摘要：接縫止水是高混凝土面板堆石壩設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。對國內(nèi)外高混凝土面板堆石壩接縫止水設(shè)計研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，主要包括止水變形控制標(biāo)準(zhǔn)與止水結(jié)構(gòu)設(shè)計兩大方面，對目前中國高混凝土面板堆石壩接縫止水結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思路及工程實踐進(jìn)行了回顧。研究認(rèn)為采用數(shù)值計算結(jié)合工程經(jīng)驗確定接縫止水變形控制標(biāo)準(zhǔn)是合適的。目前接縫止水的新技術(shù)集中在表層填料止水及其保護蓋板、垂直縫柔性嵌縫材料等方面?；炷撩姘宥咽瘔谓涌p止水后續(xù)研究的重點為表層止水結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、止水結(jié)構(gòu)簡化設(shè)計、防擠壓破壞措施、止水耐久性提高方法和修復(fù)技術(shù)。

關(guān) 鍵 詞：混凝土面板堆石壩； 接縫止水； 變形控制標(biāo)準(zhǔn)； 止水結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖法分類號： TV641.43

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.09.022

0 引 言

混凝土面板堆石壩由于其良好的安全性、適應(yīng)性和經(jīng)濟性，在水利水電工程中被廣泛采用并不斷發(fā)展?；炷撩姘遄鳛槠渥钪饕姆罎B結(jié)構(gòu)，對大壩的安全穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用。為適應(yīng)壩體變形及滿足施工需要，混凝土面板通常設(shè)有許多接縫，包括面板與趾板之間的周邊縫、面板條帶之間的垂直縫，以及面板與防浪墻間的水平接縫等。這些接縫均設(shè)有止水以形成連續(xù)密封的止水系統(tǒng)，與趾板、面板和灌漿帷幕、防滲墻等共同組成了混凝土面板壩的防滲體系。接縫止水作為面板壩防滲體系中的薄弱環(huán)節(jié)，其缺陷可能導(dǎo)致接縫集中滲漏，甚至影響大壩的正常擋水和運行安全，因此接縫止水的設(shè)計已成為面板壩防滲設(shè)計的重點之一。工程實踐表明，壩高在100 m以下的面板壩由于壩體變形控制難度相對較低，采用1～2道常規(guī)型式的止水即可滿足大壩防滲的需要；對100 m以上的高面板壩，則通常需要設(shè)置2～3道止水，并對止水結(jié)構(gòu)型式和材料進(jìn)行專門設(shè)計，以應(yīng)對接縫大變形、面板擠壓破壞，以及嚴(yán)寒冰凍特殊環(huán)境等問題［1-2］。本文對高面板壩接縫止水技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)，梳理了接縫止水結(jié)構(gòu)設(shè)計思路和工程經(jīng)驗，提出了接縫變形控制標(biāo)準(zhǔn)的建議值，并對今后的研究重點進(jìn)行了展望，以供工程技術(shù)人員參考。

1 接縫止水研究進(jìn)展概述

現(xiàn)代面板壩接縫止水的發(fā)展大致經(jīng)歷了從兩道止水到三道止水，再到自愈型止水的3個階段。以塞沙那（Cethana）（110 m高，1971年建成，見圖1）、利斯（Reece）（122 m高，1986年建成）為代表的澳大利亞面板壩的成功經(jīng)驗表明，如果設(shè)計施工得當(dāng)，在接縫中部和底部設(shè)置兩道不同材質(zhì)的止水能夠滿足100 m級面板壩的防滲安全要求。巴西阿里亞（Foz do Areia）面板壩（160 m高，1980年建成）周邊縫除了在底部和中部分別設(shè)置一道銅止水片和PVC止水帶以外，還在頂部設(shè)置了Neoprene合成橡膠圓筒+IGAS瑪蹄脂，并用橡膠薄膜進(jìn)行保護，止水效果良好（見圖2）。阿里亞面板壩的成功運行，使得三道止水的結(jié)構(gòu)型式開始在世界范圍內(nèi)推廣應(yīng)用［3］。巴西的Segredo（145 m高，1993年建成）、Xingo（140 m高，1993年建成）、Ita（125 m高，1999年建成）、Barra Grande（185 m高，2005年建成）、Campos Novos（202 m高，2005年建成）等面板壩均采用三道止水結(jié)構(gòu)。但這樣的止水型式也并非萬無一失，如哥倫比亞的格里拉斯（Golillas）面板壩（125 m高，1978年建成）在蓄水后周邊縫變形較大，滲漏量達(dá)1 080 L/s。檢查發(fā)現(xiàn)，其周邊縫中部的PVC止水帶被剪破，頂部IGAS瑪蹄脂喪失塑性，被水壓力擊穿，且無法流入接縫中堵漏［1］。

