佃石水庫面板堆石壩面板型式調整設計

余學彥 婁紹撐

（浙江省水利水電勘測設計院 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：墊層區（2A 區）、過渡區（3A 區）、主堆石區（3B 區）和下游堆石區（3C 區），另在面板周邊縫下游附近設特殊墊層區（2B 區）以及施工滑模平臺以上設壩頂靜碾區，下游壩坡設護坡。墊層區水平寬度2.0m，過渡區水平寬度3.0m。堆石體上游為大壩防滲系統，采用C25W8F100 鋼筋混凝土防滲面板。趾板布置在面板周邊與基礎交界處，采用C25W8F100 鋼筋混凝土結構。河床段趾板置于砂礫石地基上，寬度為5.00m，在趾板上游設置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，墻底伸入弱風化基巖0.5m，并進行帷幕灌漿。岸坡段趾板置于弱風化基巖上，寬度為4.00m，趾板下進行固結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，由導流洞利用段和放空鋼管組成。導流洞封堵混凝土上游為利用段，放空管進口段埋設于封堵混凝土內，其余段為壓力明管，在出口處設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 面板設計調整緣由

佃石水庫混凝土面板堆石壩防滲面板為C25W8F100 鋼筋混凝土等厚結構，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，鄰面板側坡度為1:1.3，鄰墊層料一側坡度為8:1。

混凝土面板澆筑之前，進行了3m×3m 網格的平整度測量，發現擠壓邊墻坡面出現了較大范圍的虧坡和盈坡，且大部分虧坡和盈坡與設計坡面線的偏差超出了設計規范要求的-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較大面積虧坡，低于設計線超過 8cm，其中壩 0+105.44－壩0+273.44 段虧坡較為嚴重，最大達30cm（垂直設計面板平面方向），其他部位局部出現盈坡現象。

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

3 面板設計調整方案

對擠壓邊墻坡面虧坡處理措施按以下三個方案進行比較：

方案一：根據虧面及盈面的分布特點，對于虧坡部位采用轉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、右岸坡段漸變為平面型等厚面板，虧坡較嚴重部位局部采用M5 砂漿補填。對于左、右岸坡及其他出現盈坡現象的部位先作削坡處理后再按上述原則布設面板。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（與設計坡面線偏差在-8～5cm 范圍）滿足規范規定，面板為厚40cm 的平面型面板。這種方法是國內外工程界處理該類問題常用的方法。

方案三：根據虧面及盈面的分布特點，對于虧坡部位采用表面為平面、底面為轉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、右岸坡段漸變為平面型等厚面板，虧坡較嚴重部位局部采用M5 砂漿補填。對于左、右岸坡及其它出現盈坡現象的部位，先作削坡處理后再按上述原則布設面板。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

上述三個方案的優缺點如下：

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

綜上所述，方案一經濟上最為合理，技術上亦可行，尤其可加快施工進度，節約施工成本，為相對最優的方案。

4 面板缺陷處理

蓄水驗收前對面板裂縫進行了調查，發現各類裂縫共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，或者細縫集中的區域，涂刷寬度約為15～20cm，厚度不小于1mm 的KT1 水泥基結晶滲透涂料；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 水溶性聚氨酯化學灌漿材料，間距20cm。同時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，并在縫口及兩側涂刷KT1 涂料，并加以48 小時養護。

5 結語

佃石水庫大壩是一座建造在砂礫卵石基礎上的混凝土面板堆石壩，針對擠壓邊墻表面出現的較大范圍虧坡及盈坡等缺陷，經方案分析比較，提出將混凝土防滲面板由平面型等厚面板調整為大致適應虧坡及盈坡所形成凹面趨勢的折面型面板，在經濟上較為合理。對于中低面板堆石壩在技術上亦可行。尤其可加快施工進度，節約施工成本。從后期對面板裂縫的調查及檢測結果來看，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計院.浙江省三門縣佃石水庫工程蓄水安全鑒定設計自檢報告.2010.

2 浙江省水利水電勘測設計院.浙江省三門縣佃石水庫工程蓄水階段驗收設計工作報告.2010.

3 DL/T5016—1999 混凝土面板堆石壩設計規范.北京：中國電力出版社，2000.

4 浙江省水利水電勘測設計院，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整專題報告.2010.

5 洪 鏑等.公伯峽水電站混凝土面板堆石壩澆筑技術探討.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.