沥青混凝土面板防渗在龙王塘水库混凝土坝体防渗中的应用.pdf

水利建设与管理 2 0 1 5 年 第 2 期 沥青混凝土面板防渗在龙王塘水库 混凝土坝体防渗中的应用 迟 颖 ( 大连 市水利建 筑设计院，辽宁 大连1 1 6 0 2 1 ) 【 摘要】 本文针对沥青混凝土面板防渗技术在龙王塘水库混凝土坝体防渗中的应用问题， 结合龙王塘水库混凝 土坝体 防渗修复实践 ， 对防渗方 案比选 、 防渗设计和沥青混凝土面板 防渗应用技术进 行 了介 绍， 具体构 造作法可供 相关工程应用借 鉴。 【 关键词】 重力坝；防渗；沥青混凝土面板； 龙王塘水库 中图分类号：T V 5 4 3 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 5 - 4 7 7 4 ( 2 0 1 5) 0 2 - 0 0 2 8 - 0 3 Ap p l i c a t i o n o f As p h a l t Co n c r e t e Pa n e l S e e p a g e Pr e v e n t i o n i n Lo n g wa n g t a n g Re s e r v o i r Co n c r e t e Da m S e e p a g e Pr e v e n t i o n CHI Yi n g ( D a l i a n W a t e r C o n s e r v a n c y A r c h i t e c t u r a l D e s i g n I n s t i t u t e ， D a l i a n 1 1 6 0 2 1 ， C h i n a ) Abs t r ac t ：I n t h e p a pe r ， s e e p a g e p r e v e n t i o n r e p a i r pr a c t i c e o f Lo ng wa n g t an g Re s e r v o i r c o n c r e t e da m i s c o mbi n e d f o r i n t r o du c i ng s e e pa g e p r e v e n t i o n p l a n c o mp a r a t i v e s e l e c t i o n，s e e p a g e p r e v e n t i 6 n d e s i g n a n d a s ph a l t c o n cr e t e p an e l s e e p a g e p r e v e n t i o n a p p l i c a t i o n t e c h n o l o g y a i mi n g a t a p p l i c a t i o n p r o b l e ms o f a s p h a l t c o n c r e t e p a n e l s e e p a g e p r e v e n t i o n t e c h n o l o gy i n L o n g w a n g t a n g R e s e rvo i r c o n c r e t e d a m s e e p a g e p r e v e n t i o n C o n c r e t e s t r u c t u r e a p p r o a c h e s c a n b e p r o v i d e d fo r r e l a t e d p r o