胶凝砂砾石新坝型在街面量水堰中的研究和应用

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1、胶凝砂砾石新坝型在街面量水堰中的研究和应用【摘要】论文介绍了福建街面水电站混凝土面板堆石坝下游量水堰（和坝体结合兼做下游围堰）工程研究和应用胶凝砂砾石新坝型的情况。研究的主要内容有材料配合比、材料及强度特性、材料拌制及碾压工艺等，率先在国内将研究成果应用于工程实际，于2004年12月3日建成了街面量水堰胶凝砂砾石坝，用14天时间完成了总方量4177m3,堰高13.5m的胶凝砂砾石坝，迈出了国内新坝型建设的第一步，积累了宝贵的经验，为新坝型的进一步推广应用打下了基础。【关键词】街面量水堰胶凝砂砾石配合比强度特性材料拌制碾压工艺胶凝砂砾石坝的设计理念和

2、施工工法介于混凝土面板堆石坝与碾压混凝土坝Z间，是利用天然砂砾石混合料或开挖弃渣料，掺入少最胶凝材料，胶结成具有一定强度的干硬性坝体。目前碾压混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝是我国水利水电工程屮的两个主流坝型。但由于混凝土而板堆石坝需人最开挖坝场，对环境损坏大,坝顶难以设置溢洪道；碾压混凝土重力坝对坝基要求相对较高，在工程地质条件差的坝址难以应用等缺点。因此，有必耍在国内研究、应用和推广胶凝砂砾石坝新坝型。1.概况街面水电站混凝十-面板堆石坝坝轴线位于尤溪上游均溪和文江溪汇合口上游的均溪出口河段上，距汇合口约200mo坝顶长度500.5m,宽8m,坝

3、顶高程294.5m,最大坝高126m。大坝上游面坡度为1：1.4,下游面坡度为1：1.35o下游采用胶凝砂砾石量水堰和坝体结合兼做下游围堰。下游量水堰设计最大高度为13.54m,长度51.93m,上游面坡比为1：0.4,下游面坡比为1：0.96,总方量为4177m最水堰基础岩性为重结晶坚硬泥岩，岩体较坚硬完整。典型断面见下图。4720堆石体站5轻压顶刃201X7180.30▽179.80防渗帷幕▽176.40何劇滋瓠谨押癥勖血▽169.0()C15基脱“/yJog瞅石护坡▽166.763169.000图1・1下游量水垠采用胶凝砂砾石方案，设计强度

4、180天龄期C7.5,VC值控制在3〜1OS,容重大于2300kg/m2,胶凝砂砾石碾压层厚0.6m。木工程具有丰富的天然砂砾石料和开挖废弃料，用天然砂砾料直接配置胶凝砂砾石。2.断面设计及强度分析通过大虽配合比室内试验表明，用天然砂砾料掺入少量胶凝材料可配置出接近RCC强度的CSG料，根据国外CSG坝建设经验，初步拟定上下游边坡坡度各为1：0.5的断而进行有限元分析和常规的刚体平衡计算，以坝高50m的工程为例，在齐坝顶水头、自璽和全部扬压力作用下，当基础弹模与坝体弹模之比卩值小于3.5（相当弱风化基岩）时，坝底不出现拉应力，相应的主压应力为1.7

5、9Mpa；当卩值约为1.0（相当强风化基岩）时，坝踵不出现拉应力，相应的主压应力为2.64Mpa,仅为强风化岩体允许坑压强度的10%左右。坝顶上游端最人水平位移2.8mm,坝体变形小。研究表明拟定上下游边坡坡度各为1：0.5的断面是合适的，强风化作为建坝基础，其较低的弹模对于减少或避免坝体出现拉应力是有利的。强风化基岩做为建基而是合适的。街面量水堰由于冇两种工作状态，其一是作为下游围堰，在施工期扌当下游水；其二是作为坝下游量水堰和坝体结合形成复合坝型，在大坝运行期扌当上游水和堆石。设计拟定的断面型式上下游坡度均为1：0.4。上游而与堆石坝体同步施工

6、，无需立模，下游而在赶工期的情况下省去了立模工艺，按稳定自然坡成型，实际坡度为1：0.96。经冇限元法分析和复核计算，满足无拉应力或少拉应力和应力分布均匀的要求。为了防止下游面受到文江溪支流的水流冲刷，下游面用浆砌块石护面。3・防渗结构街面胶凝砂砾石料的室内试验渗透系数为IO"〜lO^Zl'可，具有-淀的抗渗能力，作为下游围堰不一定需要设置专门的防渗体，但是作为永久性的下游最水堰，需要设置必要的防渗扭施。街面量水堰具有双向挡水功能，承担围堰功能时要求下游挡水，防渗结构应布置在下游侧，承担量水堰功能时要求将防渗结构布證在上游侧。经多方案比较在量水垠中

7、部结合基础防渗帷幕和钻孔取芯，沿坝顶中心线坝体全断而连同基础作灌浆防渗帷幕，起到双向挡水的作用。4.推荐配合比天然砂砾石混合料按不同砂率掺入少量丿咬接材料做了大虽室内试验，找到最优砂率为18%〜30%。街面工程附近勘察到了砂率22%、骨料级配连续性较好的天然砂砾石混介料，作为胶凝砂砾石坝的选用料场。通过试验，推荐室内配合比进行现场试验，配合比及相应物理力学性能见下表。现场试验胶凝砂砾石配合比胶凝砂砾石配合比（每方混凝土各材料用量，kg/m3）水水泥粉煤灰砂砾石混合料BD-580404022200.48注：砂砾料为饱和面干状态。砂砾石混合料含砂最22

8、%。胶凝砂砾石物理力学试验结果（量水堰现场挖坑试验）Vc值容重kg/m3抗压强度（MPa）3d7d28d90d180d3.