一些水庫運行后由于泥沙淤堵，大壩滲漏逐漸減小，受此啟發(fā)，墨西哥的阿瓜米爾帕（Aguamilpa）面板壩（187 m高，1994年建成）率先開始采用自愈型止水（見圖3）。其周邊縫除底部銅止水和中部PVC止水帶以外，頂部還設(shè)有粉煤灰，并用內(nèi)襯土工織物的鋼罩進(jìn)行保護［4］。阿瓜米爾帕面板壩蓄水后運行效果良好，此后，El Cajon（189 m高，2006年建成）、Kárahnjúkar（193 m高，2006年建成）、Mohale（145 m高，2006年建成）、Porce Ⅲ（154 m高，2010年建成）等不少高面板壩開始采用這種自愈型止水。

自“七五”后，中國對面板壩接縫止水的研究隨著面板壩建設(shè)需求的增長而不斷深入，對止水結(jié)構(gòu)型式、止水材料性能及止水施工工藝等進(jìn)行了科技攻關(guān)，取得了不少研究成果。在止水結(jié)構(gòu)方面，垂直縫止水基本采用“頂部填料、底部銅止水”的型式；周邊縫止水起初大多吸取國外經(jīng)驗采用“頂部柔性填料、中部塑膠止水帶、底部銅止水片”的三道止水型式，隨后為適應(yīng)面板厚度、避免影響混凝土振搗密實，逐步取消中部止水，采用“頂部柔性填料、底部銅止水片”的兩道止水型式。中國面板壩設(shè)計規(guī)范也規(guī)定：高壩周邊縫底部應(yīng)設(shè)置銅止水片，頂部應(yīng)設(shè)置塑性填料、無黏性填料，中部可設(shè)橡膠棒或不設(shè)止水［5］。在止水材料方面，由于金屬止水和塑膠止水對接縫變形的適應(yīng)能力受到材料自身性能和止水尺寸的限制，故研究的重心主要放在能夠適應(yīng)接縫大變形的表層止水材料上，主要研究成果包括GB及SR兩大系列的塑性填料止水，粉煤灰和粉細(xì)砂等自愈型止水材料，以及涂覆型柔性蓋板等耐候防護材料等，并已在不少工程中得到應(yīng)用。“七五”期間，中國自主研發(fā)了塑性、抗?jié)B性、耐久性更佳的非硫化丁基橡膠嵌縫止水材料和改性瀝青填料以代替國外常用的IGAS嵌縫填料，成功應(yīng)用于西北口面板壩（95 m高，1990年建成）［6］?！鞍宋濉逼陂g，借鑒阿瓜米爾帕大壩的經(jīng)驗，將無黏性填料自愈型表層止水應(yīng)用于天生橋一級面板壩（178 m高，1998年建成）［7］。“九五”期間，依托水布埡面板壩（233 m高，2008年建成），中國水利水電科學(xué)研究院和華東勘測設(shè)計研究院科研所分別提出了GB和SR止水體系，并設(shè)計和制造了能三向變形和施加高水壓力的大型試驗設(shè)備，驗證了這兩種止水體系結(jié)構(gòu)和材料的可行性［8］。此后，中國高面板壩基本均采用GB和SR這兩種止水體系，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)工程需要不斷進(jìn)行提升與改進(jìn)，取得了較好的止水效果和經(jīng)驗，性能已達(dá)到國際領(lǐng)先水平［2］。在止水施工工藝方面，研究了潮濕界面粘結(jié)劑、止水帶及蓋板連接技術(shù)，保障了柔性填料在潮濕混凝土表面的長期可靠粘接，以及止水接頭處的連接效果和整體性；還研發(fā)了塑性填料擠出機械，形成了成熟的表層止水機械一體化施工技術(shù)，解決了塑性填料嵌填不密實等問題，有效提升了止水的施工質(zhì)量和效率［9-10］。

2 接縫止水變形控制標(biāo)準(zhǔn)

接縫止水首先應(yīng)當(dāng)具有足夠的變形能力，以適應(yīng)接縫在各種工況下可能產(chǎn)生的位移。在開展接縫止水設(shè)計時，通常需先確定面板接縫位移控制標(biāo)準(zhǔn)，以此作為止水結(jié)構(gòu)和尺寸具體設(shè)計的基礎(chǔ)。例如，底部銅止水尺寸主要受剪切位移控制，頂部波形止水帶的尺寸取決于張開、沉降、剪切三向的合位移，頂部PVC棒的直徑和塑性填料的斷面面積則通常根據(jù)張開位移來確定［11］。

