刘六宴 温丽萍

(1.水利部大坝安全管理中心, 江苏 南京 210029；2.国家知识产权局专利复审委员会, 北京 100080)



混凝土坝型分类及特征分析

刘六宴1温丽萍2

(1.水利部大坝安全管理中心, 江苏 南京 210029；2.国家知识产权局专利复审委员会, 北京 100080)

水库大坝是人类防治水旱灾害、利用水资源的关键性控制工程。自5000年前在中东两河流域修建第一座砌石土坝以来，数十万座不同规模、不同坝型的水库工程遍布于全球各个角落。本文结合国内外水库大坝实例，针对混凝土坝型进行分类梳理，对混凝土坝型的特点进行系统分析，揭示了混凝土坝发展的现状和前景。

混凝土坝； 特点分析

人类文明进步与治水活动紧密相关，古代中东两河流域文明因治水而繁荣，中华民族文明因治水而源远流长。英国考古学家于1974年在约旦加瓦发现的建于公元前3200年用石块垒砌的土坝是世界上最早的水坝；而最新考古发现，中国杭州良渚古城外围水利工程与约旦加瓦发现的水坝属同一时期的世界最早水坝，距今已经有4700～5100年。公元前598年, 楚国丞相孙叔敖主持修建了中国第一座水库——安丰塘水库。5000多年来，随着人类治水实践的不断深入、科学技术的不断发展、筑坝经验的不断丰富，筑坝材料利用愈来愈广泛，大坝型式越来越丰富多样。混凝土作为西方文明的产物，已发明利用170年，作为筑坝材料也有100余年。

1 混凝土坝型分类

混凝土是由水、水泥、砂、骨料(石子或砾石)、外加剂、掺合料等材料按一定比例搅拌、密实成型、养护硬化而成的一种人工石材。混凝土坝通常建筑在深而窄的山谷，是国内外建设水库选择的主要坝型之一。截至2014年底，中国已建的97735座水库中，混凝土坝约占5%；已建大中型水库中，混凝土坝占10.6%；坝高50m以上的已建大中型水库中，混凝土坝占25.9%；坝高70m以上的已建大中型水库中，混凝土坝占38.9%；坝高100m以上已建在建的近200座高坝水库中，混凝土坝占52.6%。水库大坝越高，采用混凝土坝型的比例越高，说明混凝土坝的安全可靠性较高。

混凝土坝按筑坝材料和施工工艺可分为常态混凝土坝、碾压混凝土坝、堆石混凝土坝、胶凝砂砾石坝等，按结构型式和受力方式可分重力坝、拱坝、支墩坝，按坝的高度可分为高坝(坝高≥70m)、中坝(坝高30～70m)、低坝(坝高<30m)。

2 混凝土坝型特征分析

2.1 常态混凝土坝

常态混凝土通常指拌和物坍落度为10～100mm的混凝土，具有较强的抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗渗能力，且耐久性稳定、适用面较广，是一种传统意义上的混凝土。早期的混凝土坝一般由常态混凝土浇筑建成，当前仍然被世界各国广泛采用。中国已建在建的103座坝高100m以上混凝土高坝水库中，常态混凝土坝52座，占50.5%。常态混凝土坝按受力方式可分为混凝土重力坝、混凝土拱坝、混凝土支墩坝等。

2.1.1 常态混凝土重力坝

混凝土重力坝是一种传统坝型，主要利用自身的重量和强度来支撑水体、泥砂等荷载。常态混凝土重力坝按结构型式可分为实体重力坝(也称整体式重力坝)、宽缝重力坝、空腹重力坝，按横缝处理方式还可分为悬臂式重力坝、铰接式重力坝和整体式重力坝，按坝轴线曲直又可分为直线型重力坝、折线型重力坝和拱型重力坝。从坝体承担荷载的有利性和节省大坝建设投资的角度考虑，坝轴线设计为直线型最合理，但也有一些水库大坝因受地形、地质条件制约，而将坝轴线设计为折线型或拱型，称为折线型混凝土重力坝或拱型重力坝。

