钢筋混凝土面板堆石坝

堆石体为支承结构，在其上游表面浇筑混凝土面板作为防渗结构的堆石坝

钢筋混凝土面板堆石坝以堆石体为支承结构，在其上游表面浇筑混凝土面板作为防渗结构的堆石坝，简称面板堆石坝或面板坝。它属于土石坝类型，其典型结构如图1所示。面板坝依坝体填筑施工方法的不同，可分为碾压堆石坝和抛填堆石坝；依坝体材料的不同，可分为面板堆石坝和面板砂砾石坝。最为常见的是面板堆石坝。

发展过程

面板堆石坝最早出现在美国西部，与当时美国西部的采矿和淘金业发展有关：矿业需要用水，矿工熟悉爆破技术，于是这种坝型应运而生。最初曾以水面板防渗，后来为混凝土面板所代替，以承受更高的水压力。

面板坝的发展经历了3个阶段：①1850~1940年。堆石的施工方法为抛石填筑，辅以高压水枪冲实的工艺，堆石体不够密实，沉降和水平位移量较大。抛石填筑一般仅适用于坝高小于70 米的中低坝。②1940~1965年。为抛填堆石坝向碾压堆石坝过渡阶段，在此期间，由于筑坝高度不断增加，刚性的混凝土面板不能适应抛填堆石的变形而开裂，出现严重渗漏的大坝明显增加，与此相反，带有反滤层的黏土心墙却能适应抛填堆石的较大变形，而保证其防渗性能，因此，面板堆石坝逐渐被黏土心墙或斜墙堆石坝所替代。③1965年以后。由于大型振动碾的出现和堆石分层碾压技术渐趋成熟，使得堆石填筑质量明显提高，面板堆石坝再度显现其优越性。到20世纪末，世界上最高的面板堆石坝高度已达190 米，为墨西哥阿瓜密尔巴坝。中国现代意义的混凝土面板堆石坝建设始于1985年，发展迅速，到20世纪末，无论在数量还是在高度方面，均居世界前列。中国最高的混凝土面板堆石坝是天生桥一级坝，坝高178 米。

主要特点

①坝坡的稳定性好。坝坡坡角大致与松散抛填堆石的自然休止角相当，低于碾压堆石的内摩擦角。②防渗面板设于堆石体的上游面，承受水压力的性能好；坝体透水性好，几乎不受渗透力的影响。③坝体具有良好的抗震性能，地震变形小，不因地震而产生孔隙水压力；地震虽可能导致面板裂缝而引起坝体渗漏增加，但不致溃坝。④施工导流与度汛方便。在堆石体施工过程中，可在面板未浇筑时直接利用堆石体挡水；在上游坝坡垫层料上采用铺碾水泥砂浆等保护措施、在下游坝坡采取铺设钢筋网或铺设特大块石后坝体可过水。⑤施工时受气候条件的影响较小。

构造

面板：位于上游表面的薄板防渗结构。

坝体：根据堆石体各部分的工作特性，分别对材料的性质、最大粒径、颗粒级配、压实密实度、变形模量、透水性以及施工艺提出不同的要求，以充分利用当地材料性能，降低工程造价，方便施工。坝体一般分成3个主要区：Ⅰ 区为防渗补强区，Ⅱ区为半透水垫层区，Ⅲ区为主堆石区。

Ⅰ区由防渗铺盖和盖重组成。防渗铺盖采用黏土或无黏性粉细砂铺填，设在周边缝和高程较低处的面板上面，其作用是当接缝和面板开裂时，防渗土料将随水流带进缝中，经面板下垫层料的反滤作用，淤堵裂缝恢复防渗性能。为防止防渗土料失稳，在其上覆盖任意料作为盖重。防渗补强区的设置视具体要求而定。

Ⅱ区为垫层区，直接位于面板的下面，要求能为面板和接缝底部止水提供均匀、平整、可靠的支撑面；当面板或接缝止水开裂时，能起第二道防渗防线的作用；在施工期，当面板未浇筑时，能满足临时坝体挡水度汛的要求。因此，垫层料应具有高抗剪强度、低压缩性、半透水性和良好的施工性能。垫层料选用质地新鲜、坚硬、不易风化的石料，可以是经过加工的石料，也可以采用天然砂砾料，或者是两者的混合料。垫层料的级配要求比较严格，最大粒径75~100 mm，小于5 mm的颗粒含量为30%~55%。垫层料的渗透系数要求为1×10~ l×10 cm/s。

