高原地区混凝土面板堆石坝面板防渗技术的应用

高原地区混凝土面板堆石坝面板防渗技术的应用

赵赛兵

云南建投第一水利水电建设有限公司

摘要：德泽水库大坝面板是防渗的主体，而大坝的沉降是面板绕曲裂缝的主要因素。干密度和大坝沉降都与大坝碾压有着密切的关系，控制好大坝的碾压质量是整个面板堆石坝质量控制的重点。

关键词：防渗主体；沉降；大坝面板；德泽水库；裂缝

1   工程概况

面板采用顶部向底部增厚的形式，顶部厚度取0.3m，渐变至面板底部，底部最大厚度为0.8m。面板垂直缝间距为8m、12m，共分41块，，最大斜长239m。面板采用C30 W12 F100二级配混凝土，为改善混凝土性能，混凝土中掺入Ⅱ级以上粉煤灰和聚丙烯腈纤维，掺量经试验后确定。面板采用单层双向配筋。

趾板建在弱风化岩基上，高程1654.3m～1715.0m段为A型趾板，宽10m、厚0.8m；高程1715.0m以上段为B型趾板，宽度8m、厚0.6m。趾板采用C30 W12 F100二级配混凝土。趾板纵横向均配置单层钢筋，并设置5m长的Φ28锚筋与地基相连，锚入基岩4.1m、4.2m，用90°弯钩与面筋连接。趾板分缝根据地形地质情况不设伸缩缝，分块浇筑的接缝按施工缝处理，缝内设膨胀止水条。

混凝土面板堆石坝靠自身重量维持稳定，即要求筑坝材料的干密度满足设计要求；面板是防渗的主体，而大坝的沉降是面板绕曲裂缝的主要因素。大坝填筑料含水量和级配与坝体沉降都与施工过程碾压遍数有着密切的关系，因此大坝的碾压质量是整个面板堆石坝质量控制的重点。大坝面板作为堆石坝的一个重要的防渗主体之一。面板的浇筑，裂缝的控制很重要。

2、面板混凝土抗裂技术

  为了降低混凝土早期收缩裂缝，提高混凝土的韧度，增加混凝土的抗裂性，在面板及趾板混凝土中参入微纤维。为降低面板在浇筑时因温度变化而出现裂缝的可能性，在面板上游布置一层温度筋,直径φ8，间距150mm，双向配筋。

面板平面图

面板钢筋图

1） 面板裂缝控制难点

混凝土面板面积大、厚度薄、受气温和湿度的影响，同时面板的应力与变形受到面板自重、水荷载和坝体变形的影响，一般在坝顶和两岸坝肩附近区域的面板会产生较大拉应力，面板可能产生温度裂缝、收缩裂缝、和结构裂缝，影响面板的防渗性能，因此要求面板混凝土必须具备足够的抗裂性能。

2）  处理措施及操作要点

1）掺入微纤维

（1）选用的微纤维为聚丙烯微纤维，束状单丝，长度19mm，其技术标准为：断裂强度≥500MPa，初始模量≥3900MPa、断裂伸长率＜28%，分散性能≥Ⅱ级，抗老化性能良好。

（2）聚丙乙烯微纤维掺量设计为0.9kg/m3（混凝土）。

（3）聚丙烯纤维混凝土的投料次序和方法，应以搅拌过程中聚丙烯纤维不产生结团和保证一定的生产率为原则，并通过试验或根据经验确定。

（4）搅拌时优先采用将纤维、水泥、粗细骨料先干拌而后加水湿拌的方法，也可先将骨料、胶凝材料与水在搅拌机内均匀搅拌后加入聚丙烯纤维。为确保拌和物均匀，搅拌时间宜比普通混凝土延长15-30秒。采用先干拌后加水湿拌的搅拌方式时，干拌时间不宜少于0.5min。