a.实体重力坝。该坝型坝体断面型式较简单，有利于机械化快速施工，坝顶可以溢流泄洪，坝体中可以布置泄流孔洞，但混凝土方量较多，施工中需要严格的温度控制措施。世界各国修建于宽阔河谷处的混凝土高坝，多采用实体重力坝。20世纪初，美国建造了阿罗罗克坝、象山坝等第一批混凝土重力坝；20世纪30年代，美国修建了坝高168m的大古力水电站，是当时世界装机最大的水电站，装机容量888万kW，现仍是世界上已建最大的混凝土重力坝和第四大水电站；20世纪50年代，印度修建了坝高226m的巴克拉混凝土重力坝和坝高192m的拉克华混凝土重力坝，美国修建了坝高219m的德沃夏克混凝土重力坝，苏联在寒冷地区修建了坝高215m的托克托古尔混凝土重力坝；1962年，瑞士建成坝高285m的大狄克桑斯坝，是目前世界上已建最高的混凝土实体重力坝。20世纪80年代，委内瑞拉建成混凝土实体重力坝坝高162m的古里水电站，是目前世界上已建第三大水电站，装机容量1006万kW。中国也相继建设了一批具有标志性的混凝土实体重力坝，20世纪40年代建成坝高91.7m的丰满水电站，60年代初建成坝高106m的三门峡水库，70年代建成坝高 147m的刘家峡水电站，20世纪初建成世界上最大装机容量、坝高181m的三峡水库。部分国内外已建坝高100m以上常态混凝土实体重力坝如表1所列。

表1 国内外部分已建坝高100m以上常态混凝土实体重力坝

续表

b.宽缝重力坝。宽缝重力坝最早由瑞士人菲加里于1900年提出，是将实体重力坝每个坝段的横缝中间部分扩宽成为空腔的重力坝，缝宽比(即缝宽与坝体宽度之比)一般为0.2～0.4。该坝型有利于降低扬压力，减少坝体混凝土用量(比实体重力坝减少10%～20%)、节省投资，同时，宽缝增加了散热面还有利于施工期混凝土温度控制，但施工模板用量大提高了混凝土单价，宽缝头部容易产生较大的主拉应力。苏联于1964年修建了坝高125m的布拉茨克混凝土宽缝重力坝水库，缝宽比为0.27，该水库是目前世界第三大水库；1956年还在寒冷的西伯利亚修建了马马康宽缝重力坝，缝宽比为0.4。中国于1965年建成坝高105m的新安江水电站，是中国第一座自主设计、自制设备、自主施工的大型水电站，坝型为混凝土宽缝重力坝，缝宽比为0.286；1967年建成坝高113.8m的云峰水电站，是目前中国最高的混凝土宽缝重力坝；1978年建成坝高95.3m的枫树坝水库，其大坝由宽缝重力坝、空腹重力坝和整体式重力坝3种坝型组成。中国部分已建宽缝重力坝如表2所列。

表2 中国部分已建混凝土宽缝重力坝

c.空腹重力坝。空腹重力坝是在重力坝坝体内沿坝轴线方向布置大型纵向空腹的坝，开孔率(即空腹面积与坝体剖面面积之比)一般为9%～28%。该坝型有利于降低坝基场压力，减少混凝土用量，节约投资，同时，空腔增加了散热面有利于施工期混凝土温度控制，有的坝体空腔内还可以布置水电站厂房，但该坝型施工复杂、钢筋用量多，空腔周围易出现拉应力。20世纪50年代，奥地利率先修建了3座空腹重力坝，其中大缪尔多尔-费尔塞坝高46.5m；20世纪60年代，葡萄牙修建了坝高 57m的卡腊帕特洛空腹重力坝。1961年，中国建成第一座空腹重力坝——江西上犹江水电站，坝高67.5m；1987年建成坝高112.5m的凤滩空腹重力坝，是目前中国已建最高的混凝土空腹重力坝。中国部分已建空腹重力坝如表3所列。