目前國內(nèi)面板壩工程通常采用數(shù)值分析結(jié)合工程類比的方法來確定止水結(jié)構(gòu)設(shè)計中的接縫位移控制標(biāo)準(zhǔn)。其中，數(shù)值分析一般采用三維靜動力計算得到的接縫位移數(shù)值，再考慮1.0～3.0倍的安全系數(shù)［12-13］。國內(nèi)外部分高面板壩周邊縫和垂直縫的位移設(shè)計值、計算值和實測值見表1和表2。表1所列高面板壩周邊縫的張開、沉降、剪切位移設(shè)計值在22～100 mm，6～100 mm，25～66 mm之間，其中大部分三向位移設(shè)計值大于50 mm；而表中實測張開、沉降、剪切位移最大值分別為1.80～27.30 mm，3.09～49.38 mm，1.59～35.20 mm，均小于50 mm。表2所列高面板壩垂直縫的張開、沉降、剪切位移設(shè)計值在4.8～60.0 mm，30.0～60.0 mm，30.0～50.0 mm之間，大部分大于30 mm。由于垂直縫沉降和剪切位移通常很小，大部分面板壩垂直縫僅布置了單向測縫計監(jiān)測其張拉/壓縮變形。表2中實測張拉/壓縮變形值均較小，分別為3.9～18.1 mm，-1.2～-11.5 mm，均小于20 mm。

文獻(xiàn)［14］也對國內(nèi)20余座已投入運行的面板堆石壩的接縫實測變形值進(jìn)行了統(tǒng)計和分析。結(jié)果表明，這些面板壩的周邊縫的張開、沉降、剪切變形最大值一般在40，50，30 mm以內(nèi)，垂直縫的最大張開量一般在20 mm以內(nèi)。同時分析認(rèn)為，接縫變形的大小與河谷形狀、岸坡坡度、趾板體型、堆石厚度及壓實度、壩體施工質(zhì)量等多種因素有關(guān)。

由工程案例及實測數(shù)據(jù)可知，高面板壩接縫實測位移值與壩高并無明顯相關(guān)性，絕大部分運行正常的面板壩工程，其周邊縫和垂直縫的位移實測值均遠(yuǎn)小于設(shè)計值，可見通過合理的設(shè)計和高質(zhì)量的施工，是可以將面板壩接縫位移控制在較低水平的。由于影響因素的復(fù)雜性以及現(xiàn)有技術(shù)手段的局限性，在設(shè)計階段是無法準(zhǔn)確預(yù)測接縫真實變形的。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果和工程經(jīng)驗選取的接縫止水變形控制標(biāo)準(zhǔn)，在基本工況下都具有比較大的富余，以此為依據(jù)確定的止水尺寸也具有比較大的安全裕度。對于高面板壩，在尚未開展數(shù)值計算時，建議取周邊縫的張開、沉降、剪切位移設(shè)計值為50，60，60 mm，取垂直縫的張開位移設(shè)計值為30 mm，據(jù)此開展接縫止水的初步設(shè)計。

3 接縫止水結(jié)構(gòu)設(shè)計

經(jīng)過數(shù)十年對面板壩的研究和實踐，中國已經(jīng)形成了較為成熟和系統(tǒng)的止水設(shè)計理念，總結(jié)出一套比較通用的接縫止水結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計方法。其基本原則是：① 接縫止水結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠良好地適應(yīng)接縫可能發(fā)生的3個方向的位移；② 盡量采用不同種類的止水材料，使整個止水結(jié)構(gòu)具有更高的可靠性；③ 每一道止水在設(shè)計水壓力和接縫位移下都應(yīng)能獨立發(fā)揮作用。

3.1 周邊縫止水

高面板壩的趾板通常固定在基巖上，而面板則會跟隨堆石體發(fā)生變形，因此位于趾板和面板之間的周邊縫可能發(fā)生較大的位移，是面板接縫的薄弱部位，也是接縫止水設(shè)計研究的重點［15］。目前高面板壩周邊縫均采用2～3道止水。底部止水一般采用金屬止水，多為銅止水；若有中部止水則一般采用金屬止水、PVC止水或橡膠棒。

