某坝体防渗设计及处理工艺

陈昌宏

(贵州省毕节市勘测设计研究院，贵州 毕节 551700)

某坝体防渗设计及处理工艺

陈昌宏

(贵州省毕节市勘测设计研究院，贵州 毕节 551700)

我国拥有众多水库，在兴利除害发展国民经济中，起了极重要的作用。随着时间的推移，仍有个别病险水库不能充分发挥应有的效益，甚至危害人民的生命财产。由此可见加大对大坝的防渗处理是很必要的。文章介绍了某坝混凝土防渗墙设计及施工的若干问题，如何做到把大坝渗漏隐患降到最低，达到工程效益的充分发挥。

水利工程；防渗设计；处理工艺；帷幕灌浆

1 工程概况

某大坝枢纽包括混凝土面板堆石坝、左岸开敞式侧槽溢洪道、取水口、取水兼放空导流隧洞等。大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高52.6m，坝顶高程2091.90m，坝顶宽7m，坝顶长304m，最大坝底宽155.12m。

混凝土趾板布置于面板周围，置于弱风化岩体的上部，趾板厚0.5m，宽度为4m，其后增加防渗板(喷C25混凝土)，趾板在变坡位置设一条伸缩缝，其余部位每隔10m设一条伸缩缝。

为了提高趾板基础的整体性，对趾板基础需要进行固结灌浆处理，并布置排距2m、孔距1.5m的锚杆与基岩连接。

为达到防渗的要求，趾板上布置帷幕线与坝肩帷幕相接，形成封闭的防渗体系。大坝标准剖面见图1。

图1大坝标准剖面图

2 面板堆石坝坝体防渗结构设计

2.1 钢筋混凝土面板

2.1.1 钢筋混凝土防渗面板

某水库面板堆石坝坝高52.6m，根据上述原则拟定面板混凝土强度等级为C25，抗渗标号W8，抗冻标号F100。

面板厚度公式为：

t=0.30+(0.002～0.0035)H

(1)

式中：t为面板厚度，m；H为计算断面至面板顶部的垂直距离，HMax=50.2m。

计算出tmax=0.400～0.475m，因本工程坝高<70m，根据规范可采用等厚面板，取厚度为0.4m。

面板内布置单层双向钢筋，以承受混凝土温度应力和干缩应力，纵、横向钢筋配筋率均为0.4%，在面板拉应力区或岸边周边缝及附近可适当配置增强钢筋[1]。

面板混凝土采用滑模浇筑，为适应坝体变形，对面板进行分缝，缝间距12m，在两岸坡附近，根据岸坡情况，适当缩小缝间距，缝间距6m。面板与趾板结合处设周边缝，与防浪墙结合部位设置相应的接缝。面板分块情况见表2。

表2 面板分块统计表

2.1.2 混凝土趾板

趾板是布置在面板周边、座落在河床及两岸基岩的混凝土结构，是面板的底座，也是防渗帷幕灌浆的压重板，与面板共同形成坝基以上的防渗体[2]。

考虑到本工程坝高<70m，且弱风化线较深，故将趾板置于弱风化上部，根据规范，“地基允许水力梯度为5～10，且趾板最小宽度≥3m”，本工程趾板承受的最大水头为52.57m，趾板宽度按最大承受1/10倍水头计算得宽度为5.26m。

为满足“趾板下游面垂直于面板的高度应≥0.9m；当面板与趾板处于同一平面时，为便于面板的无轨滑模施工，趾板宜提供≥0.6m的滑模止息长度。”

将趾板宽度设计为4m，采用趾板面等高线垂直于“X”线形式，即平趾板方案，按4+X布置，即直板段宽4m，厚0.5m，翘头段斜长1.5m(即滑模止息长度)，厚度要求在面板下部的最小厚度≥0.9m，其后增加防渗板(喷C25混凝土)。趾板每隔10m设一条伸缩缝，并用Φ25锚筋插入岩石与基岩相连接，锚筋间距1.5m，2排排距为2m，长为4.5m[3]。

