面板堆石坝简介

面板堆石坝定义：

用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体，用混凝土面板作防渗体的坝，简称“面板堆石坝”或“面板坝”。一、概述发展过程：19世纪及20世纪早期为抛填堆石坝阶段；美国采矿、淘金抛石填筑、高压水枪冲实沉降大面板难以承受大变形1940年后的20年内，抛填堆石坝向碾压堆石坝发展，出现了土质心墙堆石坝、斜墙堆石坝；太沙基薄层碾压1965年后，碾压堆石坝。西北口面板堆石坝，坝高95m西北口面板堆石坝作为“七五”国家重点科技攻关的试验坝，结合实际工程做了大量科研工作，并用之于工程实际。1988年4月23日至26日浇筑第一块面板试验块,获得成功,随后将此项成果移交给施工单位，在1989年3-6月份浇筑其余各块，却出现严重裂缝事故，基本上呈水平走向，贯穿整个面板条块。当时引起一些人对面板坝的疑虑，甚至有的面板坝工程提出更改坝型的问题，影响了面板坝的声誉。经过多次调查分析论证，认为其主要原因是原材料使用不当，施工工艺不严格，以及未及时养护等，只要认真对待，还是可以解决的。江西东津88.5m兴山古洞口118m面板堆石坝的优点：抗滑稳定性好。

水荷载→面板→坝体，整个堆石坝重量及面板上部分水重抵抗水压；分层碾压的堆石密实度高，抗剪强度大。坝坡1：1.3或1：1.4，对应坡角37.6°或35.5°，接近松散抛填堆石的自然休止角，大大低于碾压堆石的内摩擦角（大于45°），大多数堆石坝不做稳定分析。坝坡陡，断面小，枢纽布置紧凑。透水性好，抗震性能强。

排水性好，处于无水状态，地震时不会产生孔隙水压力，不会液化或坝坡失稳。施工导流方便，坝体可过水。施工受雨季影响小，可分期施工。振动碾坝面碾压二、坝体结构混凝土面板堆石坝主要由堆石体和防渗系统组成。名称位置作用要求垫层区面板下方平整面板，避免应力集中；减少水荷载引起的变形；辅助防渗粒径不能太大，有较多细料；良好级配过渡区垫层区和主堆石区之间保护垫层并起过渡作用级配连续，最大粒径≤300mm，低压缩性和高抗剪强度，自由排水性能

主堆石区坝体上游是承受水荷载的主要支撑体低压缩性、高抗剪强度、较好的透水性和耐久性。硬岩堆石料或砂砾料

次堆石区坝体下游与主堆石区共同保持坝体稳定，其变形对面板影响轻微软岩堆石料1、堆石体由垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区组成三、构造设计1、防浪墙作用：挡水、防浪，减少堆石填筑方量，防浪墙延伸到两岸与坝头基岩连接，形成完整的防渗体系。面板坝坝体稳定性能好，坝体沉降量较小，采用高防浪墙可减少填筑方量，降低造价。多采用“L”型钢筋混凝土墙。防浪墙应设伸缩缝，其止水应和面板的止水或面板与防浪墙问水平接缝的止水连接。2、坝顶宽度坝顶宽度根据坝高、交通要求、施工场地确定，若不考虑坝高因素，可采用5米。3、坝体坡度根据岩基强度和构造、坝料性质以及坡面滚石的安全性确定。岩基上，材料坚硬、级配良好坝高＞140m，采用1：1.4；坝高小于110～130m，采用1：1.3；材料不够理想，可放缓坝坡。上游坡不设变坡，如无特殊要求，下游一般不设马道。高山峡谷区，设“之”字形上坝公路。四、材料分区1、目的

