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碾压混凝土筑坝施工技术碾压混凝土筑坝施工技术知知 识识 讲讲 座座 目录第一章：概述第二章：原材料选择及施工配合比设计第三章：施工准备第四章：混凝土浇筑第五章：质量控制第一章第一章 概概 述述11 碾压混凝土坝的形式与发展碾压混凝土坝的形式与发展1. 什么是碾压混凝土什么是碾压混凝土？中国碾压混凝土有关规范没做明确说明美国混凝土学会（ACI）对碾压混凝土（RCC）的定义是：“碾碾压混凝土是一种用碾压方法压实的混凝土压混凝土是一种用碾压方法压实的混凝土, 在其未硬化状态下在其未硬化状态下, 能能支撑压实施工时使用的碾压设备支撑压实施工时使用的碾压设备”（ACI1990）硬化后的碾压混凝土与常态混凝土类似ACI对“碾压”（Roller compation）一词的定义是：“使用碾压设备（通常是振动碾压设备）压实混凝土的过程”（ACI1990）2. 碾压混凝土主要优点碾压混凝土主要优点 A成本低 B 快速施工快速施工 快速施工工艺（与常态混凝土坝或填筑坝比较）和减少材料用量（与填筑坝比较）是碾压混凝土坝节约成本的主要方面碾压混凝土的最高浇筑速度已达到15000m3/d（如：泰王国科隆塔丹坝.龙滩等）, 这个速度可以使大坝浇筑在一个施工期完成, 甚至大的建筑物也可完成。

和填筑坝或常态混凝土坝比较, 规模较大的工程可减少12年快速施工带来的其他效益, 包括减少管理成本、工程提前发挥效益和可能利用对施工期有限制的坝址等在招徕河全断面碾压混凝土双曲高薄拱坝施工中，创造了月上升27.3m的世界记录，工程提前一年发电，将碾压混凝土筑坝技术推上了新的阶段 C. 节约水泥节约水泥 由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰, 而石粉吸收水泥水化过程中释放出来的氢氧化钙而进行的火山灰反应即二氧化硅结构活性与石灰的反应,可提高抗压强度 D. 降低坝体水化热温升降低坝体水化热温升 由于碾压混凝土中大量掺加石粉和粉煤灰, 在俄罗斯一高110.0m,顶长1200m的砼重力坝中波特兰水泥用量为70kg/m3,而将人工石粉作为火山灰掺料,其用量为75-100kg/m3和常态混凝土相比, 水泥用量是很少的（常态混凝土一般每1kg/cm2强度需要1kg水泥）, 从而降低了坝体水化热温升, 减少了坝体裂缝的机率3. 碾压混凝土坝的型式碾压混凝土坝的型式早期的碾压混凝土坝大多采用低胶凝材料用量的贫浆碾压混凝土，但从近年来较为稳定的发展趋势看，现在的碾压混凝土坝大多采用高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土，据邓斯坦（Dunstan. M. R. H）对1992年以来采用不同设计原理修建的碾压混凝土坝进行统计分析，其比例稳定在以下范围内：（1）富浆碾压混凝土坝（胶凝材料用量150kg/m3以上） 52%（2）中等胶凝材料用量碾压混凝土坝（胶凝材料用量100149kg/m3）232%（3）RCD坝（日本） 162%（4）贫浆碾压混凝土坝（胶凝材料用量低于99kg/m3） 12.51.5%（5）新型硬填坝 1.00.5%并指出如下情况： 碾压混凝土坝的各种不同设计原理之间似乎有明显的区别；RCD方法是日本独有的；目前仍有低胶凝材料的贫浆碾压混凝土坝，这种坝适合于所在国的特殊情况，如坝承受的动荷载极小，或者没有充足的活性掺和料资源等，此类坝大多建于巴西；高胶凝材料用量的富浆碾压混凝土坝是目前世界上最流行的一种型式；胶凝材料用量在125149kg/m3之间的碾压混凝土坝约占总数的7%（不包括日本的RCD坝），这可能是贫、富两种碾压混凝土设计原理的折衷；有7个国家在碾压混凝土坝建设上居于世界领先地位，它们依次是：中国、日本、美国、西班牙、巴西、南非和澳大利亚，它们拥有全世界碾压混凝土坝总数的将近80%。

