云南省水利水电工程有限公司 云南昆明 650000
摘要：对于200～300m级超高混凝土面板堆石坝，坝体堆石的变形控制，以及混凝土面板应力状态的改善将是关键技术问题。通过对堆石体底部设置的混凝土坝的高度、顶面宽度、下游坡比的对比分析，可以得出：a.与普通面板堆石坝相比，混凝土坝体的施工可以显著的坝体上游位移和沉降量，显著的减小沿面板方向的拉应力，但同时显著增大面板周边缝的沉陷值与张合值；b.随着混凝土坝高度的增加，面板的拉应力和周边缝的相对位移值逐渐减小；c.随着混凝土坝顶面宽度和下游坡比的增加，沿面板方向的拉应力却逐渐增大，不利于改善混凝土面板的受力。
关键词：镶嵌式面板坝；应力变形；数值计算
前 言：土石坝因其地质条件要求较低、施工简单、建造经济合理等因素得到了广泛应用，尤其在深厚覆盖层上建坝．近年来，碾压式沥青混凝土心墙土石坝在我国得到了较快的发展，迄今已建成了１３座，且随着筑坝技术的发展，我国沥青混凝土心墙土石坝已向百米级发展，如茅坪溪坝，最大坝高为１０４ｍ，冶勒坝，最大坝高为１２５ｍ。
1 研究方案与计算参数
1.1 研究方案
对于底部镶嵌的混凝土坝，设置不同的高度、顶面宽度并有限元计算，以此为对比探讨对坝体设计的改进。共计8种研究方案如表1所示，其中方案8为常规面板堆石坝。
表1：研究方案
由表2可知：随着混凝土坝体高度的增加，堆石体施工期和蓄水期竖向位移减小，堆石体施工期的上游位移继续减小，周边缝沉陷与张合值减小，面板受力状态得到了改善，有助于保持坝体整体的稳定。由表3可知：a.随着混凝土坝体高度的增加，堆石体施工期和蓄水期竖向位移减小，同时减小了周边缝的相对位移。b.混凝土坝顶面宽度的后续变化对坝体各时期的沉降、上下游位移、面板挠度变化均不明显。
3 大坝施工质量控制措施
(1)严格控制砂石质量。砂石料应选择岩性比较好，含有丰富并且坚硬的块状细晶体白云岩。晶体白云岩和常规石灰岩有一定差别，如果直接按照石灰岩的特性来设计和开采，会造成骨料成品和配品不合格，影响施工质量。晶体白云岩中含有大量泥沙，如果不进行清洗处理，则很难满足设计规范的要求。因此，在案例工程施工建设中，为确保使用的石料能有效满足实际需求，在进行砂石料生产和加工时，需要对料源进行清理，将表面的泥和砂全部清除，确认含沙量和含泥量达到设计标准后，再进行原料开采，从而提升石料质量。除此之外，为降低石料中石粉的含量，在生产砂石料时要尽量选择晴朗的天气，避开雨天生产。(2)严格控制水泥、粉煤灰、外加剂的质量。由于水利大坝工程规模一般都比较大，使用水泥的种类和型号也不相同，采购运输到现场的水泥要进行分类保存，尽量放置在干燥通风处，避免水泥受潮而影响施工质量，并确认其强度、硬度等指标都达到要求后才能投入使用。粉煤灰运输到现场后也要进行分类保管，严禁发生混装和滥用现象。其他外加剂使用前要先对其品质和成份进行检查，发现过期的添加剂严禁应用到施工中。所有材料采购运输到现场以后，要先进行抽检，确认达到使用要求后再进行标识处理并有序入库。使用时需要按照配比数值合理添加，现场监理人员要加大监管力度，定期对上储存库中的各项原材料进行抽样检测。(3)做好混凝土拌和温控措施。水泥在混凝土拌和中会发生水化热反应，控制不当则会影响混凝土质量，甚至产生大量不规则裂缝。为降低水泥水化热反应对施工质量的影响，混凝土施工尽量在每年的10月到次年4月之间开展。同时，为确保混凝土的浇筑温度符合要求，还要在施工现场设置相应的控制设备，按照施工月份的温度高低和混凝土浇筑强度合理调整碾压混凝土出口机的温度。(4)严格控制碾压质量。填筑碾压时，需要根据填筑情况和道路情况合理选择与之相适的碾压机，并按照相应的规范和标准合理确定碾压方向，控制碾压速度。每碾压一遍都要进行密实度检测，直到达到设计强度。大型设备难以到达的位置，需要采用小型设备补充碾压，以提升坝体施工整体效果。(5)全面验收。施工结束后，需对照施工质量进行全面检查验收，同时还要对填筑成品进行取样实验，检测坝体填筑施工的强度、密度、抗渗性、抗裂度等都能满足设计标准。除此之外，现场监理单位还要加强对日常施工的监督力度，确保每个施工细节都能达到设计标准，一旦发现违章操作，第一时间指出并进行处罚，最大限度提升水利大坝工程施工的总体质量和施工效果。
结 论：
与普通面板堆石坝相比，混凝土坝体的施工可以显著的减小施工期、蓄水期的上游位移和沉降量，有利于面板堆石坝的整体稳定；可以显著的减小沿面板方向的拉应力，有利于改善面板的受力状态；但镶嵌式混凝土坝会显著增大面板周边缝的沉陷值与张合值，对面板的渗流产生不利影响。随着混凝土坝高度的增加，堆石体施工期和蓄水期竖向位移减小，堆石体施工期的上游位移继续减小，面板的拉应力和周边缝的相对位移值逐渐减小，对整个坝体的稳定和渗流有积极作用。因此需综合考虑两者的影响，在合理增加混凝土坝高度的同时限制混凝土坝顶面宽度和坡比，避免出现面板张拉破坏或周边缝位移过大产生渗流问题。
参考文献：
［1］混凝土拱坝设计规范:DL/T5346—2006［S］．北京:中国电力出版社，2006．
［2］张 义．有限元等效应力基于ANASYS的计算［J］．水利科技与经济，2006(4):266-267．
［3］李守义. 周 伟. 等．基于ANSYS的拱坝等效应力研究［J］．水力发电学报，2007，26(5):39-41．
［4］孙宝成．基于ABAQUS的混凝土高拱坝三维有限元静动力分析［D］．郑州:郑州大学，2016:3-4．
［5］朱伯芳．论混凝土拱坝有限元等效应力［J］．水利水电技术，2012，43(4):30-32．
论文作者:赵艳平,刘大成
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/21
标签：混凝土论文; 面板论文; 位移论文; 应力论文; 施工期论文; 大坝论文; 高度论文; 《防护工程》2019年第3期论文;