j e c t a pp l i c a t i o ns a s r e f e r e n c e Ke y wo r ds：g r a v i t y d a m ；s e e p a g e p r e v e n t i o n；a s p h a l t c o n c r e t e pa n e l ；Lo n g wa n g t a n g Re s e rvo i r 1工程概 述 龙王塘水库 位于大连市旅顺 口区龙 王塘街道官 房 村 。水库始建于 1 9 2 0年 8月 ， 1 9 2 5年 3月竣 工 ， 总 库 容为 1 9 7 6 2 4万 m ， 是一座 以防洪 、 城市供水等为主要 力坝 、 混凝 土溢 流坝 、 取水塔 四部分组成 。挡水土坝位 于大坝最右端 ； 坝 长 5 9 1 4 m， 最大坝 高 4 9 2 m； 和土 坝 相接的是混凝土挡水重力坝 ， 坝 长 1 5 9 3 8 m， 最大坝 高 4 0 8 m； 大坝最右端是混凝土溢流坝 ， 坝 长 1 0 6 7 2 m； 取 任务的综合性 中型水库 。工程防洪标准 为 1 0 0年一 遇 水塔位于混凝 土挡水重力坝中部 ， 分 4级取水 。 洪水设计 ， 1 0 0 0年一 遇 洪 水校核 。工程 等 别为 等 ， 相应的永久性水工建筑物级别为 ： 主要建筑 物 3级 ， 次 要建筑物 4级 。 龙王塘水库枢纽 主要 由挡水 土坝 、 混 凝 土挡水 重 2 8 2加固前渗漏分析 加固前混凝土重力坝在 上游右 坝肩产生 了从坝 踵 到坝顶的垂直裂缝， 分析其原因可能是该坝段过长所 致( 裂缝所在坝段长 3 3 2 3 m， 其余坝段 长在 2 5 m左 迟颖 沥青混凝土面板防渗在龙王塘水库混凝土坝体防渗中的应用 右) 。在重力坝右坝端下游侧高水位时出现渗水现象， 通 过压水试 验 ， 分析其原 因发现是 由于基岩裂 隙渗漏 、 局部 混凝土裂隙渗漏所致 。背水坝 面坝 段分缝处 和局 部 预制 混凝土块 面 已出现 了张开脱 落等 现象 ， 分 析其 原 因可能是 由于水 库 大坝运 行 至加 固设 计 时 已有 8 0 多年， 坝体混凝土的强度在逐渐降低 ， 坝体的横缝止水 措施 已年 久失效 ， 坝面混凝土 由于受多年 的剥蚀 ， 表 层 粗骨料 已外 露 ， 坝面产生细微裂隙 ， 自然 降水 通过裂 隙 渗到细微的裂隙或孔隙里。受季节性变化的影 响， 冻 涨 问题也 是使 坝面破 损和裂 隙增 多的重要 因素之 一 。 由于筑坝 时采 用埋石混 凝土 的水灰 比很大 ， 因此浇 筑 的混 凝土 就会 出现粗 骨料夹层 ， 产生局 部不 够密实 现 象 ， 加之人 工拌和上料时的不均一性 ， 形成 钻孔所取 岩 心上 所观察 到 的蜂 窝状 孔隙 、 小 气泡孔 和岩 心采取率 偏低等现象 。另外 ， 由于当时施工能力也 比较低 ， 混凝 土浇筑强度低 ， 且 浇筑层厚度较薄 ， 加之有许 多没有 处 理彻底 的水平施工 缝或冷缝 ， 最终形成 了渗漏通道 。 3 防渗设计 为了解 决 由于大 坝运行 时 间过久 、 坝体 横缝 止 水 失效 而造成 坝段 坝体发 生渗漏 ， 此次设 计对重 力坝 坝 体进行防渗处理 。 3 1 防渗方案 比选 解决坝体渗漏 的方法很多， 一般可以采用灌浆法 和沥青混凝 土面板 防渗法 。 灌浆法 主要是 对混凝 土坝体 进行钻孔后灌 注水 泥 浆 ， 使 水泥浆 在压 力作用 下对混 凝土坝 体缝 隙进行填 充 ， 从而达 到增强 坝体强度和防渗的效果 。 