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严寒地区碾压混凝土筑坝技术及工程实践

邓铭江，周小兵，石泉

（新疆EH流域开发工程建设管理局新疆乌鲁木齐 830000）

摘要：新疆北疆处于高纬度严寒地区，具有气候干燥、干湿交替频繁、昼夜和年际温差大、冻融循环剧烈等显著特征，混凝土坝建设中面临许多尚未解决的关键问题。新疆从20世纪末开始引进碾压混凝土坝筑坝技术，先后建成4座碾压混凝土重力坝，1座碾压混凝土拱坝。本文从混凝土材料、施工工艺、温控措施等方面，回顾了近年来国内外碾压混凝土坝的发展，总结了新疆碾压混凝土坝建设在新技术、新材料、新工艺等方面取得的理论研究和技术创新成果，并对存在的难点及相关技术问题进行了分析探讨，为严寒、干旱地区同类坝型筑坝技术发展提供宝贵经验。

关键词：严寒地区　碾压混凝土坝　温度控制　温度裂缝

1 引言

近年来，碾压混凝土坝（以下简称RCC）以水泥用量少、温控措施简单、施工速度快、建设工期短、工程造价低等技术经济上的优点成为水利工程界中备受青睐的坝型^［1］。然而，施工期温度应力控制和温度应力导致的坝体裂缝防控，依然是RCC坝建设中最为关键的问题，这在严寒、干旱地区及高坝建设中显得尤其重要^［2］。

北纬44°以上的新疆北部区域属严寒地区，具有冬季寒冷漫长、夏季干燥、春秋季寒潮频袭、大风天气多等气候特征，昼夜温差和年际温差大、干湿交替频繁、冻融循环剧烈等不良条件，给混凝土坝的施工和运行管理带来了诸多的麻烦。例如，北疆的阿勒泰地区冬季最低气温在-45℃以下，夏季最高温度在35℃以上，昼夜温差一般为20℃左右，年际温差高达80℃以上。在这样严酷的气候条件下修筑RCC坝，引起了工程界和学术界的广泛关注和争议，其温控防裂问题已成为亟需解决的热点问题^［3］。

20世纪90年代末，新疆引进了RCC坝，在1998—2016年先后建成了石门子拱坝（坝高109m）、KLSK重力坝（坝高121.5m），TKSSK水电站（坝高49.8m）和CHE水电站（坝高71m）等，其中石门子是我国首次在高寒地区建成的碾压混凝土高拱坝，HLSK是我国乃至世界上首次在高纬度地区修建的坝高最高、工程量最大的百米级全断面碾压混凝土重力坝。这些大坝均处于高纬度、高寒、高温差地区，极端恶劣的气候条件，给上述工程的温控防裂设计和施工带来了极大的挑战，当时国内外尚无成功的经验可以借鉴。为此，新疆的水利科技工作者，针对特殊的气候条件，围绕坝体结构设计、混凝土配合比、温控及保温等关键技术，开展了一系列的理论研究和技术创新，取得了一些有价值的研究成果，为新疆及其他严寒、干旱地区的混凝土筑坝技术发展提供可供借鉴的实践经验^［3］。

2 国内外碾压混凝土坝发展及研究现状

1970年，美国加州大学的拉菲尔（Raphael）教授，在加州阿西洛玛（Asilomar）召开的“混凝土坝快速施工”会议上正式提出碾压混凝土的概念；1972年，加农（R.W.Cannon）在美国加州召开的同一会议上提交了“用土料压实的方法修建混凝土坝”的论文；1972年和1973年，美国分别在艾克溪（Elk Creek）和劳斯特溪（Lost Creek）两个工程中进行了碾压混凝土现场试验，验证了碾压混凝土快速施工的可行性。之后，碾压混凝土坝在世界各国迅速得到了推广和发展。1981年，日本建成了第一座碾压混凝土坝——岛地川坝（坝高89m）。截至2015年，已建成的碾压混凝土坝603座，在建48座，其中100m以上的大坝113座，国外已建和在建的十大RCC高坝见表1^［4］。

