張雄華

（湖南科宏建設(shè)開發(fā)有限公司 長沙市 410007）

1 我國漿砌石壩的發(fā)展

砌石壩是由一定規(guī)格要求的石料經(jīng)漿砌或干砌而成的一種擋水建筑物，漿砌石重力壩主要是依靠自身重量保持壩體穩(wěn)定和滿足設(shè)計要求強度。建國以來，漿砌石重力壩廣泛應(yīng)用于水利工程中，中小型水利樞紐多集中在平原、丘陵地區(qū)，其施工主要依據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件及社會經(jīng)濟狀況。隨著水利工程規(guī)模的發(fā)展，水利設(shè)施必然向著山區(qū)、平原、丘陵地區(qū)延伸，這些地區(qū)難以找到適合的溢洪道位置，洪水陡起陡落、施工導(dǎo)流困難、勞動力短缺、工期周期長、交通不便等一些因素促成了漿砌石大壩有較大的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，我國壩高在15m 以上的漿砌石重力壩多達2 000 多座，其中河南群英壩是世界最高漿砌石重力壩，壩高100.5m。

2 漿砌石重力壩的構(gòu)造

用水泥、白灰等膠結(jié)材料砌筑塊石而形成的壩膠漿砌石壩，承受的外力主要是按三角形分布的上游水壓力。為保證壩體有足夠的穩(wěn)定性、強度、剛度等要求，自上游水面向下，隨著水壓力強度加大，壩的橫斷面也逐漸加寬成為三角形。另外，考慮到施工和運行等方面的要求，壩的橫斷面形狀還需適當(dāng)加以修改。

2.1 防滲措施

漿砌石重力壩在運行過程中，由于上下游水頭差的作用，水流將通過壩體和壩基產(chǎn)生向下游的滲漏。

（1）壩體防滲措施。為了阻止水流滲入壩體，應(yīng)注意施工質(zhì)量，使砌體密實，防止因干縮、震動使砌體形成裂縫并擴張。在小型工程中常采用漿砌條石防滲層，即在壩體的上游面，用水泥砂漿砌筑既堅固又不易風(fēng)化的條石和料石，砌縫寬度控制在（1～2）cm 之間。在迎水面可將條石間的縫鑿成寬（4～5）cm，深3 cm 的梯形槽，并用75#和100#水泥砂漿仔細勾縫，這種防滲措施簡單易行，但由于砂漿干縮以及本身具有透水性等原因，仍會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

（2）壩基防滲措施。為減少由于壩基滲漏產(chǎn)生的不利影響，除基巖較完整及壩高較小的情況外，一般均須采取一定的壩基防滲措施。小型漿砌石重力壩，在基巖上多采用防滲墻，即在沿上游壩址的基巖中開挖一條深槽，槽中回填混凝土，以形成一道不透水的齒墻，齒墻深度一般為（1～3）m，在非基巖上多設(shè)粘土鋪蓋防滲。

2.2 排水措施

為把進入壩體及壩基的滲水迅速排走，需采用排水措施。對小型漿砌石壩，如壩的上下游水位差不大，也可不設(shè)排水設(shè)施。壩體排水是在距壩體上游面或壩體防滲墻后（2～5）m 處設(shè)一排豎向排水管，管頂與最高庫水位齊平，豎向排水管收集的滲水通過集水溝，再由橫向排水溝排出壩體。為減少滲透和排水壓力，可在壩基設(shè)置排水孔，以減少對壩體的揚壓力。排水孔離上游防滲面板的距離應(yīng)不小于3 m，滲水引至壩體集水管內(nèi)排走。為了加快施工進度，小型砌石壩可設(shè)置壩基面排水溝，即沿壩底與基巖接觸面設(shè)置縱、橫向排水溝以消除壩基滲水。

2.3 漿砌石重力壩的分縫處理

漿砌石重力壩是用水泥砂漿砌筑塊石而成的，由于砌體的水泥較少，受溫度變化和水泥凝固干縮的影響不大，一般情況下可不分縫。當(dāng)壩頂較長或在地形地質(zhì)條件變化較大處，以及和相鄰建筑連接處，需設(shè)置貫穿壩體的橫縫，以適應(yīng)壩體伸縮和沉陷變形?？p的間距一般為（30～50）m 或更長，縫寬為（1～2）cm。橫縫位置應(yīng)與迎水面防滲板的伸縮縫相適應(yīng)。

