水利工程中高拱坝施工技术的关键难点与对策研究

高拱坝作为水利工程的重要组成部分，在水资源调控、防洪及水力发电等方面发挥重要作用。受力特性决定了其对施工精度、材料质量及坝基稳定性要求极高，施工过程中需严格控制温度裂缝、混凝土浇筑质量及渗流安全。大体积混凝土内部温度应力、复杂峡谷地形下的施工组织及高水头条件下的防渗体系，均对工程安全性与耐久性构成挑战。随着水利工程建设向高坝、大库发展，高拱坝施工技术不断优化，智能化、信息化手段的应用逐步提高施工质量与效率，推动水利工程向更安全、更可靠的方向发展。

一、高拱坝在水利工程中的重要性

高拱坝作为水利工程的重要组成部分，广泛应用于水资源调控、流域治理及水力发电等领域，具有高效的水能利用能力和优异的结构力学性能。其独特的拱形设计能够将水压力有效传递至坝肩岩体，使坝体受力更加均匀，极大降低混凝土材料用量，同时增强抗滑、抗倾覆能力，提高整体稳定性。在深切河谷地区，高拱坝能够适应陡峭峡谷地形，减少库区淹没范围，优化水库调节能力，为下游供水、防洪及生态调控提供稳定保障。高拱坝建设涉及大体积混凝土温控防裂、坝基岩体加固、精细化施工组织及高精度变形监测等多项关键技术，施工过程需严格控制结构应力状态，确保长期运行安全[1]。

二、高拱坝施工的关键难点

（一）温控防裂问题

高拱坝施工过程中，大体积混凝土的水化热效应导致坝体内部温度迅速升高，受制于混凝土的低导热性，热量难以迅速散失，形成较大的温度梯度。混凝土硬化过程中，内部升温与表面降温的不同步性，使得坝体产生显著的温度应力，当应力超过材料极限拉伸强度时，极易诱发温度裂缝，影响结构整体稳定性。气温变化、日照辐射及风速等环境因素进一步加剧混凝土内部与表层的温差，使裂缝扩展更加复杂化，增加修复难度。坝体内部若形成贯穿性裂缝，将导致抗剪、抗拉能力下降，影响高拱坝的抗变形能力，甚至影响长期运行安全。传统施工方法难以精确预测温度应力分布，导致局部区域裂缝无法有效控制。大坝服役期内，环境温度的周期性变化会引起混凝土的膨胀与收缩，使原有裂缝进一步扩展，加剧渗漏风险，降低工程耐久性和安全储水能力。

（二）混凝土浇筑及施工组织难点

高拱坝施工需进行大体积混凝土浇筑，整体工程量庞大且施工周期长，需确保混凝土供应、浇筑及凝结的连续性，否则将影响结构整体质量与耐久性。峡谷环境下，混凝土长距离运输易受温湿度变化影响，导致坍落度损失、流动性降低，影响浇筑均匀性。高拱坝高度大，常采用高位布料系统，但混凝土自由落差过大易产生离析和泌水，导致骨料分布不均，影响抗压强度。施工过程中，坝体高程不断上升，浇筑平台、模板及支架需动态调整，施工组织复杂，稍有不当将影响结构成型质量。气温变化对混凝土凝结时间产生影响，冬季低温环境会导致凝结缓慢，夏季高温条件下则引发早期脱水收缩，提高开裂风险。施工区域空间受限，混凝土输送管道布设需综合考虑泵送压力、输送路径及维护便捷性，稍有不慎易造成输送阻塞或质量波动，影响施工进度[2]。