表1 国外已建和在建的十大RCC高坝统计表

我国从1978年开始研究碾压混凝土筑坝技术，1983年、1985年分别在铜街子和沙溪口工程中进行了应用试验，1986年建成我国第一座碾压混凝土坝——坑口坝（坝高56.8 m），并相继在北方严寒地区成功建成观音阁、白石坝、石门子、KLSK等碾压混凝土坝^［5 ^-7］。截至2015年，已建成的RCC坝183座，100m以上的大坝48座。国内已建和在建的十大RCC高坝见表2^［4］，严寒寒冷地区修建的典型RCC坝见表3。当前我国碾压混凝土筑坝技术已处于世界领先行列，在碾压混凝土材料热力学性能、施工工艺、温控防裂、层间结合等方面取得了丰硕的研究成果和应用技术。

表2 我国已建部分RCC高坝统计表

续表

表3 国内外严寒寒冷地区典型RCC坝统计表

① 为当地最低气温。

2.1 材料热力学特性研究进展

目前，许多学者从优化混凝土配合比、改善混凝土材料热力学特性的角度开展研究，以期提高碾压混凝土的早期抗裂性能、耐久性及层间结合性能，结合就地取材的原则，研究方向主要集中在以下四个方面。

（1）降低碾压混凝土的绝热温升及温升速率。这包括掺用矿物掺合料、选用低热或中热水泥等。目前碾压混凝土中常掺用粉煤灰、矿渣等辅助性胶凝材料，经过众多工程的试验研究和实际应用，粉煤灰掺量已达到60%甚至更多，在保证混凝土后期强度和耐久性的基础上，有效地降低了混凝土的绝热温升，放缓了放热速率，改善了混凝土早期的热力学性能^［8］。近五年来，科研工作者围绕石粉掺量与碾压混凝土性能改善，进行了大量的研究^［9 ^-13］，同时还开展了火山灰^［14］、凝灰岩^［15］、铁尾矿粉^［16］、灰渣^［17］、辉绿岩^［18］作为矿物掺合料的适用性研究。

（2）降低碾压混凝土自身体积变形或补偿混凝土降温时段的收缩变形。混凝土初凝后，从流态变为弹塑性及固态时，自身会产生收缩变形，这种体积收缩和混凝土降温时产生的收缩变形相叠加，会增加内部拉应力，加剧混凝土开裂的风险。选用收缩性小的骨料（如石灰岩骨料）或含有膨胀矿物成分的水泥是解决该问题的有效途径，一段时间内，采用外掺MgO水泥，使其产生微膨胀来补偿降温时段混凝土产生的收缩应变，取得了一定的效果^［19 ^-21］，然而大掺量MgO水泥的安定性问题，仍需开展深入研究^［22］。相关研究表明掺入镁渣的干缩变形抑制效应明显强于粉煤灰^［23］。

（3）提高碾压混凝土的极限拉伸值和抗拉强度。许多学者从降低弹性模量、提高徐变性能、增加极限拉伸值和抗拉强度等方面入手，来提高混凝土的抗裂能力。但弹性模量等参数与混凝土骨料关系密切，在水利工程中，骨料选择余地十分有限^［24］。

（4）全级配及多级配混凝土的应用。为解决或降低碾压混凝土温控难度，百色水利枢纽大坝采用准三级配碾压混凝土^［25］；云南昆明红坡水库大坝采用三级配全断面碾压混凝土筑坝技术，坝面和坝体未采取专门的防渗措施，仅靠自身防渗挡水，运行效果良好；四级配碾压混凝土筑坝技术在沙沱水电站中得到成功应用^［26］。另外，在采用碾压混凝土替代下部基础大体积常态混凝土方面，也开展了有益的尝试^［27］。同时，在原材料选择、配合比设计、施工机械和施工工艺等方面积累了宝贵经验。

2.2 施工工艺进展

（1）断面结构。目前，我国的碾压混凝土筑坝已从温和地区发展到严寒地区，坝体断面也已从“金包银”过渡到全断面碾压。

（2）防渗体系。我国RCC坝基本采用二级配富胶凝材料碾压混凝土构成坝体防渗，有的低坝采用三级配碾压混凝土防渗，高坝则在表面增设防渗涂层或土工膜等。

（3）入仓方式。由于受坝高、地形条件、施工条件等因素的影响，混凝土入仓方式由自卸汽车、皮带机、塔带机等逐步向真空溜管、缆机等发展或多种入仓方式联合使用^［28 ^-29］。

