高碾壓混凝土重力壩防滲結(jié)構(gòu)型式研究

高春媚

摘 要：進(jìn)入新時(shí)期以來，得益于我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速增長(zhǎng)，水利工程建設(shè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢(shì)，并取得了不俗的成就。結(jié)合實(shí)踐看，在水利工程的建設(shè)中，碾壓混凝土壩以其良好的壩體結(jié)構(gòu)、防滲效果好、穩(wěn)定性高、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。但對(duì)部分碾壓混凝土重力壩工程施工研究發(fā)現(xiàn)，受到工藝不成熟等因素的影響，目前，在其建設(shè)中仍舊存在不少問題。對(duì)此，在結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞高碾壓混凝土重力壩防滲結(jié)構(gòu)型式展開了研究，以供廣大同行參考。

關(guān)鍵詞：高碾壓混凝土重力壩；防滲結(jié)構(gòu)；滲流性能；混凝土

中圖分類號(hào)：TV642.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.120

1 碾壓混凝土重力壩滲流特性分析

碾壓混凝土是一類由普通混凝土材料碾壓制成的混凝土結(jié)構(gòu)。其通常由數(shù)層干貧混凝土構(gòu)成，且各層混凝土間均有縫面存在，具有一定的水力隙寬，因此，直接影響著碾壓混凝土的滲流性能。在進(jìn)行碾壓混凝土施工時(shí)，其結(jié)構(gòu)自身情況以及面層均直接關(guān)系著其滲漏特性。具體而言，主要體現(xiàn)在以下方面：①因?yàn)槟雺夯炷翝B透系數(shù)小于等于 1×10 cm/s，所以，透水性能較差。然而，有關(guān)研究表明，各層結(jié)構(gòu)的水力隙寬越大，碾壓混凝土面層透水性能就越好。由此可見，水流可能會(huì)順著面層滲透到碾壓混凝土結(jié)構(gòu)中，從而大大降低整體碾壓混凝土壩的防滲能力。不僅如此，如果施工工藝較差，也會(huì)在很大程度上影響到碾壓混凝土的防滲性能。②在澆筑施工時(shí)，整體碾壓混凝土結(jié)構(gòu)的防滲能力在很大程度上受到了骨料質(zhì)量的影響。如果骨料出現(xiàn)離散的情況，則會(huì)加劇碾壓混凝土的滲漏問題。③碾壓混凝土壩的質(zhì)量和穩(wěn)定性能在一定程度上會(huì)受到外界因素所影響。所以，通過上述分析我們不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)碾壓混凝土壩防滲性能影響的因素較多，要想確保其具有良好的防滲性能，則應(yīng)采取有針對(duì)性的解決對(duì)策，以確保工程建設(shè)質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2 滲控設(shè)計(jì)目的和原則

綜上所述，要想實(shí)現(xiàn)良好的防滲效果，企業(yè)在其滲控設(shè)計(jì)中應(yīng)達(dá)到3個(gè)目的：①切實(shí)、有效地降低大壩滲透水量；②將壩體層面上所存在揚(yáng)壓力減輕；③為了避免水利擊穿等滲透破壞現(xiàn)象出現(xiàn)，可以采取降低防滲結(jié)構(gòu)中排水幕上游面混凝土水力比降，并將其與壩上游面距離拉大。需要特別注意的是，對(duì)于前兩個(gè)目的，主要是通過對(duì)壩上游面防滲體及其后排水幕等排水設(shè)施進(jìn)行科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，且防滲體滲透系數(shù)不能超過壩體垂直向。通過對(duì)碾壓混凝土重力壩滲控設(shè)計(jì)目的論述，筆者認(rèn)為，其滲控設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)采取“前堵后排”。此外，壩體排水幕一般采取豎向排列排水孔而構(gòu)成，相鄰兩孔距離通常是3～5 m，而孔徑根據(jù)建設(shè)要求不同大小為10～20 cm，且為了確保重力壩擁有良好的排水效果，其孔距與孔徑可以采用最大值。

為了最大程度地保障高碾壓混凝土重力壩防滲成效，企業(yè)在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足下列要求：①高耐久性、不污染水質(zhì)；②穩(wěn)定性強(qiáng)、形變能力強(qiáng)、防滲效果佳、抗開裂性強(qiáng)；③施工便捷、工程量小以及對(duì)壩體碾壓混凝土施工影響小。

