碾压混凝土拱坝施工新技术.pdf

2 0 1 6年 5月 水 利水 电快报 E WR H I 第3 7卷第 5期 文章编号： 1 0 0 6 - 0 0 8 1 ( 2 0 1 6 ) 0 5 - 0 0 1 3 - 0 7 碾压混凝土拱坝施工新技术 德国 B 施塔贝尔 等 摘要： 目前碾压混凝土重力坝技术 已广泛应用于世界各地， 但在坝工界， 用于拱坝填筑仍是一项复杂 而艰巨的任务。在过去 3 0 a里， 通过基础研 究、 试验和实践 ， 大坝建设者成功探索出碾压混凝土拱坝填筑 的新方法 ， 开发 出的多项创 新技 术 已成 功应 用于碾压 混凝土拱 坝工程 建设 中。 回顾 了近年 来碾 压混凝 土 拱坝填筑技术的发展， 从拱结构和性能方面对比了碾压混凝土拱坝和传统混凝土拱坝的不同特性。 总结出 碾压混凝土拱坝建设中的关键技术和施工程序。以巴基斯坦高1 3 3 m的高玛赞碾压混凝土拱坝为例， 讨论 了包括横向收缩缝的设置和灌浆、 碾压混凝土坝的后冷却、坝肩陡坡碾压混凝土的浇筑等关键技术 这些 技术在碾压混凝土拱坝建设中是必不可少的。 关键词 ： 碾压混凝土； 碾压混凝土拱坝； 收缩缝 ； 横向缝灌浆； 混凝土冷却 中图法分 类号 ： T V 6 4 2 4 文献标志码 ： A 在世界范 围内， 碾压混凝土( R C C) 在大坝修建 方面的应用正飞速增长， 但主要用于修建重力坝， 而 修建拱坝 ( 包括重力拱坝) 仍然面临挑战。截止 2 0 1 3年底 ， 全世界建成的 6 3 7座 R C C坝 中， 只有 3 5 座是拱坝 ， 这主要是 由 R C C材料的固有性质、 施工 方法和环境条件决定的。除了常规拱坝的基本要求 以外 ， R C C拱坝还需要特殊的工艺和施工方法。 3 0 a以来 ， 研究设计人员和承包 商都在积极探 索 R C C拱坝浇筑方法， 通过不懈努力、 创新与合作， 解决了许多问题， 开发出许多新技术和施工方法， 新 技术如雨后春笋般涌现。随着技术的不断创新， R C C拱坝将拓展大坝建设 的新前景 ， 并开启了大坝 建设 的新纪元 。 1 R C C拱坝发展 R C C技术在拱 坝建设方 面 的应用 和发展可追 溯到 2 O世纪 8 O年代 ， 尽管 当时 R C C重力坝的发展 尚处于初级阶段 ， 但一经问世便受到广泛关注 ， 其施 工技术也在不断推陈 出新。第 1座 R C C拱坝为重 力坝， 于2 O世纪8 O年代末诞生于南非， 高 7 0 m的 沃维 丹斯 ( Wo l w e d a n s ) 坝 和 5 0 m 高 的 克涅 布 特 ( K n e l l p o o r t ) 坝是 R C C重力拱坝建设 的先驱。 此后 ， 一些 国家和组织也对 R C C拱坝进行 了技 收稿 日期 ： 2 0 1 5 1 1 0 6 术研发。巴基斯坦高 1 3 3 m的高玛赞( G o m a l Z a m) 和老挝高 9 9 m的南俄 5 ( N a m N g u m 5 )R C C重力拱 坝就是实例。另外 ， 2 0 1 3年底完工 的波图格斯( P o r - t u g u e s ) R C C拱坝也是一个重要里程碑， 标志着 R C C 技术进入美国拱坝领域 。 这些研究与实践深化了人们对 R C C材料性能 和 R C C拱坝特性的理解 ， 促进了技术创新和施工方 法的革新 ， 大坝业主也渐渐认识到这种坝型的优势。 