新疆高混凝土面板堆石坝筑坝填筑标准及变形控制

柳 莹，李 江，杨玉生，彭兆轩

（1.新疆水利水电规划设计管理局，新疆 乌鲁木齐 830000；2.中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100048；3.水利部水工程抗震与应急支持工程技术研究中心，北京 100048）

1 研究背景

1990年代以来，我国水利水电建设进入了快速发展阶段。其中许多工程处于交通运输不便、经济不发达的西部地区，如具有适宜修建超高混凝土面板堆石坝地形地质条件的黄河中上游及新疆高山峡谷河段。在新疆山区水库建设中，由于高严寒、高海拔、高地震、深厚覆盖层、多泥沙等特殊条件，形成了以当地材料坝为主的筑坝趋势[1-2]。自1982年较早引进混凝土面板堆石坝筑坝技术建成柯柯亚水库混凝土面板堆石坝（坝高41.5 m）后，混凝土面板堆石坝呈异军突起之势。据统计，在新疆已建、在建的570余座水库大坝中，混凝土面板堆石坝就有58座，其中最典型的如2000年建成的我国第一座坝面溢流混凝土面板堆石坝——哈密榆树沟大坝（坝高67.5 m），设计烈度达9度的JLT水电站混凝土面板堆石坝（坝高157 m），当时最高的乌鲁瓦提水利枢纽混凝土面板砂砾石坝（坝高133 m）等。已经建成的混凝土面板堆石坝中100 m级以上有12座，当前正在建设中的200 m级混凝土面板堆石坝有阿尔塔什混凝土面板砂砾石坝（坝高164.8 m、深厚覆盖层100 m）[3]、大石峡混凝土面板砂砾石坝（坝高247 m）、玉龙喀什混凝土面板砂砾石堆石坝（坝高230.5 m）[4]，还有3座100 m级混凝土面板堆石坝正在规划[5]。表1统计了新疆已建、在建和拟建的15座100 m级以上混凝土面板堆石坝的主要设计参数。

由表1可知，筑坝材料主要为砂砾石、堆石料的分别为10座和5座；设防烈度为Ⅸ度、Ⅷ度、Ⅶ度的分别为5座、5座和4座；工程规模为大（1）型、大（2）型、中型的分别为3座、8座和4座。由此可知，筑坝材料以砂砾石为主（部分包括深厚砂卵砾石覆盖层）、高地震烈度、高坝小库容是新疆山区混凝土面板堆石坝的重要特点[5-6]。在工程实践中，新疆100 m级以上混凝土面板堆石坝建设形成了以砂砾石为大坝填筑断面主体的特点，大多数采用上游及中部以砂砾石为主，下游侧辅以利用料的断面结构型式，这与新疆山区河床覆盖层上砂砾石筑坝材料来源丰富和近年来高地震区的砂砾石筑坝材料性能研究密切相关。

表1 新疆100 m级混凝土面板堆石坝工程特性统计

在坝址、坝型确定且坝体分区设计理念一致的条件下，大坝变形控制的影响因素主要集中在坝高和筑坝材料性质、填筑标准的确定和施工能力及水平上，如果从坝体变形稳定的角度来考察，还要考虑运行年限的影响。从填筑标准上来看，新疆100 m 级面板砂砾石坝设计相对密度基本上都在0.85以上，少数达到了0.90。尤其是近年来，强震区高面板砂砾石坝的填筑标准，通常在专门论证的基础上，将设计填筑标准确定到0.90 的水平。砂砾石填筑标准的确定，过去采用的是室内试验方法。实际筑坝砂砾石最大粒径大多在200～400 mm，甚至达到600 mm，由于设备尺寸较小，试验时需要对实际筑坝材料级配进行缩尺。已有研究表明，砂砾石最大、最小干密度有明显的缩尺效应[7-10]，虽然有学者[7，9-19]尝试基于室内试验缩尺级配试验结果外推原级配砂砾石干密度，但总的来看，外延法公式缺乏普遍适用性；此外，室内试验方法与大坝填筑施工碾压的受力机制不同，不能反映填筑碾压实际情况；再者，砂砾石原有的室内填筑标准确定方法是与当时生产力水平下的施工机械对应的，随着大型施工碾压机械的广泛采用，室内试验填筑标准确定方法已不适应新的施工条件，因此填筑标准的确定方法逐步由室内推向现场[20-25]。

