面板堆石壩防滲處理存在的問題和解決措施

柴 海

(安順市水利水電勘測設計院，貴州 安順561000)

1 工程概況

某水庫位于某省內，地處某河中游河段。是以一座以灌溉為主，兼顧農村人畜飲水的小(1)型水利工程。水庫設計灌溉面積2 067 hm2，控制流域面積9.6 km2。水庫正常蓄水位887.5 m，死水位866 m，總庫容305萬m3，為多年調節水庫。工程樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸岸邊開敞式益洪道、右岸導流兼引水遂洞等組成。

2 面板堆石壩防滲存在的問題

面板堆石壩在運行過程中可能出現的事故有:漫頂失事、滑坡、開裂、滲流破壞等。其中滲流破壞最為主要。滲流壓力問題對于面板堆石壩安全性構成嚴重挑戰。

3 如何解決好面板堆石壩的防滲處理

3.1 面板

面板是位于堆石壩體上游面起防滲作用的混凝土結構。應根據壩體變形及施工條件進行面板分縫分塊［1］。垂直縫的間距可為12 ～18 m。

在兩壩肩附近的面板應設張性垂直縫(A 縫)，其余部分的面板設壓性垂直縫(B 縫)。張性垂直縫的數量可根據地形地質條件參照工程經驗或有限元計算確定。兩岸垂直縫在距周邊縫法線方向約0.6 ～1.0 m，應垂直于周邊縫布置成折線形式。面板防滲示意圖如圖1 所示。

圖1 面板防滲示意圖

面板水平施工縫的設置宜考慮施工條件，滿足臨時擋水或分期蓄水的要求。繼續澆筑混凝土之前，施工縫的縫面應經鑿毛處理，清理干凈，縫面用水濕潤，鋪一薄層高強度砂漿。面板鋼筋應穿過縫面。

3.2 趾板

趾板宜置于堅硬、不沖蝕和可灌漿的弱風化至新鮮基巖上。中低壩的趾板可置于砂礫石地基上，高壩應經專門論證。巖石地基上趾板布置應依據地形和地質條件選定，宜采用平趾板的布置形式，當岸坡很陡時，可采用其他的布置形式。當受到地形或地質條件限制時，可采用增加連接板或回填混凝土等措施彌補。經過論證，局部可用趾墻代替趾板。趾板基礎一期開挖后，宜作趾板二次定線，必要時可適當調整壩軸線位置。

趾板的寬度可根據趾板下基巖的允許水力梯度和地基處理措施確定，其最小寬度宜為3m。允許的水力梯度宜符合表1 的規定。

表1 趾板下基巖的允許水力梯度

趾板寬度在滿足灌漿孔布置后，可以通過在趾板下游設置防滲板(鋼筋混凝土板或鋼筋網噴混凝土板)延長滲徑滿足水力梯度要求，并用反濾料覆蓋在防滲板的上面及其下游部分巖面上。趾板的厚度可小于相連接的面板的厚度，但≥0.3 m。采用防滲墻防滲的砂礫石地基上趾板宜分成上、下游兩段施工。上游段趾板應在防滲墻竣工后并于水庫第一次蓄水前施工。趾板下游面應垂直于面板，面板底面以下的趾板高度≥0.9 m，兩岸壩高較低部位，可放寬要求。高壩趾板宜按高程分段采用不同寬度和厚度。

3.3 接縫止水

縫的一側縫面應涂瀝青乳液等防黏劑。止水銅片下應設置PVC 墊片并黏合在水泥砂漿墊座上。止水銅片兩側底角應設置瀝青止漿條。高壩張性垂直縫宜采用底、頂部兩道止水，中、低壩可只采用一道底止水，其結構同壓性縫。面板水平施工縫須用鋼筋穿過，應不設止水。中間與頂部止水均應與相接縫的底部止水連接形成封閉結構:周邊縫PVC 止水帶宜用夾具與垂直縫處的底部止水連接;周邊縫柔性止水可用柔性填料塞與垂直縫的底部止水連接。止水面膜宜黏結或壓結，固定在面板上。

寒冷地區在水位變動區不應采用角鋼、膨脹螺栓作為柔性填料面膜的止水固定件，宜采用黏結材料，以避免遭到凍脹的破壞而失去其固定作用。混凝土防滲墻與連接板之間的接縫止水，應按周邊縫止水設計。柔性止水示意圖見圖2。

圖2 柔性止水示意圖

3.4 壩體防滲

壩體防滲首先應該注重施工質量，盡可能使砌體密實，防止砌體形成裂縫。分層砌筑時，盡可能保持向上游呈一定的傾斜度。分段砌筑時相鄰段的高差也不宜過大，一般控制在1.0 m以下，段面相接也以斜面為好。

4 構造設計

4.1 防浪墻

作用是擋水、防浪，減少堆石填筑方量。防浪墻延伸到兩岸與壩頭基巖連接，形成完整的防滲體系。面板壩壩體穩定性能好，壩體沉降量較小，采用高防浪墻可減少填筑方量，降低造價。多采用“L”型鋼筋混凝土墻。防浪墻應設伸縮縫，其止水應和面板的止水或面板與防浪墻間水平接縫的止水連接。

4.2 壩頂寬度

壩頂寬度根據壩高、交通要求、施工場地確定，若不考慮壩高因素，可采用5 m。

4.3 壩體坡度

根據巖基強度和構造、壩料性質以及坡面滾石的安全性確定。巖基上，材料堅硬、級配良好。壩高＞140 m，采用1∶1.4;壩高＜110 ～130 m，采用1∶1.3;材料不夠理想，可放緩壩坡。上游坡不設變坡，如無特殊要求，下游一般不設馬道。高山峽谷區，設“之”字形上壩公路。

5 材料分區

在保證大壩可靠運行前提下，盡量利用樞紐的開挖料及壩址附近的材料，獲得最大經濟效益。各區材料之間滿足水力過渡要求，從上游向下游滲透系數遞增，下游壩料對上游相鄰材料有反濾作用，充分利用開挖石渣，以達到經濟目的。主要分為4個區:

1)特殊墊層區:位于周邊縫下游側墊層區內，對周邊縫及其附近面板上鋪設的堵縫材料及水庫泥沙起反濾作用。

2)上游鋪蓋區:用粉土、粉細砂、粉煤灰或其他材料覆蓋在面板及周邊縫上，起輔助防滲作用。

3)蓋重區:覆蓋在上游鋪蓋區上的渣料，維持上游鋪蓋區的穩定，并起保護作用。

4)周邊縫:面板與趾板或趾墻間的接縫。

［1］邱乾勇. 深覆蓋層對面板堆石壩面板變形和應力的影響［J］. 水力發電，2008，34(01):38 －41.