混凝土面板堆石壩面板接縫止水技術(shù)的發(fā)展與展望

徐 耀，郝巨濤

1 研究背景

1988年6月在美國舊金山召開的國際大壩委員會第16屆大會總報告指出，瀝青混凝土面板堆石壩、混凝土面板堆石壩或瀝青混凝土心墻堆石壩是未來特高壩的適宜壩型［1］。但是，混凝土面板堆石壩筑壩技術(shù)向高壩的發(fā)展并不順利，面板接縫止水是其發(fā)展進程中涉及的關(guān)鍵問題之一。

青海溝后混凝土面板砂礫石壩最大壩高71 m，正常蓄水位3278.00 m，1993年8月27日庫水位3277.35 m時大壩潰決。水利部專題研究表明，壩體沉陷大，防浪墻底板與面板頂部的接縫止水破壞，使庫水從壩體上部灌入，并從上部逸出，沖刷壩坡，致使大壩潰決［2］。湖南株樹橋混凝土面板壩最大壩高78 m，1990年11月下閘蓄水，1992—1999年歷經(jīng)7年壩體漏水量由30 L/s增加至2500 L/s以上，面板塌陷斷裂，縫中部橡膠止水帶及縫底部銅止水發(fā)生撕裂、拉斷，嵌縫材料失效，2000年水庫放空大修。分析表明，株樹橋面板墊層級配不良，過渡層不能起到反濾作用，基礎(chǔ)防滲帷幕的截滲效果欠佳，使墊層承擔(dān)了較大的作用水頭而產(chǎn)生了滲透變形，加之壩體周邊縫止水破壞，面板脫空范圍過大，使面板破裂、折斷，故導(dǎo)致大壩發(fā)生嚴重滲漏［3］。圖1給出的是基于國內(nèi)外已建67座面板壩滲漏監(jiān)測數(shù)據(jù)建立的面板綜合滲透系數(shù)的累積概率曲線［4］。圖1中標出了株樹橋面板壩初始及后期滲漏量對應(yīng)面板綜合滲透系數(shù)的位置，初始滲漏量30 L/s，面板綜合滲透系數(shù)為2.93×10-6cm/s，處于可接受區(qū)；后期滲漏量2500 L/s，面板綜合滲透系數(shù)為2.44×10-4cm/s，在所有67座面板壩中處于最大位置，止水失效與壩體滲透侵蝕互動明顯。

上述面板壩工程實例表明，面板壩面板接縫止水失效導(dǎo)致的滲漏將侵蝕堆石壩體，對于溝后面板砂礫石壩可導(dǎo)致潰壩；對于壩體級配不良、反濾不好的株樹橋面板堆石壩，隨著時間推移，滲漏引發(fā)的滲透破壞可導(dǎo)致大壩發(fā)生嚴重滲漏和面板塌陷破壞，威脅大壩安全。由此可見，面板接縫止水對于面板堆石壩的安全至關(guān)重要。

圖1 面板綜合滲透系數(shù)的累積概率曲線

2 200 m級高混凝土面板壩的接縫止水技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)接縫的止水效果取決于止水體對于作用水頭和實際接縫位移的適應(yīng)能力。早期混凝土面板壩的接縫止水技術(shù)是在混凝土壩接縫止水技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，而接縫止水問題之所以在混凝土面板壩中突出，是因為混凝土面板壩的面板接縫位移通常較大。澳大利亞110 m高的塞沙那（Cethana）面板壩和122 m高的利斯（Reece）面板壩都采用了常規(guī)的兩道止水，包括中部止水帶和底部銅或不銹鋼止水，取得了較好的止水效果［5-6］。塞沙那面板壩周邊縫最大位移為21.5 mm/12 mm/7.5 mm（沉陷/張開/剪切），利斯面板壩周邊縫最大位移為70 mm/9.8 mm（深陷/張開）［7］，說明如果設(shè)計、施工得當，采用常規(guī)的兩道止水可以滿足100 m級高面板壩的防滲安全要求。

