砌石重力壩防滲面板施工控制要點

□胡建生（河南省水利第一工程局）

砌石重力壩防滲面板施工控制要點

□胡建生（河南省水利第一工程局）

馬家巖水庫為混凝土砌石重力壩，防滲面板是大壩防滲體系的重要組成部分。本文分析討論了防滲面板施工控制要點、要點控制方法及采取的措施。

混凝土砌石重力壩；防滲面板；防滲；控制要點

一、概述

林州市紅旗渠補源工程——馬家巖水庫，位于海河流域漳衛河水系的河南省林州市城北40 km的濁漳河支流露水河西支濁河的馬家巖村西南，距紅旗渠總干渠約3.6 km。該水庫是一座直接向舉世聞名、但近年內引水量銳減、出現過斷流現象且發生過嚴重水事沖突的紅旗渠補充水源，同時兼顧發電的新建綜合利用樞紐工程，水庫總庫容2795萬m3，工程總投資為199996500元，是河南省重點水利工程。

馬家巖水庫大壩壩型為混凝土砌石重力壩，分為擋水壩段和溢流壩段；壩頂高程583.54 m，壩頂寬6.3 m，壩頂長317.55 m，最大壩高111.54 m。為提高壩體的防滲效果、降低壩基揚壓力，自壩基混凝土頂部489.4 m高程起，壩體上游迎水面和下游原河床512.25 m高程以下分設混凝土防滲面板。其中下游防滲面板面板設計厚度為1.0 m，上游防滲面板自高程500.0～575.0 m厚度從2.0 m漸變至1.0 m，高程575.0 m以上厚度變為0.8 m，迎水面坡度為1:0.15；為防止混凝土面板裂縫，面板沿壩軸線方向設伸縮縫，分縫寬度9 m，伸縮縫設兩道止水；混凝土設計指標C 25 W8 F 150。

二、施工控制要點

防滲面板是大壩防滲的關鍵屏障，保證面板的防滲效果，是確保水庫正常蓄水、正常運行的先決條件，因此防滲面板的防滲質量是面板施工控制的重點。本工程在施工中主要從以下幾個方面進行控制：合理設計防滲面板混凝土配合比，提高混凝土的耐久性和抗裂能力；混凝土基礎面處理；止水帶安裝；采取合理措施，防止發生混凝土裂縫。

三、要點控制

（一）確定混凝土配合比

根據《大體積混凝土施工規范》GB 50496-2009中定義“混凝土結構物實體最小幾何尺寸不小于1 m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土”為大體積混凝土，本工程防滲面板設計結構屬典型的大體積混凝土施工；又因混凝土的設計強度及抗滲、抗凍指標要求較高，這決定了混凝土中水泥需用量大，水化熱高，易產生有害裂縫。因此在混凝土配合比設計階段就必須考慮盡可能地減少混凝土中水泥用量，降低水化熱。本工程確定了以下混凝土配合比設計原則：1.防滲面板位于水位變化區外部混凝土、抗凍要求較高，選用同力牌普通硅酸鹽42.5 MPa水泥。2.盡可能使用大粒徑骨料，級配選用三級配，即0.5～2.0 cm、2.0～4.0 cm、4.0～8.0 cm。3.細骨料選用人工中砂，細度模數2.5～2.8，8%≤石粉含量≤14%。4.摻加粉煤灰，摻量根據試驗確定。5.選用具有抗裂、抗滲、引氣減水作用的混凝土外加劑。6.根據水位變化區（壩體外部）最大灰比選取要求，水灰比取0.45。7.根據防滲面板單層配筋、結構斷面大的特點，盡可能選用較小的坍落度，入倉坍落度選取3 cm。

根據以上原則進行混凝土配合比試驗，經試驗優選，最終確定了C 25 W8 F 150混凝土配合比參數，見表1：

表1 C25W 8F150混凝土配合比表

（二）混凝土基礎面處理

混凝土基礎面包括壩體砌石與防滲面板接觸面和防滲面板上下塊體之間混凝土水平施工縫。

1.砌石面處理

壩體塊石砌筑時砌體立面平整度控制在5 cm以內，凸凹不平，不僅不能保證面板設計尺寸，且增加砌體對面板混凝土的約束力，易造成面板開裂。對于尖角、凸出的塊石要鑿除，保證砌筑面平順、無尖角、突變。

2.水平施工縫處理

上下塊體之間混凝土水平施工縫處理質量對防滲效果影響極大。新澆筑混凝土人工鑿毛在混凝土強度達到2.5 MPa以上、風鎬鑿毛在混凝土強度達到10 MPa以上時方可進行，嚴禁提前鑿毛，否則極易破壞表層混凝土結構，造成防滲面板在施工縫處滲漏。

（三）紫銅止水帶、橡膠止水帶安裝

防滲面板在伸縮縫位置布設兩道止水帶，在500 m高程以下為2道紫銅止水，500 m高程以上第一道為紫銅止水帶，第二道為651橡膠止水帶，止水帶接頭安裝質量好壞對大壩防滲影響很大。