在保证大坝可靠运行前提下，尽量利用枢纽的开挖料及坝址附近的材料，获得最大经济效益。2、原则各区材料之间满足水力过渡要求，从上游向下游渗透系数递增，下游坝料对上游相邻材料有反滤作用；变形模量从上游向下游递减，保证蓄水后坝体变形小，防止面板和止水系统破坏；充分利用开挖石渣，以达到经济目的。应根据料源及对坝料强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理等要求进行坝体分区，并确定相应填筑标准。从上游向下游宜分为垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区；在周边缝下游侧设置特殊垫层区；100m以上高坝，宜在面板上游面低部位设置上游铺盖区及盖重区。上游铺盖区：用粉土、粉细砂、粉煤灰或其他材料覆盖在面板及周边缝上，起辅助防渗作用。盖重区：覆盖在上游铺盖区上的渣料，维持上游铺盖区的稳定，并起保护作用。周边缝：面板与趾板或趾墙间的接缝。

垫层区（2A）作用：

1、平整上游坡面，避免面板出现应力集中

2、将水荷载引起的变形降至最低，以改善面板的受力条件

3、有一定的防渗作用，能在未浇筑面板之前充当临时挡水物垫层区水平宽度在3m左右，与周围岸坡基岩的连接处可适当加宽。堆石区：

a、过渡区（3A）：位于垫层区和主堆石区之间，保护垫层并起着过渡的作用。如果没有过渡区，垫层区的细料必然会随着渗流进入主堆石区，所以必须设置过渡区。过渡区可以与垫层区等宽，但一般都大于3m。b、主堆石区（3B）：位于坝体上游，过渡区之后，是承受水荷载的主要支撑体。要求：具有低压缩性，高抗剪强度，较好的透水性和耐久性。只要最大粒径不大于铺层厚度，5mm以下的细料含量低于20%，0.075mm以下的颗粒含量低于5%的连续级配料，均适用于填筑坝体。次堆石区（3C）：位于坝体下游侧，与主堆石区共同保持坝体稳定。由于其主要功能不是承载水荷载，对坝体变形的影响不大，所以材料选取会适当放宽条件。但位于水下部分应选择能自由滤水，抗风化能力强的材料。坝料填筑标准料物或分区孔隙率(%)相对密度垫层料

过渡层细堆石料

主堆石区堆石料

下游区堆石料

砂砾石料15～20

18～22

20～２5

23～280.75～0.85各区坝料填筑标准可根据经验初步确定，其值可在上表范围内选用。设计应同时规定孔隙率(或相对密度)、坝料级配范围和碾压参数。设计干密度可用孔隙率和岩石密度换算。2、防渗系统由钢筋砼面板、趾板、趾板地基的灌浆帷幕、周边缝和面板间的接缝止水组成。a、面板位于堆石坝体上游面起防渗作用的钢筋混凝土结构。应根据坝体变形及施工条件进行面板分缝分块。垂直缝的间距可为12～18m。

面板水平施工缝的设置宜考虑施工条件，满足临时挡水或分期蓄水的要求。继续浇筑混凝土之前，施工缝的缝面应经凿毛处理，清理干净，缝面用水湿润，铺一薄层高强度砂浆。面板钢筋应穿过缝面。

分期浇筑的面板，其施工缝应低于填筑体顶部高程，高差宜大于5m。如发现已浇筑面板与垫层间有脱空现象，应以低标号、低压缩性砂浆等灌注密实后再浇筑面板混凝土，保证其良好结合。面板厚度的确定应满足下列要求：便于布置钢筋和止水，其相应最小厚度为0.30m；控制渗透水力梯度不超过200；在达到上述要求的前提下，应选用较薄的面板厚度，以提高面板柔性，降低造价。

面板的顶部厚度宜取0.30m，并向底部逐渐增加，在相应高度处的厚度：

t＝0.30十(0.002～0.0035)H式中t——面板厚度，m；

H——计算断面至面板顶部的垂直距离，m。中低坝可采用0.3～0.4m等厚面板。

b、趾板：连接地基防渗体与面板的混凝土板。保证面板与河床及岸坡间的不透水连接，同时是基础帷幕的盖板和滑模施工的起始工作面。岩基上趾板厚度可小于与其连接的面板厚度，最小设计厚度应不小于0.3m。高坝底部趾板厚度应不小于0.5m，可按高程分段采用不同厚度。

趾板下游面垂直于面板底面的高度应不小于0.9m。

c、接缝止水