哥倫比亞的安奇卡亞（Anchicaya）面板壩1974年建成，壩高140 m，周邊縫止水僅采用了一道中部橡膠止水帶，由于壩體局部變形較大，周邊縫局部張開位移125 mm，沉降位移106 mm，剪切位移15 mm，導(dǎo)致出現(xiàn)1800 L/s的滲漏量，隨后水庫放空大修［8］。在此之后，面板壩傾向于采用多道止水。1976年開工修建的哥倫比亞的格里拉斯（Golillas）面板壩和巴西的阿里亞（Foz do Areia）面板壩均采用了三道止水。160 m高的阿里亞面板壩1980年建成蓄水，取得了較好的止水效果。125 m高的格里拉斯面板壩1978年建成，周邊縫設(shè)置了三道止水，包括底部銅止水、中部PVC止水帶、頂部用PVC薄膜覆蓋的IGAS瑪蹄脂塑性填料。該壩1982年蓄水后滲漏量達1080 L/s，其周邊縫最大張開100 mm、沉陷56 mm。檢查發(fā)現(xiàn)，PVC止水帶沿中心管被剪破，且其周圍混凝土振搗不密實；IGAS瑪蹄脂并不總是流入接縫，且隨著時間和低溫失去了塑性［9］。

試驗也證實了IGAS瑪蹄脂并不能像預(yù)期的那樣流動止水［10］，由于瑪蹄脂較硬，在水壓力下將出現(xiàn)孔洞或開裂，當水從其中流過時，沒有任何自愈的趨勢，瑪蹄脂既不能堵漏，也不能防滲。上述試驗結(jié)果對認識塑性填料的流動止水能力十分重要，為我國隨后的GB塑性填料開發(fā)提供了有意義的借鑒。

面板壩工程修復(fù)實踐表明，無黏性填料具有較好的自愈能力。例如，1967年美國新國庫（New Exchequer）面板壩在水下拋填了近14 000 m3的含有斑脫土的砂礫土，使壩體滲漏由11 000 L/s降至280 L/s。1984年尼日利亞希羅羅（Shiroro）面板壩在水中拋填粉細砂，壩體滲漏量由1800 L/s降至100 L/s。據(jù)此，Pinto等［10］提出了無黏性填料止水概念，指出小量的粉細砂（滲透系數(shù)10-4～10-3cm/s）足以淤填張開的接縫，并控制滲漏量，其效果取決于縫下過渡區(qū)料在高滲透壓力下的反濾能力。這種采用無黏性填料（粉煤灰或粉細砂）替代IGAS塑性填料的接縫止水方案在墨西哥的阿瓜密爾巴（Aguamilpa）面板壩和我國的天生橋一級面板壩中得到應(yīng)用。高185.5 m的阿瓜密爾巴壩1993年建成，周邊縫最大位移為18 mm/25 mm/5.5 mm（沉陷/張開/剪切），初期滲漏量260 L/s，后期穩(wěn)定在170 L/s。高178 m的天生橋一級面板壩1999年建成，周邊縫最大位移為28 mm/21 mm/21 mm（沉陷/張開/剪切），初期滲漏量150 L/s，后期穩(wěn)定在 70 L/s［7］。

以上工程實踐表明，對于100～200 m高的混凝土面板壩接縫止水，成功和失敗經(jīng)驗都有，工程界尚未完全掌握控制接縫止水效果的技術(shù)關(guān)鍵，對修建更高面板壩的接縫止水問題充滿疑慮，對傳統(tǒng)的止水帶、銅止水沒有充足信心。此外，IGAS瑪蹄脂也被證明不具備在水壓力下流入并淤堵接縫的能力，此外，無黏性填料止水的滲漏量也相對偏大，能否適應(yīng)更高面板壩的運行尚屬未知。

“九五”期間，圍繞最大壩高233 m的水布埡面板堆石壩，開展了系列面板接縫止水研究，開發(fā)了可以滿足水布埡面板壩應(yīng)用要求的新型止水結(jié)構(gòu)和GB塑性填料，建立了傳統(tǒng)止水帶和銅止水的量化設(shè)計方法，相關(guān)技術(shù)進展闡述如下。

