混凝土面板堆石坝工程技术管控要点

胡周云张 亚

（1六枝特区水利投资有限责任公司；2贵州省水利工程建设质量与安全中心）

1 概述

混凝土面板堆石坝主要由受力主体、防渗体组成。受力主体为垫层区、过渡层区、主堆石区和次堆石区组成的堆石体，防渗体为钢筋混凝土面板、趾板、趾板及两岸的防渗帷幕、周边缝及面板间的接缝止水组成的防渗体系。中国的混凝土面板堆石坝始建于20世纪80年代中期，鉴于其自身的优越性，得到了大力推广。广大科研和技术人员在吸取国际先进技术经验的基础上，结合国内的具体情况，积累了大量的科研试验成果和实践经验，技术上已达到了国际先进水平。

2 混凝土面板堆石坝的特点

2.1 实用性

混凝土面板堆石坝的实用性主要表现在其能够适应不同的气候、地形和地质条件。施工区域的气候条件比较复杂，面板坝适应能力较强，大部分时间均可施工；从地形上来看，不论是狭窄还是宽阔河谷，面板坝同样适用；多数坝体选址对地质条件要求较高，而面板坝主要是选择合适的趾板基础，对坝基及两岸地质条件要求相对较低。

2.2 安全性

混凝土面板堆石坝的安全性主要体现在其的抗震性和稳定性上。面板坝堆石体是经碾压密实的，整体的稳定性较高，虽然强震可以使混凝土面板产生少量裂缝，但是从裂缝渗流的部分可以从次堆石区排出，从而保证了坝体的整体稳定性，使坝体具有良好的抗震性；分层碾压使坝体具有较好的密实度，大大提高了坝体的抗剪力，且水荷载作用于面板上，其合力沿坝轴线传至地基基础中，也提高了坝体的抗滑稳定性，面板的抗渗能力较强。

2.3 经济性

混凝土面板堆石坝的施工工艺相对简单，便于机械化施工，施工干扰较少，具备快速施工的条件，大大地缩短施工工期。堆石体材料大多在坝址附近就近取材，所用的外来材料较少，受材料供应和运输的制约小，使工程进度加快，同时也降低了工程造价。

3 混凝土面板堆石坝的技术管控

3.1 料场的选取与复查

混凝土面板堆石坝的主要组成部分是堆石体，料场的选取是工程能否顺利实施的先决条件，它关系到了工程的工期、质量和投资。

3.1.1 料场的选取

勘察设计单位必须高度重视对料场的勘察，要对拟选取料场的储量、质量及施工运输条件等进行详细的勘察和对比。若储量不足，后期还需重新选取料场，会严重影响施工工期；若开采料质量不满足设计要求、开采料利用率低，也会影响施工工期。若开采和运输条件差，会影响上坝强度，进而影响施工工期。

3.1.2 料场的复查

料场的复查工作应在施工阶段由施工单位进行，料场的开采、运输和施工单位的施工成本是息息相关的，即使勘察设计单位已对料场做了细致的勘察比较，施工单位也要在前期对选取的料场做详细复查。料场的复查可以充分利用勘察设计成果，了解设计单位的意图，做好料场开采规划，及时发现存在的新问题。

料场复查应注意以下：一是复查料场的质量的和储量。包括料场的质量是否满足坝体不同部位对石料的要求，覆盖层的厚度，石料的利用率等，以及料场的储量是否足够，坝区内天然石料及开挖料的可利用情况等；二是料场的开采条件与运输条件。虽然料场的质量和储量满足要求，但是若料场的开采条件差，运输距离远或运输及其艰难，则考虑是否选用其他料场。

3.2 挤压边墙的应用

挤压式边墙护坡技术是借鉴道路园林工程中道沿机的挤压滑模原理，创造出的一种面板垫层料坡面施工方法。其施工方法为在填筑一层垫层料之前，运用挤压边墙机在坝体上游侧修筑一条半透水的混凝土边墙，然后在边墙内侧填筑垫层料，对垫层料进行碾压后再重复进行此工序，从而在大坝上游坝面形成一面有一定强度的、完整的混凝土临时坝面。

挤压边墙采用梯形断面，上游侧坡度与混凝土面板的坡度相同。标号一般为C5混凝土，施工工艺流程为：底部夯实找平→测量放线→机具及操作人员就位→混凝土的运输和卸料→人工上料→端头部分人工立模浇筑边墙→垫层料的填筑和碾压→对碾压结果进行取样检测→合格后进入下一循环。

挤压边墙有以下优点：一是成型速度快，垫层料填筑一层，挤压边墙可紧接着成型一层，缩短了施工工期；二是挤压边墙取代了传统的斜坡碾压，垫层料的密实度得到了保障，不易变形，提高了抗水压能力；三是挤压边墙能够抵御水力冲刷，避免开裂，满足防洪度汛要求及坡面防护要求，也可为下一步的混凝土面板施工做好防护基础，使施工方能够合理地安排混凝土面板施工时间，保证工程质量；四是采用挤压边墙施工，避免了斜坡碾压的高边坡作业，大大提高了施工过程中的安全性；五是挤压边墙施工过程中虽然消耗一定量的水泥，但总体上经济效益是非常明显的。

