（红河哈尼族彝族自治州水利水电工程地质钻探队，云南，蒙自，661199）
【摘 要】堆石混凝土重力坝是水利枢纽工程中的重要类型之一，近年来发展迅速。自密实混凝土在大坝建设、紧急加险还有堤防加固等工程建设中的作用更为突出，本文从当前的水利工程建设现状进行分析，并探索出合理的设计理念，以供参考。
【关键词】水利工程；堆石混凝土；重力坝；设计探索
前言
混凝土重力坝的体积比较大，所使用的原材料均为混凝土，因此在水利工程的建设作用中，混凝土具有坚固的特性，因此，也是大坝支撑自身重力的主要媒介。当前的水利工程建设设计中，主要采用堆石混凝土重力坝设计，且实际建设过程中，需要做好溢流和排洪的预留工作等，并根据水利工程特点作出适宜的筑坝设计。
1．当前水利工程混凝土重力坝的发展现状
重力坝在正式投入使用的过程中，混凝土均能够保持良好的干燥性，因为含有防渗装置的重力坝混凝土坝体，均可承受大坝的防渗压力。当前国内的水利工程建设中，常使用堆石混凝土技术来完成重力坝的建设，加上该技术不会受到气候变化的影响，因此，被广泛应用在高温、低温地区的重力坝建设中。
2．实际工程案例分析
三岔河水库位于蒙自市南部约23.5km，海拔高程约1700m。水库建于红河水系三岔河支流河谷上，属于红河流域清水河水系，集水面积5.98km2, 河道总长3.8km，河道平均坡降7.15%。设计总库容为147.56万m?。水库拦河坝为堆石砼重力坝，坝顶高程1720.40m，坝顶长152.15m，最大坝高48.12m。坝顶宽6.0m，底宽约43.0m，下游坡比1∶0. 7，大坝共分为9个坝段，从右至左依次为：1#坝段长13.0m，2#坝段长18.0m，3#坝段长18.0m，4#坝段长18.0m，5#坝段长20m（含溢流坝段），6#坝段长18.0m，7#坝段长18.0m，8#坝段长15.0m，9#坝段长14.15m，坝顶全长152.15m。拦河大坝坝体采用自密实C15堆石砼浇筑，坝体本身可防渗，为安全起见，减少坝体渗漏，在大坝上游侧浇筑1.5～0.5m厚C20钢筋砼防渗面板. 坝体为C15自密实堆石砼，其设计标号为R90C15W6，堆石材料饱和抗压强度应大于40MPa。但是堆石混凝土在设计和建设过程中仍存在一些漏洞，如设计缺乏相关技术规范，虽然有水利部颁发的《胶结颗粒料筑坝技术导则》，但推广方提供的实验室数据与堆石混凝土力学性能有出入等；在建设过程中需要适当更换坝体建筑材料，并将建筑层厚度控制在堆石混凝土技术标准上。
3．水利工程混凝土重力坝设计思考
3.1重力坝断面的设计
重力坝体断面的决定性因素来自于其稳定条件还有应力条件，其中断面的建设设计与标准需要按照相关标准和规定来完成。重力坝的断面主要有两个部分来组成，一是溢流坝段，二是非溢流坝段。
为了保证混凝土的总量满足重力坝断面的建设要求，需要提前制定出合理的建设方案，且方案的设定尽量满足工程量少、安全性高、设计标准等要求，以充分保证混凝土重力坝设计的合理性和有效性。
此次重力坝的坝面设计中，将溢流段的堰面设计成曲线，同时，还将溢流孔安置成开敞式。
3.2 消能设施的设计
重力坝的泄水孔在建设设计中，主要分为两种类型，一是明流孔，二是有压孔，一般情况下，泄水孔的设计会选择在溢流坝段的下方；有的水利工程坝段也会选择特定的位置来建立泄水孔，并安置好相应的消能设置，以充分满足重力坝泄水孔的泄流能力。常用的计算公式为： ,其中Q代表水流量，Ak则为水流出口处的面积，Hw代表水流自由流出时，同时，需要引起注意的是，泄流孔孔口的中心位置是主要作用水头；μ表示泄流孔孔口，也可以表示为管道流量的关系系数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果Hw/D=2.0～2.4，则μ=0.74～0.82；如果重力坝中有较为短的压深孔，则μ的值会有所增加，即达到0.83～0.93之间；相反，存在长的压深孔时，则需要对沿程和局部水头的损失实行准确的计算后才得到μ的计算值，并将D作为孔口的高度。