2.1 接縫止水結(jié)構(gòu)1980年建成的阿里亞面板壩的面板周邊縫采用了表層IGAS瑪蹄脂、中部PVC止水帶、底部銅止水三道止水，見圖2［10］。設(shè)置瑪蹄脂止水是當下部兩道止水在較大接縫位移下破損時，可以自愈接縫；接縫中采用不同材質(zhì)和幾何尺寸的PVC止水帶和銅止水，是為了當其中一道止水破損時，盡可能減小破損的孔洞大??；瀝青砂漿墊是作為底部銅止水的支撐，并防止瑪蹄脂從接縫中流失；瑪蹄脂下的氯丁橡膠管是當接縫張開時減小接縫的張開縫隙。另外，阿里亞壩水頭超過112 m的周邊縫表面又做了填土鋪蓋，以便在這些水深較大、接縫位移較大的部位增設(shè)一道止水屏障［10］。對于阿里亞壩的上述止水結(jié)構(gòu)，Pinto等［10］進行了模型試驗，發(fā)現(xiàn)PVC止水帶在接縫張開25 mm時會破壞漏水；當裂縫漏水時，IGAS瑪蹄脂也起不到自愈作用。

“九五”期間，在國內(nèi)外前述工作基礎(chǔ)上，對阿里亞壩的止水結(jié)構(gòu)及其設(shè)計理念進行修改完善，提出了圖3所示的新型止水結(jié)構(gòu)［11］，其主要特點為：（1）每一道止水，包括塑性填料、止水帶和銅止水，都能獨立發(fā)揮止水作用，即在設(shè)計要求的水壓力和接縫位移作用下不漏水；（2）鑒于工程施工中接縫中部止水帶周圍的混凝土不易做到密實，難以確保滿足止水帶的抗繞滲要求，且縫腔狹小，難以進行止水帶的體型尺寸優(yōu)化，新型止水結(jié)構(gòu)中將中部止水帶提至表層，并將其改為適應(yīng)較大接縫位移的波形設(shè)計，在止水帶下設(shè)置支撐橡膠棒或PVC棒，以確保止水帶在設(shè)計要求的水壓力和接縫位移作用下能夠保持在表層，不被水壓力擠入接縫而破裂；（3）塑性填料表面的防護蓋板應(yīng)具有較好的防老化性能，以對塑性填料提供持久防護，為此采用抗老化性能好的三元乙丙橡膠板作為塑性填料的防護蓋板。

圖2 阿里亞面板壩周邊縫止水結(jié)構(gòu)

圖3 水布埡面板壩周邊縫止水結(jié)構(gòu)

2.2 塑性填料如前所述，由于IGAS瑪蹄脂在水壓力下出現(xiàn)孔洞或開裂漏水，且當水從孔洞或裂口流過時，瑪蹄脂沒有任何自愈能力，阿里亞壩的塑性填料表層止水就不能發(fā)揮預(yù)期的止水作用。理想的塑性填料應(yīng)能夠在壓力水作用下，流入并淤滿張開的接縫空腔，在流動過程中或者不被壓力水擊穿，或者一旦被壓力水擊穿則具備對擊穿孔洞或裂縫的自愈能力，即所謂流動止水能力，且不能從接縫底部流失。為實現(xiàn)圖3所示的止水結(jié)構(gòu)，首先須開發(fā)出滿足要求的塑性填料。為此，結(jié)合水布埡面板壩止水技術(shù)要求，開發(fā)了GB塑性填料，其流動止水性能用大模型試驗論證。

在該模型試驗中，GB塑性填料在沒有表面蓋板保護時，可以在壓力水作用下流入并淤滿寬5 cm、深110 cm的接縫，在流動過程中沒有被水擊穿，且在2.6 MPa水壓力作用下，連續(xù)穩(wěn)壓24 h以上不漏水［12］。為了檢驗GB塑性填料是否會在縫底流失，在模擬實際的砂礫石料上鋪設(shè)了5 cm厚的GB塑性填料，結(jié)果在2.8 MPa水壓力下沒有發(fā)現(xiàn)GB塑性填料被擠壓進入砂礫石料?；谶@些試驗結(jié)果，GB塑性填料在水布埡面板壩以及馬來西亞的巴貢等其他高面板壩中得到了成功的應(yīng)用。為了在工程中便于開展質(zhì)量檢測，提出了流動止水長度及其試驗方法，試驗發(fā)現(xiàn)GB塑性填料的平均流動止水長度為150 mm，據(jù)此相應(yīng)技術(shù)標準提出塑性填料的流動止水長度應(yīng)不小于130 mm［13］。