本文在对比砂砾石填筑标准确定的室内试验方法和现场试验方法基础上，基于新疆已建12座100 m级以上混凝土面板堆石坝设计和监测资料，重点分析了坝高、筑坝材料、施工填筑控制标准、碾压施工参数等因素与坝体沉降变形的关系，并从时间的维度上对坝体沉降变形进行了考察，分析了坝体沉降变形与运行年限的关系。在分析这些因素对影响高混凝土面板堆石坝变形控制效果的基础上，对高混凝土面板堆石坝变形控制应关注的主要技术问题和应采取的主要技术手段进行讨论。

2 现场和室内确定的筑坝材料填筑标准对比

2.1 室内相对密度试验室内相对密度试验目前主要是采用振动台法确定土料的最大干密度，也有通过室内大型相对密度桶结合大功率击实仪的方法确定土料最大干密度，但目前开展的试验成果并不多见。由于受室内试验设备尺寸等限制，目前多是采用经过缩尺处理的模拟级配砂砾石进行试验，试验结果不能反映现场实际，工程质量检测中易于出现相对密度大于100%的情况，说明室内缩尺试验方法得到的最大干密度已不适应于当今大型机械普遍应用的实际情况，继续按照原有试验方法确定的最大干密度进行大坝填筑质量控制，与实际施工振动碾压条件不匹配，对大坝实际压实质量的评定不利。有学者[9-19]采用室内缩尺模拟级配相对密度试验结果外推现场原级配土料最大、最小干密度，但因缺少现场试验结果的验证，这些由室内小粒径模拟级配外推大粒径原级配得到的结果是否反映实际情况也存在疑虑，尤其是不同的外推方法的适用性均存在局限性[26]。

2.2 现场大型相对密度试验现场大型相对密度试验是在现场采用大型相对密度桶确定不同P5含量原级配砂砾石的最小干密度指标（松填法），采用大坝实际施工碾压机械进行振动碾压的方式确定最大干密度指标。中国水利水电科学研究院结合新疆的阿尔塔什面板砂砾石坝（最大坝高164.8 m），玉龙喀什混凝土面板堆石坝（最大坝高230.5 m），大石峡面板砂砾石坝（最大坝高247.0 m）和大石门沥青心墙砂砾石坝（最大坝高128.8 m）等工程，开展了原级配筑坝砂砾石现场相对密度试验，确定了不同P5含量砂砾石的最大、最小干密度，研究了原级配砂砾石的压实特性。从现场开展的相关试验分析，砂砾石的最大、最小干密度均表现出随P5含量增加而先增加、后减小的趋势，存在最优P5含量，且不同料性砂砾石的最优P5含量也有所不同，但其区间大致上在70%～85%附近。例如卡拉贝利筑坝砂砾石为69.0%左右，阿尔塔什和玉龙喀什筑坝砂砾石为76.0%左右，大石峡筑坝砂砾石为78.0%左右。

2.3 两种试验方法成果对比分析由于不同相对密度试验方法得到的控制干密度存在差异，如何具体确定其施工质量检测标准（以干密度表示）一直是困扰坝工界的难题。为了评估室内和现场相对密度试验方法对最大、最小干密度的影响，结合阿尔塔什和卡拉贝利等国家重点工程，开展了室内和现场相对密度试验对比研究，试验结果见表2—3所示，表4为某工程现场和室内相对密度试验结果的对比[27]，绘制成图见图1—3所示。

