Page 65 - 水利学报2021年第52卷第2期

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
振动碾 上游 内部 下游
序号 工程名称
吨位/t 铺厚/cm 遍数 铺厚/cm 遍数 铺厚/cm 遍数
1 阿尔塔什 32 80 10 80 10 80 10
2 吉音水库 18 80 8 80 8 80 8
3 卡拉贝利 26 80 8 80 8 80 8
4 温泉水电站 20 80 6 80 6 80 6
5 KSY 水电站 16 80 6/8 6/8 80 80 6/8
6 JL 水电站 17 80 8 80 8 80 8
7 肯斯瓦特 20 80 8 80 8 80 8
8 斯木塔斯 18 80 8 80 8 80 8
9 柳树沟 20 80 8 80 8 80 8
10 察汗乌苏 20 80 6 80 6 80 6
11 JLT 水电站 18 80 8 80 8 80 8
12 乌鲁瓦提 20 80~100 8 80 8 60~80 8
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
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