針對頂部止水，工程設(shè)計研究人員根據(jù)不同的運用條件提出了多種多樣的結(jié)構(gòu)型式，總體上可概括為“支撐體+填料+保護蓋板”。例如，“九五”期間依托清江水布埡面板壩工程提出的GB和SR止水體系（見圖4～5）。GB止水體系是在縫面V形槽內(nèi)設(shè)一膠棒，作為支承體，上設(shè)一固定在面板上的波紋狀橡膠板，然后再安裝塑性填料和保護蓋板；SR止水體系是在面板中部設(shè)由3根橡膠棒組成的復(fù)合橡膠棒作為支承體，在縫面安裝SR材料及保護蓋板。這兩種止水體系的可行性已在試驗和工程實踐中得到驗證［8］。

頂部填料按照填料與水流的作用關(guān)系，分為塑性填料和無黏性自愈型填料兩類。塑性填料在水壓力作用下，能夠流入張開的接縫進(jìn)行填充止水，無黏性自愈型填料則能夠隨滲漏水流向下游移動，并逐漸封堵漏水通道，使?jié)B漏減小或消除。兩者可單獨使用，也可結(jié)合使用。

關(guān)于塑性填料，國外工程過去多采用IGAS瑪蹄脂，但實際運行中發(fā)現(xiàn)IGAS瑪蹄脂并不能像預(yù)期的那樣流入接縫，且隨著老化和低溫會喪失塑性，無法起到流動止水的效果。國內(nèi)的高面板壩采用的塑性填料大多為中國自主研發(fā)的GB或SR柔性填料，它們在變形性和粘接性、耐候性和耐久性以及抗擊穿和抗?jié)B性能等方面表現(xiàn)優(yōu)異。根據(jù)“九五”攻關(guān)的試驗研究成果，填量充裕的GB和SR塑性填料可以滿足接縫張開5 cm、流程110 cm的接縫止水要求，且可以抵抗270.00 m水頭壓力不滲漏。GB和SR柔性填料的優(yōu)良性能已在國內(nèi)大量工程實踐中得到檢驗，并且材料類型多樣、技術(shù)指標(biāo)明確，可以很好地滿足面板接縫止水安全、可靠和經(jīng)濟的需要。

塑性填料的保護蓋板一般采用三元乙丙橡膠等耐老化性能好的高分子防水材料制作，這種蓋板需要用螺栓和扁鋼固定在面板上。位于寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)的工程，庫區(qū)水面在冬季通常會形成冰蓋，并隨著庫水位變化而發(fā)生移動。在這種情況下，由膨脹螺栓和扁鋼壓條組成的錨固體系由于接觸不密實、削弱混凝土等原因，可能出現(xiàn)膨脹螺栓被凍結(jié)拔出而失去錨固功能的問題，保護蓋板也可能會遭受冰蓋的頂刺和撞擊而被破壞，因此宜采用沉頭螺栓以減小與冰蓋的接觸面積，并利用粘接力強、模量高的膠粘灌注料對錨固縫隙進(jìn)行粘接和封堵［16］。此外，寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)還會采用GB三元乙丙加筋蓋板、復(fù)合胎基布聚脲涂層蓋板等新型蓋板以抵御冰蓋的碰撞。由聚脲復(fù)合胎基布等材料構(gòu)成的涂覆型蓋板由于具有與面板粘接可靠、不存在錨固縫隙、不削弱面板等優(yōu)點，近年來已在寒冷地區(qū)的面板壩工程中開始推廣使用，在梨園、蒲石河抽蓄電站等工程中應(yīng)用效果良好［17-18］。

為確保高面板壩接縫防滲的可靠性，許多工程在可能發(fā)生較大張開位移的周邊縫表面又增設(shè)了一道無黏性自愈型止水，作為接縫防滲的最后防線。無黏性自愈型止水的原理是當(dāng)其下部的止水失效后，滲透水流可將無黏性填料帶往下游，并最終淤堵在周邊縫底部的特殊墊層區(qū)，從而形成“自愈”效果，因此通常要求無黏性填料的粒徑較小，且滲透系數(shù)小于特殊墊層料［19-20］。目前，大多數(shù)工程的無黏性填料采用的是粉煤灰（猴子巖、El Cajon、Aguamilpa、三板溪、洪家渡、卡基娃、灘坑、梨園面板壩），也有的采用粉細(xì)砂（天生橋一級面板壩）、重砂壤土（吉林臺一級面板壩）等材料。

為使無黏性填料能夠在滲透水流的帶動下向下游淤填，同時又不會因為水位變動而流失，需要設(shè)置既透水又有反濾作用的保護罩，工程中大多采用內(nèi)襯土工布的帶孔金屬片，如猴子巖、三板溪、洪家渡面板壩等。水布埡面板壩則直接采用土工布進(jìn)行保護，土工布外設(shè)間距為1 m的鋼條進(jìn)行支撐。

