混凝土重力坝的防渗加固措施

（江西赣禹工程建设有限公司）

混凝土重力坝的防渗加固措施

□章智

（江西赣禹工程建设有限公司）

混凝土重力坝渗透性高，故其发生溶蚀、裂缝及冻融等病害的可能性大，对水利工程混凝土重力坝进行防渗加固对保证工程质量意义重大。基于龙滩水电站碾压混凝土重力坝实际情况，并结合多年混凝土坝体防渗加固工作经验，对该重力坝防渗加固设计要点进行了详细探讨，包括混凝土抗渗等级的确定、混凝土面板与原砌石坝的粘接、面板裂缝及分缝设计和止水设计等，以期对类似重力坝工程防渗加固提供指导借鉴。

混凝土重力坝；防渗加固；处理

1 概述

龙滩水电站碾压混凝土重力坝存在较为严重的渗漏现象，在现场检查中还发现其坝坡砌石勾缝的水泥砂浆存在局部脱落，背水坡坡身及坝体廊道等部位也以多处渗漏，个别地方渗漏量甚至高达2 L/s。究其原因主要是原施工过程中，坐浆不饱满，上游面勾缝所用水泥砂浆强度不达标，坝基基础未采取帷幕灌浆且处理不彻底，导致坝基坝体渗漏现象的普遍存在。

2 混凝土坝段防渗加固设计要点

2.1 混凝土抗渗等级的选择

在进行截渗墙开槽施工之前，必须反复勘探并充分了解防渗墙槽位的地质条件，并查明基岩陡坡及大孤石等的分布特征，绘制槽位轴线剖面图，并选择重力坝坝段防渗墙部位进行生产性试验，以便获取凿孔、固壁泥浆等施工参数的可靠取值。截渗墙主要为临河截渗，可以起到加固重力坝的作用，并通过降低重力坝浸润线出逸点以确保大坝安全。截渗墙技术主要包括水泥土截渗墙与混凝土截渗墙两种，前者造价较低而后者造价高。混凝土截渗墙在进行施工时，先在重力坝坝面开槽施工，并利用泥浆进行地基固壁处理，开凿成槽型孔或连锁桩柱孔，并进行防渗材料的回填，最终筑起防身性能较强的地下连续墙。

混凝土重力坝抗渗等级主要与水头有关，假设混凝土重力坝坝段最大工作水头34.88 m，则按照《混凝土坝设计规范》（SL25-2006）相关规定，混凝土抗渗等级应为W4，混凝土防渗面板厚度应为最大工作水头的1/30～1/60之间，底部厚度取值1.16～0.58 m，而顶部厚度≥0.30 m。

初拟塑性混凝土时应该选择的配合比如下：水泥120～150 kg，膨润土75～95 kg，砂率为45%并采用粒径5～20 mm砾石，以上配合比为试验时采用，施工所采用的配合比应根据重力坝实际情况进行调整，防渗加固所采用塑性混凝土性能指标见表1。

表1 塑性混凝土性能指标表

2.2 混凝土面板与原砌石坝的粘接

为了加强混凝土面板与原浆砌石坝体更好的粘接，必须在上游面均匀钻锚梅花型孔，间距为1.10 m×1.10 m，孔深0.30 m，孔径20 m，锚固孔必须布置在坝体“丁石”上，而避免在顺砌条石上布孔，并根据现场实际情况适当调整锚筋间排距。锚固钢筋型号为HRB335，直径18 mm，埋入深度为0.30 m，清孔并保证孔内清洁后，采用铁丝将其与面板钢筋绑扎固定，注入建筑专用植筋胶后锚入钢筋，植筋胶必须采用改性环氧树脂胶粘剂。钢筋安装并加固处理后，需进行拉拔试验，并按照《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）的规定确定拉拔强度。

影响拉拔力的因素主要有两个，一是试验方法及所采用的操作技术，如锚固方法、锚具尺寸、锚入程度、成孔质量、试验仪器等；二是试验材料，如混凝土材料及配合比、混凝土的干湿度、龄期、强度等级等。而在试验仪器和等级确定之后，影响其拉拔试验结果的因素就只剩混凝土了，试验表明，当混凝土表面拉拔力高于侧面3%时，底面的拉拔力比侧面偏低2%，这与混凝土表面强度小于底面强度的事实正好相反，并因为水泥砂浆含量将直接影响各个部位的抗拉力。

