于其對基礎(chǔ)條件良好的適應性、能就地取材、能充分利用建筑物開挖料、造價較低等優(yōu)點，是世界各國廣泛采用的壩型。據(jù)不完全統(tǒng)計，在壩高低于100m的壩型中，土石壩占80%以上。我國已建成的高度超過100m的心墻堆石壩共10座，其中以小浪底心墻堆石壩為最高，最大壩高160m。在建、似建的200m級心墻堆石壩5座，大都位于大渡河、雅礱江和瀾滄江上。 糯扎渡電站心墻堆石壩最大壩高，位居國內(nèi)同類壩型第一，世界第三。大壩所在峽谷地區(qū)地質(zhì)條件復雜、地震烈 度高，特別是天然 土料性能復雜、力 學指標偏低，工程 建設(shè)難度大。 5、土石壩糯扎渡粘土心墻堆石壩的主要技術(shù)創(chuàng)新如下： 5、土石壩直心墻技術(shù)。目前國內(nèi)外壩高大于200m的心