3.2 垂直縫止水

絕大多數(shù)高面板壩的垂直縫設(shè)置頂部和底部兩道止水，止水型式與周邊縫類似，一般底部止水采用金屬止水，頂部止水采用填料型止水，并分別與周邊縫底部和頂部的止水連接，以形成封閉的止水體系。各道止水的具體結(jié)構(gòu)及尺寸根據(jù)工程特點和垂直縫的變形控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。

面板垂直縫主要發(fā)生張開或壓縮變形，設(shè)計時通常根據(jù)地形地質(zhì)條件、數(shù)值計算成果，并結(jié)合工程經(jīng)驗，將垂直縫劃分為張性垂直縫和壓性垂直縫。張性垂直縫和壓性垂直縫由于變形特點的不同，在止水設(shè)計中的側(cè)重點也有所區(qū)別：張性垂直縫為適應(yīng)較大的張開變形，通常底部和頂部止水的尺寸均較大；壓性垂直縫由于其可能發(fā)生的多為壓縮變形，故止水尺寸通常比張性垂直縫要小，且可適當(dāng)簡化其止水結(jié)構(gòu)，如取消波形止水、減小塑性填料鼓包截面積等。根據(jù)三維有限元計算的結(jié)果，在周邊縫附近一定范圍內(nèi)的垂直縫，在蓄水期會出現(xiàn)較大程度的張拉變形，因此一些工程會對這些區(qū)域內(nèi)的垂直縫止水結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強。例如，在張性垂直縫表面增設(shè)一道無黏性自愈型填料止水，針對壓性垂直縫采用與張性垂直縫相同的止水結(jié)構(gòu)和尺寸等。

由數(shù)值計算結(jié)果和工程實測數(shù)據(jù)可知，垂直縫在正常運行工況下的變形通常并不大，采用常規(guī)的止水設(shè)計可以滿足適應(yīng)變形的要求。垂直縫止水設(shè)計的重難點在于防止其發(fā)生擠壓破壞，尤其是壩高較大或位于地震烈度較高區(qū)域的面板壩。在過去的面板壩設(shè)計中，為減少面板的位移，垂直縫一般均采用硬拼縫，縫內(nèi)不設(shè)填充料。但近年來國內(nèi)外不少高面板壩均出現(xiàn)了面板壓性縫擠壓破壞的現(xiàn)象，如天生橋一級、巴蘭格蘭德（Barra Grande）、坎普斯諾沃斯（Campos Novos）和莫霍爾（Mohale）等［21］。研究發(fā)現(xiàn)面板在接縫處的轉(zhuǎn)動接觸擠壓效應(yīng)是導(dǎo)致面板擠壓破壞的主要原因［22-25］。為避免垂直縫發(fā)生擠壓破壞，在接縫止水設(shè)計時常用的方法是設(shè)置部分柔性壓縮縫，即在縫內(nèi)設(shè)置具有一定強度、可壓縮的嵌縫材料。但對于壓縮縫的數(shù)量、位置、縫寬、嵌縫材料等尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范，且在不斷發(fā)展變化中。有的認(rèn)為應(yīng)連續(xù)設(shè)在面板中部受力最大處，有的認(rèn)為應(yīng)間隔設(shè)置數(shù)條，還有的認(rèn)為應(yīng)將壓性垂直縫全部設(shè)置為柔性縫。國內(nèi)外部分高面板壩的壓縮縫設(shè)置情況見表3。

通常張性垂直縫可不設(shè)嵌縫材料，但垂直縫的拉壓狀態(tài)在設(shè)計階段是很難準(zhǔn)確判斷的，尤其是在水位變動、地震等復(fù)雜荷載下，只能通過數(shù)值分析等手段來初步擬定張性和壓性垂直縫的分布［26］。在一些工程實際運行過程中，原本按張性縫設(shè)計的垂直縫也出現(xiàn)了擠壓破壞的現(xiàn)象。例如紫坪鋪面板壩在經(jīng)歷了汶川大地震后，位于左壩肩附近的5～6號面板間垂直縫就發(fā)生了較為明顯的擠壓破壞［27］。另外，在面板澆筑過

程中，后澆塊受到兩側(cè)先澆塊的約束，也容易產(chǎn)生擠壓裂縫［28］?？紤]到垂直縫拉壓狀態(tài)的不確定性，以及先澆塊對后澆塊的約束作用，一些工程（如玉龍喀什水利樞紐）也開始考慮在所有垂直縫中均設(shè)置柔性嵌縫材料。

