混凝土面板堆石壩工程技術管控要點

胡周云張 亞

（1六枝特區水利投資有限責任公司；2貴州省水利工程建設質量與安全中心）

1 概述

混凝土面板堆石壩主要由受力主體、防滲體組成。受力主體為墊層區、過渡層區、主堆石區和次堆石區組成的堆石體，防滲體為鋼筋混凝土面板、趾板、趾板及兩岸的防滲帷幕、周邊縫及面板間的接縫止水組成的防滲體系。中國的混凝土面板堆石壩始建于20世紀80年代中期，鑒于其自身的優越性，得到了大力推廣。廣大科研和技術人員在吸取國際先進技術經驗的基礎上，結合國內的具體情況，積累了大量的科研試驗成果和實踐經驗，技術上已達到了國際先進水平。

2 混凝土面板堆石壩的特點

2.1 實用性

混凝土面板堆石壩的實用性主要表現在其能夠適應不同的氣候、地形和地質條件。施工區域的氣候條件比較復雜，面板壩適應能力較強，大部分時間均可施工；從地形上來看，不論是狹窄還是寬闊河谷，面板壩同樣適用；多數壩體選址對地質條件要求較高，而面板壩主要是選擇合適的趾板基礎，對壩基及兩岸地質條件要求相對較低。

2.2 安全性

混凝土面板堆石壩的安全性主要體現在其的抗震性和穩定性上。面板壩堆石體是經碾壓密實的，整體的穩定性較高，雖然強震可以使混凝土面板產生少量裂縫，但是從裂縫滲流的部分可以從次堆石區排出，從而保證了壩體的整體穩定性，使壩體具有良好的抗震性；分層碾壓使壩體具有較好的密實度，大大提高了壩體的抗剪力，且水荷載作用于面板上，其合力沿壩軸線傳至地基基礎中，也提高了壩體的抗滑穩定性，面板的抗滲能力較強。

2.3 經濟性

混凝土面板堆石壩的施工工藝相對簡單，便于機械化施工，施工干擾較少，具備快速施工的條件，大大地縮短施工工期。堆石體材料大多在壩址附近就近取材，所用的外來材料較少，受材料供應和運輸的制約小，使工程進度加快，同時也降低了工程造價。

3 混凝土面板堆石壩的技術管控

3.1 料場的選取與復查

混凝土面板堆石壩的主要組成部分是堆石體，料場的選取是工程能否順利實施的先決條件，它關系到了工程的工期、質量和投資。

3.1.1 料場的選取

勘察設計單位必須高度重視對料場的勘察，要對擬選取料場的儲量、質量及施工運輸條件等進行詳細的勘察和對比。若儲量不足，后期還需重新選取料場，會嚴重影響施工工期；若開采料質量不滿足設計要求、開采料利用率低，也會影響施工工期。若開采和運輸條件差，會影響上壩強度，進而影響施工工期。

3.1.2 料場的復查

料場的復查工作應在施工階段由施工單位進行，料場的開采、運輸和施工單位的施工成本是息息相關的，即使勘察設計單位已對料場做了細致的勘察比較，施工單位也要在前期對選取的料場做詳細復查。料場的復查可以充分利用勘察設計成果，了解設計單位的意圖，做好料場開采規劃，及時發現存在的新問題。

料場復查應注意以下：一是復查料場的質量的和儲量。包括料場的質量是否滿足壩體不同部位對石料的要求，覆蓋層的厚度，石料的利用率等，以及料場的儲量是否足夠，壩區內天然石料及開挖料的可利用情況等；二是料場的開采條件與運輸條件。雖然料場的質量和儲量滿足要求，但是若料場的開采條件差，運輸距離遠或運輸及其艱難，則考慮是否選用其他料場。

3.2 擠壓邊墻的應用

擠壓式邊墻護坡技術是借鑒道路園林工程中道沿機的擠壓滑模原理，創造出的一種面板墊層料坡面施工方法。其施工方法為在填筑一層墊層料之前，運用擠壓邊墻機在壩體上游側修筑一條半透水的混凝土邊墻，然后在邊墻內側填筑墊層料，對墊層料進行碾壓后再重復進行此工序，從而在大壩上游壩面形成一面有一定強度的、完整的混凝土臨時壩面。

擠壓邊墻采用梯形斷面，上游側坡度與混凝土面板的坡度相同。標號一般為C5混凝土，施工工藝流程為：底部夯實找平→測量放線→機具及操作人員就位→混凝土的運輸和卸料→人工上料→端頭部分人工立模澆筑邊墻→墊層料的填筑和碾壓→對碾壓結果進行取樣檢測→合格后進入下一循環。

擠壓邊墻有以下優點：一是成型速度快，墊層料填筑一層，擠壓邊墻可緊接著成型一層，縮短了施工工期；二是擠壓邊墻取代了傳統的斜坡碾壓，墊層料的密實度得到了保障，不易變形，提高了抗水壓能力；三是擠壓邊墻能夠抵御水力沖刷，避免開裂，滿足防洪度汛要求及坡面防護要求，也可為下一步的混凝土面板施工做好防護基礎，使施工方能夠合理地安排混凝土面板施工時間，保證工程質量；四是采用擠壓邊墻施工，避免了斜坡碾壓的高邊坡作業，大大提高了施工過程中的安全性；五是擠壓邊墻施工過程中雖然消耗一定量的水泥，但總體上經濟效益是非常明顯的。

