鋼筋混凝土面板堆石壩以堆石體為支承結構，在其上游表面澆築混凝土面板作為防滲結構的堆石壩，簡稱面板堆石壩或面板壩。它屬於土石壩類型，其典型結構如圖1所示。面板壩依壩體填築施工方法的不同，可分為碾壓堆石壩和拋填堆石壩；依壩體材料的不同，可分為面板堆石壩利面板砂礫石壩。最為常見的是面板堆石壩。
基本介紹
- 中文名：鋼筋混凝土面板堆石壩
- 外文名：Reinforced concrete face rock-fill dam
- 又稱：面板堆石壩
發展過程,主要特點,構造,面板施工,
發展過程
面板堆石壩最早出現在美國西部，與當時美國西部的採礦和淘金業發展有關：礦業需要用水，礦工熟悉爆破技術，於是這種壩型應運而生。最初曾以水面板防滲，後來為混凝土面板所代替，以承受更高的水壓力。
面板壩的發展經歷了3個階段：①1850~1940年。堆石的施工方法為拋石填築，輔以高壓水槍沖實的工藝，堆石體不夠密實，沉降和水平位移量較大。拋石填築一般僅適用於壩高小於70 米的中低壩。②1940~1965年。為拋填堆石壩向碾壓堆石壩過渡階段，在此期間，由於築壩高度不斷增加，剛性的混凝土面板不能適應拋填堆石的變形而開裂，出現嚴重滲漏的大壩明顯增加，與此相反，帶有反濾層的黏土心牆卻能適應拋填堆石的較大變形，而保證其防滲性能，因此，面板堆石壩逐漸被黏土心牆或斜牆堆石壩所替代。③1965年以後。由於大型振動碾的出現和堆石分層碾壓技術漸趨成熟，使得堆石填築質量明顯提高，面板堆石壩再度顯現其優越性。到20世紀末，世界上最高的面板堆石壩高度已達190 米，為墨西哥阿瓜密爾巴壩。中國現代意義的混凝土面板堆石壩建設始於1985年，發展迅速，到20世紀末，無論在數量還是在高度方面，均居世界前列。中國最高的混凝土面板堆石壩是天生橋一級壩，壩高178 米。
主要特點
①壩坡的穩定性好。壩坡坡角大致與鬆散拋填堆石的自然休止角相當，低於碾壓堆石的內摩擦角。②防滲面板設於堆石體的上游面，承受水壓力的性能好；壩體透水性好，幾乎不受滲透力的影響。③壩體具有良好的抗震性能，地震變形小，不因地震而產生孔隙水壓力；地震雖可能導致面板裂縫而引起壩體滲漏增加，但不致潰壩。④施工導流與度汛方便。在堆石體施工過程中，可在面板未澆築時直接利用堆石體擋水；在上游壩坡墊層料上採用鋪碾水泥砂漿等保護措施、在下游壩坡採取鋪設鋼筋網或鋪設特大塊石後壩體可過水。⑤施工時受氣候條件的影響較小。
構造
面板：位於上游表面的薄板防滲結構。
壩體：根據堆石體各部分的工作特性，分別對材料的性質、最大粒徑、顆粒級配、壓實密實度、變形模量、透水性以及施工藝提出不同的要求，以充分利用當地材料性能，降低工程造價，方便施工。壩體一般分成3個主要區：Ⅰ 區為防滲補強區，Ⅱ區為半透水墊層區，Ⅲ區為主堆石區。
Ⅰ區由防滲鋪蓋和蓋重組成。防滲鋪蓋採用黏土或無黏性粉細砂鋪填，設在周邊縫和高程較低處的面板上面，其作用是當接縫和面板開裂時，防滲土料將隨水流帶進縫中，經面板下墊層料的反濾作用，淤堵裂縫恢復防滲性能。為防止防滲土料失穩，在其上覆蓋任意料作為蓋重。防滲補強區的設定視具體要求而定。
Ⅱ區為墊層區，直接位於面板的下面，要求能為面板和接縫底部止水提供均勻、平整、可靠的支撐面；當面板或接縫止水開裂時，能起第二道防滲防線的作用；在施工期，當面板未澆築時，能滿足臨時壩體擋水度汛的要求。因此，墊層料應具有高抗剪強度、低壓縮性、半透水性和良好的施工性能。墊層料選用質地新鮮、堅硬、不易風化的石料，可以是經過加工的石料，也可以採用天然砂礫料，或者是兩者的混合料。墊層料的級配要求比較嚴格，最大粒徑75~100 mm，小於5 mm的顆粒含量為30%~55%。墊層料的滲透係數要求為1×10~ l×10 cm/s。
