水利樞紐工程壩體防滲結構分析

林國城

（廣西 南寧 532200）

1 兩種防滲結構設計

1.1 二級配碾壓混凝土加變態混凝土防滲結構

根據《碾壓混凝土壩設計規范》（SL314-2004）并參考國內類似壩高的工程，上游二級配碾壓混凝土厚度大于1/5的壩面水頭，并因壩前作用水頭而變化，沿高度呈臺階狀布置。

本水利樞紐工程壩體二級配碾壓混凝土厚度自壩頂高程745.50～706.50m為4.0m，高程706.50～672.00m為6.0m，672.00m壩底從6.0m厚度漸變至8.0m。

變態混凝土的厚度規范定宜為30～50m，最大厚度不宜大于100cm。本工程壩體迎水面變態混凝土厚0.6～1.0m，變態混凝土與二級配碾壓混凝土同步澆筑。二級配碾壓混凝土層面均采取鋪水泥粉煤灰凈漿，縫面鋪標號為M25、厚度為1～1.5cm的水泥砂漿，以加強層面及縫面結合的可靠性。

1.2 “金包銀”式防滲結構

參考國內類似壩高的工程，一般混凝土厚度自壩頂745.50～675.0m高程厚度為3.0m，675.0m壩底厚度為4.0m，675m高程以上一般混凝土強度標號為R90200，抗滲等級W10，抗凍等級F300；675m高程以下一般混凝土強度標號為R90200，抗滲等級W10，抗凍等級F100；壩體內部采用三級配碾壓混凝土，防滲層橫縫間距與壩體分縫間距一致，為15m。在一般混凝土下游側設置排水廊道及排水管。

下游壩面655.0高程以下設置厚2.0m的一般混凝土，強度標號為R90200，抗滲等級W10，抗凍等級F300，并在內側設橫縫排水及壩體排水管。

2 兩種防滲形式比較

兩種材料的防滲效果都較好。通過試驗以及正式開工后的效果都能夠說明，兩者在質量，受力強度承重能力，抗剪切等地方都符合標準，能夠用于實踐。為了將此工藝的狀態更為可靠，以及取得更好的發展狀態，以下強調工藝的對于水體，裂縫，溫度，投資的適應性等方面進行分別比較，找到每種材料最為合適的部分。

2.1 抗滲性

2.1.1二級配碾壓混凝土的抗滲性

上游防滲體采用富膠凝材料的二級配碾壓混凝土，并在上游面輔以變態混凝土，經工程實踐證明是非常有效的，碾壓混凝土各項指標均能達到設計要求，混凝土很密實，層面結合良好，其防滲標號可以達到W8～W12（相當于滲透系數 2.6×10-9cm/s～1.3×10-9cm/s），甚至更高。

2.1.2“金包銀”防滲結構的抗滲性

金包銀工藝與一般砼壩體工藝具有較高的相似性，也是利用一般混凝土作為防滲層。通常上游的砼質量防滲層就能夠成為全系統的唯一屏障也是堅固可靠的屏障。

一般形態的混凝土的防滲效果就很好，通過振搗工藝能夠得到較為可靠的密度和狀態。用兩種混凝土同時上升的工藝能夠消除薄層面，而由升程面造成的縫隙作為代替，隨著對于縫隙的辦法日趨完善，所以能夠被認可使用，取得較好的防滲效果，在這種情況下更應當注意溫度對混凝土的影響。所以說金包銀工藝是能夠取得與一般的混凝土相似的甚至更好的效果。

2.2 抗凍性

2.2.1二級配碾壓混凝土的抗凍性

碾壓混凝土與正常混凝土之間在抗低溫性能方面相似，其取值都在于混凝土本身的合成狀況以及內部狀態。通過提升等級和硬度并減少滲透的工藝可以明顯增強抗低溫能力，不過這項工作不是提升抗低溫能力的主要方面，目前較為重點使用的是引氣劑的加入。

碾壓混凝土在水泥的比例上要低于一般的混凝土，顯示的狀態也較為干燥堅硬。這將帶來的效果是放入引氣劑后的氣泡密度較小，效果不明顯，而摻入粉煤灰成分之后就更加嚴重，只能通過增加引氣劑的方法來得到充足的氣泡。通常這個加大量能夠擴展到原來含量的9倍左右，才能達到和平常混凝土加入引氣劑后相同的效果。

一般認為4%左右的含氣量是碾壓砼工藝應當具備的最激昂狀態，這已經經過嚴格的試驗。這種工藝出來后的混凝土抗低溫等級能夠與F300相媲美，甚至更高。成為合格的抗低溫混凝土材料，并投入使用。

2.2.2“金包銀”防滲結構的抗凍性

一般的混凝土對引氣劑的接受比較容易，很少的氣量就能達到想要的效果。并且在攪拌過后得到均勻合理的氣泡分布，所以抗凍性能進而提升。

2.3 施工

2.3.1二級配+變態混凝土防滲方案施工采用單一的碾壓混凝土壩施工方法，使得施工的擾動變得很少，并給完全砼斷面提供了機會。變態砼防滲工藝是在上游實施，利用攤鋪施工，墊鋪恰當數量的泥漿，將該部分的混凝土轉換，使其形狀看起來類似于一般混凝土的性狀，之后利用振搗設備完成振搗工藝。

2.3.2“金包銀”防滲方案施工

“金包銀”防滲形式推薦的施工方案為：把一般的混凝土和碾壓工藝混凝土同時進行澆注。兩種混凝土的澆筑厚度都在0.3m左右。先澆筑一般混凝土再澆筑碾壓混凝土。一點點上升，盡管這種方法可能帶來操作的難度，但保證兩種材料的同時上升，帶來交界處的更穩定，貼合程度更好。

2.4 投資

同一個工程隊對于兩種防滲結構同時進行運用測量以及經濟分析，能夠得出二級配碾壓砼比金包銀的方法節省大量費用，所以從價格方面考慮應當選用后者作為使用優先選擇。

3 比較結論

從抗滲性來看，“金包銀”具有較好的防滲能力；對于二級配碾壓混凝土防滲，根據目前的實驗成果及工程實踐，已經建成的幾座碾壓混凝土壩氣鉆孔混凝土芯樣的滲透系數均達到了10-9～10-10cm/s，甚至更高，完全能夠滿足高壩的防滲要求。

從防滲層與壩體內部這兩種混凝土的結合來看，兩種防滲結構型式均能實現兩種混凝土結合良好，但“金包銀”施工干擾太大，施工工藝復雜。

從抗凍性來看，兩種防滲結構均能滿足建筑物的抗凍設計要求，但一般混凝土粉煤灰摻量相對較少，且經拌和機攪拌，氣泡分布均勻，抗凍性能相對較優；摻加引氣劑的二級配碾壓混凝土可以達到4%～5%的最佳含氣量，也具有良好的抗凍性。需要其他的方法配合使用。操作起來程序也很多，比一般砼壩工藝要困難和復雜很多，對于碾壓砼工藝的影響也很大，阻礙其優勢的發揮，速度因此變慢，所以選擇時應當注意考慮這些因素。二級配碾壓砼工藝在流程上較簡便，如果速度要求較高者可以選用這種方法。

[1]李接龍.水利工程防滲處理技術探討[J].民營科技，2011-12-20.

[2]邱灝.水利工程防滲處理施工技術綜評[J].黑龍江水利科技，2011-02-20.