迄今为止 ， R C C已应用于包括重力拱坝和双 曲薄拱 坝等所有类型的拱坝中。 2 R C C拱坝特性 拱坝是呈拱形弯曲的坝， 利用拱效应和坝体材 料强度来支撑作用于其上的荷载。拱坝最适合也最 常修建于狭窄陡峭的峡谷， 要求有稳定的岩体来支 撑上部结构和传下来的应力 。拱坝的拱效应将荷载 传至坝基和坝肩 ， 因此要求拱坝坝体结构的完整性 要好。 传统混凝土拱坝通常分段修建 ， 水库初次蓄水 前， 需对坝段间的收缩缝进行灌浆， 为此， 需要使用 后冷却技术， 将坝段冷却至最终稳定温度。灌浆后， 坝段相互结合成为整体结构， 获得必要的拱效应。 冷却和灌浆的另一作用是迫使两侧坝端与峡谷岩壁 1 3 2 0 1 6年 5月 水利 水 电快 报 E WR HI 第 3 7卷第 5期 紧密接触 。 R C C拱坝在原理上类似于传统混凝土拱坝， 不 同之处是施工方法。R C C拱坝作为一个单一整体 结构而建设 ， 即坝顶以大概一致的速度加高 ， 而不是 分段加高。与 R C C施工技术一样 ， 收缩缝和接缝灌 浆的设计和施工以及大坝后冷却技术也需要研发和 应用。此外， 由于施工差异， R C C拱坝与传统混凝 土拱坝的应力分布也不 同。 对于只有诱导缝的 R C C拱坝 ， 在诱导缝开启前 不会进行灌浆， 因此后冷却系统并非绝对必要。由 于这种 R C C拱坝均匀升高， 没有明显的收缩缝， 随 着施工的进程， 拱不断升高， 最终达到坝顶高程， 拱 效应从一开始就在发挥作用 ， 且混凝土的强度和弹 性模量都会随着时间而发展 ， 拱效应也会增长。 对于有传统全横向收缩缝的 R C C拱坝 ， 收缩缝 条件分两种情况 ： ( 1 )收缩缝起始高程以下的坝体， 拱效应在施 工过程 中就 已形成 ， 与设诱导缝且诱导缝开启前相 同， 如前文所述。 ( 2 )收缩缝起始高程以上的坝体， 在 R C C填筑 时先形成拱并获得拱效应， 但在水库蓄水前， 通过后 冷却技术使坝体冷却至最终恒温时， 收缩缝张开， 最 初形成的拱效应随之消失 。只有在对收缩缝进行灌 浆后 ， 整个大坝 的拱效应才重新形成 ， 之后 R C C拱 坝收缩缝的工作原理与传统混凝土拱坝无异。然 而， R C C拱坝 收缩缝 的形成、 灌浆 系统 以及后冷却 系统与传统混凝土拱坝完全不同， 由于 R C C使用推 土机和振动压路机快速施工 、 薄层浇筑 ， 这些工作必 须与 R C C浇筑同步进行。 由于 R C C拱坝的施工步骤和拱形成机制 ， 混凝 土温度变化和自体积变化产生的应力会残留在坝体 内， 并在坝体中不断积累， 而混凝土自重产生的应力 并非线性分布。拱坝中的剩余应力与钢结构焊接过 程产生的残余应力有些类似。因此， 必须进行详细 的有限元分析 ， 模拟逐层施工的全过程 ， 才能正确评 估 R C C拱坝中的应力。由于拱坝依靠拱效应和坝 体材料 的强度来承担负荷 ， 拱坝的应力水平通常高 于重力坝， 因此常需要高强度的 R C C ， 这就导致水 泥含量较高。此外， 在坝肩陡坡上浇筑 R C C混合料 也是一项艰巨的任务。为克服这一困难 ， 人们 已在 R C C拱坝的施工过程中开发出各种施工方法 。 实际上， R C C拱坝与传统混凝土拱坝在性能和 运行方面具有相 同的优点 ， 如果地形地质条件允许 ， R C C拱坝往往优于重力坝和传统混凝土拱坝。首 1 4 先 ， 拱坝所用 的混凝土体积 远远小于重力坝 ， 其 次 R C C施工通常快于传统混凝土浇筑。