・１９２・ 价值工程 关 －Ｔ－富 ｌ－Ｉ口Ｊ 面板堆石坝的面板结构性裂缝 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｃｒａｃｋｓ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆａｃｅ Ｒｏｃｋ——ｆｉｌｌ Ｄａｍ 毛志伟Ｍａｏ Ｚｈｉｗｅｉ；李艳艳Ｌｉ Ｙａｎｙａｎ （浙江省围海建设集团股份有限公司，宁波３１５０４０） Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｗｅｉｈａｉ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ，Ｎｉｎｇｂｏ ３１５０４０，Ｃｈｉｎａ 摘要：一般认为，采用现代技术修建的混凝土面板坝，蓄水后坝体变形不大，且很快趋于稳定，坝区的面板工作条件较好，不会产生结构 裂缝，趾板附近堆石不易很好压实，同时堆石厚度变化较大，因此防渗重点是周边缝及其附近面板的裂缝。 关键词：高坝；堆石；结构裂缝 中图分类号：ＴＵ７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４３１ １（２０１０）０ｌ一０１９２—０２ 的上游界面清除超径石后才允许在其上游填筑垫层料。超经石粒径 高坝由于施工强度大、坝体增高快，坝项初期徐变问题就变得 可规定为１０ ２０ｃｍ，视过渡料的实际级配而定。 十分突出，因此顶部面板容易出现的结构性裂缝。其裂缝的性质可 ３堆石分区 以分为弯曲性结构裂缝及拉伸性结构裂缝两类，其成因不同，防止 目前堆石分期对于低于１４０ｍ高的坝还是合适的，但仍要控制 裂缝产生的措施及方案亦不同。高面板坝的项部面板发生弯曲性裂 主堆石区的宽度及主、次堆石的压缩模量的比值。根据目前的经验， 缝主要的原因是面板浇筑后的堆石的徐变（工后徐变）。 主堆石的宽度大于坝宽的１／２为好，次堆石的压缩模量应大于主堆 其防止的可能方案有：（１）加强堆石的碾压（包括加水量）尤其 石的１／２。对于１９０ｍ级的面板坝，除按水压力作用下对面板的挠度 顶部堆石的碾压以减小堆石顶部的徐变量，虽目前还缺乏观测资料 影响最小的原则分区外，还要控制主、次堆石的沉降差。为了此目 论证，但肯定有较大作用。（２）选择合适的面板浇筑日期，避开堆石 的，主堆石相对于坝宽的宽度，取决于坝高及主副堆石的压缩模量 的高峰沉降徐变期，在我国南方可以要求在汛前完成分期堆石填 比，不能将萨尔瓦欣纳坝主堆石区采用２／３坝宽的经验固定起来。 筑，在汛后的１１—１２月浇筑分期面板。 此外，为了满足度汛要求的堆石的分期填筑，常要求上游按临 高面板坝的顶部面板拉伸性裂缝产生原因主要是主、次堆石在 时挡水断面填筑，如天生桥的坝体填筑分期。我们认为在这种情况 面板浇筑后的徐变沉降差。主、次堆石的沉降差产生了堆石顶部的 下，应将占坝高不小于１／３坝高的顶部堆石采用全断面填筑，因为 上游堆石面受拉伸、下游堆石面受压缩，于是发生堆石体顶部的弯 根据对天生桥原型观测资料的分析，其下的堆石在浇筑三期面板 曲效应。其防止的可能方案有：（１）根据主副堆石压缩模量比，进行 时，其徐变已基本完成。 主副堆石的分区，确定主堆石区的相对宽度；（２）选择合适的最终蓄 ４选择合适的面板浇筑及蓄水时间 水日期。 高坝顶部面板的结构裂缝的产生，是堆石的徐变产生的。