2.3 銅止水和止水帶在面板壩接縫止水中，銅止水作為一道基本止水使用，銅止水的止水能力取決于其材質(zhì)和形狀尺寸。由于以往缺乏尺寸設(shè)計方法，銅止水尺寸均采用類比或經(jīng)驗的方法確定，不確定性很大，導(dǎo)致其常常不能發(fā)揮應(yīng)有的止水作用。經(jīng)過多年研究和實踐，建立了一套確定銅止水尺寸的方法。由于銅止水對接縫剪切位移最為敏感，該方法首先根據(jù)設(shè)計的接縫剪切位移以及已有的銅止水幾何大變形有限元結(jié)構(gòu)分析成果，初選銅止水尺寸，然后對初選的銅止水按照設(shè)計要求的三向接縫位移進行模型試驗檢驗［11，14］。

在圖3的止水結(jié)構(gòu)中，由于止水帶被置于表層采用螺栓固定，且其底部設(shè)置了支撐橡膠棒（或PVC棒），因此可以不考慮止水帶被水壓力壓入接縫導(dǎo)致其破壞的問題，其設(shè)計也可大大簡化。通?？紤]波形止水帶的波型及尺寸可以完全吸收三向接縫位移，不會導(dǎo)致止水帶出現(xiàn)由接縫位移產(chǎn)生的應(yīng)力即可。實踐表明，按照這一方法設(shè)計的止水帶，施工質(zhì)量易于保證，止水作用可靠。

通過水布埡面板壩以及洪家渡、三板溪、紫坪鋪和吉林臺一級等多座高面板壩的工程實踐，上述止水技術(shù)逐漸完善，取得了良好的工程效果（見表1）［7］。表1中，水布埡面板壩面板后期沿垂直縫發(fā)生了局部擠壓破壞，滲漏量略有上升；三板溪面板壩面板沿一、二期施工縫發(fā)生了擠壓破壞，可能對止水效果有影響；吉林臺一級面板壩的滲漏量未扣除兩岸繞滲部分，略微偏大。紫坪鋪面板壩2008年汶川大地震之前的最大滲漏量51.2 L/s，相應(yīng)庫水位874 m；地震發(fā)生時庫水位830 m，滲漏量10.4 L/s；震后在庫水位830 m下，滲漏量增為19.1 L/s，周邊縫最大位移為28.9 mm/27.3 mm/34.4 mm（沉陷/張開/剪切），接近30 mm的設(shè)計沉陷和張開位移值，超過了30 mm的設(shè)計剪切位移值。紫坪鋪的止水是成功的，并經(jīng)受住了汶川特大地震的考驗，表明接縫止水具有一定的超載能力。

表1 200m級面板壩周邊縫止水及運行情況

3 近十年接縫止水技術(shù)的新進展

結(jié)合茨哈峽等300 m級特高面板壩建設(shè)，我國開展了相應(yīng)的止水系統(tǒng)適應(yīng)性研究。經(jīng)試驗論證，采用鼻高150 mm、鼻寬30 mm的銅止水可以承受80 mm的剪切位移作用不破壞，其最大平均剪切應(yīng)力為31.4 MPa，低于水布埡面板壩銅止水（鼻高105 mm、鼻寬30 mm）在50 mm的剪切位移作用下的39 MPa。GB塑性填料可以在接縫張開100 mm時流入并淤填深1.2 m的接縫，承受3.5 MPa水壓力不漏水［15］。該結(jié)果可以滿足300 m級特高面板壩研究中提出的接縫止水技術(shù)要求，即三向最大位移為80～100 mm/80～100 mm/60～80 mm（沉陷/張開/剪切）以及350 m的最大水頭作用。

面板接縫止水技術(shù)的工藝性很強，前述各道止水因其各自特點，施工中確保質(zhì)量的難易程度不盡相同。實踐表明，各道止水中，波形止水帶的安裝質(zhì)量較容易保證，塑性填料嵌填、表層蓋板安裝、銅止水安裝及保護比較復(fù)雜，施工質(zhì)量難以保證。針對止水技術(shù)的工藝敏感問題，“九五”期間就曾對銅止水的焊接和施工保護等進行過研究，并提出了應(yīng)對方法。因此，需要在“九五”成果基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)的施工工藝進行改進與完善，克服傳統(tǒng)施工工藝的缺點，保障止水作用的有效發(fā)揮。自我國水布埡、馬來西亞巴貢等200 m級高面板壩成功應(yīng)用前述止水材料和技術(shù)以后，圍繞上述問題，在止水工藝與技術(shù)方面取得了如下新進展。