3 優(yōu)選防滲結(jié)構(gòu)型式

3.1 鋼筋混凝土面板防滲結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土面板防滲結(jié)構(gòu)主要利用面板分縫來防止防滲體出現(xiàn)較大的溫度應(yīng)力。為了避免裂縫擴(kuò)大，通常采用布設(shè)鋼筋來達(dá)到目的。面板具有較好防滲性能，能用于碾壓混凝土的鋪筑，當(dāng)其強(qiáng)度達(dá)到特定值后，可當(dāng)作模板用于碾壓混凝土施工。此外，其還能滯后于壩體鋪筑，選取較為適合的條件施工，并將施工優(yōu)勢(shì)全面發(fā)揮出來。經(jīng)過大量實(shí)踐資料表明，后者對(duì)面板的防滲效果更有效。

3.2 常態(tài)混凝土金包銀防滲結(jié)構(gòu)

最早使用的防滲結(jié)構(gòu)為金包銀防滲結(jié)構(gòu)，這種模式在日本碾壓混凝土壩中得到了廣泛應(yīng)用。該結(jié)構(gòu)往往將一層常態(tài)混凝土墊層澆筑于碾壓混凝土壩基與壩體間，并設(shè)置了厚度為1.5～3.5 m的常態(tài)混凝土在壩體上、下游面，作為防滲體。通過對(duì)大量實(shí)踐數(shù)據(jù)研究可發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)具有較高的可靠性，且具有良好的防滲效果。然而，也具有一些較為明顯的缺點(diǎn)，比如工藝技術(shù)繁雜、使用大量的常態(tài)混凝土、工序過多，嚴(yán)重干擾了碾壓混凝土施工，使其自身優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮出來。此外，防滲體易生成貫穿性溫度裂縫，進(jìn)而大大降低了防滲性能。

3.3 常態(tài)混凝土薄層防滲結(jié)構(gòu)

除了上述兩類以外，常態(tài)混凝土薄膜結(jié)構(gòu)也是高碾壓混凝土重力壩防滲結(jié)構(gòu)型式之一。根據(jù)筆者對(duì)其研究可知，常態(tài)混凝土薄膜結(jié)構(gòu)相比于金包銀可以更加有效地將碾壓混凝土所具有的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來，這主要得益于該防滲結(jié)構(gòu)所使用常態(tài)混凝土的比例較低。但薄膜結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)同樣明顯，即受薄層抗裂性弱的影響，在高碾壓混凝土重力壩建設(shè)中采用該結(jié)構(gòu)時(shí)難以取得較為理想的防滲效果，美國(guó)蓋爾斯威爾壩便是一個(gè)很好的例子。

3.4 變態(tài)混凝土防滲

變態(tài)混凝土防滲主要是將一定量的水泥漿潑灑于碾壓混凝土攤鋪表面，使此處混凝土形成具有塌落度的常態(tài)混凝土。此后，在振搗過程中使用人工插入式振搗器進(jìn)行，一般振搗厚度均控制0.3～2.0 m的范圍內(nèi)。該方法最早是由我國(guó)提出的，相比于常態(tài)混凝土而言，均與變態(tài)混凝土性能相類似，不同的只是地點(diǎn)在倉面。將常態(tài)混凝土使用變態(tài)混凝土來替代，并用作于防滲結(jié)構(gòu)可以保證兩種混凝土同步上升，防止因未及時(shí)改變混凝土品種而導(dǎo)致層面間隔時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)而造成交界薄弱面或冷縫面出現(xiàn)，從而有效提升施工效率。

4 結(jié)束語

總體而言，碾壓混凝土壩是典型的成層結(jié)構(gòu)水工擋水建筑物。在進(jìn)行水泥工程施工時(shí)，應(yīng)全面分析高碾壓混凝土重力壩防滲結(jié)構(gòu)型式，以確保工程具有良好的防滲性能。這樣不僅能保證建設(shè)出來的工程項(xiàng)目可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，還能大大提升工程施工質(zhì)量，提高水利工程的穩(wěn)定性和安全性。因此，有必要對(duì)高碾壓混凝土重力壩防滲結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行研究與分析。

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〔編輯：張思楠〕