分離式混凝土防滲面板結構及施工方法研究

徐鋒

【摘要】混凝土面板作為面板壩的主要防滲構造，是面板壩防滲體系中的核心，面板的結構形式和防滲能力都是關注的重點。分離式面板縮小了面板的寬度，增加面板的水平分縫條數，能夠有效削減面板的應力應變產生的破壞。本文通過對分離式面板的幾何尺度、厚度、施工方法等進行研究，以期完善和優化面板設計方法及施工技術，為分離式面板技術運用提供一定的理論依據。

【關鍵詞】分離式面板；幾何尺度；板厚；施工方法

1、分離式面板應用現狀及特點

混凝土面板堆石壩是一種當地材料壩，相對于其他壩型，具有諸多方面的優勢，隨著壩體碾壓技術的發展，使得混凝土面板壩得到了較好較快的發展。

混凝土面板作為面板壩的主要防滲構造，是面板壩防滲體系中的核心，面板的結構形式和防滲能力都是關注的重點。早期的面板堆石壩大多為拋填堆石，采用的分離式面板幾何尺寸較大，適應拋填壩體變形能力較低，又由于在厚度有限的尺寸條件下，面板變形伸縮縫的止水結構又較復雜，致使面板發生嚴重滲漏。

近年來，分離式面板壩得到了高速發展和運用，在新疆區域內已建成了二十余座分離式面板壩，這些工程成功建設和運行良好，表明采用分離式面板的防滲設計是安全可靠地，這也為分離式面板壩的推廣使用提出了比較可靠地實踐經驗。

2、分離式混凝土面板的分縫研究

混凝土防滲面板是面板壩結構的重要組成，面板的應力除了受自身結構及壩高等因素影響外，還受河谷形態、地質條件等諸多因素的影響，尤其受到溫度的影響則較為明顯。對面板進行科學合理的分縫，能夠有效削減面板的應力應變產生的破壞。

分離式面板與整體式面板的最大區別是縮小了面板的寬度，增加面板的水平分縫條數，使條形整體面板分割為矩形塊狀面板。通過對石頭峽面板堆石壩標準斷面進行水平縫模擬計算和面板堆石壩分離式面板應力變形特性研究的結果，董文[2]、雷雙超[3]等人得出初步結論：面板水平分縫的數量和縫寬以及不同數量、寬度的分縫對堆石體應力應變和位移基本沒有影響，分離式面板壩壩體在不同工況下的應力變形，符合同級別整體連續面板壩的應力變形規律。

因此，分離式面板作為混凝土面板堆石壩的防滲體，在理論上和技術上都是完全可行的。

3、分離式混凝土面板平面幾何尺度確定

為提高面板板塊適應壩體變形的能力，也為防止有害的溫度收縮裂縫的發生，采用較小的分離式面板板塊的幾何尺度，并通過面板的變形伸縮縫來協調變形是有效的途徑。

考慮到混凝土結構的運行經驗，為防止產生溫度伸縮裂縫，其長度以不超過9m為宜，結合壩體可能產生的沉降量值，分離式面板板塊的平面長度選取：在水平方向上取6m～8m，在順壩坡方向上取4m～6m，即板塊采用橫向布置，以降低順坡向的沉降差，有利于防止板塊斷裂。

具體尺寸的確定還應結合主堆石材料的性質和施工工藝來確定，但隨著經驗的積累面板平面幾何尺度也逐漸呈現增大趨勢。

為保障分離式面板的總體穩定性能，在面板的水平接縫間采用Φ16的單排鋼筋進行連接，間距為1m，鋼筋伸入面板的長度為0.8m。

4、分離式混凝土面板厚度確定

面板的主體功能是防滲，其厚度取決于作用水頭引起的滲透比降；壩高引起的板塊間傳遞的擠壓應力；和施工外部條件的限制等因素。

我國《混凝土面板堆石壩設計規范》DL/T5016-2001規定：面板所承擔的最大水力梯度不應超過200，20世紀70年代以來，已建成的中、高面板堆石壩的面板，其最大厚度約為壩高的1/200。

面板的實際厚度還要滿足施工、止水布置及混凝土耐久性等諸多要求來最終確定。混凝土整體式防滲面板的發展趨勢是采用較薄的板厚和較低的含鋼率，澳大利亞有4座40m～75m高的壩，采用了0.25m的等厚面板，1982年建成的94m高的默其松壩面板設計等厚厚度僅為0.3m，較薄的面板有利于滿足最大柔性的要求。

根據近年來已建混凝土面板堆石壩防滲面板安全運用的實踐經驗，分離式防滲面板的設計厚度可控制在25cm～40cm的范圍內，其控制水力梯度不應超過200。

5、分離式混凝土面板施工方法研究

分離式面板混凝土具體施工工序和要求，與整體式面板混凝土沒有太多差別，但由于分離式面板不需要進行鋼筋網的綁扎安裝，且止水為表面止水，施工也可采用滑模施工，但施工工序較整體式面板簡單便捷，可有效減少施工時間。

（1）側向模板安裝。澆筑前首先要先安裝兩側的模板，在模板安裝前將60cm寬無紡布放置在模板與壩面墊層之間的位置。為滿足表面彈性聚氨酯止水的安裝需要，在模板頂部內側需提前預留一企口槽缺口。經測量定線后，將側模體按要求順坡順序放下，需要注意的是安裝應由下向上逐步進行。

（2）頂部模板安裝。由于分離式面板施工也可采用滑模施工，在水平縫處需要加設模板，模板安裝順序和側向模板安裝基本相同，需要注意的是頂部模板頂部也要預留彈性聚氨酯止水凹槽，或者是面板澆筑完后采用人工切割企口。

（3）主模體安裝。待側模和頂模都安裝完畢并測量校正后才最后安裝主模蓋板，安裝時可用機械、設備和人工輔助吊裝，并將卷揚機通過錨定或牽引等方式在壩頂上固定，需要注意的是在澆筑混凝土前，必須要對整套的滑模系統多次進行空滑操作試驗，以確保施工安全和澆筑質量。

（4）滑模混凝土澆筑。分離式面板和整體式面板的具體澆筑工序相同，由于分離式面板澆筑完一塊后要待混凝土初凝達到拆模的條件后才可拆除頂部模板進行下一塊面板的安裝，為提高施工進度，可設多個平行倉面進行施工。

（5）養護。在面板混凝土初凝后即可選擇合適的養護方法進行養護，需要注意的是養護時間最好一直到蓄水前為止。

6、結語

（1）分離式面板可有效適應壩體堆石體的變形，從而提升大壩的安全性能，分離式面板作為混凝土面板堆石壩的防滲體，在理論上和技術上是完全可行的。

（2）分離式面板板塊采用橫向布置，有利于防止板塊斷裂。考慮到混凝土結構的運行經驗，一般在水平方向上取6m～8m，在順壩坡方向上取4m～6m；面板的厚度可控制在25cm～40cm區間內，其控制最大水力梯度不要超過200。

（3）分離式面板施工可以和整體式面板一樣，即可采用以滑模為核心的機械化施工工藝，也可采用人工跳倉的簡易施工工藝，防滲面板的施工質量同樣可得到保證，極大地方便了施工組織設計。

參考文獻：

[1]雷雙超. 混凝土面板堆石壩應力變形分析與面板分縫影響研究[D].西北農林科技大學，2014.

[2]盧吉博. 混凝土面板堆石壩面板混凝土施工工藝[J]. 山西水利科技，2014，（01）：50-52.