本工程紫銅止水帶利用止水成型機在加工廠加工成型，運至現場與下部止水焊接。紫銅止水接頭焊接經試驗比較，采用氬弧焊焊接焊縫光滑平整，無砂眼、裂紋，焊接質量明顯優于氧氣乙炔焊，紫銅止水接頭搭接長度≥20 mm，焊接完成后要在現場對焊縫進行檢驗是否存在滲漏。

橡膠止水接頭可分別采用對接、搭接或復合接三種連接方法，接口用化學粘接劑粘接，并用專用夾具夾緊4 h以上，保證接頭結合嚴密、牢固。

（四）采取措施防止混凝土產生裂縫

防滲面板產生裂縫在施工方面主要有2種原因，一是養護不及時產生的裂縫，二是溫度應力產生的裂縫。養護不及時常造成混凝土表層裂縫，而溫度應力產生的裂縫則較深甚至是貫穿裂縫，嚴重破壞面板混凝土結構，因此對防滲面板質量危害最大，必須采取施工技術措施加以預防。

1.溫控防裂措施

（1）優化混凝土配合比設計，減少水泥用量，降低水化熱溫升。馬家巖水庫防滲面板配合比粗骨料使用三級配，摻加粉煤灰和具有抗裂、防滲功效的復合高效引氣減水劑，在保證混凝土的物理和力學性能前提下，盡可能降低水泥用量。

（2）選擇適當的混凝土澆筑時機，避開高溫時段施工。在6～8月份施工時避開白天氣溫較高時段，選擇在夜間澆筑。

（3）降低混凝土澆筑溫度。采取措施降低混凝土的澆筑溫度是控制混凝土最高溫度的有效而又必需的手段。結合壩區的氣候條件和混凝土溫度控制的要求，將澆筑溫度控制在12～20℃，相應出機口溫度≤8～15℃。

（4）為了有利于混凝土溫度控制，同高程及上下層相鄰塊與塊之間不能連續澆筑，技術間歇時間5～7 d。

（5）混凝土澆筑完成后即采取措施使水化反應產生的熱量散發出去，削減水化熱溫升，對控制混凝土最高溫度有顯著的效果。本工程在混凝土澆筑12 h后開始采用PVC花管流水養護，始終保持面板表面濕潤，對削減混凝土最高溫度有明顯效果，并且對控制面板表面溫升，防止面板表面龜縮裂縫，進而發展為深層裂縫有重要的意義。

（6）加強面板保溫，減少混凝土內外溫差。馬家巖庫區在春、秋季節，特別是晝、夜氣溫變化頻繁，聚降溫差值較大。當面板拆模后，立即對面板進行多層覆蓋保溫，使內外溫度均衡穩定，防止因內外溫差超過25℃而產生溫度應力裂縫。

（7）根據氣溫的變化及其周圍環境情況把握模板拆除時機，拆模時間通常為2～5 d（冬天取上限，夏天取下限），模板拆除后特別注意面板防護。在氣溫低、溫差大時拆模后注意覆蓋保溫，氣溫驟降時嚴禁拆模。

（8）加強混凝土溫度監測。為了掌握面板混凝土的溫度變化規律，控制混凝土內外溫差，防止溫度裂縫，采取埋設測溫探頭對防滲面板進行布點觀測。

混凝土澆筑前，在測溫面板上布設2個測溫點，埋設電子測溫探頭，導線高出板頂100 mm，做好測溫點的編號，每點觀測中、上、下部位。混凝土澆筑后1～4 d，每2 h測一次，第5～10 d，每4 h測一次，每次同時測出大氣溫度及混凝土表面溫度。

觀測數據表明：使用普通硅酸鹽42.5 MPa水泥，早期水化熱上升較快，內部的溫度峰值在混凝土澆筑24 h后便開始出現，4 d后混凝土內部溫度以每天平均1℃開始梯降，10 d后趨于穩定。

2.混凝土養護

防滲面板混凝土澆筑后的養護是保證各項耐久性指標達到設計要求、防止裂縫發生作用重大。本工程在混凝土澆筑收倉12 h后，開始用布設在防滲面板頂部的PVC花管對混凝土進行流水養護，如夜晚氣溫下降時流水養護停止，并在防滲面板表面覆蓋保溫。養護時間≥28 d。

四、結語

在以上論述的4個方面，防滲面板施工的技術控制重點是要預防混凝土裂縫的發生，這是防滲面板的易生災害，是施工技術難點，也對防滲面板質量危害最大，一旦發生需花費大量資金進行處理。為此，從施工前技術準備，到施工過程，后期養護，“防裂”思想要貫穿始終，做到技術科學，措施得力，人員重視，只有這樣才能保證防滲面板施工質量，達到防滲效果。

2010-09-17