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摘要：近年来，我国的水利工程建设有了很大进展，水利工程的大坝结构设计工作也越来越受到重视。水利水电工程中的堆石坝可以分为土质防渗体和非土质防渗体堆石坝，混凝土面板堆石坝作为一种重要的非土质防渗体堆石坝，由于其本身的一些施工优势得以广泛地应用在水利水电工程项目中。虽然我国已经建成的混凝土堆石坝的数量在逐渐增多，但是对混凝土石坝的相关研究还不够深入，传统的混凝土堆石坝设计在现代化水利水电工程施工中逐渐暴露一些问题。本文通过水利工程混凝土面板堆石坝作为研究对象，了解设计标准，然后开展详细的结构设计，提升设计水平。
关键词：水利枢纽工程；混凝土面板；堆石坝；设计
引言
进入新时代，随着我国生产力水平的逐步提高，水利水电工程也进入一个全面发展期，水利工程涉及的领域日益增多，政府对水利工程的建设投资力度也大幅度增加，新建一批惠民利民的水利工程。在整个水利水电工程中，水库大坝扮演着至关重要的作用，其自身不但具有防洪、抗旱、蓄水、航运、供电等作用，还担当着灌溉农田、水资源调用、调节生态系统环境等重要生态功能。
1我国水利工程中大坝的应用现状
我国幅员辽阔，大部分地区处于温带季风区，年内降水和年际降水分布不均匀，历史上曾多次出现旱涝灾害，给人民生产生活造成巨大灾难。也是因为此，我国的水利事业发展具有悠久的历史。1949年以来，我国水利事业发展迅速，水库规模、质量及技术等均发生很大改进。随着新一轮科技革命的兴起，各类科学技术水平不断进步，现代城市的发展与人口的大规模迁移使得人们对水利设施与工程有了更高的要求，既要确保水利工程具有良好的防洪蓄水功能，又要有效减少其发生渗漏和裂缝等的概率。然而，我国部分水利工程建设年代久远，早期的水库大坝由于时间的原因性能严重下滑，坝体本身出现渗漏、塌陷的概率大大增加，尤其是截止目前仍然继续使用的水利大坝，虽然进行一定的翻修，但仍然存在严重的安全隐患，威胁着人民的生命财产安全。与此同时，部分地区修建大坝时间过早，施工技术相对落后，所用材料也相对单一，导致一些水库大坝在运行一定时间后稳定性降低，对整个水利工程的使用造成严重的危害，大大减少其使用寿命；一些水利工程本身设计方案不合理，历史时期的相关预算和现代的实际情况相差较大，当地政府又缺乏合理有效的解决办法，导致大坝裂缝、坍塌时有发生，有些竟成为历史遗留问题。除此之外，随着现代城市化的快速推进，经济快速发展的同时忽视了生态环境保护，造成了相当程度的生态环境污染，污染严重的地区生态系统严重失衡，水土流失严重，致使水患风险程度升级，成为阻碍国民生产生活的重大隐患。改革开放以后，我国的现代化建设得到了突飞猛进的发展。混凝土堆石坝也伴随着水利水电工程的大力发展提高了其施工水平和设计水平等。我国最初设计并投放使用的混凝土面板堆石坝采用传统的抛填式施工方法，坝高不到 50 米。截至目前，我国已经完成或者在建的混凝土面板堆石坝的数量已经超过 80 座，而且其坝高也得到了很大的提升，有不少坝高超过了 100 米。
2结构设计
2.1面板设计
面板是面板堆石坝在河流上游的结构，在防渗方面具有重要的作用，为解决面板堆石坝存在渗漏问题，在设计过程中，应依据施工条件和坝体变形的程度等等，将其进行分块和分缝。其中，垂直缝的间距应设置在12m以上，在18m以下；同时还应注重调整张性垂直缝和压性垂直缝，其中张性垂直缝设置过程中，在数量上应以地形和地质条件为主要的参考依据；两岸垂直缝则尽量与周边缝的布置进行垂直。
另外在设计过程中还应将现场的施工条件予以充分考虑。
2.2提高混凝土抗裂设计
混凝土的抗裂设计要从原材料的选择以及混凝土配合设计两方面内容进行针对性设计。首先，原材料要按照工程建设的性能需求，来选择骨料、粉煤灰、聚丙希纤维以及水泥的型号类型。其次，对于面板混凝土的建设方法，设计应该体现出使用方法。最后，对于特殊位置的材料选择，必须在监理工程师批准合格后才能投入建设。对于混凝土的配合化设计，在全面满足设计要求的各项技术参数的条件下，通过一定配比方法来提高混凝土初期硬化的徐变能力。例如，设计选用水灰比较低的材料，这是提高面板极限拉伸值从而保证抗裂性能的有效设计。此外，还可以通过采用聚丙希纤维以及高效的复合型外加剂，来增强混凝土的使用抗渗性、耐久性以及抗裂性。
2.3混凝土趾板及止水设计
趾板是通过灌浆帷幕为主体结构部分的地下防渗部分和地上防渗部分连接起来，这是上下部分连接的防渗结构形式。通过采取平趾板的结构，厚度设定为0.8m。趾板线是通过地面和趾板下游面交线来进行控制。该工程中，趾板宽度的设定应该根据风化、破碎等问题来合理的设定，保证渗透比和基础结构部分都能够达到要求。为了能够确保趾板和基岩连接的稳定性合格。堆石体沉降会造成面板出现变形的情况，面板与趾板会出现相对较大的位移，这是结构性能最差的部分。周边缝可以选择柔性连接的方式，但是需要性能达到技术标准。接缝的位置上还需要布置有连接橡胶管的结构，从而可以在接缝出现张开变形的条件下，橡胶管能够直接压入到接缝中，柔性材料也就能够压入进去可以提升其密封性。冰的挤压和冻胀会给面板缝的止水与混凝土表面产生损坏的问题，如果大坝面板表面止水膨胀螺栓直接裸露在空气中，经过冬季环境的影响，螺栓就会直接拔起，导致止水结构受到影响。因此，需要改进表面止水与面板的连接方式，可以通过使用平滑的连接方式，以提升该结构的综合性能。
2.4截渗、反滤与排水加固的设计
在实际过程中，我们必须注重对实地的考察，对坝体、坝基的地质情况进行科学考察，根据实验分析与精确测算，明确大坝所能承载的实际水量以及大坝的抗腐能力，根据现实情况合理控制水流，以达到安全标准。在抗渗问题中，要通过相关实验分析测算，选择安全可靠的抗渗材料，一般来说，应用高压旋喷混凝土墙，安置截水槽、混凝土截渗墙板的设计等均可以有效截断坝基渗漏现象。坝体的反滤和排水加固可以在坝下埋管末端的渗流部位设置过渡层或反滤层以处理渗流出逸。
结语
综上所述，采用混凝土面板堆石坝的工程类型，将有利于提供工程使用的稳定性。但这一目标的实现，要以设计有效性为前提，只有设计实现了准确、适用以及建设便利，才能时使工程投入使用收获应有的作用价值。在整个水利水电工程实施过程中，堆石坝属于重要组成部分。为此，各个企业需要对该部分质量进行有效控制，以此来满足水利水电工程设计和施工要求，将其中存在的各种问题解决，强化堆石坝技术水准。
参考文献：
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