表3 中国部分已建空腹重力坝

d.拱型重力坝。拱形重力坝是在平面上稍为拱向上游的重力坝，属于重力坝范畴。拱型重力坝的坝轴线曲率小、半径大，拱分担的荷载较小，工程量与直线型重力坝相差不多，但可利用拱的作用在一定程度上提高坝的承载能力或潜在安全度。当地形、地质条件不完全适合于修建拱坝，但又要求重力坝有较大安全潜力的情况下选择该坝型，不过国内外建设该坝型非常少。中国1982年建成的乌江渡水电站，坝型为混凝土拱型重力坝，坝高165m，这是中国在喀斯特岩溶地区兴建的第一座大型水电站。伊朗2002年建成的吉尔坝(又称萨尔曼法尔西坝)，坝型为混凝土拱形重力坝，最大坝高130m。

e.折线型重力坝。国内外混凝土折线型混凝土重力坝都比较少。中国坝高128m的安康水电站大坝、坝高132m的宝珠寺水电站大坝以及巴基斯坦坝高46m的达瓦特大坝是具有代表性的折线型混凝土重力坝工程。

2.1.2 常态混凝土拱坝

混凝土拱坝是一种经济性和安全性都很好的坝型，混凝土工程量一般只有实体重力坝的50%，是目前最流行的混凝土坝型之一。中国已建在建的103座100m以上混凝土坝(包括碾压混凝土坝)中，混凝土拱坝有46座，而且主要是近20年建成。混凝土拱坝是依托两拱将上游大部分水压力、泥砂压力等传递到两岸岩体，将其他压力通过悬臂梁的作用传给底部基岩。该坝型主要依靠两岸岩体的支撑和混凝土强度来维持大坝稳定和安全，但要求两坝肩岩石均匀、坚固完整、强度高、透水性小、抗风化能力强。人类修建拱坝具有悠久的历史，早期建设的拱坝主要是砌石拱坝，20世纪后各国开始建设混凝土拱坝。1910年，美国建成了巴菲罗比尔拱坝，坝高99m；1935年，美国建成胡佛大坝，坝高221.4m，是当时世界上最高的混凝土重力拱坝，而且坝顶长只有379.2m，目前仍然是世界高坝中长度最短的大坝。同时，20世纪30年代，美国还修建了坝高183m的砂斯塔重力拱坝，60年代修建了坝高216m的格伦峡重力拱坝。1989年，苏联建成萨彦舒申斯克水电站大坝，是目前世界上最高的重力拱坝，坝高245m。中国自20世纪50年代开始修建高混凝土拱坝，包括坝高 87.5m的响洪甸重力拱坝、坝高 76.3m的陈村重力拱坝和78m的流溪河圆弧形单曲拱坝。2012年建成的锦屏一级水电站大坝，坝高305m，是目前世界上已建第二高坝，也是世界上已建最高的混凝土坝、混凝土拱坝、混凝土双曲拱坝；2010年建成的小湾水电站大坝，坝高292m，是目前世界上已建第4高坝，也是世界已建第二高混凝土坝、混凝土拱坝、混凝土双曲拱坝。国内外已建坝高200m以上常态混凝土拱坝如表4所列。

表4 国内外已建坝高200m以上常态混凝土拱坝

续表

混凝土拱坝按水平拱的厚度变化可分为等厚度拱坝和变厚度拱坝。其中，等厚度拱坝是指同一高度的坝体厚度保持一致。中国已建成相当数量的混凝土等厚度拱坝，如：坝高54m的安徽丰乐水库为变圆心变半径等厚度拱坝，坝高74.3m的浙江石门水库为单圆心双曲等厚坝型，坝高155 m的李家峡水电站大坝为三圆心双曲等厚度拱坝，坝高100m的蔺河口水电站大坝为单圆心等厚度双曲拱坝。变厚度拱坝是指坝体同一高度的坝体厚度由拱冠向拱端逐渐变厚，由于拱坝产生的轴向推力是从拱冠向拱端逐渐加大的，因此变厚拱坝比等厚拱坝更符合拱的受力特点，更加节省材料。坝高102m的浙江紧水滩水电站大坝为三圆心双曲变厚度拱坝，坝高64m的浙江下岸水库大坝为抛物线双曲变厚度拱坝，坝高74.5的湖北泗渡河水电站大坝为混合线型双曲变厚度拱坝。

