佃石水库面板堆石坝面板型式调整设计

余学彦 娄绍撑

（浙江省水利水电勘测设计院 杭州 310002）

1 工程概况

佃石水库工程位于浙江省三门县境内的海游港主要支流亭旁溪上，坝址以上集水面积24.1km2，水库正常蓄水位为106.0m，总库容3009万m3，是一座防洪、供水、灌溉等综合利用的中型水库工程。佃石水库工程于2006年12月正式开工兴建，2010年5月完成蓄水安全鉴定，2010年8月通过蓄水阶段验收，目前水库已蓄水至103.0m，并向下游配套水厂通水。

佃石水库挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，坝顶高程为110.60m，最大坝高为53.6m，坝顶宽为6.0m，长384.0m，滑模顶高程107.00m，上下游坝坡均为1:1.3。筑坝材料为硬岩堆石料，从上游向下游依次分为四个主要填筑区：垫层区（2A 区）、过渡区（3A 区）、主堆石区（3B 区）和下游堆石区（3C 区），另在面板周边缝下游附近设特殊垫层区（2B 区）以及施工滑模平台以上设坝顶静碾区，下游坝坡设护坡。垫层区水平宽度2.0m，过渡区水平宽度3.0m。堆石体上游为大坝防渗系统，采用C25W8F100 钢筋混凝土防渗面板。趾板布置在面板周边与基础交界处，采用C25W8F100 钢筋混凝土结构。河床段趾板置于砂砾石地基上，宽度为5.00m，在趾板上游设置3.0m 宽连接板与C15 混凝土防渗墙头墙相接，防渗墙长266.8m、厚0.8m，最大深度23.52m，墙底伸入弱风化基岩0.5m，并进行帷幕灌浆。岸坡段趾板置于弱风化基岩上，宽度为4.00m，趾板下进行固结灌浆和帷幕灌浆处理。

溢洪道位于左坝头，为开敞式溢流堰，共设置3 孔，每孔净宽6m，堰顶高程101.50m，堰后接陡坡式泄槽，净宽21m，纵坡为1:3.5，出口采用挑流消能。

放空建筑物位于左坝头，由导流洞利用段和放空钢管组成。导流洞封堵混凝土上游为利用段，放空管进口段埋设于封堵混凝土内，其余段为压力明管，在出口处设置锥阀用以控制水库放空，放空管为直径 1.2m 的钢管，钢材采用Q345-C，管壁厚12mm。

2 面板设计调整缘由

佃石水库混凝土面板堆石坝防渗面板为C25W8F100 钢筋混凝土等厚结构，厚度为0.4m，共40 块，其中，M1和M40号面板宽5.0m，M2－M7以及M31－M39号面板宽6.0m，M8－M30号面板宽12.0m，在面板中部配置一层双向钢筋。面板基础为C5 混凝土挤压边墙，单层挤压边墙为梯形断面，顶宽为10cm，底宽为67cm，高度40cm，邻面板侧坡度为1:1.3，邻垫层料一侧坡度为8:1。

混凝土面板浇筑之前，进行了3m×3m 网格的平整度测量，发现挤压边墙坡面出现了较大范围的亏坡和盈坡，且大部分亏坡和盈坡与设计坡面线的偏差超出了设计规范要求的-8～5cm 的范围。特别是沿坝轴线方向坝 0+045.44－坝0+309.44 段挤压边墙坡面出现较大面积亏坡，低于设计线超过 8cm，其中坝 0+105.44－坝0+273.44 段亏坡较为严重，最大达30cm（垂直设计面板平面方向），其他部位局部出现盈坡现象。

对于挤压边墙坡面与设计坡面线偏差的处理，目前国内外工程通常采用的修补措施是：低于设计线的部分采用砂浆修补，高于设计线的部分作削坡处理。但考虑到仅修补亏坡就需补填M5 砂浆约2000m3，工程量相对较大，施工难度较高，尤其工期较长，故探寻其它技术上可行，经济上合理的替代方案是十分必要的。

3 面板设计调整方案

对挤压边墙坡面亏坡处理措施按以下三个方案进行比较：

方案一：根据亏面及盈面的分布特点，对于亏坡部位采用转折角较小的折面面板，即沿坝轴线方向，在轴线中间段亏坡量较大的部位采用折面型面板（折点外接曲线曲率半径较大），依次向两岸渐变，直至左、右岸坡段渐变为平面型等厚面板，亏坡较严重部位局部采用M5 砂浆补填。对于左、右岸坡及其他出现盈坡现象的部位先作削坡处理后再按上述原则布设面板。按该方案处理后，面板最大厚度55cm，最小厚度40cm，平均厚度43.7cm。