3）  增加温度筋

为降低面板在浇筑时因温度变化而出现裂缝的可能性，在面板上游布置一层温度筋，直径φ8，间距150mm，双向配筋。

3   面板温控措施技术

面板混凝土浇筑施工通过采取混凝土骨料仓及拌和用水池遮阳通风、使用常温水泥、加冰拌和、混凝土输送设备采取遮阳覆盖、土工薄膜+麻袋+长流水养护至蓄水等降温、保温施工措施和掺入20%粉煤灰、优化配合比等降低水化热的技术手段以及加强原材料和拌和物温度检测、制定高温预案等管理手段进行面板混凝土温度控制，取得了良好效果。据此总结了面板混凝温控土技术，形成企业专有技术。

1）面板温控措施难点

虽然面板较薄，但是面板混凝土水泥用量高，施工速度快，以牛栏江—滇池补水工程德泽水库枢纽工程面板施工为例，在一天内即可完成长度20m以上面板浇筑（单块面板），使得面板温度升高，虽然采取“两油两砂”技术后挤压边墙对面板的约束不大，在温度收缩时仍可引起较大拉应力、容易导致产生裂缝。

同时混凝土是热的不良导体，当气温剧烈下降时，若面板采取的保温措施不当，面板温度随之下降，面板内部形成不均匀温差，引起温度应力，容易导致温度应力裂缝的产生。

处理措施及操作要点

2）面板混凝土原材料降温措施

（1）拌和用水尽量采用溶洞流出的山泉水，印至水池备用，水池采用遮阳布覆盖，保持水池通风、遮荫。

（2）混凝土骨料料仓采用遮阳部覆盖并预留一定高度以满足装载机装料要求，取料时宜先区料仓下部骨料，保证料仓通风良好。             

（3）根据高温预案，必要时采取加冰片拌和，拌和时间适当延长。

（4）所有面板用水泥均需在水泥厂仓库冷却至室温后方可运抵工地使用。

2）  降低混凝土水化热措施

（1）掺入20%粉煤灰，通过减少水泥用量减少水化热。

（2）优化混凝土配合比，减少胶凝材料用量。

3） 混凝土养护措施

（1）混凝土浇筑后1个小时左右先采用土工布覆盖，小流量长流水养护。

（2）混凝土达到一定强度后在原有土工布的基础上覆盖麻袋，以方便对土工布进行压重，防止风吹，另一方面防止阳光对混凝土直射，第三是具有较好的保水效果，同时加大养护水流量，保证面板混凝土各个部位均能被养护到，直至水库蓄水。

4  面板、趾板表面裂缝技术

在下闸蓄水前对面板裂缝进行调查统计，根据裂缝的宽度大小和是否贯穿的特性分别采取防渗复合板表面粘贴封闭方法处理和化学灌浆+环氧砂浆嵌槽处理+防渗该片进行裂缝表面粘贴封闭处理的措施。

1）  面板、趾板表面裂缝难点

面板裂缝根据其开展程度不同对大坝面板防渗也产生不同影响，由于面板结构的特殊性，在水库运行期上游水位的变化和环境温度变化都会对引起面板的变形，进而导致面板裂缝发生变化，这就要求其防渗措施必须能适应这种变形。同时，面板裂缝位置水头有高有低，且往往位于水下，也要求裂缝处理措施能满足较高水压、具备较高的安全系数和较长的使用寿命。

2）  处理措施及操作要点

按裂缝宽度大于0.2mm和小于0.2mm及贯穿裂缝两种类别进行了全部处理：

（1）缝宽小于或等于0.2mm的裂缝，采用防渗复合板表面粘贴封闭方法处理。

（2）缝宽大于0.2mm的裂缝，先采用Lw／Hw水溶性聚氨酯进行化学灌浆，后用弹性环氧砂浆嵌槽处理，再用“SR防渗盖片及其配套材料”进行裂缝表面粘贴封闭处理。

面板裂缝处理图

5   结语

       德泽水库枢纽工程大坝面板采取以上措施，取得了良好的效果，德泽水库实际渗流量近年来逐步减少，目前约30L/s，仅为设计推测值的37.5%，其质量完全达到设计和规范的要求。