沥青混凝土面板 防渗主要是 在上游 面悬挂钢筋 混 凝土预制 板 ， 板 与混凝 土坝 面之 间预 留一定 厚 度浇 筑 缝 ， 里面充填沥青混凝土， 这样便在上游坝面形成一道整 体防渗帷幕 ， 从源头彻底切断渗水通道 ， 达到防渗要求。 从地勘 报告可 以看 出 ， 重力 坝水 泥砂 浆与 块石 及 粗 骨料之 间胶结 程度 良好 ， 观 察取 出的混凝 土与基 岩 接触部位的岩心柱 ， 发现其胶结牢固。除了右坝头的 贯穿性裂缝 以外 ， 其 余部 位没 有贯穿 性 、 连 续性 裂缝 。 考 虑到 坝体横缝 年久 失效可 能造成 的坝体 渗水 问题 ， 若采用 灌浆 法 ， 不但在分缝处施工难度较 大 、 无法保 证 灌浆的完整性 、 防渗不可靠 ， 且灌浆法造价比沥青混凝 土板 防渗法造价更高 。 通过综合分析 ， 确定 龙王塘 水库 采用 上游 面沥青 混凝土面板防渗方案解决坝体渗水问题。 3 2防渗设计 为保证方案的可靠性 ， 对上游坝面整体挂板防渗 处理 。 由于坝基埋深较大 ， 并且淤泥本身具有 防渗作用 ， 因此设计防渗面板从 5 8 m 高程处 开始挂 ， 防渗面板下 用牛 腿支 撑。根 据地勘 报 告 ， 库 底淤 泥高 程在 7 m左 右 ， 施工时需将库水放空 。 根据其他类似 工程 的施工 经验 ， 确 定龙 王塘 水库 沥青混凝土防渗面板厚度为 l O c m， 外挂预制混凝土保 护面板。沥青混凝土防渗面板是防渗结构的主体， 其 稳定性主要取决于其流变特性 。施工 中应尽量 采用流 变性小 的沥青混 凝土 ， 使 之在 底部与牛 腿之 间及与预 制混凝 土挂板之 间基本 不产生 流变 ， 以提高 防渗的可 靠性。此次设计采用针入度指数大于 一1 0 。 沥青 混凝 土 线膨 胀 系数 比普 通 的水 泥混 凝 土大 3 6倍 ， 极限拉伸值 比普通水 泥混凝 土大 1 O倍 ， 低温 抗 收缩能 力也 比普 通 的水 泥混凝 土好 ， 因此沥青 混凝 土防渗面板 不设 伸缩缝 。 3 2 1 预制混凝土挂板构造 预制混凝土挂板 位于 沥青混 凝土 防渗层 外 侧 ， 施 工时可作 为浇筑 沥青混凝 土 的模 板 ， 运行 期可 防止水 库 中漂 浮物和 冰块对 防渗板 的撞 击破 坏 ， 免受 日晒老 化 ， 提高防渗板 的耐久 性。同 时利用侧 壁上 的剪 切力 可减轻沥青混凝土流变 ， 作为防渗板的保温层可减少 沥青 混凝土的温度梯度 ， 增强防渗板的低温抗裂能力 。 预制的 混 凝 土 挂 板 为 钢 筋 混凝 土结 构 ， 尺 寸 为 1 9 9 0 m m 5 9 8 m m 7 0 m m， 周 边带 有楔 口， 内侧 带 有 吊 环便于安装 。 3 2 2 锚筋设计 为 了固定坝面预 制混凝 土挂 板 ， 需 在坝 面上 埋设 锚筋 。锚筋直径选用 l 6 ， 锚 固深度 1 2 m。锚筋 间距 和挂板 吊环 相对 应 ， 垂 直 间距 6 0 c m， 水 平 间距 l O O c m ( 整板 ) 和 5 0 c m( 半块板 ) 。锚 筋与水平 面成 2 0 。 角 ， 向 2 9 一水利建设与管理 2 0 1 5 年 第 2 期 坝内倾斜。锚筋伸出段有向上的弯钩 ， 预制挂板挂在 弯钩上 。为严格控制 沥青 混凝 土的厚度和坝 面的平整 度， 保证混凝土挂板的稳定 ， 锚筋弯勾与预制板吊环之 间要用 电焊焊牢 ， 使其不 能错 动。 5 8 m高程处 挂板下面采用牛腿 支撑 ， 牛腿利 用锚 筋 固定在坝 面上 。锚 筋直径选用 4 , 1 6 ， 间距 2 0 0 m m， 锚 固深度 1 2 5 m。 