論膠結顆粒料壩研究進展與工程應用

牛振華

【摘要】膠結顆粒料壩是國家近年提出的一種全新的水庫大壩材料、技術，具有著優越的性能，安全性較高，經濟水平較強，環境保護作用較好，通過本文對膠結顆粒料壩研究進展與工程應用的分析和討論，可以為水庫大壩工程的相關人員提供參考。首先，從斷面型式、配合比和材料特性、基本原則、施工原則這幾個方面對膠結顆粒料壩的應用情況進行分析，最后通過實際的工程案例判斷膠結顆粒料壩的應用情況。

【關鍵詞】斷面型式；配合比；施工原則

引言：

當今時代下，滿足國家新時期經濟、社會發展需求，推動國家社會發展是新時期最為重要的任務，加強水庫大壩的建設，推動水庫大壩研究工作和工程應用，在發展建設工作中具有著無可替代的優勢。而膠結顆粒料壩作為一種全新的大壩形式，應用的大壩材料和大壩結構與傳統的水庫大壩都有著明顯的區別，通過對膠結顆粒料壩的研究，可以對膠結顆粒料壩產生更加全面的了解，以此在具體的工程中使用。

一、膠結顆粒料筑壩原則

（一）斷面型式

在建造膠結顆粒料壩的過程中，首先要確定合理的斷面型式，然后才能夠展開具體的施工，傳統重力壩一般會采用直立坡這種斷面型式，但是這種斷面型式對材料的要求較高。而對于膠結顆粒料而言，作為一種彈塑性較強的材料，并不適合傳統的斷面型式，在充分考慮到材料性能和壩體結構后，根據實際情況，選擇了等腰梯形斷面，這種斷面型式對材料的要求較低，且分布均勻，材料性能也可以得到全面的發揮，且大壩功能呈現出梯度變化，因此在提升整體能力的同時，經濟性也會得到提高，圖1為不同形狀的斷面對材料強度的要求。

（二）配合比和材料特性

在膠結顆粒料壩中使用的材料為膠凝砂礫石，這種礫石的原材料包括了河床天然砂礫石、基巖開挖料等，在將一些粒徑大于150mm的超徑骨料剔除后，就不需要再次進行篩選劃分，因為處理過程相對較簡單，膠材較少，因此膠結顆粒料壩中膠凝砂礫石具有著明顯的強度離析。在設計膠凝砂礫石的配合比時，首先需要對料場礫石情況進行勘測、取樣，以此繪制形成級配包絡線，然后將不同級配的砂礫石作為試驗材料，在對強度進行試驗后，選取滿足施工要求的用水量和適宜強度就是配合比的控制范圍。

（三）基本原則

膠結顆粒料壩由中國提出，是在傳統筑壩技術的基礎創新發展出來一種全新的技術，和傳統的材料不同，膠結顆粒料壩屬于過渡壩型，因此設計理念不同，設計結構也存在一定的區別。首先，膠結顆粒料壩的使用材料為堆石料和混凝土材料之間，增加了水泥、石灰石粉等作為膠結材料，以此簡化了材料的制備過程，因此在設計大壩的過程中要充分考慮到材料的性能問題。此外，在安全設計上要和混凝土重力壩相同，尤其是在漫頂破壞、地震破壞這兩個方面的性能上。最后，在進行大壩設計時，需要采用宜材適構和功能分區這兩個設計理念以此充分提升材料性能，保證性能得到充分的發揮。

（四）施工原則

除了基本原則之外，還要注意施工原則，以此保證膠結顆粒料得到充分的制備，比如膠凝砂礫石筑壩需要專用的拌和設備進行拌和，其次還要采用數字監控系統，保證施工質量工程材料安全，最后還要注意材料接觸位置的施工，在符合功能梯度概念的基礎上，保證設備安全可靠。除了施工原則之外，結構設計、材料選擇上也需要遵守一定的原則，大壩斷面和材料選擇原則都需要得到充分的利用，以此達到保護環境目的，比如，在非巖基上建造大壩時，膠結顆粒料壩的壩高不能超過50m。

二、工程應用

現階段，膠結顆粒料壩在國家多個大壩工程中得到使用，最高的大壩可以達到61.6m，其中于2006年修建成的洪口圍堰就經受住了洪水考驗，因此可知膠結顆粒料壩的安全性較好；而且經過實際的應用可知，使用膠結顆粒料筑壩技術和傳統的筑壩技術相比可以節約10%-20%的投資，建筑周期也相對較短，不僅如此，在水土資源等環境保護工作上發揮著十分重要的作用。以某水庫為例，該水庫位于國家S省G縣，總庫容達到了980萬m3，屬于?。?）型水庫，在前期設計階段，選用的壩型為碾壓混凝土重力壩，而且該地區的砂礫料較為豐富，施工條件較好具備建筑膠結顆粒料壩的條件。工程采用等坡比的梯形斷面，將上下游坡比控制在1：0.6中，作為防滲保護層，上下游分別采用1.5m、1.0m后的常態混凝土，在具體的計算分析后，大壩建成后穩定系數高于1.31，安全系數高于4.08，穩定安全系數極高，最大的壓應力值可以達到1.293MPa，此外膠結顆粒料壩的安全性也會得到顯著提高。在實際應用的過程中，攤鋪層厚度為75cm，碾壓8遍，無振動碾壓2遍，有振動碾壓6遍，行走速度為1km/h，此外還需要注意的是，根據膠凝砂礫石的澆筑過程，如果遇見了陰雨天氣，要對層面進行處理，以此保證層次之間完美結合。

總結：

綜上所述，中國是世界上大壩最多的國家，隨著國家建筑行業的不斷發展，在新時期，承擔著十分重要的建設管理任務，創新開發全新的大壩材料、大壩結構，提高大壩使用安全，推動國家建設發展，為國家創造出更多的經濟效益，在現階段中具有著十分重要的意義。通過本文對膠結顆粒料壩的研究，為中小型水庫大壩工程提供參考，這種大壩材料性能較優，結構穩定，且經濟性較強，滿足國家發展需求。

參考文獻：

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