砌石坝建筑历史悠久。中国最早的砌石坝是公元前250年在四川都江堰水利枢纽上修建的干砌卵石分水堰,另外较早的如公元前214年在广西灵渠修建的人字型溢流砌石坝,833年在今浙江修建的它山堰。20世纪50~60年代砌石重力坝修建较多,代表性的如1959年在湖南省双峰县修建的坝高35.8米的水府庙重力坝。70年代后,各种类型砌石坝建设数量快速增加,截至20世纪末,中国已建砌石坝2684座,其中重力坝781座,拱坝1538座,支墩坝83座,其他类型282座。中国是世界上砌石坝数量最多的国家,代表性工程如河北沙河市坝高95米的朱庄重力坝(见图),河南修武县坝高100.5米的群英重力拱坝。在70米以下拱坝工程中,砌石坝占比约90%。2000年以后,随着工程建设机械化程度的大幅提高,大中型砌石坝建设数量较少。
砌石坝
用一定规格的石料经干砌或浆砌而成的一种坝型。
- 英文名称
- masonry dam
- 所属学科
- 水利工程
砌石坝主要特点是:①石料就地取材,其他材料用量少,经济性好。②导流、泄流布置方便,与混凝土坝类似,优于土石坝。③施工技术简单,施工期安排灵活。④施工机械化程度低,工期长。⑤施工期允许坝体过水。⑥砌体防渗性能差,需要单独布置防渗体。
根据坝型不同,砌石坝分为砌石重力坝、砌石拱坝和砌石支墩坝。砌石支墩坝分为连拱坝和大头坝。根据砌筑方法,砌石坝分为干砌石坝和浆砌石坝,浆砌石坝修筑较多。砌石坝工作原理与同类型的混凝土坝相似。设计方法主要借用混凝土坝设计理论,按均质弹性体考虑。
砌石坝构造特征与同类型混凝土坝相似,但石料间砌缝往往难以填筑密实,防渗性能差,故一般需要设防渗措施:一是在坝体上游面设置混凝土或钢筋混凝土防渗面板;二是在靠近迎水面砌石体内设置混凝土防渗心墙。用低级配混凝土作胶凝材料并使用机械振捣修建的砌石坝,可以利用坝体自身防渗。砌石坝坝体和防渗面板可以设置横缝。砌石坝90%以上采用坝顶溢流(溢流面一般采用混凝土护面)。
砌石坝的主要建筑材料为石料和胶凝材料。石料分为乱毛石(片石)、块石(毛料石)和条石。石料要求新鲜、完整、质地坚硬,没有剥落和裂纹,饱和抗压强度一般不小于30兆帕。石料按照外形分为毛石、块石、粗料石3种,其中粗料石和块石砌在坝面,毛石垒在坝内。毛石无一定规格形状,单块重量一般大于25千克,中部或局部厚度不宜小于20厘米。块石大致呈方形,上、下两面基本平行且大致平整,无尖角,块厚宜大于20厘米。粗料石应棱角分明,六面基本平整,长度大于50厘米,宽高不小于25厘米。砌石采用的胶凝材料主要是水泥砂浆和细骨料混凝土。
早期砌石坝凭经验设计建造,多用于中小水利工程。近代混凝土发明以后,考虑砌石坝的工作原理与同类型的混凝土坝相似,设计方法主要借用混凝土坝设计理论,但有一定区别。抗滑稳定主要考虑胶结材料与基岩接触面,砌石体与胶结材料接触面、砌石体之间的稳定性。坝体应力计算以材料力学方法为主,近年来一般采用有限元方法加以计算复核。
条目图册
扩展阅读
- 华东水利学院.砌石坝设计.北京:水利出版社,1980.