3.3 防浪墻水平縫止水

防浪墻與面板之間的水平接縫一般不承受水壓力，它的變形主要來自防浪墻和面板的位移在施工及運行過程中的變化。根據(jù)中國設(shè)計規(guī)范和大量工程實踐，防浪墻水平縫一般均設(shè)底部和頂部兩道止水，底部為銅止水，頂部為塑性填料止水，并分別與垂直縫中對應(yīng)的止水進(jìn)行連接，以形成封閉的止水系統(tǒng)。由于防浪墻水平縫變形通常不大，長度相對較小，且具備檢修條件，因此在確定止水尺寸時通常不會提出專門的變形控制標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計依據(jù)，而是參照垂直縫的止水尺寸以及類似工程經(jīng)驗來進(jìn)行設(shè)計。

4 接縫止水設(shè)計研究展望

4.1 表層止水結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

表層止水既是接縫止水結(jié)構(gòu)中最直接承受庫水壓力的部分，也是下部止水失效后發(fā)揮堵漏作用的兜底措施，因此也成為接縫止水研究的焦點。研究人員針對不同工程的特點和需求對表層止水結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新。例如，為防止嚴(yán)寒地區(qū)的冰凍破壞，研發(fā)了涂覆型、平覆型、下沉式、可壓縮式等多種類型的表止水結(jié)構(gòu)［16，29-32］；為了強化頂部止水效果、提升表止水可靠性，提出了在縫口組合橡膠棒上增加弧形封閉金屬止水帶等結(jié)構(gòu)型式［33］。

4.2 簡化止水結(jié)構(gòu)

中國在接縫止水材料和結(jié)構(gòu)的研發(fā)方面已取得大量的成果，達(dá)到國際先進(jìn)水平，但最終還要通過良好的施工才能在工程實踐中實現(xiàn)設(shè)計人員預(yù)期的止水效果。止水結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、隱蔽性、精細(xì)性和易損性，導(dǎo)致因施工不當(dāng)造成面板接縫止水失效的案例時有發(fā)生。例如，布西水電站面板壩接縫表層止水存在表層蓋板與面板混凝土之間未粘緊密閉、局部塑性填料不飽滿、三元乙丙蓋板破損開裂等安裝缺陷，導(dǎo)致大壩滲漏量較大［34］。為了提高接縫止水施工的可靠性，一方面是要簡化止水結(jié)構(gòu)、降低施工難度，例如將中部止水移至頂部，設(shè)計為波形止水帶，以減小中部止水與混凝土澆筑振搗的施工干擾；采用表層涂覆型止水替代傳統(tǒng)錨固螺栓及壓條，以減少工序，提升表止水封閉可靠性；另一方面是要研發(fā)提升施工質(zhì)量和效率的工藝和設(shè)備，例如止水異形接頭整體成型技術(shù)、表層止水機械化施工技術(shù)等。

4.3 重視擠壓破壞

眾多工程經(jīng)驗表明，高面板壩面板在接縫處的擠壓破壞已成為大壩防滲體系面臨的最大威脅之一。為了防止面板擠壓破壞，除了控制壩體變形、適當(dāng)提高混凝土抗壓強度、增加面板厚度、加強配筋以外，設(shè)計人員也對垂直縫的結(jié)構(gòu)和嵌縫材料進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)［21］通過數(shù)值模擬對不同接縫方案改善面板應(yīng)力狀況的效果進(jìn)行了分析，建議工程中采用上軟下硬的填縫材料。文獻(xiàn)［35］設(shè)計了一種縮減三維變形的防擠壓破壞面板堆石壩，并提出了與其微凸曲面面板配套的擠壓區(qū)弧形縫、非擠壓區(qū)梯形縫的構(gòu)造。

4.4 重視止水耐久性和修復(fù)技術(shù)

面板接縫止水長期處于高水力梯度、干濕交替、日光曝曬、冰凍低溫、水質(zhì)侵蝕等惡劣環(huán)境作用中，接縫止水的耐久性直接影響到面板壩的耐久性。為此，研究人員對止水材料的耐久性開展了大量研究，如通過室內(nèi)加速老化試驗研究止水蓋板的老化性能和使用壽命，通過凍融循環(huán)試驗研究粘結(jié)體系的耐久性等［36］。對于新建工程，今后需重點關(guān)注接縫止水的耐久性設(shè)計和相應(yīng)的工程措施；對于已建工程，需加快研發(fā)止水缺陷的檢測和修復(fù)技術(shù)。