本项目采用挑流消能，这一消能方式所需工作比较小，但是会对下流形成较大的冲冲涮力，所以在消能的过程中会形成大量雾气，一般会选择应用在基岩条件良好的重力坝修筑工程上。
3.3坝基的固结灌浆设计
坝基的固结灌浆范围需要结合多方面条件进行设定，一是该坝基工程所处的地质条件，二是灌浆试验所需资料，三是坝基的建设高度等。固结灌浆的排距还有孔距一般控制在3米或者4米，而深度则控制在6米左右；坝基的布置方法采用梅花型进行布置建设；此外，灌浆孔的方向也具有严格的要求。坝基固结灌浆在砼垫层面上进行，灌浆孔排距和间距均为3.0m，呈梅花形布置，坝踵、坝址地带基础固结灌浆孔深8m，其余部份均为6.0m，灌浆设计压力为0.3～0.5MPa，具体灌浆压力根据现场实验确定。
3.4重力坝坝顶的设计
重力坝的非溢流段坝顶的宽度控制在3米以内，而溢流段坝顶的交通桥设计，还有工作桥设定均需要结合实际情况而定。坝顶上的人行道的设计则与坝顶和路面形成一定的高度距离，一般控制在30厘米。下游的钢管栏杆，一般将高度设定在1.2米左右，上游面也要设计相应的防浪墙，结构为钢筋混凝土，高度为1.2米。
根据坝顶交通与布置的需要，非溢流坝段宽度确定为6.0m，其中防浪墙宽度0.3m，坝顶净宽5.5m。坝顶路面采用厚0.2mC20砼结构。坝顶上游设防浪墙高1.2m，下游设安全防护栏杆，栏杆高1.2m，坝顶面做成单向坡，坡度为2%。防浪墙采用C25砼钢筋混凝土结构。防浪墙沿长度方向每30m设一条沉降缝，缝内设止水，并与防渗面板止水连成封闭的系统。坝顶上游侧设置照明设施，每30m1座，共6座。
4．水利工程堆石混凝土重力坝设计中存在的问题及建议
4.1施工速度问题
由于堆石混凝土技术在施工过程中，无论是块石的比例还是块石的粒径均具有严格的要求，如粒径一般选择在0.3米以上，且1米一下的块石，但是在实际的施工场地中，由于场地的宽度限制，可以选择车载方式运入块石，或者通过塔吊入仓，为了避免增加工作量，需要合理设定块石的入仓方式，以提升其工作效率。
4.2施工质量问题
4.2.1石料入仓
堆石混凝土技术中要求入仓的石块不能含有泥土石渣，因此在施工过程中需要投入一定的人力和物力清理石料；在工程施工水平的控制上，要求施工人员具备足够的技术水平才能做好自密实混凝土的配合比调整工作，基于此，大坝施工前应该对堆石混凝土的施工实行有效的测试，同时注重提升技术工作人员的操作水平。
4.2.2 层间结合缝处理
突出的混凝土实行有效凿除，并适当留出5毫米左右的厚度，同时做好相应的打磨处理；控制好磨除的坡度，保证磨除完成后位置能够与成型的混凝土形成良好的平顺连接；最后，根据成型混凝土的颜色调制好打磨部分的混凝土原浆。
4.2.3混凝土外观质量问题
表面裂缝的情况，则根据裂缝深度实行适宜的修补术；若表面颜色不一，则考虑利用稀释后的酸性溶液实行冲洗，严重时则采取涂层处理；若出现表面漏筋，则可适当将钢筋周围的混凝土实行有效剔除，并锯掉钢筋，同时利用高一标号的混凝土实行修补。
5．结语
综上所述，为进一步完善水利工程的堆石混凝土重力坝设计，需要做好重力坝断面的设计和消能设施的设计等设计的同时，还需要关注施工过程中存在的问题，并提出相应的解决对策，以合理的设计方案指导施工。
参考文献：
[1]张杏伟.探索水利工程的混凝土重力坝设计[J].科技风，2015.（04）：153-154.
[2]《蒙自市三岔河水库工程初步设计报告》.
论文作者:刘云贵
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/14
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