漿砌石重力壩鋼筋混凝土防滲面板加固設計要點分析

□董大筑

一、工程概況

下里水庫位于安溪縣尚卿鄉(xiāng)境內(nèi)的長坑溪支流青洋溪上游，壩址以上集雨面積27.7km2。攔河壩采用均質(zhì)土壩與漿砌石壩的混合壩型，即中部為漿砌石重力壩，結合壩面溢流，設三孔帶閘溢流壩，壩頂高程510.8m；左壩段為漿砌石非溢流重力壩與山坡連接，壩頂高程519.1m；右壩段由均質(zhì)土壩與山坡連接，壩頂高程519.1m;總壩長110.0m，其中土壩段長26.7m，最大壩高19.1m，漿砌石壩段長83.3m，最大壩高37.1m。大壩防洪標準按30年一遇洪水設計，設計洪水位516.0m；300年一遇洪水校核，校核洪水位516.88m，水庫總庫容129.03萬m3。下里水庫是一座以灌溉為主，結合防洪、發(fā)電具有綜合效益的?。?）型水庫。水庫樞紐主要建筑物包括攔河壩、溢洪道、輸水涵洞及灌溉引水渠道。水庫工程于1996年3月動工興建，建成于1997年11月。2010年1月，泉州市水利局組織專家進行安全評價，該水庫大壩被評定為三類壩，并經(jīng)福建省大壩安全管理中心核查，同意三類壩鑒定結論意見。針對下里水庫漿砌石壩段存在滲漏問題，提出防滲墻加固方案。本文就漿砌石壩采用鋼筋混凝土防滲面板加固的設計要點進行探討與總結。

二、主要問題及原因分析

水庫漿砌石重力壩段存在的主要問題：漿砌石壩基巖以弱風化黑云母花崗巖為主，局部有中風化黑云母花崗巖，存在滲漏現(xiàn)象?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，壩坡漿砌石體勾縫的水泥砂漿局部已有脫落現(xiàn)象，背水坡壩身、壩體廊道等部位出現(xiàn)多處滲漏現(xiàn)象，在擋水壩中段集中漏水口處漏水量約2L/s。

原因分析：根據(jù)地質(zhì)勘探報告，漿砌石壩體共進行8 段壓水試驗，透水率8.85 Lu～12.22Lu，大于規(guī)范規(guī)定值，漿砌石壩體具中等透水性。壩基上部中風化黑云母花崗巖共進行3 段注水試驗，其中滲透系數(shù)大于一定標準的有3 組，占總數(shù)的100%，中風化黑云母花崗巖壩基具中等透水性。分析認為，原壩腹為100＃水泥砂漿砌塊石，壩殼為100＃水泥砂漿砌條石，水泥砂漿深勾縫，利用壩體自身防滲。但由于原施工時，坐漿不飽滿，上游面深勾縫水泥砂漿強度不夠，加上部分勾縫脫落，造成壩體自身防滲不能滿足規(guī)范的要求；壩基基礎處理不徹底，壩基未采取帷幕灌漿，或雖已采取帷幕灌漿處理，但未能滿足要求，導致壩基存在滲漏現(xiàn)象。

三、漿砌石壩段加固方案選擇

針對下里水庫大壩漿砌石壩段存在的問題，在壩基采取帷幕灌漿的基礎上，根據(jù)砌石壩體滲漏原因分析，并結合以往類似工程的實踐經(jīng)驗，加固方案從“在上游面用高強度的水泥砂漿重新勾縫并進行水平補強灌漿處理”和“在壩體上游面設置鋼筋混凝土防滲面板”兩個方案中進行比較選擇。

經(jīng)綜合比較認為，原壩體砌筑質(zhì)量差，壩體水平補強灌漿處理質(zhì)量比較難控制，故選擇在壩體上游面設置鋼筋混凝土防滲面板作為砌石壩壩體防滲的加固方案。

