佃石水庫面板堆石壩面板型式調(diào)整設(shè)計(jì)

余學(xué)彥 婁紹撐

（浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院 杭州 310002）

1 工程概況

佃石水庫工程位于浙江省三門縣境內(nèi)的海游港主要支流亭旁溪上，壩址以上集水面積24.1km2，水庫正常蓄水位為106.0m，總庫容3009萬m3，是一座防洪、供水、灌溉等綜合利用的中型水庫工程。佃石水庫工程于2006年12月正式開工興建，2010年5月完成蓄水安全鑒定，2010年8月通過蓄水階段驗(yàn)收，目前水庫已蓄水至103.0m，并向下游配套水廠通水。

佃石水庫擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，壩頂高程為110.60m，最大壩高為53.6m，壩頂寬為6.0m，長384.0m，滑模頂高程107.00m，上下游壩坡均為1:1.3。筑壩材料為硬巖堆石料，從上游向下游依次分為四個主要填筑區(qū)：墊層區(qū)（2A 區(qū)）、過渡區(qū)（3A 區(qū)）、主堆石區(qū)（3B 區(qū)）和下游堆石區(qū)（3C 區(qū)），另在面板周邊縫下游附近設(shè)特殊墊層區(qū)（2B 區(qū)）以及施工滑模平臺以上設(shè)壩頂靜碾?yún)^(qū)，下游壩坡設(shè)護(hù)坡。墊層區(qū)水平寬度2.0m，過渡區(qū)水平寬度3.0m。堆石體上游為大壩防滲系統(tǒng)，采用C25W8F100 鋼筋混凝土防滲面板。趾板布置在面板周邊與基礎(chǔ)交界處，采用C25W8F100 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。河床段趾板置于砂礫石地基上，寬度為5.00m，在趾板上游設(shè)置3.0m 寬連接板與C15 混凝土防滲墻頭墻相接，防滲墻長266.8m、厚0.8m，最大深度23.52m，墻底伸入弱風(fēng)化基巖0.5m，并進(jìn)行帷幕灌漿。岸坡段趾板置于弱風(fēng)化基巖上，寬度為4.00m，趾板下進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿處理。

溢洪道位于左壩頭，為開敞式溢流堰，共設(shè)置3 孔，每孔凈寬6m，堰頂高程101.50m，堰后接陡坡式泄槽，凈寬21m，縱坡為1:3.5，出口采用挑流消能。

放空建筑物位于左壩頭，由導(dǎo)流洞利用段和放空鋼管組成。導(dǎo)流洞封堵混凝土上游為利用段，放空管進(jìn)口段埋設(shè)于封堵混凝土內(nèi)，其余段為壓力明管，在出口處設(shè)置錐閥用以控制水庫放空，放空管為直徑 1.2m 的鋼管，鋼材采用Q345-C，管壁厚12mm。

2 面板設(shè)計(jì)調(diào)整緣由

佃石水庫混凝土面板堆石壩防滲面板為C25W8F100 鋼筋混凝土等厚結(jié)構(gòu)，厚度為0.4m，共40 塊，其中，M1和M40號面板寬5.0m，M2－M7以及M31－M39號面板寬6.0m，M8－M30號面板寬12.0m，在面板中部配置一層雙向鋼筋。面板基礎(chǔ)為C5 混凝土擠壓邊墻，單層擠壓邊墻為梯形斷面，頂寬為10cm，底寬為67cm，高度40cm，鄰面板側(cè)坡度為1:1.3，鄰墊層料一側(cè)坡度為8:1。

混凝土面板澆筑之前，進(jìn)行了3m×3m 網(wǎng)格的平整度測量，發(fā)現(xiàn)擠壓邊墻坡面出現(xiàn)了較大范圍的虧坡和盈坡，且大部分虧坡和盈坡與設(shè)計(jì)坡面線的偏差超出了設(shè)計(jì)規(guī)范要求的-8～5cm 的范圍。特別是沿壩軸線方向壩 0+045.44－壩0+309.44 段擠壓邊墻坡面出現(xiàn)較大面積虧坡，低于設(shè)計(jì)線超過 8cm，其中壩 0+105.44－壩0+273.44 段虧坡較為嚴(yán)重，最大達(dá)30cm（垂直設(shè)計(jì)面板平面方向），其他部位局部出現(xiàn)盈坡現(xiàn)象。

對于擠壓邊墻坡面與設(shè)計(jì)坡面線偏差的處理，目前國內(nèi)外工程通常采用的修補(bǔ)措施是：低于設(shè)計(jì)線的部分采用砂漿修補(bǔ)，高于設(shè)計(jì)線的部分作削坡處理。但考慮到僅修補(bǔ)虧坡就需補(bǔ)填M5 砂漿約2000m3，工程量相對較大，施工難度較高，尤其工期較長，故探尋其它技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的替代方案是十分必要的。

3 面板設(shè)計(jì)調(diào)整方案

對擠壓邊墻坡面虧坡處理措施按以下三個方案進(jìn)行比較：

方案一：根據(jù)虧面及盈面的分布特點(diǎn)，對于虧坡部位采用轉(zhuǎn)折角較小的折面面板，即沿壩軸線方向，在軸線中間段虧坡量較大的部位采用折面型面板（折點(diǎn)外接曲線曲率半徑較大），依次向兩岸漸變，直至左、右岸坡段漸變?yōu)槠矫嫘偷群衩姘?，虧坡較嚴(yán)重部位局部采用M5 砂漿補(bǔ)填。對于左、右岸坡及其他出現(xiàn)盈坡現(xiàn)象的部位先作削坡處理后再按上述原則布設(shè)面板。按該方案處理后，面板最大厚度55cm，最小厚度40cm，平均厚度43.7cm。