（4）碾压工艺。碾压工艺由平层铺筑碾压向斜层铺筑碾压发展，并且形成了全仓面、不间断、立体循环、连续斜层碾压的工艺^［29 ^-30］。

（5）层厚及升程。长期以来，碾压层厚一般为30cm，黄花寨^［31］、马堵山^［32］等工程开展50～100cm不同层厚的碾压试验，未取得理想的结果；官地水电站在不改变碾压层厚30cm的情况下，强约束区升程由1.5m提高至3m，弱约束区和自由区每一升程则提高至4.5～6m^［33］，随着碾压设备和质量检测技术的发展，有望实现更大层厚及升程的碾压施工技术。

2.3 坝体分缝问题

国内外很多RCC坝采用设置诱导缝的方法释放坝体温度应力，降低温度应力对坝体的不利影响，防止坝体内无序裂缝产生。诱导缝间隔长度、张开时机和张开宽度的确定是其关键，国内外学者一般采用有限元仿真技术，对诱导缝的布置型式、分缝间距以及温度应力场影响效果进行了分析计算，并以此指导诱导缝的设计施工方案。诱导缝作为一种结构防裂措施，尽管设计目的明确，但实际中发挥的作用却不同，尚无统一标准可循，如有些工程中坝体的诱导缝直到运行期也未张开，而坝体其他部位却多处出现裂缝^［34 ^-36］，诱导缝实际发挥的作用却值得商榷。

分缝是大体积混凝土防裂的重要手段，有些学者认为RCC坝可以少分缝，甚至不分缝。而且温度下降到稳定温度需要几十年甚至上百年的时间，因此难以进行并缝灌浆，所以目前为止的RCC坝都未设纵缝，而是采用通仓浇筑。早期RCC坝一般不设横缝，少数设置了诱导缝的间距也达100m以上，如坑口、龙门滩、荣地等大坝，虽然坝顶长度达到了120～150m，但未设横缝及诱导缝，天生桥二级、棉花滩、汾河二库等的诱导缝间距达70～90m。目前碾压混凝土重力坝分缝已与常态混凝土坝相近，缝间距大多在20～25m之间，因此碾压混凝土重力坝不再专门设置诱导缝，个别坝段因引水孔洞、泄洪设施等布置要求，横缝间距可放宽到35～40m。

2.4 温控防裂仿真分析及智能控制

（1）温控防裂仿真计算及反馈分析。在设计、施工和运行阶段进行全过程温控计算及反馈分析研究，是严寒地区碾压混凝土温控防裂的必要手段。在设计阶段，通过计算分析提出温控指标和温控措施，以反馈设计，指导施工；在施工阶段，通过现场跟踪计算分析和监测资料的对比研究，对现场出现的温控关键技术问题进行专题分析，对坝体浇筑高温区和高应力区进行预评估，通过各种温控措施的优化和浇筑进度的调整，进一步规避坝体开裂风险，对现场施工和温控防裂起到了重要的指导作用。另外，根据大坝的实际浇筑进度、温控措施、实际的边界条件等适时调整温控指标，使其更加符合大坝浇筑和温控防裂的实际情况，更有效指导施工；在运行阶段，利用现场较长序列的温度、应力、应变监测资料，进行温度场和应力场的反馈分析，评估大坝运行阶段的开裂风险^［37］。

（2）温控防裂智能监控。信息化、数字化、智能化温度控制技术是近几年混凝土坝施工领域新的技术进展^［38］，采用现代传感技术、互联物联技术、仿真模拟技术和自动控制技术相结合，形成“传感—互联—分析—控制”四位一体的智能监控技术，实现原材料预冷、混凝土拌和及运输、入平仓及摊铺碾压（振捣）、通水冷却及表面养护的全过程、全要素自动管理，提高施工质量及施工管理水平，避免裂缝产生，并可节约温控费用，此项技术已在锦屏一级、溪洛渡、鲁地拉、黄登、丰满等碾压混凝土坝建设中得到了应用^［39］。新疆未来的混凝土坝建设，也应结合本地区的特殊气候条件，开发适合严寒、干燥地区的混凝土质量控制智能监控技术。