3 漿砌石重力壩破壞原因分析

漿砌石重力壩主要受溫度、強度、變形、滲透破壞、失穩(wěn)等問題的影響，可能會對壩體自身產(chǎn)生破壞，對此需要根據(jù)壩體自身結(jié)構(gòu)有針對性地進行預(yù)防。

（1）溫度控制。由于砌石壩每立方米砌體的水泥用量較常規(guī)混凝土壩少，因此無需采取散熱或骨料預(yù)冷等復(fù)雜的溫控措施，在施工過程中較易控制。由于砌體的砌筑上升速度較慢，散熱條件好，故一般可考慮不分層分塊砌筑。因而砌石壩與混凝土壩相比，可增大壩段間距，減小伸縮縫的數(shù)量，節(jié)省止水片和涂料填料，還可避免分縫灌漿。

（2）強度影響。漿砌石壩的強度是否達標(biāo)是安全評價中最為關(guān)鍵的問題，漿砌石體在砌體石塊之間的砂漿難以達到飽滿密實，砂漿和石塊表面存在空隙和孔洞。因此，其強度不單單取決于石塊和砂漿的實際密度、含水量、砂漿飽和度，還與石料表面粗糙度、砂的質(zhì)量和砌筑工藝等因素有關(guān)。漿砌石壩的強度包括抗壓強度、抗拉強度和抗剪強度。砌體主要承受壓力以抗壓強度作為膠結(jié)材料主要強度指標(biāo)。砌石壩的施工周期較長，在建成初期往往不會受到全部荷載。因此，如能合理有效地利用膠結(jié)材料的強度作為參數(shù)，在施工過程中加以利用，將大大提高漿砌石壩的安全性。

（3）變形問題。砌石壩是由石料和膠結(jié)材料共同組成的，膠結(jié)材料凝固后的彈性模量是直接影響砌體變形的主要因素。漿砌石體的變形主要是由于膠結(jié)材料的泌水和收縮等原因產(chǎn)生，這些因素影響下可能會導(dǎo)致接觸面存在空氣泡和縫隙，同時，石料與膠結(jié)材料的彈性模量不同的，使得在砌體受力后，在接觸面上將產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，選擇膠結(jié)材料時，首先應(yīng)盡可能選取與石料相近的彈性模量。若不能滿足上述要求，而采用了與石料彈性模量相差較大的膠結(jié)材料時，則鋪砌面應(yīng)盡可能采用較為平整的條石或方正塊石，以免引起砌體的受力不均勻。

（4）滲漏破壞。漿砌石壩蓄水后，將壩的下游面、壩后基礎(chǔ)巖體及壩頭接合部位有濕潤冒水現(xiàn)象稱為滲水。水工建筑物的主要功能是擋水，維持水庫的水位平衡，由于砌石本身的防滲性能較差，在塊石間縫隙難以用膠結(jié)材料全部填實，從而導(dǎo)致壩體漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)。滲漏水嚴(yán)重將會對大壩擋水建筑物本身造成破壞，同時漏水還會對砌體產(chǎn)生溶濾和侵蝕作用，降低壩體強度，危及壩體安全。因此對滲漏處理是壩體工程較為重要的一個環(huán)節(jié)，是保證壩體工程的基礎(chǔ)。

（5）失穩(wěn)現(xiàn)象。漿砌石重力壩是大體積建筑物，與拱壩相比其剖面尺寸大，具有較大的自重。它是依靠自身的重量在地基上產(chǎn)生摩擦力以及壩與地基面間產(chǎn)生的粘結(jié)力來維持壩體在水壓力和其他荷載作用下的抗滑穩(wěn)定的?？够€(wěn)定的安全系數(shù)過小是漿砌石重力壩最危險的病害。砌石壩對基礎(chǔ)地質(zhì)地形要求比較高，兩岸和谷底都必須是巖基，巖基要求具有一定的強度。對于有不同程度缺陷的天然地基需要進行處理，以滿足壩基的強度、整體性、抗?jié)B性和耐久性的要求。因此，在漿砌石重力壩設(shè)計中應(yīng)考慮墊層混凝土與基巖接觸面滑動，漿砌石體與墊層混凝土接觸面滑動以及漿砌石體之間的滑動。

