浆砌石重力坝钢筋混凝土防渗面板加固设计要点分析

□董大筑

一、工程概况

下里水库位于安溪县尚卿乡境内的长坑溪支流青洋溪上游，坝址以上集雨面积27.7km²。拦河坝采用均质土坝与浆砌石坝的混合坝型，即中部为浆砌石重力坝，结合坝面溢流，设三孔带闸溢流坝，坝顶高程510.8m；左坝段为浆砌石非溢流重力坝与山坡连接，坝顶高程519.1m；右坝段由均质土坝与山坡连接，坝顶高程519.1m;总坝长110.0m，其中土坝段长26.7m，最大坝高19.1m，浆砌石坝段长83.3m，最大坝高37.1m。大坝防洪标准按30年一遇洪水设计，设计洪水位516.0m；300年一遇洪水校核，校核洪水位516.88m，水库总库容129.03万m³。下里水库是一座以灌溉为主，结合防洪、发电具有综合效益的小（1）型水库。水库枢纽主要建筑物包括拦河坝、溢洪道、输水涵洞及灌溉引水渠道。水库工程于1996年3月动工兴建，建成于1997年11月。2010年1月，泉州市水利局组织专家进行安全评价，该水库大坝被评定为三类坝，并经福建省大坝安全管理中心核查，同意三类坝鉴定结论意见。针对下里水库浆砌石坝段存在渗漏问题，提出防渗墙加固方案。本文就浆砌石坝采用钢筋混凝土防渗面板加固的设计要点进行探讨与总结。

二、主要问题及原因分析

水库浆砌石重力坝段存在的主要问题：浆砌石坝基岩以弱风化黑云母花岗岩为主，局部有中风化黑云母花岗岩，存在渗漏现象。现场检查发现，坝坡浆砌石体勾缝的水泥砂浆局部已有脱落现象，背水坡坝身、坝体廊道等部位出现多处渗漏现象，在挡水坝中段集中漏水口处漏水量约2L/s。

原因分析：根据地质勘探报告，浆砌石坝体共进行8 段压水试验，透水率8.85 Lu～12.22Lu，大于规范规定值，浆砌石坝体具中等透水性。坝基上部中风化黑云母花岗岩共进行3 段注水试验，其中渗透系数大于一定标准的有3 组，占总数的100%，中风化黑云母花岗岩坝基具中等透水性。分析认为，原坝腹为100＃水泥砂浆砌块石，坝壳为100＃水泥砂浆砌条石，水泥砂浆深勾缝，利用坝体自身防渗。但由于原施工时，坐浆不饱满，上游面深勾缝水泥砂浆强度不够，加上部分勾缝脱落，造成坝体自身防渗不能满足规范的要求；坝基基础处理不彻底，坝基未采取帷幕灌浆，或虽已采取帷幕灌浆处理，但未能满足要求，导致坝基存在渗漏现象。

三、浆砌石坝段加固方案选择

针对下里水库大坝浆砌石坝段存在的问题，在坝基采取帷幕灌浆的基础上，根据砌石坝体渗漏原因分析，并结合以往类似工程的实践经验，加固方案从“在上游面用高强度的水泥砂浆重新勾缝并进行水平补强灌浆处理”和“在坝体上游面设置钢筋混凝土防渗面板”两个方案中进行比较选择。

经综合比较认为，原坝体砌筑质量差，坝体水平补强灌浆处理质量比较难控制，故选择在坝体上游面设置钢筋混凝土防渗面板作为砌石坝坝体防渗的加固方案。

四、加固设计要点

钢筋混凝土面板防渗设计包括混凝土抗渗等级和面板厚度的选择、混凝土面板与原砌石坝的粘结、如何解决混凝土面板裂缝问题以及分缝和止水等。

（一）混凝土防渗面板抗渗等级和厚度选择

混凝土防渗面板抗渗等级和厚度主要与水头有关，该浆砌石坝段的最大工作水头为34.88m，根据《砌石坝设计规范》（SL25-2006）的规定，混凝土抗渗等级选择W4；混凝土防渗面板底部厚度宜为最大工作水头1/30～1/60，底部厚度在1.16～0.58m，顶部厚度不应小于0.3m，为便于施工，选择厚度为0.6m 等厚度；混凝土强度等级为C25。

（二）混凝土面板与原砌石坝的粘结

为使原砌石坝体与新浇筑混凝土面板更好地粘结，在上游面均匀钻锚固孔，梅花型布置，间距1.0×1.0m，孔深0.3m，孔径22mm。锚固孔要求布置在“丁石”上，尽量避免布置在顺砌条石上，因此，锚筋间、排距可根据现场情况作适当调整。锚固钢筋直径18mm，钢筋类别HRB335，埋入深度0.3m（植筋胶锚固长度为15d，d为钢筋直径），伸出部分长0.6m（含弯钩，按常规混凝土的锚固长度30d控制），用铁丝与面板的钢筋绑扎在一起，锚筋不得作为模板的拉筋。锚筋锚入前，应先清孔，保证孔内净洁，注入建筑结构植筋胶，后锚入钢筋，再补胶并清理孔口的植筋胶，植筋胶选用改性环氧树脂胶黏剂。锚筋安装后，要进行拉拔试验，其拉拔强度要求按《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006 表4.5.6 确定。

（三）解决混凝土面板裂缝的问题

考虑到砌石体表面凹凸不平，存在对混凝土面板的约束和混凝土的收缩应力，为防止混凝土面板开裂，确保防渗效果，采取以下措施：根据《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）规定，按最小配筋率0.15%设计面板的配筋，在混凝土内布设二层间距200×200mm的钢筋网，钢筋类别HRB335、直径14mm；面板采用补偿收缩混凝土，最少水泥用量300kg/m3；混凝土膨胀率选用0.02～0.06%，在混凝土中掺入5%（水泥重量）的UEA型膨胀剂，实现限制膨胀。

（四）分缝和止水

分缝也是防止混凝土面板开裂的措施之一。在溢流坝段分成2 块，每块宽度13.75m，左挡水坝段分成3 块，每块宽度11.5m。当边长比大于1.5时，沿长边方向再分缝，确保面板为双向板结构，使之不容易开裂。根据结构布置竖缝和水平缝，缝中用止水铜片止水。

（五）施工中的注意事项

1.先用高压水枪对上游坝面进行冲洗，清除坝面所有的淤积附着物。浇筑前，砌石体表面应保持湿润并涂刷一层水泥净浆。

2.钢筋不得作为模板的拉筋。

3.施工缝的处理。已浇筑的混凝土，其抗压强度不应小于1.2Mpa，表面做到去掉乳皮，微露粗砂，表面充分湿润、干净、粗糙。浇筑前，宜先铺10～15mm 厚水泥砂浆一层，其配合比与混凝土内的砂浆成分相同。混凝土应细致振捣密实，保证新旧混凝土的紧密结合。

五、加固效果

该工程于2012年4月底完工后蓄水运行，经过一年多的运行，原背水坡坝身、坝体廊道内渗漏现象基本消除，挡水坝中段集中漏水口处已干涸，不再有漏水流出，防渗效果较好,达到了除险加固的目的，取得了较好的社会效益、经济效益。