第八节 碾压混凝土重力坝

一、碾压混凝土坝的特点   

    碾压混凝土和常态坝工混凝土相比，除前述需要通过分层填筑碾压成坝外，最基本的特点之一是单位体积胶凝材料用量少。一般为混凝土总重量的5％～7％，扣除粉煤灰等活性混合材料，每立方米碾压混凝土的水泥用量一般仅为60～90kg，但各项物理力学性能(抗压强度，抗拉强度、弹性模量等)均可满足工程要求。不难理解，降低单位体积水泥用量不仅涉及工程造价，更重要的是可以减小水化热温升，降低施工期温度应力，简化温控措施。

    基本特点之二是单位体积用水量少。一般比常态混凝土少40％左右，以便于振动碾通过混凝土表面碾压密实。因此碾压混凝土是一种无坍落度的干贫性混凝土。由于这一特征，才有可能使碾压混凝土筑坝技术得以实现，使之突破了传统的柱状间断浇筑，发展成不设纵缝、通仓、薄层、连续均匀铺筑，大大简化分缝分块、温控措施和水平施工缝的处理，节省接缝灌浆和模板等工程量，使得在降低造价，缩短工期以及施工管理等方面，显示出明显的经济效益。碾压混凝土的单价一般比常态混凝土可降低15％～30％，如我国坑口碾压混凝土坝坝体的总投资比同等条件下常态混凝土坝可降低16.45%，节省水泥44％。

    基本特点之三是抗冻、抗冲、抗磨和抗渗等耐久性能比常态混凝土差。特别是在层面或材料分离严重部位，抗渗性更差。因此，很多碾压混凝土坝在坝基、上下游坝面2～3m的范围内及坝顶部位都另浇常态混凝土或用预制板加以保护。同时对水平层面也进行适当处理，例如日本常在水平层面浇后24～36小时先用压力水喷射，形成糙面，间隔3～4天，再铺一层1.5～2.Ocm厚水泥砂浆，然后再铺筑碾压混凝土。这样可加强层面之间的结合，提高抗渗和抗剪性能。

二、细部构造

     1．坝体分缝

    碾压混凝土坝由于水泥用量减少，水化热减少，采用薄层通仓浇筑，自然散热，因而取消纵缝，可少设或不设置横缝。但不设横缝的碾压混凝土坝必须对坝址河谷断面地形、地质及基础，进行深入细致的分析研究，判断是否有产生不均匀沉陷的可能性。对基础变形必须在设计中考虑，采取适当的工程措施，避免产生应力集中和开裂。横缝常由切缝机切割而成，也有利用手工打(钻)连续孔，初凝前以人工或风镐打孔，或在初凝后风钻钻孔，或预埋分缝板，预留软弱带成缝。横缝不一定要从基础开始，也不一定要全部通到坝顶。横缝止水一般应设两道。

     2．坝体防渗

     碾压混凝土坝上游面的防渗措施有以下几种：①在坝的上游面采用常态混凝土作防渗层，其最小有效厚度一般为坝面水头的1/30～1/15，但不宜小于1.Om，我国多采用1.5～3.5m。其优点是可在较厚的防渗层内设置横缝，缝内布置止水，防渗效果较好，缺点是增加坝体施工程序，降低施工速度，增加工程投资。②在上游坝面附近，采用高胶凝碾压混凝土形成防渗层，起加强防渗作用。③在坝的上游面用150px厚的沥青砂浆作防渗层，沥青砂层的外表面用150px厚的钢筋混凝土预制板保护。预制板与坝体之间用钢筋连接，兼作沥青砂灌注的模板，如我国坑口坝。④在上游面采用预制混凝土板，预制板背面加设防水土工织物(高密度聚氯乙烯薄膜)，如美国的温切斯特坝。⑤在坝的上游面喷涂2mm合成橡胶防渗薄膜于混凝土面上，如美国的盖尔斯维尔坝。⑥坝体碾压混凝土防渗，常态混凝土只用来作模板兼坝面防护层，图4-59为美国上静水坝剖面及用滑模施工的坝面结构型式，由于在坝体内部采用高胶凝材料的碾压混凝土，并采取有效的施工措施，使碾压层间结合良好，因此在坝体上游面没有设置专门的防渗设备。

     3.坝内排水及廊道 

     碾压混凝土重力坝也需在坝体上游部位和坝基布置排水系统，以降低扬压力。坝内排水系统的布置与坝面防渗层的抗渗性能和厚度有关；基础及岸坡接头排水布置与坝址地质条件有关。坝内竖向排水管一般为预制的无砂混凝土管，管距2.0～3.0m，内径为7～15cm，亦可用钻孔或逐层拔管等方法形成。图4-60为美国莫克斯维尔坝的排水系统布置。为减少施工干扰，加大施工作业面，坝内最好不设廊道或少设廊道，尽量做到一个廊道兼起多种用途。一般中等高度的坝常只设基础灌浆廊道，兼起排水、检查及交通之用。