2.3 混凝土面板裂缝问题

对于裂开度在0.20 mm以上的混凝土面板贯穿及深层裂缝，必须先进性化学灌浆，可以选用的灌浆材料主要为强度高且收缩小的环氧浆液，既可以有效发挥防渗作用，又有助于恢复混凝土面板的整体性能，并在裂缝表面涂刷手刮聚脲，对修复后的裂缝加强保护。

SK-E改性环氧系列灌浆材料具有高粘结强度与防渗特性，常用于混凝土重力坝坝体与坝基的补强与防渗，其具有粘度低、可灌性好、发热量低、无毒性且操作方便等优点，一般渗入混凝土裂缝及微细岩体内0.20 mm，是当前混凝土重力坝防渗加固处理的理想材料。SK-E改性环氧系列浆材性能指标见表2。

2.4 分缝及止水设计

2.4.1 重力坝分缝设计

表2 SK-E改性环氧系列浆材性能指标表

2.4.1.1 面板分缝设计

重力坝分缝主要出现在混凝土面板，作为重力坝防渗主体结构，其在整体上具有的柔性而在局部则刚度较大，难以应对重力坝集中变形。在水压作用下，重力坝面板处于双向受压状态，可能在岸坡周边缝与面板顶部出现拉应力，而进行重力坝分缝的目的主要是为了适应坝体变形，避免面板开裂，保证重力坝的防渗性能。

面板分缝分为垂直缝和施工缝，其中垂直缝主要为了适应面板变形及便于进行滑膜施工而设置的沿面板坡度顺向的接缝，而垂直缝则是为了改善面板受力情况，减少并尽可能消除面板中心应力过于集中而引起应变并发生开裂、破坏。

2.4.1.2 周边缝设计

周边缝一般位于面板、趾板变形相差较大的结构分界面上，故而其变形往往是三维状态，与面板正面相交的变位最大，而由于受到面板整体拉力约束其顺坡下滑的切向变位较小。周边缝往往是面板防渗体系中的薄弱环节，也是渗漏最可能出现的部位。

2.4.2 重力坝止水设计

2.4.2.1 周边缝止水设计

混凝土重力坝蓄水后周边缝基本属于拉应力区域，应按照张性缝设计原则，既适应接缝处位移与防渗要求，又便于施工，防止混凝土挤压破坏及止水撕裂，并采取止水与自愈相结合的结构型式。在周边缝顶部采用SR塑性填料，并保证其在水压力作用下流入接缝，以发挥止水作用。

2.4.2.2 垂直缝止水设计

张性垂直缝与压性垂直缝的止水结构基本相同，只是张性垂直缝的缝内无需填塞沥青木板，只需在缝面涂刷3 mm厚度的乳化沥青即可。压性垂直缝顶部宜采用SR塑性填料，并在填料鼓包表面覆盖6 mm厚度的三元乙丙橡胶防渗保护盖，并采用7 mm×50 mm（厚×宽）的PVC压条和50 mm×50 mm×6 mm（长×宽×高）的不锈钢角钢并以间距0.40 m的膨胀螺丝将其固定在相邻面板。

3 防渗加固效果

混凝土重力坝完工运行后，背水坡坝基坝底廊道等处渗漏现象完全消除，挡水坝处漏水口也已堵塞，防渗效果较好，即实现了防渗加固的目标，又保证了水电站碾压混凝土重力坝社会效益与经济效益的发挥。

［1］马杰，老挝南湃水电站面板堆石坝分缝及止水设计［J］陕西水利，2014（5）：73-74.

［2］刘国柏，丰满混凝土重力坝防渗降压灌浆处理工艺探讨［J］水利规划与设计，2016（9）：129-132.

TU528.32

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1673-8853（2017）04-0055-02

2017-01-15

编辑：赵鑫

章智（1986-），男，工程师，主要从事水利项目管理工作。