因此， 针对天生桥的工程实际，如果将面板的完成浇筑的时间由５月 如工期许可，亦可以采用推迟浇筑面板及蓄水的方法达到防止项部 １日推迟８个月，到当年的１２月３１日，就可以有效地避开徐变的 面板出现结构性裂缝的目的。此方法最大的好处是可以充分利用次 高峰期，其产生的结果将是：分期面板项部都不会出现脱空，面板不 质的工程开挖料。 会出现弯曲性结构裂缝。最终蓄水日期推迟到第二年汛期，这样也 ５加强观测 就自然的解决了“选择合适的最终蓄水日期”的问题。因此，如果能 加强对堆石坝顶部的徐变及不均匀沉降产生的堆石体顶部向 实现１９９５年１１月全年导流，对于天生桥工程是最优方案。在我国 下游弯曲的观测。坝顶部沉降及水平位移仪观测线的垂直间距适当 南方面板安排在１１～１２月浇筑是常规的施工方法，１１～１２月的气温 加密，防浪墙基础堆石体在接近防浪墙建基面处加一条沉降及水平 较低，在５月１日到ｌ２月３１日这段时间可以用于下游坝体的填 位移观测线。 筑，还可以容许下游坝体的填筑高程大于上游坝体。 ６关于面板坝坝体渗漏 我国浙江的白溪工程、珊溪工程就是这种施工方法，面板分两 面板坝堆石体变形、面板结构性裂缝、坝体渗漏，是面板坝变形 期施工，一期面板及二期面板顶部没有脱空，也没有产生弯曲性结 逐步发展的三个阶段，稍不注意不及早处理，将可能引起严重后果。 构裂缝与拉伸性结构裂缝，当然它们的坝高都不到１４０ｍ，情况不完 小山水电站位于吉林省抚松县第二松花江支流松江河上，以发 全相同。但是天生桥在１９９６年１１月开始才实现全年导流，则采用 电为主，兼顾防洪及综合利用。混凝土面板坝坝高８６．３ｍ，坝顶长 这种方法，保证１９９８年底初期发电是不可能的。因此，该工程采用 ３０２．Ｏｍ。坝基为安山岩和玄武岩。坝体主堆石区填筑料为安山岩料， 的施工方案还是最优的选择，因为发电效应巨大 面板只出现弯曲 该岩料坚硬，强度高。本工程于１９９４年６月开工，１９９７年９月２２ 性结构裂缝漏水量不大 顶部结构性裂缝处于死水位以上可以得到 日下闸蓄水。观测资料表明：蓄水前１／２坝高处，Ｖ８测点坝体沉降 较彻底的修理而不影响后期耐久性，二期面板顶部裂缝在运行期处 值为１１１．７ｃｍ。蓄水后，效果惊人。 于受压状态，裂缝会自行闭合等。 上述事实告诉我们：要减少面板坝蓄水后坝体变形，减少面板 １改进垫层料设计 结构性裂缝，控制坝体渗漏，关键在于有效地控制施工质量，有效地 垫层料要起限漏的第二条防线作用，要对粉细砂及河道悬移质 控制填筑料级配和压实程度，有效地控制填筑体的上升速度，有效 等起反滤作用，其级配必需是连续的、内部渗透稳定，这是很关键 地控制面板浇筑时间等。施工填筑质量有缺陷和坝高超过１５０ｍ的 的。垫层料的最大含砂量及最大粒径的规定要符合防止施工时的分 高混凝土面板坝，蓄水后的坝体沉降往往难于避免，由此而引起的 离要求，细粒的含量要符合防止垫层料开裂的要求。对垫层料的级 面板开裂和坝体漏水不可忽视。为此要求：精心设计，严格控制填筑 配，作以下规定可能比较合适：最大粒径不超过８ｃｍ，含沙量小于 料质量；要求在差异性变形较大区域做好特殊小区料的处理、改进 ５ｍｍ，颗粒含量为３５％～５５％，小于０．０７５ｍｍ的细粒含量不超过８％。 止水材料性能，以适应坝体变形；严格控制填筑料的洒水碾压质量， ２改进过渡料设计 确保碾压后坝体有较高的压缩模量；适当推迟面板浇筑时间，减少 过渡料要起竖向排水作用，不要让渗漏水进入其下游的堆石， 坝体后期变形影响；面板上游铺填粉土、或粉煤灰，以填充面板或止 并对其起软化作用。