表2 阿尔塔什水利枢纽工程现场密度桶法和室内相对密度试验结果对比

表3 卡拉贝利水利枢纽工程现场和室内相对密度试验结果对比

由表2—4及图1—3可知，现场密度桶法试验的最大干密度总体上要大于室内表面振动法试验的结果，且随着P5含量的增大，这种差异总体上越明显。如阿尔塔什筑坝砂砾石上包线（P5含量为70%）到最优P5含量级配（P5含量为77.8%）之间，现场试验最大干密度比室内试验值仅高约0.06～0.019 g/cm3，而从最优P5含量级配到下包线级配之间，随着P5含量的增大，现场和室内试验最大干密度差值由0.019 g/cm3增大到0.027 g/cm3，卡拉贝利筑坝砂砾石现场和室内试验干密度也呈现了类似的规律。现场密度桶法干密度试验结果显著大于室内振动台法试验结果，前者最大干密度和最小干密度分别比后者平均高0.10和0.059 g/cm3。此外，针对大石峡筑坝砂砾料平均级配线，也开展了现场和室内相对密度试验对比。结果表明，P5含量为75%时，现场和室内最大干密度分别为2.417 和2.320 g/cm3，两者差值接近0.1 g/cm3；现场和室内最小干密度分别为2.054和1.880 g/cm3，两者差值达到了0.174 g/cm3。

表4 某工程现场和室内相对密度试验结果对比

图2 卡拉贝利筑坝砂砾料相对密度试验结果对比

图3 某工程筑坝砂砾料相对密度试验结果对比

现场原级配相对密度试验结果与室内振动台法及表面振动法缩尺相对密度试验结果的差异，是由于试验材料颗粒尺寸和级配特征的差异所致。原级配料最大粒径可达300 mm以上，而室内表面振动法最大粒径为100 mm，室内振动台法最大粒径仅为60或80 mm，不同的级配特征导致了材料不同的压实特性。此外，几种试验方法中砂砾料的振动受力机制和压实功能也不尽相同。较大的压实功能和较大的颗粒尺寸，使得现场原级配相对试验所得出的砂砾料最大干密度更大。需要指出的是，由于砂砾料最大、最小干密度影响因素既包括级配特征、最大粒径等自身土性参数，也包括含水状态、密度桶尺寸特征等环境因素，还有振动能量等众多不同因素的影响，对现场和室内试验最大、最小干密度差异的量值和规律的评估还需要进一步研究[28]。

变形控制是高混凝土面板堆石坝建设的关键技术问题[29-30]，提高坝体填筑密实度是进行变形控制的关键措施。在现场采用大型相对密度试验可对原级配砂砾石直接开展试验，能避免室内相对密度试验缩尺带来的误差，且现场试验的振动碾压条件与实际施工情况一致。在相同的设计填筑相对密度指标下，依据现场试验最大、最小干密度值确定用于施工填筑质量检测的干密度，相对于依据室内试验确定的施工填筑质量检测的干密度而言，提高了大坝填筑质量控制的干密度，大坝填筑密实度增大，有利于控制大坝变形。由于室内试验得出的坝料最大干密度偏小，现场施工检测中如基于室内试验成果进行坝料填筑密度检测，经常出现相对密度大于100%的情况，由此可见，在设计填筑标准中，采用现场大型相对密度试验代替室内试验确定筑坝砂砾石最大、最小干密度，更好地进行混凝土面板堆石坝的变形控制是十分必要的。

3 高面板坝变形控制影响因素及效果分析

混凝土面板堆石坝的沉降变形与坝高、筑坝材料及其级配、施工填筑控制标准、碾压施工参数和工艺有密切关系，同时还与坝体设计及材料分区、施工进度与填筑顺序及蓄水、运行等不同时间控制节点有关。表5给出了新疆12 座100 m 级混凝土面板堆石坝沉降变形统计表，据此重点分析坝高、坝料、填筑标准、施工参数和运行时间等因素对坝体沉降变形的影响，以便为设计、施工等环节中更好地控制坝体变形提供指导。

