閆國(guó)保

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 太原 030024）

1 柏葉口水庫(kù)面板堆石壩接縫止水性能要求

柏葉口水庫(kù)大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高88.3 m，壩頂長(zhǎng)310 m。面板堆石壩是一種以堆石壩體為支承結(jié)構(gòu)、并在其上游表面設(shè)置薄層混凝土面板為防滲結(jié)構(gòu)的壩型。全壩劃分為25塊面板，單塊板寬12 m。水庫(kù)運(yùn)行期，堆石壩體受自重和水荷載的作用，會(huì)產(chǎn)生壓縮沉降和位移變形，為適應(yīng)壩體的變形，混凝土面板設(shè)置了許多結(jié)構(gòu)縫，包括周邊縫、垂直縫及防浪墻底水平縫等。由于面板壩靠薄層混凝土面板作為主要防滲體，因此其接縫的止水就顯得尤為重要，如果這些接縫發(fā)生大量滲漏，將對(duì)工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，面板堆石壩對(duì)混凝土接縫的止水結(jié)構(gòu)有特殊的性能要求：

（1）縫變形適應(yīng)性。要求接縫止水結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)由水荷載及堆石壩體變形和氣溫變化而引起的混凝土接縫厘米級(jí)的變形量，包括壩址遭遇地震而引發(fā)的沖擊變形。

（2）防滲可靠性。在混凝土接縫變形的任何階段，包括水位變動(dòng)和在壩址遭遇地震時(shí)，都能實(shí)現(xiàn)混凝土接縫與混凝土面板一致的防滲作用，同時(shí)止水結(jié)構(gòu)要具有可檢查、可維護(hù)性能。

（3）可施工性。止水結(jié)構(gòu)應(yīng)該便于施工，不影響面板混凝土的施工工序和澆筑質(zhì)量。

（4）低成本。止水結(jié)構(gòu)綜合成本要求最低。止水結(jié)構(gòu)綜合成本包括材料成本、施工成本和運(yùn)行維護(hù)成本。

面板接縫中周邊縫是面板壩止水體系中最薄弱的環(huán)節(jié)，是可能漏水的主要通道。由于它位于面板與趾板兩種剛度差異較大的分界面上，工作條件最差，其變形的大小與堆石體的變形量和承受的水壓力有關(guān)，而且當(dāng)水庫(kù)蓄水后，周邊縫將產(chǎn)生復(fù)雜的三維位移變形。因此周邊縫止水是面板壩防滲的關(guān)鍵技術(shù)難題。為確保柏葉口水庫(kù)大壩的安全性和經(jīng)濟(jì)性，其面板周邊縫止水型式和止水材料的設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。

圖1 周邊縫止水結(jié)構(gòu)圖

2 柏葉口水庫(kù)面板壩接縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和止水原理

2.1 周邊縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和止水原理

如圖1所示，柏葉口水庫(kù)面板壩周邊縫止水結(jié)構(gòu)的層次為：砂漿墊層、PVC墊片、F型止水銅片（含氯丁橡膠棒等）、

混凝土接縫、SR防滲體系（實(shí)心橡膠棒、SR-2型塑性止水材料（以下簡(jiǎn)稱SR填料）和三元乙丙橡膠增強(qiáng)型SR防滲保護(hù)蓋片、HK彈性封邊劑）。表層SR防滲體系止水原理：水庫(kù)蓄水時(shí)水壓力逐漸增大，在水壓力的作用下，周邊縫隨堆石壩體變形而發(fā)生張開(kāi)、剪切和沉降變形，當(dāng)接縫張開(kāi)變形時(shí)，SR填料在水壓力作用下開(kāi)始向縫腔內(nèi)流動(dòng)，自動(dòng)淤填因接縫張開(kāi)變形而產(chǎn)生的空腔；當(dāng)水頭較低、三位變形較小、銅止水未發(fā)生變形破壞時(shí)，SR填料淤填到銅片鼻子處停止流動(dòng)，與銅止水一起承受水壓力；當(dāng)水頭較高、三位變形較大、銅止水發(fā)生變形破壞（主要是銅片拐角等局部應(yīng)力集中處）時(shí)，SR填料將向缺陷處富集，封閉其缺陷，同時(shí)從缺陷處流出的SR材料對(duì)銅止水后的墊層縫隙進(jìn)行填充，最終壓入并滯留在小區(qū)墊層料表面，與墊層料一起承受水壓力，起密封防滲作用。縫口的實(shí)心橡膠棒在水壓力作用下壓入縫槽中，對(duì)SR填料起到了支撐和限流作用，和縫面的SR填料、SR防滲蓋片一起，形成有效的封縫防滲體系。