2.5 严寒地区坝体温度控制及防裂特点

在很长一段时期内，曾认为碾压混凝土水泥用量少、绝热温升低，不用考虑温控问题，因此有些工程没有采取温度控制措施或者简化了温度控制措施^［40］。朱伯芳^［41］、董福品^［8］在其研究成果中系统地阐述了碾压混凝土坝也同样存在温度控制问题，在设计和施工中，温度裂缝仍是预防的重点。实践表明，多数碾压混凝土坝在施工期均出现过不同程度的裂缝，这一现象在严寒、干旱地区建设的碾压混凝土坝中显得尤为突出。

新疆在严寒地区建设碾压混凝土坝，其温控防裂的主要难点表现在如下方面^［42 ^-45］：

（1）气候条件对防裂极其不利。夏季炎热、冬季寒冷、年际温差大且持续时间长，同时日温差大、寒潮频繁，昼夜温差20℃的天数可达全年的1/3。巨大的温差给表面防裂带来了极大挑战。多年平均气温一般多在10℃以下，为了控制基础温度则必须降低坝体最高温度，而夏季最高月平均气温多在20℃以上，冬季低温季节又不能浇筑混凝土，因此，最高温度难以得到有效控制，易引起基础贯穿性裂缝。

（2）大量使用掺合料以降低水化热。由于大量掺入粉煤灰、石灰粉等辅助矿物掺合料，混凝土早期水化热较低，坝体温度上升缓慢，这有利于温度控制。但碾压混凝土早期水化反应较慢往往导致其早期龄期强度也低，不利于严寒地区寒潮频发时的早期防裂。

（3）基础温差、上下层温差、坝体内外温差较大是施工期温度控制的难点。多年平均气温低导致坝体稳定温度较低，而夏季浇筑的混凝土最高温度又比较高，从而导致强约束区基础温差很大，控制基础贯穿性裂缝的难度较大；冬季寒冷、寒潮频繁导致控制混凝土内外温差的难度较大，极易引起上下游坝面表面裂缝，进而发展成为劈头裂缝；冬季大坝混凝土一般“停浇越冬”，在来年开春气温回升后再开工浇筑，这样势必存在越冬层面温度偏低的问题。越冬层在冬季长间歇时，受低温影响，容易出现纵向裂缝，来年浇筑新混凝土时，新、老混凝土将会形成较大的上下层温差，极易出现越冬水平缝；另外，夏季气候干燥容易导致混凝土施工初期出现干缩裂缝，这些干缩裂缝可能进一步发展成深层裂缝。

（4）“寒”“热”“干”“风”气候条件下严格的施工工艺控制。为缩短层间间歇时间，采用斜层铺筑和快铺快碾的施工工艺；在高温期，加冰降低入仓温度，并通过敷设冷却水管控制混凝土最高绝热温升，采取喷雾方式人工制造仓面“小气候”，保证空气湿度较低情况下的失水补偿，提高碾压混凝土层间结合质量；在低温期，及时采取临时保温措施，消除寒潮对混凝土表面的冷击，有效防止表面裂缝的发生；无论在什么季节，在碾压层面收面后覆盖聚乙烯临时保温被，可起到隔热保湿作用。严寒地区为期不足半年的施工期和严格复杂的施工工艺，往往与工期和进度形成对立矛盾。

（5）保温材料的耐久性及性价比是坝体长期保温的关键。碾压混凝土坝绝大多数裂缝为内外温差超标导致的源自于表面的裂缝，这种裂缝控制的主要手段是表面保温。表面保温分为施工期短期保温和永久保温两种，对于南方气候温和地区永久保温并不是十分必要，但严寒地区则是十分必要的。目前在工程上常用的保温材料主要是泡沫塑料，其中以聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯等应用最广。目前大坝永久保温材料的比选、厚度的确定、加拆保温的时机、保温材料的施工方式等关键技术问题已比较成熟，但由于受水库长期浸泡、冰拔等的影响，永久保温材料的耐久性问题是北方严寒地区大坝保温面临的一个难题，亟需研究新的结构型式或开发新的保温材料。