5 結(jié) 語

面板接縫止水是高面板壩防滲體系的重要組成部分，對高面板壩的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，也是面板壩設(shè)計中的重要內(nèi)容。本文介紹了國內(nèi)外接縫止水研究的進(jìn)展，接縫變形控制標(biāo)準(zhǔn)的選取，以及接縫止水結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思路和工程實踐。目前接縫止水變形控制標(biāo)準(zhǔn)一般采用數(shù)值計算結(jié)果結(jié)合工程經(jīng)驗的方法進(jìn)行確定，以此為依據(jù)確定的止水尺寸在基本工況下具有較大的安全裕度。表層填料止水及其保護蓋板、垂直縫柔性嵌縫材料等是接縫止水結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，已取得不少創(chuàng)新成果。

隨著接縫止水設(shè)計理念和方法的日趨成熟，今后高面板壩接縫止水的設(shè)計重點研究方向為表層止水結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、簡化止水結(jié)構(gòu)以提高施工可靠性、防止擠壓破壞、提高止水耐久性、止水修復(fù)技術(shù)等方面。這些創(chuàng)新成果可在抽水蓄能電站等工程的中高面板壩中加以應(yīng)用和驗證，并逐步向特高壩推廣。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 熊澤斌，曹艷輝.水布埡混凝土面板堆石壩主要技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用［J］.水利水電快報，2020，41（2）：40-44.

［2］ HAO J T，LU Y H，JIA J SH，et al.Adaptability of slab joint waterstops to very high CFRDs［J］.International Journal on Hydropower & Dams，2010，17（1）：178-83.

［3］ 劉思源.高混凝土面板壩接縫止水結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬分析及位移變形試驗研究［D］.鄭州：華北水利水電大學(xué)，2019.

［4］ L·E·蒙塔內(nèi)茲卡塔克索，向世武.阿瓜米爾帕壩的周邊縫設(shè)計［J］.國際水力發(fā)電，1992，44（4）：16-23.

［5］ 國家能源局.混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范：NB/T 10871-2021［S］.北京：中國水利水電出版社，2021.

［6］ 王榮芬，付元茂.西北口混凝土面板堆石壩嵌縫材料的試驗研究［R］.北京：水利水電科學(xué)研究院，1988.

［7］ 曹克明，汪易森，徐建軍，等.混凝土面板堆石壩［M］.北京：中國水利水電出版社，2008.

［8］ 熊澤斌，楊啟貴，廖仁強，等.清江水布埡水電站設(shè)計叢書.第1冊.樞紐布置與大壩［M］.武漢：長江出版社，2015.

［9］ 郝巨濤，魯一暉，賈金生，等.混凝土面板堆石壩接縫止水技術(shù)的新進(jìn)展［J］.水力發(fā)電，2005，31（12）：77-79.

［10］鄧正剛，郝巨濤，王愛玲，等.混凝土面板堆石壩面板表層止水施工技術(shù)及發(fā)展［J］.水力發(fā)電，2016，42（12）：65-68，76.

［11］國家能源局.混凝土面板堆石壩接縫止水技術(shù)規(guī)范：DL/T 5115-2016［S］.北京：中國水利水電出版社，2017.

［12］周恒，李學(xué)強，苗喆，等.大石峽特高面板砂礫石壩設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)及安全控制指標(biāo)研究［J］.西北水電，2021（6）：140-145.

［13］白陽，常林果，馬成祥，等.阿爾塔什混凝土面板砂礫石-堆石壩接縫止水設(shè)計［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2022（12）：92-97，103.

［14］張猛，杜雪珍.面板堆石壩面板接縫實測變形性態(tài)研究［J］.水利科技與經(jīng)濟，2020，26（12）：62-65.

［15］李建偉，王志宏，洪振國.高面板壩周邊縫新型止水結(jié)構(gòu)探索［J］.長江科學(xué)院院報，2016，33（12）：119-123.

［16］梁希林，趙波，李敬瑋，等.寒冷地區(qū)結(jié)冰現(xiàn)象對混凝土面板堆石壩接縫止水體系的影響［J］.中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報，2010，8（2）：146-150.

［17］孫志恒，邱祥興，張軍.面板壩接縫新型防護蓋板止水結(jié)構(gòu)試驗［J］.水力發(fā)電，2013，39（10）：93-96.

［18］楊秀方，石成名，陳宇.梨園水電站混凝土面板堆石壩技術(shù)優(yōu)化與質(zhì)量管控措施［J］.水力發(fā)電，2015，41（5）：63-66.

［19］熊澤斌，黃良銳，李曉鄂，等.水布埡大壩止水系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究［J］.人民長江，2007，38（7）：33-35，41.

［20］丁留謙，周曉光，楊凱虹，等.超高面板壩淤填自愈型止水結(jié)構(gòu)可行性的初步研究［J］.水利學(xué)報，2001，50（1）：76-80.

