面板堆石壩防滲處理存在的問題和解決措施

柴 海

(安順市水利水電勘測設(shè)計院，貴州 安順561000)

1 工程概況

某水庫位于某省內(nèi)，地處某河中游河段。是以一座以灌溉為主，兼顧農(nóng)村人畜飲水的小(1)型水利工程。水庫設(shè)計灌溉面積2 067 hm2，控制流域面積9.6 km2。水庫正常蓄水位887.5 m，死水位866 m，總庫容305萬m3，為多年調(diào)節(jié)水庫。工程樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸岸邊開敞式益洪道、右岸導(dǎo)流兼引水遂洞等組成。

2 面板堆石壩防滲存在的問題

面板堆石壩在運行過程中可能出現(xiàn)的事故有:漫頂失事、滑坡、開裂、滲流破壞等。其中滲流破壞最為主要。滲流壓力問題對于面板堆石壩安全性構(gòu)成嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

3 如何解決好面板堆石壩的防滲處理

3.1 面板

面板是位于堆石壩體上游面起防滲作用的混凝土結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)壩體變形及施工條件進行面板分縫分塊［1］。垂直縫的間距可為12 ～18 m。

在兩壩肩附近的面板應(yīng)設(shè)張性垂直縫(A 縫)，其余部分的面板設(shè)壓性垂直縫(B 縫)。張性垂直縫的數(shù)量可根據(jù)地形地質(zhì)條件參照工程經(jīng)驗或有限元計算確定。兩岸垂直縫在距周邊縫法線方向約0.6 ～1.0 m，應(yīng)垂直于周邊縫布置成折線形式。面板防滲示意圖如圖1 所示。

圖1 面板防滲示意圖

面板水平施工縫的設(shè)置宜考慮施工條件，滿足臨時擋水或分期蓄水的要求。繼續(xù)澆筑混凝土之前，施工縫的縫面應(yīng)經(jīng)鑿毛處理，清理干凈，縫面用水濕潤，鋪一薄層高強度砂漿。面板鋼筋應(yīng)穿過縫面。

3.2 趾板

趾板宜置于堅硬、不沖蝕和可灌漿的弱風(fēng)化至新鮮基巖上。中低壩的趾板可置于砂礫石地基上，高壩應(yīng)經(jīng)專門論證。巖石地基上趾板布置應(yīng)依據(jù)地形和地質(zhì)條件選定，宜采用平趾板的布置形式，當(dāng)岸坡很陡時，可采用其他的布置形式。當(dāng)受到地形或地質(zhì)條件限制時，可采用增加連接板或回填混凝土等措施彌補。經(jīng)過論證，局部可用趾墻代替趾板。趾板基礎(chǔ)一期開挖后，宜作趾板二次定線，必要時可適當(dāng)調(diào)整壩軸線位置。

趾板的寬度可根據(jù)趾板下基巖的允許水力梯度和地基處理措施確定，其最小寬度宜為3m。允許的水力梯度宜符合表1 的規(guī)定。

表1 趾板下基巖的允許水力梯度

趾板寬度在滿足灌漿孔布置后，可以通過在趾板下游設(shè)置防滲板(鋼筋混凝土板或鋼筋網(wǎng)噴混凝土板)延長滲徑滿足水力梯度要求，并用反濾料覆蓋在防滲板的上面及其下游部分巖面上。趾板的厚度可小于相連接的面板的厚度，但≥0.3 m。采用防滲墻防滲的砂礫石地基上趾板宜分成上、下游兩段施工。上游段趾板應(yīng)在防滲墻竣工后并于水庫第一次蓄水前施工。趾板下游面應(yīng)垂直于面板，面板底面以下的趾板高度≥0.9 m，兩岸壩高較低部位，可放寬要求。高壩趾板宜按高程分段采用不同寬度和厚度。

