碾压混凝土重力坝

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简介

碾压混凝土重力坝是将土石坝的碾压技术应用于混凝土坝施工中,采用水泥含量低的超干硬混凝土熟料、现代化施工机械和碾压设备实施运料,通仓铺填,逐层碾压固结而成的坝,简称RCCD或RCD,但外形仍与普通混凝土重力坝类似。

碾压混凝土重力坝

碾压混凝土筑坝技术的研究和试建始于20世纪60年代,1980年日本首先建成了世界第一座90m高的碾压混凝土重力坝。我国广西的龙滩碾压混凝土重力坝高为216.5m,是目前世界上最高的碾压混凝土重力坝。

特点

碾压混凝土重力坝与常规混凝土重力坝相比具有以下优点。

(1)碾压混凝土采用干硬性混凝土,水泥用量少,整体造价低。

(2)施工工艺简单,速度快,可缩短工期。

(3)简化温度控制,因混凝土中的水泥用量少,水化热低,并且采用了薄层浇筑,表面散热好,坝内温升降低。

(4)省略了坝缝,碾压混凝土重力坝施工一般不设置纵缝,取消了纵缝灌浆系统,节省模板,为机械化施工创造了有利条件。

(5)可简化施工导流,因施工强度高、速度快,可安排在一个枯水季节进行施工。

材料

碾压混凝土坝中混凝土胶凝材料的用量远少于常态混凝土,但变幅较大,有的只有60~70kg/m3,有的达240~250kg/m3,一般在120~160kg/m3之间。其中,粉煤灰、矿渣或其他活性掺和料在胶凝材料中所占比重一般为30%~60%,有的高达70%。

工艺

碾压混凝土坝施工工艺程序简单,水泥和模板用量少,薄层大仓面浇筑碾压,减少分缝分块,便于连续施工,简化温控措施,因而施工速度快,工期短,工程费用低。即使考虑到防渗等设施的投资,碾压混凝土坝仍远较常态混凝土坝经济。自20世纪70年代末期以来,碾压混凝土坝技术得到了迅速发展,不仅适用于混凝土重力坝,也适用于混凝土拱坝,但在枢纽布置和坝体设计时,应尽可能减少穿过坝体的孔洞,否则,施工干扰大,采用碾压混凝土不一定有利。

碾压混凝土坝的剖面设计、水力设计、应力和稳定分析(需增加对碾压混凝土层面的复核)与常态混凝土坝相同,但在材料、结构和施工方面存在不同的形式和方法,以适应碾压混凝土的特点。

结构

(1)坝面常态混凝土防渗型。仅将碾压混凝土用于坝体内部,而在坝体的上、下游面和坝顶(包括闸墩、溢流面)以及靠近基岩面浇筑3m左右的常态混凝土作为防渗层、保护层和垫层,形成所谓“金包银”式。日本的RCD都属这种类型。坝体设横缝,横缝迎水面的止水和坝体排水管均设在常态混凝土内,碾压混凝土部分的横缝,在碾压前或碾压后凝固前用振动切缝机造成。横缝中间用聚氯乙烯板充填或白铁皮插入。这种类型基本上是从常态混凝土坝演变而来,其防渗、防裂、防冻性能较好,但水泥用量多,施工干扰大,对缩短工期、降低造价的效果较差。日本的岛地川坝、玉川坝等属这种类型。

(2)坝体碾压混凝土防渗型。利用常态混凝土预制模板兼作坝面保护层或用滑动模板在内侧浇筑0.3~0.6m厚的薄常态混凝土以辅助防渗,坝体内部采用高胶碾压混凝土。其构造简单,施工方便,建造速度快,但防渗、抗裂性能稍差。美国的柳溪(Willow Creek)坝、中福克(Middle Fork)坝、上静水(Upper Stillwater)坝等属于这种形式。