这就决定了 R C C拱坝可在 1 2个低温季节完成施工 ， 施工快 、 工时短， 还能简化导流工程， 使项 目 更早投产。这些 因素均能显著降低项 目 成本。 3 收缩缝形成技术 3 1 横向收缩缝的类型和间隔 与 R C C重力 坝不同， R C C拱坝横 向收缩缝 的 形成需要与施工步骤和所使用的灌浆系统一同考虑 和设置。收缩缝技术多种多样 ， 对收缩缝 的类型和 设置技术 已进行过深入研究 ， 并成功应用于 R C C拱 坝建设中。技术总结如下： 诱导横向收缩缝、 传统横 向收缩缝 、 短结构缝和铰链缝。其中， 诱导横向收缩 缝和传统横向收缩缝最常用于 R C C拱坝， 即可单设 一 种 ， 也可二者相结合设置。下文将详细讨论 这两 种收缩缝 。 众所周知， 拱坝容易受不规则裂缝 的损害。无 灌浆的横向收缩缝可能会破坏拱结构的整体性 ， 削 弱拱效应 的发挥 ， 进而影响大坝稳定性。因此 ， 在 R C C拱坝设计和施工 中， 控制裂缝的发生是首要任 务。横向收缩缝是人为安置在坝体中的可控裂缝， 旨在防止不规则裂缝的产生。 研究和经验表明， 混凝土温度变化和 自身体积 变化产生的应力是收缩缝布置和类型选择中的关键 因素。当坝高不超过7 0 m的R C C拱坝不布置传统 收缩缝时 ， 此类应力不会影响其稳定性 ； 但当坝高超 过 7 0 m时， 为避免超应力现象的发生 ， 应布置传统 收缩缝或者使之与诱导缝结合布置， 以确保坝体的 整体性 。 原则上 ， 为降低施工成本 ， R C C拱坝 的横 向收 缩缝数量应控制为最少 ， 距离建基面的起始高程应 尽量高， 因为收缩缝的施 工会 与 R C C施工相干扰。 换言之， 横向收缩缝的间距应尽可能大 ， 无横 向收缩 缝的坝体下部应尽可能填筑得高一点。因此， R C C 填筑应安排在低温季节开始 ， 从而增加建基面上无 收缩缝坝体的高度 。 应通过详细的坝体热力学分析之后分别确定收 缩缝的间距和起始高程 ， 对已建 R C C拱坝调查分析 发现， 诱导收缩缝和传统收缩缝的间距分别为 1 0 4 0 m和 3 0 7 0 m。值得注意的是 ， 收缩缝间距常根 据温控措施 、 施工程序和规定的施工进度进行调整 。 此外 ， R C C拱坝不需要设置纵缝。 2 0 1 6年 5月 水 利水 电快报 E WR H I 第3 7卷第5期 4 收 缩缝灌浆技术 收缩缝灌浆 旨在均匀地填充横 向收缩缝 ， 从而 使拱坝形成整体结构， 充分发挥大坝的拱效应。在 R C C拱坝的发展历程 中， 开发 出许 多策 略和方法。 必要时， 主要使用以下 3 种方法： 后冷却一次性灌 浆； 双灌浆； 二次灌浆。原则上， 如果 R C C拱 坝 中安装有后冷却系统， 传统收缩缝可能仅需要一 次性灌浆。R C C拱坝的灌浆规定和步骤与传统混 凝土拱坝相似。 诱导缝应安装双灌浆或二次灌浆系统 ， 应谨慎 使用传统收缩缝。顾名思义， 双灌浆系统指在 1 条 收缩缝 内安装 2套独立 的灌浆系统 ， 第 1套用 于首 次灌浆 ， 如果需要时第 2套可用于以后的灌浆。 目 前 ， 有 国家 已开发出 1种新型二次灌浆系统， 专门用 于 R C C拱坝横向收缩缝的灌浆 ， 这种灌浆系统可多 次用于收缩缝灌浆 ， 其原理与欧洲使用 的二次灌浆 系统类似。 如图 3所示 ， 二次灌浆系统 的关键部件为出浆 口， 包括 1个橡胶套筒 、 1 根穿孔钢管以及钢管两端 的套管接头。