某水庫面板堆石壩的防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計

熊益友

(貴州省畢節(jié)市勘測設(shè)計研究院，貴州畢節(jié)551700)

某水庫面板堆石壩的防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計

熊益友

(貴州省畢節(jié)市勘測設(shè)計研究院，貴州畢節(jié)551700)

某水庫樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸開敞式溢洪道、左岸導(dǎo)流兼放空隧洞、右岸取水口及引水隧洞組成;大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高67.1 m，壩頂高程1 448.10 m，壩頂寬7 m，壩頂長165 m，最大壩底寬195.8 m。壩頂上游側(cè)設(shè)鋼筋混凝土防浪墻，墻頂高程1 449.30 m，壩底高程1 381.0 m。大壩上、下游壩坡1∶1.4，下游面為大塊石護坡，下游1 418.10 m高程設(shè)置馬道，寬度3 m。隨著水庫的使用年限增加，水庫漏滲破壞現(xiàn)象會較嚴重，因此水庫面板堆石壩的防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計必須引起足夠的重視。

水庫;壩體;防滲;結(jié)構(gòu);設(shè)計

1 工程概況

該水庫堆石壩混凝土面板厚度為0.5 m的等厚面板，面板上游依次為蓋重區(qū)(頂部高程1 408.0 m，水平寬度1.5 m)，鋪蓋區(qū)(頂部高程1 408.0 m，上層粉細砂水平寬度1.0 m，下層粉煤灰水平寬度0.5 m);面板下游依次為墊層區(qū)(水平寬度3.5 m)、過渡區(qū)(水平寬度4 m)、主堆石區(qū)、下游次堆石區(qū)及下游護坡。面板共分20塊，靠近河床部位寬度為12 m，兩岸坡為6 m。面板間設(shè)垂直縫，縫內(nèi)設(shè)止水。混凝土趾板布置于弱風(fēng)化巖體的上部，左、右岸1 422.0 m高程以上由于強風(fēng)化層較深，1 422.0 m高程以上水壓力較小，趾板置于強風(fēng)化巖體的下部。趾板厚0.5 m，寬度為4 m，其后增加防滲板(噴C25混凝土)，趾板在變坡位置設(shè)一條伸縮縫，其余部位每隔10 m設(shè)一條伸縮縫。為了提高趾板基礎(chǔ)的整體性，對趾板基礎(chǔ)需要進行固結(jié)灌漿處理，并布置排距2 m、孔距1.5 m的錨桿與基巖連接。為達到防滲的要求，趾板上布置帷幕線與壩肩帷幕相接，形成封閉的防滲體系。趾板以上的邊坡按永久邊坡進行噴錨支護。

2 鋼筋混凝土防滲面板

面板堆石壩上游迎水面設(shè)置鋼筋混凝土面板，它是壩體的主要防滲結(jié)構(gòu)，并將上游水壓力傳給堆石體。由于堆石體在水壓力作用下的變形會導(dǎo)致面板撓曲變形，因此面板混凝土不僅要求有足夠的抗?jié)B性能，還應(yīng)有足夠的柔性，以適應(yīng)壩體的變形，同時還應(yīng)有足夠的強度及耐久性，以承受一定的不均勻變形，防止面板開裂和提高抗風(fēng)化、抗凍能力。

根據(jù)上述原則擬定面板混凝土強度等級為C25，抗?jié)B標號 W8，抗凍標號 F50，摻入聚丙烯纖維0.9 kg/m3。面板厚度計算公式為:

式中:t為面板厚度，m;H為計算斷面至面板頂部的垂直距離，Hmax=64.7 m。計算出 tmax=0.43～0.53 m，因本工程壩高＜70 m，根據(jù)規(guī)范可采用等厚面板，取厚度為0.5 m。

面板內(nèi)布置單層雙向鋼筋，以承受混凝土溫度應(yīng)力和干縮應(yīng)力，縱、橫向鋼筋配筋率均為0.4%，在面板拉應(yīng)力區(qū)或岸邊周邊縫及附近可適當配置增強鋼筋。面板混凝土采用滑模澆筑，為適應(yīng)壩體變形，對面板進行分縫，縫間距12 m，在兩岸坡附近，根據(jù)岸坡情況，適當縮小縫間距，縫間距6 m。面板與趾板結(jié)合處設(shè)周邊縫，與防浪墻結(jié)合部位設(shè)置相應(yīng)的接縫。面板分塊情況見表1。