表5 新疆已建12座100m级混凝土面板堆石坝沉降变形统计

3.1 坝高和筑坝材料的影响对新疆己建的12座100 m级高混凝土面板堆石坝工程原型观测资料统计分析表明，大坝沉降量和沉降率与坝高和筑坝材料密切相关，图4和图5分别给出了新疆已建100 m级以上砂砾石坝和堆石坝竣工沉降量S1和竣工沉降率R1（竣工沉降量S1与坝高H的比值），现状沉降量（S2）和现状沉降率R2（现状沉降量S2与坝高H的比值）与坝高的关系。由表5和图4分析可知，坝体竣工沉降量和竣工沉降率随着坝高的增大而增大，坝高越大，竣工沉降量和沉降率增大的速率越大。砂砾石坝竣工沉降量和沉降率与堆石坝竣工沉降量和沉降率有显著差异，这种差异随着坝高的增大而增大。其原因主要与砂砾石与堆石料的级配特征、材料特性及不同应力条件下的变形特点有关，相对于爆破堆石料，砂砾石料级配连续性好，筑坝碾压时有更多的细颗粒填充大颗粒的骨架孔隙，通常可以获得更高的压缩模量，且在高应力条件下，爆破堆石料比砂砾料更容易发生颗粒破碎和结构调整，发生更大的变形。当坝高小于50 m 时，砂砾石坝与堆石坝的竣工沉降量和沉降率差异不大，这种趋势符合中、低砂砾石坝和堆石坝在低应力条件下的受力变形特点，也与已有的认识一致。随着坝高的增大，砂砾石坝竣工沉降量越来越显著的小于堆石坝竣工沉降量，当坝高达到100 m以上时，堆石坝竣工沉降量急剧增大，砂砾石坝的沉降量也有较大增加，但与堆石坝相比，增加的量值相对较小。随着坝高的增大，砂砾石坝和堆石坝竣工沉降率的变化趋势也呈现了类似的规律。虽然尚缺乏200 m级以上砂砾石坝与堆石坝原型观测资料的对比，但从堆石料和砂砾料在高应力条件下的变形特性可以推测，与堆石坝相比，坝高越高，砂砾石坝的变形控制效果越好。砂砾石坝与堆石坝沉降变形的这种差异，对强震区深厚覆盖层上高土石坝建设有重要的意义。由表5和图5分析可知，包括工后沉降的砂砾石坝现状沉降量及沉降率与堆石坝现状沉降量及沉降率的关系，与砂砾石坝和堆石坝竣工沉降量及沉降率的相应关系类似。虽然有的大坝沉降尚未稳定，但可以推测总体上稳定后的沉降与坝高的关系规律趋势不会改变。

图4 新疆已建100m级以上混凝土面板堆石坝竣工沉降量和竣工沉降率与坝高关系

图5 新疆已建100m级以上混凝土面板堆石坝现状沉降量和现状沉降率与坝高关系

3.2 控制标准的影响表6给出了新疆已建高混凝土面板堆石坝设计压实指标和坝体施工检测统计压实指标，结合相应大坝竣工沉降量和现状沉降量，可以得到大坝竣工沉降率和现状沉降率与坝体施工检测统计压实指标的关系，见图6所示。分析可知，随着坝体施工碾压检测相对密度的增大，坝体沉降率是减小的。如阿尔塔什工程，通过大型现场试验将砂砾石填筑的最大干密度由2.26 g/cm3提高到2.38 g/cm3，有效的减小了坝体沉降变形，工程竣工时，坝体的最大沉降量为236 mm，占坝高的0.14%，与类似高度混凝土面板堆石坝沉降变形量相比，阿尔塔什混凝土面板堆石坝沉降量属于较小水平，而早期的JLT水电站施工检测的平均干密度值为2.09 g/cm3，运行后沉降变形量为1170 mm，占坝高的0.75%[31-32]。