套管接头的作用是将沿着收缩缝安置 的穿 孑 L 钢管连接起来 ， 并 与一 系列 灌浆 返浆管连 接 ， 形成灌浆系统。高弹性橡胶套筒紧密地包裹在 钢管周围， 其作用相当于逆止阀， 防止灌浆管外部的 水或其他物质进人。只有 当灌浆管 内部压力超过约 6 01 5 0 k N m 时， 橡胶套筒才与穿孔钢管断开 ， 形 成连通的通道 ， 灌浆管 内的浆液能够通过 出浆 口进 入收缩缝。灌浆后， 用低压水清洗灌浆管， 以备下次 使用 。开 口为O 2 mm或 更宽 的收缩缝 是可 灌 的。 横向收缩缝的灌浆应当在水库开始蓄水前 1 个月完 成。 穿孔钢管 出浆口 图 3二次灌 浆管 出浆 口示意 在高玛赞 R C C重力拱坝中， 设置了 4条传统横 向收缩缝， 其中2条位于中心部分的收缩缝进行了 灌浆， 而另外2条位于坝肩较高的收缩缝一直保持 打开状态， 以减少部分拱效应， 从而增加重力作用， 以平 衡 坝踵 处 的超 垂 直 拉应 力。每个 灌 浆 舱高 1 6 6 0 m， 含 2 0层单层厚 0 3 m 混凝土预制块， 止浆片 形成灌浆舱的边界。 5 R C C坝后冷却 R C C坝采用循环冷却水来进行后冷却 ， 实践证 明， 在预埋水管时比传统混凝土坝难度更大， 主要有 如下 2个难点。 ( 1 ) 在 R C C施工期间， 安装冷却水管不应影响 R C C的快速浇筑 ； ( 2 ) 在 R C C填筑过程中， 压路机或其他重型机 械不能损坏埋人的薄壁管。 最近 ， 在 R C C施工的研究和实践中取得 了新进 展 ， 可以做到通过适 当的设计 、 施工管理以及冷却管 选材来满足上述先决条件 ， 下面详细说 明后冷却技 术在高玛赞 R C C重力拱坝施工中的成功应用。 5 1 管材选择 由于钢管有零配件 、 弯管和接头等许多部件 ， 连 接起来费工费时， 不适宜选作冷却管 ， 因此应选择高 密度聚乙烯 ( H D P E ) 管 ， 具有 以下优点。 ( 1 )重量轻。HD P E管的比重仅为 8 6 01 0 0 0 k g m ， 因此 1根长 2 0 0 m的 H D P E管仅 3 5 4 0 k g ， 便于运输和现场快速安装。 ( 2 )柔软可盘绕 。HD P E管的最小弯曲半径为 2 0 2 5 c m， 完全可以满足冷却管柔韧度的要求。 ( 3 )单管长度大 。1卷 H D P E管长约 2 0 0 2 5 0 m， 若非必要冷却管不需要接头。 ( 4 )高强度 。HD P E冷却管具有相 当高的抗拉 伸强度 ， 断裂 强度超过 2 0 2 5 MP a ， 马伦爆裂强度 高达 3 1 O MP a 。 ( 5 )高拉伸性。拉伸率至少达到2 0 0 才能拉 断。 ( 6 )性 价 比高。H D P E管价格 比钢 管便 宜得 多。 5 2施工区域及舱室布置 平面上 ， 整个 R C C填筑区域至少应分为 2个单 元( 见图4 ) ， 这样就可在 1 个单元安装冷却管， 同时 在另 1个单元填筑 R C C， 使冷却管 的安装不会影响 R C C施工。第 2单元 R C C填筑面应保持比第 1 单 元的高2 3 层， 便于冷却管安装和 R C C施工。 施工单元应被分为几个冷却舱室， 如图4 所示， 这样每个冷却舱室内冷却管总长度不会超过 1 卷 H D P E管的长度( 高玛赞坝为 2 4 0 m) ， 冷却管的铺 德国 B 施塔贝尔 等碾压混凝土拱坝施工新技术 设无需接头 ， 安装时间会大大缩短 。