论胶结颗粒料坝研究进展与工程应用

牛振华

【摘要】胶结颗粒料坝是国家近年提出的一种全新的水库大坝材料、技术，具有着优越的性能，安全性较高，经济水平较强，环境保护作用较好，通过本文对胶结颗粒料坝研究进展与工程应用的分析和讨论，可以为水库大坝工程的相关人员提供参考。首先，从断面型式、配合比和材料特性、基本原则、施工原则这几个方面对胶结颗粒料坝的应用情况进行分析，最后通过实际的工程案例判断胶结颗粒料坝的应用情况。

【关键词】断面型式；配合比；施工原则

引言：

当今时代下，满足国家新时期经济、社会发展需求，推动国家社会发展是新时期最为重要的任务，加强水库大坝的建设，推动水库大坝研究工作和工程应用，在发展建设工作中具有着无可替代的优势。而胶结颗粒料坝作为一种全新的大坝形式，应用的大坝材料和大坝结构与传统的水库大坝都有着明显的区别，通过对胶结颗粒料坝的研究，可以对胶结颗粒料坝产生更加全面的了解，以此在具体的工程中使用。

一、胶结颗粒料筑坝原则

（一）断面型式

在建造胶结颗粒料坝的过程中，首先要确定合理的断面型式，然后才能够展开具体的施工，传统重力坝一般会采用直立坡这种断面型式，但是这种断面型式对材料的要求较高。而对于胶结颗粒料而言，作为一种弹塑性较强的材料，并不适合传统的断面型式，在充分考虑到材料性能和坝体结构后，根据实际情况，选择了等腰梯形断面，这种断面型式对材料的要求较低，且分布均匀，材料性能也可以得到全面的发挥，且大坝功能呈现出梯度变化，因此在提升整体能力的同时，经济性也会得到提高，图1为不同形状的断面对材料强度的要求。

（二）配合比和材料特性

在胶结颗粒料坝中使用的材料为胶凝砂砾石，这种砾石的原材料包括了河床天然砂砾石、基岩开挖料等，在将一些粒径大于150mm的超径骨料剔除后，就不需要再次进行筛选划分，因为处理过程相对较简单，胶材较少，因此胶结颗粒料坝中胶凝砂砾石具有着明显的强度离析。在设计胶凝砂砾石的配合比时，首先需要对料场砾石情况进行勘测、取样，以此绘制形成级配包络线，然后将不同级配的砂砾石作为试验材料，在对强度进行试验后，选取满足施工要求的用水量和适宜强度就是配合比的控制范围。

（三）基本原则

胶结颗粒料坝由中国提出，是在传统筑坝技术的基础创新发展出来一种全新的技术，和传统的材料不同，胶结颗粒料坝属于过渡坝型，因此设计理念不同，设计结构也存在一定的区别。首先，胶结颗粒料坝的使用材料为堆石料和混凝土材料之间，增加了水泥、石灰石粉等作为胶结材料，以此简化了材料的制备过程，因此在设计大坝的过程中要充分考虑到材料的性能问题。此外，在安全设计上要和混凝土重力坝相同，尤其是在漫顶破坏、地震破坏这两个方面的性能上。最后，在进行大坝设计时，需要采用宜材适构和功能分区这两个设计理念以此充分提升材料性能，保证性能得到充分的发挥。

（四）施工原则

除了基本原则之外，还要注意施工原则，以此保证胶结颗粒料得到充分的制备，比如胶凝砂砾石筑坝需要专用的拌和设备进行拌和，其次还要采用数字监控系统，保证施工质量工程材料安全，最后还要注意材料接触位置的施工，在符合功能梯度概念的基础上，保证设备安全可靠。除了施工原则之外，结构设计、材料选择上也需要遵守一定的原则，大坝断面和材料选择原则都需要得到充分的利用，以此达到保护环境目的，比如，在非岩基上建造大坝时，胶结颗粒料坝的坝高不能超过50m。

二、工程应用

现阶段，胶结颗粒料坝在国家多个大坝工程中得到使用，最高的大坝可以達到61.6m，其中于2006年修建成的洪口围堰就经受住了洪水考验，因此可知胶结颗粒料坝的安全性较好；而且经过实际的应用可知，使用胶结颗粒料筑坝技术和传统的筑坝技术相比可以节约10%-20%的投资，建筑周期也相对较短，不仅如此，在水土资源等环境保护工作上发挥着十分重要的作用。以某水库为例，该水库位于国家S省G县，总库容达到了980万m3，属于小（1）型水库，在前期设计阶段，选用的坝型为碾压混凝土重力坝，而且该地区的砂砾料较为丰富，施工条件较好具备建筑胶结颗粒料坝的条件。工程采用等坡比的梯形断面，将上下游坡比控制在1：0.6中，作为防渗保护层，上下游分别采用1.5m、1.0m后的常态混凝土，在具体的计算分析后，大坝建成后稳定系数高于1.31，安全系数高于4.08，稳定安全系数极高，最大的压应力值可以达到1.293MPa，此外胶结颗粒料坝的安全性也会得到显著提高。在实际应用的过程中，摊铺层厚度为75cm，碾压8遍，无振动碾压2遍，有振动碾压6遍，行走速度为1km/h，此外还需要注意的是，根据胶凝砂砾石的浇筑过程，如果遇见了阴雨天气，要对层面进行处理，以此保证层次之间完美结合。

总结：

综上所述，中国是世界上大坝最多的国家，随着国家建筑行业的不断发展，在新时期，承担着十分重要的建设管理任务，创新开发全新的大坝材料、大坝结构，提高大坝使用安全，推动国家建设发展，为国家创造出更多的经济效益，在现阶段中具有着十分重要的意义。通过本文对胶结颗粒料坝的研究，为中小型水库大坝工程提供参考，这种大坝材料性能较优，结构稳定，且经济性较强，满足国家发展需求。

参考文献：

[1]贾金生，马锋玲，李新宇，等.胶凝砂砾石坝材料特性研究及工程应用[J].水利学报，2006，37（5）：578-582.

[2]金峰，安雪晖，石建军，等.堆石混凝土及堆石混凝土大坝[J].水利学报，2005，36（11）：1347-1352.