混凝土面板堆石壩設(shè)計方法與實踐

李 陽

（中國電建集團北京勘測設(shè)計研究院有限公司， 北京 100024）

1 混凝土面板堆石壩設(shè)計原則及理念

1.1 混凝土面板堆石壩壩體分區(qū)設(shè)計原則

在進(jìn)行混凝土面板堆石壩壩體設(shè)計時，首先要對壩體進(jìn)行分區(qū)，然后確定填筑標(biāo)準(zhǔn)，從上游到下游將其分成不同區(qū)域，并在周邊設(shè)置墊層區(qū)。此外，要根據(jù)不同高度來設(shè)置不同分區(qū)，例如，在100 米高度以上設(shè)置上游鋪蓋區(qū)等。在上游的面板堆石區(qū)，需要考慮到材料的滲透性，應(yīng)該遵循從上游到下游不斷增大的趨勢，使其能夠達(dá)到相關(guān)要求。在下游面板堆石區(qū)，則需在堆石壩體的上游要具備低壓縮性質(zhì)。砂礫石的透水性中等，無法自由排放水，為了保證大壩安全，必須要使壩體位于一個非飽和的狀態(tài)。因此。要求在沙礫石填筑面板壩的壩體設(shè)計一個L 型排水體，還需對不同壩體采取不同的方式進(jìn)行設(shè)計。

1.2 變形協(xié)調(diào)原則

變形協(xié)調(diào)原則在工程建設(shè)中十分重要，在混凝土面板堆石壩分區(qū)設(shè)計時，必須要遵循該原則，這樣能夠協(xié)調(diào)建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題。為了防止面板以及相關(guān)系統(tǒng)出現(xiàn)變形，需要根據(jù)該原則，采取合理的措施或方法盡可能的減少變形。對防止壩體本身出現(xiàn)變形有著一定作用。對壩體本身變形問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，降低下游堆石區(qū)因變形造成上游出現(xiàn)脫空問題。

1.3 開挖料利用原則

在一些水利水電樞紐當(dāng)中，必須要充分運用開挖材料，避免浪費，節(jié)省一定的資源，在一定程度上提高工程的經(jīng)濟效益。

2 工程概況

某工程項目建設(shè)內(nèi)容主要包含兩個方面，一方面是水源樞紐工程，另一方面是輸水工程。水源樞紐工程包括主壩、取水隧洞以及排洪洞等共同構(gòu)成。在此工程項目具體施工作業(yè)時，需要準(zhǔn)確記錄其等級情況，明確建筑物的實際級別，進(jìn)而得到更多可靠的施工作業(yè)信息。在本工程項目中，混凝土面板堆石壩最大的壩高為53m，而壩頂?shù)膶嶋H寬度為6.8m，壩頂?shù)木唧w長度是205.07m，壩頂高程是1245m，上游壩坡的比例是1∶1.4，而下游壩坡的比例是1∶1.4。面板厚度屬于0.4m 的等厚面板。

3 混凝土面板堆石壩設(shè)計方法

3.1 復(fù)形法

復(fù)形法是在單形法基礎(chǔ)上發(fā)展起來用于求解約束極值問題的方法。所謂復(fù)形就是在n 維設(shè)計空間中，由k＞n+1 個滿足約束條件的頂點所構(gòu)成的多面體。復(fù)形法是將復(fù)形各頂點的目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行比較，不斷的丟掉最壞點，保留既滿足約束條件，又使目標(biāo)函數(shù)值得到改善的新點，逐步走向最優(yōu)點。

3.2 混凝土面板堆石壩防裂設(shè)計方法

從混凝土面板堆石壩的防裂優(yōu)化設(shè)計方法的實際應(yīng)用方面而言，首要工作是做好濕地考察。根據(jù)本工程的實際施工情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)混凝土面板周圍的地質(zhì)情況和地殼活動等都會造成堆石壩混凝土面板裂縫，因此，在具體進(jìn)行混凝土面板堆石壩設(shè)計工作時，必須要對施工建設(shè)區(qū)域的基本地理情況做詳細(xì)的考察，其中包括基本的巖土結(jié)構(gòu)和地質(zhì)活動等，這些要素的考察會使設(shè)計工作更加科學(xué)、合理，能夠掌握更多的資料信息。由于在信息分析過程中，需要確定工程建設(shè)的核心思想，并在一定的思想基礎(chǔ)上進(jìn)行具體設(shè)計，能夠減小外圍因素對堆石壩混凝土面板造成的裂縫問題。簡言之，強調(diào)實地考察，以濕地資料做基本的設(shè)計依據(jù)，堆石壩混凝土面板防裂的效果會得到有效提升。

