面板堆石坝防渗处理存在的问题和解决措施

柴 海

(安顺市水利水电勘测设计院，贵州 安顺561000)

1 工程概况

某水库位于某省内，地处某河中游河段。是以一座以灌溉为主，兼顾农村人畜饮水的小(1)型水利工程。水库设计灌溉面积2 067 hm2，控制流域面积9.6 km2。水库正常蓄水位887.5 m，死水位866 m，总库容305万m3，为多年调节水库。工程枢纽由混凝土面板堆石坝、右岸岸边开敞式益洪道、右岸导流兼引水遂洞等组成。

2 面板堆石坝防渗存在的问题

面板堆石坝在运行过程中可能出现的事故有:漫顶失事、滑坡、开裂、渗流破坏等。其中渗流破坏最为主要。渗流压力问题对于面板堆石坝安全性构成严重挑战。

3 如何解决好面板堆石坝的防渗处理

3.1 面板

面板是位于堆石坝体上游面起防渗作用的混凝土结构。应根据坝体变形及施工条件进行面板分缝分块［1］。垂直缝的间距可为12 ～18 m。

在两坝肩附近的面板应设张性垂直缝(A 缝)，其余部分的面板设压性垂直缝(B 缝)。张性垂直缝的数量可根据地形地质条件参照工程经验或有限元计算确定。两岸垂直缝在距周边缝法线方向约0.6 ～1.0 m，应垂直于周边缝布置成折线形式。面板防渗示意图如图1 所示。

图1 面板防渗示意图

面板水平施工缝的设置宜考虑施工条件，满足临时挡水或分期蓄水的要求。继续浇筑混凝土之前，施工缝的缝面应经凿毛处理，清理干净，缝面用水湿润，铺一薄层高强度砂浆。面板钢筋应穿过缝面。

3.2 趾板

趾板宜置于坚硬、不冲蚀和可灌浆的弱风化至新鲜基岩上。中低坝的趾板可置于砂砾石地基上，高坝应经专门论证。岩石地基上趾板布置应依据地形和地质条件选定，宜采用平趾板的布置形式，当岸坡很陡时，可采用其他的布置形式。当受到地形或地质条件限制时，可采用增加连接板或回填混凝土等措施弥补。经过论证，局部可用趾墙代替趾板。趾板基础一期开挖后，宜作趾板二次定线，必要时可适当调整坝轴线位置。

趾板的宽度可根据趾板下基岩的允许水力梯度和地基处理措施确定，其最小宽度宜为3m。允许的水力梯度宜符合表1 的规定。

表1 趾板下基岩的允许水力梯度

趾板宽度在满足灌浆孔布置后，可以通过在趾板下游设置防渗板(钢筋混凝土板或钢筋网喷混凝土板)延长渗径满足水力梯度要求，并用反滤料覆盖在防渗板的上面及其下游部分岩面上。趾板的厚度可小于相连接的面板的厚度，但≥0.3 m。采用防渗墙防渗的砂砾石地基上趾板宜分成上、下游两段施工。上游段趾板应在防渗墙竣工后并于水库第一次蓄水前施工。趾板下游面应垂直于面板，面板底面以下的趾板高度≥0.9 m，两岸坝高较低部位，可放宽要求。高坝趾板宜按高程分段采用不同宽度和厚度。

3.3 接缝止水

缝的一侧缝面应涂沥青乳液等防黏剂。止水铜片下应设置PVC 垫片并黏合在水泥砂浆垫座上。止水铜片两侧底角应设置沥青止浆条。高坝张性垂直缝宜采用底、顶部两道止水，中、低坝可只采用一道底止水，其结构同压性缝。面板水平施工缝须用钢筋穿过，应不设止水。中间与顶部止水均应与相接缝的底部止水连接形成封闭结构:周边缝PVC 止水带宜用夹具与垂直缝处的底部止水连接;周边缝柔性止水可用柔性填料塞与垂直缝的底部止水连接。止水面膜宜黏结或压结，固定在面板上。

寒冷地区在水位变动区不应采用角钢、膨胀螺栓作为柔性填料面膜的止水固定件，宜采用黏结材料，以避免遭到冻胀的破坏而失去其固定作用。混凝土防渗墙与连接板之间的接缝止水，应按周边缝止水设计。柔性止水示意图见图2。

图2 柔性止水示意图

3.4 坝体防渗

坝体防渗首先应该注重施工质量，尽可能使砌体密实，防止砌体形成裂缝。分层砌筑时，尽可能保持向上游呈一定的倾斜度。分段砌筑时相邻段的高差也不宜过大，一般控制在1.0 m以下，段面相接也以斜面为好。

4 构造设计

4.1 防浪墙

作用是挡水、防浪，减少堆石填筑方量。防浪墙延伸到两岸与坝头基岩连接，形成完整的防渗体系。面板坝坝体稳定性能好，坝体沉降量较小，采用高防浪墙可减少填筑方量，降低造价。多采用“L”型钢筋混凝土墙。防浪墙应设伸缩缝，其止水应和面板的止水或面板与防浪墙间水平接缝的止水连接。

4.2 坝顶宽度

坝顶宽度根据坝高、交通要求、施工场地确定，若不考虑坝高因素，可采用5 m。

4.3 坝体坡度

根据岩基强度和构造、坝料性质以及坡面滚石的安全性确定。岩基上，材料坚硬、级配良好。坝高＞140 m，采用1∶1.4;坝高＜110 ～130 m，采用1∶1.3;材料不够理想，可放缓坝坡。上游坡不设变坡，如无特殊要求，下游一般不设马道。高山峡谷区，设“之”字形上坝公路。

5 材料分区

在保证大坝可靠运行前提下，尽量利用枢纽的开挖料及坝址附近的材料，获得最大经济效益。各区材料之间满足水力过渡要求，从上游向下游渗透系数递增，下游坝料对上游相邻材料有反滤作用，充分利用开挖石渣，以达到经济目的。主要分为4个区:

1)特殊垫层区:位于周边缝下游侧垫层区内，对周边缝及其附近面板上铺设的堵缝材料及水库泥沙起反滤作用。

2)上游铺盖区:用粉土、粉细砂、粉煤灰或其他材料覆盖在面板及周边缝上，起辅助防渗作用。

3)盖重区:覆盖在上游铺盖区上的渣料，维持上游铺盖区的稳定，并起保护作用。

4)周边缝:面板与趾板或趾墙间的接缝。

［1］邱乾勇. 深覆盖层对面板堆石坝面板变形和应力的影响［J］. 水力发电，2008，34(01):38 －41.