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1、混凝土面板堆石坝——富有竞争力的坝型世界混凝土面板堆石坝的发展历程混凝土面板堆石坝,是以堆石或砾石为主体材料、上游以混凝土面板作为防渗体的一种土石坝型。据美国坝工专家介绍,用石料筑坝早在古代已有,但一般认为,堆石坝发源于美国的加利福尼亚州。堆石坝的发展过程可划分为三个阶段,即1850～1940年,以抛填堆石为特征的早期阶段;1940～1965年,从抛填堆石到碾压堆石的过渡阶段;1965年以后推广碾压堆石的现代阶段。早期阶段,在19世纪中叶的1870年,美国加利福尼亚人在塞拉山上,用抛填堆石加木面板作防渗,筑起了世界上第一座木面板堆石坝。到1
2、900年混凝土面板堆石坝成为一种典型的堆石坝。在1920～1940年间,美国建成了许多30米以上的面板堆石坝,而且,坝越来越高,如1931年建成的盐泉坝,高达100米。在这一阶段,因采用抛填堆石方式,堆石松散不密实,坝体变形大,混凝土面板出现裂缝严重,导致坝体严重渗漏。虽然安全并不成问题,但大量渗漏是人们不希望发生的。因此,在本世纪40年代至50年代,出现了一个停滞时期,基本没有再修建较大的面板堆石坝。1958年,英国修建的库契坝,首次引入了振动碾压实坝体堆石。层厚0.6米,先用10吨平碾压平,再用3.5吨振动碾压实,结果,38米高的坝只沉
3、降了1.9厘米,从而开始了由抛填堆石向碾压堆石的过渡。到1965年,则完成了由抛填堆石到碾压堆石的过渡,这标志着堆石坝开始进入现代阶段。碾压堆石层厚一般不超过2米,用振动碾压实,作为坝的主要结构。薄层碾压堆石坝体密实而较少变形,使混凝土面板的工作状况大为改善,从而使这种坝型又重新崛起,日益成为常用的坝型,并向更高的坝发展。1971年,澳大利亚建成的高110米的塞沙那坝,奠定了现代混凝土面板堆石坝的技术基础。从1989年巴西建成的坝高160米的阿里亚坝,1985年哥伦比亚建成的坝高148米的萨尔瓦兴娜坝,到1993年墨西哥建成的坝高187米的
4、阿瓜米尔巴坝,迄今世界已建成众多高混凝土面板堆石坝,其设计和施工技术也日趋成熟,使其逐步发展成为一种富有竞争力的新坝型。据1998年不完全统计,1966年以后建成和在建的碾压式混凝土面板堆石坝,全世界约有180座,其中高于100米的约有30座。目前,混凝土面板堆石坝一个明显的趋势是建设重点向发展中国家转移,而在欧美发达国家则几乎没有进展。中国混凝土面板堆石坝居世界先进水平中国修建堆石坝是20世纪50年代以后才开始的。如50年代修建的四川狮子滩重力抛填堆石坝,60年代修建的贵州猫跳河一级木面板抛填堆石坝,以及广东南水黏土斜墙定向爆破堆石坝等工
5、程。直到70年代才修建了坝高超过100米的云南鲁布格和陕西石头河土质心墙堆石坝。中国最早的抛填式混凝土面板堆石坝是1966年建成的贵州猫跳河二级百花水电站大坝,坝高48.7米,以后陆续修建了南山、三渡溪和浙江罗村水坝,但坝高都没有超过60米,且大坝基本上是按传统经验进行设计的。中国以现代技术修建碾压式混凝土面板堆石坝是从1985年开始的。最早开工建设的是湖北省西北口水库大坝,坝高95米;而最早建成的是辽宁关门山水库大坝,坝高58.5米,于1988年建成。据初步统计,到2000年,中国混凝土面板堆石坝已建成的有51座,在建的33座,其中,坝高
6、在100米以上的有19座。已建成的最高坝是天生桥一级水电站大坝,坝高178米;在建的最高坝是水布垭水电站大坝,坝高233米。可以说,混凝土面板堆(砾)石坝几乎覆盖了中国的各个区域,北到黑龙江,南到广东和广西,西到新疆和青海,东到浙江和福建,各省都有这种坝型。中国在混凝土面板堆石坝的建设实践过程中,从引进和消化吸收国际先进技术开始,积累了丰富的经验,并结合国内具体情况进行再开发,在技术上有所创新和发展,如在无轨滑模、低标号碾压砂浆固坡、封缝塑性填料、面板混凝土配合比、坝体材料的灵活运用等方面,都丰富了原有的知识宝库。同时,还结合工程实践进行了
7、大量的科技攻关和重点科研工作,取得了丰硕成果,并及时转化为生产力。过去,设计只凭经验,没有计算方法,如今通过试验研究,不仅有了计算方法,还有了计算程序,施工技术也日趋成熟,分别制定了设计导则和施工规范,指导和规范面板坝建设的健康发展。目前,不论是量大面广的中小型工程,还是大型水利水电枢纽,只要条件合适,都将这种坝型作为主要比较方案,过去那种与混凝土坝相比,土石坝常处于劣势地位的状况已有根本性改变。混凝土面板堆石坝在中国之所以得到如此广泛和深入的发展,短期内在数量、规模和难度方面都达到当前国际先进水平,除其本身的优越性外,各级行政和技术领导及
8、政府主管部门的支持和提倡以及各级学术组织和广大科技人员的努力也是极其重要的因素。“七五”和“八五”期间,都将混凝土面板坝列入了国家重点科技攻关课题,自然科学基金会也将其列为重点资
