閆國保

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 太原 030024）

1 柏葉口水庫面板堆石壩接縫止水性能要求

柏葉口水庫大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高88.3 m，壩頂長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。水庫運行期，堆石壩體受自重和水荷載的作用，會產(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，將對工程的安全性和經(jīng)濟性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，面板堆石壩對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，包括水位變動和在壩址遭遇地震時，都能實現(xiàn)混凝土接縫與混凝土面板一致的防滲作用，同時止水結(jié)構(gòu)要具有可檢查、可維護性能。

（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、施工成本和運行維護成本。

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。為確保柏葉口水庫大壩的安全性和經(jīng)濟性，其面板周邊縫止水型式和止水材料的設(shè)計是工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

圖1 周邊縫止水結(jié)構(gòu)圖

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

2.1 周邊縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計和止水原理

如圖1所示，柏葉口水庫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（實心橡膠棒、SR-2型塑性止水材料（以下簡稱SR填料）和三元乙丙橡膠增強型SR防滲保護蓋片、HK彈性封邊劑）。表層SR防滲體系止水原理：水庫蓄水時水壓力逐漸增大，在水壓力的作用下，周邊縫隨堆石壩體變形而發(fā)生張開、剪切和沉降變形，當(dāng)接縫張開變形時，SR填料在水壓力作用下開始向縫腔內(nèi)流動，自動淤填因接縫張開變形而產(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，SR填料淤填到銅片鼻子處停止流動，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，SR填料將向缺陷處富集，封閉其缺陷，同時從缺陷處流出的SR材料對銅止水后的墊層縫隙進行填充，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。縫口的實心橡膠棒在水壓力作用下壓入縫槽中，對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，張性垂直縫在水庫運行時因堆石壩體變形而發(fā)生張開和沉陷變形，其表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計和周邊縫相似，因垂直縫變形量比周邊縫小，設(shè)計預(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，不但簡化了止水結(jié)構(gòu)的設(shè)計，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。壓性垂直縫在水庫運行時呈壓緊狀態(tài)，沒有周邊縫、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)計和張性垂直縫表層止水結(jié)構(gòu)設(shè)計相似，由于預(yù)計變形量較大，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，由此解決原來周邊縫和垂直縫連接段SR防滲蓋片現(xiàn)場連接強度不足，存在滲漏缺陷的問題，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、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單，壩型穩(wěn)定且經(jīng)濟安全，近年來被廣為采用。其中止水是面板堆石壩工程中的關(guān)鍵問題之一，隨著國內(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。柏葉口水庫工程在進行接縫止水設(shè)計時，采用了目前國內(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簡單且止水效果好，確保了大壩防滲體系的安全可靠。