高碾壓混凝土重力壩防滲結構型式研究

高春媚

摘 要：進入新時期以來，得益于我國經濟社會的高速增長，水利工程建設呈現出蓬勃發展之勢，并取得了不俗的成就。結合實踐看，在水利工程的建設中，碾壓混凝土壩以其良好的壩體結構、防滲效果好、穩定性高、建設周期短等優點而被廣泛使用。但對部分碾壓混凝土重力壩工程施工研究發現，受到工藝不成熟等因素的影響，目前，在其建設中仍舊存在不少問題。對此，在結合工作經驗的基礎上，重點圍繞高碾壓混凝土重力壩防滲結構型式展開了研究，以供廣大同行參考。

關鍵詞：高碾壓混凝土重力壩；防滲結構；滲流性能；混凝土

中圖分類號：TV642.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.120

1 碾壓混凝土重力壩滲流特性分析

碾壓混凝土是一類由普通混凝土材料碾壓制成的混凝土結構。其通常由數層干貧混凝土構成，且各層混凝土間均有縫面存在，具有一定的水力隙寬，因此，直接影響著碾壓混凝土的滲流性能。在進行碾壓混凝土施工時，其結構自身情況以及面層均直接關系著其滲漏特性。具體而言，主要體現在以下方面：①因為碾壓混凝土滲透系數小于等于 1×10 cm/s，所以，透水性能較差。然而，有關研究表明，各層結構的水力隙寬越大，碾壓混凝土面層透水性能就越好。由此可見，水流可能會順著面層滲透到碾壓混凝土結構中，從而大大降低整體碾壓混凝土壩的防滲能力。不僅如此，如果施工工藝較差，也會在很大程度上影響到碾壓混凝土的防滲性能。②在澆筑施工時，整體碾壓混凝土結構的防滲能力在很大程度上受到了骨料質量的影響。如果骨料出現離散的情況，則會加劇碾壓混凝土的滲漏問題。③碾壓混凝土壩的質量和穩定性能在一定程度上會受到外界因素所影響。所以，通過上述分析我們不難發現，對碾壓混凝土壩防滲性能影響的因素較多，要想確保其具有良好的防滲性能，則應采取有針對性的解決對策，以確保工程建設質量達標。

2 滲控設計目的和原則

綜上所述，要想實現良好的防滲效果，企業在其滲控設計中應達到3個目的：①切實、有效地降低大壩滲透水量；②將壩體層面上所存在揚壓力減輕；③為了避免水利擊穿等滲透破壞現象出現，可以采取降低防滲結構中排水幕上游面混凝土水力比降，并將其與壩上游面距離拉大。需要特別注意的是，對于前兩個目的，主要是通過對壩上游面防滲體及其后排水幕等排水設施進行科學、合理地設計來實現，且防滲體滲透系數不能超過壩體垂直向。通過對碾壓混凝土重力壩滲控設計目的論述，筆者認為，其滲控設計原則應當采取“前堵后排”。此外，壩體排水幕一般采取豎向排列排水孔而構成，相鄰兩孔距離通常是3～5 m，而孔徑根據建設要求不同大小為10～20 cm，且為了確保重力壩擁有良好的排水效果，其孔距與孔徑可以采用最大值。

為了最大程度地保障高碾壓混凝土重力壩防滲成效，企業在其結構設計中應滿足下列要求：①高耐久性、不污染水質；②穩定性強、形變能力強、防滲效果佳、抗開裂性強；③施工便捷、工程量小以及對壩體碾壓混凝土施工影響小。

3 優選防滲結構型式

3.1 鋼筋混凝土面板防滲結構

鋼筋混凝土面板防滲結構主要利用面板分縫來防止防滲體出現較大的溫度應力。為了避免裂縫擴大，通常采用布設鋼筋來達到目的。面板具有較好防滲性能，能用于碾壓混凝土的鋪筑，當其強度達到特定值后，可當作模板用于碾壓混凝土施工。此外，其還能滯后于壩體鋪筑，選取較為適合的條件施工，并將施工優勢全面發揮出來。經過大量實踐資料表明，后者對面板的防滲效果更有效。

3.2 常態混凝土金包銀防滲結構

最早使用的防滲結構為金包銀防滲結構，這種模式在日本碾壓混凝土壩中得到了廣泛應用。該結構往往將一層常態混凝土墊層澆筑于碾壓混凝土壩基與壩體間，并設置了厚度為1.5～3.5 m的常態混凝土在壩體上、下游面，作為防滲體。通過對大量實踐數據研究可發現，該結構具有較高的可靠性，且具有良好的防滲效果。然而，也具有一些較為明顯的缺點，比如工藝技術繁雜、使用大量的常態混凝土、工序過多，嚴重干擾了碾壓混凝土施工，使其自身優勢難以發揮出來。此外，防滲體易生成貫穿性溫度裂縫，進而大大降低了防滲性能。

3.3 常態混凝土薄層防滲結構

除了上述兩類以外，常態混凝土薄膜結構也是高碾壓混凝土重力壩防滲結構型式之一。根據筆者對其研究可知，常態混凝土薄膜結構相比于金包銀可以更加有效地將碾壓混凝土所具有的優點發揮出來，這主要得益于該防滲結構所使用常態混凝土的比例較低。但薄膜結構缺點同樣明顯，即受薄層抗裂性弱的影響，在高碾壓混凝土重力壩建設中采用該結構時難以取得較為理想的防滲效果，美國蓋爾斯威爾壩便是一個很好的例子。

3.4 變態混凝土防滲

變態混凝土防滲主要是將一定量的水泥漿潑灑于碾壓混凝土攤鋪表面，使此處混凝土形成具有塌落度的常態混凝土。此后，在振搗過程中使用人工插入式振搗器進行，一般振搗厚度均控制0.3～2.0 m的范圍內。該方法最早是由我國提出的，相比于常態混凝土而言，均與變態混凝土性能相類似，不同的只是地點在倉面。將常態混凝土使用變態混凝土來替代，并用作于防滲結構可以保證兩種混凝土同步上升，防止因未及時改變混凝土品種而導致層面間隔時間延長，進而造成交界薄弱面或冷縫面出現，從而有效提升施工效率。

4 結束語

總體而言，碾壓混凝土壩是典型的成層結構水工擋水建筑物。在進行水泥工程施工時，應全面分析高碾壓混凝土重力壩防滲結構型式，以確保工程具有良好的防滲性能。這樣不僅能保證建設出來的工程項目可滿足標準要求，還能大大提升工程施工質量，提高水利工程的穩定性和安全性。因此，有必要對高碾壓混凝土重力壩防滲結構型式進行研究與分析。

參考文獻

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[3]蘇艷華，王鵬.論述碾壓混凝土重力壩的抗滲性能和防滲措施[J].科學與財富，2014（07）.

〔編輯：張思楠〕