方案二：對擠壓邊墻虧坡用M5 砂漿補(bǔ)填，盈坡作削坡處理，使處理后的擠壓邊墻坡面平整度要求（與設(shè)計(jì)坡面線偏差在-8～5cm 范圍）滿足規(guī)范規(guī)定，面板為厚40cm 的平面型面板。這種方法是國內(nèi)外工程界處理該類問題常用的方法。

方案三：根據(jù)虧面及盈面的分布特點(diǎn)，對于虧坡部位采用表面為平面、底面為轉(zhuǎn)折角較小的折面的非等厚面板，即沿壩軸線方向，在軸線中間段虧坡量較大的部位采用表面為平面、底面為轉(zhuǎn)折角較小的折面面板，依次向兩岸漸變，直至左、右岸坡段漸變?yōu)槠矫嫘偷群衩姘?，虧坡較嚴(yán)重部位局部采用M5 砂漿補(bǔ)填。對于左、右岸坡及其它出現(xiàn)盈坡現(xiàn)象的部位，先作削坡處理后再按上述原則布設(shè)面板。按該方案處理后，面板最大厚度63.1cm，最小厚度40cm，平均厚45.2cm。上述三個方案的主要工程量見表1。

表1 各方案主要工程量表

上述三個方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

方案二為有許多工程實(shí)踐的處理措施，但是虧坡部位砂漿補(bǔ)填量較大，補(bǔ)填工期較長，施工難度大，比方案一增加投資約15.3萬元，相對經(jīng)濟(jì)性較差。方案一虧坡部位砂漿補(bǔ)填量較少，補(bǔ)填工期較短，面板混凝土增加量比方案三少，相對而言經(jīng)濟(jì)性較好，且面板近似等厚，可減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，但工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多。方案三虧坡部位砂漿補(bǔ)填量比方案二少，與方案一相同，但面板混凝土增加量較大，比方案一增加投資23.6萬元，相對經(jīng)濟(jì)性最差，且面板厚度變化較大，不利于減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。根據(jù)有限元計(jì)算成果，三個方案面板最大撓度與順坡向應(yīng)力相差不大，且都可行。從施工角度來看，技術(shù)上均可行，但方案二砂漿補(bǔ)填施工難度較大，耗時(shí)較多，而方案一和方案三施工相對較易，可加快施工進(jìn)度。

綜上所述，方案一經(jīng)濟(jì)上最為合理，技術(shù)上亦可行，尤其可加快施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本，為相對最優(yōu)的方案。

4 面板缺陷處理

蓄水驗(yàn)收前對面板裂縫進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)各類裂縫共95 條。其中，在面板M7上有1 條水平通長裂縫，縫寬為0.08mm，為貫穿性裂縫；在面板M13上有1 條水平長約8m和1 條水平通長裂縫，縫寬為0.07mm，為貫穿性裂縫；其余裂縫開展寬度均不大于0.02mm，長度不大于4m，由鉆芯檢測結(jié)果判斷為表面淺層裂縫，開展深度小于1cm。

對于各類面板裂縫采用相應(yīng)處理措施：對表面縫寬δ≤0.2mm 且不貫穿的裂縫原則上不做專門處理，但縫口破碎寬度＞0.5mm，或者細(xì)縫集中的區(qū)域，涂刷寬度約為15～20cm，厚度不小于1mm 的KT1 水泥基結(jié)晶滲透涂料；對貫穿性裂縫，在死水位以上的采用接縫灌漿加封閉處理，接縫灌漿材料采用LW/HW 水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料，間距20cm。同時(shí)對縫槽底部涂刷厚度不小于2mm 的KT1 涂料，縫槽上半部回填KIM 砂漿，并在縫口及兩側(cè)涂刷KT1 涂料，并加以48 小時(shí)養(yǎng)護(hù)。

5 結(jié)語

佃石水庫大壩是一座建造在砂礫卵石基礎(chǔ)上的混凝土面板堆石壩，針對擠壓邊墻表面出現(xiàn)的較大范圍虧坡及盈坡等缺陷，經(jīng)方案分析比較，提出將混凝土防滲面板由平面型等厚面板調(diào)整為大致適應(yīng)虧坡及盈坡所形成凹面趨勢的折面型面板，在經(jīng)濟(jì)上較為合理。對于中低面板堆石壩在技術(shù)上亦可行。尤其可加快施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本。從后期對面板裂縫的調(diào)查及檢測結(jié)果來看，裂縫大多為縫寬很小，開裂深度小于1cm 的表面淺層裂縫，僅3 條裂縫為貫穿性裂縫。

1 浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院.浙江省三門縣佃石水庫工程蓄水安全鑒定設(shè)計(jì)自檢報(bào)告.2010.

2 浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院.浙江省三門縣佃石水庫工程蓄水階段驗(yàn)收設(shè)計(jì)工作報(bào)告.2010.

3 DL/T5016—1999 混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范.北京：中國電力出版社，2000.

4 浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，浙江省三門縣佃石水庫工程砼面板堆石壩防滲面板體型調(diào)整專題報(bào)告.2010.

5 洪 鏑等.公伯峽水電站混凝土面板堆石壩澆筑技術(shù)探討.中國混凝土面板堆石壩20年.北京：中國水利水電出版社，2005.

6 徐更曉等.混凝土擠壓邊墻在那蘭堆石壩中的應(yīng)用.中國混凝土面板堆石壩20年.北京：中國水利水電出版社，2005.