混凝土拱坝按曲率可分为单曲拱坝、双曲拱坝。单曲拱坝仅在水平方向上有弧度，又称为定外半径定中心角拱坝，适应于U形或矩形河谷，主要是中低混凝土坝采用。坝高31m的辽宁红河水库大坝为三圆心混凝土单曲拱坝，坝高52.5m的云南下石龙水电站和坝高88m的云南块泽河水电站大坝为混凝土单曲拱坝，坝高48.3m的广西瑶山冲水库为同心等外半径变内半径混凝土单曲拱坝，坝高49m的贵州修文水电站大坝为混凝土单曲拱坝，坝高20.2m的辽宁门坎哨水库大坝为定圆心定外半径混凝土单曲拱坝。双曲拱坝是在水平和垂直两个方向上均有弧度，让梁截面也有弯曲形状使之兼具拱的作用，包括变外半径定中心角和变外半径变圆心两种形式，主要应用于V形河谷。世界已建200m以上的高混凝土拱坝全部为双曲拱坝，足以说明该坝型采用的广泛性。

混凝土拱坝按厚高比可分为薄拱坝(厚高比<0.2)、中厚拱坝(厚高比0.2～0.35)、厚拱坝(厚高比≥ 0.35)，坝体厚薄选取要视地形、地质条件和坝体承担的荷载大小。坝高181m的台湾德基双曲薄拱坝，厚高比0.11；坝高261.6m的意大利瓦依昂双曲薄拱坝，厚高比0.084，坝高237m的瑞士莫瓦桑双曲中厚拱坝，厚高比0.227，坝高272m的苏联英古里双曲中厚拱坝，厚高比0.33。厚拱坝又称为重力拱坝，美国胡佛坝、格伦峡坝，苏联萨彦舒申斯克水电站大坝，伊朗卡伦Ⅳ水电站以及中国的白山水电站大坝厚高比大于0.35，都是重力拱坝或称混凝土厚拱坝。从混凝土高拱坝的厚高比看，国外大坝薄拱坝居多，而中国以中厚拱坝居多。其中，法国托拉拱坝是目前世界上最薄的拱坝，坝高88m，坝底厚2m，厚高比仅为0.023。

2.1.3 混凝土支墩坝

混凝土支墩坝是由一系列倾斜面板和支承面板的支墩组成的坝，面板直接承受上游水压力和泥砂压力等荷载，通过支墩将荷载传给地基。面板和支墩连成整体，或用缝分开。混凝土支墩坝是一种轻型坝，相较混凝土实体重力坝可节省20%～60%的混凝土，宜修建在气候温和、河谷较宽、地质条件较好、运输条件差、天然建筑材料缺乏的地区。截至目前，中国在建已建混凝土支墩坝均属于常态混凝土坝型。支墩坝又可分为平板坝、大头坝、连拱坝，平板坝适用于中、低坝，连拱坝和大头坝则适用于中、高坝。1903年，安布生设计并建造了第一座有倾斜盖面的平板坝；1948年阿根廷建造了坝高83m艾斯卡巴坝,是目前世界上最高的平板坝。1968年加拿大修建了坝高214m马尼克五级连拱坝，是目前世界上最高的支墩坝。1926年，F.A.内茨利首先提出大头坝设计理论，巴西与巴拉圭于1991年共同建成坝高196m的伊泰普水电站混凝土双支墩空心重力坝，是目前世界已建最高的大头坝，也是目前世界上第二大水电站。中国1954年建成坝高75.9m的佛子岭混凝土连拱坝，是中国乃至亚洲建成的第一座混凝土连拱坝；1960年建成新丰江单支墩式大头坝，坝高105m，是中国库容最大的支墩坝；1980年建成的湖南镇梯形坝，坝高129m，是中国目前最高的支墩坝。中国部分已建混凝土支墩坝如表5所列。