方案二：对挤压边墙亏坡用M5 砂浆补填，盈坡作削坡处理，使处理后的挤压边墙坡面平整度要求（与设计坡面线偏差在-8～5cm 范围）满足规范规定，面板为厚40cm 的平面型面板。这种方法是国内外工程界处理该类问题常用的方法。

方案三：根据亏面及盈面的分布特点，对于亏坡部位采用表面为平面、底面为转折角较小的折面的非等厚面板，即沿坝轴线方向，在轴线中间段亏坡量较大的部位采用表面为平面、底面为转折角较小的折面面板，依次向两岸渐变，直至左、右岸坡段渐变为平面型等厚面板，亏坡较严重部位局部采用M5 砂浆补填。对于左、右岸坡及其它出现盈坡现象的部位，先作削坡处理后再按上述原则布设面板。按该方案处理后，面板最大厚度63.1cm，最小厚度40cm，平均厚45.2cm。上述三个方案的主要工程量见表1。

表1 各方案主要工程量表

上述三个方案的优缺点如下：

方案二为有许多工程实践的处理措施，但是亏坡部位砂浆补填量较大，补填工期较长，施工难度大，比方案一增加投资约15.3万元，相对经济性较差。方案一亏坡部位砂浆补填量较少，补填工期较短，面板混凝土增加量比方案三少，相对而言经济性较好，且面板近似等厚，可减少应力集中现象，但工程实践经验不多。方案三亏坡部位砂浆补填量比方案二少，与方案一相同，但面板混凝土增加量较大，比方案一增加投资23.6万元，相对经济性最差，且面板厚度变化较大，不利于减少应力集中现象。根据有限元计算成果，三个方案面板最大挠度与顺坡向应力相差不大，且都可行。从施工角度来看，技术上均可行，但方案二砂浆补填施工难度较大，耗时较多，而方案一和方案三施工相对较易，可加快施工进度。

综上所述，方案一经济上最为合理，技术上亦可行，尤其可加快施工进度，节约施工成本，为相对最优的方案。

4 面板缺陷处理

蓄水验收前对面板裂缝进行了调查，发现各类裂缝共95 条。其中，在面板M7上有1 条水平通长裂缝，缝宽为0.08mm，为贯穿性裂缝；在面板M13上有1 条水平长约8m和1 条水平通长裂缝，缝宽为0.07mm，为贯穿性裂缝；其余裂缝开展宽度均不大于0.02mm，长度不大于4m，由钻芯检测结果判断为表面浅层裂缝，开展深度小于1cm。

对于各类面板裂缝采用相应处理措施：对表面缝宽δ≤0.2mm 且不贯穿的裂缝原则上不做专门处理，但缝口破碎宽度＞0.5mm，或者细缝集中的区域，涂刷宽度约为15～20cm，厚度不小于1mm 的KT1 水泥基结晶渗透涂料；对贯穿性裂缝，在死水位以上的采用接缝灌浆加封闭处理，接缝灌浆材料采用LW/HW 水溶性聚氨酯化学灌浆材料，间距20cm。同时对缝槽底部涂刷厚度不小于2mm 的KT1 涂料，缝槽上半部回填KIM 砂浆，并在缝口及两侧涂刷KT1 涂料，并加以48 小时养护。

5 结语

佃石水库大坝是一座建造在砂砾卵石基础上的混凝土面板堆石坝，针对挤压边墙表面出现的较大范围亏坡及盈坡等缺陷，经方案分析比较，提出将混凝土防渗面板由平面型等厚面板调整为大致适应亏坡及盈坡所形成凹面趋势的折面型面板，在经济上较为合理。对于中低面板堆石坝在技术上亦可行。尤其可加快施工进度，节约施工成本。从后期对面板裂缝的调查及检测结果来看，裂缝大多为缝宽很小，开裂深度小于1cm 的表面浅层裂缝，仅3 条裂缝为贯穿性裂缝。

1 浙江省水利水电勘测设计院.浙江省三门县佃石水库工程蓄水安全鉴定设计自检报告.2010.

2 浙江省水利水电勘测设计院.浙江省三门县佃石水库工程蓄水阶段验收设计工作报告.2010.

3 DL/T5016—1999 混凝土面板堆石坝设计规范.北京：中国电力出版社，2000.

4 浙江省水利水电勘测设计院，浙江省三门县佃石水库工程砼面板堆石坝防渗面板体型调整专题报告.2010.

5 洪 镝等.公伯峡水电站混凝土面板堆石坝浇筑技术探讨.中国混凝土面板堆石坝20年.北京：中国水利水电出版社，2005.

6 徐更晓等.混凝土挤压边墙在那兰堆石坝中的应用.中国混凝土面板堆石坝20年.北京：中国水利水电出版社，2005.