表1 面板分塊統(tǒng)計表

3 混凝土趾板

趾板是布置在面板周邊、座落在河床及兩岸基巖的混凝土結(jié)構(gòu)，是面板的底座，也是防滲帷幕灌漿的壓重板，與面板共同形成壩基以上的防滲體。考慮到本工程壩高＜70 m，且弱風(fēng)化線較深，故將趾板置于弱風(fēng)化上部，根據(jù)規(guī)范，“地基允許水力梯度為5～10，且趾板最小寬度≥3 m”，本工程趾板承受的最大水頭為66.94 m，趾板寬度按最大承受1/10倍水頭計算得寬度為6.7 m。將趾板寬度設(shè)計為4 m，采用趾板面等高線垂直于“X”線形式，即平趾板方案，按4+X布置，即直板段寬4 m，厚0.5 m，翹頭段斜長1.5 m(即滑模止息長度)，厚度要求在面板下部的最小厚度≥0.9 m，其后增加防滲板(噴C25混凝土)。趾板每隔10 m設(shè)一條伸縮縫，并用Φ25錨筋插入巖石與基巖相連接，錨筋間距1.5 m，2排排距為2 m，長為4.5 m。為承受混凝土干縮和溫度應(yīng)力，趾板表面設(shè)一層雙向鋼筋，其縱、橫向鋼筋均按0.4%配筋設(shè)置。趾板混凝土要求與面板相同。

4 接縫止水

4.1 周邊縫

周邊縫是面板與趾板之間的接縫，是面板壩止水體系中最薄弱環(huán)節(jié)，是漏水的主要通道。本工程周邊縫縫寬12 mm，縫內(nèi)設(shè)置浸瀝青松木板，上下設(shè)兩道止水，上止水為接縫上部留“V”型槽，槽底部設(shè)φ12氯丁橡膠棒，槽內(nèi)填塑性止水材料，外用8 mm厚增強型三元乙丙橡膠防滲蓋片保護;下止水為接縫下部設(shè)“F”型止水銅片，銅片放在PVC墊片上，墊片厚6 mm，放在60 mm厚水泥砂漿墊上。

4.2 垂直縫

垂直縫為面板分塊形成的豎向永久接縫，主要經(jīng)受張開或壓縮位移。本工程在面板設(shè)置壓性垂直縫和張性垂直縫，垂直縫均采用硬平縫結(jié)構(gòu)，壓性垂直縫采用上下設(shè)兩道止水，上止水為接縫上部留“V”型槽，槽底部設(shè)φ12氯丁橡膠棒，槽內(nèi)填塑性止水材料，外用8 mm厚增強型三元乙丙橡膠防滲蓋片保護;下止水為接縫下部設(shè)“F”型止水銅片，縫的一側(cè)縫面涂瀝青乳液防黏劑，止水銅片下設(shè)置PVC墊片并黏合在水泥砂漿墊座上，止水銅片兩側(cè)底角設(shè)置瀝青止?jié){條。張性垂直縫采用下部設(shè)置一道止水，設(shè)置方式與壓性縫相同。

4.3 趾板、防浪墻伸縮縫

縫間止水型式同垂直縫，但趾板伸縮縫止水片的一端要埋入基巖內(nèi)，另一端與周邊縫底銅止水片連接，以構(gòu)成封閉的止水系統(tǒng);防浪墻伸縮縫的止水片應(yīng)與防浪墻底縫銅止水片連接，以形成封閉的止水系統(tǒng)。

4.4 防浪墻底縫

防浪墻底縫為防浪墻底部與面板頂部的接縫。該縫縫寬12 mm，縫內(nèi)設(shè)置HX－1接縫材料，上下設(shè)兩道止水，上止水為接縫上部留“V”型槽，槽底部設(shè)φ12氯丁橡膠棒，槽內(nèi)填塑性止水材料，外用8 mm厚增強型三元乙丙橡膠防滲蓋片保護;下止水為接縫下部設(shè)“W”型止水銅片，銅片放在PVC墊片上，墊片厚6 mm，放在60 mm厚水泥砂漿墊上［1］。

F型止水銅片的厚度為1 mm，延伸率要求≥20%。埋入趾板的寬度為200 mm，此段止水片的方向應(yīng)有利于澆筑混凝土?xí)r排氣;另一平段寬度為200 mm，埋入面板內(nèi)的高度為70 mm，銅片鼻子的高度60 mm，寬度為12 mm，鼻子內(nèi)頂部設(shè)Φ12氯丁橡膠棒，中間填塞聚氨酯泡沫，底部用膠帶紙封閉。

W型止水銅片的厚度為1 mm，延伸率要求≥20%。兩水平段寬度為200 mm，高度為60 mm，鼻子寬度為12 mm，鼻子內(nèi)頂部設(shè)Φ12氯丁橡膠棒，中間填塞聚氨酯泡沫，底部用膠帶紙封閉。

PVC止水帶的拉伸強度 ＞14 MPa，伸長率 ＞300%，脆性溫度低于－37.2℃，邵爾強度＞65°。柔性填料的性能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的要求。

5 結(jié)語

壩體防滲設(shè)計通常是水庫工程中最為關(guān)鍵的部分，特別是面板堆石壩，除處理好基礎(chǔ)外，還要重視堆石壩體變形的影響及面板接縫處的止水。因此，慎重選用合理可靠的防滲設(shè)計方案是必要的。

［1］郭智勇.當動冰壓力不與壩面垂直時壩體土工膜防滲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析［J］.水利科技與經(jīng)濟，2010(02):34－35.

TV641.4

B

1007－7596(2014)07－0125－02

2013－08－08

熊益友(1979－)，男，貴州畢節(jié)人，工程師，從事水利工程設(shè)計和施工工作。