宽缝重力坝、空腹重力坝、拱型重力坝、支墩坝等坝型，是在中国20世纪50—70年代物质经济匮乏、技术水平较低、大型施工机构缺少的特殊条件下的一种有效选择，在当前物资经济条件丰厚、技术保障有力、大型施工机械日新月异并追求快速、高效施工的大环境下，该坝型也逐渐退出历史舞台。

表5 我国部分已建混凝土支墩坝

2.2 碾压混凝土坝

碾压混凝土(简称RCC)，是一种干硬性贫水泥混凝土，由水泥、粉煤灰(火山灰、矿渣)掺和料、水、外加剂砂和分级控制的粗骨料拌制成无坍落度的干硬性混凝土，采用与土石坝施工相同的运输及铺筑设备，用振动碾分层压实。碾压混凝土坝既具有混凝土体积小、强度高、防渗性能好、坝身可溢流等特点，又具有土石坝施工程序简单、快速、经济、可使用大型机械施工的优点。碾压混凝土筑坝技术20世纪70年代由国外首先应用，1974—1982年，巴基斯坦在修复塔贝拉水电站中，利用枯水期浇筑了250多万m3的碾压混凝土，这是碾压混凝土筑坝技术应用最重要的里程碑；1980年，日本采用RCD工法修建了坝高89m的岛地川坝，这是世界上第一座碾压混凝土坝；1982年，美国采用RCC工法修建了坝高52m的柳溪坝，这是世界上第一座全部采用碾压混凝土填筑且不设横缝的大坝。中国于20世纪80年代初开始研究碾压混凝土筑坝技术，吸收了日本RCD工法和美国RCC工法的优点，并在低水泥高掺粉煤灰、不设纵缝大仓面连续浇筑、富浆碾压混凝土(或变态混凝土)防渗、低VC值、斜坡铺筑碾压等方面实现技术创新，1986年建成了坝高56.8m的坑口碾压混凝土重力坝，这是中国建设的第一座碾压混凝土坝；1995年建成坝高110m的岩滩水电站，这是中国第一座百米级高碾压混凝土坝。截至目前，中国已建在建近200座碾压混土坝，其中100m 以上50座、200m以上3座。龙滩大坝是目前世界上已建最高碾压混凝土坝，坝高216.5m。碾压混凝土已成为当前最流行的坝型之一，中国已建在建103座坝高100m以上混凝土高坝水库中，碾压混凝土坝有51座，占47.4%，而且全部是近20年建成。中国已建坝高120m以上、在建100m以上碾压混凝土坝如表6、表7所列。

表6 中国已建坝高120m以上碾压混凝土坝

表7 我国在建坝高100m以上碾压混凝土坝

2.2.1 碾压混凝土重力坝

20世纪80年代末—90年代初期,国内外主要是建设坝高70m以下的中低坝。为充分发挥碾压混凝土大仓面快速施工的特点，碾压混凝土坝体结构力求简单，既没有宽缝式、空腹式坝体，也没有支墩坝型，主要是碾压混凝土实体重力坝和碾压混凝土拱坝。南非于1988年建成世界上第一座碾压混凝土拱坝——尼尔浦特坝，坝高50m ，坝长200m , 厚高比0.4；1993年，中国建成当时世界最高碾压混凝土拱坝——普定水电站大坝，坝高75m，厚高比0.386。