3.3 混凝土面板裂缝成因及处理方案

混凝土面板施工，会产生不同程度的裂缝，裂缝产生的原因也有多种因素。主要有以下：一是气温的变化。混凝土面板多在秋、冬、春季浇筑，气温变化较大，若不及时做好保护措施，浇筑完成后的面板极有可能产生裂缝；二是缺乏必要的养护。混凝土面板浇筑完成后，若不及时养护，混凝土内部水化热、外部气温变化等均会导致混凝土产生不同程度的裂缝；三是混凝土的材料和浇筑质量。混凝土的材料品质不合格，砂石品质差、含泥量大等，以及浇筑过程中忽视配合比及施工工艺，都会致使混凝土的抗裂能力降低。四是大坝坡面的不均匀沉降。坝体沉降变形的不均匀会导致混凝土面板薄弱部位的受力不均匀，从而产生裂缝。

裂缝处理的处理原则一般采用“内填外堵、多层设防、复合防水”多重措施相结合。根据裂缝的宽度和贯穿程度，混凝土裂缝可分为Ⅰ类裂缝和Ⅱ类裂缝，Ⅰ类裂缝也称为表面（浅层）裂缝，缝宽<0.20 mm 且不贯穿；Ⅱ类裂缝是缝宽≥0.20 mm 且≤0.50 mm，同时不贯穿的裂缝，或者缝宽≤0.20 mm 且贯穿的裂缝。其主要处理方案如下：

3.3.1 Ⅰ类裂缝修复处理

一是清理裂缝缝面：首先进行裂缝混凝土表面清理，用角向抛光机对混凝土裂缝左右两边各15 cm 范围的混凝土表面进行抛光打磨，再清除抛光打磨后混凝土表面残留的灰尘，要求混凝土表面处理后无灰尘和杂质。

二是表面封堵闭合：混凝土表面打磨并清理干净后，用SK水工柔性高性能防护涂料在混凝土裂缝左右两边涂刷宽度≥15 cm，厚度≥2.50 mm 的防护涂料。第一道表干后，再涂刷第二道。

3.3.2 Ⅱ类裂缝处理

采用HK-G-2G 环氧灌浆材料化学灌浆，缝槽HK-UW-3环氧砂浆崁槽封闭处理后刮涂SK水工柔性高性能防护涂料。

一是对混凝土裂缝进行清理：对混凝土裂缝的表面用角向抛光机进行打磨清理，打磨宽度为裂缝左右两边各10 cm，对于部分不平整的混凝土表面用抛光机打磨平整，要求混凝土表面处理后无灰尘和杂质。

二是凿槽：沿裂缝走向凿出4 cm×5 cm（宽×深）的V型槽，力求裂缝位于槽底部中央。

三是裂缝处理钻孔：埋设裂缝处理灌浆管：沿混凝土裂缝方向间隔30 cm 至50 cm 进行骑缝钻化学灌浆孔，埋设化学灌浆管，并处理干净缝槽的表面（基面）。

四是裂缝封堵：采用堵漏宝来封堵V 型槽和化学灌浆管，保证化学灌浆的同时不漏出浆液。

五是封堵完成后试压：等裂缝封堵材料达到要求强度后，采用压水检验来了解裂缝的进浆量、灌浆后的压力和各钻孔相互间是否存在窜液等情况，同时检查封堵完成后的效果，最后利用高压风速对裂缝处理材料吹干。

六是裂缝处理灌浆：在裂缝位置安装灌浆泵和灌浆管对裂缝灌注HK-G-2环氧灌浆材料进行灌浆，灌浆的压力根据混凝土的裂缝开度、浆液进入量、工程结构特点来确定。灌浆的次序一般由裂缝下面开始，依次往裂缝上面进行灌浆，先灌深裂缝，后灌浅裂缝。初灌浆压力0.30～0.50 MPa，当相邻孔出现纯的灌浆液后，再用铁丝将灌浆嘴绑紧后继续灌入浆液，在全部邻近灌浆孔都渗出灌浆液后，维持设计灌浆压力5 min不进浆可结束灌浆，并封孔。

七是封缝：灌浆结束48 h后，凿除缝槽内堵漏宝和灌浆管，并清理至混凝土新鲜基面，在槽内混凝土面上涂刷HK-UW-3环氧基液，然后崁填HK-UW-3环氧砂浆，振捣密实。

八是裂缝表面刮涂SK 水工柔性高性能防护涂料，方法同Ⅰ类裂缝处理。

4 结语

在中国西部水利工程中，混凝土面板堆石坝获得了普遍的推广，工程技术已向更复杂、挑战性更强的方向发展，其优势也将得到进一步地发挥，为中国水利事业的发展做出更大的贡献。