此外 ， 当使用过 长的冷却管时， 冷却效果不会受到影响。 入 口 图 4 填筑单元和冷却舱 的划分 配水管与供 回水 管的连接是将 三通 ( T e e ) 钢 管插入到 3根管子的端头 内， HD P E管端头可使用 喷灯首先加热 ， 然后使用钢丝将软化的管端头固定 在三通管上。此外 ， 应使用聚四氟 乙烯 ( P T F E) 接头 密封带 ， 将接头部位包裹若干层。 5 3 冷却管安装、 覆盖及冷却运行 安装前和覆盖 1层 R C C混合料 ( 3 0 c m厚 ) 之 后 ， 均应检查 HD P E管是否漏水 ， 方法是 向管 内灌 0 1 M P a 压力 的水或空气 ， 若有漏水应 修复。高玛 赞坝冷却系统的 1个接头发生 了漏水 ， 造成混凝土 轻微损伤 ， 对接头方法进行 了改良。 在刚刚碾压但还未凝固的 R C C表面上， 人工铺 设冷却管， 用直径 4 6 m m的 U形钢筋将冷却管固 定在 R C C表面， 直管段间距 2 4 m， 弯管段用 3件 U形钢筋固定 。 冷却管安装完成后 ， 覆盖 1 层厚度不小 于 2 5 3 0 c m的 R C C ， R C C应从冷却管网的一侧开始浇筑。 推土机 、 卡车和压路机等重 型机械不能直接压在裸 露的冷却管上 ， R C C浇筑后才能在其上作业。这一 点非常重要 ， 关 系到 R C C坝 中使用冷却管 的成败。 如果 R C C覆盖前使用重型机械， 可能导致冷却管产 生严重的塑性变形 ， 使冷却水泄漏或管路堵塞。 在高 玛 赞 坝 ， 冷 却 管 的水 平 和 垂 直 间距 为 1 5 m 1 5 m 。冷却管不仅用在水平面上， 由于使 用 了倾斜层法浇筑 R C C， 在倾斜面上安装冷却管也 没有丝毫困难。大坝混凝土的后冷却使用 2种典型 冷却管， 外径 3 2 m m、 壁厚 2 0 mm的管材用作配水 管 ， 外径 4 0 m m、 壁厚 3 0 mm的管材用作 供 回水 管 。 在高玛赞坝， R C C层填筑 6 h 后开始冷却， 温度 l 4的冷却水在冷却管网中循环 1 4 d 。在横向收 缩缝灌浆前至少 1 个月， 实施后冷却的最后阶段， 使 R C C温度降低至指定的封 闭温度。在某些区域 ， 也 可在中秋季节使用 冷却 系统 ， 加速 R C C的冷却 ， 从 而降低内部混凝土和饰面混凝土之间的温度差， 降 低坝内部的热应力 ， 同时保持 R C C较 低的弹性模 量。此外， 冷却后冷却水可在冷却管内滞留时日， 充 分利用水的残余冷却效果。 单个管道内冷却水的流速约 0 8 1 2 m 。 h ， 每 1 2或 2 4 h ， 将水流方 向反向调整 ， 从而降低每层 R C C内的温度梯度。2 4 h温度下降允许幅度不应 超过 1 ， R C C和管 内冷却水 间的温度差不应超过 2 5， 减少接触冷却管混凝土产生所谓的热振。不 过 ， 目前 尚无证据证 明这种效应会对混凝 土造成损 害。 6 陡峭坝肩上 R C C混合料的运输 6 1 R C C混合料的特殊运输方法 由于拱坝常建于两岸陡峭的峡谷 ， 在坝肩陡坡 上运输 R C C混合料是建设者面临的难题之一。迄 今为止， 与 R C C重力坝一样 ， 在 R C C拱坝修建 中， 将 R C C混合料从混凝 土配料机运至填筑地点 的主 要工具仍然是 自卸车， 并常和其他运输工具联合使 用， 如各种皮带输送系统、 缓降象鼻管、 真空溜槽、 全 管导管 、 M Y箱和 MY箱管系统。