3.1 表層止水機械一體化施工技術(shù)表層塑性填料止水是面板壩自身發(fā)展中建立的一道特有止水，目前已成為面板壩面板接縫的一道基本止水。由于國內(nèi)外對塑性填料止水發(fā)生滲漏后的自愈性尚缺乏充足論證，目前均要求其在水壓力下能夠流入接縫且不被水壓力擊穿，即具備滿足工程要求的流動止水性能。因此，工程施工中一旦由于塑性填料填筑不密實形成先天漏水通道，而塑性填料又不具備對滲漏的自愈性，則塑性填料將喪失其止水作用。因此，確保塑性填料的嵌填密實十分重要。

此前國內(nèi)外塑性填料均采用人工嵌填。由于塑性填料產(chǎn)品多為斷面矩形的板或柱，且填料本身黏軟并具有一定彈塑性，所以在大壩坡面上將其人工密實地嵌填入接縫V形槽有很大難度，當外界溫度偏低導(dǎo)致填料硬度增大時，這一問題尤為突出。工程中常見有嵌填不密實的現(xiàn)象，通常密實度只能達到60%～80%，相應(yīng)內(nèi)部孔洞缺陷明顯（見圖4）。填料嵌填不密實不僅導(dǎo)致數(shù)量不足，因內(nèi)部存在空洞，將導(dǎo)致填料向接縫內(nèi)擠壓流動時不穩(wěn)定，易發(fā)生流動中斷甚至被水壓力擊穿。

2002年起，國內(nèi)開始研發(fā)GB塑性填料專用擠出機，采用螺旋擠出成形，填料從滿足設(shè)計斷面要求的?？跀D出，外形美觀，內(nèi)部密實，且通過螺旋擠壓加熱后，填料既黏又軟，可以更好與混凝土面和表層蓋板粘接（見圖5）。相比于人工嵌填，擠出機嵌填不僅可連續(xù)一次成形擠出填料，而且可同步安裝蓋板，施工效率超過人工兩倍以上。在施工溫度方面，由于經(jīng)擠出后的填料溫度升高，更易于確保密實度和與混凝土面的粘接效果，一般0℃以上即可進行擠出施工［16］。結(jié)合工程實踐，經(jīng)過不斷改進和完善，目前已形成一套成熟的接縫表層止水一體化施工技術(shù)［17］，有效保證了表層止水的施工質(zhì)量和施工進度，大幅提高了面板接縫止水的安全性與可靠性。該技術(shù)已成功應(yīng)用于溫泉（壩高102 m）、肯斯瓦特（壩高129.4 m）、潘口（壩高114 m）、黔中（壩高162.7 m）和梨園（壩高155 m）等多座高面板壩工程，取得了良好的效果。

圖5 機械擠出成形的塑性填料

3.2 涂覆型柔性蓋板止水技術(shù)表層橡膠防護蓋板除可以給其下的塑性填料提供防老化屏障外（為此常選用抗老化較好的三元乙丙橡膠板），還可以提高塑性填料的流動止水性能，其自身也可構(gòu)成一道止水。試驗表明，表面防護蓋板可以將GB塑性填料的流動止水長度由175 mm提高到296 mm，增加了近70%［7］。但是，所有這些效用都是以蓋板與塑性填料、蓋板與混凝土面之間的密封為前提的，而蓋板鋪設(shè)施工工藝要求高，要做到完全密封困難很大。目前蓋板均采用螺栓和扁鋼壓片固定在混凝土面上。由于混凝土面難以做到平整，螺栓之間的橡膠板與混凝土之間常有縫隙；在冰凍地區(qū)，螺栓還存在冰拔破壞或冰凍脹擠壓松動的現(xiàn)象。此外，蓋板之間的施工搭接、垂直縫與周邊縫之間的T型連接，也難以做到完全密封。