过渡料最好不含有小于５ｒａｍ的颗粒，最大粒径 水可能产生的裂缝；继续开展面板防裂措施研究，深入进行面板坝 可以为层厚，在施工程序上，要先填过渡料，再填垫层料，在过渡料 填筑料蠕变特性研究等等。 Ｏ前言 Ｖａｌｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・１９３・ 双排钢板桩支护结构在河涌整治工程中的应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ－ｒｏｗ Ｓｔｅｅｌ Ｓｈｅｅｔ Ｐｉｌｅｓ ｉｎ Ｒｅｎｏｖａｔｉｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 单联君Ｓｈａｎ Ｌｉａｎｊａｎ （广州市市政工程设计研究院，广州５１００６０） Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ００６０，Ｃｈｉｎａ 摘要：结合＿ｒ－程实例，对双排钢板桩自身特点的分析，阐述了工程设计中需要计算的内容，可供工程人员参考。 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅ，ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ－ｒｏｗ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｐｉｌｅｓ，ｅｘｐａｔｉａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈａｔ ｃａｎ ｂｅ ｒｅｆｅｒｒｅｄ ｂｙ ｄｅｓｉｇｎ ｐｅｏｐｌｅ． 关键词：双排铜板桩；河涌整治；支护结构 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ—ｒｏｗ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｐｉｌｅｓ；ｒｅｎｏｖａｔｉｎｇ ｒｉｖｅｒ；ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 中图分类号：ＴＵ９９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４３１１（２０１０）０１—０１９３—０２ 桩当成一种叠合结构计算，计算模式为单排悬臂结构，抗弯刚度可 沙河涌是广州市区较大的排涝河涌，其中沙河涌左直流为元岗 取两排钢板桩抗弯刚度之和乘以一定的折减系数。 桥至耙齿沥水库，长约２．４ｋｉｎ。考虑到沙河涌两岸属密集居民区，分 工程设计的双排钢板桩复合支护结构的内外侧钢板桩一般同 布有学校、医院、停车场等众多设施，不少建筑物为临涌、甚至占涌 种材质，且长度一致，因外侧钢板桩受力大于内侧，可只对外侧钢板 而建，给沙河涌整治工程的拆迂、施工带来较大难度。本工程任务包 桩进行分析计算。 括沙河涌上游左、右支流水利堤岸的设计工作。水利堤岸按二十年 ２．３锚定拉结计算 遇标；隹整治，堤防工程级别为４级，整治工程范围为沙河涌元岗 双排钢板桩复合支护结构顶部的锚定拉结一般螺栓拉结，其中 桥以上的左右支流，整治河涌长度为４．６ｋｍ；其中左支流整治水利 螺栓可采用直径２８以上的二级钢筋现场制作。设计中除需要验算 堤岸长度２．４ｋｉｎ（其中左支流１＋０２４．４～１＋１８７．