与常态混凝土重力坝一样，碾压混凝土重力坝按坝轴线曲直又可分为直线型重力坝、折线型重力坝和拱型重力坝，直线型是碾压混凝土重力坝的主要型式，如：中国第一座碾压混凝土坝——坑口坝就是直线型实体重力坝，但也有一些折线型坝体，坝高130m的洪口水电站、坝高111m的大朝山水电站、坝高216.5m的龙滩水电站和坝高130m的广西百色水利枢纽都是折线型碾压混凝土重力坝；目前，尚未建设碾压混凝土拱型重力坝，但岩滩水电站上游围堰(54.3m高)和37m高的隔河岩水电站上游围堰(37m高)是采用拱型重力坝型式。

2.2.2 碾压混凝土拱坝

与常态混凝土拱坝一样，碾压混凝土拱坝按水平拱的厚度变化可分为等厚度拱坝和变厚度拱坝。普定水电站大坝为碾压混凝土定圆心、变半径、变中心角等厚度双曲非对称拱坝，坝高100m的蔺河口水电站大坝为碾压混凝土单圆心等厚度双曲薄拱坝；坝高104.6m的安徽白莲崖水库大坝为碾压混凝土抛物线型双曲变厚度拱坝，坝高113m的天花板水电站为碾压混凝土抛物线型变厚度双曲拱坝，坝高167.5m的万家口子水电站为碾压混凝土抛物线型变厚度双曲拱坝。

碾压混凝土拱坝按曲率可分为单曲拱坝、双曲拱坝，以双曲拱坝居多。坝高66.8m的云南南康河二级水电站为碾压混凝土单曲拱坝，坝高67.5m的广西下桥水电站为碾压混凝土单曲拱坝；坝高141m的三里坪水电站为碾压混凝土对数螺旋型双曲拱坝，坝高110m的黄花寨水电站为碾压混凝土对数螺旋型双曲拱坝。2001年，中国建成的砂牌水电站大坝，是目前世界上最高的碾压混凝土单曲拱坝，坝高130m，厚高比0.238。

碾压混凝土拱坝按厚高比可分为薄拱坝、中厚拱坝、厚拱坝。立洲水电站大坝(厚高比0.197)、三里坪水电站(厚高比0.17)、大花水水电站(厚高比0.186)、招徕河水电站(厚高比0.175)等为碾压混凝土薄拱坝，万家口子水电站(厚高比0.215)、石门坎水电站(厚高比0.222)、龙桥水电站(厚高比0.23)等为碾压混凝土中厚拱坝，普定水电站(厚高比0.376)、红坡水库(厚高比0.48)、老挝南康5号水电站(厚高比0.418)、南非尼尔浦特坝(厚高比为0.4)等为碾压混凝土厚拱坝，也可称为称碾压混凝土重力拱坝。1996年，中国建成福建溪柄碾压混凝土拱坝，坝高63.5m，是世界上第一座碾压混凝土薄拱坝，厚高比0.19；2009年建成的湖北云龙河三级水电站大坝，是目前中国最薄的百米级高碾压混凝土拱坝，坝高129m，厚高比0.14；2013年建成的湖北三里坪水电站大坝，是中国目前已建最高的碾夺混凝土双曲薄拱坝，也是已建最高的碾压混凝土拱坝，坝高141m，厚高比0.17。中国部分碾压混凝土拱坝坝型及厚高比如表8所列。