（三） 防渗与渗流控制问题

高拱坝施工涉及坝体与坝基的整体防渗体系，水头高度大，坝体渗流控制尤为关键。坝基岩体常存在风化层、断裂带、溶洞或软弱夹层，渗透性差异显著，易形成渗流集中区，导致局部渗流压力过大，影响坝基稳定性。坝基与坝体结合部是渗流控制的关键区域，由于坝基岩面的不规则性以及施工误差，坝体与岩基结合处易形成微裂隙，导致渗漏通道的产生。坝体内部混凝土存在细微孔隙或施工冷缝，若未能形成致密结构，则渗流沿着微细通道渗透，逐步侵蚀坝体材料，降低抗渗性能。长期渗流作用将导致坝基岩体剪切强度降低，诱发劣化或局部失稳，甚至会形成渗透破坏，影响坝体整体安全。水库运行过程中，水位变动会引起渗流场的动态变化，若坝体或坝基未能有效适应水压变化，会导致结构受力发生不均，引发局部渗透破坏或坝基隆起等工程隐患。

三、高拱坝施工的关键对策

（一）温控防裂措施

高拱坝大体积混凝土浇筑过程中，需采用多种综合措施控制温升及温度梯度，以降低温度应力引发的裂缝风险。混凝土拌合物配比应优化水化热特性，选用低水化热硅酸盐水泥，并掺加粉煤灰、矿渣微粉等矿物掺合料，使水化热降低15%~25%。混凝土内部应布设冷却水管，通入5℃~10℃循环水进行主动降温，使最大温差控制在20℃以内，避免温度应力过大。施工阶段应采取分层分块浇筑，每层厚度控制在1.5m~2.0m，以减少局部温差累积，并采用保温覆盖措施，使表层降温速率不超过1.5℃/天。智能温控监测系统应嵌入关键部位，利用温度传感器实时采集坝体内部温度数据，并结合数值仿真模拟调整冷却策略，使温度梯度长期保持在安全范围内，确保坝体结构完整性及耐久性。

（二）高效混凝土浇筑技术

高拱坝混凝土浇筑需采用高塔泵送与索道布料相结合的施工方式，以保证材料输送高效稳定。混凝土输送高度超过200m时，泵送压力需达到10MPa以上，确保混凝土沿竖向管道均匀输送，避免管道堵塞及混凝土离析问题。混凝土拌合物应采用低坍落度设计，并掺入高效减水剂，使流动度保持在180mm~220mm范围内，兼顾可泵性与抗离析性。布料系统应采用塔式布料机，实现径向覆盖范围达20米至30米，并配合机械振捣系统，使混凝土密实度提高15%以上。施工组织需采用BIM智能调度系统，优化混凝土供应链，确保浇筑连续性，每日浇筑量稳定在5000m3~7000m3，以提升施工效率并减少施工冷缝风险，提高坝体结构的一体化成型质量[3]。

（三） 防渗与渗流控制措施

高拱坝防渗体系需采用帷幕灌浆与排水系统相结合的方式，以降低坝体与坝基的渗流压力。帷幕灌浆应采用高压劈裂灌浆工艺，使浆液扩散半径控制在0.8m~1.2m范围内，并形成连续致密的防渗屏障，最大渗透系数降低至1×10-6cm/s以下。坝基排水系统需设置双层排水孔，孔径不小于φ75mm，孔间距控制在3m~5m，以有效降低渗透压力，提高坝基抗剪强度。坝体混凝土应采用低渗透性材料，外掺膨胀剂，使水胶比降低至0.4以内，提高抗渗等级至P10以上。渗流监测系统需采用光纤传感器与物联网技术结合，实现对坝体及坝基渗压、渗流速率的实时监测，数据采集精度达到±0.02MPa，确保坝体长期运行的安全性与稳定性。

四、结语

总而言之，高拱坝施工技术涉及复杂的工程难题，主要包括温控防裂、混凝土浇筑及防渗渗流控制等关键环节。大体积混凝土水化热引发的温度裂缝、浇筑过程中的材料输送及成型质量控制、坝体与坝基的渗流安全问题，均对施工质量及结构长期稳定性提出严格要求。针对这些难点，需通过优化混凝土配比、采用智能温控措施、高效浇筑工艺及精细化防渗体系，确保工程质量及施工安全。高拱坝建设正向智能化、信息化发展，精准监测与自动化施工技术的应用将进一步提升工程效率与耐久性，为水利工程提供更为可靠的技术支撑。

文章来源：《产品可靠性报告》https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html