９白天鹅段已建混凝 拉杆的抗拉强度外，还需验算固定拉杆的腰梁强度，腰梁可看做已 土ｕ型槽）；右支流整治水利堤岸长度２．２ｋｍ（右支流长度为 拉杆为支点的连续梁。拉杆的腰梁通常采用角钢制作。 ３６２２．８ｍ南方医院大桥至雄洲商业广场段长度１４５１ｍ，为暗渠暂不 ３计算实例 整治）。 以沙河涌右支流１＋０００左岸设计断面如图１。该段河涌坡顶至 由于该段河涌地处上游，根据设计纵断面，部分河床底距现状 现状河涌底高差约１ｌｍ，坡项为第一军医大学内车行道。对此类河 地面７ｒｎ以上，局部甚至１０～１２ｍ。由于受现场用地条件，不能 涌堤岸基槽开挖绝对不允许放坡开挖。因此先对现状边坡进行修 进行放坡开挖。基槽开挖深度又超过常规单排钢板桩支护结构能保 坡，在原挡墙顶部形成工作平台，然后施打双排钢板桩，中间用锚杆 障深度，若采用钢筋混凝土桩进行支护，则工程费和工期都难以接 对拉，然后才进行挡墙基槽开挖。地质资料见表１。双排钢板桩连接 受，最终确定采用双排钢板桩支护结构进行基槽支护开挖。 大样见图２。 表１地质资料 ２分析计算体系 根据双排钢板桩复合支护结构的受力特点，其结构设计应包括 墙体稳定分析计算、板桩强度计算和锚定拉结计算。 ２．１墙体稳定分析计算 设计计算时可将板桩及中间的土体视为一整体，类比于水泥土 重力式挡墙，用常规方法即可计算其抗滑、抗倾及整体稳定性，但计 算过程中不考虑挡墙本身强度及变形。 ２＿２板桩强度分析计算 当场地条件允许时，两排钢板桩之间的距离应大于支护深度与 土体破裂角余切值的乘积，即后排钢板桩要设置在桩间土破裂角范 围之外，此时前排钢板桩受力模式即为顶部设置拉锚的板桩结构。 当后排钢板桩设置在破裂角范围之内时，前排钢板桩所受压力为有 ３．１墙体稳定计算 限土压力，理论上小于前一种情况所受土压力，但考虑到钢板桩支 将设计断面简化为重力式挡土墙，基槽以上７ｍ，基槽以下５ｍ， 护结构本身变形较大，测试后排钢板桩后侧土体也会因足够变形产 ５边坡高８．６ｍ，边坡顶部考虑超载１０ｋＰａ。利用库伦土 生主动土压力，此部分土压力通过两排钢板桩之间的连结杆件以及 挡墙后１：１． 中间的土体传递到前排钢板桩上，所以此种情况下双排钢板桩支护 压力经计算得：第１破裂角：５０．０００（度） 结构变形较前一种大一些。更为极端的情况是双排钢板桩之间的距 Ｅａ＝５０９．９７８（ｋＮ）Ｅｘ＝４８６．３７４（ｋＮ）Ｅｙ＝１５３．３５３（ｋＮ）作用点高 离过小，不能将板桩及中间的土体视为一整体，此时可将双排钢板 度Ｚｙ＝２．０６４（ｍ） 基槽面以下墙体外侧被动土压力为６６３．７５（ｋＮ） 作者简介：单联君（１９７９一），男，岩土工程师，广州市市政工程设计研究院。 一１工程概况 参考文献： ２００２，２． ［４】国家防汛抗旱总指挥部办公室，水利部科学技术司．沟后水库砂砾石 ［５］吴洁，吴其张等．成屏混凝土面板坝裂缝处理及分析探讨［ｚ Ｊ．２００７． ［１】许百立，刘世煌．试谈砂砾石面板坝层间水力过渡［Ｊｌ＿水力发电， 面板坝一设计、施工、运行与失事［Ｍ］．北京中国水利水电出版社，２００４． ｆ２】刘世煌，许百立．从运行情况谈混凝土面板坝的设计与施２１２１Ｊ］．水利规 划与设计，２００６，２． ２００５ ｆ６１水利部水利水电规划设计总院．西北口水库大坝运行安全现场调查 报告［ＲＩ．２００８． ［７】彭正光．西北口水库渗漏与堵漏ｌｌＡ】．中国混凝土面板坝十年学术研讨 ［３］曹克明，汪易森．关于高混凝土面板堆石坝设计和施工的讨论［ｚ】． 会论文集『ｃ１．２００７．