表8 中国部分碾压混凝土拱坝坝型及厚高比

续表

2.2.3 碾压混凝土筑坝技术的适应性

碾压混凝土坝可修建在各种不同气候条件下的世界各个地区。在高气温地区，阿尔及利亚的贝利哈罗恩坝(坝高121m，碾压混凝土量169万m3)，所处地区最高气温可达43℃；在低气温地区，美国的上静水坝(Upper Stillwater)(坝高91m，碾压混凝土量11万m3)和加拿大的拉克罗伯森坝(坝高40m，碾压混凝土量2.8万m3)，两坝所处地区冬季最低气温可达-37.5℃以下；在多雨地区，智利的潘戈坝(Pangue)(坝高113mm，碾压混凝土量66万m3)，在13个月的施工期内总降水量达4436mm，最集中时3个月的降水量就达3130mm。1995年，中国建成温泉堡碾压混凝土单曲拱坝，是世界上寒冷地区建成的第一座碾压混凝土拱坝，最大坝高48m，坝体厚高比为0.288；2002年建成的龙首水电站是世界上第一个在地震基本烈度为8度区、极限温差70.2℃(最高气温37.2℃、最低气温为-33℃)地区修建的高碾压混凝土薄拱坝；2003年，中国在高寒、强震、弱地基建设了坝高110m的石门子碾压混凝土拱坝。

利用碾压混凝土施工速度快、溢洪过流能力强的特点，在水库大坝围堰建设也有广泛应用。截至目前，中国已修建20多座碾压混凝土围堰。其中三峡三期围堰、龙滩上围堰和构皮滩上围堰,高度均在70m以上,已属于高碾压混凝土坝，这些围堰建设时间都控制在4～5个月内，有效满足了导截流和主体工程施工要求。

2.3 其他混凝土坝型

近20年来，随着科学技术的发展，新材料、新工艺广泛应用，促进了混凝土筑坝技术快速发展，堆石混凝土坝、胶凝砂砾石坝等新坝型和筑坝工艺也应运而生。与普通混凝土相似，堆石混凝土、胶凝砂砾石都是以水泥为胶凝材料，与水、砂、石子、化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型、养护硬化而成的人造石材，虽然与普通混凝土的混合料组成比例、骨料粒径、拌和工艺不同，但硬化成型后的力学性能相近，堆石混凝土可看作是常态混凝土的一种特殊形式，胶凝砂砾石可看作是碾压混凝土的一种特殊形式。

2.3.1 堆石混凝土坝

堆石混凝土坝由清华大学金峰教授和安雪晖教授2003年首先提出，是利用自密实混凝土的高流动、抗分离性能以及自流动的特点，在粒径较大的块石(块石粒径可在300mm以上)内随机充填自密实混凝土而形成的混凝土堆石体。具有水泥用量少、水化温升小、综合成本低、施工速度快、良好的体积稳定性、层间抗剪能力强等优点。

目前，堆石混凝土坝主要以重力坝结构型式为主。河南宝泉抽水蓄能电站上库副坝及回填工程、向家坝水电站沉井群混凝土回填工程、山西清峪水库重力坝、山西恒山水库加固工程、贵州石龙沟水库拱坝及高车水库围堰工程、大渡河砂坪电站闸坝基础回填及导流工程、长坑三级水库重建工程已采用堆石混凝土筑坝技术，取得了丰富的实践成果。实践表明，堆石混凝土的堆石含量可达到 55%以上，因水泥用量少，实测大体积混凝土水化热温升仅为常态混凝土的 50% 左右，同时也说明大体积混凝土结构收缩小，具有较强的抗裂能力。另外，堆石混凝土施工层面大量块石棱角裸露，还可提高层间抗剪能力。

2.3.2 胶凝砂砾石坝

胶凝砂砾石坝是在混凝土面板堆石坝和碾压混凝土重力坝的基础上发展起来的一种新坝型，最早由Raphae于1970年堤出，是将胶凝材料和水添加到砂砾石或开挖废弃料中，经过拌和而形成。胶凝砂砾石坝具有骨料要求低、充分利用废料、施工工艺简单、建设成本低、环境影响小以及良好的稳定性、安全性和抗冲刷能力强等优点，该筑坝技术已在日本、土耳其、希腊、法国等国的永久工程得到应用，10多座大坝相继建成运用，其中坝高107m的土耳其Cindere大坝是世界上已建的最高胶凝砂砾石坝。

