高碾压混凝土重力坝防渗结构型式研究.docxVIP

?

?

高碾压混凝土重力坝防渗结构型式研究

?

?

高春媚

摘要：进入新时期以来，得益于我国经济社会的高速增长，水利工程建设呈现出蓬勃发展之势，并取得了不俗的成就。结合实践看，在水利工程的建设中，碾压混凝土坝以其良好的坝体结构、防渗效果好、稳定性高、建设周期短等优点而被广泛使用。但对部分碾压混凝土重力坝工程施工研究发现，受到工艺不成熟等因素的影响，目前，在其建设中仍旧存在不少问题。对此，在结合工作经验的基础上，重点围绕高碾压混凝土重力坝防渗结构型式展开了研究，以供广大同行参考。

关键词：高碾压混凝土重力壩；防渗结构；渗流性能；混凝土

：TV642.2：ADOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.120

1碾压混凝土重力坝渗流特性分析

碾压混凝土是一类由普通混凝土材料碾压制成的混凝土结构。其通常由数层干贫混凝土构成，且各层混凝土间均有缝面存在，具有一定的水力隙宽，因此，直接影响着碾压混凝土的渗流性能。在进行碾压混凝土施工时，其结构自身情况以及面层均直接关系着其渗漏特性。具体而言，主要体现在以下方面：①因为碾压混凝土渗透系数小于等于1×10cm/s，所以，透水性能较差。然而，有关研究表明，各层结构的水力隙宽越大，碾压混凝土面层透水性能就越好。由此可见，水流可能会顺着面层渗透到碾压混凝土结构中，从而大大降低整体碾压混凝土坝的防渗能力。不仅如此，如果施工工艺较差，也会在很大程度上影响到碾压混凝土的防渗性能。②在浇筑施工时，整体碾压混凝土结构的防渗能力在很大程度上受到了骨料质量的影响。如果骨料出现离散的情况，则会加剧碾压混凝土的渗漏问题。③碾压混凝土坝的质量和稳定性能在一定程度上会受到外界因素所影响。所以，通过上述分析我们不难发现，对碾压混凝土坝防渗性能影响的因素较多，要想确保其具有良好的防渗性能，则应采取有针对性的解决对策，以确保工程建设质量达标。

2渗控设计目的和原则

综上所述，要想实现良好的防渗效果，企业在其渗控设计中应达到3个目的：①切实、有效地降低大坝渗透水量；②将坝体层面上所存在扬压力减轻；③为了避免水利击穿等渗透破坏现象出现，可以采取降低防渗结构中排水幕上游面混凝土水力比降，并将其与坝上游面距离拉大。需要特别注意的是，对于前两个目的，主要是通过对坝上游面防渗体及其后排水幕等排水设施进行科学、合理地设计来实现，且防渗体渗透系数不能超过坝体垂直向。通过对碾压混凝土重力坝渗控设计目的论述，笔者认为，其渗控设计原则应当采取“前堵后排”。此外，坝体排水幕一般采取竖向排列排水孔而构成，相邻两孔距离通常是3～5m，而孔径根据建设要求不同大小为10～20cm，且为了确保重力坝拥有良好的排水效果，其孔距与孔径可以采用最大值。

为了最大程度地保障高碾压混凝土重力坝防渗成效，企业在其结构设计中应满足下列要求：①高耐久性、不污染水质；②稳定性强、形变能力强、防渗效果佳、抗开裂性强；③施工便捷、工程量小以及对坝体碾压混凝土施工影响小。

3优选防渗结构型式

3.1钢筋混凝土面板防渗结构

钢筋混凝土面板防渗结构主要利用面板分缝来防止防渗体出现较大的温度应力。为了避免裂缝扩大，通常采用布设钢筋来达到目的。面板具有较好防渗性能，能用于碾压混凝土的铺筑，当其强度达到特定值后，可当作模板用于碾压混凝土施工。此外，其还能滞后于坝体铺筑，选取较为适合的条件施工，并将施工优势全面发挥出来。经过大量实践资料表明，后者对面板的防渗效果更有效。

3.2常态混凝土金包银防渗结构

最早使用的防渗结构为金包银防渗结构，这种模式在日本碾压混凝土坝中得到了广泛应用。该结构往往将一层常态混凝土垫层浇筑于碾压混凝土坝基与坝体间，并设置了厚度为1.5～3.5m的常态混凝土在坝体上、下游面，作为防渗体。通过对大量实践数据研究可发现，该结构具有较高的可靠性，且具有良好的防渗效果。然而，也具有一些较为明显的缺点，比如工艺技术繁杂、使用大量的常态混凝土、工序过多，严重干扰了碾压混凝土施工，使其自身优势难以发挥出来。此外，防渗体易生成贯穿性温度裂缝，进而大大降低了防渗性能。

3.3常态混凝土薄层防渗结构

除了上述两类以外，常态混凝土薄膜结构也是高碾压混凝土重力坝防渗结构型式之一。根据笔者对其研究可知，常态混凝土薄膜结构相比于金包银可以更加有效地将碾压混凝土所具有的优点发挥出来，这主要得益于该防渗结构所使用常态混凝土的比例较低。但薄膜结构缺点同样明显，即受薄层抗裂性弱的影响，在高碾压混凝土重力坝建设中采用该结构时难以取得较为理想的防渗效果，美国盖尔斯威尔坝便是一个很好的例子。

3.4变态混凝土防渗

变态混凝土防渗主要是将一定量的水泥浆泼洒于碾压混凝土摊铺表面，使此处混凝土形成具有塌落度的常态混凝土。此后，在振捣过程中使用人工插入式振捣器