垫层区的宽度根据渗透稳定和施工工艺确定，水平宽2~4 m，当采用反铲、装载机等配合人工辅助铺料时，可采用1~2 m。垫层一般等宽布置，在基础接触区适当扩大。

Ⅲ区为主堆石区，是面板堆石坝的主体，是承受水荷载和其他荷载的主要支撑体，要求土堆石区坝料具有低压缩性、高抗剪强度、良好的运水性和耐久性。为了充分使用当地材料，根据坝体不同部位的变形特性，将Ⅲ区又分为ⅢA（过渡区）、ⅢB（土堆石区）和ⅢC（次堆石区）3个区，各区间应满足水力过渡要求和变形模量递减的原则。其中，ⅢC区因远离面板，承受的水荷载较小，可用较差的材料填筑。

座垫：布置在面板周边、坐落于地基上的混凝土结构，又称趾板。

接缝：为消除有害裂缝和方便施工设置的伸缩缝和施工缝。按接缝的位置和作用可分为周边缝、面板垂直缝、趾板伸缩缝、面板与防浪墙水平缝、防浪墙伸缩缝以及施工缝，最重要的接缝是周边缝和面板垂直缝。面板坝的分缝示意图见图2。

（1）周边缝。是连接面板和趾板的接缝，缝中钢筋断开，设有嵌缝可压缩材料和2～3道止水。由于周边缝两侧结构基础的变形模量相差巨大，在水荷载的作用下，面板与趾板将产生相对位移，是面板坝中最薄弱的环节。

（2）面板垂直缝。是垂直于坝轴线的面板板间接缝，钢筋不穿过接缝。根据面板的受力特点，位于河床中部的垂直缝将受到挤压，称之为压性缝，一般只设一道底部止水，缝中嵌可压缩材料，有的工程设有2道止水和不设嵌缝材料；位于岸边坝段的垂直缝，则由于面板向中部滞移而受拉，称之为张性缝，缝面涂刷一层防黏合剂，设2~3道止水。垂直缝的间距依河谷形态、温差大小、面板下堆石体可能产生的不均匀沉降及施工条件确定，一般为12~18 m，为减小变形梯度和吸收更多的变形，岸边张性缝的间距经常取压性缝间距的一半。

（3）趾板伸缩缝。为防止基础不均匀沉降和基础强约束使趾板产生不规则的有害裂缝，可设趾板伸缩缝。近期修建的面板坝大多取消了趾扳伸缩缝，改为根据混凝土施工分块设施工缝，钢筋穿过缝面。

（4）面板与防浪墙水平缝。连接面板与防浪墙的水平接缝，设底部和顶部2道止水。由于中国青海省沟后面板坝的失事，中国有关规范规定，面板与防浪墙之间这条水平缝的高程应高于最高静水位。

（5）防浪墙伸缩缝。为防止防浪墙底堆石体不均匀沉降而影响防浪墙的正常使用，设置该缝。其间距一般与面板垂直缝间距相同，缝中设止水。

（6）施工缝。高坝的面板浇筑时，常分期施工，因此面板设水平施工缝，钢筋穿过缝面。

堆石：具有一定级配的散粒体材料，通常指人工爆破开采料和天然山麓堆积的粗颗粒材料，其定义本身原不包含砂砾石，但从面板坝堆石材料来说，由于砂砾石也具有与石料类似的特性，通常也将砂砾石包括在内。

面板施工

对于低坝，面板采用一期施工，即在完成堆石坝体填筑后，集中进行面板浇筑；对于中坝，面板宜采用分期施工，即堆石填筑达到一定高度以后浇筑面板混凝土，在面板浇筑的同时，可以进行堆石填筑。当坝较高、工程量较大时，面板可分期浇筑，否则，会因为坝坡太长，给施工导流和施工工艺带来较大困难，同时也不便于组织流水作业。

面扳混凝土浇筑一般采滑动模板施工，但也有采用翻转模板或固定模板的，有的面板甚至采用喷射混凝土法施工。

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