为承受混凝土干缩和温度应力，趾板表面设一层双向钢筋，其纵、横向钢筋均按0.4%配筋设置。趾板混凝土要求与面板相同。

2.2 接缝止水

2.2.1 周边缝

周边缝是面板与趾板之间的接缝，是面板坝止水体系中最薄弱环节，是漏水的主要通道[4]。本工程周边缝缝宽12mm，缝内设置HX-1接缝材料，上下设两道止水，上止水为接缝上部留“V”型槽，槽底部设φ12氯丁橡胶棒，槽内填SR塑性止水材料(由沥青或橡胶和填充料混合而成的、具有一定的内聚力的高塑性止水材料)，外用8mm厚增强型三元乙丙橡胶SR防渗盖片保护；下止水为接缝下部设“F”型止水铜片，铜片放在PVC垫片上，垫片厚6mm，放在60mm厚水泥砂浆垫上。

2.2.2 垂直缝

垂直缝为面板分块形成的竖向永久接缝，主要经受张开或压缩位移[5]。

本工程在面板设置压性垂直缝和张性垂直缝，垂直缝均采用硬平缝结构，采用上下设两道止水，上止水为接缝上部留“V”型槽，槽底部设φ12氯丁橡胶棒，槽内填SR塑性止水材料(由沥青或橡胶和填充料混合而成的、具有一定的内聚力的高塑性止水材料)，外用8mm厚增强型三元乙丙橡胶SR防渗盖片保护。

下止水为接缝下部设“F”型止水铜片，缝的一侧缝面涂沥青乳液防黏剂，止水铜片下设置PVC垫片并黏合在水泥砂浆垫座上，止水铜片两侧底角设置沥青止浆条。

2.2.3 趾板、防浪墙伸缩缝

缝间止水型式同垂直缝，但趾板伸缩缝止水片的一端要埋入基岩内，另一端与周边缝底铜止水片连接，以构成封闭的止水系统；防浪墙伸缩缝的止水片应与防浪墙底缝铜止水片连接，以形成封闭的止水系统[6]。

2.2.4 防浪墙底缝

防浪墙底缝为防浪墙底部与面板顶部的接缝。该缝缝宽12mm，缝内设置HX-1接缝材料，上下设两道止水，上止水为接缝上部留“V”型槽，槽底部设Φ12氯丁橡胶棒，槽内填SR塑性止水材料，外用8mm厚增强型三元乙丙橡胶SR防渗盖片保护。

下止水为接缝下部设“W”型止水铜片，铜片放在PVC垫片上，垫片厚6mm，放在60mm厚水泥砂浆垫上。要求柔性填料在水压力作用下易压入缝内，无毒，不污染环境[7]。

2.3 帷幕灌浆

帷幕灌浆材料采用≥425#的普通硅酸盐水泥。坝基趾板灌浆重点为封堵浅层发育的裂隙、趾板爆破开挖产生的裂隙、趾板与基岩间的接缝部分及左岸坡存在裂隙及煤窑综合产生的渗漏，灌浆时为避免抬动趾板，灌浆压力以现场试验为准。

岸坡段帷幕灌浆为避免盖重岩体抬动破坏和外边坡渗漏，灌浆采用自上而下分段灌浆的方法施工。灌浆时由于帷幕上部承受的渗透水头较小，且盖重岩体较薄，因此，上部灌浆孔可采用低压灌浆，随着灌浆深度的增加，逐渐增大灌浆压力[8]。

当局部边坡外侧出现渗浆情况时，可先对盖重岩体进行低压固结灌浆，提高盖重岩体的完整性，后进行帷幕灌浆。对集中渗漏及裂隙发育重点灌浆区增大灌浆压力和待凝时间，保证灌浆质量。帷幕灌浆采用分序逐步加密的方式。