四、加固設計要點

鋼筋混凝土面板防滲設計包括混凝土抗?jié)B等級和面板厚度的選擇、混凝土面板與原砌石壩的粘結、如何解決混凝土面板裂縫問題以及分縫和止水等。

（一）混凝土防滲面板抗?jié)B等級和厚度選擇

混凝土防滲面板抗?jié)B等級和厚度主要與水頭有關，該漿砌石壩段的最大工作水頭為34.88m，根據(jù)《砌石壩設計規(guī)范》（SL25-2006）的規(guī)定，混凝土抗?jié)B等級選擇W4；混凝土防滲面板底部厚度宜為最大工作水頭1/30～1/60，底部厚度在1.16～0.58m，頂部厚度不應小于0.3m，為便于施工，選擇厚度為0.6m 等厚度；混凝土強度等級為C25。

（二）混凝土面板與原砌石壩的粘結

為使原砌石壩體與新澆筑混凝土面板更好地粘結，在上游面均勻鉆錨固孔，梅花型布置，間距1.0×1.0m，孔深0.3m，孔徑22mm。錨固孔要求布置在“丁石”上，盡量避免布置在順砌條石上，因此，錨筋間、排距可根據(jù)現(xiàn)場情況作適當調(diào)整。錨固鋼筋直徑18mm，鋼筋類別HRB335，埋入深度0.3m（植筋膠錨固長度為15d，d為鋼筋直徑），伸出部分長0.6m（含彎鉤，按常規(guī)混凝土的錨固長度30d控制），用鐵絲與面板的鋼筋綁扎在一起，錨筋不得作為模板的拉筋。錨筋錨入前，應先清孔，保證孔內(nèi)凈潔，注入建筑結構植筋膠，后錨入鋼筋，再補膠并清理孔口的植筋膠，植筋膠選用改性環(huán)氧樹脂膠黏劑。錨筋安裝后，要進行拉拔試驗，其拉拔強度要求按《混凝土結構加固設計規(guī)范》GB50367-2006 表4.5.6 確定。

（三）解決混凝土面板裂縫的問題

考慮到砌石體表面凹凸不平，存在對混凝土面板的約束和混凝土的收縮應力，為防止混凝土面板開裂，確保防滲效果，采取以下措施：根據(jù)《水工混凝土結構設計規(guī)范》（SL191-2008）規(guī)定，按最小配筋率0.15%設計面板的配筋，在混凝土內(nèi)布設二層間距200×200mm的鋼筋網(wǎng)，鋼筋類別HRB335、直徑14mm；面板采用補償收縮混凝土，最少水泥用量300kg/m3；混凝土膨脹率選用0.02～0.06%，在混凝土中摻入5%（水泥重量）的UEA型膨脹劑，實現(xiàn)限制膨脹。

（四）分縫和止水

分縫也是防止混凝土面板開裂的措施之一。在溢流壩段分成2 塊，每塊寬度13.75m，左擋水壩段分成3 塊，每塊寬度11.5m。當邊長比大于1.5時，沿長邊方向再分縫，確保面板為雙向板結構，使之不容易開裂。根據(jù)結構布置豎縫和水平縫，縫中用止水銅片止水。

（五）施工中的注意事項

1.先用高壓水槍對上游壩面進行沖洗，清除壩面所有的淤積附著物。澆筑前，砌石體表面應保持濕潤并涂刷一層水泥凈漿。

2.鋼筋不得作為模板的拉筋。

3.施工縫的處理。已澆筑的混凝土，其抗壓強度不應小于1.2Mpa，表面做到去掉乳皮，微露粗砂，表面充分濕潤、干凈、粗糙。澆筑前，宜先鋪10～15mm 厚水泥砂漿一層，其配合比與混凝土內(nèi)的砂漿成分相同?；炷翍氈抡駬v密實，保證新舊混凝土的緊密結合。

五、加固效果

該工程于2012年4月底完工后蓄水運行，經(jīng)過一年多的運行，原背水坡壩身、壩體廊道內(nèi)滲漏現(xiàn)象基本消除，擋水壩中段集中漏水口處已干涸，不再有漏水流出，防滲效果較好,達到了除險加固的目的，取得了較好的社會效益、經(jīng)濟效益。