3.3 混凝土面板裂縫成因及處理方案

混凝土面板施工，會產生不同程度的裂縫，裂縫產生的原因也有多種因素。主要有以下：一是氣溫的變化。混凝土面板多在秋、冬、春季澆筑，氣溫變化較大，若不及時做好保護措施，澆筑完成后的面板極有可能產生裂縫；二是缺乏必要的養護。混凝土面板澆筑完成后，若不及時養護，混凝土內部水化熱、外部氣溫變化等均會導致混凝土產生不同程度的裂縫；三是混凝土的材料和澆筑質量。混凝土的材料品質不合格，砂石品質差、含泥量大等，以及澆筑過程中忽視配合比及施工工藝，都會致使混凝土的抗裂能力降低。四是大壩坡面的不均勻沉降。壩體沉降變形的不均勻會導致混凝土面板薄弱部位的受力不均勻，從而產生裂縫。

裂縫處理的處理原則一般采用“內填外堵、多層設防、復合防水”多重措施相結合。根據裂縫的寬度和貫穿程度，混凝土裂縫可分為Ⅰ類裂縫和Ⅱ類裂縫，Ⅰ類裂縫也稱為表面（淺層）裂縫，縫寬<0.20 mm 且不貫穿；Ⅱ類裂縫是縫寬≥0.20 mm 且≤0.50 mm，同時不貫穿的裂縫，或者縫寬≤0.20 mm 且貫穿的裂縫。其主要處理方案如下：

3.3.1 Ⅰ類裂縫修復處理

一是清理裂縫縫面：首先進行裂縫混凝土表面清理，用角向拋光機對混凝土裂縫左右兩邊各15 cm 范圍的混凝土表面進行拋光打磨，再清除拋光打磨后混凝土表面殘留的灰塵，要求混凝土表面處理后無灰塵和雜質。

二是表面封堵閉合：混凝土表面打磨并清理干凈后，用SK水工柔性高性能防護涂料在混凝土裂縫左右兩邊涂刷寬度≥15 cm，厚度≥2.50 mm 的防護涂料。第一道表干后，再涂刷第二道。

3.3.2 Ⅱ類裂縫處理

采用HK-G-2G 環氧灌漿材料化學灌漿，縫槽HK-UW-3環氧砂漿崁槽封閉處理后刮涂SK水工柔性高性能防護涂料。

一是對混凝土裂縫進行清理：對混凝土裂縫的表面用角向拋光機進行打磨清理，打磨寬度為裂縫左右兩邊各10 cm，對于部分不平整的混凝土表面用拋光機打磨平整，要求混凝土表面處理后無灰塵和雜質。

二是鑿槽：沿裂縫走向鑿出4 cm×5 cm（寬×深）的V型槽，力求裂縫位于槽底部中央。

三是裂縫處理鉆孔：埋設裂縫處理灌漿管：沿混凝土裂縫方向間隔30 cm 至50 cm 進行騎縫鉆化學灌漿孔，埋設化學灌漿管，并處理干凈縫槽的表面（基面）。

四是裂縫封堵：采用堵漏寶來封堵V 型槽和化學灌漿管，保證化學灌漿的同時不漏出漿液。

五是封堵完成后試壓：等裂縫封堵材料達到要求強度后，采用壓水檢驗來了解裂縫的進漿量、灌漿后的壓力和各鉆孔相互間是否存在竄液等情況，同時檢查封堵完成后的效果，最后利用高壓風速對裂縫處理材料吹干。

六是裂縫處理灌漿：在裂縫位置安裝灌漿泵和灌漿管對裂縫灌注HK-G-2環氧灌漿材料進行灌漿，灌漿的壓力根據混凝土的裂縫開度、漿液進入量、工程結構特點來確定。灌漿的次序一般由裂縫下面開始，依次往裂縫上面進行灌漿，先灌深裂縫，后灌淺裂縫。初灌漿壓力0.30～0.50 MPa，當相鄰孔出現純的灌漿液后，再用鐵絲將灌漿嘴綁緊后繼續灌入漿液，在全部鄰近灌漿孔都滲出灌漿液后，維持設計灌漿壓力5 min不進漿可結束灌漿，并封孔。

七是封縫：灌漿結束48 h后，鑿除縫槽內堵漏寶和灌漿管，并清理至混凝土新鮮基面，在槽內混凝土面上涂刷HK-UW-3環氧基液，然后崁填HK-UW-3環氧砂漿，振搗密實。

八是裂縫表面刮涂SK 水工柔性高性能防護涂料，方法同Ⅰ類裂縫處理。

4 結語

在中國西部水利工程中，混凝土面板堆石壩獲得了普遍的推廣，工程技術已向更復雜、挑戰性更強的方向發展，其優勢也將得到進一步地發揮，為中國水利事業的發展做出更大的貢獻。