从原理上讲 ， 缓降象鼻管 、 真空溜槽、 全管导管， MY箱和 MY 箱管系统均依靠重力运送 混凝土混合料 ， 所消耗的 能量少 ， 运送成本较低。所有这些运送方法都要依 赖于当地条件而定 ， 且各有优缺点。选择运送方法 和设备的重要标准是， R C C混合料的离析应降至最 低 ， 运送应快速、 可靠、 有效， 成本最低。 坝址地形是影响运送方法选择的关键因素。根 据经验 ， 卡车通常可将 R C C混合料运至坝的下部。 当坝肩不是很陡( 即坡度不超 过约 4 O 。 ) 时， 可将坝 座上 、 下游削成斜坡 ， 从而使用卡车和 或传送带将 R C C混合料运送到不 同高程。 缓降象鼻管是一种柔性橡胶软管， 可安装在传 送带的出 口端 ， 从而垂直运送 R C C混合料 ， 但运送 高度限定在 1 5 2 0 m以下。当坝肩坡度介于 4 0 。 7 O 。 时( 理想坡度为 4 5 。5 5 。 ) ， 真空溜槽或全管 导管可能是最佳选择 ， 而 MY箱或 MY箱管系 统可用于坡度为 6 O 。 以上 的陡峭坝肩。总之 ， R C C 拱坝往往使用各种设施相配合的综合性运送方法 。 1 7 2 0 1 6年 5月 水 利水 电快 报E WR H I 第 3 7卷第 5期 6 2 MY箱和 MY箱管系统 M Y箱又名 M Y搅拌机， 是一种垂直降落 衰减搅拌箱， 由日 本研发并首先用作持续搅拌和运 送混凝土混合料 的搅拌 机和运送装置 ， 由 2排扭 曲 的箱体组成 。MY箱的每个箱体有 2个平行垂直 人 口和 2个平行水平 出口， 由钢板隔开。从人 口到 出口， 横截面的垂直尺寸逐渐减小 ， 而水平尺寸 以相 同的比例逐渐增加 ， 从 而使全程 的横截面面积相等。 当混合料灌人箱体后 ， 在穿过各个箱单元时 ， MY 箱的内部结构使得混合料受到重力的揉搓， 从而在 非常陡峭甚至垂直的斜坡上运送混凝土混合料时能 够持续搅拌 ， 同时混凝土混合料的下落速度逐渐 降 低 。 M Y箱管系统是 MY箱 的改 良版 ， 专 门用 于垂直运送混凝土混合料 ， 一系列 M Y箱 和长 6 1 5 m的钢管 串联起来 ， 其长度取决于斜坡坡度 。 穿过 MY箱的混凝土混合料互相摩擦 ， 重复拌合 ， 下降速度减缓并能防止离析 ， 然后穿过钢管。在混 凝土混合料的运送过程 中， 这一过程不断重复， 直至 混合料到达出口。M Y箱和 M Y箱管系统现已 越来越多地用 于传 统混凝 土混 合料、 R C C混合料 、 水泥土或水泥砂石的垂直运送， 施工实践证明了其 具有 良好 的适用性和卓越的性能 ， 并具有性价比高 、 可重复使用等优点 。有人认为， 在狭谷修建 R C C拱 坝 ， M Y箱或 MY箱管系统是在坝肩陡坡上运 送 R C C 混凝土混合料的最佳选择。 6 3 真空溜槽和全管导管 真空溜槽是 1 种封闭的半 圆形导管系统 ， 主要 包括下列必要配件 ( 见图 5 ) 。 ( 1 )带径 向阀的进料斗。料 斗体积通常为 6 1 0 m ， 可存放 R C C混合料， 并调节混合料运送强 度 ； ( 2 )过渡段。过渡段不受柔性盖 的限制 ， 以加 速 R C C混合料的拌合 ； ( 3 )带柔性盖的溜槽体。真空溜槽 的主体 ， 在 运输 R C C混合料的过程 中形成真空； ( 4 )出口弯管 。