3 新疆严寒地区RCC坝筑坝技术研究及其应用

针对特殊的严寒气候条件，新疆在碾压混凝土材料、坝体结构、大体积混凝土温度场理论研究及温控防裂等方面开展了大量有益的探索，取得了一些理论研究和技术创新成果，为RCC坝在严寒地区的推广应用积累了宝贵经验。近年来，伴随着“丝绸之路经济带”战略的稳步推进，新疆水利基础设施建设的投入不断加强，高坝建设也将进入高峰期。新疆近年修建的RCC坝见表4。

表4 新疆严寒地区RCC坝统计表（截至2015年年底）

3.1 大掺量石灰石粉与粉煤灰在寒冷地区RCC坝中得到成功应用

TKSSK水电站工程建设中充分遵循就地取材的原则，首次成功将石灰石粉与粉煤灰双掺料用于寒冷地区的RCC坝建设，有效解决了筑坝材料匮乏和坝体温控防裂的问题，为碾压混凝土筑坝技术的发展提供了一个成功的范例。

针对石灰石粉的颗粒特性、加工特性、石粉岩性对胶凝材料性能的影响和石灰石粉作为掺合料对碾压混凝土性能的影响，进行了系统的试验研究，揭示了大掺量石灰石粉—粉煤灰对水泥浆体显微结构、水化反应进程及浆体流动性、胶砂性能的影响机理，制定了大双掺（石灰石粉和粉煤灰）量碾压混凝土配合比优化设计准则，提出了相应的碾压混凝土掺用石灰石粉的技术标准。工程中采用石灰石粉和粉煤灰各30%的大掺量碾压混凝土进行施工，表面喷涂聚氨酯等综合措施^［46］，放宽混凝土入仓温度2～3℃等温控措施，可加快施工进度，降低工程投资^［47］。促进筑坝材料的研究创新和碾压混凝土筑坝技术的发展。

3.2 柔性拱—软弱地基上的碾压混凝土双曲薄壁拱坝新结构

石门子双曲薄壁拱坝两岸河床为泥钙质胶结的青灰色和红色砾岩，浸水软化后红色砾岩的变形模量为4GPa，多出现散塌现象。在严寒地区修建薄壁的碾压混凝土拱坝，尤其是修建在软弱基岩上，温度应力若控制不当，会对大坝的结构受力带来重大影响，极端条件下甚至会造成坝体失稳和破坏，设置坝体应力释放结构以优化受力状态是解决这一问题的有效方法。

针对气候、基岩条件以及双曲薄壁拱坝的结构特点，通过对水压和温度荷载作用下坝体的应力和位移计算分析研究，提出在坝肩设人工短缝、拱冠设中缝、下游面设人工短缝的“柔性拱”设计方法，同时增大拱座厚度，以达到降低坝体应力，改善拱向拉应力集中、延长坝肩渗径的目的，虽然在一定程度上增加了拱变位，但不会引起坝体应力恶化^［48］。工程边施工边蓄水，充分利用水荷载产生的拱向压力以弥补坝体温度下降产生的拉应力，取得了良好的效果，开创了在高寒地区、软弱地质等恶劣条件下，通过采用合理的结构措施，修建百米级碾压混凝土双曲薄壁拱坝的先河。

3.3 严寒地区大体积混凝土温度场变化规律及保温技术研究与应用

KLSK水利枢纽地处高寒地区，冬季严寒漫长，夏季炎热干燥，大风天气多。极端年温差接近90℃，冬季多年月平均气温均在-20℃以下。针对严寒地区“寒”“热”“风”“干”的气候特点，在有效防止大坝危害性裂缝发生方面，开展了精心的施工组织设计，取得了一定的经验。

