北方严寒地区某碾压混凝土筑坝的特点分析
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摘要：中国于20世纪70年代末开始碾压混凝土筑坝技术研究，自80年代以来，以快速施工著称的碾压混凝土坝，备受国内外坝工界瞩目，成为当今最具竞争力的坝型之一。在北方严寒地区修建碾压混凝土坝必须面对恶劣的气候条件。北方严寒地区寒暑温差悬殊，降水量少，蒸发量大，且年内年际分配极为不均，冰冻期长达5个月之久，无霜期只有130～180d。鉴于上述情况，在总结北方某碾压混凝土重力坝在建工程经验教训基础上，对北方严寒地区碾压混凝土筑坝的特点进行总结分析。
关键词：碾压混凝土筑坝技术严寒地区
Abstract: China in the 1970 s beginning at the end of the RCC DAMS technology research, since the 80 s, with the rapid construction of RCC dam is, by many domestic work dam world attention and become the most competitive one of dam type. In the northern cold area of RCC DAMS built must face of bad weather conditions. The frozen north continual wide temperature, annual rainfall is less, the evaporation of big, and the annual distribution is extremely uneven years, freeze lasted for five months, only the frost-free period 130-180 d. In view of the above situation, at the conclusion of the north a RCC gravity dam of the project under construction is based on experience and lessons, the frozen north of RCC DAMS characteristics of the analysis.
Keywords: RCC DAMS technology and cold region
中图分类号：TV642.2 文献标识码：A文章编号：
1抗冻性及耐久性的要求
结合30多年施工经验表明，凡设计合理、质量优良的常规混凝土坝，其耐久性毋庸置疑。但是，在严寒地区的一些常规混凝土坝，尤其是其溢流堰面，由于设计指标低、施工质量差、各种因素引起的严重漏水及冻融频繁等原因，造成表层混凝土疏松剥落，钢筋，冻融破坏深达10～30cm(最深达50cm)。在严寒地区修建碾压混凝土坝，情况更复杂，技术要求更高。因此，在设计和施工中，除必须满足稳定、强度和防渗要求以外，更要满足抗冻和耐久性的要求。
严寒地区采用碾压混凝土筑坝，尽管可以采取诸如变态混凝土或外设防渗层等措施，以满足防渗、抗冻和耐久性的要求，实现全断面碾压，但从方便施工、确保质量、安全可靠这几方面来看，均以外包常规混凝土为最佳选择。因此，宜选用“金包银”的断面型式，即外部采用强度、防渗、抗冻和耐久性均满足设计规范要求的常规混凝土，而内部采用碾压混凝土。
2防裂措施
越冬面水平施工缝的开裂主要是由于：(1)混凝土上下层温差和内表温差产生的温度应力远远超过混凝土的抗裂强度；(2)层间，特别是越冬面层间的抗拉强度低于本体抗拉强度所致。
水平施工缝，尤其是上游水平施工缝的开裂，将会直接危及大坝的安全，而且处理困难，费用高昂。为此，对于大坝的设计除采取严格的温控措施和通常的防裂措施以外，在满足坝体稳定的前提下，分别在挡水坝段越冬层面附近的上下游部位，预设诱导缝，以期达到应力释放和重分布及严格防止上游面产生水平缝的目的。上游缝深1m，设置两道止水，缝端埋设开口圆管，缝面涂沥青脂；下游缝深3m，缝端埋设开口圆管，缝面倾向下游，倾角3°。仿真计算结果表明，设置诱导缝后，挡水坝段上下游面最大主拉应力均在允许范围内。因此，在理论和实际应用上，预设诱导缝的效果都很明显。
3碾压混凝土的配合比
在碾压混凝土配合比设计中减少了水泥用量，使粉煤灰掺量达到国内RCC的平均水平，补充了细粒含量的不足，提高了施工的和易性，从而使RCD筑坝技术在保持其本身优点的同时，又具有RCC高掺粉煤灰、低水泥用量的优点，发展了RCD筑坝技术。
4越冬面混凝土层间强度
越冬面附近的混凝土均是在停浇前后低温期浇筑的。由于气温低，养护条件差，强度增长缓慢。根据对施工现场10月和4月浇筑的混凝土强度试验资料的统计分析，其平均强度为年平均值的85%～87%。
经验表明，在正常拌和用水量情况下，由于碾压层上部在振动碾压过程中截留空气并在碾压与回弹往复中产生微小裂隙，致使本层上部强度低于下部强度。根据芯样试验成果统计，其比值为0.92。即使在层间铺设水泥砂浆，其强度仍然偏低，约为混凝土本体强度的75%。
低温期浇筑的混凝土强度增长缓慢，层间强度低于本体强度，这是越冬面水平施工缝开裂的原因之一。为此，在严寒地区修建碾压混凝土坝，每年开盘不宜太早，入冬前收工不宜超过10月底。越冬保温极为重要。
5温度控制
在总结以往经验教训的基础上，结合本工程的具体条件，确定的温控标准是：强约束区内混凝土允许浇筑温度为12℃，弱约束区内混凝土允许浇筑温度为15℃，其余为18℃。同时，按照混凝土表面温度应力不大于允许拉应力的原则，确定冬季保温防护标准及各种保温层的厚度。为了保证上述温控标准的实施，除采取仓面喷雾、流水养生、夏季实行夜间浇筑、春秋季节注意保温防护等措施外，还设置了制冷容量为的制冷厂，制备冷风冷水，用以风冷骨料和冷水拌和混凝土。
6基础混凝土浇筑
对于碾压混凝土坝一般要在基础部位浇筑1.5～2.0m厚的常规基础垫层混凝土，其作用是：(1)使其与岩基结合良好，提供足够的抗剪断强度指标；(2)防渗、抗融蚀以确保其耐久性；(3)作为坝基固结灌浆和帷幕灌浆的混凝土盖板；(4)填塘找平，作为碾压混凝土的基础。在施工组织设计中，一般将导、截流安排在汛后进行。根据坝基开挖和清基工程量、导(截)流至冬季停工前时段的长短，基础混凝土有的安排在入冬之前浇筑，有的安排在翌春开工后浇筑。
工程经验表明：凡在入冬前浇筑的基础混凝土，不论保温做得多好，甚至采用蓄水保温，基础混凝土仍然会产生程度不同的裂缝，如果横缝间距设置得当，这些裂缝基本上为纵向裂缝；凡在春季浇筑的基础混凝土，则基本不产生或很少产生裂缝。因此，就避免或减少基础混凝土裂缝而言，在严寒地区筑坝，最好将基础混凝土的浇筑安排在春季进行。这样既可减少基础混凝土裂缝的处理费用，又可方便施工，同时也有利于降低基础混凝土对碾压混凝土的约束。
7结语
根据以上分析，严寒地区碾压混凝土筑坝的特点可归纳为：(1)对抗冻性及耐久性应给予足够重视，以“金包银”的断面型式为宜；(2)中等以上坝高的碾压混凝土坝越冬面水平施工缝的开裂不可避免，采取预留诱导缝的措施是可行而有效的；(3)在碾压混凝土的配合比设计中，宜尽量采用较大的粉煤灰掺量，减少水泥用量；(4)每年开盘不宜太早，收工不宜太晚；(5)可以简化温控措施，但是还必须采取必要的温控措施；(6)基础垫层混凝土最好安排在春季浇筑。
参考文献
1沈崇刚.我国碾压混凝土筑坝技术的新发展.水力发电，1996；(10)
2陈东山。水利水电工程施工组织设计手册。水利电力部，1997；（第七卷）
3汝乃华.重力坝.北京：水利电力出版社，1983