现有的混凝土面板堆石坝设计规范对砂砾石坝填筑标准的规定，当坝高＜150 m时，砂砾石相对密度不小于0.75～0.85，当150 m≤坝高＜200 m时，砂砾石相对密度不小于0.85～0.90；水工抗震规范规定，工程设防烈度为Ⅷ度、Ⅸ度时，宜采用其规定范围值的高限。从图6的变化趋势可见，施工碾压检测相对密度由0.85提高到0.91时，坝体沉降率显著减小，而当施工碾压检测相对密度进一步提高时，坝体沉降率变化趋于平缓。面板砂砾石坝坝体沉降率随施工碾压检测相对密度变化的这种规律，对高土石坝变形控制意义重大：（1）汶川地震紫坪铺混凝土面板堆石坝震害经验表明，地震会引起坝体断面整体收缩，发生地震残余变形导致面板脱空或破损损坏防渗系统，由于提高大坝填筑密实度是控制大坝地震残余变形的关键，是全局性的抗震措施，将设计填筑标准由0.85提高到0.90必要且可行；对于坝高小于150 m的混凝土面板堆石坝，从变形控制、减小面板破损几率的角度，将填筑标准提高到0.85以上是有效的方法，现行混凝土面板堆石坝设计规范和水工抗震规范对强震区高面板砂砾石坝填筑标准的规定是基本合适的；（2）当填筑标准达到0.91 以上时，继续提高填筑标准，对减小沉降的作用逐步减小，说明对于200 m级以上高砂砾石混凝土面板堆石坝的变形控制，靠进一步提高填筑标准所带来的变形控制效果可能是有限的，而继续提高填筑标准对施工碾压会带来很大的难度，这对于高面板砂砾石坝的设计和填筑标准论证，具有指导意义。

表6 已建、在建100m级以上混凝土面板砂砾石坝砂砾石相对密度统计

图6 新疆已建百米以上面板砂砾石坝填筑相对密度与沉降率的关系

图7 施工振动碾吨位随时间的变化

3.3 施工碾压参数的影响表7给出了新疆已建100 m级以上混凝土面板堆石坝施工碾压参数。分析可知，不同工程碾压施工参数中，碾压遍数和铺料厚度基本一致，振动碾吨位差异较大，从16 到32 t 不等。铺料厚度基本都采用了80 cm，碾压遍数也没有很大差异，基本为6～8遍，阿尔塔什为10遍。由图7振动碾吨位变化情况可知，从2000—2017年，新疆100 m级混凝土面板堆石坝填筑施工振动碾吨位大多在18～20 t，2018年之后，更大吨位的振动碾开始使用。装备制造业的进步使得近年来大功率施工机械特别是振动碾获得了普遍使用，这对土石坝设计和变形控制的意义重大。在土石坝设计中，大型振动碾的普遍使用为采用更高的设计压实指标、进行更严格的变形控制提供了基础。实际施工实践表明，大坝设计的高填筑标准也越来越容易实现。

表7 新疆已建百米以上混凝土面板堆石坝坝体施工碾压参数

图8给出了新疆已建100 m级以上混凝土面板堆石坝沉降量和沉降率与施工振动碾吨位的关系统计图。分析可知，混凝土面板堆石坝沉降量和沉降率随振动碾吨位的增大逐渐减小，随着碾压机械吨位的增加，施工碾压能达到的相对密度越大（孔隙率越小），施工后干密度越大，填筑越密实，坝体的沉降量和沉降率越小。因此，在铺层厚度、碾压遍数基本确定的条件下提高压实机具的功能可以以更高的效率达成期望的碾压效果，从而更好地控制高坝坝体的沉降变形。

3.4 运行年限的影响图9给出了新疆已建100 m 级以上混凝土面板堆石坝已运行时间与工后沉降关系。分析可知，面板砂砾石坝工后沉降明显小于混凝土面板堆石坝工后沉降，以运行期达到7年以上的几座面板砂砾石坝为例，斯木塔斯（覆盖层12 m）、察汗乌苏（覆盖层47.6 m）、乌鲁瓦提（覆盖层5～10 m）运行7年、11年和18年的工后沉降分别为180、287 和179 mm。斯木塔斯与乌鲁瓦提两者工后沉降十分接近。察汗乌苏坝高110 m，若把47.8 m 覆盖层考虑在内，其高度近157.8 m，按照覆盖层厚度与坝高的比例，可估算坝基覆盖层和坝体工后沉降分别为214 和73 mm，这与斯木塔斯与乌鲁瓦提工后沉降很接近。初步说明，对于采用大型振动碾施工填筑的100 m级砂砾石坝，蓄水运行7年以上逐步趋于收敛的工后沉降量大致上在200 mm 左右，工后沉降约为竣工沉降的50%。混凝土面板堆石坝工后沉降较离散，从运行9年的温泉混凝土面板堆石坝和运行14年的JLT 一级水电站来看，100 m 级混凝土面板堆石坝，其工后沉降量应该在400 mm以上。砂砾石坝与堆石坝工后沉降的差异，主要在于两种材料料性不同，在长期荷载作用下其颗粒破碎特性和蠕变特性不同。