針對橡膠蓋板的這些缺陷，2010年起，我國開始研究采用SK單組分聚脲涂層代替橡膠蓋板的新型柔性蓋板止水技術(shù)［18］。與傳統(tǒng)橡膠蓋板的螺栓固定、現(xiàn)場拼接安裝不同，涂覆型柔性蓋板止水是將SK單組分聚脲刮涂在塑性填料和混凝土面上，固化后形成全封閉的柔性防滲涂層，與混凝土面粘接成一體，是一種能對面板接縫實行有效全封閉的柔性表層止水結(jié)構(gòu)（見圖6）。該新型止水克服了傳統(tǒng)錨固型橡膠蓋板存在的缺陷，既作為塑性填料的保護層，又是一道獨立的止水層，顯著提高了面板接縫止水的安全性與可靠性。經(jīng)蒲石河抽蓄電站上庫面板壩的應(yīng)用檢驗，采用SK單組分聚脲涂刮成形的柔性蓋板無老化及邊緣脫開現(xiàn)象，且可有效防止冰凍破壞。高155 m的梨園面板壩是世界上首次大面積使用涂覆型柔性蓋板止水的高面板壩（見圖7），2014年12月下閘蓄水，目前最大滲漏量僅20 L/s，防滲效果良好，大壩工作性狀正常，成為國際同類工程新范例。

圖6 涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)

圖7 梨園大壩涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)

面板接縫止水工藝與技術(shù)對于確保接縫的止水效果至關(guān)重要。表層止水機械一體化施工技術(shù)替代傳統(tǒng)的人工嵌填方法，不僅使填料自身斷面規(guī)則、嵌填密實，而且確保填料與混凝土面及表層蓋板粘接良好，顯著提高了表層止水的安全性與可靠性。涂覆型柔性蓋板止水技術(shù)采用現(xiàn)場涂刷成型蓋板，克服了傳統(tǒng)錨固型蓋板止水的常見缺陷與不足，確保了SK單組分聚脲涂層與塑性填料以及混凝土面之間的有效全封閉，既可進一步提高塑性填料的流動止水效果，且柔性蓋板自身也可成為一道可靠的止水。

4 接縫止水新問題

2000年以后，一些200 m級高面板壩相繼出現(xiàn)面板擠壓破壞，包括我國的天生橋一級（壩高178 m）和水布埡（壩高233 m）［19］、巴西的Barra Grande（壩高185 m）和Campos Novos（壩高202 m）［20］等工程。高150 m以下的面板壩也出現(xiàn)了擠壓破壞，如萊索托的Mohale（壩高145 m）以及我國的布西（壩高135.8 m）等工程［21］。這些面板壩面板擠壓破壞部位不盡相同，最多的是位于面板垂直壓性縫，也有水平施工縫，Campos Novos壩還在受壓區(qū)面板非接縫部位發(fā)生了水平向、斜向擠壓破壞。面板擠壓破壞不僅直接破壞面板的整體性，而且可能造成表層接縫止水失效，導(dǎo)致滲漏量增大，是面板壩發(fā)展到200～300 m級高度帶來的新問題。自此，接縫止水除了承受傳統(tǒng)的水壓力和接縫三向位移作用外，還需應(yīng)對止水所依附的混凝土面板破壞帶來的新問題。

為應(yīng)對面板擠壓破壞，除盡可能減小壩體沉陷、確定合理的壩體預(yù)沉降期、面板配筋中設(shè)置抗擠壓箍筋等措施以外，在接縫止水方面目前主要是將壓性縫設(shè)置成軟接縫。天生橋一級面板壩在面板擠壓破壞修補時，在接縫中設(shè)置20 mm厚的橡膠板；冰島Karahnjukar面板壩將中央部位的10條面板增厚10 cm，并在接縫中設(shè)置15 mm厚的瀝青纖維板；馬來西亞Bakun面板壩設(shè)置6條軟接縫，縫中設(shè)置50 mm厚的軟木板；巴西Campos Novos面板壩在面板修補時將中央部位的16號～20號面板的4條壓性縫改造成軟接縫，施工時沿壓性縫切開5cm寬的接縫間隙，縫內(nèi)用瑪蹄脂回填，并襯有12 mm厚的軟木板。