4 混凝土面板堆石壩壩體建設(shè)要點

4.1 混凝土堆石壩壩體填筑施工實際應(yīng)用

在工程項目實際施工作業(yè)的過程當(dāng)中，一般情況下，混凝土堆石壩壩體填筑主要是在岸坡以及壩基等位置展開混凝土澆筑，因此，在實際施工作業(yè)時，需要全面考慮與探究水域度汛情況，填筑工期也十分緊張。所以在施工設(shè)計過程當(dāng)中要進(jìn)行施工組織設(shè)計。與此同時，做好對工程項目施工現(xiàn)場的清理作業(yè)。在實際填筑壩體時，要使用流水作業(yè)手段展開，這樣可以合理有效地測量每個填筑單元情況。與此同時，也要有效調(diào)整工程項目的實際施工工序，使用連續(xù)性施工作業(yè)方法，這樣可以提高壩體施工作業(yè)質(zhì)量與實際效率。

4.2 測量控制

在處理完成基面之后，需要做好相應(yīng)的驗收作業(yè)，確保驗收質(zhì)量，在經(jīng)過驗收合格之后，應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計要求做好測量工作，之后施工放羊。這樣可以更好的控制沉降量。在實際測量時要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求明確壩頂具體高程，做好斷面繪圖，這樣可以整理原始性記錄，之后歸檔有關(guān)檔案，進(jìn)而了解與掌握之后的施工作業(yè)情況。最終在之后的施工作業(yè)過程當(dāng)中做好相應(yīng)的總結(jié)以及歸納。

4.3 混凝土堆石壩壩料攤鋪

在對混凝土堆石壩壩體進(jìn)行填筑的過程當(dāng)中，應(yīng)該在填筑位置的最低點進(jìn)行填料。與此同時，在實際填筑時應(yīng)該關(guān)注具體填筑手段，保障混凝土堆石壩填筑質(zhì)量與實際成效。在混凝土堆石壩施工作業(yè)的時，要使用相應(yīng)的機械設(shè)備運送填料。同時，保障材料的可靠性，推土機落實好碾壓施工作業(yè)，確保施工作業(yè)攤鋪的實際厚度符合要求，做好其厚度檢查工作，提高實際施工質(zhì)量。

4.4 壓實

一般情況下，在實際壓實作業(yè)過程中，主要使用自行碾壓手段，此方法可以保障在具體碾壓時使用平行形式展開。同時，在具體碾壓過程中，需要根據(jù)實際情況，靠近施工道路以及岸坡進(jìn)行碾壓，能夠不斷提高碾壓強度。保障混凝土堆石壩碾壓質(zhì)量與實際成效。除此之外，在具體碾壓時，對于次堆石料以及主堆石料等，都需要使用差異性壓實手段，進(jìn)而保障實際施工質(zhì)量與成效。對于碾壓設(shè)施設(shè)備沒有辦法達(dá)到的位置，要采取手動方式保障實際碾壓成效。

4.5 混凝土堆石壩面板壩養(yǎng)護(hù)

在澆筑完成以后，需要等待混凝土堆石壩面板的混凝土進(jìn)行初次凝固，然后在表面使用塑料膜展開鋪設(shè)，在此薄膜之上使用養(yǎng)護(hù)氈展開覆蓋，之后展開灑水養(yǎng)護(hù)，在把頭供水位置要使用鋼管根據(jù)壩長情況鋪設(shè)相應(yīng)的水管。水管當(dāng)中要在2m 的位置焊制分叉類型的淋水管，這樣可以向混凝土噴水，實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)目標(biāo)，養(yǎng)護(hù)時間一直到蓄水時便可以結(jié)束。

5 結(jié)語

總之，隨著社會進(jìn)步與經(jīng)濟發(fā)展，在現(xiàn)代化社會當(dāng)中，我國工程項目數(shù)量增多，需要采取合理的設(shè)計方法，進(jìn)行應(yīng)用實踐，確保面板堆石壩設(shè)計的科學(xué)、合理性。通過實踐，發(fā)現(xiàn)在實際設(shè)計和施工過程當(dāng)中問題較多，因此，在實際設(shè)計和施工過程中，需要合理控制壩體填筑測量具體情況，提高施工作業(yè)的質(zhì)量以及實際成效。在實際填筑時要關(guān)注厚度方面的問題，提高其使用成效，促進(jìn)混凝土面板堆石壩工程建設(shè)項目可持續(xù)發(fā)展。