简介
堆石坝泛指用石料经抛填、碾压等方法堆筑而成的一种坝型。
堆石坝的筑坝材料主要采用(50%以上)粒径大于5mm的碎(块)石和砂砾石。由于堆石体是透水的,故需要设置防渗体,一般堆石坝以防渗体材料的种类和位置来命名,如土质心墙堆石坝、混凝土面板堆石坝等。随着近年来设计和施工水平的不断提高,堆石坝得到广泛应用。
特点
与其他坝型相比,堆石坝具有如下特点:①对自然条件有广泛的适应性,多雨、寒冷等因素对修建堆石坝的影响不大,施工速度快,从而可缩短工期,减小投资。②可就地取材,坝坡可较陡,填筑方量较小,在经济上具有优越性。③对地基条件的要求比混凝土坝低,且抗震性能较好。④可承受水头不大的坝顶溢流,较之土坝有较大的安全性,施工度汛时也允许有少量漫水。
分类
根据防渗体的位置,可分为心墙堆石坝、斜墙堆石坝、沥青混凝土面板堆石坝和混凝土面板堆石坝;根据防渗体材料的性质,可分为刚性防渗体(如混凝土、钢筋混凝土、钢板等)堆石坝和柔性防渗体(如土料、沥青混凝土等)堆石坝,也可以分为土质防渗体堆石坝和人工材料防渗体堆石坝;根据施工方法,可分为抛填堆石坝、碾压堆石坝、定向爆破堆石坝等。
构造
堆石体是支承防渗体并维持稳定的坝体主要部分。堆石体一般呈梯形断面,其边坡坡度根据稳定要求而定。坝型、坝高、坝体材料、防渗体材料不同,堆石坝边坡坡度也有所不同。对下游坡坡度,如为石渣料,一般取为1:1.3~1:1.4。当石料质量或地质条件较差或采用砂砾石料时,一般应将边坡放缓,如1:1.6~1:2.2。当下游护坡采用大块石时,边坡可以放陡。对上游坡坡度,主要取决于防渗体的位置、材料和结构,变化范围较大。采用混凝土防渗面板时,一般为1:1.3~1:1.4;采用沥青混凝土防渗面板时,一般为1:1.6~1:2.0;采用心墙时,需放缓到1:2.0或更缓;地震地区更宜放缓。
堆石体的石料,在用抛填法筑坝时,一般应采用新鲜、完整、坚硬和耐久的石料,保证具有足够的坚固性和抗风化、抗冻的能力。当采用碾压法筑坝时,对石料的要求较低,包括砂卵石、碎石、石渣等,都可使用。
为了协调和改善防渗体与堆石体之间的受力、变形及渗透破坏情况,在土质防渗体和堆石体之间应设置反滤层,在混凝土面板与堆石体之间应设置垫层,在防渗体与堆石体之间还应设置过渡层。
优点
当前,堆石坝应用较多的坝型是面板堆石坝,其主要优点如下。
(1)结构特点:①碾压堆石的密度大,抗剪强度高,坝坡较陡,坝体工程量较小;②分层碾压的施工方法,使每层的上半部比下半部的平均粒径小、细粒含量高、表面平整,这不仅有利于施工,而且透水性好,通过堆石体的渗流容易从水平方向排出,坝体基本处于干燥状态,不存在扬压力和孔隙水压力,对坝体稳定和抗震有利;③分区堆石体具有透水、反滤作用;④全部堆石体都对挡水发挥作用。
(2)施工特点:①堆石体的分区使开挖的石料得到充分合理的利用,有利于降低造价;②堆石体的半透水性和反滤作用,有利于施工导流和度汛,降低临时工程费用;③受气候(雨季、严寒)影响小,可以较均衡的进行施工。
(3)运行和维修特点。碾压堆石体的沉降变形量很小,安全性高,维护工作量小。