3 2 3 岸坡 坝段设计 由于岸坡 坝段 的坝 基高 程 高于 5 8 m， 因此 ， 可不 修建 牛腿作为支承平 台而直接将 预制混 凝土挂板 与沥 青 混凝土防渗支立于基岩上 。应将底座 开挖至新 鲜完 整的基岩 ， 然后浇筑混凝土 ， 沿地形浇筑 成 台阶状 的基 座平台， 以便同混凝土预制板连接。基座连接采用扩 大接 触 面法 ， 即在 基 座平 面 和立 面 预 留宽 1 7 e ra、 深 2 0 e m的槽 ， 支立 预 制混 凝土 板并 浇筑 沥青 混凝 土后 ， 对该槽 回填沥青混凝土 ， 以增加 防渗效果 。 沥青混凝土面板结构详见右 图。 4结语 龙王塘 水 库 沥 青 混 凝 土 板 防 渗 工 程 施 工 已 于 2 0 0 9年完成 ， 经过近 5年的运行， 龙王塘水库分别在 2 0 1 2年 和 2 0 1 3年安全经过两次溢洪 。实践证 明 ， 沥青 混凝 土板 防渗在龙王塘水库高水位运行情 况下也 没有 发 生坝体渗漏现象 ， 防渗效果 良好 。 _ J 一 “： 0 雾 f 预掉混凝土板 - _ _ 1 3 0 一 卫 0 5 7 0 r 。 _ 一 = ， “ 一 = 、 + 一 一 I = ，- - ， ： 1 1 、 焊接 坝面需凿毛、冲洗处理 L 3 0 0 沥青混凝土 面板结构 图 沥青混凝土面板 防渗工程在大连地 区应用较 为广 泛 ， 且施工后效果 比较理想 。在工程设计 中， 针对混凝 土重力坝 的坝体防渗方案 ， 根据工程实际情况 ( 类似 于 本文提到的水库坝体情况) ， 采用沥青混凝土面板防渗 方法是 比较不错的处理方法 。 参考文献 S L 3 1 9 -2 0 0 5 混凝土重力坝设计规范 S 蔓 h 蔓 曼 基蔓 曼 曼 - 蔓 蔓曼 毫 蔓 毫 暮 苎 蔓! 蔓l 蔓 舞 基 蔓蔓 d 曼 毫 吉 蔓蔓 曼 l E曩 d_ 芒 毫 曼 l 蔓蔓 曼 气芒 蔓 蔓 鱼 蔓 蔓蔓 l - 曼 曼l 蔓 蔓 曼 毫 曼 ( 上接第 1 5页) 后 ， 对墙体上的圆洞， 分两次以水泥砂 浆调 1 0 7胶水堵嵌 ， 嵌入 的砂浆因 内有螺 栓丝牙锚 固 、 外有保护层 ， 故能不脱落 、 不渗水 ， 从 而确保 工程 质量 。 渡槽槽 身在浇筑完成后 ， 内 、 外槽壁 和底 板面用 草 袋覆盖 ， 人工洒水养护 ， 养护 时间不得低 于 2 8 d 。 6 质量控制要点 红星渡槽现浇槽身既有薄壁 、 大跨度的结构特性， 又有高空 、 防渗的施工要求。本文采取了科学合理的 技术措施 ， 确保 了渡槽槽身 的施工 质量 ， 主要措施有 以 下几个方面 ： a 利 用排 架横 系梁 架设 钢梁 形 成渡 槽底 模 施 工 平台 ， 避免 了大面积地基处理和满 堂脚手 架的搭设 ， 有 效节省了地基处理费用， 减少钢管租赁和搭、 拆费用 ， 3o 提 高了施工 效率。 b 严 格控制混 凝土 配合 比和混凝 土半 成 品 的各 项 指标 ， 在混 凝土浇筑过程 中， 严格按照先底板后侧 墙 的入仓顺序 ， 分层浇筑振捣 ， 同时注意保证槽端止水 铜 片及 橡胶支座的准确位置 。 c 模板 刚度必须达 到设 计要求 ， 防止模板 受力 变 形； 接缝必须严密， 确保混凝土表面光洁； 底模预拱度 必须符合设计要求 。 d 采用“ H形 内推 式装 卸 限位 对拉 螺杆 ” 进行 槽 身侧墙模板的加固， 既防止了对拉杆处锈蚀渗水 ， 又保 证了槽身混 凝土外表光洁 、 美观 。 e 混凝 土拆模后 要加 强养护 ， 防止混凝 土产生 收 缩裂缝 。