3.3 接縫止水

縫的一側(cè)縫面應(yīng)涂瀝青乳液等防黏劑。止水銅片下應(yīng)設(shè)置PVC 墊片并黏合在水泥砂漿墊座上。止水銅片兩側(cè)底角應(yīng)設(shè)置瀝青止?jié){條。高壩張性垂直縫宜采用底、頂部兩道止水，中、低壩可只采用一道底止水，其結(jié)構(gòu)同壓性縫。面板水平施工縫須用鋼筋穿過，應(yīng)不設(shè)止水。中間與頂部止水均應(yīng)與相接縫的底部止水連接形成封閉結(jié)構(gòu):周邊縫PVC 止水帶宜用夾具與垂直縫處的底部止水連接;周邊縫柔性止水可用柔性填料塞與垂直縫的底部止水連接。止水面膜宜黏結(jié)或壓結(jié)，固定在面板上。

寒冷地區(qū)在水位變動區(qū)不應(yīng)采用角鋼、膨脹螺栓作為柔性填料面膜的止水固定件，宜采用黏結(jié)材料，以避免遭到凍脹的破壞而失去其固定作用。混凝土防滲墻與連接板之間的接縫止水，應(yīng)按周邊縫止水設(shè)計。柔性止水示意圖見圖2。

圖2 柔性止水示意圖

3.4 壩體防滲

壩體防滲首先應(yīng)該注重施工質(zhì)量，盡可能使砌體密實，防止砌體形成裂縫。分層砌筑時，盡可能保持向上游呈一定的傾斜度。分段砌筑時相鄰段的高差也不宜過大，一般控制在1.0 m以下，段面相接也以斜面為好。

4 構(gòu)造設(shè)計

4.1 防浪墻

作用是擋水、防浪，減少堆石填筑方量。防浪墻延伸到兩岸與壩頭基巖連接，形成完整的防滲體系。面板壩壩體穩(wěn)定性能好，壩體沉降量較小，采用高防浪墻可減少填筑方量，降低造價。多采用“L”型鋼筋混凝土墻。防浪墻應(yīng)設(shè)伸縮縫，其止水應(yīng)和面板的止水或面板與防浪墻間水平接縫的止水連接。

4.2 壩頂寬度

壩頂寬度根據(jù)壩高、交通要求、施工場地確定，若不考慮壩高因素，可采用5 m。

4.3 壩體坡度

根據(jù)巖基強度和構(gòu)造、壩料性質(zhì)以及坡面滾石的安全性確定。巖基上，材料堅硬、級配良好。壩高＞140 m，采用1∶1.4;壩高＜110 ～130 m，采用1∶1.3;材料不夠理想，可放緩壩坡。上游坡不設(shè)變坡，如無特殊要求，下游一般不設(shè)馬道。高山峽谷區(qū)，設(shè)“之”字形上壩公路。

5 材料分區(qū)

在保證大壩可靠運行前提下，盡量利用樞紐的開挖料及壩址附近的材料，獲得最大經(jīng)濟效益。各區(qū)材料之間滿足水力過渡要求，從上游向下游滲透系數(shù)遞增，下游壩料對上游相鄰材料有反濾作用，充分利用開挖石渣，以達到經(jīng)濟目的。主要分為4個區(qū):

1)特殊墊層區(qū):位于周邊縫下游側(cè)墊層區(qū)內(nèi)，對周邊縫及其附近面板上鋪設(shè)的堵縫材料及水庫泥沙起反濾作用。

2)上游鋪蓋區(qū):用粉土、粉細砂、粉煤灰或其他材料覆蓋在面板及周邊縫上，起輔助防滲作用。

3)蓋重區(qū):覆蓋在上游鋪蓋區(qū)上的渣料，維持上游鋪蓋區(qū)的穩(wěn)定，并起保護作用。

4)周邊縫:面板與趾板或趾墻間的接縫。

［1］邱乾勇. 深覆蓋層對面板堆石壩面板變形和應(yīng)力的影響［J］. 水力發(fā)電，2008，34(01):38 －41.