2.2 垂直張性縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和止水原理

圖2 垂直張性縫止水結(jié)構(gòu)圖

如圖2所示，張性垂直縫在水庫(kù)運(yùn)行時(shí)因堆石壩體變形而發(fā)生張開(kāi)和沉陷變形，其表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和周邊縫相似，因垂直縫變形量比周邊縫小，設(shè)計(jì)預(yù)留的SR填料鼓包截面積也較小，其封縫止水原理和周邊縫相同。

2.3 垂直壓性縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和止水原理

圖3 垂直壓性縫止水結(jié)構(gòu)圖

如圖3所示，壓性垂直縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和張性垂直縫的不同之處，除了和周邊縫連接的20 m接縫上仍采用垂直張性縫的止水設(shè)計(jì)外，在其他部位，取消了表層粉煤灰輔助防滲系統(tǒng)，保留表層SR封縫防滲體系，這樣，不但簡(jiǎn)化了止水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，而且保證了SR防滲體系的封閉完整性，將所有面板壩接縫的表層SR防滲體系連成一個(gè)整體，從而極大地提高SR防滲體系的整體防滲效果。壓性垂直縫在水庫(kù)運(yùn)行時(shí)呈壓緊狀態(tài)，沒(méi)有周邊縫、張性垂直縫變形復(fù)雜，因此只要設(shè)置SR填料表面填平封閉防滲即可，壓性垂直縫表層SR封縫防滲體系止水原理和周邊縫相同。

2.4 防浪墻縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和止水原理

圖4 防浪墻接縫止水圖

如圖4所示，防浪墻縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和張性垂直縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相似，由于預(yù)計(jì)變形量較大，所以預(yù)留的SR填料鼓包截面積也較大，其止水原理和周邊縫相同。

2.5 表層SR防滲蓋片周邊縫和垂直縫連接設(shè)計(jì)和原理

圖5 周邊縫和垂直縫止水連接示意圖

如圖5所示，為了SR防滲體系的可靠性，在周邊縫和垂直縫連接段，采用整體成型的SR防滲蓋片T型和L型接頭，由此解決原來(lái)周邊縫和垂直縫連接段SR防滲蓋片現(xiàn)場(chǎng)連接強(qiáng)度不足，存在滲漏缺陷的問(wèn)題，另外T型SR防滲蓋片整體接頭可以和其它SR防滲蓋片在現(xiàn)場(chǎng)采用熱硫化連接工藝連接成整體，更能適應(yīng)周邊縫和垂直縫連接處復(fù)雜的張開(kāi)、沉降、剪切三維大變形，保證了SR防滲蓋片的整體防滲效果。

3 總結(jié)

面板堆石壩因其施工簡(jiǎn)單，壩型穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)安全，近年來(lái)被廣為采用。其中止水是面板堆石壩工程中的關(guān)鍵問(wèn)題之一，隨著國(guó)內(nèi)面板壩工程的不斷建設(shè)，新型表層止水技術(shù)更廣泛的被采用。柏葉口水庫(kù)工程在進(jìn)行接縫止水設(shè)計(jì)時(shí)，采用了目前國(guó)內(nèi)止水技術(shù)水平領(lǐng)先的SR防滲體系，其施工工藝和施工方法相對(duì)簡(jiǎn)單且止水效果好，確保了大壩防滲體系的安全可靠。