目前，中国针对胶凝砂砾石坝筑坝技术开展一系列理论研究和科学实验，大坝坝型通常采用梯形断面，设计原则、设计准则一般参照重力坝设计规范，该技术已在一些水电站工程围堰建设中得到试验应用。2004年，中国建成了第一座胶凝砂砾石围堰——福建街面水电站下游围堰，坝高16.3m；随后，相继建成35.5m高的洪口水电站上游围堰、14m高的砂沱水电站二期下游围堰、12m高的飞仙关水电站一期纵向围堰，积累了丰富的现场实践经验。目前正在设计论证坝高61.6m的山西守口堡水库胶凝砂砾石坝、坝高71.5m的云南那恒水库胶凝砂砾石坝，以及堤高14.1m、长2.55km的岷江航电犍为枢纽工程胶凝砂砾石防护堤建设方案。

3 结 论

a.中国水库大坝数量众多，混凝土坝型种类多样，充分说明中国坝工研究和筑坝实践成就显著。

b.混凝土坝最早起源于西方发达国家，各种混凝土高坝建设也最先在国外发达国家实现，但中国筑坝技术在近60多年的快速发展中，无论是混凝土高坝建设，还是坝型多样性探索，都已处于世界领先地位。

c.常态混凝土坝作为一种传统坝型，在中国得到了广泛应用，混凝土浇筑技术全面成熟；碾压混凝土坝作为一种新坝型，近30年在中国得到深入研究和广泛应用，已成为大坝建设最流行的坝型之一。

d.混凝土拱坝在改善结构应力分配、节省混凝土材料上有非常明显的优点，在中国得到广泛应用，特别是高坝水库中应用比例较高，也是近20年来最流行的坝型之一。

e.宽缝重力坝、空腹重力坝、拱型重力坝、支墩坝等坝型，是在中国特殊历史条件下的一种有效选择，但复杂的坝体结构和局部不良应力表现，以及当时追求快速、高效施工的大环境下，这些坝型逐渐退出历史舞台。

f.堆石混凝土坝和胶凝砂砾石坝是近些年开始大量研究和试验应用的新坝型，在一些低坝或临时工程实践中取得了比较丰富的经验，将是未来筑坝建设的新选择，但坝体性能监测历时较短，其抗拉、抗剪、抗弯等力学性能及耐久性还需时间来检验。

[1] 俞瑞堂.国外碾压混凝土筑坝最新技术及发展[J].水利水电工程设计,1995(2).

[2] 沈崇刚.中国大坝建设现状及发展[J].中国电力,1999(12).

[3] 董安建，刘六宴.变态混凝土在碾压混凝土坝中的应用[J].水利水电，2000(3).

[4] 方坤河.中国碾压混凝土坝的配合比研究[J].水力发电,2003(11).

[5] 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(5).

[6] 周建平，杨泽艳，陈观福.我国高坝建设的现状和面临的挑战[J].水利学报，2006(12).

[7] 陈志强，侍克斌.水利枢纽工程坝型选择影响因素的分析[J].中国农村水利水电，2007(8).

[8] 庞琼，王士军，倪小荣，等.世界已建高坝大库统计分析[J].水利水电科技进展，2012(12).

[9] 王爱玲，邓正刚.我国超级高坝的发展与挑战[J].水力发电，2015(2).

Analysis on concrete dam type classification and feature

LIU Liuyan1, WEN Liping2

(1.DamSafetyManagementCenteroftheMinistryofWaterResources,Nanjing210029,China; 2.PatentReexaminationBoardofSIPO,Beijing100080,China)

Reservoir dam is a critical control project for human beings to prevent inundation and drought disaster and utilize water resources. Since the first stone soil dam was constructed in two-river basin of Middle East 5000 years ago, hundreds of thousands of reservoir projects with different sizes and different dam types are distributed all over the world. In the paper, examples of domestic and foreign reservoir dams are combined for sorting concrete dam types according to category and systematically analyzing the characteristics of concrete dam types, thereby disclosing the current development situation and prospect of concrete dam.

concrete dam; characteristic analysis

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.11.001

TV642

A

1005-4774(2016)11- 001- 10