4 高面板变形控制的讨论

4.1 混凝土面板堆石坝坝料的选择混凝土面板堆石坝变形受坝高、筑坝材料、填筑标准和施工碾压参数、运行年限等因素的综合影响，通过上述分析可知，对于新疆已建100 m级（90～165 m）面板砂砾石坝，在相应的填筑压实指标下，竣工沉降率基本上能控制在0.3%左右，现状沉降率基本上能控制在0.3%～0.5%以内；对于新疆已建混凝土面板堆石坝，在相应的填筑压实指标下，竣工沉降率基本上在0.5%左右，个别达到了0.6%以上，坝高102 m已运行9年的温泉混凝土面板堆石坝现状沉降率达到了0.69%，运行4年的高146.3 m 的JL 混凝土面板堆石坝现状沉降率达到了0.89%，已接近混凝土面板堆石坝设计经验沉降控制界限值，说明混凝土面板堆石坝变形控制的难度较大。尤其是对于强震区150 m级以上的混凝土面板堆石坝，大坝的变形控制与抗震安全直接相关，是尤其要重视的关键问题。新疆地区大部分坝址具有较好质量的砂砾石资源，而级配优良的砂砾石材料对于高坝的变形控制是有利的，在此基础上选择砂砾石料筑坝是合适的，也能获得优于采用爆破堆石料筑坝的变形控制效果。对于强震区150 m级以上的混凝土面板堆石坝建设，当坝址附近具有充足的级配优良的砂砾石资源时，采用砂砾石筑坝往往是较优选择。

图8 新疆已建100m级以上混凝土面板堆石坝沉降量和沉降率与施工振动碾吨位的关系

图9 新疆已建100m级面板坝运行时间与工后沉降关系

4.2 高混凝土面板堆石坝设计填筑标准的确定筑坝材料的密实程度是影响大坝变形特性的关键因素，为了减小坝体的沉降和变形，在高混凝土面板堆石坝的施工填筑过程中提高筑坝料的压实密度是行之有效的方法，对变形控制十分关键。如阿尔塔什面板砂砾石坝，其填筑标准为0.90，采用现场相对密度试验确定填筑标准进行施工质量控制，其竣工沉降量仅占坝高的0.14%，若将阿尔塔什坝基近100 m的覆盖层计算在内，其沉降量仅不到覆盖层和坝高的0.1%。卡拉贝利面板砂砾石坝，其填筑标准为0.85，采用现场相对密度试验确定填筑标准进行施工质量控制，其竣工沉降量为坝高的0.23%，也明显的小于同等规模的其他砂砾石坝。因此，从强震区100 m级以上高混凝土面板堆石坝变形控制的角度，将设计填筑标准由0.85提高到0.90，并采用现场相对密度试验代替室内相对密度试验确定砂砾石筑坝填筑标准，是十分必要的。工程实践表明，采用合适的碾压参数和施工工艺是完全可以达到更高的设计填筑标准。