面板接縫部位發(fā)生擠壓破壞時，很可能造成表層止水發(fā)生破壞并導(dǎo)致接縫漏水。為此，可以在潛在的面板擠壓破壞區(qū)域設(shè)置防護涂層，當擠壓破壞程度有限時，防護涂層可以保護擠壓破壞區(qū)域的面板不滲漏。布西面板壩在進行面板擠壓破壞修復(fù)時，就在水平施工縫新老混凝土交界區(qū)和垂直縫部位設(shè)置了面板防護涂層［22］。布西面板壩的水平施工縫防護涂層結(jié)構(gòu)包括在混凝土面粘貼厚3 mm、寬30～50 cm的GB止水板，在GB止水板上涂刷3 mm厚的SK單組分聚脲，涂覆范圍超出GB止水板以外10 cm；垂直縫部位防護涂層結(jié)構(gòu)包括在接縫兩側(cè)各200 cm范圍內(nèi)鋪設(shè)3 mm厚的GB止水板，在GB止水板和接縫止水蓋板表面涂刷3 mm厚的SK單組分聚脲，涂覆范圍超出GB止水板以外20 cm（見圖8）。上述方案借鑒了小灣拱壩底部壩面的防護涂層結(jié)構(gòu)，其中的GB止水板可以減緩混凝土面破壞對聚脲涂層的破壞作用。模型試驗結(jié)果表明，小灣的防護涂層結(jié)構(gòu)可以承受300 m水頭和8 mm的裂縫張開不漏水［23］。當然，這種防護涂層結(jié)構(gòu)本身只是一種被動防御措施，根本方法還是避免出現(xiàn)面板擠壓破壞。應(yīng)對面板擠壓破壞的根本措施，還應(yīng)加強堆石體的變形總量控制和變形協(xié)調(diào)控制，將面板和壩體作為一個整體進行分析，在設(shè)計上避免出現(xiàn)擠壓破壞。另外，采取增厚面板、布設(shè)抗擠壓箍筋等措施提高面板抗擠壓破壞能力也很重要。

圖8 布西面板壩擠壓破壞部位修復(fù)斷面

5 結(jié)論與展望

面板接縫止水對于混凝土面板堆石壩的安全至關(guān)重要，本文分析評述了國內(nèi)外混凝土面板堆石壩接縫止水技術(shù)的發(fā)展。主要結(jié)論如下：（1）采用常規(guī)的兩道止水，包括中部止水帶和底部銅或不銹鋼止水，可以滿足100 m級高面板壩的防滲安全要求。（2）針對200 m級高面板壩的建設(shè)需求，我國“九五”期間開發(fā)的新型止水結(jié)構(gòu)，包括采用蓋板防護的塑性填料、表層止水帶、底部銅止水，取得了較好的工程效果，并為面板壩的進一步發(fā)展提供了技術(shù)支撐，經(jīng)論證可以滿足300 m級高面板壩的安全需要。（3）近十年來開發(fā)的塑性填料擠出機嵌填施工技術(shù)和涂覆型柔性蓋板止水技術(shù)，可以有效克服傳統(tǒng)止水技術(shù)施工工藝存在的缺陷和不足，提高面板接縫止水的安全性與可靠性，已在梨園等多座高面板壩上得到成功應(yīng)用。（4）面板擠壓破壞是高面板壩接縫止水必需應(yīng)對的新問題，除采用軟接縫措施減小面板壓應(yīng)變外，在潛在的擠壓破壞區(qū)域設(shè)置防護涂層也是一種有效的防御辦法，但根本措施還應(yīng)從加強堆石體的變形協(xié)調(diào)以及壩體與面板之間變形同步協(xié)調(diào)控制、增強面板抗擠壓破壞能力等方面著手。

面板壩接縫止水的未來發(fā)展主要體現(xiàn)在3個方面：（1）在塑性填料擠出機嵌填施工技術(shù)和涂覆型柔性蓋板止水技術(shù)基礎(chǔ)上，持續(xù)改進易造成止水缺陷的傳統(tǒng)止水施工方法，提高接縫止水的安全可靠性。對于中低面板壩，應(yīng)研究止水結(jié)構(gòu)的簡化方法。（2）對于已發(fā)生面板缺陷、接縫滲漏面板的水下部位，研究改進現(xiàn)有水下缺陷檢測技術(shù)和水下修補加固技術(shù)。（3）對于未來的300 m級特高面板壩，如我國的大石峽、茨哈峽、古水和拉哇等，應(yīng)研究應(yīng)對面板擠壓破壞的接縫止水技術(shù)。例如，繼續(xù)研究在面板壩潛在擠壓破壞部位采用涂覆型復(fù)合蓋板防護技術(shù)等。針對面板壓性縫，有看法認為擠壓破壞主要源于止水設(shè)置減小了接縫面板厚度、引起了壓應(yīng)力集中［24］，對此可以研究探討取消擠壓區(qū)面板接縫底部銅止水、增強表層止水的應(yīng)對方法。