4 漿砌石重力壩安全評價

大壩安全評價主要依據(jù)水力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)等原理，充分考慮運行及環(huán)境等因素，對大壩的施工情況、方案設(shè)計、工程狀況進行詳細的分析，及時監(jiān)測并有效地進行預(yù)防與干預(yù)，并在大壩的整個生命周期內(nèi)進行系統(tǒng)的安全評價分析。評價工作可通過結(jié)合大壩結(jié)構(gòu)來進行，收集所有大壩記錄、進行現(xiàn)場監(jiān)測、當(dāng)?shù)丨h(huán)境記錄、詳細勘察，并在實驗室進行測試，然后評價大壩性能并檢查原始設(shè)計和施工記錄，確保符合行業(yè)規(guī)范。評價工作應(yīng)與大壩的重要性、設(shè)計保守性、工程的復(fù)雜性相適應(yīng)。

漿砌石重力壩的安全評價可以從大壩安全檢查、大壩安全監(jiān)測資料分析和計算分析法三方面進行考慮。

（1）大壩安全檢查是指大壩運行后，對其結(jié)構(gòu)和運行安全可靠性進行檢查，通過直觀地檢查大壩的位移、滲漏、變形等，及時發(fā)現(xiàn)大壩的異?，F(xiàn)象，尋找可能存在的隱患和缺陷，及時提出補救措施和施工方案。

（2）大壩安全監(jiān)測資料分析是通過對大壩安全監(jiān)測資料進行整理分析，了解大壩的位移、變形、應(yīng)力等觀測值的變化規(guī)律、有無異常以及隨著作用的荷載、時間、空間等因素變化的規(guī)律，并建立監(jiān)測值或數(shù)學(xué)模型推算值與有關(guān)規(guī)范或設(shè)計、試驗規(guī)定的允許值作比較，判斷大壩結(jié)構(gòu)安全狀況。

（3）現(xiàn)今計算分析法可分為兩類，即有限元法和按規(guī)范規(guī)定的方法，依據(jù)規(guī)范的計算值和允許值判斷結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定是否滿足設(shè)計要求，對于有監(jiān)測系統(tǒng)的大壩，應(yīng)優(yōu)先使用監(jiān)測資料進行相關(guān)性分析，并結(jié)合現(xiàn)場勘查及計算分析法來綜合評價大壩的安全性；在無監(jiān)測資料的條件下，可采用計算分析結(jié)合現(xiàn)場勘察和現(xiàn)場檢測評價大壩的安全性，有效提高安全系數(shù)，從而保證大壩的安全。

5 結(jié) 語

漿砌石重力壩安全評價涉及的因素眾多，受當(dāng)?shù)氐匦螐?fù)雜、經(jīng)濟條件制約，在檢測、監(jiān)測資料信息挖掘、安全評價因素分析方面需不斷完善。要充分將各領(lǐng)域先進成果應(yīng)用到漿砌石壩建設(shè)當(dāng)中來，對漿砌石壩的安全性進行評價分析是今后漿砌重力壩的主要發(fā)展方向。

[1] 丘必學(xué).淺談砼砌石重力壩施工技術(shù)要點[J].廣東水利水電，2006，（01）:68-69.

[2] 解家畢，肖明.高巖水庫漿砌石空腹重力壩結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性校核[J].長江科學(xué)院院報，2001，（03）:21-24.

[3] 余浩強.淺談砼砌石重力壩施工技術(shù)要點[J].中國城市經(jīng)濟，2011，（15）:384-386.

[4] 賈書杰，楊方.漿砌石重力高壩上游面板施工工藝[J].河南水利與南水北調(diào)，2011，（18）:84-85.

[5] 郭娜.漿砌石重力壩安全評價方法及應(yīng)用[D].南京：河海大學(xué)，2005.

[6] 朱強，張碩，彭成山.基于ADINA 的漿砌石重力壩三維有限元分析[J].水電能源科學(xué)，2014，（07）:74-77.

[7] 王立華，陳理達，李紅彥.漿砌石壩體溶蝕評價及防治對策探討[J].水利學(xué)報，2004，（05）:106-110.

[8] 趙修林，胡海，王新生.水庫漿砌石重力壩滲漏原因分析及危害[J].煤炭技術(shù)，2004，（06）:89-90.

[9] 李文國.漿砌石重力壩設(shè)計與應(yīng)用[J].商業(yè)文化（下半月），2012，（12）:219.

[10] 耿靈生，吳春友，邵欣.談漿砌石重力壩灌漿治漏加固技術(shù)[J].山東水利，2005，（06）:37-38.

[11] 王彥輝，童廣才.漿砌石重力壩缺陷的勘察與評價[A].中國水利學(xué)會地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會.2002年水利水電地基與基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C].中國水利學(xué)會地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會，2002.

[12] 牛歡，尹璐.病險漿砌石重力壩加固設(shè)計要點分析[J].技術(shù)與市場，2014，（01）:61-63.