其功能是改变 R C C混合料的 运送方向， 降低运送 速度 ， 使 R C C混合料能够排放 至卡车上。 真空溜槽系统由刚性的钢桁架支撑 ， 如图 5所 示。首先 ， 将 R C C混合料倾倒至料斗 中； 然后打开 径向阀， 使 R C C混合料在重力作用下向下滑动到过 】 8 图 5 真空溜槽 示意 渡段 ， 混合料的运送速度加快 ； 当混合料进入带有柔 性盖的溜槽 ， 其速度会 因重力而进一步加快 ， 同时封 闭溜槽 内的压力下降， 形成真空 。反之 ， 溜槽内、 外 的压力差会阻碍混合料的运动 ， 降低混合料 的运送 速度。当 R C C混合料沿溜槽 向下滑动时 ， 该过程重 复进行 ， 产生一种类似波状运动， 从而使 R C C混合 料的下降速度控制在合理 范围 内( 通常 为 1 01 5 m s ) 。可通过调整 阀门开度来调节真空度和混合 料运动速度。使用真空溜槽来运送 R C C混合料， 可 避免混合料离析。真空溜槽垂直运送 R C C混合料 的效率很高， 运送能力可达 2 0 0 5 5 0 m h 。此外 ， 其制造成本较低 ， 便于使用和维护。 全管导管( f u l l t u b e d u c t ) 也称 为整仓 系统 ， 也 是从真空溜槽改 良而来 。与真空溜槽类似 ， 全管导 管由进料斗 、 全管导 管主体 、 径 向阀和出 口弯管构 成 ， 由钢桁架支撑在斜坡上。全管导管主体横截面 呈方形或圆形 ， 尺寸为 4 0 c m 4 0 c m 8 0 c m8 0 c m或 直径为 4 0 8 0 c m。与真空溜槽不同， 径向阀 安装在溜槽末端出 口附近 ， 控制混合料运动。在运 送过程中， 管中完全充满混凝土混合料 ， 通过调节径 向阀的开度来调节混凝土混合料的运送速度 ， 下降 速度逐渐变慢可防止混合料离析。全管导管的应用 条件与真空溜槽相 同， 在垂直运送混凝土混合料方 面效率较高 ， 广泛应用于 R C C坝坝肩陡坡的浇筑。 6 4实例 分 析 高玛赞 R C C重力拱 坝高 1 3 3 m， 建 基 面高程 6 3 0 0 m， 坝顶高程 7 6 3 0 m， 坝顶长 2 3 1 m， 坝底最 大宽度达 7 8 m。河床坝段布置 4孔溢洪道 ， 每孔长 1 7 5 m， 两 侧 为 非 溢 流 坝 段。 在 坝 中 心 高 程 6 8 0 0 m建 有 冲沙 底孑 L ， 直径 3 0 m。大坝 位于 长 8 0 0 m的克久里 ( K h a j u fi) 峡谷段 ， 坝址处 峡谷 呈对 德国 B 施塔贝尔 等碾压混凝土拱坝施工新技术 称的“ V” 形 ， 谷底宽 2 5 4 0 m， 两岸边坡上缓下陡 ， 左 、 右岸下部谷坡平均坡度分别为 7 5 。 、 6 5 。 ， 上部平 均坡度 4 0 。 一4 5 。 。该坝 R C C浇筑总方量 为4 0 9 万 m ， 另外 ， 还浇筑了 8 5万 m 的传统混凝土。 在高玛赞 R C C重力拱坝建设过程中， 成功运用 了多种运送混凝土混合料的方法。 ( 1 )从 建基 面高程 6 3 0 0 m6 9 6 6 m， 使用 自卸卡车运送混凝土混合料。 ( 2 )高程6 9 6 67 3 6 0 m， 从 混凝 土配料机 至 真空溜槽 ， 以及在大坝浇筑区， 使用卡车水平运送混 凝土混合料 ， 而长 5 4 m的真空溜槽和出口弯管下接 的长 1 0 m的缓解象鼻管用于垂直运送混凝土混合 料。真空溜槽倾斜 7 O 。 ， 运送 的 R C C混合料 总量达 1 2 5 0 0 0 m 。 ( 3 )从高程 7 3 6 0 m至坝顶， 使用皮带运输机和 卡车运送混凝土混合料 ， 以克服溢洪道部分的障碍。 ( 4 )通过塔式起重机和混凝土泵输送传统混凝 土 。 7 结语 R C C拱坝的成功建设实践证明， R C C是建设拱 坝的合适材料和技术 ， 不仅成本低 ， 而且建设 工期 短。关键技术主要包括 ： 横向收缩缝的设置与灌浆 、 使用后冷却技术进行温控 、 在坝肩 陡坡一 k运送 R C C 混合料、 在坝址施工场地狭小的特定环境条件下施 工管理。本文总结 了最先进 R C C施工经验和最实 用的技术 ， 为 R C C拱 坝技术 的扩展应 用铺 平 了道 路 ， 可以预见 ， 随着技术创新的不断涌现 ， R C C技术 在拱坝建设 中的应用将会越来越广泛。 张 国新 杨会 臣 马贵生译 ( 编辑： 唐湘茜) 全球最大经济体面临缺水难题 到 2 0 4 0年 ， 尽管 中东地 区可能不会 出现极端 的缺水问题 ， 但包括美国、 中国以及印度在 内的一些 大国都可能面临用水风险。预计到 2 0 4 0年底 ， 这 3 个国家都将始终处于高度缺水状态。尽管如此 ， 在 一 些特定 区域 ， 如美 国西南地 区， 将出现明显的缺水 状况 ， 缺水程度最多可能增加 4 0 到 7 0 。这种格 局反映了国家层面数据集的一种局限。 将整个国家未来 的平均缺水程度概化成单一的 评分并不能判断出地方层 面的风 险情况 ， 即使是采 用全球资源研究所 ( Wo r l d R e s o u r c e s I n s t i t u t e ， WR I ) 的加权算法对用水最多的地 区进行缺水评估 ， 也同 样存在这类问题 。WR I 建议 ， 多数用水户在标准化 子流域层次运行 管理 时， 需采集更 多细化 的信息 。 有些用户 ， 例如一些与国家合资的国际商业银行 ， 依 据国家指数进行风险评估 ， 得出的排名和总评分很 具有评判价值。由于不能事先预测未来气候条件和 发展模式 ， 这些模 型都贯穿着不确定性 。评分 和排 名无法关注未来最佳 的气候情景 ， 只能是对可能发 生的某一种水量供需情景进行说明。 经过权威专家咨询后 ， 选择 了一种未来情景， 能 为那些国际组织、 商业以及金融机构提供有用信息。 这一系列排名和评分也有助于用水户更好地适应未 来某种很可能发生的气候变化和供水需求情景。每 一 个缺水的国家都受许多不同缺水 因子的综合影响。 例如， 在众多可能受气温上升和降雨类型转变综合影 响而出现供水减少 的国家中， 智利预计将从 2 0 1 0年 的中等缺水状况演变成 2 0 4 0年的极度缺水。博茨瓦 纳和纳米比亚正好位于气候变化的脆弱地带 ， 这一区 域不仅水源供应受限， 而且洪涝灾害高发。非洲南部 地区气温预期将可能超全球平均水平， 并伴随有区域 的干旱而出现更为剧烈的降雨变化。在用水需求方 面 ， 据预测 ， 上述地区预期将会有 4 0 7 0 的增幅 ， 甚至更大， 这将进一步恶化该地区的处境。不管受何 种因子的驱动， 极度缺水的状态导致 了企业 、 农场和 居民生活都高度依赖水资源， 也对 区域供水变化十分 敏感。这种状况严重威胁了国家的水安全和经济增 长。国家和地方政府很可能出台强有力的气候行动 方案。政府也将采取一些管理和保护措施 ， 以维持今 后水资源的可持续利用。 ( 王妍炜编译 ) 1 9 一 一 一 一