12 中国碾压混凝土筑坝技术及其发展中国碾压混凝土筑坝技术及其发展1 中国碾压混凝土筑坝技术发展水平中国碾压混凝土筑坝技术发展水平 1979 年我国开始碾压混凝土筑坝技术探索、研究和实验工作,1986年在福建坑口电站建成第一座碾压混凝土坝 经过 20 年的开发与实践, 碾压混凝土在大坝工程建设筑坝技术方面, 取得了令人瞩目的进展和成就, 积累了宝贵的经验, 形成了一整套具有我国特点的筑坝技术总体上, 碾压混凝土筑坝技术的发展的步调是稳健的、顺畅的, 是相当成功的 目前（至2005年末）, 我国已建成的碾压混凝土坝共 66 座, 在建的 35 座, 近期拟建的 24 座 ( 见表 1) 20 世纪 80 年代末至 90 年代初期, 主要是建设 70m 高以下的中低坝 至 90 年代从岩滩电站建成第一座百米级高坝后, 江垭、棉花滩、大朝山等一批百米以上高坝先后相继开工兴建, 碾压混凝土筑坝技术全面提升到新的高度, 转入向百米级高坝快速发展阶段 经过 八五 国家科技攻关, 在对修建二百米级碾压混凝土高坝技术难题取得重要成果后,21 世纪开始了龙滩及光照两座二百米级碾压混凝土高坝建设 ( 见表 2) 。

表表 1 碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）碾压混凝土坝工程项目统计（单位：座）项项 目目重力重力坝坝拱拱 坝坝合合 计计已 建521466在 建29635拟 建17724总 计9827125表 2 高于高于 100m 的碾的碾压压混凝土混凝土坝坝项项目目重力重力坝坝拱拱 坝坝坝坝名名坝坝高（高（m m）坝坝名名坝坝高（高（m m）已建工程江 垭大朝山岩 滩棉花滩水 口索风营128118111111101115.8沙 牌石门子蔺河口招徕河132110100107在建工程龙 滩光 照官 地观音阁金安桥百 色洪 口武都引水戈兰滩彭 水景 洪咯腊塑克思 林192（216.5）195.5（200.5）168160160130130130120116.5110123117大花水白莲崖罗坡坝134102104 自普定成功建成第一座碾压混凝土高拱坝后 , 碾压混凝土拱坝在我国很快得到公认 , 迅 速推广发展 , 并在设计和施工中也形成较有特色的技术体系现在已建成 14 座 , 在建 6 座 其中高度达百米级以上的 7 座 ( 见表 2) 沙牌拱坝高 132m, 目前正在设计和拟建 140160m 的高拱坝。

20 世纪 90 年代末至 21 世纪开始出现百米级双曲薄拱坝目前这些坝上游面均未发现裂缝和坝体渗漏现象, 设置的几种分缝结构也正常发挥作用 碾压混凝土围堰具有显著的施工速度快, 适用溢洪过流能力强的特点, 现已修建 21 座其中三峡三期围堪、龙滩上围堪和构皮滩上围堪, 高度均在 70m 以上, 已属于高混凝土坝这些围堪最长的仅用 45 个月在一个枯水季内全部顺利建成, 并及时投入运行, 当年拦洪、过流、度汛、有的围堰还经受多次大流量溢流考验所有围堰均没有明显渗漏现象, 并一直安全运行 我国碾压混凝土筑坝技术, 自坑口第一座坝初步形成具有我国特点的技术模式后, 在这一基础上, 经过多年设计、科研、施工和管理等各方面人员的奋发开拓, 不断提高完善, 形成了不设纵缝富浆碾压混凝土防渗、低水泥高掺粉煤灰 ( 或矿碴类掺和料 ) 、低 VC 值、大 仓面连续浇筑、斜坡铺筑碾压以及变态混凝土代替常态混凝土等一整套技术路线, 并在设计、材料、施工工艺等方面进行一系列改革、创新, 形成若干新的理念与思路工程实际应用表明, 碾压混凝土坝施工速度快, 混凝土质量好, 且节省造价, 坝体安全可靠对于这种水泥用量很少、胶材用量不多的干硬性混凝土, 经过防渗、防裂、抗冻、耐久性及热学等方面的研究分析, 确认具有良好、可靠的性能, 已形成广泛而牢固的共识。