在高寒地区，研究碾压混凝土温度场变化规律及保温材料性能、确定合理的保温措施及保温时机、制定适宜的温控标准及施工工艺等，是有效防止和减少碾压混凝土坝温度裂缝的关键。利用保温材料对混凝土坝进行表面保温已经有50多年历史，但在严寒地区，有永久保温措施下的混凝土温度变化规律尚未经过系统的研究。为此，大坝浇筑前，在坝址区现浇了4个混凝土试验墩，表面分别采用厚5cm、8cm、10cm的XPS保温板和发泡聚氨酯保温，并在混凝土内部呈网状布置了温度和应力监测仪器，进行为期4年的现场试验研究，通过仿真计算与监测数据对比分析，摸清了不同保温条件下大体积混凝土温度和应力场的分布变化规律，

建立的严寒地区大体积混凝土温度场变化规律数学模型，在基础理论方面，完善了热力学理论在严寒地区混凝土温控领域的应用^［49］。并围绕特殊保温条件下混凝土热力学参数变化特性、气温骤降（寒潮）对混凝土的冷击效应、越冬期温度控制、保温材料选择、保温措施合理确定^［50］、科学制定温控标准^［51］、优化施工工艺、防止和减少温度裂缝发生^［52］等方面开展了系统研究。研究提出的高寒地区永久和越冬层临时保温措施，以及大体积混凝土成套保温技术，研究提出的高寒地区永久及临时保温措施、越冬层保温措施，以及大体积混凝土成套保温技术，在大坝建设中得到成功应用和推广^［49］。该工程建成后，通过10年的监测资料表明坝体的变形、渗流及应力正常，大坝工作状态良好。

4 问题与讨论

目前碾压混凝土重力坝已突破200m高度，已向300m高重力坝和200m高拱坝发展。新疆RCC坝建设，虽然在温控防裂、坝体结构、材料热力学特性方面取得了一些成功的经验和部分研究成果，为严寒气候条件下的混凝土筑坝技术的发展提供了一定的经验与参考，但仍存在一些问题需进一步研究探讨。

4.1 存在的难点问题

（1）严寒地区越冬层层间结合问题。在严寒地区，碾压混凝土的浇筑不可避免地面临冬季长间歇期的问题，虽然做了大量专项研究，采取各种工程措施，但局部越冬层的层间结合仍然不理想，开裂问题始终难以得到彻底解决。

（2）坝体内冷却水管二次降温问题。严寒地区RCC坝除了采取保温措施外，一般还需敷设冷却水管对混凝土水化热实施削峰和坝体内部降温。从降温的效果来看，对混凝土水化热削峰的作用明显，但冬歇期对坝体内部降温的效果未能达到理想要求。因此，对于冷却水管的布置型式、通水时机、通水温度及通水参数的把握有待于进一步研究。

（3）变态及自密实混凝土水化热过高问题。为了满足抗渗要求，坝体迎水面浇筑变态混凝土，目前工程中变态浆材掺加量从4%到12%均有采用，随意性较大，由于变态混凝土用水量和水泥用量增加，与碾压混凝土相比，其温升和干缩增大，抗裂性能降低，在严寒地区，抗冻性能也会受到一定的影响^［53］。另外，泄水建筑物周围浇筑的自密实混凝土，水泥含量较大，水化热温升较高，一定程度上抬升了周围坝体的温度，因此孔洞周围是否必须浇筑自密实混凝土，值得进一步商榷。

（4）施工温度控制问题。目前施工现场温控参数的确定，大多根据温控仿真计算调整温控指标，但施工中很难严格按照温控标准进行混凝土施工，特别是夏季高温期间，为了赶进度，控制入仓温度达标的投入成本较大，工序复杂，很难满足设计要求。春秋低温季节，寒潮频发，保温措施时常不能及时跟进，混凝土施工质量难以保证，强度达不到设计要求。再加上各种不确定因素的影响，将会波及整个坝体的温控防裂效果。

（5）永久保温问题。工程竣工后，坝体温度降低至稳定温度场尚需很漫长的时间，严寒地区遵从永久保温的设计思想，对长期暴露的坝体表面实施永久保温。目前广泛使用的保温材料主要有聚乙烯泡沫塑料板、聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS板）、挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板（XPS板）、聚氨酯硬质泡沫等^［54］，但这些化工材料的抗老化性能、抗冰拔能力、粘贴工艺的可靠性等均存在一些问题，造成后期维修成本大，保温效果大打折扣。亟需研究开发一种适用于严寒地区与表层混凝土紧密结合、融为一体的施工便捷、经济耐久的新型保温材料。