从不同年份修建的混凝土面板堆石坝的沉降量和沉降率来看，竣工沉降量占坝高的比例都在0.3%以上，大多在0.5%左右，工后沉降量大多在400 mm以上，变形控制的效果明显不如砂砾石坝。导致这种变形控制效果差异的原因，除了堆石料和砂砾石料颗粒形状特征和岩性导致的颗粒破碎、湿化和蠕变等物理、力学性质的差异外，填筑标准的不同也是重要原因。爆破堆石料筑坝填筑标准采用孔隙率控制，而爆破堆石料压实后的孔隙率具有级配相关性，而筑坝堆石料的级配通常为一个较宽范围的包线，包线范围内不同级配在相同碾压参数下碾压达到的孔隙率是不同的，填筑标准采用孔隙率进行筑坝质量控制难以反映堆石体真实的松密程度。鉴于此，结合国家重点建设的堆石坝工程，进一步研究爆破堆石料筑坝填筑标准的表示方法和确定方法，以更好的实现堆石坝变形控制是十分必要的。

4.3 混凝土面板堆石坝施工碾压参数的选择提高筑坝的压实干密度，一个方面是提高大坝的填筑标准，相应的也伴随着采用更高标准的碾压参数，最主要的是振动碾吨位的增大。振动碾吨位由16 t提高到20 t及由20 t提高到26 t时，面板砂砾石坝和混凝土面板堆石坝的沉降率显著减小。振动碾吨位由26 t提高到32 t时，新疆尚缺少混凝土面板堆石坝的相应数据，由分别采用26 t和32 t振动碾施工填筑完成的卡拉贝利面板砂砾石坝和阿尔塔什面板砂砾石坝看，沉降率减小的幅度有限。但这里有两个方面的不确定因素，一是数据过少，二是阿尔塔什混凝土面板堆石坝坝基存在近100 m厚的深厚覆盖层。因此，振动碾由26 t提高到32 t对面板砂砾石坝和混凝土面板堆石坝的变形控制的效果尚有待结合更多的工程案例进行分析。

目前水利水电工程大坝碾压施工采用同时控制填筑干密度和施工参数的“双控”方法来控制压实质量，有效地控制碾压参数是保证碾压施工质量的重要手段。新近发展的基于大坝填筑智能碾压施工管理系统及配套检测、监测方法可实现大坝碾压施工参数和施工工艺的数字化和精细化控制。建于近100 m深厚覆盖层上的阿尔塔什水利枢纽面板砂砾石坝（164.8 m），在设计相对密度0.90 的填筑标准下，结合信息化施工监控，取得了良好的变形控制效果，坝体竣工沉降率仅0.14%。

5 结论

（1）根据新疆地区筑坝材料的特点，对于100～150 m级混凝土面板堆石坝，当坝体以砂砾石填筑时，竣工沉降率基本上能控制在0.3%左右，运行多年趋于稳定的沉降率约为0.5%；当坝体以堆石填筑时，竣工沉降率基本上能控制在0.5%左右，运行多年趋于稳定的沉降率基本能控制在0.7%左右。在充分保证坝体填筑施工质量的前提下，两种筑坝材料均能满足混凝土面板坝坝体变形控制的要求。但由于新疆地区大部分坝址区天然沉积的砂砾石具有较为优良的级配特征，筑坝碾压时细颗粒对粗颗粒骨架孔隙的充填较好，采用砂砾石材料填筑的混凝土面板坝坝体变形量更小，具有更好的变形特性，这一优势对于新疆高震区覆盖层上坝高150 m以上的高混凝土面板堆石坝尤为突出。（2）提高混凝土面板堆石坝的坝体压实密度对于改善大坝的变形特性具有非常重要的作用，将高震区150 m级以上的高面板砂砾石坝的设计填筑相对密度从不小于0.85提高到0.90对于保证大坝安全非常必要。由于室内试验的材料缩尺效应及压实功能与现场存在较大差异，对于面板砂砾石坝工程，应采用现场原级配大型相对密度试验代替室内试验方法确定其填筑标准。（3）为达到设计要求的坝体碾压控制标准，应通过现场碾压试验确定合理的碾压施工参数。提高碾压机具的吨位，增加其压实功能，可有效改善坝料的碾压施工效率，更好地达到设计要求的碾压控制标准。因此，对于150 m级以上高混凝土面板堆石坝，推荐采用更大吨位的振动碾进行坝体碾压施工。