3 坝基及坝体防渗处理工艺

根据设计规范及坝基岩体质量，并考虑两岸及河床基岩起伏情况，趾板地基应选用弱风化层上部的炭质页岩夹灰岩作为持力层，其中河床趾槽开挖深度为弱风化基岩1m，以高程2039.4m控制，但由于勘探孔Zk8处覆盖层较厚(厚13.0m)，因此弱风化层埋深较深，建议勘探孔Zk8处开挖到弱风化层以下2m左右，采用C20混凝土回填，回填至高程2039.4m。

两岸趾板应选择弱风化岩体内嵌入1m，在上部水头较低坝段可选用强风化层作为趾板基础。水头较低坝段可选用强风化层强度较低，考虑到趾槽宽为4m，帷幕灌浆后可以提高地基强度，因此可以不进行固结灌浆处理。

趾板内坝基开挖后进行喷C20混凝土处理，在两岸坡采用挂钢筋网喷浆处理。趾板持力层为弱风化的炭质页岩夹灰岩(上部水头较低坝段为帷幕灌浆后强风化层)，岩体均匀，完整性好，透水性弱，但因其亲水性强，遇水易软化，基坑开挖时要求快速开挖，及时封闭[9]。基础工程地质、水文地质条件好。

基础开挖边坡为：弱风化基岩边坡1∶0.75，强风化基岩边坡1:1开挖，按分级设马道的方式进行，每8m高度设置一马道，马道宽1.5m，坡脚设置20×30cm排水沟。

另外，开挖后对边坡进行喷锚支护处理，锚杆为梅花型布置的Φ25水泥沙浆锚杆，梅花形布置，间距、排距为3m，喷射混凝土设计强度等级为C20，厚度为10cm。

根据地质报告分析，坝址区大塘组旧司段(C1dj)炭质页岩夹灰岩；炭质页岩具有良好隔水性能，总厚度>100m，河床底部厚度>80m，且呈连续分布，左、右岸出露均高于正常蓄水位。面板堆石坝的渗漏形式主要是右岸、河床沿构造裂隙和层间裂隙的分散渗漏，沿裂隙带有相对集中渗漏。

左岸主要裂隙及煤窑综合产生的渗漏。防渗采用趾板防渗帷幕处理，帷幕底界按岩石透水率≤5Lu以下2～3段控制，右岸坡帷幕主要考虑封闭透水性较大的强风化岩体，目的是减小蓄水后渗漏对坝体的影响、破坏及减小库水在坝区的渗漏，左岸坡是减小蓄水后裂隙及煤窑综合产生的渗漏对坝体的影响，在帷幕灌浆进行的同时，对坝区所有钻孔(包括灌浆孔及勘探孔)进行封闭，保持隔水层的完整性，以保证坝体安全及水库正常蓄水。

4 结 语

防渗处理完成后，下游坝坡湿润区域消失，坝脚处积水及左岸渗水处已完全干涸。防渗墙结合帷幕灌浆的防渗体系不但改善了坝体渗流的边界条件，而且起到了很好的防渗作用。

[1]邱灏.水利工程防渗处理施工技术综评[J].黑龙江水利科技,2011,39(01):113-114.

[2]张伟.水利工程中防渗施工工艺探讨[J].科技风,2010,(10)：206.

[3]陈开凡.防渗墙工程施工技术综述[J].红水河,2002,21(04):43-47.

[4]石大永.混凝土防渗墙施工相关工艺分析[J].湖南水利水电,2011(04):14-16.

[5]吴光为.浅谈渠道现浇混凝土防渗施工工艺[J].湖南水利水电,2012(02):30-32.

[7]陈炎平.碾压混凝土高坝防渗工艺研究[J].水力发电,2006,32(02):30-32.

[8]顾志刚，吴建平，赵国瑞.三峡三期土石围堰防渗墙施工工艺[J].水利水电科技进展,2007,27(04):64-66.

[9]张宏军.碾压式沥青混凝土防渗技术应用与探讨[J].水利水电技术,2012,43(04):86-90.

1007-7596(2014)03-0094-03

2013-08-24

陈昌宏(1980-)，男，贵州织金人，工程师，从事水利水电工程设计与咨询工作。

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