4.2 相关技术问题讨论

（1）矿物掺合料碾压混凝土的耐久性。目前，大掺量矿物粉和粉煤灰在寒冷地区碾压混凝土坝中得到成功应用，并积累了大量的试验及实测数据，但是国内碾压混凝土坝的建成时间较短，仍需通过长期的跟踪监测，进一步探明大掺量矿物掺合料碾压混凝土坝的耐久性。

（2）全断面全级配及多级配碾压混凝土应用的可行性。全级配及多级配更能体现碾压混凝土筑坝“快、简、省”的显著优势，但在严寒气候条件下，全断面采用三级配、四级配，甚至全级配的碾压混凝土，其抗冻、抗渗及耐久性方面有待于通过理论及工程实践进行验证。

（3）基础温差控制标准的适宜性。控制基础温差就是控制坝基混凝土深层裂缝的发生，规范规定^［55］，对于底宽超过70m的碾压混凝土重力坝，基础强约束区基础温差控制在10～12℃，这一指标在严寒地区的夏季混凝土温度控制中很难达标。相关研究表明：在实施永久保温后，由于大坝在后续几十年的运行过程中降温较慢，混凝土的徐变可充分发挥作用，再加上大坝自重及水荷载的作用，即使基础温差超出规范规定数值，大坝温度应力仍然不超标^［56］。因此，可适当放宽严寒地区碾压混凝土重力坝基础允许温差，以便现场实际温控措施具有可操作性，但具体放宽的程度尚需研究确定。

（4）严寒地区建设RCC坝的经济性。在严寒地区建设RCC坝一直备受争议，新疆已建成的4座碾压混凝土重力坝、1座碾压混凝土拱坝，长期的工程实践表明，与当地材料坝（混凝土面板坝、沥青混凝土心墙坝）相比，其技术经济性并不占优势，长期保温措施投资大，后期运营成本较高。今后RCC坝的推广应用，寄希望于在技术经济性方面取得更大的突破和改进。

（5）现行技术标准的统一性。我国有关碾压混凝土筑坝的标准有：《碾压混凝土坝设计规范》《水工碾压混凝土施工规范》《水工碾压混凝土试验规程》《混凝土重力坝设计规范》《混凝土拱坝设计规范》等，而且均有电力（DL）和水利（SL）版本，存在行业分割问题，给设计、科研及施工等带来诸多不便。2016年2月，国务院办公厅发布了《关于印发强制性标准整合精简工作方案的通知》（国办发〔2016〕3号），旨在解决现行强制性标准存在的交叉重复矛盾、超范围制定等主要问题，实现“一个市场、一条底线、一个标准”。期望借助现行技术标准的整合精简工作，为我国碾压混凝土筑坝技术搭建先进统一、科学合理的发展创新平台，特别是补充完善在严寒地区碾压混凝土的施工技术规范及温控设计标准。

（6）筑坝技术的数字化及智能化。随着物联网、自动控制技术、智能技术、计算机仿真技术、云计算与大数据处理等新一代信息技术的发展，促使我国大坝建设也必将从机械化、自动化向数字化、智能化转变，有望在大坝建设及运行管理阶段实现智能化实时分析、智能化实时管理、智能化决策，当前在数字化、智能化大坝建设的基础理论、关键技术与管理运行体系等方面尚有很长的一段路要走^［57 ^-58］。

5 结语

碾压混凝土施工质量控制的关键是温控与防裂。新疆北疆地区地处高纬度严寒地区，多年平均温度低、年际温度变幅及日温差大，加之低温季节不能施工，给基础温差控制、坝体内外温差控制、越冬层上下温差与约束应力的控制带来极大困难。新疆经过20多年研究与实践，在“外保内降”温控防裂思想的主导下，取得了一些理论研究和技术创新成果。但在严寒地区修建碾压混凝土坝，仍面临一系列的难题，要想突破“无坝不裂”的困局，难度仍然很大。我们期待并努力在材料热力学特性、温控防裂技术、永久保温材料、施工工艺、技术经济性指标等方面的研究不断取得新进展，为RCC坝在严寒地区的推广应用注入新的活力。