［21］普洪嵩.高面板堆石壩壩體變形規(guī)律及面板擠壓破壞機理分析［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2020.

［22］周墨臻，張丙印，張宗亮，等.超高面板堆石壩面板擠壓破壞機理及數(shù)值模擬方法研究［J］.巖土工程學(xué)報，2015，37（8）：1426-1432.

［23］徐澤平，郭晨.高面板堆石壩面板擠壓破壞問題研究［J］.水力發(fā)電，2007，33（9）：80-84.

［24］呂高峰，張俊嵩，朱錦杰.壩體結(jié)構(gòu)及流變對高面板壩應(yīng)力變形影響分析［J］.人民珠江，2016，37（9）：48-56.

［25］郝巨濤，杜振坤.高混凝土面板堆石壩面板接縫擠壓破壞預(yù)防措施研究［J］.水力發(fā)電，2008，34（6）：41-44.

［26］范建朋.高混凝土面板堆石壩河谷中部面板壓性破壞問題初探［J］.西北水電，2020（4）：1-3.

［27］趙劍明，周國斌，關(guān)志誠，等.紫坪鋪“5.12”震害對面板堆石壩抗震措施的若干啟示［J］.水電能源科學(xué)，2012，30（1）：24-27.

［28］張國新，厲易生.堆石壩面板收縮性貫穿裂縫的理論分析及防裂措施［J］.水力發(fā)電學(xué)報，2005，24（3）：30-33.

［29］SUN Z H，XU Y，XIONG H H.Development of a new flexible waterstop structure for CFRD joints［J］.International Journal on Hydropower & Dams，2016，23（2）：90-93.

［30］孫志恒，李季，費新峰，等.寒冷地區(qū)混凝土面板接縫表層平覆型柔性止水結(jié)構(gòu)［J］.水力發(fā)電，2019，45（5）：50-53.

［31］中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司.一種下沉式面板縫止水防護結(jié)構(gòu)：CN201520567129.0［P］.2015-12-23.

［32］中國水利水電科學(xué)研究院，北京新慧水利建筑有限公司，北京匯博盟工程技術(shù)有限公司.嚴(yán)寒地區(qū)混凝土面板接縫表層可壓縮止水結(jié)構(gòu)及施工方法：CN202111335166.5［P］.2022-01-11.

［33］長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司.混凝土面板壩周邊縫止水結(jié)構(gòu)：CN201520219076.3［P］.2015-08-12.

［34］徐耀，孫志恒，張福成.面板堆石壩面板接縫止水破損修復(fù)技術(shù)及實踐［C］∥中國大壩工程學(xué)會，中國工程院土木、水利與建筑工程學(xué)部.水利水電工程建設(shè)與運行管理技術(shù)新進(jìn)展——中國大壩工程學(xué)會2016學(xué)術(shù)年會論文集.黃河水利出版社，2016：836-842.

［35］周澤澤，王東，胡再國.縮減三維變形的防擠壓破壞面板壩設(shè)計［J］.水利建設(shè)與管理，2019，39（8）：22-25.

［36］何旭升，趙波，李敬瑋.面板壩接縫止水體系耐久性研究［C］∥中國水力發(fā)電工程學(xué)會混凝土面板堆石壩專業(yè)委員會，水電十一局.高寒地區(qū)混凝土面板堆石壩的技術(shù)進(jìn)展論文集.北京：中國水利水電出版社，2013：24-28.

（編輯：鄭 毅）

Review on joint waterstops ded6sEYELpXkPogvXapuVzeQ==sign of high concrete face rockfill dams

YIN Ming1，2，HU Qingyi1，2，XIONG Zebin1，2，CHEN Xing1，2

（1.Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China； 2.National Dam Safety Research Center，Wuhan 430010，China）

Abstract：

The joint waterstop is one of the key technical issues in the design of high concrete face rockfill dams （CFRD）.In this paper，the domestic and abroad research progress on waterstop design of high concrete face rockfill dams was reviewed.Focusing on deformation control standard and structure design of waterstops，we mainly summarized the basic ideas and engineering cases of waterstops design of CFRD in China.It was believed that determining the deformation control standard of joint waterstop by numerical calculation combined with engineering experiences was appropriate.The innovation achievements have been concentrating in the surface filling waterstop and its protecting cover plate，and the flexible waterstop materials in vertical joints.The follow-up research of joint waterstop will focus on the structural innovation and simplified design，anti-extrusion failure measures，durability improvement methods and repairing techniques.

Key words：

CFRD； joint waterstop； deformation control standard； design of waterstop structure