这是肯定和发展碾压混凝土筑坝技术的基本点, 也是进一步改进、完善坝工设计, 提高施工质量, 获得技术、经济效益的基础 在碾压混凝土筑坝的技术规程、规范的基础上, 经过不断总结经验, 紧跟技术发展, 先后在设计、施工和材料方面分别依据原有的 准则 、 导则 制订出行业专用规范例如, 水工碾压混凝土施工规范、碾压混凝土实验方法、碾压混凝土重力坝设计规范、新订混凝土重力坝设计规范 ( 水电系列, 其中含碾压混凝土部分 ) 这些规程规范的编制、 发布、实施 , 标志着碾压混凝土筑坝技术的成熟 在 六五 、 七五 、 八五 和 九五 国家科技攻关中, 对碾压混凝土高坝、碾压 混凝土拱坝做了大量科学研究、试验等专题安排, 参加科学试验的单位近百个, 人员涉及 设计、科研、施工、教学、机械设备、施工材料、基础理论等各方面的专家、教授和工人 获得的成果, 很大部分直接转化到工程的设计和施工中, 取得明显技术、经济效益, 为发展我国碾压混凝土筑坝技术铺垫了雄厚扎实的基础其中不少成果通过工程建设获得科技进步奖例如, 普定、沙牌碾压混凝土高拱坝, 分别获国家科技进步一等、二等奖； 江垭 , 大朝山 , 龙首等工程获省、部级科技进步一等、二等奖； 棉花滩, 大朝山电站工程, 基于优良的碾压混凝土坝工程质量, 获得鲁班奖。

招徕河百米级碾压混凝土双曲薄拱坝, 获 2005 年度企业十大技术创新奖这些奖项反映出碾压混凝土筑坝技术确有较高的技术含量和技术推进 通过二十多年的科技开发和百余项大坝工程实践, 锻炼造就了一大批从事碾压混凝土筑坝工程设计、施工、科研、设备制造、工程管理等方面专业新生力量和技术队伍就已建和在建的工程而言, 从事有关碾压混凝土坝工程设计的单位, 有原水利、电力两部直属设计研究院, 长江委、黄委设计院还有 17 个省区属水利水电设计研究院 ( 如 : 辽宁、吉 林、延边、河北、山西、甘肃、新疆、云南、贵州、四川、浙江、福建、广东、广西水利、 广西电力、湖南、湖北、安徽等 ) 也承担不少百米级以上高碾压混凝土坝工程的设计参加碾压混凝土坝工程施工的单位, 除中国水利水电工程集团公司、葛洲坝集团公司及武警水电指挥部外, 还有一些省属水利、水电施工队伍, 共 24 个部分工程局目前正在承担 4 6 座百米级高碾压混凝土坝的施工 总之, 我国碾压混凝土筑坝经历的道路是健康扎实的,有技术发展成就的, 建成的工程是安全的 2 经验与特色经验与特色 我国碾压混凝土筑坝技术在坝工设计、混凝土材料、大坝施工等方面, 积累的经验和创造的特色技术相当丰富。

2.1 碾压混凝土材料碾压混凝土材料碾压混凝土的构成, 组合和性能都直接影响到大坝的设计和施工在这方面, 多年来 的研究结果, 不断为发展碾压混凝土技术水平起到促进作用高掺粉煤灰 ( 或掺和料 ) 和中胶凝材是我国碾压混凝土构成组分的重要特点许多百 米级高坝的混凝土 ( 三级配 R9015MPa) 水泥用量多在 5565kg/m3 之间, 粉煤灰掺量达 60%65% ，R9020MPa 以上的混凝土, 水泥用量在 70kg/m3 左右拌制的和浇筑的混凝 土, 强度指标及变形性能均远超过设计规定要求, 绝大部分的混凝土强度保证率在 90% 以上；极限拉伸值普遍超过设计值 15% 以上表明坝体混凝土的物理学特性是有充分安全裕度的对于普遍关切的碾压混凝土层面结合质量及抗剪断性能, 许多工程结合工程实用材料 ,在现场进行室内、原位和芯样抗剪断试验其试验成果摘列于表 3 结果表明, 混凝土层间结合面的抗剪断性能, 在符合施工规范条件下, 正常施工时, 其 f、 C 值均远大于设计指标 即使中低坝工程中胶凝材料很少的贫混凝土, 抗剪断性能也高于设计指标对于龙滩二百米级高坝, 设计的指标是 f 1.01.1,c 1.91.7MPa, 其试验结果, 不论是常温或高 温条件下浇筑的混凝土, f,C值均分别高于 1.1 和 2.OMPa 。

通过钻取岩芯对层面和缝面进行专门检查和分析, 表明层面的折断率一般仅 5%6% 左右, 缝面的折断率约 7%9% 层面不是主要薄弱环节, 相对而言缝面折断还高些这种缝面折断与缝面处理技术、处理质量有直接关系其效果与常态混凝土的缝面处理是同样的, 不是碾压混凝土等有的层面结合问题大量取芯检验成果表明碾压混凝土不。