墊層區的寬度根據滲透穩定和施工工藝確定，水平寬2~4 m，當採用反鏟、裝載機等配合人工輔助鋪料時，可採用1~2 m。墊層一般等寬布置，在基礎接觸區適當擴大。
Ⅲ區為主堆石區，是面板堆石壩的主體，是承受水荷載和其他荷載的主要支撐體，要求土堆石區壩料具有低壓縮性、高抗剪強度、良好的運水性和耐久性。為了充分使用當地材料，根據壩體不同部位的變形特性，將Ⅲ區又分為ⅢA（過渡區）、ⅢB（土堆石區）和ⅢC（次堆石區）3個區，各區間應滿足水力過渡要求和變形模量遞減的原則。其中，ⅢC區因遠離面板，承受的水荷載較小，可用較差的材料填築。
座墊：布置在面板周邊、坐落於地基上的混凝土結構，又稱趾板。
接縫：為消除有害裂縫和方便施工設定的伸縮縫和施工縫。按接縫的位置和作用可分為周邊縫、面板垂直縫、趾板伸縮縫、面板與防浪牆水平縫、防浪牆伸縮縫以及施工縫，最重要的接縫是周邊縫和面板垂直縫。面板壩的分縫示意圖見圖2。
（1）周邊縫。是連線面板和趾板的接縫，縫中鋼筋斷開，設有嵌縫可壓縮材料和2～3道止水。由於周邊縫兩側結構基礎的變形模量相差巨大，在水荷載的作用下，面板與趾板將產生相對位移，是面板壩中最薄弱的環節。
（2）面板垂直縫。是垂直於壩軸線的面板板間接縫，鋼筋不穿過接縫。根據面板的受力特點，位於河床中部的垂直縫將受到擠壓，稱之為壓性縫，一般只設一道底部止水，縫中嵌可壓縮材料，有的工程設有2道止水和不設嵌縫材料；位於岸邊壩段的垂直縫，則由於面板向中部滯移而受拉，稱之為張性縫，縫面塗刷一層防黏合劑，設2~3道止水。垂直縫的間距依河谷形態、溫差大小、面板下堆石體可能產生的不均勻沉降及施工條件確定，一般為12~18 m，為減小變形梯度和吸收更多的變形，岸邊張性縫的間距經常取壓性縫間距的一半。
（3）趾板伸縮縫。為防止基礎不均勻沉降和基礎強約束使趾板產生不規則的有害裂縫，可設趾板伸縮縫。近期修建的面板壩大多取消了趾扳伸縮縫，改為根據混凝土施工分塊設施工縫，鋼筋穿過縫面。
（4）面板與防浪牆水平縫。連線面板與防浪牆的水平接縫，設底部和頂部2道止水。由於中國青海省溝後面板壩的失事，中國有關規範規定，面板與防浪牆之間這條水平縫的高程應高於最高靜水位。
（5）防浪牆伸縮縫。為防止防浪牆底堆石體不均勻沉降而影響防浪牆的正常使用，設定該縫。其間距一般與面板垂直縫間距相同，縫中設止水。
（6）施工縫。高壩的面板澆築時，常分期施工，因此面板設水平施工縫，鋼筋穿過縫面。
堆石：具有一定級配的散粒體材料，通常指人工爆破開採料和天然山麓堆積的粗顆粒材料，其定義本身原不包含砂礫石，但從面板壩堆石材料來說，由於砂礫石也具有與石料類似的特性，通常也將砂礫石包括在內。
面板施工
對於低壩，面板採用一期施工，即在完成堆石壩體填築後，集中進行面板澆築；對於中壩，面板宜採用分期施工，即堆石填築達到一定高度以後澆築面板混凝土，在面板澆築的同時，可以進行堆石填築。當壩較高、工程量較大時，面板可分期澆築，否則，會因為壩坡太長，給施工導流和施工工藝帶來較大困難，同時也不便於組織流水作業。
面扳混凝土澆築一般采滑動模板施工，但也有採用翻轉模板或固定模板的，有的面板甚至採用噴射混凝土法施工。
